SE0802175A1 - Silkonstruktion för en kontinuerlig kokare och förfarande för reglering av flödet i sådan silkonstruktion - Google Patents

Description

15 20 25 30 2 process utvecklad av A.R. Sloman användes på en kokare installerad i Tasmanien och hade en kapacitet på cirka 100 ton massa per dygn. I detta system fanns en tillsättning av svartlut till avdragsutrymmet på en nedåtmatande toppseparator. Men detta skedde i syfte att reglera trycket i kokaren och med små tillsatta mängder i beroende av trycket i kokaren, reglerat med en ventil 49.

Genom US 3.413.189 visas i vårt patent en lösning för att förhindra utfällningar av lignin från svartluten där en mixad kokarvätska med surt förhydrolysat och svartlut blandas. Här tillsättes extra alkali till kokarens centrum, via centralrör 55 vilket alkali till stor del dras av i samma position i silpartiet 15. Här tillsättes så mycket alkali att pH ligger på en tillräckligt hög nivå, motsvarande pH=10 eller 11.

En annan tillämpad teknik för att rengöra silpartier har varit att stänga av avdragsflödet från silen, så att massapelaren som leds förbi silpartiet kan ge en nötande effekt på silpartiets slitsar och därigenom ger en bortnötning av igensättningar på och i slitsarna. Denna rengöring ger dock bara effekt på silens yttre partier vänt mot massapelaren.

I andra tillämpade tekniker har man ändrat avdragsflödets riktning i headern (samlingsutrymmet) så att man skall kunna påverka eventuella sedimenteringar som bildats längst bort från avdragsstudsarna. l dessa system så öppnas andra studsar i annan header eller på annan position i denna header och avdragsflödets storlek påverkas icke.

Svftet med uppfinninoen Ett första syfte med uppfinningen är att under bibehållen funktionell drift av avdragssilen undvika igensättning av silkonstruktionens avdragsutrymme, främst genom sedimentering, varigenom avdragskapaciteten kan upprätthållas under längre tid.

Härigenom kan kokaren upprätthålla en hög avdragskapacitet under kontinuerlig drift och kokaren, och kokarsilens avdragsfunktion, behöver inte stängas av för att rengöra silkonstruktionen. siïosisjxndoc 10 15 20 25 30 Ett andra syfte är att att undvika silkonstruktionen inte skall påverka kokprocessen av flisen i massapelaren i åtgärderna för igensättning av den kontinuerliga kokaren. Lösningen kan då fritt implementeras i olika kontinuerliga kokare som har problem med igensättning av kokarsilar, utan att kokprocessen behöver modifieras.

Ovanstående syfte uppnås med en silkonstruktion enligt den kännetecknande delen av krav 1 och förfarandet för reglering av flödet i en silkonstruktion för en kontinuerlig kokare enligt den kännetecknande delen av krav 4.

Kort beskrivninq av uppfinninqen I en konventionell silkonstruktion för en kontinuerlig kokare, innefattas en avdragssil anordnad i kokarens vägg, ett avdragsutrymme utvändigt avdragssilen, en utloppsstuds ansluten till avdragsutrymmet för att dra av kokarvätska som ansamlas i avdragsutrymmet och en evakueringsledning för befordran av kokarvätskan bort från avdragsutrymmet.

Uppfinningen utmärkes av att en första ände på en recirkulationsledning är ansluten till evakueringsledningen och en andra ände på recirkulationsledningen är ansluten till avdragsutrymmet, i syfte att öka flödeshastigheten i avdragsutrymmet under kontinuerlig drift. Härigenom kan man enkelt etablera en högre strömningshastighet i avdragsutrymmet oberoende av hur mycket vätska som skall dras bort från kokaren via kokarsilen.

Företrädesvis är utloppsstudsen ansluten till avdragsutrymmets nedre del och att åtminstone ett utlopp i recirkulationsledningens andra ände är ansluten till avdragsutrymmets övre del. En etablerad överlagrad strömning uppifrån och ned i avdragsutrymmet kan då dra med eventuella sedimenteringar som bildas i avdragsutrymmet och som sjunker på grund av högre densitet.

