DE1692858C3 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufschließen von Holzschnitzeln zu Papierbrei - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufschließen von Holzschnitzeln zu PapierbreiInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufschließen von
Holzschnitzeln zu Papierbrei in einem aufrechten, langgestreckten Reaktionsgefäß, in das Holzschnitzel
und Kochflüssigkeit im wesentlichen kontinuerlich hineingefördert werden, um in dem Gefäß eine
säulenförmige, kompakte Holzschnitzelmasse zu bilden.
deren eines Ende sich am Austragsende des Gefäßes befindet, wobei die Holzschnitzel durch die säulenförmige Masse hindurch in Richtung auf das Austragsende
des Gefäße» gefördert werden, während sie in der Kochflüssigkeit eingetaucht sind, und im wesentlichen
kontinuierlich von dem Ende der säulenförmigen Masse, das sich neben dem Austragende des Gefäßes befindet,
weggefördert werden.
Die Förderung der Holzschnitzel innerhalb eines Aufschlußgefäßes bzw. Zellstoffkochers wirft insofern
Probleme auf, als bei einer Förderung von unten nach oben und beim Abziehen von Kochflüssigkeit in den
einzelnen übereinanderliegenden Behandlungszonen des Kochers die Holzschnitzelmasse an der Weiterbewegung
gehemmt wird, wodurch ihre Hindurchförderung durch den Kocher nicht das Maß an Kontinuität
erreicht, das verlangt wird, wodurch wiederum die Produktqualität nachteilig beeinflußt wird.
Zur Überwindung des Reibungswiderstandes der Holzschnitzelmasse innerhalb des Reaktionsgefäßes
wurde bisher in den bekannten mit Aufwärtsstrom arbeitenden Aufschlußvorrichtungen entweder ein
massiver Kurzhub-Bodenkolben verwendet oder ein Flüssigkeitsantrieb mit hoher Strömungsgeschwindigkeit
und deshalb großen Pumpen und entsprechend dimensionierten Entwässerungsvorrichtungen. Beide
Verfahrensweisen haben .iber den Nachteil, daß am unteren Ende der Holzschnitzelmasse relativ hohe
Kräfte zur Einwirkung gelangen, die Teile dieser Masse übermäßig zusammenpressen, wodurch unerwünschte
Veränderungen bei der Aufschlußreaktion und der Verwandlung der Schnitzelmasse zu Papierbrei, die
sogenannte PULPE, auftraten.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die Bewegung der Holzschnitzelmasse innerhalb des
Reaktionsgefäßes zu verbessern, und zwar mit einem geringeren Energieaufwand und Kostenaufwand hinsichtlich
der zu diesem Zweck eingesetzten Antriebsvorrichtung.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Holzschnitzel in Richtung auf das Austragsende
des Gefäßes, durch die Flüssigkeit stoßartig vorgetrieben werden, die dem Gefäß an seinem Eintrittsende
unabhängig von der im wesentlichen kontinuierlichen Einspeisung der Holzschnitzel in das Gefäß zugeführt
wird.
Zur Durchführung dieses Verfahrens dient eine Vorrichtung, die mit einem länglichen Reaktionsgefäß
ausgerüstet ist, das ein Eintrittsende und ein Austrittsende aufweist, ferner eine an das Gefäß neben dessen
Eintrittsende angeschlossenen Fördervorrichtung, durch die im wesentlichen kontinuierlich Holzschnitzel
und Flüssigkeit in das Gefäß hineinförderbar sind, die in dem Gefäß eine säulenförmige Masse bilden, und mit
einer Austragsvorrichtung am Austragsende des Gefäßes, durch die Holzschnitzel aus dem Gefäß austragbar
sind, sowie mit einer Entwässerungsvorrichtung innerhalb des Gefäßes, die von dem Gefäßeintrittsende durch
eine Antriebszone axial getrennt ist. Diese Vorrichtung weist nun zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens einen Flüssigkeitsantriebsimpulsgenerator auf, durch den die Flüssigkeit zur Förderung der
Holzschnitzel in Richtung auf das Austragsende des Gefäßes intermittierend durch die Antriebszone hindurchförderbar
ist, und der mit dem Gefäß an dessen Eintrittsende in Verbindung steht und dabei vorn
Anschluß der Fördervorrichtung an dem Gefäß getrennt angeordnet ist.
