SE460383B - Saett att vid kontinuerlig massakokning, foer styrning av foer behandlingen noedvaendiga maengder aemnen som t ex aanga och kemikalier, kontinuerligt bestaemma volymfloedet per tidsenhet av en stroem av i vaetska suspenderat fibermaterial - Google Patents

Description

460 585 Om inte sådan kompensering sker vid variationer i rå- materialmängden, blir resultatet en ojämn färdig produkt och en oekonomisk satsning av energi och kemikalier. Problemet som uppfinningen avser att lösa accentueras genom det faktum att rámaterialhanteringen och inmatningen till behandlingen till största delen sker i slutna kärl under tryck och att den därigenom kan vara svår att kontrollera och styra på optimalt sätt. g Också det faktum att ràmaterialet inte är homogent med olika storlekar och former på de enskilda bitarna bidrager till att materialet under frammatning kan röra sig ojämnt med risk för sammanklumpningar och hängningar. Även faktorer som fukt, snö och is vid utomhuslagring av råmaterialet inverkar på samma negativa sätt. Uppfinningen avser att lösa dessa och andra anknutna problem, vilket framgår av följande detaljerade beskrivning av föredragna utförandeformer.

För att bättre förklara uppfinningens tillämpningsområde hänvisas som exempel till amerikanska patentskriften nr. 3,802,956, som bl.a. visar inmatning av fibermaterial till ett impregneringskärl före en kokare av Kamyrs design medelst vätsketransport genom en s.k. högtryckskik, vilken har en med genomgående fickor försedd vridbar rotor. j Uppfinningen skall närmare förklaras med hänvisning till bifogade figur, som visar en schematisk snittbild av en hög- tryckskik med tillhörande rörledningar och pumpar etc. 7 Utrustningen består huvudsakligen av ett basningskärl 1, en inloppskammare eller ett flisstup 2, en högtryckskík 3, en rörsil 4 och en nivåtank S. Dessutom pumpar 6, 7 och 8 samt ventiler 9 och 10 med reglerutrustning. Det med en volym- mätare doserade fibermaterialet 20 transporteras mot höger i bild medelst basningskärlets 1 skruv 21, som drives av en drift 22. Fibermaterialet behandlas samtidigt med' ånga 23 ut! 460 383 tills det faller ned i flisstupet 2, i vilket det upprätt- hàlles en nivå 24 av cirkulerande behandlingsvätska. Hög- tryckskiken 3 består i huvudsak av ett hus 25, inuti vilket roterar en koncentrisk pluggrotor 26 med flera i axiell rikt- ning förskjutna genomgående fickor 27, 28. I figuren är endast visat tvâ fickor 900 isär. Huset 25 är försett med fyra anslutningsstudsar 31, 32, 33 och 34, som parvis kan komma i diametral förbindelse med varandra genom fickorna under rotorns rotation. I den nedre studsen 33 är vid husets inre periferi placerad en sil 35, som huvudsakligen släpper igenom vätska medan fibermaterial stoppas upp mot densamma och på så vis stannar i en av rotorfickorna 27 eller 28, som är under fyllning i vertikalläge.

Vätska 40, som dras av genom silen 35 genom en rörled- ning 41, pumpas medelst pumpen 6 genom en rörledning 42 till rörsilen 4. Rörsilen består huvudsakligen av ett cylindriskt hölje 43, inuti vilken finns en cylindrisk sil 44 i förbindel- se med inloppsstudsen 45 och utloppsstudsen 46. Under passage av vätska genom silen 44 kan en del vätska 47 dras av genom studsen 48 genom en ledning 49 till en studs 50 i sidan på nivåtanken 5. I tanken 5 upprätthàlles en nivà 51 med hjälp av signalledningen 52 och reglerventilen 10. Från nivåtanken lämnar vätska 53 genom en studs 54 och ledning 55 till pumpen 8 och ledningen 56. Den vätska 60, som lämnar rörsilen 4 strömmar genom ledningen 61 till studsen 62 placerad något över nivån 24 i flisstupet 2. Nivån 24 upprätthálles medelst signalledningen 63 och reglerventilen 9 i ledningen 49 mellan rörsilen 4 och nivåtanken 5.

