SE531717C2 - Kokarsil för en kontinuerlig cellulosamassakokare - Google Patents

Description

20 25 30 531 ?'l? 2 regel silar med vertikala avdragsslitsar, vilka medger att den sjunkande massapelaren ”slipar” över silytan i riktning över avdragsslitsarna och håller dessa slitsar fria. 1990 patentsökte Kamyr AB en förbättrad avdragssil i US 5.234.550. I denna sil visades två olika silstavskonstruktioner. En konstruktion (Fig.1) med spetsiga silstavar in mot flispelaren och med försänkta avdragsslitsar mellan dessa spetsiga silstavar, samt en konstruktion (Fig.2) med en silyta som liknade en trapetskorrugerad yta och med avdragsslitsar i botten på den trapets- korrugerade ytan. Syftet med dessa konstruktioner var att hindra flispelaren från att rotera över silytan samt skapa en försänkt avdragsslits.

Ett koncept för att förbättra silarnas kapacitet visas i Kamyr AB:s SE 501.243 (=WO 9516817) där silstavarna och således avdragsslitsarna anordnas horisontellt. Det största problemet med denna konstruktion är att den är svår och dyr att tillverka, då varje silstav måste böjas med en rundning avpassad till kokarens diameter.

I ett försök att få en bättre silfunktion så har ett antal patent motsvarande Kamyr lnczs US 6.039.841 & US 6.344.112 patenterats, där silarnas avdragsslitsar snedställda 30-60° sjunkningsrörelse i kokaren. En uppgiven fördel med denna lösning relativt Kamyr AB:s SE 501.243 (=WO 9516817) är att inte riskera att dra av frigjorda fibrer som likt rullager ansamlas vid kokarväggen. En annan tanke här är att sugpunkten in mot massapelaren skall växla position så att den inte suger mot samma punkt och kanske över samma flisbit som kan blockera slitsen. Vad man inte insett här är att en individuell flisbit endast kan blockera slitsen lokalt, och att ovanförliggande samt nedanförliggande avdragsslits i en sil med vertikal avdragsslitsar tar anordnats relativt massapelarens över avdragskapaciteten från den punktformade blockeringen. Den snedställda slitsen medför även stora påfrestningar på silstavarna då massapelaren kommer att slå mot slltsarna när de passerar.

Risken för hängning av massapelaren ökar om uppåtriktade kanter finns på slitsens nedströmssida, vilket bl. a sökes lösas i US 6.344.112 genom att anordna slitsens nedströmskant försänkt, p.s.s. som visats i Kamyr AB:s SE 10 15 20 25 30 EBV! 271? 3 501.243, men där alla stavsilar sitter anordnade i samma vertikalplan. l Kamyr AB patentet SE 525.611 visas en förbättrad variant där den vertikala belastningen på siistavarna kraftigt reducerats genom att istället snedställa slitsama i en vinkel i området 10-25°.

En annan lösning som prövats på en kokare och som patenterats av Metso Paper lnc i WO 01/31117 (=US 6.889.851), visar en silkonstruktion där silstavar utgöres av rundstav. Här sägs den rundade formen in mot flispelaren bidra till en gynnsam rörelse på individuella flisbitar som ligger mitt för avdragsslitsen.

Dock har individuella flisbitar en begränsad möjlighet att röra sig en en sammanhållen flispelare, speciellt i kokarens nedre del där flisen nått hög mjukgörningsgrad, samt är utsatt för mycket hög packningsgrad, varför flisbitarna låser in i varandra. l Kamyr AB:s US 3.752.319 samt Metso Paper lnczs US 6.312.590 visas varianter där varannan silstav är rörlig i syfte att motverka igensättning.

Lösningen blir komplicerad och dyr, och riskerar att plugga igen i den tuffa alkaliska miljön med hög svartlutandel. Här är varannan silstav upphängd i en led i ena änden så den kan svängas runt en ledtapp i silstavens ena ände relativt en stationär silstav.

Kamyr AB som först utvecklade kontinuerliga kokerier, mellanperiod under namnet Kvaerner Pulping, numera uppgått i Metso Paper lnc. Kamyr AB:s amerikanska och finska säljbolag Kamyr lnc samt Ahlstrom Machinery OY går idag under namnet Andritz lnc respektive Andritz OY.

Huvuddelen av utvecklingen av kontinuerliga kokerier har skett inom den tidigare Kamyr sfären samt senaste decenniet inom Metso Paper. Utvecklingen har som visats ovan varit intensiv med flera olika förslag på förbättrade silkonstruktioner från främst dessa aktörer. har efter en Syftet med uppflnninqen Ett första syfte med uppfinningen är att medge en förbättrad silkonstruktion som har minskad risk för igensättning men som har en virtuellt ökad bredd på 10 15 20 25 30 531 Tfl? 4 avdragsslits och sålunda ökad avdragskapacitet.