Durch dieses Verfahren und seine der Durchführung üienende Vorrichtung werden Flüssigkeilsimpulse erzeugt,
die eine zyklische Veränderung der Bewegungsgeschwindigkeit der Eintauchflüssigkeil· in bezug auf die
Holzschnitzel in der Holzschnitzelmassc verursachen; wodurch eine zyklische Vorwärtsbewegung der Flüssigkeit
mit einer Geschwindigkeit erreicht wird, die zumindest nicht geringer ist als die Geschwindigkeit der
alterlierenden Bewegung der Flüssigkeit, wobei die vorwärtstreibende Kraft der Flüssigkeit in der Lage ist.
die Holzschnitzel über die ganze Länge des Reaktionsgefäßes vom Eintrttsende zum Austrittsende vorwärtszubewegen.
Weitere vorteilhafte Ausgestallungen des Erfindungsvorschlags
sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielshalber näher erläutert, in der eine
Ausführungsform eines Reaktionsgefäßes zur Durchführung des Verfahrens in leilgeschnittener Seitenansieht
dargestellt ist.
Das in der Zeichnung dargestellte Reaktionsgefäß 12 ist zylindrisch und hat einen Durchmesser von 3 m und
eine Länge von 30 m und damit ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von mindestens 1 :4. Das Gefäß
12 erweitert sich nach oben etwas, weist also eine sich nach oben allmählich vergrößernde Querschnittsfläche
auf. Eine Verjüngung von etwa 0,9 cm Durchmesser je 30 cm Länge hat sich als geeignet erwiesen. Eine
Holzschnitzel- und Flüssigkeitseinspeisung ist am unteren Eintrittsende des Gefäßes 12 in Form einer
tangentialen Zuleitung 16 angebracht. Durch diese wird mittels einer Pumpe 18 eine Holzschnitzel-Flüssigkeitsmischung
aus einem Vorratstank 20 zugeführt. Am oberen Ende des Gefäßes 12 ist ein Entlader für die in
Brei verwandelten Holzschnitzel angebracht. Dieser besitzt die Form eines Abstreichers 22, der die
Holzschnitzelmasse auf ein bestimmtes Niveau abstreicht, indem er die entwässerten und in Brei
verwandelten Holzschnitzel durch den Austrag 24 zu einem Austragsmechanismus am unteren Ende einer
hier nicht gezeigten Abwärtsleitung fördert.
Innerhalb des Gefäßes 12 befindet sich drei in der Gehäuselängsachse gelegene, konzentrische Einspritzleitungen
41, 43 und 53, die mit Abstand übereinander liegenden Ebenen Auslässe 42, 44 und 54 besitzen.
Innerhalb des Gefäßes 12 befinden sich ebenfalls die Entwässerungsvorrichtungen 46 und 48 zusammen mit
Ventilen 52 und 51 die mit den Auslässen mehrere Zonen innerhalb des Gefäßes bilden, indtin sie die
Flüssigkeit im Gleichstrom oder im Gegenstrom innerhalb der Zonen fördern. Wie aus der Zeichnung zu
ersehen ist, ist eine unterste Schnitzelkomprimierungszone mit einer darüber befindlichen Imprägnierungsund
Heizzone und einer wiederum darüber befindlichen Heiz- und Kochzone mit Gleichstromfluß und Gegenstromfluß
und eine Gegenstromwaschzone mit einer obersten Dränagezone vorhanden, wobei die Flüssigkeitsströme
mit einfachen Pfeilen und die Förderrichtung der Holzschnitzel mit Doppelpfeilen dargestellt
werden. Ein Flüssigkeitsniveau-Kontrollgerät 50 ist in der Nähe des oberen Endes des Gefäßes 12 angebracht,
um das Flüssigkeitsniveau unter dem Abstreicher 22 einzustellen sowie das obere Niveau der Holzschnitzelmassc
indem durch Bedienung des Ventils 52 der oberen Entwässerungsvorrichtung 48 eine Holzschnitzeldränagezone
geschaffen wird.