Pilen 70 antyder en vätska som har avsilats i efter- följande ej visade behandlingssteg, vilken vätska genom led- ningen 71 strömmar till pumpen 7 och ledningen 72 till studsen 34 pá högtryckskiken 3. I högtryckskiken kommer vätskan i ledningen 72 under rotorns rotation i förbindelse med rotor- 460 385 fickan 28, som i figuren är visad i horisontalläge. Rotor- fickan 28 har tidigare under rotorns rotation i pilriktning 80, i ett vertikalläge såsom ficka 27 i figuren, delvis fyllts med fibermaterial och vätska. Den genom ledningen 72 och studsen 34 strömmande vätskan drar sålunda med sig innehållet c_i fickan 28, och lämnar kiken genom studsen 32 och ledningen 73, varvid en mängd vätska och fibermaterial antytt med pilen 74 strömmar till det efterföljande ej visade behandlings- steget. Pilarna 91 och 92 visar tillsats av vätskor t.ex. vitlut respektive svartlut i ledningen 55, som medelst pumpen 8 pumpas genom ledningen 56 till det efterföljande behand- lingssteget. I vissa fall kan fler vätskor tillsättas och även vätskor avdragas, antingen direkt eller indirekt. T.ex. har man normalt i ett kokerisystem enligt Kamyrs design en sandfälla i ledningen 42 mellan kiken 3 och silen 4 för att sortera ut sand och smutspartiklar som har medföljt fiber- materialet. Härvid kan även en del vätska komma att lämna matningssystemet och måste i förekommande fall tas hänsyn till vid beräkningar av fibermaterialflödet. Motsvarande kan en skrotfälla vara inkopplad i samband med stupet 2 för att rena fibermaterialet från grövre skrotpartiklar. Sandfälla och skrotseparator har emellertid för enkelhetens skull inte visats i figuren. Båda tömmes med intervaller och i de flesta 'fall torde man kunna bortse från den förlust av vätska som kan uppstå.

Det ovan beskrivna systemet fungerar på följande sätt.

Fibermaterialet 20 matas medelst basningskärlets 1 skruv 21 i en relativt kontinuerlig ström ned i flisstupet 2 i dettas vätska med nivå 24 samtidigt som en vätskecirkulation upprätt- hålles nedåt genom stupet 2 och kikfickan 27 genom silen 35 och ledningen 41, 42, 61 medelst pumpen 6 genom rörsilen 4 'tillbaks till stupets anslutningsstuds 62. Denna vätska drar med sig fibermaterial, som emellertid inte kan passera silen 35 i kikens hus vid studsen 33, varför det stannar upp i kikfickan 27. Mängden fibermaterial som stannar upp bestäms SN nä. 460 385 av vätskecirkulationens intensitet och av mängden frammatat fibermaterial samt av kikrotorns rotationshastighet. Fiber- materialmängden i fickan 27 upptager en viss volym, som i fortsättningen kallas deplacement. Detta deplacement gör att nivån 24 i flisstupet 2 kommer att stiga med en ungefärlig motsvarande volym, varför genom signalledningen 63 ventilen 9 kommer att öppna så att en del vätska lämnar den nyssnämnda cirkulationen genom rörsilen 4 och strömmar in i nivåkärlet 5.

Nivåkärlet måste därför för att hålla nivån 51 genom signal- ledningen 52 påverka ventilen 10 så att denna öppnar och motsvarande mängd vätska genom ledningen 56 medelst pumpen 8 pumpas till det efterföljande behandlingssteget.

När den med fibermaterial delvis fyllda kikfickan 27, som i sin övriga volym är fylld med vätska, under rotorns vridning kommer i horisontallâge och därmed i förbindelse med studsarna 34 och 32, kommer den i förbindelse med en annan vätskecirkulation medelst pumpen 7 genom ledningarna 71, 72 och 73, varför blandningen av fibermaterial och vätska såsom antytts med pilen 74 leds till det efterföljande behandlings- kärlet, där fibermaterialet medelst en silanordning skiljs från vätskan, som sedan som antytt med pilen 70 återkommer till cirkulationen genom ledningarna 71 och 72. På så vis är den horisontella kikfickan tom för fibermaterial men fylld med vätska när den under kikrotorns fortsatta vridning kommer till vertikalläget för förnyad fyllning av fibermaterial. Under denna förnyade fyllning måste en del vätska igen förträngas genom det s.k. deplacementet och proceduren återupprepas.

Ovan har endast beskrivits vad som sker med en kikficka, men det förstås att eftersom en kikrotor har flera genomgående kikfickor så kommer motsvarande att ske för de andra fickorna.

Vid Kamyrs kontinuerliga kokeri är det dessutom så ordnat, att de två cirkulationerna pågår kontinuerligt, eftersom en kik- ficka hela tiden är under fyllning samtidigt som en annan ficka är under tömning. På så vis uppnås en kontinuerlig 460 383 cirkulation genom kiken både i vertikal och i horisontell ¿ riktning. I och med att kikfickorna är fulla av vätska när de inträder i vertikalläget och bara delvis fulla av vätska, eftersom deplacementet kan frånräknas, när de inträder i horisontalläget, kan man säga att kiken "pumpar" ut vätska från det efterföljande behandlingskärlet. En motsvarande mängd vätska måste därför pumpas tillbaka in i behandlingskär- let medelst pumpen 8 och ledningen 56. Det är just med hjälp av detta flöde uppfinningen syftar till att mäta variationer i mängden fibermaterial som matas fram till kiken. Då bör man emellertid ta hänsyn till några ytterligare variabler, såsom förklarat nedan.

