SE420224B - Sett och apparat for att upphetta fibermaterial vid framstellning av massa genom defibrering av flis - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 35 7966903-5. 2 processen, vilket kan vara fördelaktigt både för värmeekono- mien och för underlättande av flisens avvattning vid komp- ression i t.ex. skruvmatare.

Vid basning utfaller emellertid den tillförda ångan som kondensat och mängden avpressat förorenat vatten kan bli av- sevärd. Uverallt där direktänga tillföres i fabrikationen erhålles kondensat som späder massan och till en del avgår som starkt förorenade avlopp som oftast är både svåra och kostsamma att oskadliggöra.

Flisen som tillföres förvärmaren kan även vara impreg- nerad med kemikalier såsom lösliga salter och baser, lösliga sulfiter eller blandningar av dessa i och för framställning av halvkemiska eller kemimekaniska massor. Impregnering av flisen kan ske på alla kända sätt) t.ex. efter flisens bas- ning, genom kompression och därefter expansion i en kemikalie- lösning. _ I För att höja ljusheten pä massan kan blekningskemika- lier såsom peroxider och hydrosulfiter tillsättas den till defibrören resp. raffinören ingående massan eller också kan kemikalierna direkt injiceras i malningszonen.

I det här föreslagna systemet sker all upphettning av fibermaterial genom cirkulation av överhettad vattenånga som genererats ur fibermaterialet självt och kan användas t.ex. för förvärmning av flis till l00°C, för torkning av flis vid l00°C och atmosfärstryck eller vid högre temperatur och motsvarande ångtryck eller vid tryckupphettning av flis till l00-20000 i t.ex. defibrörens förvärmare med eller utan generering av ånga ur vattnet i fibermaterialet. Genom det föreslagna sättet för upphettning undvikes utfällning av ångkondensat i fibermaterialet och viss mängd fukt kan om så önskas avdunstas, vilket ger en slutprodukt med hög massa- koncentration och utsläpp av förorenat vatten kan nedbringas till ett minimum eller helt undvikas.

Genom sättet att tillföra värme till massaframställ- ningen utöver den värme som tillföres genom malningsenergi kan den totala energiförbrukningen begränsas till ett minimum.

Normalt erfordras ej heller någon ångpanneanläggning, vilket l0 15 20 25 30 35 7906903-5 fördelaktigt påverkar investeringskostnaden.

Vid start av anläggningen bör dock en mindre mängd ånga stå till förfogande och kan enklast framställas av värme som t ex i form av heta rökgaser tillföres förvärmaren.

Cirkulationen av den överhettade ångan bör lämpligast ske medströms det inkommande fibermaterialet som är rikast på fukt och har låg temperatur, varigenom ångans överhettnings- värme snabbt avges utan att fibermaterialet överhettas, Den överhettade ångans temperatur kan också hållas högre än om ångcirkulationen sker i motström.

Den upphettade flisen i den till defibrören anslutna för- värmaren kan defibreras vid samma temperatur och tryck som råder i förvärmaren eller också vid lägre temperatur och tryck.

För det fall tillräcklig raffinering ej uppnås i defibrerings- steget kan ytterligare raffinering ske efter defibreringen i ett eller flera steg vid samma eller lägre temperatur och tryck än i defibreringssteget.

I det följande anges i samband med ritningen ett par exempel i form av flytschemata på tekniska lösningar av defib- reringsprocessen med användning av cirkulerande överhettad ånga. I de bägge exemplen har antagits att ingående flis har en torrhalt av 50% och beräkningarna utförts för en ingående flismängd av 1000 kg torrsubstans och 1000 kg vatten. Defib- reringsenergien har antagits uppgå till 225 kWh antingen i ett kombinerat defibrerings- och raffineringssteg eller för- delat på ett defibrerings- och ett raffineringssteg med res- pektive 100 och 125 kwh/ton torrtänkt massa.

Fig. 1 och 2 visar flytschemata för tvâ utföringsexempel, varvid de delar som är gemensamma för de båda figurerna er- hållit samma hänvisningsbeteckningar.

