NO125489B - - Google Patents

Description

Apparat for konsentrasjon eller tørking av avlut.

Oppfinnelsen angår et apparat for konsentrasjon (fordampning) eller tørk-ing av avlut av den art som fremkommer under fremstilling av kjemisk tremasse, og i hvilket apparat avluten konsentreres og brennes i en kjele, idet kjemikaliene gjenvinnes ved smeltning, samtidig som den utviklete varme anvendes for fremstilling av damp.

Den konsentrerte avluten sprøytes inn

i fyrkanalene i kjelen hvor den brennes, idet forbrenningsgassene som utvikles føres over varmeutvekslingsoverflatene som som oftest foreligger i form av en dampgenera-tor. Kjemikaliene i avluten faller ned på bunnen av kjelen, hvor de smeltes og ut-tappes i smeltet tilstand. For at forbrenningen av avluten skal holde seg selv ved like i fyrkanalene må en stor del av fuktigheten i avluten, som anvendes til kokepro-sessen, fjernes, idet avluten kommer fra kokeren. I dette øyemed har det vært alminnelig praksis å anvende en såkalt di-rektkontaktevaporator (inndamper) for å fordampe en del av denne fuktighet, idet inndamperen benytter forbrenningsgassene som utvikles i kjelen som fordampende medium sammen med disse gasser, som, etter at de er ført over de dampdannende varmeutveksiingsoverf later, dirigeres gjennom evaporatoren eller inndamperen. Inndampere av denne art har nesten alltid vært kontruert i form av en kappe eller en tank som tilføres fortynnet avlut, idet avluten etter at konsentrasjonen er hevet til den ønskete verdi, påny føres ut av tanken. Avluten opprettholdes som væske i en forutbestemt dybde i tanken, idet det anord-

nes organer som kan rotere om en tilnær-met horisontal akse. Organene holdes bare delvis neddykket i luten, slik at organenes stadig befuktete overflater under rotasjo-nen uavbrutt heves over avlutens væskenivå, slik at avluten berører de hete forbrenningsgassene som føres gjennom tanken, hvorunder fuktigheten fordampes. I slike inndampere har den behandlete avlut-mengde en konsentrasjon som tilsvarer den som det er ønskelig å tappe ut eller med andre ord, en høy konsentrasjon i forhold til avluten som leveres til inndamperen. Dette forhold har hittil resultert i så-vel et forholdsvis høyt energiforbruk, som medgår til rotasjon av de roterbare organer i inndamperen, som til dannelse av atskil-lig karbonatisering av luten som følge av berøringen med forbrenningsgassene for-uten til dannelse av nedfall i avluten, bl. a. lignin-utfelling.

Videre er det kjent inndampningsen-heter, hvor flere inndampere er koplet etter hverandre i serie, slik at avluten strømmer i serie gjennom inndamperne, idet konsentreringen oppnås ved hjelp av forbrenningsgasser fra en kjele, som opphetes ved hjelp av avluten. Ved slike inndampnings-enheter reduseres lignin-avsetningene i en viss grad, men utgjør fremdeles et problem, bl. a. fordi det hengar et forholdsvis langt tidsrom før den ønskete avlutkonsentrasjon er nådd samtidig som lignin-utfellingen er proporsjonal med tiden. Lignin-utfellingen er uheldig av to årsaker, nemlig for det første fordi ligninet kleber seg til varmeveksleroverflatene og nedsetter ar-beidsevnen, og for det annet, ligninet kleber seg til rotasjonsorganene og øker her-ved kraftbehovet.

Hovedformålet for oppfinnelsen er å skaffe en inndampningsenhet for avlut, hvormed det oppnås en vesentlig reduksjon av den nødvendige tid, hvor avluten utset-tes for forbrenningsgassene, slik at det her-ved oppnås en vesentlig reduksjon i ned-fallet i avluten, såsom lignin-utfellingen, og dette oppnås ved at det anordnes flere etter hverandre koplete inndampere hvor-igjennom avluten strømmer i serie, idet konsentreringen oppnås ved hjelp av forbrenningsgasser fra en kjele som opphetes ved hjelp av avluten på i og for seg kjent måte, og apparatet ifølge oppfinnelsen ka-rakteriseres ved at hver inndamper anordnes slik at den oppvarmes av en særskilt strøm forbrenningsgasser, hver av hvilke strømmer kan reguleres med hensyn på mengden.

