SE538417C2 - Mantelförlängning på kokare - Google Patents

Abstract

Uppfinningen är relaterad till en förbättrad utformning av bottnen i en kontinuerligkokare, som reducerar vridmomentsbelastningen på konventionella bottenskraparemed skrapararmar arrangerade med en vinkel oi i förhållande till horisontalplanet inom området 5°-30°. En enkel mantelförlängning VE för kokaren installeras nedanför det nederstatvättsilen WS, denna slutar ett kort stycke D ovanför änden av den yttre änden avskrapararmen 2b. Mantelförlängningen förhindrar att den sjunkande massapelarenexpanderar nedanför tvättsilen och möjliggör lättare rakande verkan för skraparenmed hjälp av en spädnings- och expansionsvolym som etableras vidskrapararmarnas yttre ändar. Figlß)

Description

1/12 MANTELFöRgÄr-:Guiue PA KoKARE Tekniskt områdeFöreliggande uppfinning relaterar till en förbättrad utformning av bottnen i kontinuerliga kokare.

Nuvarande teknik Flera lösningar har föreslagits för att förbättra utloppet av delignifierad massa frånkontinuerliga kokare. De största kokarna har en total höjd på omkring 100 meter ochen bottendiameter på över 8 meter, i somliga kokare över 12 meter. En kokare ärvanligen trycksatt till åtminstone 3-6 bar, och i äldre kokare till omkring 8-10 bar. Närman använder den konventionella bottenskraparen i kokarens botten krävs vanligen en motor med en effekt av 600-800 hästkrafter. Även med dessa enorma motorer kan driftbetingelserna överskridas, så attöverbelastningsskyddet aktiveras med täta intervaller. Dessa enorma motorer bidraräven med alltför stora driftkostnader, liksom en risk för reducerad styrka hos massan på grund av alltför stor mekanisk omrörning av den delignifierade massan.

Bottenskraparen behövs för att bibehålla ett pluggflöde av flis nedåt i kokaren, ochsamma retentionstid i kokaren för flis som passerar längs kokarens vägg och flis sompasserar i mitten av flispelaren inuti kokaren, för att erhålla en likformig kvalitet på den massa som matas ut ur kokaren.

I figur 1 visas en konventionell utformning av bottendelen i en kontinuerlig kokare. Deallra flesta av dagens installerade kokare har en utformning som liknar figur 1. lkokarens botten är en bottenskrapare placerad, som innefattar en roterande axel 1som drivs av en motor M, och är försedd med minst två skrapararmar 2a, 2b samt encentral konisk avledare 3 monterad på den roterande axeln. På varje arm är ävenfästade skraparblad 4. Kokarens botten utgör en skålformig gavelände ochskrapararmarna är utformade för att svepa över gavelns insida och föra den kokademassan mot ett centralt utlopp 20. I allmänhet är armarna något vinklade med en vinkel o i relation till horisontalplanet inom ett område på 5°-30°. Konavledaren 2/12 används för att reducera risken för kanalbildning i massaflödet, vilken kunde resulterai att massa i centrum flödar snabbare genom kokaren än massa som passerar nedåtlängs kokarens vägg, och därigenom resulterar i ojämn massakvalitet. Som i deflesta kokare är kokarens botten även utformad för att omfatta en slutlig tvättzon.Konventionellt introduceras en rengörande tvättvätska, som skulle kunna utgöras avbrunt massatvättfiltrat, i kokarens botten genom flera spädningsmunstycken, härvertikala munstycken VN och horisontella munstycken HN. Ett vertikaltmotströmsflöde, indikerat av gråa pilar, av denna tvättvätska etableras upp till etttvättsilparti WS. Som komplement till tvätten med axiellt flöde etableras även ettradiellt flöde genom tillsats av tvättvätska genom ett centralt beläget rör CP, ochdetta utlopp kan vara beläget något nedanför, eller ovanför, tvättsilpartiet WS.Tvättsilpartiet WS är en slitsad silplatta eller föredraget ett silparti av stav/stång-typ,som avlägsnar använd tvättvätska och samlar upp den i en tvättextraktionskammareWEC. Denna töms i sin tur in i en samlingskammare WH innan tvättvätskanavlägsnas från kokaren. I allmänhet är den totala retentionstiden för massan i dennatvättzon omkring 10-30 minuter, men denna retentionstid kan vara kortare närproduktionen ökar, ner till 5 minuter, och kan förlängas när produktionen minskar,upp till 45 minuter.

