SE445233B - Forfarande for forbettring av efteranvendningen av vid en tillverkningsprocess for slipmassa alstrad energi - Google Patents

Description

8106788-6 överstigande det atmosfäriska trycket. lnmatningen av ved i sliprummet under övertryck sker t.ex. med hjälp av tryckutjämningskamrar som anord- nats ovanför slipfickor. Trycksättningen av sliprummet, som begränsas av spärrluckor och ett massakar, sker lämpligast med hjälp av luft eller tryckånga. Vedens defibrering sker genom att med hjälp av en hydraulisk kolv pressa veden mot en slipsten. Vibrationen som slipstenen åstadkommer samt friktionsvärmet tillsammans med sprutvattnet frilägger fibrerna från vedmaterialet.

Det har fastställts, att sprutvattnets temperatur har större inver- kan på defibreringen vid slipning under högtryck än vid tryckfri slipning.

Ju varmare sprutvattnet är, desto längre och enhetligare friläggs fibrerna från vedmaterialet och desto hållfastare är pappret som tillverkas av dessa fibrer. för slipning under tryck är det sålunda fördelaktigt, ju varmare sprutvattnet leds tillbaka till slipmaskinen.

Efter defibreringen leds slipmassan ut ur sliprummet via ett rör, i vilket en finfördelning av i massan återstående stickor och större ved- partiklar sker medelst en stickhuggmaskin innan massaströmmens mängd regleras. Temperaturen hos massan som leds ut ur sliprummet är normalt över 10000. Beroende å s rutvattnets tem eratur och slí rummets övertr ck, kan _ P P P P Y temperaturen hos massan under driften stiga tom. till lÄ5°C. Härvid bör sprutvattnets inmatningstemperatur i sliprummet vara mellan 130 och 13506 och övertrycket i sliprummet 3 bar. Den i massan bundna värmeenergin fri- läggs i form av ånga i en ångseparator, där trycket sänks till atmosfärs- trycket, emedan temperaturen hos massan bör efter ångseparatorn vara under vattnets kokpunkt. Från ångseparatorn kan massan ledas direkt till en ur- _ vattnare, där det varma sprutvattnet separeras från massan för att ledas tillbaka till sliprummet. Från ångseparatorn kan massan även tappas i en mellantank, varifrån massan kan ledas till olika sorteringar: trycksortering och virvelrening, innan den leds till urvattnaren, där det varma sprutvatt- net separeras från massan. Från urvattnaren avgår massan med en täthet på 5-33 2. l detta kända system är temperaturen hos den från ångseparatorn befriade ångan ca. 100°C och trycket ca. 1 bar. En så låg temperatur och ett så lågt tryck minskar ångans användningsmöjligheter och sänker sålunda ångans värde. Nackdelen är särskilt stor vid användning av en värmekompres- soranordning, som är avsedd för förhöjning av ångans tryck och temperatur. 8106788-6 Tillsammans med massan som avgår från urvattnaren, försvinner 2-20 2 av det varma sprutvattnet. Denna mängd och eventuella övriga förluster. måste ersättas med tilläggsvatten, som ofta har en betydligt lägre tempera- tur, vanligen 50 ~ 6006 och som i det kända systemet införs i sprutvatten- behållaren som är belägen efter urvattnaren. Detta sprutvatten med låg tem- peratur sänker totaltemperaturen i sprutvattnet som skall ledas till slip- rummet med 2-1006, vilket är en olägenhet.

I det kända systemet hålls temperaturen hos slipmassan konstant efter ångseparatorn, men temperaturen hos och mängden av tilläggsvattnet som införs i systemet kan variera, och temperaturen hos och mängden av detta vatten kan ej regleras ekonomiskt inom ramen för anordningens rationel- la vattenhushållning. Härvid kan även temperaturen hos sprutvattnet som införs i slipmaskinen variera okontrollerat inom ca. 1 SOC gränser, vilket är en olägenhet. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förfar- ande, som eliminerar de ovannämnda olägenheterna och förbättrar användbar- heten och bruksvärdet av ångan som frigörs från en på tryckslipning baserad tillverkningsprocess samt att öka kontrollen av temperaturerna i tillverk- ningsprocessen. Detta ändamål uppnås medelst ett förfarande enligt upp- finningen, som kännetecknas därav, att - ångseparatorn hålls under tryck för tillvaratagande av den från slipmassan frigjorda ångan under tryck, - tilläggsvattnet för sprutvattnet inblandas i den från ånga avlast- ade massan efter ångseparatorn, och - trycket i ångan som frigörs i ångseparatorn regleras så, att massans temperatur efter inblandningen av tilläggsvattnet väsentligen motsvarar sprutvattnets önskade temperatur.