Fig. 1 visar ett flytschema för framställning av 1000 kg torrtänkt mekanisk grovmassa med en torrhalt av 65-66% utan annat utsläpp än 200 kg kondensat av 6000. Den råa flisen in- matas kontinuerligt genom en ångtät förslutningsanordning i kärlet l, i vilket flisen vid atmosfärstryck upphettas till 1 10000 utan väsentlig avdunstning av vatten med cirkulerande ånga som avdrages från kärlet med fläkten 50 och ledes via led- ningen 51 genom överhettaren 42 tillbaks till kärlets toppsek- l0 15 20 25 30 35 7966903-5 4 tion. överhettaren 42 värmes med rökgaser från ugnen 40 som eldas med olja genom brännaren 4l. Rökgaserna suges med fläk- ten 43 genom överhettaren motströms den cirkulerande ångan och de kylda rökgaserna avgår genom skorstenen 45 under det att en lämplig mängd âtercirkuleras genom ledningen 44 till ugnen för nedkylning av rökgaserna till en för överhettaren avpassad temperatur. Den i kärlet l förvärmda flisen avgår vid en tem- peratur av l00°C till skruvmataren 2 i vilken den komprimeras till en ångtät plugg som inmatas i kärlet 3. Vid kompressionen avgår l82 kg vedvatten av l00°C och den ingående flisen får en torrhalt av 60%. I förvärmaren 3 uppvärmes flisen med i föl- jande aefitrar e utvetkiaa ånga tm iss°c och 5,5 kg/emz tryck och inmatas härefter i skruvmataren 5 via en ångtät plugg till defibrören 6, i vilken råder en temperatur av l60°C och ett ångtryck av 6,3 kg/cmz, vilket även är fallet i det till de- fibrören anslutna uppsamlingskärlet 7. I defibrören övergår den tillförda malningsenenfien i värme och tillräckligt med ånga genereras och återledes via ledningen 9 för att underhålla temperatur och tryck i förvärmaren 3. Från uppsamlingskärlet '7 matas massan med skruvmatare 8 som en ångtät plugg till be- hållaren l0 som står under atmosfärstryck. Vid trycksänk- ningen frigjord ånga avledes genom ledningen ll. Den i behål- laren l0 upptagna massan matas via skruvmataren l2 genom raf- finören l3, där den tillförda malningsenergien l25 kwh övergår i värme som genererar ånga av l00°C som avgår från kärlet l4 genom ledningen l6 och tillsammans med från kärlet l0 avgående ånga utgör 298 kg. Från kärlet l4 utmatas färdig massa via matarskruven l5 och utgör l520 kg med en torrhalt av 65,8%.

Från kärlen l0 och l4 avgående 298 kg l0O°-ig ånga ledes till tornet 20 där den befrias från sura beståndsdelar genom tvätt- ning med t ex kalkmjölk, som med pumpen 2l och ledningen 22 cirkuleras genom tornet. Neutraliserad ånga ledes genom led- ningen 23 till värmeväxlaren 24, som värmer det i tornet 25 cirkulerande vattnet som utgöres av det från kärlet 4 via pum- pen 30 och ledningen 3l överpumpade vedvattnet som avdunstas med tillhjälp av luft. Av tillförda 298 kg ånga kondenseras l98 kg i förvärmaren 24 och avledes genom ledningen 29 under det att resten av ångan ca l00 kg avgår genom ledningen 28 till luften. l0 l5 ~ 20 25 30 35 rsossos-s Med en oljeförbrukning av ca l2 kg/ton torrtänkt massa .kan ur 2000 kg flis med en torrhalt av 503 framställas l520 kg massa med en torrhalt av 65,8%, som t.ex. kan användas för framställning av fiberskivor på den s.k. halvtorra vägen eller genom ytterligare raffinering förändlas till papper av olika slag.

Fig. 2 visar ett flytschema för framställning av board- massa för tillverkning av hårda fiberplattor på våta vägen utan utsläpp av förorenat avloppsvatten.