I en föredragen utföringsform är renspolningseffekten styrd på ett återkopplat sätt genom en reglerventil anordnad i recirkulationsledningen. Denna reglerventil styrs av ett reglerdon som detekterar en parameter beroende av seoznsyrdoc 10 15 20 25 30 4 flödet i evakueringsledningen eller totala avdragsflödet från silen.

Enligt det uppfinningsenliga förfarandet för denna silkonstruktion dras ett totalflöde från avdragsutrymmet via utloppsstudsen, där ett första delflöde av totalflödet leds bort från silkonstruktionen och ett andra delflöde av totalflödet återföres till avdragsutrymmet, så att flödet i avdragsutrymmet ökar med minst 50% relativt den flödeshastighet som skulle etablerats i detta avdragsutrymme om totalflödet endast utgjordes av det första delflödet som evakueras från silkonstruktionen.

Aktivering av det andra delflödet kan ske kontinuerligt och i önskad omfattning eller aktiveras åtminstone vid regelbundna tillfällen under kokarens kontinuerliga drift då förstärkt flöde i avdragsutrymmet önskas.

Totalflödet dras företrädesvis från avdragsutrymmets nedre del och att den andra delflödet av totalflödet återföres till avdragsutrymmets övre del, för att dra med sedimenteringar som ofta sjunker i avdragsutrymmet, men även andra renspolande strömningsriktningar i avdragsutrymmet kan ge positiv effekt.

Renspolningen kan ske på ett återkopplat sätt, antingen så att det andra delflödet regleras i beroende av en parameter indikativ för totalflödet i utloppsstudsen, eller att flödet av det andra delflödet regleras i beroende av en parameter indikativ för flödet av det första delflödet.

Uppfinningen exemplifieras med stöd från de efterföljande utföringsformerna.

Figurbeskrivning Figur1 visar utformning av silpartier i en kontinuerlig kokare enligt känd teknik; Figur2 visar uppfinningens grundprincip applicerad på en silrad i en kontinuerlig kokare; Figur 3 visar en variant av figur 2 där avdragsflödet från silen avtappas mot ett lägre tryck; Figur4 visar ett exempel på uppfinningens grundprincip applicerad på ett silparti i en kontinuerlig kokare med flera silrader, samt Figur5 visar principiellt silpartiet sett uppifrån i kokaren, i ett snitt lll-lll i figurerna 2 och 3. sizosßgxtdoc 10 15 20 25 30 Detaljerad beskrivning av uppfinninqen I den följande beskrivningen kommer begreppet silparti att användas. Med silparti avses här ett parti i väggen på den kontinuerliga kokaren där minst en silrad är anordnad. Varje silrad har på konventionellt sätt ett dedikerat avdragsutrymme utvändigt om silarna och en egen dedikerad header ansluten till avdragsutrymmet som samlar avdragen vätska innan evakuering från silraden och/eller silpartiet.

I figur 1 visas generellt en kontinuerlig kokare där flis-blandning CH1N matas in i kokarens topp via en toppseparator TS. Från toppseparatorn kan dras returvätska LIQRET tillbaka till överföringssystemet. Toppseparatorn kan dock i vissa applikationer undvaras.

I figuren visas en ångfaskokare, där en så kallad inverterad toppseparator är anordnad i kokarens topp, och där vitlut WL samt ånga ST, eventuellt med tillsatts av tryckluft, tillföres kokarens topp. Uppfinningen kan dock lika gärna appliceras med en hydraulisk kokare med nedåt matande toppseparator.

Färdigkokt massa PUOUT matas efter koket ut från kokarens botten.

I kokaren finns konventionellt en eller flera silpartier, och i denna figur visas två sådana silpartier.

I ett övre silparti sitter tre stycken silrader SC11, SC12, SC13.

Från dessa silrader dras från silpartiet evakuerad kokvätska som befordras med pumpen P1, och som förs till återvinning R1 eller annan position i kokeriet och/eller åter i ledningen C1 till kokarens mitt via ett centralrör för att etablera en kokarcirkulation i radiell led. Till denna kokarcirkulation C1 kan även tillsättas vitlut WLa11 för modifiering av alkalihal-ten i kokaren. Ventiler V1 samt V2 reglerar flödet R1 respektive C1.

I ett undre silparti sitter tre stycken silrader SC21, SC22, S023.

