SE436702B

SE436702B - Method for cleaning fibre suspensions from heavy contaminants

Info

Publication number: SE436702B
Application number: SE8302560A
Authority: SE
Inventors: R O A Fjellstrom
Original assignee: Celleco Ab
Priority date: 1983-05-05
Filing date: 1983-05-05
Publication date: 1985-01-21
Also published as: SE8302560D0; SE8302560L

Abstract

A procedure for the removal of heavy pollutants from a fibre suspension, which is to be conveyed to a consumer (22), such as a paper machine, with a varying demand for a volume (24) of fibre suspension, is characterised by the fact that consumption levels influence capacity on a feeder pump (15) for a hydro-cyclone separator (16), where the pollutants are separated from the fibre suspension, and by the fact that the hydro-cyclone separator (16) is, in a conventional way, furnished with a unit deployed in its separation chambers which has the task of giving the flow of pollutants, as well as the fibre which is flowing down into the separation chambers, a radially directed movement component.<IMAGE>

Description

8302560 -1 ände där inloppet befinner sig), acceptutloppet. Verkningsgraden betyder i detta fall (ni - na)/ni, där ni är lika med koncentrationen av tunga för- oreningar i den inkommande blandningen och na är koncentrationen av tunga föroreningar i acceptfraktionen. Som framgår av fig. 2 stiger tryckfallet med stigande flöde genom en hydrocyklonseparator, dvs- med stigande kapacitet. Detta innebär, att tryckfallet sjunker, om en hydrocyklonseparator drives med begränsad kapacitet, vilket i sin tur, vilket visas i figur 3, medför minskad verkningsgrad. Förklaringen är, att minskat tryckfall medför minskad centrifugalkraft i en separeringskammare, med försämrad separering som följd. 8302560 -1 end where the inlet is located), the acceptance outlet. The efficiency in this case means (ni - na) / ni, where ni is equal to the concentration of heavy impurities in the incoming mixture and na is the concentration of heavy impurities in the acceptance fraction. As can be seen from Fig. 2, the pressure drop increases with increasing flow through a hydrocyclone separator, i.e. with increasing capacity. This means that the pressure drop decreases if a hydrocyclone separator is operated with limited capacity, which in turn, as shown in Figure 3, leads to reduced efficiency. The explanation is that reduced pressure drop leads to reduced centrifugal force in a separation chamber, with deteriorated separation as a result.

Som framgår av figur 4 ökar andelen rejektflöde med minskat tryckfall, vilket innebär fiberförlust, och - i en sådan anläggning som visas i figur l - över- belastning av det påföljande hydrocyklonseparatorsteget. Eftersom verkningsgraden i en hydrocyklonseparator, enligt figur 5, minskar med ökande fiberkoucentration, innebär detta försämrad verkningsgrad i detta påföljande steg. Även igensättningar kan förekomma.As shown in Figure 4, the proportion of reject flow increases with reduced pressure drop, which means fiber loss, and - in such a plant as shown in Figure 1 - overload of the subsequent hydrocyclone separator stage. Since the efficiency of a hydrocyclone separator, according to Figure 5, decreases with increasing fiber concentration, this means reduced efficiency in this subsequent step. Clogging can also occur.

Den ovannämnda recirkulationen av fibersuspension har även lett till att värdefulla långa fibrer nötts ner, med försämrad papperskvalitet som följd.The above-mentioned recycling of fiber suspension has also led to the wear and tear of valuable long fibers, with a consequent deterioration in paper quality.

En i recirkulationsledningen förekomande reglerventil har även medfört svängningar i trycket i matarledningen till pappersmaskinen, vilken är ytterst känslig för variationer i trycket (papperet får varierande tjocklek). Givetvis har det även varit en nackdel, med onödig energiförbrukning, att pumpen för -den inkommande blandningen arbetat med maximal kapacitet, vilken endast är behövlig för vissa papperskvaliteter.A control valve located in the recirculation line has also caused fluctuations in the pressure in the feed line to the paper machine, which is extremely sensitive to variations in the pressure (the paper has varying thicknesses). Of course, it has also been a disadvantage, with unnecessary energy consumption, that the pump for the incoming mixture operated at maximum capacity, which is only necessary for certain paper grades.

