SE0950839A1 - System och metod för pumpmatning av flis till en kontinuerlig kokare - Google Patents

Abstract

Uppfinningen avser ett system och metod för pumpning av finfördelatcellulosamaterial till en kontinuerlig kokare (6). Genom ett koncentriskt arrangemang av rör (30,31) och tillsättning av vätska(Liq) till en kammare (36) bildad mellan rören så kan man etablera encylinderformad vätskefilm runt ett stängformat flöde av cellulosamaterial innanpumpens (12a) inlopp. Härigenom kan man reducera tryckfallet i ledningarna, minska slitaget i pumpen, och säkerställa maximal tryckuppbyggnad i pumpen. Figur (4) O914SE.docx

Description

15 20 25 30 2 uppslamning av flisen i ett kärl, innan man pumpar flissuspensionen till kokarens topp.

I US3586600 från 1971 visas ett annat matningssystem för en kontinuerlig kokare främsta avsedd för finare vedmaterial. Även här saknas högtryckskik och vedmaterialet matas med en pump 26 via ett uppflödes impregneringskärl till kokarens topp.

Motsvarande pumpning av finare vedmaterial till en kontinuerlig kokares topp visas även i EP157279.

Typiskt för dessa förslag på kokerier från sent 50-tal till början på 70-talet är att dessa var avsedda för små kokerier med begränsad kapacitet runt 100-300 ton massa per dag.

I US 5744004 visas en variant på matning av flis till kokare där flisblandningen istället matas till kokaren via flera pumpar i serie. Här är det pumpar av så kallad DISCFLOTM -typ som användes. En nackdel med detta system är att denna typ av pumpar typiskt har en låg pumpverkningsgrad.

I tidigare nämnda Handbook of Pulp visas på sidan 382 en variant på pumpmatning av flisblandning, som benämns TurboFeedTM. Här finns tre stycken pumpar i serie för matning av flisblandningen till kokaren. Denna typ av matning har patenterats i US5753075, US61066608, US6325890, US6336993 samt US6551462; dock i flera fall utan att exempelvis US3303088 beaktats.

US5753075 avser pumpning från ett basningskärl till ett behandlingskärl, och här visas att en strälpump kan insättas före den första centrifugalpumpen, vilket visas i figur 3, detalj 70.

US61066608 avser specifikt tillsats av AQ/PS under pumpning.

US6325890 avser minst två pumpar i serie och att dessa pumpar är anordnade på markplanet.

US6336993 avser en detaljlösning där man dels sätter till kemikalier för att lösa ut metaller från flisen, och sedan dra av vätska efter varje pump för reduktion av metallhalten iden pumpade flisen.

US6551462 avser i sak samma system som redan visats i US3303088. I dessa system användes skruvpumpar, eller axial pumpar av Hydrostal typ, vilka inte ger samma tryckhöjd som centrifugalpumpar av radialtyp, vilket kan vara en 0914SE.docx 10 15 20 25 30 3 anledning till att man måste installera flera pumpar i serie.

En stor nackdel med dessa system med ett flertal pumpar i serie är begränsad tillgänglighet. Om en pump havererar så stannar hela kokeriet. Med 3 pumpar i serie och en normal tillgänglighet på varje pump på 0,95, så blir systemets totala tillgänglighet bara 0,86 (0,95*0,95*O,95=0,86). utvecklats med parallell pumpmatning, vilket exempelvis visas i ansökningarna SE0800644, SE0800645, SE0800646, SE0800647 samt SE0800648, Därför har system Pumpmatningen ställer dock stora krav på pumparna och slitaget är högt då flisen som pumpas ger en blästrande effekt mot pumpens impeller blad. Man vill även minska tryckfallsförlusterna i inloppsledningen till pumpen så långt möjligt så att den efterföljande pumpen kan etablera maximalt tryck.

Syftet med uppfinninqen Ett första syfte med uppfinningen är att få ett förbättrat matningssystem för flis i vilket optimal trycksättning kan etableras med en centrifugalpump. Denna centrifugalpump är företrädesvis en pump av diagonal- eller radialtyp.

Andra syften är att reducerade tryckförluster i pump inloppet samt att reducera pumpslitaget.

Ovanstående syften uppnås med ett system i enlighet med den kännetecknande delen av patentkrav 1 och genom en metod i enlighet med den kännetecknande delen av patentkrav 7.

