NO154060B - Fremgangsmaate for forbedring av etteranvendelsen av varmeenergi utviklet ved en prosess for fremstilling av slipmasse. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for forbedring av etteranvendelsen av varmeenergi utviklet ved en prosess for fremstilling av slipmasse ifølge hvilken fremgangsmåte

-ved slipes ved hjelp av et roterende slipeorgan i et sliperom i hvilket hersker et absolutt trykk over en atmosfære, -i sliperommet innsprutes varmt slipevann, -masseoppslemmingen ledes fra sliperommet til en under trykk stående dampseparator i hvilken varmeenergi som er bundet i masseoppslemmingen frigjøres som damp, -masseoppslemmingen ledes fra dampseparatoren til en utfellingsanordning hvorfra frigjort vann tilbakeføres til sliperommet som slipevann,

-slipevannet tilføres tilleggsvann, og

-den i dampseparatoren frigjorte damp oppbevares for etteranvendelse.

Sliping under trykk er tidligere kjent (NO-patent

148 784, FI-patenter 59 979 og 57 980, samt SE-patenter 413 684, 318 171 og 336 952), idet slipingen skjer i et sliperom under et trykk som overstiger atmosfæretrykket. Innmatin-gen av ved i sliperommet under overtrykk skjer for eksempel ved hjelp av trykkutjevningskammere som er anordnet over slipelommer. Sliperommet, som begrenses av sperreluker og et massekar, settes hensiktmessig under trykk ved hjelp av luft eller trykkdamp. Vedens defibrering skjer ved at veden ved hjelp av et hydraulisk stempel presses mot en slipesten. Vibrasjonene som slipestenen forårsaker samt friksjonsvarmen sammen med slipevannet frilegger fibrene fra vedmaterialet.

Det er konstatert at slipevannets temperatur har større innvirkning på defibreringen ved sliping under høyt trykk enn ved trykkfri sliping. Jo varmere slipevannet er, desto lengre og mer enhetlig frilegges fibrene fra vedmaterialet og desto større fasthet får papiret som fremstilles av disse fibre. For sliping under trykk er det således fordelaktig jo varmere slipevannet føres tilbake til slipemaskinen.

Etter defibreringen ledes slipmassen ut av sliperommet via et rør i hvilket en finfordeling av fliser og større ved-partikler som er igjen i massen skjer ved hjelp av en flishuggemaskin før massestrømmens mengde reguleres. Temperaturen i massen som føres ut av sliperommet er normalt over 100°C. Avhengig av slipevannets temperatur og sliperommets overtrykk kan temperaturen i massen under drift stige til 145°C. Herunder bør slipevannets innmatingstemperatur i sliperommet være mellom 130 og 135°C og overtrykket i sliperommet 3 bar. Den varmeenergi som er bundet i massen frigjøres i form av damp i en dampseparator der trykket er senket til atmosfæretrykk, mens temperaturen i massen etter dampseparatoren bør være under vannets kokepunkt. Fra dampseparatoren kan massen ledes direkte til en avvanner der det varme slipevann separeres fra massen for å føres tilbake til sliperommet. Fra dampseparatoren kan massen også tappes i en mellomtank hvorfra massen kan ledes til ulike sorteringer: trykksortering og virvelrensing, før den ledes avvanneren der det varme slipevann separeres fra massen. Fra avvanneren går massen med en tetthet på 5-33 %.

I dette kjente system er temperaturen i dampen som er befridd fra dampseparatoren ca. 100°C og trykket er ca. 1 bar.

En så lav temperatur og et så lavt trykk minsker dampens an-vendelsesmuligheter og senker således dampens verdi. Ulempen er særlig stor ved anvendelse av en varmekompressoranordning som er beregnet til å heve dampens trykk og temperatur.

Sammen med massen som forlater avvanneren forsvinner 2-2 0 % av det varme slipevannet. Denne mengde og eventuelle andre tap må erstattes med tilleggsvann som ofte har en betydelig lavere temperatur, vanligvis 50-60°C, og som i det kjente system innføres i slipevannbeholderen som er beliggende etter avvanneren. Dette slipevannet med lav temperatur senker total-temperaturen i slipevannet som skal føres til sliperommet med 2-10°C, hvilket er en ulempe.