Ett andra syfte är att dessa fördelar skall erhållas utan uppvisa de nackdelar som andra principiella koncept medför, där man främst bibehåller den kända självrensande effekten på avdragsslitsarna.

Ett tredje syfte är att öka avdragseffekten i speciellt svåra avdragspositioner där massapelaren är utsatt för hög packningsgrad, speciellt vid botten på kokaren där trycket är som störst och flisen är som mest mjukgjord. Genom att utnyttja effekten från en sammanhållen massapelare vid hög packningsgrad så kan man i dessa positioner skapa en avdragsslits som funktionellt sett är mer än 40% större än den fysiska avdragsslitsen.

Vid en optimal konstruktion under det uppfinningsenliga konceptet så erhålles; o Självrensande effekt på silen; ~ Stor virtuell sugslits in mot massapelaren; ø Trång försänkt minsta spalt i sugslitsen som inte släpper igen för stora fiberpartiklar från massapelaren om dessa fiberpartiklar ändå skulle släppa från massapelaren; ~ Högt böjmotstånd mot utbuktning med få delar.

Ovanstående syften uppnås med en principiell silkonstruktion enligt kännetecknande delen av patentkrav 1, där underkrav förtydligar föredragna utföringsformer under denna princip.

Beskrivningen av utföringsexempel sker med hänvisning till följande figurer.

Figurbeskrivning Figur 1 visar schematiskt en kontinuerlig kokare med silpartier; Figur 2 visar ett silparti i kokaren i genomskärning; Figur 3 visar en uppfinningsenligt sil i en första utföringsform; Figur 4 visar en uppfinningsenligt sil i en andra utföringsform; Figur 5 visar hur massapelaren i kokaren sväller över en försänkt silstav; Figur 5 visar silarrangemanget från sidan i ett silparti i kokaren. 10 15 20 25 30 531 71? 5 Detalgrad beskrivning av uppfinningen lfigur 1 visas en kontinuerlig kokare (1) i vilken framställs kokad cellulosamassa. Den kontinuerliga kokaren har en topp till vilken tillförs flis 2 som kan vara basad och impregnerad. Koket sker under det att flisen sjunker ned genom kokaren och kokvätska cirkuleras och/eller avdras från ett antal kokarsilar 41, 4b, 4c. Den färdigkokta massan 3 matas sedan ut från kokarens botten. Flisen undergår en successiv upplösning och en stor del, typiskt runt 50% i ett kraftkok, av den ursprungliga veden löses uti kokvätskan i form av metaller och organiskt material såsom exempelvis terpentener, tallolja samt hemicellulosa, och försvinner med svartluten till indunstningen. Detta medför att packningsgraden i kokaren ökar under koket och det blir svårare och svårare att dra tillräcklig mängd vätska för att konditionera kokvätskan under koket samt dra bort redan utlöst organiskt material. l figur 2 visas schematiskt hur ett silparti i kokaren kan se ut. Normalt sitter silytan 40 i ett i kokarens vägg utvidgat parti ("step-out”), där silens övre kant ligger på samma avstånd frän kokarens centrum som ovanförliggande kokarvägg 7. Silytan kan ha höjden H, men kan även utökas till att ansluta till kokarväggens vidgning vid silen så att silhöjden förlängs med måttet He.

Utanför silytan finns en kammare för avdragen kokvätska, som ofta dräneras till en underliggande samlingskammare ("header”) 6, från vilken kokvätskan dras av via en ledning. l figur 3 visas en första utföringsform på en uppfinningsenlig kokarsil innefattande ett antal fasta silstavar 41a, 42a anordnade vertikalt i den kontinuerliga kokaren och med avdragsslitsar S mellan de fasta silstavarna. Via avdragsslitsarna S dras kokvätska från kokarens massapelare. Enligt uppfinningen är en silstav 42a är fast anordnad och försänkt ett avstånd D relativ närliggande silstavar 41a. Avståndet D är etablerat mellan från silstavarnas inre och mot flispelaren riktade ytor. l figuren visas att ett flertal silstavar i kokarsilen är försänkta, och som i denna utföringsform motsvarar varannan silstav. Alternativt kan färre silstavar i silytan vara försänkta, som exempelvis var 3:e , var 4:e etc. 10 15 20 25 30 531 71? 6 För optimal effekt är de försänkta silstavarna 42a försänkta ett avstånd D som är åtminstone lika stort som bredden på avdragsslitsen S mellan närliggande silstavar och företrädesvis är de försänkta silstavarna försänkta ett avstånd D utmed hela sin vertikal längd.