Det uppfinningsenliga systemet är avsett för pumpning av finfördelat cellulosamaterial till en kontinuerlig kokare där cellulosamaterial kontinuerligt matas till kokaren topp och efter delignifiering i kokaren matas ut från kokarens botten. Det finfördelade cellulosamaterialet slammas upp i åtminstone ett första vilket det cellulosamaterialet utmatas via ett första utloppsrör som har en första kärl eller standpipe av lämplig typ från uppslammade innerdiameter och anordnat i botten på det första kärlet. Genom att anordna ett andra utloppsrör som har en andra innerdiameter koncentriskt runt det första O9'l4SE.docx 10 15 20 25 30 4 utloppsröret så bildas en kammare runt det första utloppsröret. Denna kammare är tillsluten med en gavel i det första kärlet närliggande änden och har en öppning i den motsatta änden, och där det andra utloppsröret är anslutet till ett inlopp pä en pump. Kammaren är vidare försedd med inlopp för kontinuerlig tillsättning av vätska till kammaren.

Lämpligen överlappar det andra utloppsröret det första inloppsröret i längsled över en sträcka vilken definierar kammarens axiella längd. Denna sträcka avpassas så att en vätskefilm kan etableras med ett flöde parallellt med flödet av cellulosamaterial.

För att säkerställa etablering av en sammanhållen vätskefilm är kammaren är lämpligen försedd med en fördelare för tillsättning av vätskan i ett flertal positioner i omkretsled till kammaren. Denna fördelare kan exempelvis utgöras av ett antal inlopp fördelade i omkretsled över gaveln. Alternativt kan inloppen vara anordnade på det andra utloppsrörets mantelyta nära kammarens gavel.

För att etablera en vätskefilm som bibehålles fram till inloppet på pumpen så ges lämpligen det andra utloppsröret en andra innerdiameter som är större än det första utloppsrörets innerdiameter, så att kammaren får en tjocklek mellan 1- 20 centimeter. En mindre tjocklek är aktuell vid mindre rördimensioner och kortare sträcka mellan första kärlet för uppslamning av cellulosamaterialet och pumpen. Vid en applikation där det första utloppsrörets innerdiameter har en innerdiameter på 40 centimeter så kan det andra utloppsröret ha en innerdiameter på 42-45 centimeter.

I en alternativ utföringsform kan även gaveln till kammaren vara fast anordnat till ett av rören, exempelvis det andra utloppsröret, och tätande ansluter mot det andra röret, exempelvis det första rörets yttre yta, via en flexibel tätning, företrädesvis en packbox. Genom en sådan punktformad anliggning så kan konstruktionen även ta upp en viss snedställning mellan rören.

Metoden avser pumpning av finfördelat cellulosamaterial till en kontinuerlig kokare där cellulosamaterial kontinuerligt matas till kokaren topp och efter O914SE.docx 10 15 20 25 30 5 delignifiering i kokaren matas ut från kokarens botten. Det finfördelade cellulosamaterialet slammas först upp i åtminstone ett första kärl och utmatas i ett stångformat flöde av cellulosamaterial mot en pump. Det specifika med metoden är att man tillsätter vätska i form av en cylinderformad vätskefilm runt det stångformade flödet av cellulosamaterial innan det stångformade flödet av cellulosamaterial når pumpens inlopp.

Det har överraskande visat sig att cellulosamaterialet som matas ut från ett impregneringskärl håller samman i ett stångformat flöde på grund av cellulosamaterialets armerande effekter. Runt detta stångformade flöde PF kan man därför tillsätta vätska i form av en cylinderformad vätskefilm LL runt det stångformade flödet av cellulosamaterial innan detta flöde når pumpens inlopp.

Typiskt har det stångformade flödet av cellulosamaterial en koncentration, räknat på satsad vedvikt till föregående uppslamningskärl, i intervallet 60-100%, och i vissa applikationer ligger man i kontinuerlig drift vid 98 % koncentration.

Tillsättningen av vätska sker företrädesvis på sådant sätt att tjockleken på den cylinderformad vätskefilm ligger i området 1-20 centimeter, och att denna vätskefilm bibehålls omslutande det stångformade flödet av cellulosamaterial fram till pumpens inlopp. I gränsskiktet mellan vätskefilmen och flödet av cellulosamaterialet kan en mindre uppluckring och sammanblandning ske, men väsentligen bibehålles vätskefilmen intakt utmed rörets inre yta ända fram till pumpens inlopp.