I det kjente system holdes temperaturen i slipmassen konstant etter dampseparatoren, men temperaturen i og mengden av tilleggsvannet som innfører systemet kan variere, og temperaturen i og mengden av dette vann kan ikke reguleres økonomisk innenfor rammen av anordningens rasjonelle vannhusholdning. I tillegg kan også temperaturen i slipevannet som innføres i slipemaskinen variere ukontrollert innenfor grenser på ca.

5°C, hvilket er en ulempe.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe

en fremgangsmåte som eliminerer ovennevnte ulemper og for-bedrer anvendbarheten og bruksverdien av dampen som frigjøres

fra en trykksliping basert fremstillingsprosess, samt å øke kontrollen av temperaturene i fremstillingsprosessen. Dette formål oppnås ved hjelp av en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen som erkarakterisert vedat -tilleggsvannet for slipevannet blandes med den fra dampen befridde masseoppslemming etter dampseparatoren, og -at trykket i dampen som frigjøres i dampseparatoren reguleres slik at masseoppslemmingens temperatur etter innblandingen av tilleggsvannet vesentlig tilsvarer slipevannets ønskede temperatur.

Ved å regulere trykket i dampen som frigjøres i dampseparatoren/kan temperaturen i massen som avledes fra dampseparatoren påvirkes og således kan man alltid oppnå en slik temperatur i massen som er hensiktsmessig med hensyn til be-hovet av varme som medgår for oppvarming av det tilleggsvann som i hvert enkelt tilfelle kreves for at det således frem-skaffede slipevann som skal ledes til slipemaskinen skal ha ønsket temperatur. Ved dette sikres at temperaturen i slipevannet ikke varierer vesentlig, selv om tilleggsvannets mengde og temperatur varierer. Dampen som frigjøres i dampseparatoren utvinnes ifølge oppfinnelsen med høyest mulig temperatur, da varmeinnholdet i slipemasen som avledes fra dampseparatoren økes ved senking av damptrykket fra det damptrykk som motsva-rer temperaturen i massen som kommer til dampseparatoren, bare så meget som tilleggsvannetsøkende mengde eller tilleggsvannets minskende temperatur i hvert enkelt tilfelle krever.

Ved anvendelse av en varmekompressoranordning for etter-behandling av dampen oppnås en betydelig besparelse i kompressorens effektbehov, da overtrykk hersker i dampen allerede før kompressoren. Også dampens volumstrøm minsker, hvilket minsker størrelsen av de nødvendige anordninger.

Oppfinnelsen er nedenfor nærmere beskrevet under hen- visning til den medfølgende tegning som skjematisk viser en ifølge oppfinnelsen arbeidende trykkslipeprosess.

Tegningen viser en slipemaskin 1 med en roterende slipesten- 2 som er anordnet i et sliperom 3 som står under trykk.

I tilknytning til sliperommet finnes to slipelommer 4 over hvilket er anordnet i og for seg kjente, ved hjelp av sperreluker lukkede trykkutjevningsrom 5. Slipestenen oppviser på motsatte sider anordnede hydrauliske stempler 6 for å presse ved som er sluppet ned i lommene mot slipestenen. I sliperommet er anordnet et antall sprøyterør 7 for å lede varmt slipevann på slipestenens overflate. For oppsamling av slipmassen er der i sliperommet anordnet et massekar 8.

Fra slipemaskinens massekar fører et rør 9 for slipmasse A via en flishuggemaskin 10 og en reguleringsventil 10a til en dampseparator 11 som er forsynt med et utløpsrør 12 for damp H som frigjøres fra massen. Fra dampseparatoren fører et rør 13 for føring av masse B som er befridd for damp til en mellomtank 14. Fra mellomtanken fører et rør 15 via en pumpe 16 og en trykksorterer 17 til en avvanner 18 for massen C som skal avvannes. Avvanneren er forsynt med et utløp 19 for avvannet slipmasse D.

Avvanneren omfatter et trau 20 for vann F som separeres fra massen C som skal avvannes. Fra trauet fører et rør 21 til en mellomtank 22. Fra mellomtanken fører et rør 23 via en pumpe 24 til sprøyterør 7 som er beliggende i sliperommet for å føre varmt slipevann G til de nevnte sprøyterør.