Med anordningen ifølge oppfinnelsen oppnås nettopp det tilsiktete formål, nemlig at den anvendte tid avkortes slik at lignin-utfellingen nedsettes. Dette oppnås fordi bare avluten i den andre eller ned-strømsinndamperen vil inneholde konsentrasjonen som er tilstrekkelig sterk for levering til kjelen, idet avluten i oppstrøms-inndamperen vil ha en konsentrasjon som ligger mellom serieinndamperens utgangs-konsentrasjon og konsentrasjonen i ned-strøminndamperen. De to inndamperne behøver tilsammen bare å fordampe en to-tal fuktighetsmengde som tidligere måtte fordampes av en enkelt inndamperenhet; følgelig kan det tidsrom som forbrenningsgassene må være i kontakt med luten i nedstrømsfordamperen avkortes.

Apparatet ifølge oppfinnelsen skal be-skrives nærmere under henvisning til ved-lagte tegninger, hvor

fig. 1 er et vertikalsnitt gjennom et apparat ifølge oppfinnelsen som er ment for anvendelse i forbindelse med kjemisk tremassefremstilling, og som viser en to-trinns direktkontaktinndamper.

Fig. 2 er et grunnriss av det øverste inndampertrinnet sett langs linjen 2—2 på figuren.

På tegningen hvor like henvisningstall angir like deler, er 10 en kjele, inn i hvilken avlut av forutbestemt konsentrasjon sprøytes gjennom en passende dyse 12. Luft for å opprettholde forbrenningen av avluten tilføres kjelen gjennom to sett dyser 14, idet denne luften tilføres fra den drev-ne viften 16 gjennom kanalen 18. Avluten brennes i kjelen 10 og de hete forbrenningsgassene som således utvikles, passerer opp gjennom kjelen og gjennom det horisontale uttak 20 i den øvre ende av kjelen, idet gassene forlater uttaket gjennom ut-løpet 22 i uttakets nedre del. I den øvre enden i kjelen 10 og i uttaket 20 er det anbrakt en kjele angitt ved tallet 24, og som omfatter de sideliggende øvre tromler 26 og 28 og den nedre trommelen 30. Disse tromler er forbundet med de damputvik-lende rør 32 på vanlig måte, slik at gassene beveger seg i en lang bane gjennom flere lag med rør for å sikre maksimumkontakt og god varmeoverføring fra gassene til rør-ene, idet ledeplater 34, 36 og 38 er anbrakt som vist. I passasjen som dannes bak 1'ede-platen 38 er forvarmeren 40 anbrakt, idet fødevann tilføres innløpsoverliggeren 42 pg leveres fra utløpsoverliggerén 44 til trommelen 26. De indre overflater av kjelens 10 vegger er foret med sidestående vertikalt gående damputviklerrør som mates fra tromlen 30 gjennom fallrøret 46 og som kommuniserer i øverendene med tromlen 26 eller 28.

Avluten som brennes i kjelen 10, inneholder vesentlige mengder kjemikalier som det er ønskelig å gjenvinne og under forbrenningen smelter disse kjemikalier og danner en flytende dam eller lag 48 i bunnen av kjelen og som periodisk eller kontinuerlig tappes gjennom utløpstuten 50.

Foråt avluten som leveres til kjelen 10 gjennom dysene 12, skal ha tilstrekkelig høyt innhold av faste stoffer, slik at den vil være i stand til en selvoppholdende for-brenning i kjelen, må fuktighetsinnholdet i avluten holdes ved en forutbestemt lav verdi og må reduseres sterkt fra den verdi den inneholder idet den tømmes fra kokeren. Idet den tømmes ut, inneholder den i alminnelighet omkring 15 % faste stoffer eller 85 % vann, og den minimale konsentrasjon av faste stoffer som i alminnelighet innføres i kjelen 10, er i gjennomsnitt 50— 68%.

For å heve konsentrasjonen av avluten til en verdi passende for innføring i kjelen anvendes der en direktkontaktinndamper, alminnelig betegnet med tallet 52, og som anvender som fordampningsmedium forbrenningsgassene som passerer gjennom utløpet 22. Avluten som leveres til dette direktkontaktinndamperaggregat kan ha en minimum konsentrasjon av 15 % faste stoffer, og kan av og til ha en så høy konsentrasjon som 60 % faste stoffer, idet den sistnevnte oppnåes ved hjelp av såkalte flerdobbelte inndampere, som nå er vanlige ved kjemiske gjenvinningsaggregater. Den vanlige moderne praksis er konsentrasjo-ner av avluten som leveres til direktkon-taktinndamperen i gjennomsnitt omkring 50%.

