EP3271509A1 - Verfahren und vorrichtung zur erhöhung eines feststoffgehalts bei einem grundstoff, steuereinrichtung, anlage zur bearbeitung eines grundstoffs und papierfabrik - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erhöhung eines feststoffgehalts bei einem grundstoff, steuereinrichtung, anlage zur bearbeitung eines grundstoffs und papierfabrik

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EP3271509A1
EP3271509A1 EP16722084.7A EP16722084A EP3271509A1 EP 3271509 A1 EP3271509 A1 EP 3271509A1 EP 16722084 A EP16722084 A EP 16722084A EP 3271509 A1 EP3271509 A1 EP 3271509A1
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EP
European Patent Office
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vessel
heat
base material
vessels
solids content
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EP16722084.7A
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EP3271509B1 (de
Inventor
Jürgen MIELKE
Hermann Schwarz
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C11/00—Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters
    • D21C11/10—Concentrating spent liquor by evaporation

Definitions

  • Process and device for increasing a solids content of a base material control device, plant for processing a base material and paper mill
  • the invention relates to an apparatus for increasing a solid content in a base material, particularly for raised stabili ⁇ hung the solid content of a black liquor, preferably a EindampfVorraum of black liquor, comprising a plurality of vessels, wherein it is provided for increasing the solids content of the heat energy to act on the base material, wherein a passage of the base material from a first vessel over Wenig ⁇ is provided to a last vessel least another vessel.
  • the invention relates to a method for increasing a solids content of a base material, in particular for increasing a solids content of a black liquor in the production of pulp, preferably a method for
  • the invention relates to a control device, a system for processing a base material and a Textilfab ⁇ rik.
  • a base material is, for example, black liquor.
  • Pulp is a starting material in the production of Pa ⁇ pier.
  • a black liquor is a large amount of lignin-containing water obtained by the digestion of wood.
  • Black liquor also contains dissolved inorganic Sal ⁇ ze such as sodium sulfide and magnesium oxide. Black liquor is advantageously freed (evaporated) for the production of energy by a large part of the water and subsequently the (solid) ten) organic constituents (especially lignin and its derivatives) of the black liquor burned.
  • the black liquor with the aid of (water) vapor is evaporated, the black liquor ⁇ successively passes through the vessels in which the solid content ⁇ is successively increased.
  • the black liquor originating from the digestion process is also referred to as a thin liquor and has a solids content of 10% to 15%.
  • the aim is to increase the solids content of the black liquor after passing through a device to increase the solids content to about 80%.
  • Recovery boiler is burned and thereby large amounts of heat energy are provided.
  • EP 0 334 398 A2 describes a process for reducing deposits in systems for evaporating sulphide liquors, wherein the temperature is reduced in individual stages of the evaporation.
  • This object is achieved by a device according to claim 1 and by a method according to claim 8. Further, the object is achieved by a control device according to claim 10, by a plant according to claim 11 and by a paper mill according to claim 12.
  • a base material is understood here as a suspension or solution of a substance in a liquid, for example black liquor.
  • organic components of wastewater e.g., sewage sludge
  • inorganic constituents can be recovered from the raw material.
  • a device Under a heat pump, a device is understood, which transfers from a reservoir or vessel heat energy in another vessel or reservoir, the temperature of the reservoir or vessel in which the thermal energy is übertra ⁇ gene may be higher than the temperature in the vessel or the reservoir from which the thermal energy originates.
  • a heat exchanger serves to transfer heat energy from a vessel / reservoir / higher temperature substance to a low temperature substance.
  • a vessel is understood as meaning a reaction vessel, a kettle, a short-tube evaporator, a long-tube evaporator, a falling-film evaporator or a pressure vessel.
  • the vessel preferably has an inlet and an outlet, the base material passing through the inlet into the Introduced vessel and is removed through the outlet back out of the vessel.
  • the individual tubes are connected together by INTR ⁇ gene, wherein the vessels LASS also inputs and having discharge ports for a heat carrier.
  • a first vessel is understood here to mean the vessel which is first passed through by the base material. The reason ⁇ material then passes through the other vessels. Finally, the raw material passes through the last vessel.
  • the heat transfer medium in particular water vapor, passes through the Ge ⁇ Barrels in the same direction as the base fabric.
  • the sauceträ ⁇ ger can also pass through the vessels in a parallel manner, ie each part of the heat carrier is assigned to a vessel. In this case, heat energy is transferred from the heat transfer medium to the base material in each of the vessels.
  • the transmitted heat energy heats the base material and evaporates part of the liquid in the base material.
  • the ver ⁇ evaporated portion of the raw material can be separated from the raw material and the solids content is thus higher for a pres ⁇ fenen vessel.
  • the heat carrier undergoes advantageous firstly the first Ge ⁇ fäß, then fäß the other vessels and finally the last overall.
  • the heat transfer medium passes through the vessels in the opposite direction.
  • the heat carrier can also be passed through the vessels in parallel.
  • a heat carrier is used to supply the heat energy for the base material.
  • Under ei ⁇ nem heat carrier is generally understood as a substance having a high temperature which is adapted to supply heat energy to a vessel, in particular shear through a heat exchangers.
  • the heat carrier with the highest temperature is used to heat the one vessel, which is neither first nor last run through by the raw material. After one vessel, the other vessels in serial and / or parallel flow direction are applied to the heat carrier.
  • the raw material passes through a first Ge ⁇ fäß initially, then at least one other vessel, to a last vessel.
  • the solids content of the raw material is increased.
  • the hard ⁇ oxygen content is further increased from a low concentration (about 10% to 20%) by evaporation of the excess water or other liquid in each of the vessels so that, after leaving the last vessel of the raw material egg NEN solids content of about 70%.
  • the (at least one) heat pump is used to increase the Tempe ⁇ temperature of the base material and / or the heat carrier at least in a vessel, in particular on the temperature of the heat transfer and / or the base material addition.
  • the thermal energy for the further increase in the Feststoffge ⁇ halts of the base material in a vessel is taken from either egg ⁇ nem other subsequent vessel or reservoir, which is for example a reservoir of excess thermal energy from a further treatment step of the base ⁇ material.
  • the method is characterized in that heat energy is introduced by means of at least one heat pump into at least one vessel and that the at least one heat pump removes the heat energy from a reservoir and / or one of the vessels. Also in the method described here is the Influence of heat energy on the base to increase the solids content by reducing the level of liquid in the base.
  • the control means is advantageously used for controlling and / or regulating a method described herein, are seen with sensors for the determination of temperatures in the vessels, the temperature of the heat carrier, a solid content of the base ⁇ substance and / or pressure values from the individual vessels superiors and wherein the control device based on the
  • Temperatures, the solids content of the base material, the pressure ⁇ values from the individual vessels, for controlling and / or regulating the at least one heat pump is provided.
  • the sensors transmit the determined values via a technical data connection to the control device.
  • the control device preferably regulates the supply of heat energy for the heat transfer medium and / or for the base material taking into account the determined values by means of an algorithm which maximizes the solids content after passage of the base material through the vessels.
  • the control means may be those integrated into the STEU ⁇ ng the plant, in particular of the paper mill or a part.
  • the reservoir is the excess heat energy resulting from the production or processing of the base material.
  • the re ⁇ servoir can serve as storage for heat energy. Both energy is advantageous, the invention is ⁇ saves, as also provided an opportunity to increase the solids ⁇ salary in the evaporation of the raw material.