I US 6,280,575 beskrivs en idé för förbättrad utformning av bottenskraparen medsyfte att reducera effektkraven. Principen beskrivs i figur 2. Här föreslås installeringav en falsk botten i kokaren med en stympat konisk form, denna kon har en vinkel oipå 40-50 grader mot horisontalplanet. Den påstådda reduceringen av nödvändigeffekt på en bottenskrapare är 10-20 %. Emellertid är vridmoment-armlängden frånbottenskraparens centrum till skrapararmens yttre ände densamma, och den totalaflis-pelareyta som ska ”rakas” av armarna på bottenskraparen utökas allteftersomkonens vinkel ökar. Ett annat problem är att den falska bottnens vägg måste stödjasstrukturellt för att stå emot det totala trycket inuti kokaren, eller måste balanserashydrauliskt så att tomrumsvolymen bakom den falska bottnen fylls med vätska somhar samma tryck som i kokaren. Ett annat problem med denna utformning är att denmassa som passerar längs kokarens vägg (”väggmassa”) möter bottenskraparentidigare än den massa som passerar i mitten (”kärnmassa”), vilket resulterar i olikaretentionstider I kokaren och därigenom i ojämn massakvalitet. I allmänhet är flispelarens standardhastighet omkring 10 minuter per meter, vilket ger en skillnad i 3/12 retentionstid mellan väggmassa och kärnmassa på omkring 40 minuter i en kokaremed en diameter på 8 meter vid användning av en bottenskrapare med armar vinklade 45 grader.

I figur 3 visas ännu en idé för förbättrad utformning av bottenskraparen. Enligt dettakoncept är skraparens armar böjda uppåt i den yttre änden, på sådant sätt att deyttre ändarna sveper närmare de horisontala spädningsmunstyckena HN. Den yttreänden har en större sidsättningsvinkel oi2 jämfört med armens vinkel or närmare skraparens axel.

Uppfinningens sfie Ett första syfte med uppfinningen är att erhålla en reducering av effektförbrukningenhos den konventionella bottenskrapare som är placerad i den skålformigagaveländen av kokarens tryckkärl.

Ett annat syfte är att reducera den mekaniska omrörningen av delignifierad massa så att förluster av massans styrka reduceras.

Ett tredje syfte är att möjliggöra denna reducering genom en potentiell ombyggnad avexisterande kokare, så att ombyggnadsåtgärderna är billiga jämfört med andraalternativ.

Summerinq av uppfinningenUppfinningen är relaterad till en kontinuerlig kokare för framställning av delignifieratcellulosamaterial. Kokaren innefattar:o En yttre kokarmantel som är utformad för att stå emot det tryck som applicerasi kokareno En botten med ett centralt utlopp (20) för det delignifierade cellulosamaterialetoch ø En bottenskrapare som inkluderar skrapararmar (2a, 2b) med skraparblad,och en konisk avledare (3) som drivs av en roterande axel (1); skrapararmarna(2a, 2b) är vinklade med en vinkel o i relation till horisontalplanet inomområdet 5°-30° 4/12 ø En tvättzon i kokarens botten med munstycken (HN, VN, CP) som tillsättertvätt- eller spädningsvätska till kokarens botten, och ett tvättsilparti (WS)placerat på avstånd ovanför bottenskraparen, och inga andra silar föravlägsnande mellan skraparen och tvättsilpartiet (WS), för avlägsnande avåtminstone en del av den tillsatta tvätt- eller spädningsvätskan efter enförflyttning genom det delignifierade cellulosamaterialet, detta avstånd bildaren tvättzon som har en retentionstid på 5-45 minuter för det delignifieradematerialet o En tvåttextraktionskammare (VVEC) placerad bakom tvättsilpartiet, och mellankokarens mantel och tvättfiltret, denna tvättextraktionskammare har en radiellutsträckning (A) sett i kokarens radiella riktning.