I denna första utföringsform visad i figur 3 har de försänkta silstavarna 42a ett breddmått W som är lika med breddmåttet på de icke försänkta silstavarna 41 a, men det är fördelaktigt om breddmåttet W på de försänkta silstavarna 42a ej överstiger breddmåttet på de närliggande silstavarna 41a, vilket breddmått W löper i kokarens omkretsriktning. l figur 2 visas en variant på uppfinningen där breddmåttet W på de försänkta silstavarna 42c understiger breddmåttet på närliggande silstavar 41a.

För att kokarsilen skall ha en hög hållfasthet och ej riskera utknäckning av stavsilarna är det även fördelaktigt att alla silstavar har en större böjstyvhet riktad radiellt i kokaren än dess böjstyvhet sett i kokarens omkretsled. Detta kan etableras om silstavens mått i radiell riktning är minst 100% större än silstavens mått i kokarens omkretsled.

Enligt en väl beprövad konstruktion på silstavar har åtminstone de icke försänkta silstavarna har ett T-format tvärsnitt, med en första bred glidyta in mot kokarens flispelare på ett glidparti 41a, samt ett smalare radiellt riktat liv parti 41b. Detta T-formade tvärsnitt har de icke försänkta silstavarna i både figur 1 och 2, då dessa silstavar tar upp den största delen av de radiellt riktade krafterna från massapelaren P. Tillverkningsmässigt så tillverkas dessa stavsilar företrädesvis genom strängpressning så att glidpartiet 41a samt livpartiet 41b tillverkas som en enda profilstång.

Avdragsslitsen (S) har typiskt ett mått i intervallet 2-10 mm, där slitsen anpassas till den fliskvaiitet som användes i koket. En mer väldefinierad och välhuggen flis med låg andel finfraktion kan kokas i kokare med större avdragsslits emedan flis med högre andel finfraktion kräver mindre avdragsslits.

Enligt uppfinningen är de försänkta silstavarna företrädesvis försänkta ett avstånd D relativ närliggande silstav 41a, vilket mått D ligger i intervallet 2-10 mm, och än mer företrädesvis är de försänkta silstavarna är försänkta ett 10 15 20 25 30 53^'l 71? 7 avstånd D relativ närliggande silstav 41a, vilket mått D i relation till avdragsslitsens mätt S förhåller sig som; D = 1.Û*S till 2.0*S.

I figur 5 visas hur denna utformning medger att massapelaren P kan tillåtas expandera över den försänkta silstaven 42c. Massapelaren som i allt väsentligt beter sig som en sammanhållen flispelare, sjunker med en jämn flispelarrörelse om kokaren körs på avsett sett. Flisen packas redan i kokarens topp som spelkort som slängs ut på golvet, d v s med flatsidorna mot varandra. l Gasfaskokare där flisen etablerar en toppformad hög ovanför vätskenivân så blir packningen även svagt konformad, sluttande nedåt från kokarens centrum och ut mot kokarens väggar. Flisen låser varandra sinsemellan och allteftersom koket fortskrider så mjukgöres flisen och sjunker ihop då 50% av det organiska materialet löses ut i kokvätskan. Packningsgraden och de inbördes läsande krafterna mellan flisbitarna ökar ju längre koket fortskrider. I figuren 5 åskådliggöres hur flisbitarna låser mot varandra i massapelaren, och i området för den försänkta silstaven så kan massapelaren undergå en expansion så att den på visat sätt buktar ut mot den försänkta silstavens anliggningsyta.

Utbuktningen bildar en svag kurvatur PC i utbuktningen.

Här framgår att den praktiska sugspalten mot flispelaren P förstoras från S till i storleksordningen S * \/2, d v s en ökning av den praktiska sugspalten med drygt 40 %.

Utbuktningen blir även mindre i positioner i kokaren med välpackad flispelare, vilket företrädesvis är aktuellt lägre ned i kokaren. Om flispelaren är välpackad och inte medför en utbuktning vid passage över silytan erhålles en sugspalt från bädden på 2*S + W. Detta medför en ökning av sugspalten med 100-250% beroende på storleken på S. l figur 6 visas schematiskt hur kokarsilen installeras i kokarväggen. Här ser man en icke försänkt stavsil 41a med sin inre glidyta och understödjande livparti 41b, där dess glidyta är märkt med 41a-s. Den försänkta stavsilens glidyta är streckmarkerad (dold) med 42a-s/42c-s. Här framgår att de icke försänkta silstavarnas 41a ytor 41a-s mot kokarens massapelaren ligger på samma avstånd från massapelarens centrum som kokarväggen 7 direkt ovanför 10 15 20 531 7%? 8 silpartiet (4a,4b,4c i fig. 1) med de aktuella silstavarna (41a). Varannan av silstavarna, dvs. de försänkta silstavarna 42a/42c har sina glidytor försänkta avståndet D relativt de icke försänkta silstavarnas glidytor 41a-s.