  • the combustion of the black liquor residues leads to less sulfur dioxide in the combustion exhaust gases.
  • heat energy transported counter to the direction of the ⁇ run of the base cloth through the individual vessels The heat pump transports a portion of the heat energy in ⁇ example, from the last vessel in the penultimate vessel.
  • the heat pump can withdraw a portion of the heat energy from the Wär ⁇ melie and / or a part of the heat energy to the base.
  • a heat pump and / or a further heat pump can transfer the heat from at least one vessel into at least one further vessel.
  • the temperature in at least one of the vessels can be increased and thus the solids content of the basic substance can be further increased with such a device.
  • the vessels for the gradual increase in the Feststoffge ⁇ halts the base fabric are provided, wherein in the first vessel, the temperature of the basic material and / or the heat transfer medium is hö ⁇ forth when the temperature in the last vessel.
  • the gradual decrease of the temperature in the vessels is due to the transfer of heat energy (by the heat transfer medium) to the base material in the vessels.
  • heat energy is removed from the heat carrier.
  • the heat transfer medium is transferred from the first vessel into a further vessel, thermal energy also being withdrawn from the heat carrier in the further vessel and the solids content of the base material being further increased with the heat energy removed.
  • the heat pump for transporting heat energy from the last vessel is provided in a further vessel.
  • a further vessel is provided in particular before the last vessel by vessel ⁇ accumulated here.
  • An advantage of this embodiment is the possibility even with a limited number of vessels, for example five, to obtain a very high solids content of a base material.
  • the device has at least one sensor and a control device, wherein the control device and / or sensors for controlling and / or regulating the supply of heat energy are provided in at least one vessel.
  • the at least ⁇ a heat pump controlled or regulated so that the solid content is increased with a limited supply of heat energy.
  • the sensors are used in particular for the determina tion ⁇ of the solids content of the raw material in the vessel to determine the temperature of the basic material and / or the heat carrier in one of the vessels, for determining the pressure of the base material and / or the heat carrier in the vessel.
  • the control or regulation of the at least one heat pump with the aid of the control device can be effected by a comparison of the heat energy transferred with a simulation.
  • the method for increasing the solids content of the base material is simulated and the results of the simulation form the basis of the control or regulation of the heat pump.
  • the heat energy is transferred from a last vessel into the penultimate vessel.
  • the vessel Under the penultimate vessel, the vessel is understood, which passes through the base material before entering the last vessel.
  • a heat pump is used to transfer heat energy from a reservoir into a vessel, in particular the vessel last passed through the base material.
  • Another optional heat pump can heat energy from the last vessel and / or the re ⁇ servoir transmitted in at least one other vessel, in particular the penultimate vessel.
  • FIG. 1 is a construction diagram of the apparatus for increasing the solids content of a base material
  • a base material 1 in particular a black liquor, is transferred into a first vessel Gl.
  • the temperature of the base material 1 is increased by means of a heat transfer medium D.
  • a temperature Tl is present in the vessel Gl.
  • T2 the temperature of the base material 1 is increased by means of the heat transfer medium D.
  • the vessel G2 part of the liquid evaporates from the base material 1 and the solids content of the base material 1 is further increased.
  • Subsequent vessels G3, G4, G5 serve the same purpose, namely the further increase of the solids content of the basic 1.
  • the heat transfer medium D is introduced, for example, into the first vessel G1, the heat transfer medium D subsequently being removed from the first vessel Gl in the second vessel G2, then in the third vessel G3, then in the fourth vessel G4, etc. is transferred.
  • the possible flow directions of the heat transfer medium D through the vessels Gl, G2, G3, G4, G5 are symbolized by the underbro ⁇ rupted (double) arrows. So are other directions of passage of the heat carrier D through the vessels Gl,
  • the thermal energy is transferred AQ example, by a Wär ⁇ exchanger (located in the vessels) from the heat carrier D to the base fabric. 1
  • a Wär ⁇ exchanger located in the vessels
  • Base material is present in each of the vessels G1, G2, G3, G4, G5, but is symbolically shown in this figure and the following figures in the second vessel G2.
  • a transfer of heat energy AQ can he follow ⁇ also by direct contact of the heat carrier D with the base first
  • the heat exchanger is shown symbolically leidglich in the second vessel G2.
  • the heat transfer medium D can first in the fifth Ge ⁇ vessel G5, then in the fourth vessel G4, etc. to the first Be transferred to vessel Gl. In such a case, the temperature rises from the first vessel Gl to the fifth vessel G5 and thus also the stepwise increase of the solids content of the base material.
  • the base material 1 subsequently passes through a first vessel Gl, a second vessel G2 up to a fifth vessel G5, and in the individual vessels Gl, G2, G3, G4, G5 there is a vessel (assigned to the respective vessel) ) Temperature Tl, T2, T3, T4, T5, ie in the first vessel Gl a first temperature Tl, in the second vessel G2 a second temperature T2, etc.
  • a heat ⁇ pump WP which transfers heat energy AQ from the fourth vessel G4 in the fifth vessel G5 or the fifth vessel G5 in the fourth vessel G4, depending on the passage of the heat carrier D.
  • the temperature T4 in the fourth vessel decreases, and the temperature T5 in the fifth vessel G5 is increased, or vice versa, according to the direction of transport of the heat energy AQ.
  • the content of the solid in the base material 1 is increased, in one of the vessels G4, G5 evaporates more liquid out of the base material 1, and thus the solids content of the base material 1 in comparison to the current state of technology with the advanced Plant can be increased significantly.
  • a control device SE which is connected to sensors S, in particular temperature sensors S, which determines the temperature in the fourth vessel G4 and the temperature T5 in the fifth vessel G5.
  • 3 shows the course of the temperature of the base material 1 in the vessels Gl, G2, G3, G4, G5.
  • T1 first temperature
  • T2 second temperature
  • T2 etc.
  • the FIG shows the temperature profile of the heat carrier D and / or the Grundstof ⁇ fes 1 without the use of a heat pump WP.
  • the temperature Tl, T2, T3, T4, T5 decreases steadily from vessel to vessel.
  • a corresponding other pattern of the temperatures Tl, T2, T3, T4, T5 may also result.
  • FIG. 4 shows a representation of the temperatures T1, T2, T3, T4, T5 for a device P according to the first modification.
  • FIG. 4 shows the influence of the heat pump WP on the temperatures in the fourth vessel G4 and in the fifth vessel G5.
  • the heat energy transferred from the fifth vessel AQ G5 in the four ⁇ te vessel G4 causes a lowering of the temperature T5 in the fifth vessel G5 with a simultaneous increase in temperature of the temperature T4 in the fourth vessel G4.
  • FIG 5 shows a second modification of the device P.
  • This is a further heat pump WP ⁇ for the transfer of energy jacketener ⁇ AQ from the fourth vessel to the third vessel G4 vice versa or G3.
  • a heat pump WP is likewise shown between the fourth vessel G4 and the fifth vessel G5 in the second modification.
  • By pointing in both directions arrows are both possible directions of transmission of the heat energy AQ indicated. Due to the different directions of transmission, there are several ways of combining a transmission of heat energy AQ. It is possible to transfer heat energy AQ from the fifth vessel G5 and the third vessel G3 into the fourth vessel G4,
  • control device SE (not shown) with the aid of (temperature) sensors S control or regulate the use of the heat pump WP and the other heat pump WP ⁇ .