Dessa ovanstående egenskaper utgör konventionella utformningsdetaljer i enkontinuerlig kokare. Emellertid, i syfte att reducera effektkraven hos bottenskraparenoch reducera förluster av massans styrka, samt även möjliggöra en enkelombyggnad av befintliga kokare, byggs kokarens botten om så som beskrivs i detföljande.

Nedanför tvättsilpartiet (WS) placeras en vertikal förlängning (VE) av kokarens inrevägg i riktning mot änden av bottenskraparens yttre arm, denna vertikala förlängning(VE) slutar på ett avstånd (D) som är kortare än 3 gånger den radiella utsträckningen(A) av tvättextraktionskammaren ovanför skrapararmarnas yttre ände, och med enradiell förlängning (R) mellan kokarens mantel (DS) och den inre väggen (IW) av denvertikala förlängningen av kokarens inre vägg inom området 50-100 % av denradiella utsträckningen (A) av tvättextraktionskammaren.

Enligt en föredragen utföringsform med användning av de optimala stav- eller stångsilarna, med användning av en liten stegutvidgning efter tvättsilpartiet kunde dennämnda radiella utsträckningen (R) mellan kokarens mantel (DS) och den inreväggen (IW) av den vertikala förlängningen (VE) av kokarens inre vägg vara inom området 70-90 % av den radiella utsträckningen (A) av tvättextraktionskammaren.

Därigenom kunde en liten stegutvidgning motsvarande minst 10 % av tvättextraktionskammaren skapas, medan en större utvidgning upp till 30 % skulle 5/12 kunna skapas. Den inåt vända sidan av den inre väggen (IW) kan också vara rentvertikal eller något lutande inom de definierade områdena, och ge en gradvis och kontrollerad expansion nedåt av massapelaren.

I princip etableras den vertikala expansionen av kokarens inre vägg genom enlådliknande utformning med en inåt vänd yta IW som bildar en av lådans vertikalaväggar, och kokarmanteln DS som bildar den andra vertikala väggen, nämnda lådaär sluten i den övre änden av den befintliga lägre ytan av samlingskammaren (WH)och föredraget sluten i den nedre änden av ännu en vägg, vilken avslutarlådstrukturen. Därigenom behöver endast en ny vertikal vägg installeras, ochföredraget med stöd i den lägre änden genom en ytterligare horisontell väggdel.Även om en sluten volym kunde bildas av den lådlika utformningen av den vertikalaförlängningen kunde även en öppen volym bildas så länge den inåt vända ytan IWförhindrar massapelarens expansion.

Genom denna design kunde den massapelare som förflyttas nedåt i kokaren hindrasfrån att expandera nedanför det slutliga tvättfiltret och stödja sig på kokarens vägg.Den konventionella ”flata” bottenskraparen med små Iutningsvinklar inom området5°-30° i riktning mot horisontalplanet kunde fortfarande användas för att svepa överhela bottendelen av kokarens tryckkärl. Den optimala utformningen för tryckkärl medanvändande av en skålformig gavelände kunde därigenom fortfarande användas utan några koniska insatser som är ofördelaktiga för massaflöde.

Den vertikala förlängningen är därigenom kapabel att hålla ihop flispelaren tillsbottenskraparen kan skrapa på den nedåt riktade ytan av det sjunkandepluggformade flödet av massa. Bottenskraparen, och i synnerhet skrapararmarnasyttre ändar, kunde därigenom börja skrapa på den sjunkande massapelaren i enposition där massapelaren utsätts för expansion och är utan något stöd av massapelaren från kokarens mantel.

Enligt en föredragen utföringsform av den kontinuerliga kokaren kunde den vertikalaförlängningen sluta på ett avstånd kortare än 2 gånger den radiella utsträckningen avtvättextraktionskammaren ovanför bottenskraparens yttre arm. I absolut avstånd 6/12 kunde detta motsvara att den vertikala förlängningen slutar på ett avstånd kortare än 300 millimeter ovanför bottenskraparens yttre arm.