Från dessa silrader dras från silpartiet evakuerad kokvätska som befordras med pumpen P2, och som förs till återvinning R2 eller annan position i kokeriet och/eller åter i ledningen C2 till kokarens mitt via ett centralrör för att etablera en kokarcirkulation i radiell led. Ventiler V3 samt V4 reglerar flödet R1 respektive C1. Aktuell kokteknik som implementeras i kokaren styr om avdragen vätska skall skickas enbart till R1 eller enbart C1 eller kombinationer SEO815_txt.doc 10 15 20 30 av dessa. l denna kända teknik kan varje silparti ha en för alla silrader gemensam befodringspump P1/P2, som visats i figur 1, eller ha en egen befodringspump för varje silrad i respektive silparti. Varje sådan befodringspump kan leda vätska från en silrad till annan position än vätska som dras från annan eller andra silrader i samma silparti. l figur 2 visas principiellt grunderna för uppfinningen. Här visas ett silparti i kokaren med en enda silrad S011. Silraden har på konventionellt sätt ett dedikerat avdragsutrymme 10a utvändigt om silarna och en egen dedikerad header 12a ansluten till avdragsutrymmet 10a som samlar avdragen vätska innan evakuering från silraden och/eller silpartiet. På konventionellt sätt finns det företrädesvis kanaler 11a mellan avdragsutrymmet 10a och headern 12a.

Via åtminstone en utloppsstuds 13a ansluten till avdragsutrymmet via headern dras kokarvätska av som ansamlas i avdragsutrymmet och en pumpanordning bort avdragsutrymmet via ledning C1 till centralrör eller annan position R1.

P1 ansluten till utloppsstudsen befordrar kokarvätskan från Enligt uppfinningen är en första ände på en recirkulationsledning 21a ansluten till evakueringsledningen 22 på pumpanordningens trycksida och en andra ände på recirkulationsledningen är ansluten till avdragsutrymmet, i syfte att öka flödeshastigheten i avdragsutrymmet.

Utloppsstudsen 13a är företrädesvis ansluten till avdragsutrymmets ena ände, här nedre delen 10a, och recirkulationsledningens 21a andra ände är ansluten till avdragsutrymmets andra ände, här den övre delen. På detta sätt kan hela avdragsutrymmet spolas igenom med ett förstärkt cirkulationsflöde.

En reglerventil V5 är företrädesvis anordnad i recirkulationsledningen, vilken reglerventil V5 styrs av ett reglerdon 30 som detekterar en parameter beroende av flödet Q1 i evakueringsledningen som leds till annan position i systemet.

Denna position i systemet kan företrädesvis vara återvinningen R1, i form av lagringstankar för svartlut, eller till delar i systemet där råvaran förbehandlas med den avdragna vätskan, exempelvis svartlutsimpregnering.

I det fall silpartiet utgöres av flera silrader med ett avdragsutrymme för varje silrad så insättes åtminstone en recirkulationsledning 21a till varje sEos1s_r> 10 15 20 25 30 7 avdragsutrymme. Varje recirkulationsledning kan ha en eller flera utlopp till respektive avdragsutrymme.

I figur 3 visas en variant av utföringsformen i figur 2 där avdragsflödet Q1 avledes från kokarens högre tryck mot ett lägre tryck i systemet. Denna position i systemet kan företrädesvis vara återvinningen R1, i form av lagringstankar för svartlut, eller till delar i systemet där råvaran förbehandlas vid lägre tryck, exempelvis svartlutsimpregnering. Tryckfallet mellan kokaren och denna position är då tillräcklig för etablering av flödet till denna position R1. l denna utföringsform flyttas lämpligen pumpen P1 till recirkulationsledningen för att säkerställa ett etablerande av renspolningsfiödet. Här kan istället reglerventilen V5 styras av ett reglerdon 30 som detekterar en parameter beroende av bruttoflödet QTOT i avdragsflödet från headern 12a, där detta bruttoflöde utgör summan av evakueringsflödet Q1 samt recirkulationsflödet Qz.

Reglerfunktionaliteten i figur 2 och 3 kan användas oberoende av pumpens P1 placering, och styrs av vad som är prioriterat eller önskvärt för styrningen av kokprocessen.