  • control device shown in FIG. Due to the additional heat pump, the solids content of the
  • Base material 1 can be further increased by means of the device P shown. Both heat pumps WP, WP ⁇ are controlled or regulated by the control device SE. The direction of the transfer of the heat energy AQ can be controlled or regulated by the control device SE.
  • the third modification of the device P comprises the heat pump WP and optionally the further heat pump WP ⁇ , which serve to increase the temperature T4, T5 in the fourth vessel G4 and the fifth vessel G5 ,
  • the heat pump transfers WP or
  • Heat pumps WP, WP ⁇ heat energy AQ from a reservoir R in the respective vessel G4, G5.
  • Particularly advantageous in this embodiment of the device P is a simple control of the temperatures T4, T5 by means of the control device SE, which is connected to the sensors S for determining the temperature T4, T5.
  • the reservoir R can be a steam boiler or a source of waste heat, for example a paper mill.
  • Sensors S can also be assigned in the other vessels for determining the relevant variables (temperature, pressure, solids content, former composition).
  • FIG. 7 shows, on the basis of FIG. 4, the effect of the heat pumps (or heat exchangers) WP, WP ⁇ thus used on the temperature profile of the base material 1 in the individual vessels E1 through G5. Analogously to FIG.
  • the temperatures T1, T2, T3, T4, T5 in the individual vessels E1, G2, G3, G4, G5 are shown in a diagram.
  • the transfer of heat energy AQ in the fourth vessel G4 and the fifth vessel G5 is the on ⁇ increased the temperature T4, shown in the penultimate G4 vessel and last vessel G5 T5.
  • the temperature rise of the nickelträ ⁇ gers D and / or the base material 1 is symbolized by the respective hatched part. Is symbolically, supplied from the reservoir R, AQ heat energy, which establishes the temperature rose ⁇ turan, symboli ⁇ Siert by the shaded arrows.
  • the invention relates to a method and a device P for increasing a solids content of a base material 1, in particular for increasing the solids content of a black liquor 1 in the production of pulp for papermaking, preferably a EindampfVorraum of black liquor, comprising a plurality of vessels Gl, G2, G3, G4, G5 and at least one heat pump WP, WP ⁇ , heat energy AQ being provided to increase the solids content for acting on the base material 1.
  • a passage of the base material 1 takes place from a first vessel Gl to at least one further vessel G2, G3, G4 to a last vessel G5.
  • At least one heat pump WP, WP ⁇ advantageously serves to transport heat energy AQ into at least one vessel G1, G2, G3, G4, G5, and the at least one heat pump WP, WP ⁇ removes the heat energy AQ from a reservoir R and / or one of the vessels G1, G2, G3, G4, G5.
  • a higher solids content of the base material 1 can be achieved.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und eine Anlage zur Erhöhung eines Feststoffgehalts bei einem Grundstoff (1), insbesondere zur Erhöhung des Feststoffgehalts einer Schwarzlauge (1) bei der Herstellung von Zellstoff für die Papierherstellung, vorzugsweise eine Eindampfvorrichtung von Schwarzlauge, ein Steuergerät sowie eine Papiermaschine, aufweisend mehrere Gefäße (G1, G2, G3, G4, G5) und zumindest eine Wärmepumpe (WP, WP'), wobei zur Erhöhung des Feststoffgehalts Wärmeenergie (ΔQ) zur Einwirkung auf den Grundstoff (1) vorgesehen ist. Dabei erfolgt ein Durchlauf des Grundstoffs (1) von einem ersten Gefäß (G1) zu zumindest einem weiteren Gefäß (G2, G3, G4) zu einem letzten Gefäß (G5). Zumindest eine Wärmepumpe (WP, WP') dient vorteilhaft zum Transport von Wärmeenergie (ΔQ) in zumindest ein Gefäß (G1, G2, G3, G4, G5) und die zumindest eine Wärmepumpe (WP, WP') entnimmt die Wärmeenergie (ΔQ) aus einem Reservoir (R) und/oder aus einem der Gefäße (G1, G2, G3, G4, G5). Somit kann vorteilhaft ein höherer Feststoffgehalt des Grundstoffs erreicht werden.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Erhöhung eines Feststoffgehalts bei einem Grundstoff, Steuereinrichtung, Anlage zur Bearbei- tung eines Grundstoffs und Papierfabrik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erhöhung eines Feststoffgehalts bei einem Grundstoff, insbesondere zur Erhö¬ hung des Feststoffgehalts einer Schwarzlauge, vorzugsweise eine EindampfVorrichtung von Schwarzlauge, aufweisend mehrere Gefäße, wobei zur Erhöhung des Feststoffgehalts Wärmeenergie zur Einwirkung auf den Grundstoff vorgesehen ist, wobei ein Durchlauf des Grundstoffs von einem ersten Gefäß über wenigs¬ tens ein weiteres Gefäß zu einem letzten Gefäß vorgesehen ist.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erhöhung eines Feststoffgehalts bei einem Grundstoff, insbesondere zur Erhöhung eines Feststoffgehalts einer Schwarzlauge bei der Herstellung von Zellstoff, vorzugsweise ein Verfahren zur
Eindampfung von Schwarzlauge, wobei ein Grundstoff ein erstes Gefäß, dann wenigstens ein weiteres Gefäß und dann ein letz¬ tes Gefäß durchläuft, wobei zur Erhöhung des Feststoffgehalts Wärmeenergie auf den Grundstoff einwirkt.
Weiter betrifft die Erfindung eine Steuereinrichtung, eine Anlage zur Bearbeitung eines Grundstoffs und eine Papierfab¬ rik. Ein solcher Grundstoff ist beispielsweise Schwarzlauge.
Schwarzlauge fällt bei der Herstellung von Zellstoff an.
Zellstoff ist ein Ausgangsprodukt bei der Herstellung von Pa¬ pier. Als Schwarzlauge bezeichnet man eine, durch den Auf- schluss von Holz gewonnene, große Menge von ligninhaltigem Wasser. Schwarzlauge enthält zudem gelöste anorganische Sal¬ ze, wie Natriumsulfid und Magnesiumoxid. Schwarzlauge wird vorteilhaft zur Energiegewinnung von einem Großteil des Wassers befreit (eingedampft) und im Anschluss werden die (fes- ten) organischen Bestandteile (insbesondere Lignin und dessen Derivate) der Schwarzlauge verbrannt.
Gemäß dem derzeitigen Stand der Technik wird die Schwarzlauge mit Hilfe von (Wasser-) Dampf eingedampft, wobei die Schwarz¬ lauge nacheinander Gefäße durchläuft, in denen der Feststoff¬ gehalt sukzessive erhöht wird. Die dem Aufschlussverfahren entstammende Schwarzlauge wird auch als Dünnlauge bezeichnet und weist einen Feststoffgehalt von 10 % bis 15 % auf. Ziel ist es, den Feststoffgehalt der Schwarzlauge nach Durchlauf einer Vorrichtung zur Erhöhung des Feststoffgehalts auf etwa 80 % zu steigern.
DE 695 20 366 T2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrich- tung zur abschließenden Eindampfung von Schwarzlauge.
US 5,509,977 beschreibt eine Umwandlung der Schwarzlauge in einen gasförmigen Stoff, welcher anschließend in einem
Recoveryboiler verbrannt wird und dabei große Mengen Wärme- energie bereitgestellt werden.