Slutligen må nämnas, att fiberkoncentrationen i rejekfraktionen varierar med tryckfallet vid en viss fiberkoncentration i den ingående blandningen. I praktiken säger man, att "intjockningseffekten" varierar.Finally, it should be mentioned that the fiber concentration in the shrimp fraction varies with the pressure drop at a certain fiber concentration in the constituent mixture. In practice, it is said that the "thickening effect" varies.

Rejektflödet kan i och för sig automatiskt regleras medelst instrument, men genom att intjockningseffekten även ändrats har det rejekterade fiberflödet även varierat i oacceptabel omfattning och variationen har varit olika vid olika temperatur och typer av massasuspension. Det har således visat sig att ett system vid varierande flöde med automatiskt tryck- och/eller flödesreglering 8302560 - 1 inte kunnat tillämpas i praktiken. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkoma ett förfarande av det inledningsvis nämnda slaget, vilket ej uppvisar någon av de nackdelar, som enligt vad som framgår av det nyss sagda, är karaktäristiska för hittills tillämpade förfaranden.The rejected reject flow can in itself be automatically regulated by means of instruments, but because the thickening effect has also changed, the rejected reject flow has also varied to an unacceptable extent and the variation has been different at different temperatures and types of pulp suspension. It has thus been found that a system with varying flow with automatic pressure and / or flow control 8302560 - 1 could not be applied in practice. The object of the present invention is to provide a method of the kind mentioned in the introduction, which does not have any of the disadvantages which, as appears from what has just been said, are characteristic of methods hitherto applied.

Ett sådant förfarande kännetecknas enligt uppfinningen av att den nämnda blandningen tillföres det nämnda inloppet medelst en pump, vilkens kapacitet är anordnad att påverkas av förbrukningen av accpetfraktionsflöde, varjämte blandningen uppdelas 1 en separeringskammare, vilken på i och för sig känt sätt är försedd med organ, vilka ger den utströmmande rejektfraktionen en radiellt inåt separeringskammaren riktad rörelsekomposant.Such a method is characterized according to the invention in that said mixture is supplied to said inlet by means of a pump, the capacity of which is arranged to be affected by the consumption of acceptable fraction flow, and the mixture is divided into a separation chamber, which in a manner known per se is provided with means. which give the effluent reject fraction a movement component directed radially inwards to the separation chamber.

Vid ett sådant förfarande kan man medge flödesvariationer på upp till 35 Z, utan att verkningsgraden, dvs- reningseffekten, försämras nämnvärt. I vissa tillämpningar är det t.o.m. möjligt att tillåta en ännu större flödeavariation utan att reningseffekten eller driftssäkerheten riskeras.In such a process, flow variations of up to 35 Z can be allowed, without the efficiency, ie the purification effect, being significantly reduced. In some applications it is t.o.m. possible to allow an even greater flow variation without risking the purification effect or operational reliability.

I en fördelaktig utföringsform av uppfinningen regleras tryckdifferensen mellan acceptfraktionsflödet och rejektfraktionsflödet från hydrocyklonseparatorn till önskad storlek genom att en ventil i rejektfraktionsflödet är anordnad att påverkas av nämnda tryckdifferens.In an advantageous embodiment of the invention, the pressure difference between the acceptance fraction flow and the reject fraction flow from the hydrocyclone separator is regulated to the desired size in that a valve in the reject fraction flow is arranged to be influenced by said pressure difference.

Vid olika flöden genom en hydrocyklonseparator erhålles som tidigare nämnts olika tryckfall. Det innebär en stor fördel att ha möjlighet att styra tryckdifferensen mellan aceeptfraktionsflöde och rejektfraktioaflöde.At different flows through a hydrocyclone separator, as previously mentioned, different pressure drops are obtained. It means a great advantage to be able to control the pressure difference between aceept fraction flow and reject fraction flow.