Enligt en annan föredragen utföringsform av den kontinuerliga kokaren utgörs denvertikala förlängningen av kokarens inre vägg av en slät platta. Detta är det billigastealternativet, men andra alternativ än en slät platta kunde användas, såsom ett silpartieller en stav/stång-utformning, så länge dessa alternativ kan förhindra att flispelaren expanderar.

Enligt ytterligare en annan föredragen utföringsform av den kontinuerliga kokarenkunde den vertikala förlängningen av kokarens inre vägg arrangeras som ett mindrestegutvidgningsavstånd (SO) från tvättsilpartiets inre yta. Denna typ av litenstegutvidgning används konventionellt efter alla vertikalt orienterade stav/stång-silar,dvs. en stegutvidgning efter varje separat rad av silar, där stegutvidgningen utförs föratt undvika blockering av den nedersta öppna slitsen i silen. Dettastegutvidgningsavstånd är föredraget inom området 8-20 millimeter, vilket är fullttillräckligt för att eventuella flisfragment som fastnat mellan silens stänger ska knuffas ut ur slitsen. l en ytterligare utföringsform av den kontinuerliga kokaren kunde ett tvätthuvudarrangeras mellan tvättextraktionskammaren och den vertikala förlängningen avkokarens inre vägg. Denna inre vägg hos tvätthuvudet placeras föredraget intill deninåt vända ytan av den vertikala förlängningen av kokarens inre vägg.

I ännu en utföringsform av den kontinuerliga kokaren kunde även ett tvätt- ellerspädningsmunstycke placeras nedanför den nedre änden av den vertikalaförlängningen av kokarens inre vägg och ovanför skrapararmens yttre ände. Genomdenna utformning kunde det etablerade tomrummet nedanför förlängningen, då dettatomrum inte är fyllt med massa, användas för att fördela tillsatt tvätt- ellerspädningsvätska jämnt runt hela kokarens omkrets. Skrapararmarnas ändar, som ärexponerade för det största vridmomentet, kommer då att svepa över en starkt utspädd volym och därigenom utsättas för ett reducerat vridmoments-belastning. 7/12 Lista på figurer Figur 1; visar en bottenskrapare för en kontinuerlig kokare enligt konventionellutformning Figur 2; visar en alternativ utformning enligt känd teknik Figur 3; visar ännu en alternativ utformning enligt känd teknik Figur 4; visar en utföringsform av uppfinningen Figur 5; visar det typiska beläggningsmönstret nedanför stegutvidgningar i kokare ifigur 1 Figur 6; visar detaljer av del VI som visas i figur 4.

Detalierad beskrivninq av figurerna I figur 4 visas en första utföringsform av uppfinningen. De detaljer som ärgemensamma med den konventionella utformningen så som visad i figur 1 hänvisastill beskrivningen av denna figur. Men vad som är annorlunda i figur 4 är att nedanförtvättsilen är arrangerat en vertikal förlängning VE av den inre kokarväggen nedåt i riktning mot änden av bottenskraparens yttre arm.

Orsaken till denna utformning förklaras med referens till figur 5a, som visar en effektav konventionella stegutvidgningar efter ett tvättfilter WS. Entvättextraktionskammare WEC är placerad bakom tvättsilen, och mellankokarmanteln och tvättsilen har nämnda tvättextraktionskammare en radiellutsträckning A sett i kokarens radiella riktning. Tvättextraktionskammaren WEC tömstill ett lägre tvätthuvud WH, och den inre väggen av tvätthuvudet är arrangerad vid enliten stegutvidgning SO från den inre ytan av tvättsilen WS. Nämndastegutvidgningsavstånd S0 är föredraget inom området 8-20 millimeter. Nedanförtvätthuvudet WH finns en större utvidgning B, vilken motsvarar den nödvändigadräneringsvolym som behövs för tvättextraktionskammaren minus den lillastegutvidgningen SO. Stegutvidgningen B motsvarar vanligen det radiella avståndetA hos tvättextraktionskammaren minus stegutvidgningen SO. Som framgår av dennafigur är beläggningsområdena Fso/FB indikerade som grå ytor nedanför den lägstaänden av tvättextraktionskammaren WEC, liksom även nedanför den lägsta änden avtvätthuvudet WH. Dessa beläggningsområden kan genast ses då kokaren tömts vid underhållsarbeten, och är resultatet av flispelarens gnidning, eller frånvaro av 8/12 gnidning, mot kokarens inre vägg. Direkt nedanför en stegutvidgning är väggen nästan svart, eftersom flispelaren inte har gnidit mot väggen.