Ferner ist ein Hol/.schnitzcl-Stcucrsystem vorhanden,
das die Lage des unteren Endes der Holzschnitzelmasse steuern soll, das sich normalerweise über dem unteren
Ende des Gefäßes befindet, um die Schnitzel kontinuierlich zusammenzupressen, so daß das untere Ende auf ein
gewünschtes Niveau eingestellt und dort gehalten wird. Ein solches System enthält eine untere Flüssigkeits-Entwässerungsvorrichtung
30, die in einer bestimmten Entfernung, vorzugsweise etwa dem halben bis eineinhalbfachen
Durchmesserwert des Gefäßes, oberhalb der Einlaßleitung 16 und unterhalb des Abstreichers 22
angeordnet ist, wodurch eine darunterliegende Schnitzelkomprimierungszone definiert ist. Das System
enthält weiterhin eine Umwälzpumpe 32 zusammen mit den. Verbindungsleitungen 34 und 38 und den Ventilen
69 und 75 zur gesteuerten Umwälzung der Flüssigkeit mittels der Pumpe 18 zum Einlaß 16. Zwei Kontrollvorrichtungen
62 und 64 sind in der Nähe des unteren Endes des Gefäßes 12 angebracht. Diese sollen die Stellung des
unteren Endes der Schnitzelmasse durch das Steuergerät 68 steuern, indem das Ventil 69 so betrieben wird,
daß der Strom an umgewälzter Flüssigkeit und dadurch die Bewegungsgeschwindigkeit der Holzschnitzclmasse
verändert wird.
In der hier beschriebenen Vorrichtung wird ein Flüssigkeitsantriebsimpulsgenerator verwendet, der die
Bewegungsgeschwindigkeit der Eintauchflüssigkeit in bezug auf die Holzschnitzel in der Masse zyklisch
verändert, wodurch die gesamte säulenförmige Schnitzelmasse in Aufwärtsbewegung durch das Gefäß
getrieben wird und durch den die Flüssigkeit zur Förderung der Holzschnitzel in Richtung auf das
Austragsende des Gefäßes 12 intermittierend durch die Antriebszone hindurchförderbar ist. Der Flüssigkcitsantriebsimpulsgenerator
ist vorzugsweise ein Akkumulator 70, der durch das Ventil 72 mit dem Einlaß 74 im
unteren Ende des Gefäßes 12 verbunden ist, wobei das Ventil 72 durch eine zyklische Zeitsteuereinrichtung 66
betrieben wird. Der Akkumulator 70 ist mit einer geeigneten Luftdruckquelle durch das Ventil 76
verbunden, so daß er unter Druck gesetzt wird und zwar auf einen Wert, der etwas höher ist als der Druck am
Boden des Gefäßes 12. Der Akkumulator ist ebenfalls mit einer Rücklauf-Flüssigkcitsleitung 38 durch die
Seitenleitung 39 verbunden. Das Flüssigkeitsniveau im Akkumulator 70 wird mittels eines Niveausteuergerätes
78 und des gesteuerten Ventils 76 aufrechterhalten, das mit einer Druckluftquelle verbunden ist, sowie durch das
Drosselventil 75 in der Rücklaufleitung 38.
Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird die gesamte zusammengepreßte Schnitzelmasse gleichförmig
vorwärts getrieben, indem sie in ihrer gesamten eingetauschten Länge zyklischen Flüssigkeitsantriebsimpulsen
ausgesetzt wird, die in der Flüssigkeit erzeugt werden. Dadurch werden ungleichmäßige Holzschnitzelzusammenpressungen
in der ganzen Holzschnitzelsäule verhindert. Da die weiterhin am unteren Eintrittsende der Holzschnitzelsäule benötigten Kräfte
für das Komprimieren der Schnitzelsäule relativ gering sin'*., reichen die mit dem Impulsgenerator erzeugten
Impulse dafür aus.