Det kan i vissa fall vara en fördel, om spädvatten tillföres den nämnda separeringskammaren inom området för det första centrala avloppet- Uppfinningen skall nu beskrivas närmare med hänvisning till bifogade figurer på vilka figur 1 visar en konventionell anläggning för genomförande av det inledningsvis aznzsso-1 nämda förfarandet; figur 2 ~ S visar sambanden mellan resp. flöde, verkningsgrad, andel rejektflöde och tryckfall, samt mellan verkningsgrad och fiherkoncentration; figurerna 6 - ll visar schematiskt, i längdsnitt resp. tvärsnitt separeringskammare eller delar därav, försedda med organ som ger rejektflödet en radiell rörelsekomposant, och figur l3 visar sambandet mellan verkningsgrad och fiberflöde i rejekt/ingående fiberflöde, varvid kurva A och B avser förfaranden enligt uppfinningen med högt resp. lågt tryckfall, och kurva C och D gäller ett konventionellt förfarande med högt resp- lågt tryckfall.It may in some cases be an advantage if diluent is supplied to the said separation chamber within the area of the first central drain. The invention will now be described in more detail with reference to the appended figures in which Figure 1 shows a conventional plant for carrying out the initially aznzsso-1 mentioned the procedure; figure 2 ~ S shows the connections between resp. flow, efficiency, proportion of reject flow and pressure drop, and between efficiency and fiber concentration; Figures 6 - 11 show schematically, in longitudinal section resp. cross-sectional separation chamber or parts thereof, provided with means which give the reject flow a radial component of movement, and Figure 13 shows the relationship between efficiency and fiber flow in reject / incoming fiber flow, curves A and B refer to methods according to the invention with high resp. low pressure drop, and curves C and D apply to a conventional procedure with high and low pressure drop, respectively.

I figur l visas en konventionell anläggning för genomförande av det inlednings- vis nämnda förfarandet. Från en balanstank l matas fibersuspension, förorenad med tunga föroreningar av en pump 2 in till en första hydrocyklonseparator 3.Figure 1 shows a conventional plant for carrying out the procedure mentioned in the introduction. From a balance tank 1, fiber suspension, contaminated with heavy contaminants of a pump 2 is fed into a first hydrocyclone separator 3.

Rejektfraktionen 4 matas av en pump 5 in till en andra hydrocyklonseparator 6, från vilken avgår ett rejektflöde 7 och ett acceptflöde 8, vilket recirkuleras.The reject fraction 4 is fed by a pump 5 into a second hydrocyclone separator 6, from which a reject flow 7 and an acceptance flow 8 depart, which is recycled.

Flödet av acceptfraktionen 9 från den första hydrocyklonseparatorn 3 fördelas mellan en ledning 10, som leder till en pappersmaskin och en recirkulations- ledning ll av en regleranordning 12, som påverkar en ventil 13 på ett sådant sätt, att ett konstant flöde 9 upprätthålles. Detta innebär att pumpen 2 ständigt går med full kapacitet och att varierande andelar av acceptfraktions- flödet recirkuleras.The flow of the acceptance fraction 9 from the first hydrocyclone separator 3 is distributed between a line 10 leading to a paper machine and a recirculation line 11 of a control device 12 which acts on a valve 13 in such a way that a constant flow 9 is maintained. This means that the pump 2 is constantly running at full capacity and that varying proportions of the acceptance fraction flow are recycled.

I figur l2 visas en anläggning för genomförande av förfarandet enligt uppfinningen.Figure 12 shows a plant for carrying out the method according to the invention.