Uppfinningen är baserad på tanken, att man genom att hålla ångsepara- torn under tryck, kan erhålla ångan som frigörs från ångseparatorn till efteranvändning under större tryck och med högre temperatur än vad som hit- tills varit möjligt vid användning av en ångseparator under atmosfärstryck.

Detta ökar ångans användningsmöjligheter betydligt och höjer sålunda ångans värde.

Genom att reglera trycket i ångan som frigörs i ångseparatorn, kan temperaturen hos massan som avleds från ångseparatorn påverkas och sålunda kan alltid erhållas en sådan temperatur hos massan, som är lämplig med i 8106788-6 hänsyn till behovet av värme som åtgår för uppvärmning av det tilläggs-I vatten, som i varje enskilt fall erfordras för att det sålunda erhållna sprutvattnet som skall ledas till slipmaskinen skall ha önskad temperatur.

Härigenom säkerställs, att temperaturen hos sprutvattnet ej varierar väsentligt, fastän tílläggsvattnets mängd och temperatur varierar. Ångan som frigörs i ångseparatorn utvinnes enligt uppfinningen med högsta möjliga temperatur, emedan värmeinnehållet i slipmassan som avleds från ângsepara- t0Fn ökas genom sänkning av ångtrycket från det ångtryck, som motsvarar temperaturen hos massan som kommer till ångseparatorn, endast så mycket, som tilläggsvattnets ökande mängd eller tilläggsvattnets minskande tempera- tur i varje enskilt fall kräver.

Vid användning av en värmekompressoranordning för efterbehandling av ångan, uppnås en betydande besparing i kompressorns effektbehov, emedan övertryck råder i ångan redan före kompressorn. Även ångans volymström minskar, vilket minskar storleken av de erforderliga anordningarna.

Uppfïnningen beskrivs nedan mera i detalj under hänvisning till närslutna ritning, som schematiskt visar en i enlighet med uppfinningen arbetande tryckslipprocess.

Ritningen visar en slipmaskin l med en roterande slipsten 2, som är anordnad i ett trycksatt sliprum 3. I anslutning till sliprummet finns två slipfickor Å, ovanför vilka anordnats i och för sig kända, medelst spärr- luckor tillslutna tryckutjämningsrum 5. Slipstenen uppvisar på motsatta sidor anordnade hydrauliska kolvar 6 för att pressa i fickorna nedfälld ved mot slipstenen. I sliprummet har anordnats ett antal sprutrör 7 för att ledavarmt sprutvatten på slipstenens yta. För uppsamling av slipmassan har i sliprummet anordnats ett massakar 8.

Från slipmaskinens massakar leder ett rör 9 för slipmassa A via en stickhackmaskin 10 och en regleringsventil l0a till en ângseparator ll, som är försedd med ett utloppsrör 12 för ånga H som frigörs från massan. Från ångseparatorn leder ett rör l3 för ledande av från ånga frigjord massa B till en mellantank lä. Från mellantanken leder ett rör 15 via en pump l6 och en trycksorterare 17 till en urvattnare 18 för massan C som skall urvattnas. Urvattnaren är försedd med ett utlopp 19 för urvattnad slipmassa D.

Urvattnaren omfattar ett tråg 20 för vatten F som separeras från massan C som skall urvattnas. Från Lrågct leder ett rör 21 till en mellan- tank 22. Från mellantanken leder ett rör 23 via en pump Zë till i slip- rummet belägna sprutrör 7 för ledande av varmt sprutvatten G till de nämnda sprutrören. 8106788-6 Vid tillverkning av slipmassa cirkulerar sprutvattnet kontinuerligt genom ett av rören 9~l3~l5-Zl-23 bildat cirkulationssystem. En del av sprut- vattnet avgår med den urvattnade slipmassan. Till följd av övriga i proces- 7 sen uppkommande vattenförluster, avgående ånga mm., måste cirkulationssyste- met tillföras mera tilläggsvatten än vad som avgår enbart med massan från urvattnaren.