Volymflödet av fibermaterial är proportionellt mot deplacerad vätskemängd såsom förklarat ovan. Deplacementet är emellertid beroende av hur stor del av vätskan som hinner penetrera eller sugas upp av fibermaterialet redan i flis- 'stupet 2 och i kiken 3, men det kan vara rimligt att anta, att denna mängd är tämligen konstant och att man kan bortse från penetreringsgraden när det gäller att fastställa korttids- variationer i flisflödet. En annan variabel, som påverkar flödet i ledningen 56, är det s.k. kikläckaget, som uppstår när det efterföljande behandlingskärlet och således även vätskan i den horisontella cirkulationen genom kiken står under_ett högre tryck än vätskan i den vertikala cirkulationen genom kiken. Läckaget uppstår huvudsakligen i anläggningsytan gmellan kikens stationära hus 25 och rotordelen 26.i Vätske- läckaget förs också via rörsilen 4 och nivàtanken 5 till pumpen 8 och ledningen 56. Denna extra vätskemängd är beroen- _de av kikrotorns ansättning i kikhuset som är koniskt och tryckskillnaden mellan högtrycks- och lågtryckssystemen.

Under relativt korta perioder, timmar eller dygn, bör kik- läckaget emellertid kunna hållas tämligen konstant. Korrek- tion för variationer i detta flöde kan därför sannolikt göras som en "backfeed“, baserat pà andra mätningar. g ' _ '(1 460 383 Förutom kikläckaget tillkommer vitluts- och svartluts- flöden 91 och 92 till vänster i figuren samt eventuellt kon- denserad ånga, som finns i det över kiken befintliga basnings- kärlet 1. Dessa variabler kan mätas. Troligen kan man dock bortse från kondensatmängden, eftersom variationen i denna bör bli liten i förhållande till volymflödet av flis.

Följande samband gäller: Vedens volymflöde X Flöde genom pump 8 F Kikläckage F Vitlutsflöde 91 F Svartlutsflöde 92 F Kondenserad ånga F Vätska som peneterar veden i flis- stupet 2 q l/l ved "11 ll (X - q . X) + P1 + F2 + F3 + P4 (1) ï-q Ovanstående samband gäller om vätskenivån i nivåtanken 5 är konstant.

Eftersom flödet genom pump 8 varierar rätt kraftigt måste medelflödena över en viss tidsperiod, exempelvis 5-10 minuter, med konstant varvtal på flismätaren mätas och beräk- nas. Om man gör det förenklade antagandet att ingen penetre- ring sker i flisstupet 2 (q = 0), blir skillnaden i flisvolym- flöde mellan den aktuella mätperioden (X) och en referens- period (X1): 460 383 X - X1 = F - (F1 + Ez + F3 + F4) -.[?1 - (F: + F; + Få + FÄÛ I ekvationen (3) är F1 ej känd. För en kort tidsperiod kan man dock anta att den är konstant och således ej påverkar variationerna i X.

Huvudinställning av flisflödet görs genom att ställa in ett visst varvtal på flismätaren för varje önskad produktion.

Om X varierar trots att man ej manuellt ändrat varvtalet, skall emellertid flismätarens varvtal automatiskt höjas eller sänkas inom ett visst gränsområde, exempelvis max É 10% av det manuellt inställda värdet. Som referensvärde för X d.v.s.

(X1) kan medelvärdet per flismätarevarv för en föregående tidsperiod om exempelvis 60 minuter användas. Därigenom elimineras effekten av långsamma ändringar i kikläckaget (F1).

Man kan även ta hänsyn till eventuella variationer i vätskenivån i nivåtanken under mätperioden 5-10 minuter.

Korrektion blir i så fall enligt följande. x=F-(F1+F2+F3+F4)+A.dh i (4) där A dh arean av nivåtanken 5 nivåförändringen under mätperioden. Ingår med plus för ökande nivå och minus för minskande.

Kondenserad ångmängd beräknas från skillnaden mellan tillförd ånga till basningskärlet 1 och ånga som eventuellt avdrages kärlet. Eventuellt kan kondenserad ånga P4 utgå ur beräkningen, eftersom variationerna i flöde blir relativt små i förhållande till variationerna i vedens volymflöde. (3) FO 460 385 I det beskrivna inmatningssystemet kan man således enligt uppfinningen genom enkla mätningar av vissa vätskeflö- den beräkna variationer i det verkliga volymflödet av inmatat fibermaterial till en processbehandling i ett slutet system, vilket som klargjort ovan ger väsentliga tekniska och ekono- miska fördelar.

Claims (1)

1. 460 383 PATENTKRAV Sätt att vid kontinuerlig massakokning, för styrning av för behandlingen nödvändiga mängder ämnen, som t.ex. ånga och kemikalier, kontinuerligt bestämma volymflödet per tidsenhet av en ström av i vätska suspenderat fibermaterial (20), som medelst en matningsanordning, s.k. kik (3), kontinuerligt matas från ett lâgtryckssystem till ett högtryckssystem, k ä n n e t e c k n a t av att volymflödet av till kiken (3) inkommande fibermaterial beräknas genom mät- ning av volymen per tidsenhet av från kiken över- skjutande vätska (8, 56) och korrigering av denna vätskevolym med avseende på tillsatta och/eller av- dragna vätskemängder (91, 92) och för kondenserad ånga (23). m "74