Från en balanstank 14 matas fibersuspension, förorenad med tunga föroreningar av en pump 15 med variabel kapacitet, i detta fall variabelt varvtal, in till en första hydrocyklonseparator 16. Rejektfraktionen 17 matas av en pump 18 in till en andra hydrocyklonseparator, och det därifrån avgående rejektet 20 avgår från anläggningen, medan acceptet 21 recirkuleras. Från förbrukningsstället 22, dvs- pappersmaskinen, utgår en signal via en ledning 23 till pumpen 15 på så sätt, att pumpkapaciteten styrs av behovet av fibersuspension till förbruk- ningsstället. Därigenom kommer flödet av acceptfraktion 24 att anpassas efter 8302560 - 1 behovet- I den visade anläggningen förekommer deséutom en regleranordning 25, vilken avkänner tryckdifferensen mellan acceptfraktionsflödet 24 och rejekt- fraktionsflödet 17 och påverkar en ventil 26, så att den nämnda tryckdiffe- rensen hålles på ett önskat värde i förhållande till det rådande tryckfallet mellan hydrocyklonseparatorns 16 inlopp och acceptfraktionsutlopp.From a balance tank 14, fiber suspension contaminated with heavy contaminants of a variable capacity pump 15, in this case variable speed, is fed into a first hydrocyclone separator 16. The reject fraction 17 is fed by a pump 18 into a second hydrocyclone separator, and the reject departing therefrom 20 departs from the plant, while acceptance 21 is recycled. From the consumption point 22, ie the paper machine, a signal is output via a line 23 to the pump 15 in such a way that the pump capacity is controlled by the need for fiber suspension to the consumption point. Thereby, the flow of acceptance fraction 24 will be adapted according to the need. In the plant shown there is also a control device 25, which senses the pressure difference between the acceptance fraction flow 24 and the rejection fraction flow 17 and influences a valve 26, so that the said pressure difference is kept at a desired value in relation to the prevailing pressure drop between the inlet of the hydrocyclone separator 16 and the acceptance fraction outlet.

Hydrocyklonseparatorn 16 är i sin separeringskammare försedd med organ, som ger den utströmande rejektfraktionen en radiellt inåt separeringskammaren riktad rörelsekomposant. Därigenom förbättras separationen av tunga förore- ningar och fiber, så att förfarandet blir möjligt.The hydrocyclone separator 16 is provided in its separation chamber with means which give the outflowing reject fraction a movement component directed radially inwards to the separation chamber. This improves the separation of heavy contaminants and fiber, so that the process becomes possible.

Dessa organ kan vara axiella ledskenor eller s.k. rillor 27, som visas i fig. 6 och 7. De är anordnade i separeringskammarens koniska del och ger den nedåt- strömmande rejektfraktionen en radiellt inåtriktad rörelsekomposant. Organen kan även utgöras av skruvbanor, anordnade löpande periferiellt, i form av rillor 28 (fig. 8) eller spår 29 (fig. 10). Organen 30 kan även löpa i plan 90° mot separeringskammarens symmetriaxel (fig. 9). Separeringen mellan fiber och för- oreningar kan förbättras genom tillförsel av spädvatten i närheten av rejektutloppet (fig. ll).These members can be axial guide rails or so-called grooves 27, shown in Figs. 6 and 7. They are arranged in the conical part of the separation chamber and give the downwardly flowing reject fraction a radially inwardly directed component of movement. The means can also consist of screw tracks, arranged running circumferentially, in the form of grooves 28 (Fig. 8) or grooves 29 (Fig. 10). The means 30 can also run in a plane 90 ° towards the axis of symmetry of the separation chamber (Fig. 9). The separation between fiber and impurities can be improved by supplying dilution water in the vicinity of the reject outlet (Fig. 11).

Ytterligare en fördel utöver de redan nämnda består däri, att den i hydrocyklonseparatorn avskilda luften vid samtliga tryckfall drives åt rejektsidan, vilket innebär, att det renade fiberflödet kommer att innehålla mindre luftinblandning vid samtliga flödesstorlekar, vilket ger högre kapacitet på pappersmaskinen.Another advantage in addition to those already mentioned is that the air separated in the hydrocyclone separator is driven to the reject side at all pressure drops, which means that the purified fiber flow will contain less air mixture at all flow sizes, which gives higher capacity on the paper machine.