På detta sätt etableras en smörjande och skyddande vätskefilm som reducerar tryckfallet i ledningarna fram till pumpen. Samtidigt reduceras slitaget i pumpen och maximal tryckuppbyggnad i pumpen kan etableras. Lämpligen etableras ett tryck i vätskefilmen som är lika med eller högre än trycket på flödet av cellulosamaterialet.

Figurbeskrivning Figur 1 visar en systemlösning för matningssystem till kokare med toppseparator; Figur 2 visar schematiskt en utföringsform av uppfinningen använd vid en DUmD; Figurer 3 visar schematiskt en utföringsform av uppfinningen använd vid parallell pumpning; O914SE.docx 10 15 20 25 30 6 Figur 4 visar en mer detaljerad vy av uppfinningen; Figur 5 visar figur 4 sedd i en vy från vänster; Figur 6 visar ett alternativ till utföringsformen visad i figur 4, samt Figur 7 visar figur 6 sedd i en vy från vänster Detalierad beskrivninq av uppfinninqen I den följande detaljerade beskrivningen kommer begreppet matningssystem för en kontinuerlig kokare att användas. Med matningssystem avses här ett system som matar flis från ett behandlingssystem för flisen som står under lågt tryck, typiskt ett övertryck under 2 bar och ofta atmosfäriskt, till en kokare där flisen står under högt tryck, typiskt mellan 3-8 bar i det fall ångfaskokare användes eller 5-20 bar om det är en hydraulisk kokare.

Med begreppet kontinuerlig kokare avses här antingen en ångfaskokare eller hydraulkokare även om de föredragna utföringsformerna är exemplifierade med ångfaskokare. Matningssystemet kan innehålla allt från en singelpump och upp till åtminstone 5-6 pumpar i parallell.

Med denna principiella lösning så kan man klara av att leverera matningssystem till kokare med produktionskapaciteter från 750 till 6000 ton massa per dag, med endast ett fåtal pumpstorlekar. Detta är mycket viktigt då dessa pumpar för matning av flisblandningar vid relativt hög koncentration är mycket specifika för sin applikation, och där pumpar som klarar av produktionskapaciteter på 4000-6000 ton massa per dag blir mycket stora och tillverkas i mycket begränsade serier om några enstaka per år. Kostnaderna för dessa pumpar blir då en stor del av totalkostnaden i ett kokeri.

Slitaget på dessa pumpar blir relativt högt, och för att få längre acceptabel drifttid så önskar man minimera slitaget i dessa pumpar.

I Figur 1 visas ett matningssystem med åtminstone 2 pumpar i parallell. Flisen matas med en bandtransportör 1 till en flisbuffert 2 anordnad ovanpå ett atmosfäriskt behandlingskärl 3. I detta kärl etableras en lägsta vätskenivå LIQLEv genom tillförsel av en alkalisk impregneringsvätska, företrädesvis kokvätska(svartlut) som dragits av i ett silparti SC2 i en efterföljande kokare 6, och med eventuell tillsats av vitlut och/eller annat alkaliskt filtrat. 0914SE.docx 10 15 20 25 30 7 Flisen matas in med sedvanlig kontroll av flisnivån CHLEV vilken etableras över vätskenivån LlQLEv.

Restalkalit i den avdragna svartluten ligger typiskt i intervallet 8-25 g/l. Mängden svartlut och övriga alkaliska vätskor som tillsätts till behandlingskärlet 3 regleras med en nivågivare 20 som styr åtminstone en av flödesventilerna i ledningarna 40/41. Med denna alkaliska impregneringsvätska så kan vedsyrorna i flisen neutraliseras och få en impregnering med sulfidrik (HS') vätska. Förbrukad impregneringsvätska, med ett restalkali på cirka 0-8 g/l, företrädesvis 2-5 g/l, dras av från behandlingskärlet 3 via avdragssilen SC3 och skickas till återvinningen REC. Vid behov kan även vitlut WL satsas till kärlet 3, exempelvis såsom visas i figuren till ledningen 41. Aktuella restalkalihalter är beroende av aktuellt vedslag, barr eller lövved, samt vilken alkaliprofil som skall etableras i koket.