Schließlich beschreibt EP 0 334 398 A2 ein Verfahren zur Verminderung von Ablagerungen in Anlagen zum Eindampfen von Sulfidlaugen, wobei die Temperatur in einzelnen Stufen der Eindampfung vermindert wird.
Nachteilig am Stand der Technik ist die noch immer nicht aus¬ reichend hohe Feststoffkonzentration der eingedampften
Schwarzlauge zur effizienten und Schadstoffarmen Verbrennung.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung bereitzustellen, welche den Feststoffgehalt des Grundstoffs weiter erhöhen kann. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst. Weiter wird die Aufgabe durch eine Steuereinrichtung gemäß Anspruch 10, durch eine Anlage nach Anspruch 11 und durch eine Papierfabrik nach Anspruch 12 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung und des Verfah- rens sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Unter einem Grundstoff wird hier eine Suspension oder Lösung eines Stoffes in einer Flüssigkeit verstanden, beispielsweise Schwarzlauge .
Unter dem Grundstoff sind hier jedoch weiter auch sonstige wasserhaltige Rückstände zu verstehen, welche organische Ver¬ bindungen aufweisen, die nach dem Entfernen der Flüssigkeit zur Energiegewinnung effizienter verbrannt werden können.
Beispielhaft können organische Bestandteile von Abwasser (z.B. Klärschlamm) ebenfalls mit dieser Erfindung zur Energiegewinnung genutzt werden. Weiter können mit Hilfe dieser Erfindung anorganische Bestandteile aus dem Grundstoff zu- rückgewonnen werden.
Unter einer Wärmepumpe wird eine Vorrichtung verstanden, die aus einem Reservoir oder einem Gefäß Wärmeenergie in ein weiteres Gefäß oder Reservoir überträgt, wobei die Temperatur des Reservoirs oder Gefäßes, in das die Wärmeenergie übertra¬ gen wird, höher sein kann als die Temperatur in dem Gefäß oder dem Reservoir, aus dem die Wärmeenergie stammt.
Anstelle der Wärmepumpen können auch Wärmetauscher eingesetzt werden. Ein Wärmetauscher dient dazu, Wärmeenergie von einem Gefäß/Reservoir/Stoff einer höheren Temperatur in ein Gefäß bzw. einem Stoff mit niedriger Temperatur zu übertragen.
Unter einem Gefäß wird in diesem Zusammenhang ein Reaktions- gefäß, ein Kessel, ein Kurzrohrverdampfer, ein Langrohrverdampfer, ein Fallfilmverdampfer oder ein Druckkessel verstanden. Das Gefäß weist vorzugsweise einen Einlass und einen Auslass auf, wobei der Grundstoff durch den Einlass in das Gefäß eingeführt wird und durch den Auslass wieder aus dem Gefäß entfernt wird. Die einzelnen Gefäße sind durch Leitun¬ gen miteinander verbunden, wobei die Gefäße auch weitere Ein- lass- und Auslassöffnungen für einen Wärmeträger aufweisen.
Unter einem ersten Gefäß wird hier das Gefäß verstanden, welches zuerst von dem Grundstoff durchlaufen wird. Der Grund¬ stoff durchläuft dann die weiteren Gefäße. Schließlich durchläuft der Grundstoff das letzte Gefäß.
Der Wärmeträger, insbesondere Wasserdampf, durchläuft die Ge¬ fäße in derselben Richtung wie der Grundstoff. Der Wärmeträ¬ ger kann auch die Gefäße in paralleler Weise durchlaufen, d.h. jeweils ein Teil des Wärmeträgers wird je einem Gefäß zugeordnet. Dabei wird in jedem der Gefäße Wärmeenergie von dem Wärmeträger auf den Grundstoff übertragen. Durch die übertragene Wärmeenergie wird der Grundstoff erwärmt und ein Teil der Flüssigkeit des Grundstoffes verdampft. Der ver¬ dampfte Teil des Grundstoffs kann von dem Grundstoff getrennt werden und der Feststoffgehalt ist somit nach einem durchlau¬ fenen Gefäß höher.
Der Wärmeträger durchläuft vorteilhaft zuerst das erste Ge¬ fäß, dann die weiteren Gefäße und schließlich das letzte Ge- fäß . In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung oder des Verfahrens durchläuft der Wärmeträger die Gefäße in der entgegengesetzten Richtung. Der Wärmeträger kann auch parallel durch die Gefäße geleitet werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung dient ein Wärmeträger zur Zuführung der Wärmeenergie für den Grundstoff. Unter ei¬ nem Wärmeträger versteht man im Allgemeinen eine Substanz, die eine hohe Temperatur aufweist, die dazu geeignet ist, Wärmeenergie einem Gefäß, insbesondere durch einen Wärmetau- scher, zuzuführen.
Möglich ist auch ein anderer Durchlauf des Wärmeträgers und/oder des Grundstoffs durch die Gefäße. Beispielsweise dient der Wärmeträger mit der höchsten Temperatur zur Erwärmung des einen Gefäßes, das weder zuerst noch zuletzt von dem Grundstoff durchlaufen wird. Nach dem einen Gefäß werden die weiteren Gefäße in seriellen und/oder parallelen Durchfluss- richtung mit dem Wärmeträger beaufschlagt.
Vorteilhaft durchläuft der Grundstoff zunächst ein erstes Ge¬ fäß, danach zumindest ein weiteres Gefäß bis hin zu einem letzten Gefäß. In jedem der durchlaufenen Gefäße wird der Feststoffgehalt des Grundstoffs erhöht. So wird der Fest¬ stoffgehalt von einer geringen Konzentration (etwa 10 % bis 20 %) durch die Eindampfung des überschüssigen Wassers oder einer anderen Flüssigkeit in jedem der Gefäße weiter erhöht, so dass nach Verlassen des letzten Gefäßes der Grundstoff ei- nen Feststoffgehalt von über 70 % aufweist.
Die (zumindest eine) Wärmepumpe dient zur Erhöhung der Tempe¬ ratur des Grundstoffs und/oder des Wärmeträgers zumindest in einem Gefäß, insbesondere über die Temperatur des Wärmeträ- gers und/oder des Grundstoffs hinaus.
Durch den Einsatz der Wärmepumpe ist es möglich, die Tempera¬ tur in einem Gefäß oder in mehreren Gefäßen soweit zu erhöhen, dass die Erhöhung des Feststoffgehalts des Grundstoffs effizienter gestaltet werden kann.