Bakom silstavarna kan lämpligen en horisontellt löpande stödbalk 49 vara anordnad mot kokarskalets innervägg. Stödbalken kan lämpligen ha urtagningar som visats för att möjliggöra dränering av avdragen kokvätska till samlingskammaren (se 6 i fig. 2).

Den uppfinningsenliga kokarsilen är företrädesvis anordnad i nedre delen på kokaren, under halva bygghöjden på kokaren där massapelaren är utsatt för hög packningsgrad eller tidigast i silpaitiet där i kokaren slutförbrukad kokvätska, så kallad svartlut, avdrages.

Uppfinningen kan inom ramen för patentkraven utformas på ett flertal sett. De försänkta silstavarna kan exempelvis ha cirkulärt tvärsnitt (som i US 6.889.851) eller ha spetsig form (motsvarande US 5.234.550, fig. 1). Grundprincipen är att de icke försänkta silstavarna tar största delen av de radiellt riktade krafterna på silpartiet, emedan de försänkta silstavarna mer skall stötta upp den utbuktning som sker över de försänkta silstavarna. Det är genom den kontrollerade utbuktningen som man skapar den virtuellt ökade sugspalten i silkonstruktionen.

Claims (11)

10 15 20 25 30 šST FW? 9

1. PATENTKRÅV

2. . Kokarsil (4a,4b,4c) för en kontinuerlig kokare (1) i vilken framställes kokad celluiosamassa, vilken kokarsil innefattar ett antal fasta silstavar (41a,42,c,42a) anordnade vertikalt i den kontinuerliga kokaren och med avdragsslitsar (S) mellan de fasta silstavarna via vilka avdragsslitsar kokvätska kan avdras från kokarens massapelare (P) kännetecknad av att åtminstone en silstav (42a,42c) i kokarsilen är försänkt ett avstånd (D) relativ närliggande silstavar (41a).

3. . Kokarsil enligt patentkrav 1 kännetecknad av att ett flertal silstavar i kokarsilen är försänkta, företrädesvis varannan silstav.

4. . Kokarsil enligt patentkrav 2 kännetecknad av att de försänkta silstavarna är försänkta avståndet (D) som är åtminstone lika stort som bredden på avdragslltsen mellan närliggande silstavar. _ Kokarsil enligt patentkrav 3 kännetecknad av att de försänkta silstavarna är försänkta avståndet (D) utmed hela sin vertikal längd.

5. . Kokarsil. enligt patentkrav 4 kännetecknad av att de försänkta silstavarna har ett breddmått (W) som ej överstiger breddmåttet på de närliggande silstavarna, vilket breddmått (W) löper i kokarens omkretsriktning.

6. . Kokarsil. enligt patentkrav 5 kännetecknad av att alla silstavar har en större böjstyvhet i radiell riktning i kokaren än dess böistyvhet sett i kokarens omkretsled, där silstavens mätt i radiell riktning är minst 100% större än silstavens mått i kokarens omkretsled.

7. . Kokarsil. enligt något av ovanstående patentkrav kännetecknad av att åtminstone de icke försänkta silstavarna har ett T-format tvärsnitt, med en första bred glidyta in mot kokarens flispelare på ett glidparti (41a), samt ett smalare radiellt riktat liv parti (41b). 5 10 15 20 25 53'l 71? 10

8. Kokarsil. enligt något av ovanstående patentkrav kännetecknad av att avdragsslitsen (S) har ett mått i intervallet 2-10 mm.

9. Kokarsil. enligt något av ovanstående patentkrav kännetecknad av att de försånkta silstavarna år försänkta ett avstånd (D) relativ närliggande silstav (41a), vilket mått (D) ligger i intervallet 2-10 mm.

10.Kokarsil. enligt något av ovanstående patentkrav kännetecknad av att de försänkta sllstavarna år försànkta ett avstånd (D) relativ närliggande silstav (41a), vilket mått (D) i relation till avdragsslitsens mått (S) förhåller sig som D = 1.0*S till 2.0*S.

11.Kokarsil. enligt något av ovanstående patentkrav kännetecknad av att de icke försånkta silstavarnas (41a) ytor mot kokarens massapelare (P) ligger på samma avstånd frân massapelarens centrum som kokarvåggen (7) direkt ovanför silpartiet (4a,4b,4c) med de aktuella silstavarna (41a). iZKokarsil. enligt något av ovanstående patentkrav kännetecknad av att kokarsilen är anordnad i nedre delen på kokaren, under halva bygghöjden på kokaren där massapelararen är utsatt för hög packnlngsgrad eller tidigast i silpartíet där i kokaren slutförbrukad kokvätska, så kallad svartlut, avdrages.