I det fall en vedråvara användes som är enkel att impregnera och neutralisera, exempelvis vedråvara i form av pinnflis eller vedflis med mycket klena dimensioner där impregnering går fort, kan kärlet 3 i extremfallet vara ett enkelt stup med en diameter i allt väsentligt motsvarande det hinkformade utloppet 10 i kärlets botten. Nödvändig uppehållstid i kärlet bestämmes av att veden skall hinna bli så välimpregnerad så att den sjunkeri en fri kokvätska.

Efter det att flisen behandlats i kärlet 3 så matas den ut från kärlets botten, där även en konventionell bottenskrapa 4 är anordnad, driven av en motor M1.

Flisen matas till kokaren via åtminstone en pump, här visat 2 pumpar 12a, 12b i parallell, vilka pumpar är anslutna till en hinkformad utloppsstuds 10 i kärlets botten. Den hinkformade utloppsstudsen 10 har ett övre inlopp, en cylindrisk mantelyta samt en botten. Pumparna är anslutna till den cylindriska mantelytan.

För att underlätta pumpning av flisblandningen uppslammas flisen i ett kärl 3 för att bilda en flissuspension, i vilket kärl är anordnat en vätsketillförsel via ledningarna 40/41 styrd av en nivåreglering 20 vilken etablerar en vätskenivå LlQLEv i kärlet och ovanför pumpnivån om minst 10 meter, och företrädesvis minst 15 meter och än mer föredraget minst 20 meter. Härigenom etableras ett högt statiskt tryck i inloppet till pumparna 12a, 12b så att en enda pump kan klara av att trycksätta och befordra flissuspensionen till kokarens topp utan att 0914SE.docx 10 15 20 25 30 8 pumpen kaviterar. Kokarens topp är typiskt anordnad minst 50 meter ovanför pumpens nivå, ofta 60-75 meter ovanför pumpens nivå, samtidigt som man etablerar ett tryck i kokarens topp på 3-10 bar.

För att ytterligare underlätta utmatningen till pumparna så finns en omrörare 11 anordnad i den hinkformiga utloppsstudsen. Omröraren 11 är företrädesvis anordnad på samma axel som bottenskrapan och driven med motorn M1.

Omröraren har minst 2 skraparmar som sveper över pumputloppen anordnade i den hinkformade utloppsstudsens mantelyta. Företrädesvis anordnas en nedspädning i den hinkformade utloppsstudsen, vilket kan ske genom spädut|opp(icke visat) anslutna till mantelytan i dess ovankant.

I figur 2 visas schematiskt hur en enkel pump 12a kan anslutas till utloppsstudsens cylindriska mantelyta i enlighet med uppfinningen, och hur omröraren 11 kan förses med upp till 4 skraparmar. Utloppet från den hinkformade utloppsstudsen 10 bildar ett första rör som ligger koncentriskt med ett andra omgivande rör med större diameter, och i mellanrummet mellan dessa rör tillsätts en vätska Liq.

I figur 3 visas schematiskt hur en parallell pumpning med två pumpar 12a, 12b kan anslutas till utloppsstudsens cylindriska mantelyta i enlighet med uppfinningen.

I figur 4 visas mer detaljerat hur anslutningen mellan utloppsstudsens cylindriska mantelyta 10 och pumpen 12a är utformad i enlighet med uppfinningen. Det första inre röret 30 är anslutet i sin vänstra ände till utloppsstudsens cylindriska mantelyta och sticker in en sträcka D i ett andra omgivande rör 31 med större diameter. Det inre röret 30 är således koncentriskt anordnat med det omgivande röret 31. Det omgivande röret 31 är tillslutet i sin vänstra ände med en gavelplåt 35, se fig. 5, och anordnat tätande mot det första inre röret 30 via en lämplig packbox 34 eller bälgkonstruktion. Med en sådan punktformad anslutning mellan rören 30,31 så kan denna medge en viss snedställning mellan rören. I gavelplåten 35 är ett antal munstycken 32 anordnade, via vilka munstycken en vätska Liq kan tillsättas till det utrymme som bildas över sträckan D mellan rören 30,31. Därigenom kan man etablera en cylindrisk vätskefilm LL runt det massaflöde PF som lämnar det inre rörets 0914SE.docx 10 15 20 ände på avstånd från pumpen 12a.

Det finfördelade cellulosamaterialet är tidigare uppslammat och utmatas i ett stängformat flöde PF av cellulosamaterial mot pumpen 12a.