Der Strömungswiderstand, der durch die säulenförmige
Schnitzelmassc erzeugt wird, auf die die Fliissigkcitsantricbsimpulse
einwirken, kann durch die Messung der Differenz ΔΡ zwischen den Flüssigkeitsdruck P\ am
Boden der Hilzschnitzelsäule und des Flüssigkeitsdrukkes Pj am oberen Teil der Holzschnitzelsäule bestimmt
werden. Mit der Vergrößerung des Flüssigkeitsstromes steigt der Widerstand ΔΡ\νη laminaren Strömungsge-
biet proportional, um dann in einem kurzen Übergangsgebiet immer stärker anzusteigen, wenn die Strömung in
ein turbulentes Gebiet eintritt. Dadurch kann der Beginn eines turbulenten Strömungsgebietes für eine
bestimmte Schnitzclmassc leicht bestimmt werden, wodurch sich die Flüssigkeitsströmung innerhalb dieses
Gebietes und jenseits des Übergangsgcbictcs relativ einfach einstellen läßt. Somit läßt sich ein Flüssigkeitsantrieb
für die gesamte säulenförmige Schnitzclmassc erreichen. Wenn eine pulsierende Flüssigkeitsströmung
innerhalb der Schnitzclmasse verwendet wird, und zwar bei Strömungsgeschwindigkeiten, die nicht zu hoch sind,
um durch herkömmliche Mittel erzeugt zu werden, jedoch hoch genug, um innerhalb des turbulenten
Strömungsgebietes zu liegen. Diese Strömungen crzcugen einen ausreichend hohen Strömungwiderstand
innerhalb der säulenförmigen Schnitzclmassc, um diese wie gewünscht vorwärts zu bewegen, so daß die
zusammengepreßten Holzschnitzcl bei ihrer Aufwärtsbewegung über der gesamten Länge der säulenförmigen
Masse im Gefäß 12 vorwärtsgetrieben werden können. Die- so erzeugte Antriebskraft rc'chl aus, um die
Schnilzclmassc auch im Gegenslrom zu einer Flüssigkeit
vorwärts zu treiben und eine Holzschnitzel-Dränagezone am oberen Ende der Masse vorzusehen. Die
Schaffung eines solchen vorteilhaften Aufwärtsstrom-Systcms mit mehreren Entwässerungszonen ist wegen
der damit verbundenen wirtschaftlichen, verfahrenstechnischen und produkttechnischen Vorteile von
großer Bedeutung.
Um eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufschließen der hier beschriebenen Art in Betrieb zu nehmen, ist
es nur notwendig, Flüssigkeitsantriebsimpulse dadurch zu erzeugen, daß das Ventil 72 zyklisch geöffnet und
geschlossen wird, Das zyklische öffnen und Schließen des Ventils 72 wird mit einer Frequenz von vorzugsweise
etwa 1 bis 30 Zyklen je Minute jedoch mindestens bei etwa 5 bis 10 Zyklen pro Stunde mittels der
Zeitsteuereinrichtung 66 durchgeführt. Beispielsweise wird eine Öffnungszeit von etwa I Sekunde und eine
Schließ/eil von etwa 5 Sekunden verwendet. Dadurch wird der Akkumulator durch die I lohe Ah entladen, um
dadurch eine schnelle Höhenänderung All der Eintiuiehriüssigkeit
des Gefäßes 12 von etwa 2,5 bis 7.5 cm zu erzeugen, gefolgt von einer langsameren Wiederher- ^j
stellung des Niveaus, wenn der Akkumulator durch die Flüssigkeitspumpe über die Leitung 39 und die Pumpe
32 wieder aufgeladen wird, Diese Antriebsimpulse wirken vor allem in der uxiulcn Flussigkeits-Aufwarisströmung
durch den eingetauchten Teil der Schnitzel- jo
masse und verursachen eine zyklische Veränderung der Bewegungsgeschwindigkeit der Einlauchflüssigkeit in
bezug auf die Hol/schnitzcl in der Masse, wobei wechselweise das obere Niveau der Eintauchflüssigkeit
um die Strecket/7erhöht und gesenkt wird.
Die Lage /.des unteren Endes der zusammengepreßten
Holzschnit/.elmassc wird durch Veränderung der Umwälzung durch die Leitungen 34 und 38 gesteuert.
Die Umwälzung wird vergrößert, wenn sich das untere Ende der Holzschnitzclmassc nach unten bewegt und
wird verkleinert, wenn sich das untere Ende der Holzschnitzelmasc nach oben bewegt. Dieser Vorgang
wird durch die Steuervorrichtungen 62 und 64 und durch das Ventil 69 gesteuert. Alternativ kann die Lage L der
Holzschnilzclmassc durch Veränderung der Anlriebsimpulsströmungsgcschwindigkcit
verändert werden, beispielsweise durch Erhöhung des Luftdrucks des Akkumulators oder der Impulsfrequenz.
Im übrigen arbeitet die obige Vorrichtung in herkömmlicher Weise. Die ungekoehten Holzschnitzcl
werden durch den tangentialcn Einlaß 16 eingeführt und nach dem Aufschluß durch den Auslaß 24 ausgetragen.