Som framgår av figur 5b expanderar flispelaren nedanför en stegutvidgning, SO ellerB, och ingen gnidande effekt kan ses direkt efter stegutvidgningen, och därförkommer väggen inte att gnidas av massapelaren och blir snabbt svart efter en korttids drift. Men då flispelaren CC expanderar under sitt flöde nedåt ökar den gnidandeeffekten medan flispelaren förflyttas nedåt. Nedanför ett visst avstånd ärbeläggningsytan Fso/FB helt förbrukad, och kokarens vägg är föremål för hela dengnidande effekten av den sjunkande massapelaren, och kokarens vägg är som englänsande polerad metallyta. Därför, efter att ha passerat avståndet Fso eller FBgnider massapelaren mot kokarens vägg med full friktionseffekt, och om enbottenskrapare fungerar som den nedåtriktade ytan av den sjunkande massapelaren måste även väggens friktionskrafter övervinnas.

I figur 6 beskrivs den med en cirkel omskrivna delen VI från figur 4 mer detaljerat.Nedanför tvättsilen WS är det arrangerat en vertikal förlängning VE av kokarens inrevägg ner i riktning mot änden av bottenskraparens yttre arm 2b. Nämnda vertikalaförlängning VE slutar på ett avstånd D som är mindre än 3 gånger längden A ovanförden yttre änden av skrapararmarna, och med en radiell utsträckning mellan kokarensmantel och den vertikala förlängningen av kokarens inre vägg mindre än eller likamed än längden A, vilken i denna figur är avståndet B, så att BSA. I en föredragenutföringsform kunde denna förlängning sluta på ett avstånd D som är kortare än 2gånger längden av A ovanför bottenskraparens yttre arm, och i absolut mått kundenämnda förlängning sluta på ett avstånd kortare än 300 millimeter ovanförskrapararmens yttre ände. I denna utföringsform är den vertikala förlängningen avden inre kokarväggen en slät platta. Nämnda förlängning kunde möjligen användasantingen som ett tvätthuvud eller som tillförselkammare för tvätt/spädningsvätska.Den vertikala förlängningen VE av kokarens inre vägg kan föredraget arrangeras vidett stegutvidgningsavstånd SO från den inre ytan av tvättsilen WS, dettastegutvidgningsavstånd kan föredraget vara inom området 8-20 millimeter. Etttvätthuvud WH är också placerat mellan tvättextraktionskammaren och den vertikalaförlängningen VE av kokarens inre vägg, denna inre vägg hos tvätthuvudet kan placeras intill den vertikala förlängningen VE av kokarens inre vägg. Som visas i 9/12 figuren kunde ett tvätt- eller spädningsmunstycke HN vara placerat nedanför denlägre änden av den vertikala förlängningen VE av kokarens inre vägg och ovanförden yttre änden av skrapararmen 2b. Genom denna utformning kunde devridmomentskrafter som skrapararmen exponeras för reduceras, och skrapararmarnakunde utöva sin ”rakande” verkan på en fri ände av den sjunkande massapelaren.När massapelaren bryts upp kunde material tillåtas expandera radiellt in i denutspädda zon som etableras av munstyckena HN.

Uppfinningen möjliggör en enkel och kostnadseffektiv ombyggnad av kokarensbotten, som reducerar vridmomentsbelastningen på bottenskraparen medan denursprungliga tvättzonen bibehålls.