Die Wärmeenergie für die weitere Erhöhung des Feststoffge¬ halts des Grundstoffs in einem Gefäß wird dabei entweder ei¬ nem anderen nachfolgenden Gefäß entnommen oder einem Reser- voir, welches beispielsweise ein Reservoir von überschüssiger Wärmeenergie aus einem weiteren Behandlungsschritt des Grund¬ stoffs darstellt.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass Wärmeenergie mit Hilfe zumindest einer Wärmepumpe in zumindest ein Gefäß eingebracht wird und dass die zumindest eine Wärmepumpe die Wärmeenergie aus einem Reservoir und/oder einem der Gefäße entnimmt. Auch bei dem hier beschriebenen Verfahren dient die Einwirkung der Wärmeenergie auf den Grundstoff zur Erhöhung des Feststoffgehalts durch die Reduzierung des Anteils an Flüssigkeit bei dem Grundstoff. Die Steuereinrichtung dient vorteilhaft zur Steuerung und/ oder Regelung eines hier beschriebenen Verfahrens, wobei Sensoren zur Bestimmung von Temperaturen in den Gefäßen, der Temperatur des Wärmeträgers, einem Feststoffgehalt des Grund¬ stoffs und/oder Druckwerten aus den einzelnen Gefäßen vorge- sehen sind und wobei die Steuereinrichtung anhand von den
Temperaturen, den Feststoffgehalt des Grundstoffs, der Druck¬ werten aus den einzelnen Gefäßen, zur Steuerung und/oder Regelung der zumindest einen Wärmepumpe vorgesehen ist. Die Sensoren übertragen dabei die ermittelten Werte über eine technische Datenverbindung zur Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung regelt vorzugsweise die Zufuhr von Wärmeenergie für den Wärmeträger und/oder für den Grundstoff unter Berücksichtigung der ermittelten Werte anhand eines Algorithmus, der den Feststoffgehalt nach Durchlauf des Grundstoffs durch die Gefäße maximiert. Die Steuereinrichtung kann in die Steu¬ erung der Anlage, insbesondere der Papierfabrik oder eines Teil derer, integriert sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist das Reservoir die überschüssige Wärmeenergie, die bei der der Herstellung oder Bearbeitung des Grundstoffs anfällt. Das Re¬ servoir kann als Speicher für Wärmeenergie dienen. Vorteilhaft wird durch die Erfindung sowohl Energie einge¬ spart, als auch eine Möglichkeit zur Erhöhung des Feststoff¬ gehalts bei der Eindampfung des Grundstoffs bereitgestellt.
Durch einen erhöhten Feststoffgehalt führt die Verbrennung der Schwarzlaugenrückstände zu weniger Schwefeldioxid in den Verbrennungsabgasen . In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung transportiert die Wärmepumpe Wärmeenergie entgegen der Richtung des Durch¬ laufs des Grundstoffes durch die einzelnen Gefäße. Die Wärmepumpe transportiert einen Teil der Wärmeenergie bei¬ spielsweise vom letzten Gefäß in das vorletzte Gefäß. Dabei kann die Wärmepumpe einen Teil der Wärmeenergie von dem Wär¬ meträger und/oder einem Teil der Wärmeenergie dem Grundstoff entziehen .
Weiter kann eine Wärmepumpe und/oder eine weitere Wärmepumpe die Wärme von zumindest einem Gefäß in zumindest ein weiteres Gefäß übertragen. Durch diese Ausgestaltung kann die Temperatur in zumindest einem der Gefäße erhöht werden und so mit einer solchen Vorrichtung der Feststoffgehalt des Grundstoffes weiter erhöht werden . In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Gefäße zur schrittweisen Erhöhung des Feststoffge¬ halts des Grundstoffs vorgesehen, wobei in dem ersten Gefäß die Temperatur des Grundstoffs und/oder des Wärmeträgers hö¬ her ist als die Temperatur im letzten Gefäß.
Die schrittweise Abnahme der Temperatur in den Gefäßen liegt an der Übertragung von Wärmeenergie (durch den Wärmeträger) an den Grundstoff in den Gefäßen. Bei der Erhöhung des Feststoffgehalts des Grundstoffs in einem Gefäß wird dem Wärme- träger Wärmeenergie entzogen. Der Wärmeträger wird von dem ersten Gefäß in ein weiteres Gefäß überführt, wobei auch in dem weiteren Gefäß dem Wärmeträger Wärmeenergie entzogen wird und mit der entzogenen Wärmeenergie der Feststoffgehalt des Grundstoffs weiter erhöht wird.
Daher ist die Temperatur des Grundstoffs im letzten vom
Grundstoff durchlaufenen Gefäß niedriger als im ersten Gefäß, in dem der Grundstoff mit dem „unverbrauchten" Wärmeträger erwärmt wird.
Es ist daher vorteilhaft, die Wärmeenergie so auf die einzel- nen Gefäße zu übertragen, dass eine möglichst effiziente Er¬ höhung des Feststoffgehalts erfolgt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Wärmepumpe zum Transport von Wärmeenergie aus dem letzten Gefäß in ein weiteres Gefäß vorgesehen. Als weiteres Gefäß ist hier insbesondere das vor dem letzten Gefäß durch¬ laufene Gefäß vorgesehen. Durch diese Ausführungsform der Vorrichtung ist es möglich, in dem, vor dem letzten Gefäß durchlaufenen, Gefäß eine Erhöhung der Temperatur zu errei- chen, indem man Wärmeenergie aus dem nachfolgenden bzw. vorfolgenden Gefäß entnimmt und an das jeweils andere Gefäß überträgt. Durch den Anstieg der Temperatur, in dem die Wärmeenergie transportiert wird, kann eine effizientere Erhöhung des Feststoffgehalts des Grundstoffs erreicht werden.
Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist die Möglichkeit auch mit einer begrenzten Anzahl von Gefäßen, beispielsweise fünf, einen sehr hohen Feststoffgehalt eines Grundstoffs zu erlangen .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung weist die Vorrichtung zumindest einen Sensor und eine Steuereinrichtung auf, wobei die Steuereinrichtung und/oder Sensoren zur Steuerung und/oder Regelung der Zuführung von Wärme- energie in zumindest ein Gefäß vorgesehen sind.
Vorteilhaft wird mit Hilfe der Steuereinrichtung die zumin¬ dest eine Wärmepumpe gesteuert bzw. geregelt, so dass der Feststoffgehalt bei einer begrenzten Zuführung von Wärmeener- gie erhöht wird. Die Sensoren dienen insbesondere zur Bestim¬ mung des Feststoffgehalts des Grundstoffs in dem Gefäß, zur Ermittlung der Temperatur des Grundstoffs und/oder des Wärme- trägers in einem der Gefäße, zur Ermittlung des Drucks des Grundstoffs und/oder des Wärmeträgers in dem Gefäß.
Durch die Möglichkeit der Steuerung anhand der vorstehend ausgeführten Parameter kann eine effiziente Nutzung der Wärmeenergie zur Erhöhung des Feststoffgehalts des Grundstoffs eingesetzt werden. Insbesondere bei einem begrenzten Reservoir an Wärmeenergie ist eine Steuerung zu einem möglichst effizienten Einsatz der Wärmeenergie vorteilhaft.
Die Steuerung bzw. Regelung der zumindest einen Wärmepumpe mit Hilfe der Steuereinrichtung kann durch einen Vergleich der übertragenen Wärmeenergie mit einer Simulation erfolgen. Dabei wird beispielsweise das Verfahren zur Erhöhung des Feststoffgehalts des Grundstoffs simuliert und die Ergebnisse der Simulation bilden die Grundlage der Steuerung bzw. der Regelung der Wärmepumpe.
Vorteilhaft kann mit dieser Ausführung eine gleichbleibend hohe Konzentration des Feststoffs gewährleistet werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Wärmeenergie von einem letzten Gefäß in das vorletzte Gefäß übertragen. Unter dem vorletzten Gefäß wird das Gefäß verstanden, das der Grundstoff vor Eintritt in das letzte Gefäß durchläuft .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens dient eine Wärmepumpe zur Übertragung von Wärmeenergie von einem Reservoir in ein Gefäß, insbesondere das zuletzt vom Grundstoff durchlaufene Gefäß. Eine weitere Wärmepumpe kann optional Wärmeenergie von dem letzten Gefäß und/oder dem Re¬ servoir in zumindest ein weiteres Gefäß, insbesondere das vorletzte Gefäß, übertragen.