Vid driftaförsök enligt uppfunna förfarandet har man nått god verkningsgrad även vid relativt låg kapacitet och därmed följande relativt lågt tryckfall i hydrocyklonseparatorn. I figur 13 visar, som redan nämnts, kurvorna A och B verkningsgraden (=ren1ngseffekten) som funktion av fiberflöde i rejekt/ingående fiberflöde för högt resp. lågt tryckfall för förfarandet enligt uppfinningen. Kurvorna C och D avser ett konventionellt förfarande med högt resp. lågt tryckfall. Vid jämförelse mellan kurvorna för högt resp- lågt tryck- fall framgår, att man vid förfarandet enligt uppfinningen, vid lågt tryckfall, 85iÜ25-6Û -1 får en väsentligt bättre verkningsgrad inom hela det visade området, medan man vid högt tryckfall får en något sämre verkningsgrad inom en viss del av det visade området.In operating tests according to the invented method, good efficiency has been achieved even at relatively low capacity and the consequent relatively low pressure drop in the hydrocyclone separator. In Figure 13, as already mentioned, the curves A and B show the efficiency (= cleaning effect) as a function of fiber flow in reject / incoming fiber flow for high resp. low pressure drop for the method according to the invention. Curves C and D refer to a conventional method with high resp. low pressure drop. When comparing the curves for high and low pressure drops, it appears that in the process according to the invention, at low pressure drops, 85iÜ25-6Û -1 has a significantly better efficiency within the entire range shown, while at high pressure drops a slightly worse efficiency within a certain part of the area shown.

De redovisade funktionssambanden visar, att man kan tillåta kapaciteten i en anläggning för genomförande av förfarandet enligt uppfinningen att gå ner relativt mycket, med därmed följande lågt tryckfall, utan att verkningsgraden försämras avsevärt.The reported functional relationships show that the capacity of a plant for carrying out the method according to the invention can be allowed to decrease relatively much, with the consequent low pressure drop, without the efficiency deteriorating considerably.

Normalt driftsområde markeras i figur l3 av dubbelpilen 32. Området representerar en ekonomisk optimering med hänsyn tagen till rimlig verknings- grad utan att allt för stort fiberflöde går ut med rejektfraktionen till det efterföljande fiberåtervinningssteget.Normal operating range is marked in Figure 13 by the double arrow 32. The range represents an economic optimization taking into account reasonable efficiency without excessive fiber flow going out with the reject fraction to the subsequent fiber recovery step.

Driftssäkerheten har även kunnat upprätthållas på en hög nivå vid samtliga tryckfall. Det har även varit möjligt att använda ett relativt litet efterföljande fiberåtervinningssteg, eftersom en mindre andel fiber nu följer med rejektfraktionen.Operational reliability has also been maintained at a high level in all pressure drops. It has also been possible to use a relatively small subsequent fiber recovery step, since a smaller proportion of fiber now accompanies the reject fraction.

Förfarandet enligt uppfinningen användes särskilt i anläggningar för rening av fibersuspension, som skall tillföras en pappersmaskin, men det kan även tillämpas i andra sammanhang, där en fibersuspension renas från tunga föroreningar och det renade flödet tillföras en förbrukningskälla med varierande förbrukning.The method according to the invention is used in particular in plants for purifying fiber suspension, which is to be fed to a paper machine, but it can also be applied in other contexts, where a fiber suspension is purified from heavy contaminants and the purified flow is fed to a consumption source of varying consumption.

Claims

83025 60 ~ 1 Patent Claim

A process for dividing a mixture of fiber suspension and heavy impurities, partly into an acceptance fraction, containing fibers substantially free of heavy contaminants, and partly into a reject fraction, containing most of the heavy impurities and fibers, the mixture being introduced through a tangential inlet to a rotationally symmetrical separation chamber of a hydrocyclone separator, which at least partly consists of a conical chamber, the mixture being divided into said fractions, after which the reject fraction is caused to escape through a first central drain in the tip of the conical part, while the acceptance fraction is caused to exit through a second central , located in the opposite part of the separation chamber, after which the acceptance fraction is supplied to a consumption point with varying consumption of acceptance fraction flow, it is known that the said mixture is supplied to said inlet by means of a pump (15), the capacity of which is arranged to be influenced by the consumption (22) of acceptance fraction flow (24), and the mixture (14) is divided into a separation chamber (16), which in a manner known per se is provided with means which give the outflowing reject fraction (17) a moving component directed radially inwards to the separation chamber. .

Method according to claim 1, characterized in that the pressure difference between the acceptance fraction flow (24) and the reject fraction flow (17) from the hydrocyclone separator (16) is regulated to the desired size by a valve (26) in the reject fraction flow (17) being arranged to be influenced by said pressure difference. (25).

3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that dilution water (31) is supplied to said separation chamber within the area of the first central drain.