Den råa flisen tillföres basningskärlet l och förvärms där till l00°C med avspänningsånga från defibrör och raffinör via ledningen l6. Den l00°-iga flisen nedföres i skruvmataren 2, i vilken den komprimeras till en plugg som införes i för- värmaren 3 med en torrhalt av 60%. Avpressat l00°-igt vedvat- ten som utgör 432 kg upptages i behållaren 4. I förvärmaren 3- råder en temperatur av l60°C och ett ângtryck av 6,3 kg/cm3.

Temperatur och tryck i förvärmaren underhâlles genom att medelst fläkten 50 och ledningen 5l cirkulera ångan genom överhettaren 42 tillbaks till förvärmaren medströms den in- kommande flisen. Den till l60°C upphettade flisen nedföres i skruvmataren 5 där den komprimeras och tillföres defibrören 6 som en mot trycket i förvärmaren tätande plugg. I defibrören 6 och efterföljande utrustning sker bearbetning av flis och massa vid atmosfärstryck. Vid flisens inmatning i defibrören frigöres således ånga vid trycksänkningen och dessutom gene- reras ånga i defibrören och tillhopa avgår 265 kg ånga av l00°C från kärlet l0 genom ledningarna ll och lö.

Från kärlet l0 matas massan med ca 64% torrhalt med Skruvmaiarn a tin raffinaren 13 och samtidigt :införas raffinören l69 kg vedvatten av 4000 genom ledningen l9. I raffinören avgår l50 kg ånga till luften frân kärlet l4 via ledningen l7. Den färdiga massan som utmatas med skruvmataren l5 har en torrhalt av 63,6% och spädes med 231 kg vedvatten från ledningen 20 varigenom en massakoncentration av 55,5% erhålles som möjliggör drift av ett bakvattensystem utan utsläpp av förorenat vatten. 10 15 20 25 30 35 7906903-5 Vid en insats av 225 kwh ma1energi per ton torrtänkt massa kan man i det fa11 tryck och temperatur i förvärmaren underhâ11es genom cirku1erande överhettad ånga i förvärmaren framstäïla en massa med en torrha1t av 55,5% med en ti11sats av värmeenergi motsvarande 11-12 kg e1dningso1ja utan att förorenat bakvatten uts1äppes. s Om i ovanstående exempe1 fig. 2 endast defibrering av f1isen äger rum, dvs. endast 100 kWh/ton massa tiílföres, mäste man för att erhâ11a en massa med samma torrha1t och undvika uts1äpp av förorenat vatten avdunsta ytter1igare 170 kg av avpressat 432 kg vedvatten vi1ket 1ämp1igast göres med 1uft i tornet 25, genom cirku1ation av vedvattnet i tor- net och ti11förse1 av adekvata mängder värme och 1uft. Värme- ti11förse1n sker enke1t och prob1emfritt genom att en avpas- sad mängd av det cirku1erande vedvattnet ti11föres toppsek- tionen pâ förvärmaren 3 och förångas. Bi1dad ånga uttages ur cirku1ations1edningen 51 som mättad ånga av 16006 som ti11- föres det cirku1erande vedvattnet i tornet 25. Vid förâng- ningen av vedvatten i förvärmaren 3 fastnar i vedvattnet icke f1yktiga extraktivämnen på f1isen och a11a prob1em med inkruster är eliminerade. Dock måste en mot den ökade värme- förbrukningen i förvärmaren 3 motsvarande mängd värme ti11- föras den cirku1erande ångan vi1ket i före1iggande fa11 mot- svarar ca 10 kg o1ja som ytter1igare ska11 ti11föras ugnen 40. av överhettad vattenånga för upphettning 3 kan man i förekommande fa11 direkt in- förvärmaren under där rådande tempera- tur och tryck som kan vara 160°C och 6,3 kg/cmz som i exempïet fig. 2 och avdunsta så mycket vatten från fïisen att dess torr- substansha1t b1ir 1ämp1ig för defibrering och massans vidare bearbetning. Vid avdunstningen bi1dad ånga som har samma tem- peratur och tryck som i förvärmaren avdrages som mättad ånga från cirku1ations1edningen 50 och kan om så anses önskvärt värmeväxïas mot rent matarvatten för produktion av ren frisk- ånga dock av något 1ägre temperatur och tryck. Härvid av- gående kondensat som hå11er små mängder organiska syror kan Vid cirku1ation av f1is i förvärmaren mata den råa f1isen i x 10 vøoasuaes lätt renas t.ex. genom jonbytarfilter och därefter direkt utsläppas. Om i sådant fall l000 kg torrtänkt flis torkas från 50% till 60% torrhalt vid l60° ângtemperatur i förvär- maren kan man vid en insats av 100 kwh/ton torrtänkt massa och tillsatsvärme motsvarande ca 58 kg eldningsolja framställa l423 kg massa med 70% torrhalt som direkt kan användas för framställning av hårda fiberplattor enligt den s.k. halv- torra metoden och samtidigt generera 450 kg ren lâgtrycks- ånga av l40°C ur matarvatten av l0°C. Till avlopp avgår 480 kg luftat ångkondensat innehållande små mängder orga- niska syror.