Styrningen i figur 2 användes om evakueringsflödet Q1 måste hållas på en given nivå och recirkulationsflödet kan tillåtas variera under kokarens drift. Om exempelvis silen SCH skulle sättas igen, exempelvis på grund av scaling, så kan avdragskapaciteten minska och då sjunker bruttoflödet QTOT, varför bibehållas på recirkulationsflödet Q; kan tillåtas sjunka. När sedan recirkulationsflödet Qg evakueringsflödet Q1 kan samma nivå emedan sjunker under en minsta förbestämd nivå då renspolningseffekten på sedimentering reducerats för mycket så får man rengöra silarna från eventuell scafing.

Styrningen i figur 3 användes om evakueringsflödet Qj kan tillåtas variera under kokarens drift men man önskar hålla bruttoflödet Qror på en förbestämd nivå.

Detta ger en förstärkt renspolning genom ett ökat recirkulationsflödet Q; vid tidpunkter under kokarens drift då evakueringsflödet Qj sjunker, emedan renspolningen genom ett minskat recirkulationsflödet Q; temporärt kan tillåtas sjunka något då behovet av evakueringsflödet Qj ökar.

För renspolning av sedimenteringar kan man tillåta tillfälliga reduktioner av sEos1s_ixi.d0c 10 15 20 25 30 8 renspolningseffekten, då dessa normalt inte bildar hårda beläggningar och då kan spolas bort när renspolningseffekten återtar sin fulla eller förstärkta effekt.

Hårda beläggningar när de väl bildats i form av kalciumkarbonat och liknande, så kallad scaling, kan normalt inte fås bort enbart genom att öka flödet, utan kräver rengöring med bearbetande teknik, exempelvis högtryckstvätt, och ofta i kombination med syratvätt.

I figur 4 visas ett exempel på hur uppfinningen kan implementeras på ett silparti med flera silrader SC11, SC12, SC13. Här är utloppsstudsarna 13a, 13b samt 13c anslutna till respektive avdragsutrymme 10a,10b,10c via respektive header 12a, 12b, 12c, och kokarvätska som ansamlas i avdragsutrymmena dras av via en gemensam pumpanordning P1 som på motsvarande sätt befordrar kokarvätskan bort från avdragsutrymmet via ledning C1 till centralrör och/eller annan en första ände på en position R1. Enligt uppfinningen är recirkulationsledning 21 ansluten till evakueringsledningen 22 på pumpanordningens trycksida och ett flertal avgreningar 21a, 21b, 21c i dess andra anslutna till respektive ände på recirkulationsledningen är avdragsutrymme, i syfte att öka flödeshastigheten i avdragsutrymmet.

I figur 5 visas principiellt silpartiet sett i ett snitt uppifrån i kokaren i utföringsformer visade i figur 2, 3 eller 4. Avdragsutrymmet 10a bakom silytan S011 är frilagt och i dess botten syns de kanaler 11a som leder ned till den underliggande headern. Dessa kanaler 11a finns i ett större antal och i detta exempel visas 16 stycken kanaler jämt fördelade i omkretsled över avdragsutrymmets botten.

Företrädesvis är ett flertal utloppsstudsar 13a, här visas 4 stycken, anslutna jämnt fördelade i omkretsled till avdragsutrymmet via headern med 90 graders delning mellan studsarna. Via dessa studsar 13a dras kokarvätska av som ansamlas i avdragsutrymmet och en pumpanordning P1 befordrar kokarvätskan bort från avdragsutrymmet via ledning C1 (och/eller R1). Enligt uppfinningen är en första ände på en recirkulationsledning 21a ansluten till evakueringsledningen 22 på pumpanordningens trycksida och åtminstone en andra ände på recirkulationsledningen, här i form av 4 utlopp i denna andra ände, är ansluten till avdragsutrymmet, i syfte att öka flödeshastigheten i SE0815_txt.doc 10 15 20 25 30 9 avdragsutrymmet. Recirkulationsledningens andra ände anslutes företrädesvis i omkretsled mellan 2 utloppsstudsar 13a, för att säkerställa flöde genom hela avdragsutrymmet och undvika kortslutet flöde över mindre del därav.

En reglerventil V5 är företrädesvis anordnad i recirkulationsledningen 21a, vilken reglerventil V5 styrs av ett reglerdon 30 som detekterar en parameter beroende av flödet i evakueringsledningen.