En del av detta vatten erhålls såsom kondensvatten i slipmaskinen, den övriga delen av tilläggsvattnet E införs med ett rör 25 efter ångsepa- ratorn till röret 13. Trycket i ångseparatorn upprätthâlles med hjälp av en ventil 26, som styrs av en regulator 27 på basen av mätresultat från en temperaturgivare 23. Massans yta i röret 13 efter ångseparatorn styrs av en ventil 29, som regleras av en regulator 30 på basen av mätresultat från en ytnivågivare 31. l det kända systemet, där ångseparatorn är under atmosfärstryck, avgår massan från ångseparatorn med en temperatur av ca. l00°C. Till följd av förlusterna svalnar sprutvattnet ca. l°C. lfall systemet tíllföres tïlläggsvatten t.ex. 10 2 av det totala sprutvattnet, blir temperaturen i det erhållna sprutvattnet 0,1 ' 50°c + 0,90 ° 99°c =9l+,1°c. ifall det t.ex. är fråga om ett sliperi med fyra slipmaskiner, kan från ångseparatorn frigöras ånga ca. 3 kg/s med temperaturen i00°C och trycket l,0l33 bar.

Värmekompressorns teoretiska effektbehov kan uträknas på basen av formeln: k_l . pek . k pku k P = m 'íí-“ïí u _*- _ l Sek (k-JJZY pek ' där P = kompressorns effektbehov, kw m = massaströmmen, kg/s pek = trycket före kompressorn, kPa pku = trycket efter kompressorn 3 gastätheten före kompressorn, kg/m *co ll ll termisk kompressibilitete (\?- ~< n kompressorns mekaniska verkningsgrad. 8106788-6 Kompressorns effektbehov uträknas, varvid förutsätts att ångsepara~ torn står under atmosfärstryck och att man för att byta ut ångan mot ren ånga är tvungen att sänka temperaturen hos ångan i värmeväxlaren med 5°C.

Härvid är m = 3 kg/s pek = 80,5 kPa pku = #00 kPa 8 = 0,50ü5 kg/m3 k = 1,3 Qy = man ' ' _0:_3_ 84,5 - 1,3 40o:) l'3 p = 3 - ---------- -- -1 = 1179 kw O,5045 ~ 0,3 ' 0,8 84,5 Då man utnyttjar enligt uppfinningen en under tryck stående ångsepa- rator, kan temperaturen hos sprutvattnet regleras att vara 10000 efter in- blandningen av tilläggsvatten. Härvid erhålles med en 10 % stor tilläggs- vattenmängd och en temperatur på 5000 hos tílläggsvattnet följande tempera- tur hos massan som avgår Från ångseparatorn o . Å o líE_E____JLl2____JëLE. = 1os,s°c 0.9 Även i detta fall kan förutsättas, att 5 Z försvinner i värmeväxla- ren, dvs. temperaturen hos ångan som skall sugas är i0Û,5°C och trycket 103,2 kPa och tätheten 0,609. På motsvarande sätt erhålles som effektbehov för kompressorn: o 3 3 103.2 - 1,3 400 "ïfš" P = ' - 1 = 1010 kw 0-609 ~ 0.3 - 0,8 103,2 Besparingen i värmekompressorns effektbehov är ca. 168 kw, dvs. ca. 17 %. Ångans volymström minskar ca. 18 Z, vilket minskar storleken av de behövliga anordningarna.

Det konstateras, att ångan som frigörs från ângseparatorn kan till- varatagas för efteränvändning med ett större tryck en högre temperatur än 81-06 788-6 vad som hittills varit möjligt vid användning av en ångseparator under atmosfärstryck och att man trots detta erhåller en högre temperatur hos sprutvattnet efter inblandningen av tilläggsvatten än vad som hittills varit möjligt. Genom reglering av ångtrycket kan massan som avleds från ångseparatorn regleras till en sådan temperatur, att man efter inbland- ningen av tilläggsvatten kan i urvattnaren separera sprutvatten från massan, vilket vatten till sin temperatur är lämpat att inmatas i slip- maskinens sliprum.

Exempel l I ett sliperi kan tilläggsvattenmängden E uppgå till 10 % av den totala vattenmängden G och dess temperatur vara + 5000. En temperatur på l00°C önskas för slipmassan som kommer till mellantanken lb. Regulatorn 27 har manövrerat tryckreglerventilen 25 till ett läge, där givarens 28 mät- resultat motsvarar inställningsvärdet 10000. Som temperatur för massan B som kommer från ångseparatorn ll erhålles 1 ' 1ou°c - 0,1 ' so c 0,9 = 1o5,5°c.