Die Flüssigkeitsantriebsimpulse, die am Bodeneinlaß 74 eingeführt werden, wirken auf den eingetauchten Teil
der säulenförmigen Holzschnitzclmasse über dessen gesamte Länge. Falls der durch das Gefäß erzeugte
Widerstand einen Teil der Holzschnitzclmasse stärker zusammenpreßt als einen anderen, wird sich der
Druckabfall in diesem Teil erhöhen. Dadurch wird die Antriebskraft in diesem Teil vergrößert, wodurch
wiederum die Packungsdichte vermindert wird. Falls andererseits die Packungsdickte in einem Teil der Masse
zu gering wird, fällt die Antriebskraft ab, da die Flüssigkeit dann ungehinderter durch die losen Holzschnitzcl
hindurchfließen kann. Dadurch wird der lockere Teil der llolzschnitzelmassc nicht vorwärts
getrieben, bis die folgenden Schnitzel in der Masse vorrücken und diesen Teil wieder zusammenpressen.
Falls in der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung im Betriebszustand
irgendein ungewöhnlicher Widerstand bei der Bewegung der Holzschnitzelmasse entsteht, beispielsweise
durch eine teilweise Verstopfung durch Schnitzel, die an einer Entwässerungsvorrichtung haften bleiben, Ui 1.11
sich der Antriebsinipuls verstärken, um eine ztisilizlichi
Flüssigkeitsbewegung zu erzeugen, die die Verstopfung beseitigt. Das Verfahren der beschriebenen An kam
ebenfalls in Vorrichtungen mit Abwärtsstrom angcwen det werden.
Claims (4)
- Patentansprüche:Ί. Verfahren zum kontinuierlichen Aufschließen von Holzschnitzeln zu Papierbrei in einem aufrechten, langgestreckten Raktionsgefäß, in das HoIz-'schnitzel und Kochflüssigkeit im wesentlichen kontinuierlich hineingefördert werden, um in dem Gefäß eine säulenförmige, kompakte Holzschnitzelmasse zu bilden, deren eines Ende sich am Austragsende des Gefäßes befindet, wobei die Holzschnitzel durch die säulenförmige Masse hindurch in Richtung auf das Austragsende des Gefäßes gefördert werden, während sie in der Kochflüssigkeit eingetaucht sind, und im w'esentlichen kontinuierlich von dem Ende der säulenförmigen Masse, das sich neben dem Austragsende des Gefäßes befindet, weggeförderl werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Holzschnitzel in Richtung auf das Austragsende des Gefäßes durch die Flüssigkeit sioßartig vorgetrieben werden, die dem Gefäß an sieinem Eintrittsende unabhängig von der im wesentlichen kontunierlichen Einspeisung der Holzschnitzel in das Gefäß zugeteilt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsimpulse der Flüssigkeit mit einer Frequenz von wenigstens 5 bis 10 Zyklen pro Stunde erzeugt werden.
- 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 2, mit einem länglichen ReaktionsgefäB, das ein Eintrittsende und ein Austrittsende aufweist, ferner mit einer an das Gefäß neben dessen Eintrittsende angeschlossenen Fördervorrichtung, durch die im wesentlichen kontinuierlich Holzschnitzel und Flüssigkeit in das Gefäß hineinförderbar sind, die im dem Gefäß eine säulenförmige Masse bilden, mit einer Austragsvorrichtung am Austragsende des Gefäßes, durch die Holzschnitzel aus dem Gefäß aiustragbar sind, und mit einer Entwässerungsvorrichtung innerhalb des Gefäßes, die von dem Gefäßeintrittsende durch eine Antriebszone axial getrennt ist, gekennzeichnet durch einen Flüssigkeitsantriebsimpulsgenerator (66, 70, 72, 74), durch den die Flüssigkeit zur Förderung der Holzschnitzel in Richtung auf das Austragsende des Gefäßes (112) intermittierend durch die Antriebszone hindurchförderbar ist, und der mit dem Gefäß (12) an dessen Eintrittsende in Verbindung steht und dabei vom Anschluß der Fördervorrichtung (16) an dem Gefäß (12) getrennt angeordnet ist.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsimpulsgenerator eine Impulszeitsteuereinrichtung (66) und eine Flüssigkeitsspeichereinrichtung (70) aufweist, die auf die Zeitsteuereinrichtung (66) anspricht und an das Gefäß (12) neben dessen Eintrittsende angeschlossen is·..
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