Claims (9)

1. Kontinuerlig kokare för framställning av delignifierat cellulosamaterial,innefattande en yttre kokarmantel utformad för att motstå det tryck som appliceras ikokaren, en botten med ett central utlopp (20) för det delignifierade cellulosamaterialet, och enbottenskrapare inkluderande skrapararrnar (2a,2b) med skraparblad, och enkonavledare (3) driven av en roterande axel (1), skrapararmarna (2a,2b) är vinklademed en vinkel d i förhållande till horisontalplanet inom området 5°-30°, en tvättzon ikokarens botten med munstycken (HN, VN, CP) som tillsätter tvätt- ellerspädningsvätska till kokarens botten, samt ett tvättfilter (WS) placerat på ett avståndovanför bottenskraparen, utan några andra filter för avlägsnande mellan skraparenoch tvättsilen (WS) för avlägsnande av åtminstone en del av den tillsatta tvätt- ellerspädningsvätskan efter en förflyttning genom det delignifierade cellulosamaterialet,nämnda avstånd ger en tvättzon med en retentionstid på 5-45 minuter för detdelignifierade materialet, en tvättextraktionskammare (WEC) placerad bakom tvättsilen, och mellan kokarensmantel och tvättsilen, nämnda tvättextraktionskammare har en radiell utsträckning (A)sett i kokarens radiella riktning, kännetecknad av att nedanför tvättsilen (WS) är placerad en vertikal förlängning (VE) av kokarens inrevägg ned i riktning mot yttre änden av bottenskraparens arm, nämnda vertikalaförlängning (VE) slutar på ett avstånd (D) kortare än 3 gånger den radiellautsträckningen (A) av tvättextraktionskammaren ovanför skrapararmarnas yttre ände,och med en radiell utsträckning (R) mellan kokarens mantel (DS) och den inreväggen (IW) av den inre kokarväggens vertikala förlängning inom området 50-100 % av den radiella utsträckningen (A) hos tvättextraktionskammaren.

2. Kontinuerlig kokare enligt krav 1, kännetecknad av att nämnda radiellautsträckning (R) mellan kokarens mantel (DS) och den inre väggen (IW) av denvertikala förlängningen (VE) av kokarens inre vägg är inom området 70-90 % av den radiella utsträckningen (A) hos tvättextraktionskammaren.

3. Kontinuerlig kokare enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att nämnda vertikalaförlängning (VE) slutar på ett avstånd (D) kortare än 2 gånger den radiellautsträckningen (A) av tvättextraktionskammaren ovanför skrapararmens yttre ände.

4. Kontinuerlig kokare enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att nämnda vertikalaförlängning (VE) slutar på ett avstånd (D) kortare än 300 millimeter ovanför skrapararmens yttre ände.

5. Kontinuerlig kokare enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att den inåt vända ytan av den vertikala förlängningen (VE) av kokarens inre vägg är en slät platta.

6. Kontinuerlig kokare enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att den inåt vända ytan av den vertikala förlängningen (VE) av kokarens inre vägg är ett kokarfilter.

7. Kontinuerlig kokare enligt krav 5 eller 6, kännetecknad av att den vertikalaförlängningen (VE) av kokarens inre vägg är utformad med ettstegutvidgningsavstånd (SO) från tvättsilens (WS) inre yta, nämnda stegutvidgningsavstånd är föredraget inom området 8-20 millimeter.

8. Kontinuerlig kokare enligt krav 7, kännetecknad av att ett tvätthuvud (WH) ärplacerat mellan tvättextraktionskammaren (WEC) och den vertikala förlängningen(VE) av kokarens inre vägg, nämnda inre vägg hos tvätthuvudet (WH) befinner sigintill den inåt vända ytan av den vertikala förlängningen (VE) av kokarens inre vägg.

9. Kontinuerlig kokare enligt krav 8, kännetecknad av att ett tvätt- ellerspädningsmunstycke (HN) är placerat nedanför den inre kokarväggens vertikala förlängnings (VE) nedre ände, och ovanför skrapararmens yttre ände.