Enligt uppfinningen regleras flödet i silkonstruktionenför en kontinuerlig kokare så att från avdragsutrymmet så dras ett totalflöde QTOT via utloppsstudsen och pumpanordningen, där ett första delflöde Q1 av totalflödet leds bort från silkonstruktionen och ett andra delflöde Qg av totalflödet återföres till avdragsutrymmet, så att flödet i avdragsutrymmet ökar med minst 50% relativt den flödeshastighet som skulle etablerats i detta avdragsutrymme om totalflödet QTOT endast utgjordes av det första delflödet Q1 som evakueras från silkonstruktionen.

I förfarandet aktiveras det andra delflödet (Qg) vid åtminstone regelbundna tillfällen under kokarens kontinuerliga drift då förstärkt flöde i avdragsutrymmet önskas. Förfarandet kan dock vara aktiverat kontinuerligt under driften av den kontinuerliga kokaren.

För att säkerställa en genomspolning av hela avdragsutrymmet dras i förfarandet totalflödet QTOT från avdragsutrymmets nedre del och det andra delflödet Q2 av totalflödet återföres till avdragsutrymmets övre del. På så sätt kan man även dränera bort tyngre partiklar, sediment och fiberansamlingar, som sätter av i avdragsutrymmets nedre delar.

Enligt det uppfinningsenliga förfarande regleras flödet av det andra delflödet Q; i beroende av en parameter indikativ för flödet av det första delflödet Q1, alternativt indikativ för totalflödet QmT. Det första delflödet som dras bort från silpartiet är bestämt av den kokprocess som man önskar etablera i kokaren och där ett minsta flöde är önskvärt för att bibehålla processens kokbetingelser. Om och när flödet indikerar på att avdragsmängderna börjar sjunka, exempelvis på grund av igensättning av avdragsutrymmet, så kan det andra delflödet Q; som ger en renspolningseffekt aktiveras eller ökas under det att avdrag i form av det första delflödet Q1 från silpartiet fortfarande sker. sEos1 s_m.doc 10 15 20 25 30 10 Uppfinningen är inte begränsad till ovan angivna utföringsformer, utan flera varianter är möjliga inom ramen för de efterföljande patentkraven.

Exempelvis kan i ett silparti med flera silrader, som visas i figur 3, ha en individuell pumpanordning P1, recirkulationsledning 21 samt styrning därav. Vid aktiverad eller förstärkt genomspolning av ett avdragsutrymme kan även vid vissa driftfall flödet R1/C1 stängas av från aktuell header och allt flöde återföras till recirkulationsledningen 21 så att QTOT motsvarar det andra delflödet Qg.

Flödesmängden i det andra delflödet Qgkan regleras så att detta ligger från 20% till 100% av QTOT, där man vid kontinuerlig drift ligger på en lägre nivå och vid behov eller förbestämda tidpunkter aktiverar en forcerad högre nivå.

EXEMPEL PÅ IMPLEMENTATION På en kokare med 4 meters radie sitter ett silparti med 3 silrader där varje avdragsutrymme i en silrad har en höjd på 1110mm och radiell utsträckning på 120 mm. Volymen på avdragsutrymmet blir; v= 1110 * w * (40002 - 38302 ) = 3.295.794 mer dvs ca. 3,3 kbm Silpartiet, med alla 3 silrader, är dimensionerat för att dra av cirka 111 liter/sekund, med ett maximalt flöde på 143 l/s, motsvarande 339,6 respektive 514,3 m3/h.

.Flödet från varje silrad blir då: om /snradmm = (339,6 / 3) 113,2 mß/h om /siiradmax = (5143 / 3) 171,6 mß/h Omsättningen för vätskan i avdragsutrymmet blir (113,2/ 3,3=) 34 gånger per timme. Dvs. att vätskan byts ut efter cirka 105 sekunder. l enlighet med uppfinningen ökas flödeshastigheten i avdragsutrymnmet med minst 50%. Genom att bibehålla ett första delflöde Q1 som leds bort bort från silkonstruktionen (till C1/R1) på samma nivå om 37 l/s men addera ett andra delflöde Q; på drygt 18 l/s som återföres till avdragsutrymmet så ökas totalflödet Qmw som dras via utloppsstudsen och pumpanordningen, men kokprocessen blir opåverkad. På detta sätt ökas flödeshastigheten i avdragsutrymmet med 50%, och omsättningstiden reduceras från 105 sekunder ned till 70 sekunder, och risken för sedimentering minskar.