I figur 6 visas en alternativ till den som visats i figur 4. Skillnaden här är att en enda tillsatsledning 32b för vätska sitter på det andra omgivande röret 31, och där en första fördelningskammare 36a bildas mellan det inre och yttre röret 30 och 31 invid gavelplåten 35. Som indikerats kan en strypskiva 37 sitta närmast tillsatsledning 32b för att etablera samma tryckfall i omkretsled från en första del, 36a, av fördelningskammaren 36 i riktning mot pumpens inlopp. Denna Strypskiva 37 kan ha sin högsta höjd närmast tillsatsledning 32b position och gradvis reducera höjden till ett O-mätt till motsatt sida om tillsatsledningens 32b position, d.v.s. nederst i figuren. Även på detta sätt kan man etablera en cylindrisk vätskefilm LL runt det massaflöde PF som lämnar det inre rörets ände på avstånd från pumpen 12a.

Det finfördelade cellulosamaterialet är tidigare uppslammat och utmatas i ett stängformat flöde PF av cellulosamaterial mot pumpen 12a.

Uppfinningen är inte begränsad till ovan visade utföringsformer, utan flera varianter är möjliga inom ramen för de efterföljande patentkraven. Exempelvis kan fler än en pump vara anordnade i serie med den första pumpen.

O914SE.docx

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 10 PATENTKRAV _ System för pumpning av finfördelat cellulosamaterial till en kontinuerlig kokare (6) där cellulosamaterial kontinuerligt matas till kokaren topp och efter delignifiering i kokaren matas ut från kokarens botten kännetecknat av att det finfördelade cellulosamaterialet slammas upp i åtminstone ett första kärl (3) frän vilket det uppslammade cellulosamaterialet utmatas via ett första utloppsrör (30) som har en första innerdiameter och anordnat i botten på det första kärlet, och att ett andra utloppsrör (31) som har en andra innerdiameter koncentriskt omger det första utloppsröret och bildar en kammare (36) runt det första utloppsröret, vilken kammare (36) är tillsluten med en gavel (35) i det första kärlet närliggande änden och har en öppning (37) i den motsatta änden, och där det andra utloppsröret är anslutet till ett inlopp pä en pump (12a), och där kammaren är försedd med inlopp för kontinuerlig tillsättning av vätska (Liq) till kammaren. _ System enligt patentkrav 1 kännetecknat av att det andra utloppsröret (31) överlappar det första inloppsröret (30) över en sträcka (D), vilken definierar kammarens axiella längd. _ System enligt patentkrav 2 kännetecknat av att kammaren (36) är försedd med en fördelare (32) för tillsättning av vätskan i ett flertal positioner i omkretsled till kammaren (36). _ System enligt patentkrav 3 kännetecknat av att fördelaren utgöres av ett antal inlopp (32) fördelade i omkretsled över gavlen. _ System enligt nägot av föregäende patentkrav kännetecknat av att det andra utloppsröret (31) som har en andra innerdiameter som är större än det första utloppsrörets (30) innerdiameter, så att kammaren får en tjocklek mellan 1- 20 centimeter. _ System enligt nägot av föregäende patentkrav kännetecknat av att gaveln (35) är fast i ett av rören (30,31) och tätande ansluter mot andra röret via en flexibel tätning (34), företrädesvis en packbox. O914SE.docx 10 15 20 11 7. Metod för pumpning av finfördelat cellulosamaterial till en kontinuerlig kokare (6) där cellulosamaterial kontinuerligt matas till kokaren topp och efter delignifiering i kokaren matas ut från kokarens botten kännetecknad av att det finfördelade cellulosamaterialet slammas upp i åtminstone ett första kärl och utmatas i ett stångformat flöde (PF) av cellulosamaterial mot en pump (12a), och att man tillsätter vätska i form av en cylinderformad vätskefilm (LL) runt det stångformade flödet av cellulosamaterial innan det stångformade flödet av cellulosamaterial når pumpens inlopp. _ Metod enligt krav 7 kännetecknad av att tillsättningen av vätska sker på sådant sätt att tjockleken (h) på den cylinderformad vätskefilm (LL) ligger i området 1-20 centimeter, och att denna vätskefilm bibehålls omslutande det stångformade flödet av cellulosamaterial fram till pumpens inlopp. _ Metod enligt krav 7 kännetecknad av att tillsättningen av vätska sker på sådant sätt att det etablerade trycket i vätskefilmen är detsamma eller högre än trycket i det stångformat flöde (PF) av cellulosamaterial. O914SE.docx