Diese vorteilhafte Ausführung ermöglicht die Temperatur in einem der Gefäße erheblich zu erhöhen und somit den Feststoffgehalt des Grundstoffs zu erhöhen. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren beschrieben und erläutert. Die Figuren zeigen verschiedene Ausfüh¬ rungsformen der Erfindung. Es zeigen: ein Aufbauschema der Vorrichtung zur Erhöhung des Feststoffgehalts eines Grundstoffs,
eine erste Abwandlung dieser ersten Vorrichtung, eine Darstellung der Temperaturen in den einzelnen Gefäßen gemäß dem ersten Aufbauschema,
eine Darstellung der Temperaturen für eine Vorrichtung gemäß der ersten Abwandlung,
eine zweite Abwandlung der Vorrichtung,
eine dritte Abwandlung der Vorrichtung sowie sich ergebende Temperaturen in den einzelnen Gefäßen für die dritte Abwandlung der Vorrichtung.
Nachfolgend wird davon ausgegangen, dass der Wärmeträger D die Gefäße Gl, G2, G3, G4, G5 in der gleichen Richtung wie der Grundstoff 1 durchläuft.
FIG 1 zeigt ein Aufbauschema einer Vorrichtung P zur Erhöhung des Feststoffgehalts eines Grundstoffs 1. Die hier gezeigte Vorrichtung P lehnt sich an den derzeitigen Stand der Technik an. Ein Grundstoff 1, insbesondere eine Schwarzlauge, wird in ein erstes Gefäß Gl überführt. Im ersten Gefäß Gl wird mit Hilfe eines Wärmeträgers D die Temperatur des Grundstoffs 1 erhöht. Im Gefäß Gl liegt eine Temperatur Tl vor. Durch die Erhöhung der Temperatur Tl des Grundstoffs 1 verdampft ein Teil der Flüssigkeit aus dem Grundstoff 1. Der Grundstoff 1 mit einem erhöhten Feststoffgehalt wird nachfolgend in das zweite Gefäß G2 überführt und von der verdampften Flüssigkeit getrennt. Im zweiten Gefäß G2 herrscht eine Temperatur T2. Auch im zweiten Gefäß G2 wird mit Hilfe des Wärmeträgers D die Temperatur T2 des Grundstoffs 1 erhöht. Auch im Gefäß G2 verdampft ein Teil der Flüssigkeit aus dem Grundstoff 1 und der Feststoffgehalt des Grundstoffs 1 wird weiter erhöht. Auch nachfolgende Gefäße G3, G4, G5 dienen demselben Zweck, nämlich der weiteren Erhöhung des Feststoffgehalts des Grund- Stoffs 1. Zum effizienten Einsatz der Wärmeenergie, welche durch den Wärmeträger D in die Gefäße Gl, G2, G3, G4, G5 übertragen wird, wird der Wärmeträger D z.B. in das erste Gefäß Gl eingeführt, wobei der Wärmeträger D anschließend aus dem ersten Gefäß Gl in das zweite Gefäß G2, danach in das dritte Gefäß G3, danach in das vierte Gefäß G4 usw. überführt wird. Die möglichen Durchlaufrichtungen des Wärmeträgers D durch die Gefäße Gl, G2, G3, G4, G5 sind durch die unterbro¬ chenen (Doppel-) Pfeile symbolisiert. So sind auch andere Durchlaufrichtungen des Wärmeträgers D durch die Gefäße Gl,
G2, G3, G4, G5 denkbar, die nicht zum Stand der Technik gehören. Die Wärmeenergie AQ wird beispielsweise durch einen Wär¬ metauscher (der in den Gefäßen angeordnet ist) vom Wärmeträger D zum Grundstoff 1 übertragen. Ein solcher Wärmetauscher zur Übertragung von Wärmeenergie AQ des Wärmeträgers zum
Grundstoff liegt in jedem der Gefäßes Gl, G2, G3, G4, G5 vor, wird jedoch in dieser Figur und den nachfolgenden Figuren beim zweiten Gefäß G2 symbolisch gezeigt. Eine Übertragung der Wärmeenergie AQ kann auch durch einen direkten Kontakt des Wärmeträgers D mit dem Grundstoff 1 er¬ folgen. Der Wärmetauscher ist symbolisch leidglich im zweiten Gefäß G2 gezeigt. Beim Verdampfen der Flüssigkeit aus dem Grundstoff 1 wird ein Teil der Wärmeenergie AQ, die durch den Wärmeträger D in die Gefäße Gl, G2, G3, G4, G5 gebracht wird, „verbraucht". Daher sinkt die Temperatur Tl des Wärmeträgers vom ersten Gefäß Gl über das zweite Gefäß G2 bis hin zum letzten Gefäß G5 sukzes- sive ab. Durch dieses Absinken der Temperatur von Tl über T2, T3, T4 bis zur Temperatur T5 im fünften Gefäß G5 erhöht sich zwar der Feststoffgehalt des Grundstoffs 1 nicht auf den op¬ timalen Wert, jedoch wird die Wärmeenergie des Wärmeträgers D effizient genutzt.
Je nach Durchlaufrichtung des Wärmeträgers D und/oder des Grundstoffs 1 kann der Wärmeträger D zuerst in das fünfte Ge¬ fäß G5, danach in das vierte Gefäß G4 usw. bis hin zum ersten Gefäß Gl überführt werden. In einem solchen Fall steigt die Temperatur vom ersten Gefäß Gl bis zum fünften Gefäß G5 an und somit auch die schrittweise Erhöhung des Feststoffgehalts des Grundstoffs 1.
FIG 2 zeigt eine erste Abwandlung der Vorrichtung P, die in FIG 1 gezeigt wird. Auch in der Vorrichtung P der FIG 2 durchläuft der Grundstoff 1 nachfolgend ein erstes Gefäß Gl, ein zweites Gefäß G2 bis hin zu einem fünften Gefäß G5 und in den einzelnen Gefäßen Gl, G2, G3, G4, G5 liegt eine (dem jeweiligen Gefäß zugeordnete) Temperatur Tl, T2, T3, T4, T5 vor, d.h. im ersten Gefäß Gl eine erste Temperatur Tl, im zweiten Gefäß G2 eine zweite Temperatur T2 usw.. Je nach Durchlaufrichtung des Wärmeträgers D steigt die Temperatur des Grundstoffs 1 und/oder des Wärmeträgers D vom ersten Ge¬ fäß Gl bis zum letzten Gefäß G5 an oder sie nimmt vom ersten Gefäß Gl bis hin zum fünften Gefäß G5 ab.