Claims (9)

7996903-5 PATENTKRAV

1. Sätt att vid kontinuerlig framställning av massa genom defibrering av flis i ångatmosfär i temperaturområdet 100-200°C och motsvarande ângtryck förvärma, torka eller tryckupphetta fibermaterialet, k ä n n e t e c k n a t därav, att fibermaterialet, efter förvärmning medelst direktånga -vid framställningens början, fortsättningsvis upphettas till ca 100°C och högre i ånga, som genereras ur det i fibermateri- alet befintliga vattnet, varvid erforderligt värme tillföres ångan genom att en avpassad mängd av ångan överhettas till en temperatur som är tillräckligt hög för att konstanthålla tryck och temperatur på den mättade ångan som omsluter det kontinuerligt framglidande fibermaterialet, vilket i före- kommande fall även kan torkas genom förångning av vatten i materialet. ' a g

2. Sätt enligt patentkravet 1, kdä n n e t e.c k n a t därav, att den cirkulerande ångan efter överhettning till- föres det ingående fibermaterialet medströms.

3. Sätt enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a t därav, att den cirkulerande ångan efter överhettning tillföres den kontinuerligt ingående råa flisen i sådan myckenhet vid sådan temperatur och sådant tryck att flisen med sitt innehåll av vatten får en temperatur av ca 100°C S och högre.

4. Sätt enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e cek - n a t därav, att bortgâende ånga av en temperatur över 100°C och motsvarande ångtryck värmeväxlas mot rent matarvatten för generering av ren friskånga.

5. Sätt enligt patentkravet 4, k ä ngn e t-e c k n a t därav, att torkning av den ingående flisen sker under samma tryck och temperatur som råder vid defibreringen och att den torkade varma flisen tillföras defibreringssteget.

6. Sätt enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att den cirkulerade ångan vid samma eller högre tempe- ratur och ângtryck som råder vid defibreringen efter överhett- ning tillföres ingående med ånga förvärmd och mekaniskt av- vattnad flis, i sådan myckenhet och vid sådan temperatur att 7906903-5 tryck och temperatur konstanthâlles.

7. Sätt enligt patentkraven 1 - 6, k ä n n e t e c k n a t därav, att flisen är impregnerad med kemikalier för framställ- ning av kemimekaniska massor.

8. Sätt enligt patentkraven 1 - 7, k ä n n e t e c k n a t därav, att flisen vid defibreringen tillföras blekningskemika- lier omedelbart före inmatning i defibrören eller injiceras i malningszonen.

9. Apparat för att genomföra sättet enligt något av pa- tentkraven 1 - 8, för att vid kontinuerlig framställning av massa genom defibrering av flis i ângatmosfär i temperatur- området 100 - 200°C och motsvarande ângtryck upphetta fiber- material, k ä n n e t e c k n a d av ett företrädesvis cylindriskt vertikalt monterat kärl (1, 3) försett med anordningar (2, 5) för kontinuerlig ångtät in- och utmatning av fiber-material. an- slutningar (51) för avdrag och tillförsel av ånga i kärlets botten- resp. toppsektion, varvid ånga cirkuleras medelst en fläkt (50) eller liknande från bottensektionen genom en över- hettare (42) till toppsektionen där inmatning av flis äger rum.