Ved fremstilling av slipmasse sirkulerer slipevannet kontinuerlig gjennom et sirkulasjonssystem som dannes av rørene 9-13-15-21-23. En del av slipevannet avledes sammen med den avvannede slipmasssen. Som følge av øvrige i prosessen forekommende vanntap, utstrømmende damp med mer, må sirkulasjons-systemet tilføres mer tilleggsvann enn bare det som forlater systemet med massen fra avvanneren.

En del av dette vann fremkommer som kondensvann i slipemaskinen, den øvrige del av tilleggsvannet E innføres med et rør 25 etter dampseparatoren til røret 13. Trykket, i dampseparatoren opprettholdes ved hjelp av en ventil 26 som styres av en regulator 27 på grunnlag av måleresultater fra en tempera-turgiver 28. Massens overflate i røret 13 etter dampseparatoren styres av en ventil 2 9 som reguleres av en regulator 3 0

på grunnlag av måleresultater fra en overflatenivå-giver 31.

I det kjente system, der dampseparatoren er under atmosfæretrykk, forlater massen dampseparatoren med en temperatur på ca. 100°C. Som følge av tapene kjølner slipevannet ca. 1°. Dersom systemet tilføres tilleggsvann, for eksempel 10 % av det totale slipevann, blir temperaturen i det resulterende slipevann

Dersom det for.eksempel er snakk om et sliperi med fire slipemaskiner, kan der fra dampseparatoren frigjøres damp ca.. 3 kg/s med temperaturen 100°C og trykket 1,0133 bar.

Varmekompressorens teoretiske effektbehov kan utregnes på grunnlag av formelen:

der

P = kompressorens effektbehov, kw

m = massestrømmen, kg/s

Pek= trykket foran kompressoren, kPa

p^u= trykket etter kompressoren P = gasstettheten før kompressoren, kg/m3

k = termisk kompressibilitet

= kompressorens mekaniske virkningsgrad.

Kompressorens effektbehov utregnes, idet det forutsettes at dampseparatoren står under atmosfæretrykk og at man for å skifte dampen med ren damp er nødt til å senke temperaturen i dampen i varmeveksleren med 5°C. I dette tilfelle er

- 3 kg/s

m y/

<p>ek= 84'5 kPa

pku= 4 00 kPa

P = 0,5 04 5 kg/m<3>

k =1,3

ny = 0,80

Når man ifølge oppfinnelsen utnytter•en dampseparator som står under trykk, kan temperaturen i slipevannet reguleres til å være 100°C etter innblandingen av tilleggsvannet. Derved oppnås med en tilleggsvannmengde på 10 % og en temperatur på 50°C i tilleggsvannet følgende temperatur i massen som forlater dampseparatoren

Også i dette tilfelle kan forutsettes at 5 % forsvinner

i varmeveksleren, dvs. temperaturen i dampen som skal suges er 100,5°C og trykket 103,2 kPa og tettheten 0,609. På tilsvarende måte oppnås som effektbehov for kompressoren:

Besparelsen i varmekompressorens effektbehov er ca. 168 kw, dvs. ca. 17 %. Dampens volumstrøm minsker ca. 18 %, hvilket senker størrelsen av de nødvendige anordninger.

Det konstateres at dampen som frigjøres fra dampseparatoren kan oppbevares for etteranvendelse med et større trykk og en høyere temperatur enn det som hittil har vært mulig ved anvendelse av en dampseparator under atmosfæretrykk, og at man til tross for dette oppnår en høyere temperatur i slipevannet etter innblandingen av tilleggsvannet enn det som hittil har vært mulig. Ved regulering av damptrykket kan massen som avledes fra dampseparatoren reguleres til en slik temperatur at man etter innblandingen av tilleggsvannet kan i avvanneren separere slipevannet fra massen, hvilket vann med hensyn til sin temperatur er egnet til å innmates i slipemaskinens sliperom.