Für einen effizienteren Einsatz des Wärmeträgers zur Erhöhung des Feststoffgehalts des Grundstoffs 1 dient hier eine Wärme¬ pumpe WP, welche Wärmeenergie AQ vom vierten Gefäß G4 in das fünfte Gefäß G5 oder vom fünften Gefäß G5 in das vierte Gefäß G4 überführt, je nach Durchlauf des Wärmeträgers D. Durch die Übertragung von Wärmeenergie AQ sinkt die Temperatur T4 im vierten Gefäß ab und die Temperatur T5 im fünften Gefäß G5 wird erhöht bzw. umgekehrt entsprechend der Richtung des Transports der Wärmeenergie AQ. Durch den Transport von Wär¬ meenergie AQ wird der Gehalt des Feststoffs im Grundstoff 1 erhöht, wobei in einem der Gefäße G4, G5 mehr Flüssigkeit aus dem Grundstoff 1 verdampft und somit der Feststoffgehalt des Grundstoffs 1 im Vergleich zum derzeitigen Stand der Technik mit der erweiterten Anlage deutlich erhöht werden kann.
Zur Steuerung der Wärmepumpe WP dient eine Steuereinrichtung SE, welche mit Sensoren S, insbesondere Temperatursensoren S, verbunden ist, die die Temperatur im vierten Gefäß G4 und die Temperatur T5 im fünften Gefäß G5 ermittelt. FIG 3 zeigt den Verlauf der Temperatur des Grundstoffs 1 in den Gefäßen Gl, G2, G3, G4, G5. Dabei liegt im ersten Gefäß Gl eine erste Temperatur Tl vor. Weiter liegt im zweiten Gefäß G2 eine zweite Temperatur T2 vor usw. Die FIG zeigt den Temperaturverlauf des Wärmeträgers D und/oder des Grundstof¬ fes 1 ohne den Einsatz einer Wärmepumpe WP . Die Temperatur Tl, T2, T3, T4, T5 nimmt dabei stetig von Gefäß zu Gefäß ab. Je nach Durchführung des Wärmeträgers D durch die Gefäße Gl, G2, G3, G4, G5 kann sich auch ein entsprechendes anderes Mus- ter der Temperaturen Tl, T2, T3, T4, T5 ergeben.
FIG 4 zeigt eine Darstellung der Temperaturen Tl, T2, T3, T4, T5 für eine Vorrichtung P gemäß der ersten Abwandlung. Insbesondere zeigt FIG 4 den Einfluss der Wärmepumpe WP auf die Temperaturen im vierten Gefäß G4 und im fünften Gefäß G5. Die übertragene Wärmeenergie AQ vom fünften Gefäß G5 in das vier¬ te Gefäß G4 bewirkt ein Absenken der Temperatur T5 im fünften Gefäß G5 bei einer gleichzeitigen Temperaturerhöhung der Temperatur T4 im vierten Gefäß G4.
Durch diesen Temperaturübertrag wird der Feststoffgehalt des Grundstoffs im Gefäß G4 erheblich erhöht, so dass auch der geringfügig kleinere Anstieg des Feststoffgehalts des Grund¬ stoffs 1 im fünften Gefäß G5 überkompensiert wird. Der Über¬ trag von Wärmeenergie AQ wird durch den Pfeil vom letzten Balken (der die Temperatur T5 im fünften Gefäß G5 symbolisiert) zum vorletzten Balken (der die Temperatur T4 im vierten Gefäß G4 symbolisiert) dargestellt. Der Temperaturanstieg im vierten Gefäß G4 ist durch den schraffierten Bereich symbolisiert .
FIG 5 zeigt eine zweite Abwandlung der Vorrichtung P. Hierbei dient eine weitere Wärmepumpe WP λ zum Übertrag von Wärmeener¬ gie AQ aus dem vierten Gefäß G4 zum dritten Gefäß G3 oder um- gekehrt. Analog der in FIG 2 gezeigten ersten Abwandlung ist in der zweiten Abwandlung ebenfalls eine Wärmepumpe WP zwischen dem vierten Gefäß G4 und dem fünften Gefäß G5 gezeigt. Durch die nach beiden Richtungen zeigenden Pfeile sind die beiden möglichen Übertragungsrichtungen der Wärmeenergie AQ angedeutet. Durch die unterschiedlichen Übertragungsrichtungen gibt es mehrere Möglichkeiten der Kombination einer Übertragung der Wärmeenergie AQ. Möglich ist ein Übertrag von Wärmeenergie AQ aus dem fünften Gefäß G5 und dem dritten Gefäß G3 in das vierte Gefäß G4,
vom fünften Gefäß G5 über das vierte Gefäß G4 in das drit- te Gefäß G3 oder
vom dritten Gefäß G3 über das vierte Gefäß G4 in das fünf¬ te Gefäß G5.
Auch hier kann eine Steuereinrichtung SE (nicht gezeigt) mit Hilfe von (Temperatur-) Sensoren S den Einsatz der Wärmepumpe WP sowie der weiteren Wärmepumpe WP λ steuern bzw. regeln. Der verbesserten Übersicht halber ist hier auf die in FIG 2 gezeigte Steuereinrichtung verwiesen. Durch die weitere Wärmepumpe kann der Feststoffgehalt des
Grundstoffs 1 mit Hilfe der gezeigten Vorrichtung P noch weiter erhöht werden. Durch die Steuereinrichtung SE werden beide Wärmepumpen WP, WP λ gesteuert bzw. geregelt. Auch die Richtung der Überführung der Wärmeenergie AQ kann durch die Steuereinrichtung SE gesteuert bzw. geregelt werden. Vorteilhaft, jedoch der Einfachheit nicht gezeigt, sind die Gefäße Gl, G2, G3, G4, G5 mit Sensoren S ausgestattet oder zumindest die Gefäße G3, G4, G5, in/aus denen Wärmeenergie AQ übertra¬ gen wird.