Processens uppvärmning medför en höjning av tillsatsvattnets E temperatur till + 6006, varvid även temperaturen hos massan som inmatas i mellantanken lå stiger. Givaren 28 mäter denna temperatur och regulatorn 27 öppnar ventilen 26 så, att trycket i ångseparatorn ll sjunker, varvid även temperaturen hos massan B som kommer från ångseparatorn sjunker.

Ventilen 26 hålls öppen tills givarens 28 mätresultat motsvarar regulatorns 27 ställvärde l00°C. Tempaaturen hos massan som kommer från ångseparatorn är härvid . 0 . 0 1 ioo c - 0,1 so c = 10h,h°c_ 0,9 Motsvarande process sker, ifall tilläggsvattnets E mängd minskar medan temperaturen hålles konstant eller samtidigt stiger. Läget kan tänkas vara sådant, att tllläggsvattnets mängd ökar från den tidigare volymen 0,1 till volymen 0,15 medan temperaturen hålles på 50°C. Härvid sjunker tempe- raturen hos massan B som går till mellantanken lä till värdet 0,9 ° 1ns,s°c + 0,15 ' sfl°c 1.05 = 97.s°c. 8106788-6 Givaren 28 mäter denna temperatur och regulatorn 27 stänger ventilen 26 så, att trycket och temperaturen i ångseparatorn stiger. Ventilen förblir stängd tills temperaturen hos massan B vid givaren 28 reglcrats till IDOOC.

Tem eraturen hos massan som kommer från ån se aratorn är härvid P 1,05 ' 1ou°c - 0,15 ' 5o°c 0,9 = 1o8,3°c.

Motsvarande process sker, ifall tilläggsvattnets E temperatur sjunker medan tilläggsvattnets mängd förblir konstant eller samtidigt ökar.

Förutom sprutvatten, kan vatten med lämplig temperatur behövas för något annat processteg, varvid såsom tilläggsvatten E införs en föl" denna konsumtï0fl kompenserande större mängd tilläggsvatten. I ritningen visas med streckadelïnjer en dylik annan.användning av varmt vatten. l fall sprutvattnet-önskas med en temperatur över l00°C, är detta möjligt att uppnå med föreliggande förfarande, varvid anordningen endast bör göras tryckbeständig.

Ritningen och den tillhörande beskrivningen är endast avsedda att åskådliggöra uppfinningens tanke. Till sina detaljer kan ett förfarande enligt uppfinningen variera inom ramen för patentkraven.

Claims (5)

8106788-6 Patentkrav:

1. Förfarande för förbättring av efteranvändningen av vid en till- verkningsprocess för träslipmassa alstrad värmeenergi, enligt vilket för- farande I - ved slipas medelst ett roterande sliporgan (2) i ett sliprum (3), under ett absolut tryck överstigande atmosfärstrycket tHl slipmassa, - i sliprummet insprutas varmt sprutvatten (G), - slipmassan (A) leds från sliprummet till en ångseparator (11), I vilken till massan bunden värmeenergi frigörs i form av ånga (H), - massan leds från ångseparatorn till en urvattnare (18), och det avskiljda vattnet återförs till sliprummet såsom sprutvatten.(G), ~ till sprutvattnettillförs tilläggsvatten (E), och - den i ångseparatorn frigjorda ångan (H) tillvaratages för efter- användning, k ä n n e t e c k n a t därav, att - ângseparatorn (11) hålls under tryck för tillvaratagande av den från slípmassan (A) frigjorda ångan (H) under tryck, - tilläggsvattnet (E) för sprutvattnet (G) inblandas i den från ånga avlastade slipmassan (B) efter ångseparatorn, och - trycket i ångan (H) som frigörs i ångseparatorn (11) regleras så, att massans (B) temperatur efter inblandningen av tilläggsvattnet (E) väsentligen motsvarar sprutvattnets (G) önskade temperatur.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att ångan som frigörs i ångseparatorn (11) leds från ångseparatorn genom en tryckregleringsanordning (26).

3. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att den från ånga avlastade massan (B) leds från ångseparatorn (11) genom ett av slipmassan bildat trycklås (29-31). Ä.

4. Förfarande enligt patentkraven 2 och 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att tryckregleringsanordningen (26) styrs i beroende av den efter trycklåset (29-31) uppmätta temperaturen hos massan (B).

5. Förfarande enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e- t e c k n a t därav, att det till processen tillförda tilläggsvattnet (E) motsvarar mängden av sprutvattensförlusterna.