Inndamperen 52 består av et første inndampertrinn 54 og et annet inndampertrinn 56, idet avluten passerer i serie gjennom disse to inndampertrinn, idet forbrenningsgassene passerer i parallell gjennom disse, idet dette sistnevnte forhold kun er et resultat av økonomisk utnyttelse av ka-nalene og for praktisk plasering av appa-raturen i det tilgjengelige rom, for hvis det finnes ønskelig, kan forbrenningsgassene føres gjennom de to trinn i serie.

Inndamperaggregatet ved hvert av trinnene 54 og 56 er like og består av et hus 58 til hvilket avlut innføres og opprettholdes til der dannes en dam avlut av forutbestemt dybde. Der er montert i huset 58 et roterbart element 60 som kan anta for-skjellige velkjente former, som f. eks. i av-stand plaserte skiver som vist på figuren. Elementet 60 roteres kontinuerlig rundt sin horisontale akse 62 ved hjelp av motoren 64, idet elementet er anordnet slik at dets lavere del er neddykket i avlutdammen, mens den øvre delen strekker seg opp til øverenden av huset 58 som har en form som i det vesentlige svarer til elementets peri-feri. Forbrenningsgasser tilføres huset 58 gjennom innløpet 66, passerer gjennom huset i berøring med elementet 60 og forlater huset gjennom utløpskanalen 68. Idet gassene passerer over elementet 60, hvis overflate er fuktig på grunn av den delvise ned-dykking i avluten og den kontinuerlige rotasjon, absorberes fuktighet fra avluten, som er beliggende over en forholdsvis stor overflate på det roterende element idet der således oppnåes en sterk fordampning.

På den viste utførelse er inndampertrinnet 54 anbrakt over trinnet 56 av øko-nomiske og konstruksjonsmessige grunner i og med at der tillates en gravitasjons-strøm fra det øvre til det nedre inndampertrinn. Forbrenningsgassene fra utløpet 22 tilføres disse trinn henholdsvis gjennom kanalen 70 og 72, med en justerbar strøm-deler 74 som er anordnet for å kunne regulere fordelingen av gasstrømmen som dirigeres til hvert av trinnene. Forbrenningsgassene som forlater inndampertrinnene 54 og 56 mottas av kanalen 76 gjennom hvilken de utføres til en passende skorsten eller et annet ønsket sted.

Avluten føres til huset for det øvre inndampertrinn 54 gjennom kanalen 78, idet avlutdammen 80 som er dannet i huset flyter over og inn i kanalen 82, idet dette overløp oppretholder dybden'av dammen 80 ved et konstant væskenivå. Avluten som føres gjennom kanalen 82 leveres til huset for det lavere inndampertrinnet 56, hvor en dam avlut 84 av forutbestemt dybde opprettholdes. Avlut utføres fra denne dammen gjennom kanalen 86 ved hjelp av en pumpe 88 og leveres til dysene 12, idet avluten passeres gjennom varmeapparat-ene 90 for å heve den til ønsket temperatur. Avluten leveres til dysene 12 ved et trykk av omkring 1,05 til 2,5 kg pr. cm<2> og en temperatur av omkring 104—115° C.

Fordampningsevnen til direktkontakt-inndamperaggregatet 52 kontrolleres innen visse grenser ved å kontrollere temperaturen til gassene som passerer gjennom utlø-pet 22 og som føres inn i inndamperaggregatet. Dette oppnåes ved å anbringe en demper eller et spjell 92 ved den lavere enden av ledeplaten 38 ved hjelp av hvilken regulerte mengder av forbrenningsgass kan kortslutte den varmeutvekslende overflate, som er plasert i passasjene som dannes på hver side av ledeplaten 38. Idet spjellet 92 beveges progressivt fra den heltrukne til den stiplete angitte posisjon, vil en progressivt større del av gassene kortsluttes eller omføres med det resultat at en progressivt øker gasstemperaturen ved utløpet 22, og således i inndamperaggregatet. Justeringen av spjellet 92 er fortrinnsvis automatisk re-gulert for å opprettholde den ønskete konsentrasjon av avluten i dammen 82, idet dette oppnåes ved hjelp av et konsentra-sjonsreaksjonsapparat 94, som påvirker et kontrollapparat 96 som igjen innstiller motoren 98 etter behov, idet alle disse kon-trollkomponentene er av alminnelig konstruksjon og følgelig bare er vist skjemat-isk.