FIG 6 zeigt eine dritte Abwandlung der Vorrichtung P. Die dritte Abwandlung der Vorrichtung P weist die Wärmepumpe WP sowie ggf. die weitere Wärmepumpe WP λ auf, die zur Erhöhung der Temperatur T4, T5 im vierten Gefäß G4 und dem fünften Ge- fäß G5 dienen. Hierbei überträgt die Wärmepumpe WP bzw. die
Wärmepumpen WP, WP λ (oder auch Wärmetauscher) Wärmeenergie AQ aus einem Reservoir R in das jeweilige Gefäß G4, G5. Besonders vorteilhaft an dieser Ausgestaltung der Vorrichtung P ist eine einfache Steuerung der Temperaturen T4, T5 mit Hilfe der Steuereinrichtung SE, welche mit den Sensoren S zur Ermittlung der Temperatur T4, T5 verbunden ist. Als Reservoir R kann ein Dampfkessel bzw. eine Quelle von Abwärme, beispiels- weise eine Papierfabrik, dienen. Sensoren S können auch in den weiteren Gefäßen zur Bestimmung der relevanten Größen (Temperatur, Druck, Feststoffgehalt , ehem. Zusammensetzung) zugeordnet sein. FIG 7 zeigt in Anlehnung an FIG 4 die Auswirkung der so eingesetzten Wärmepumpen (bzw. Wärmetauscher) WP, WP λ auf den Temperaturverlauf des Grundstoffs 1 in den einzelnen Gefäßen Gl bis G5. Analog der FIG 4 sind die Temperaturen Tl, T2, T3, T4, T5 in den einzelnen Gefäßen Gl, G2, G3, G4, G5 in einem Schaubild gezeigt. Durch die Übertragung der Wärmeenergie AQ in das vierte Gefäß G4 und das fünfte Gefäß G5 wird der An¬ stieg der Temperatur T4, T5 in dem vorletzten Gefäß G4 und im letzten Gefäß G5 gezeigt. Der Temperaturanstieg des Wärmeträ¬ gers D und/oder des Grundstoffs 1 wird durch den jeweils schraffierten Teil symbolisiert. Symbolisch wird die, aus dem Reservoir R zugeführte, Wärmeenergie AQ, welche den Tempera¬ turanstieg begründet, durch die schraffierten Pfeile symboli¬ siert . Es ist für den Fachmann klar, dass die in FIG 6 gezeigte Aus¬ führung mit der Ausführung aus FIG 2 und/oder mit der Ausführung aus FIG 5 kombiniert werden kann. Weiter kann eine Wärmepumpe/Wärmetauscher Wärmeenergie aus einem Reservoir R auch den anderen Gefäßen Gl, G2, G3 zuführen. Insbesondere zum Übertrag von Wärmeenergie aus einem Reservoir R in das vor¬ letzte Gefäß G4 oder das letzte Gefäß G5 ist ein Wärmetau¬ scher sehr gut geeignet.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung P zur Erhöhung eines Feststoffgehalts bei einem Grundstoff 1, insbesondere zur Erhöhung des Feststoffgehalts einer Schwarzlauge 1 bei der Herstellung von Zellstoff für die Papierherstellung, vorzugsweise eine EindampfVorrichtung von Schwarzlauge, aufweisend mehrere Gefäße Gl, G2, G3, G4, G5 und zumindest eine Wärmepumpe WP, WP λ , wobei zur Erhöhung des Feststoffgehalts Wärmeenergie AQ zur Einwirkung auf den Grundstoff 1 vorgesehen ist. Dabei erfolgt ein Durchlauf des Grundstoffs 1 von einem ersten Gefäß Gl zu zumindest einem weiteren Gefäß G2, G3, G4 zu einem letzten Gefäß G5. Zumindest eine Wärmepumpe WP, WP λ dient vorteilhaft zum Transport von Wärmeenergie AQ in zumindest ein Gefäß Gl, G2, G3, G4, G5 und die zumindest eine Wärmepumpe WP, WP λ entnimmt die Wärme- energie AQ aus einem Reservoir R und/oder aus einem der Gefäße Gl, G2, G3, G4, G5. Somit kann vorteilhaft ein höherer Feststoffgehalt des Grundstoffs 1 erreicht werden.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (P) zur Erhöhung eines Feststoffgehalts bei einem Grundstoff (1), insbesondere zur Erhöhung des Fest- stoffgehalts einer Schwarzlauge bei der Herstellung von Zell¬ stoff für die Papierherstellung, vorzugsweise eine Eindampfvorrichtung von Schwarzlauge, aufweisend mehrere Gefäße (Gl, G2, G3, G4, G5) , wobei zur Erhöhung des Feststoffgehalts Wär¬ meenergie (AQ) zur Einwirkung auf den Grundstoff (1) vorgese- hen ist, wobei ein Durchlauf des Grundstoffs (1) von einem ersten Gefäß (Gl) über wenigstens ein weiteres Gefäß (G2, G3, G4) zu einem letzten Gefäß (G5) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Wärmepumpe (WP, WP λ ) zum Transport von Wärmeenergie (AQ) in zumindest ein Gefäß (Gl, G2, G3, G4, G5) vorgesehen ist und dass die zumindest eine Wärmepumpe (WP, WP λ ) die Wärmeenergie (AQ) aus einem Reser¬ voir (R) und/oder aus einem der Gefäße (Gl, G2, G3, G4, G5) entnimmt .
2. Vorrichtung (P) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reservoir (R) überschüssige Wärmeenergie (AQ) einer benachbarten Anlage ist.
3. Vorrichtung (P) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpe (WP, WP λ ) Wärme¬ energie (AQ) entgegen einer Richtung des Durchlaufs des
Grundstoffes (1) transportiert.
4. Vorrichtung (P) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Gefäßen (Gl, G2, G3, G4,
G5) eine schrittweise Erhöhung des Feststoffgehalts des
Grundstoffs (1) mit Hilfe von Wärmeenergie vorgesehen ist, und dass die Temperatur (Tl) des Grundstoffs (1) in dem ers¬ ten Gefäß (Gl) höher ist als in dem letzten Gefäß (G5) .
5. Vorrichtung (P) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpe (WP) zum Trans- port von Wärmeenergie (AQ) aus dem letzten Gefäß (G5) in zu¬ mindest ein weiteres Gefäß (Gl, G2, G3, G4) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung (P) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Zuführung von Wärmeenergie (AQ) für den Grundstoff ein Wärmeträger (D) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung (P) nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiter aufweisend zumindest einen Sensor (S) und eine Steuer- einrichtung (SE) , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (SE) und/oder die Sensoren (S) zur Steuerung
und/oder Regelung der Zuführung von Wärmeenergie (AQ) in zumindest eines der Gefäße (Gl, G2, G3, G4, G5) vorgesehen sind .
8. Verfahren zur Erhöhung eines Feststoffgehalts bei einem Grundstoff (1), insbesondere zur Erhöhung des Feststoffge¬ halts einer Schwarzlauge bei der Herstellung von Zellstoff für die Papierherstellung, vorzugsweise ein Verfahren zur Eindampfung von Schwarzlauge, wobei der Grundstoff (1) zuerst ein erstes Gefäß (Gl) dann über wenigstens ein weiteres Gefäß (G2, G3, G4) schließlich ein letztes Gefäß (G5) durchläuft, wobei zur Erhöhung des Feststoffgehalts Wärmeenergie (AQ) auf den Grundstoff (1) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmeenergie (AQ) mit Hilfe zumindest einer Wärmepumpe (WP, WPX) in zumindest ein Gefäß (Gl, G2, G3, G4, G5) eingebracht wird und dass die zumindest eine Wärmepumpe (WP, WP λ ) die Wärmeenergie (AQ) aus einem Reservoir (R) und/oder aus einem der anderen Gefäße (Gl, G2, G3, G4, G5) entnimmt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmeenergie (AQ) aus dem letzten Gefäß (G5) in eines der weiteren Gefäße (Gl, G2, G3, G4) transportiert wird.
10. Steuereinrichtung (SE) zur Steuerung und/oder Regelung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren (S) zur Bestimmung von Tempera¬ turen (Tl, T2, T3, T4, T5) in den Gefäßen (Gl, G2, G3, G4, G5) , der Temperatur des Wärmeträgers (D) , eines Feststoffge¬ halts des Grundstoffs (1), und/oder Druckwerten aus den ein¬ zelnen Gefäßen (Gl, G2, G3, G4, G5) vorgesehen sind und dass die Steuereinrichtung (SE) zur Steuerung und/oder Regelung der zumindest einen Wärmepumpe (WP, WP λ ) in Abhängigkeit von den Temperaturen (Tl, T2, T3, T4, T5) , dem Feststoffgehalt des Grundstoffes (1) und der Druckwerte aus den einzelnen Ge¬ fäßen (Gl, G2, G3, G4, G5) vorgesehen ist.
11. Anlage zur Bearbeitung eines Grundstoffs, insbesondere eine Anlage zur Eindampfung von Schwarzlauge, aufweisend eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder eine Steuereinrichtung gemäß Anspruch 10.
12. Papierfabrik, insbesondere eine integrierte Zellstoff- und Papierfabrik, aufweisend eine Anlage gemäß Anspruch 11.
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