Eksempel 1

I et sliperi kan tilleggsvannmengden E utgjøre opp til 10 % av den totale vannmengde G og dens temperatur kan være +50°C. En temperatur på 1Q0°C ønskes for slipmassen som kommer til mellomtanken 14. Regulatoren 27 har manøvrert trykkreguler-ventilen 25 til en stilling der giverens 28 måleresultat tilsvarer innstillingsverdien 100°C. Som temperatur for massen B som kommer fra dampseparatoren 11 får man

Prosessens oppvarmning medfører en heving av tilsats-vannets E temperatur til +60°C, idet også temperaturen i massen som innmates i mellomtanken 14 stiger. Giveren 28 måler denne temperatur og regulatoren 27 åpner ventilen 26 slik at trykket i dampseparatoren 11 synker, idet også temperaturen i massen B som kommer fra dampseparatoren synker. Ventilen 26 holdes åpen til giverens 28 måleresultat tilsvarer regulatorens 27 innstillingsverdi 100°C. Temperaturen i massen som kommer fra dampseparatoren er da Tilsvarende prosess skjer dersom tilleggsvannets E mengde minsker mens temperaturen holdes konstant eller samtidig stiger. Forholdet kan tenkes å være slik at tilleggsvannets mengde øker fra det tidligere volum 0,1 til volumet 0,15 mens temperaturen holdes på 50°C. Herunder synker temperaturen i massen B som går til mellomtanken 14 til verdien Giveren 28 måler denne temperatur og regulatoren 27 stenger ventilen 26 slik at trykket og temperaturen i dampseparatoren stiger. Ventilen forblir stengt inntil temperaturen i massen B ved giveren 28 reguleres til 100°C. Temperaturen i massen som kommer fra dampseparatoren blir da

Tilsvarende prosess skjer dersom tilleggsvannets E temperatur synker mens tilleggsvannet mengde forblir konstant eller

samtidig øker.

Foruten slipevann kan det være behov for vann med passende temperatur for et eventuelt annet prosesstrinn, hvorunder der som tilleggsvann E innføres en til dette behov tilsvarende større mengde tilleggsvann. På tegningen er med brutte linjer 3 2 vist en slik annen anvendelse av varmt vann.

Dersom slipevannet ønskes med en temperatur over 100°C,

er dette mulig å oppnå med foreliggende fremgangsmåte, idet anordningen bare trenger å gjøres trykkbestandig.

Tegningen og den tilhørende beskrivelse er bare beregnet på å anskueliggjøre oppfinnelsestanken. I detaljene kan en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen variere innenfor patentkravenes ramme.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for forbedring av etteranvendelsen av varmeenergi utviklet ved en prosess for fremstilling av slik masse ifølge hvilken fremgangsmåte -ved slipes ved hjelp av et roterende slipeorgan (2) i et sliperom (3) i hvilket hersker et absolutt trykk over en atmosfære, -i sliperommet innsprutes varmt slipevann (G), -masseoppslemmingen (A) ledes fra sliperommet til en under trykk stående dampseparator (11) i hvilken varmeenergi som er bundet i masseoppslemmingen frigjøres som damp (H), -masseoppslemmingen ledes fra dampseparatoren til en utfellingsanordning (18) hvorfra frigjort vann tilbakeføres til sliperommet som slipevann (G), -slipevannet tilføres tilleggsvann (E), og -den i dampseparatoren frigjorte damp (H) oppbevares for etteranvendelse, karakterisert ved-at tilleggsvannet (E) for slipevannet (G) blandes med den fra dampen befridde masseoppslemming (B) etter dampseparatoren, og -at trykket i dampen (H) som frigjøres i dampseparatoren (11) reguleres slik at masseoppslemmingens (B) temperatur etter innblandingen av tilleggsvannet (E) vesentlig tilsvarer slipevannets (G) ønskede temperatur.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat dampen (H) som frigjø-res i dampseparatoren (11) føres fra dampseparatoren gjennom en trykkreguleringsanordning (26) .

3.Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat den fra dampen befridde masseoppslemming (B) føres fra dampseparatoren (11) gjennom en av massen dannet trykklås (29-31).

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2 og 3,karakterisert vedat trykkreguleringsanord-ningen (26) styres i avhengighet av den etter trykklåsen (29-31) målte temperatur i masseoppslemmingen (B).

5. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat det til prosessen til-førte tilleggsvann (E) tilsvarer mengden av slipevanntapene.