Under drift leveres avlut av en viss konsentrasjon til det første inndampertrinnet 54. I dette Inndampertrinnet fordampes en forutbestemt mengde avlut ved at hete forbrenningsgasser kommer i kontakt med avlutdammen 80 og som derved får den høyere og forutbestemte konsentrasjon. Denne avluten med forhøyet konsentrasjon leveres fra dammen 80 gjennom kanalen 82 til det nedre trinnet 56, hvor en videre

fordampning finner sted, idet lutdammen

84 i dette nedre trinn har en forutbestemt

og høyere konsentrasjon som følge av fordampningen som foregår her. Lut fra dammen 84 som da er brakt til ønsket konsentrasjon for å tilføres kjelen, er ført ut fra det nedre trinnet av inndamperen og inn-ført i kjelen som tidligere beskrevet. Kon-sentrasjonsreaksjonsinnretningen 94 opp-dager enhver endring av konsentrasjonen av avluten i dammen 84 fra den ønskete verdi og ved hjelp av kontrollmekanismen justeres spjellet 92 automatisk slik at en

varierer temperaturen av gassene som passerer gjennom hvert av inndampertrinnene som videre forandrer fordampningsevnen slik at konsentrasjonen av avluten i dammen 84 bringes ned til den ønskete verdi. Den forholdsmessige fordampning fra hvert av trinnene 54 og 56 varieres etter ønske ved hjelp av det justerbare spjell 74.

For å gi et praktisk eksempel kan avlut med en konsentrasjon på 50 % leveres til trinnet 54, gjennom kanalen 78. I dette trinn 54 kan avluten tørkes til en konsentrasjon av 57% faste stoffer, som således er konsentrasjonen av avluten i dammen 80, idet denne 57 %'s avluten leveres til trinnet 56, hvor den videre tørres til en konsentrasjon av omkring 65 % faste stoffer, som er passelig for innføring i kjelen 10, idet denne prosess selvfølgelig er kontinuerlig. I denne oppsettingen er den to-tale kraft som er nødvendig for å drive det roterende element vesentlig mindre enn den som var nødvendig ved tidligere kjente oppsettinger. Og fordi fordampningstrin-net 54 har en tynnere avlut enn trinnet 56, er drivkraften for elementet 60 i trinnet 54 forholdsvis mindre. Kraften som behøves for elementet 60 i trinnet 54, vil bli bare omkring 50 % av hva den ville være hvis det samme roterende element var anbrakt i en enkel inndamperoppsetting som ar-beider med en avlutkonsentrasjon av 65 %, som da ville være tilfellet. Dette betyr at med den foreliggende inndamperoppsetting vil kraften være omkring 25 % mindre enn hva som var tidligere nødvendig. Ennvide-re, fordi de hete forbrenningsgassene vil være i kontakt med den høye avlutkonsen-trasjonen som leveres til kjelen i en mindre tidsperiode ved mangetrinnsinndamper i-følge denne oppfinnelsen, er muligheten for ligninnedfall som resulterer ved karbonatisering av avluten av røkgassene, brakt til et minimum- og tendensen for andre faste stoffer til å felle ut fra avluten er redusert. Ved den illustrerte totrinns-direktkontakt-fordampningen er tidsforminskelsen, under hvilken den høykonsentrerte avluten holdes tilbake i inndamperen for levering til kjelen, av størrelsesordenen 50%.

Den spesieille konstruksjon av hver av de særskilte inndampertrinnene 54 og 56 kan selvfølgelig variere som ønsket, idet det kan være en eller flere roterende elemen-ter og idet trinnene kan være enten i parallell eller i serie med hensyn til røkgass-strømmen. Hvis begge trinnene er av samme størrelse og gassene fordeles, forutsatt en parallell kobling, i det vesentlige likt mellom disse, vil omtrent 50 % av fordampningen til inndamperenheten 52 fin-ne sted i trinnet 54 og de resterende 50 % i trinnet 56. Den forholdsvise fordelingen av fordampningen, som finner sted i hvert av trinnene, kan imidlertid varieres som ønsket ved å regulere spjellet 74.

Claims (1)

1. Apparat for konsentrasjon (fordampning) eller tørking av avlut i flere etter hverandre koplete inndampere, hvorigjen-nom avluten strømmer i serie, hvorunder konsentreringen oppnås ved hjelp av forbrenningsgasser fra en kjele som opphetes ved hjelp av avluten, karakterisert ved at hver inndamper anordnes slik at den oppvarmes av en særskilt strøm forbrenningsgasser, hver av hvilke strømmer kan reguleres med hensyn til mengden.