Genom succesiv ökning av Q; under bibhållande av Q1 i denna typ av sEos15_txi.d<>c 11 silkonstruktion fås följande förändringar: Q1 lls Q; lls QTOT lls A flödeshast. omsättningstid 37 0 37 0 105 sekunder 37 18 55 50 % 70 sekunder 37 37 74 100 % 53 sekunder 37 74 111 200 % 35sekunder Ökningen av Qz påverkar inte kokprocessen, då endast flödet Q1 dras bort från silpartiet, emedan Q1 endast är ett internt recirkulerat flöde i silkonstruktionen som håller liv i avdragsutrymmet.

SE0815_txt.doc

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 12 PATENTKRAV

1. Silkonstruktion för en kontinuerlig kokare, innefattande en avdragssil (SCH) (10a) avdragssilen, en utloppsstuds (13a) ansluten till avdragsutrymmet för att dra anordnad i kokarens vägg, ett avdragsutrymme utvändigt av kokarvätska som ansamlas i avdragsutrymmet och en (22) för kännetecknad av att en evakueringsledning befordran av kokarvätskan bort från avdragsutrymmet första ände på en recirkulationsledning (21a) är ansluten till evakueringsledningen (22) och en andra ände på recirkulationsledningen är ansluten till avdragsutrymmet, i syfte att öka flödeshastigheten i avdragsutrymmet (10a) under kontinuerlig drift. Silkonstruktion enligt patentkrav 1 kännetecknad av att utloppsstudsen (13a) är ansluten till avdragsutrymmets (10a) nedre del och att åtminstone ett utlopp i recirkulationsledningens (21a) andra ände är ansluten till avdragsutrymmets övre del. Silkonstruktion enligt patentkrav 2 kännetecknad av att en reglerventil (V5) är anordnad i recirkulationsledningen, vilken reglerventil (V5) styrs av ett reglerdon (30) som detekterar en parameter beroende av flödet i evakueringsledningen (22). Förfarande för reglering av flödet i en silkonstruktion för en kontinuerlig kokare, innefattande en avdragssil (SCH) anordnad i kokarens vägg, ett avdragsutrymme (10a) utvändigt avdragssilen, en utloppsstuds (13a) ansluten till avdragsutrymmet för att dra av kokarvätska som ansamlas i avdragsutrymmet och och en evakueringsledning (22) ansluten till utloppsstudsen för befordran av kokarvätskan bort från avdragsutrymmet kännetecknat av att från avdragsutrymmet så dras ett totalflöde (Qror) via utloppsstudsen, där ett första delflöde (Q1) av totalflödet leds bort från silkonstruktionen och ett andra delflöde ((12) av totalflödet återföres till avdragsutrymmet, så att flödet i avdragsutrymmet (10a) ökar med minst 50% som skulle etablerats i detta relativt den flödeshastighet SE0815_txt.doc 10 15 13 avdragsutrymme om totalflödet (QTOT) endast utgjordes av det första delflödet (Q1) som evakueras från silkonstruktionen. _ 'Förfarande enligt patentkrav 5 kännetecknat av att aktivering av det andra delflödet (Qz) aktiveras åtminstone vid regelbundna tillfällen under kokarens kontinuerliga drift då förstärkt flöde i avdragsutrymmet önskas. _ Förfarande enligt patentkrav 5 kännetecknat av att totalflödet (QTQT) dras från avdragsutrymmets nedre del och att den andra delflödet (Qg) av totalflödet återföres till avdragsutrymmets övre del. . Förfarande enligt patentkrav 6 kännetecknat av att flödet av det andra delflödet (QZ) regleras i beroende av en parameter indikativ för totalflödet (Qror) i utloppsstudsen (13a). . Förfarande enligt patentkrav 6 kännetecknat av att flödet av det andra delflödet (Qz) regleras i beroende av en parameter indikativ för flödet av det första delflödet (Q1). sEos1s_m.doc