SE422604B - Forfarande for flidforvermning - Google Patents

Description

15 20 _ 25 30 8006046-o introducerar en obehövligt stor mängd vatten i pro- cessen. Detta påverkar avlutens koncentration och därmed värmeekonomin och kemikalieâtervinningen negativt.

Den svenska patentskriften 227 648 anger en metod för värmning av flis vid lagring i högar utomhus vid temperaturer under 0°C eller lägre för att åstadkomma en jämnare massaråvara. Detta sker genom inblåsning av varmluft eller ånga undertíll i högen så, att önskad enzymatisk hydrolys av vedens extraktivämnen kommer i gång, vilken genom sin exoterma karaktär förmår höja tempera- turen i hela flishögen. Flisen i bottenskiktet värmes därvid till företrädesvis mellan 1 och 5°C, högst SOOC, vanligen genom att ånga (varmluft) inledes genom ett i högens botten placerat rörsystem under korta, med vissa intervall åter- kommande, perioder. Efter lagringen kommer flísen emeller- tid att svalna helt under intransporten till kokaren.

Någon värmebesparande förvärmning av den typ, som före- liggande uppfinning avser, erhålles icke.

Det är vidare känt att förvärma flis i en flis- 'ficka i ett steg från omkring 0°C till 95°C genom inblås- níng av s.k. sekundärånga med en temperatur av något över l00°C. Detta är emellertid värmeekonomiskt sett icke tillfredsställande, eftersom denna typ av ånga har ett värmeekonomiskt värde, som ligger nära färskångans.

Dessutom kommer den ur flisfickan förträngda luften jämte denna medföljande, ur veden avdrivna, flyktiga organiska beståndsdelar att föras ut i den omgivande atmosfären, vilket ur miljövårdssynpunkt är oacceptabelt, särskilt som de avgående gaserna också skapar brand- och explosions- risker.

Redogörelse för uppfinningen Tekniska problemet Mot bakgrund av de höga energikostnaderna försöker man inom cellulosaindustrin att förbättra värmeekonomin. vafl. ,,. ...ß-f . í . í 10 15 20 25 30 8006Û46~0 Därvid angriper man i första hand de operationer, som har mycket höga temperaturfall, eftersom energibesparingen i dessa fall blir störst. ningen av träflis i ett basningskärl med färskånga av l25°C. Flísens temperatur höjs därvid från omkring 0 till l25°C i ett enda steg, vilket ur såväl värmeteknísk som En sådan operation är förvärm- värmeekonomísk synpunkt är oriktigt. Vid några massa- fabriker har man på senare tid tillämpat förvärmning av flis i två steg med ånga något över l00°C i första steget respektive l25°C i andra steget, vilket är en bättre lös» ning, som dock ej ger tillfredsställande värmeekonomi.

Lösningen Föreliggande uppfinning löser ovan angivna problem.

I enlighet härmed avser uppfinningen ett förfarande för förvärmning av träflis före dess basning med ånga, var- vid träflisen under förvärmningen värmes i ett eller flera steg till allt högre temperaturer, varpå den slutligen i basningskärlet uppvärmes till omkring l20°C. Förfarandet kännetecknas av, att värmningen av flísen under förvärm- ningens första och det eller de därpå närmast följande stegen utföres direkt medelst fuktmättad varmluft eventuellt tillsatt med inert gas, varvid varmluften värmts till ss-99°c, företrädesvis 10-9o°c.

Flisförvärmningen enligt uppfinningen genomföres företrädesvis i en flisficka i massafabriken, vanligen placerad framför och ovanför basningskärlet. Flisen förvärmes kontinuerligt i flisfickan alltefter som den inmatas medelst inblåst värmd och fuktmättad luft, varvid dess temperatur ökar stegvis alltefter som den passerar genom flisfickan. När flisen när bottnen på flisfickan och har passerat den sista inblåsnings- punkten, i vilken sekundärånga av minst l00°C kan 10' 15 20 25 30 80Û6G46~Û inblåsas, har den normalt nått en temperatur av omkring 95°C. Resterande värmníng av flísen till omkring l20°C sker i basningskärlet medelst där inblåst ånga. Från bas- ningskärlet nedmatas den heta flisen direkt till en kokare i de fall det rör sig om framställning av kemisk massa.

Värmningen av den vid flisförvärmningen använda luften sker lämpligen i en kontaktanordning, där hett vatten eller kondensat i motström får möta luften. Konden- satet har lämpligen en temperatur av omkring 80°C innan det avlämnar sin värme till den motströms passerande luften.

Det avkylda kondensatet återcirkuleras kontinuerligt till en direktkondensor, där det ånyo uppvärmes till ca. 80°C, t.ex. medelst vakuumånga, avdragen från olika effekter i en indunstningsstation. Vid sin passage genom kontaktanord- ningen motströms det heta kondensatet eller vattnet blir luften samtidigt tvättad, vilket är viktigt i de fall, då luften efter sin värmning av flisen i flisfickan återcirku- leras till kontaktanordníngen för förnyad värmning och an- vändning i flisfickan. Sådan återcirkulation av förvärm- ningsluften är särskilt lämplig ur miljövårdssynpunkt och tillämpas normalt i föreliggande förfarande.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, som ytterligare förbättrar värmeekonomin, genomföres upp- värmningen av luften, som användes i flisfickan, i av in- direkta kondensorer hopbyggd luftvärmarenhet, vilken dess- utom försetts med spritsvattentillförsel för luftens fukt- mättning. Värmeenergin till denna luftvärmarenhet fås t.ex. från en indunstningsstation genom matning av de skilda kondensorerna med lågvärdig vakuumânga avdragen från olika effekter i indunstningsstationen. Den mättade varmluften ges enligt denna utföringsform en temperatur av omkring 70°C, innan den inblåses i flisfickan.

Enligt en annan föredragen utföringsform, som ger mycket god värmeekonomi, uppdelas luftvärmarenheten i 10 15 20 25 30 35 8006046-0 två likadana parallellt arbetande enheter, vilka båda matas med från indunstaren avdragen vakuumånga på ett sådant sätt, att den ena enheten tillförs vakuumånga från de högre nivåerna - den hetaste ångan - och den andra vakuumånga från de lägre nivåerna på indunstaren. Häri- genom blir det möjligt att erhålla två olika varma, mättade luftströmmar för inblåsning på två skilda punk- ter i flisfickan, dvs. flísförvärmningen kan genomföras i tre steg, om man ïnräknar det sista steget med sekun- därånga.

Sekundärångan till flisförvärmningens sista steg, som företrädesvis ínblåses vid flisfickans botten, har en temperatur av minst l00°C och tas enligt före- liggande förfarande lämpligen från en indunstningsenhet med lämpligt tryck eller från en s.k. flashtank, dvs. ett expansionskärl, för avdrivande av ånga från avdragslut från en kokare. Dylika expansionskärl användes normalt i ett antal av l-3 vid kokaren och benämnes i det följande flashtank I, flashtank II osv.

Den i basningskärlet använda ångan tas vanligen från flashtank I efter kokaren och har en temperatur av omkring l25OC. ångan av ånga från flashtank II eller från en förin- dunstningseffekt, kopplad till flashtank I. Det sist- nämnda alternativet medför, att den till basningskärlet i ordning från kokaren.

Företrädesvis utgöres dock basnings- förda ångan blir renare och ger också den bästa värme- ekonomin.

Föreliggande förfarandes överraskande goda värme- ekonomi har samband med att det visat sig möjligt att täcka en stor del av värmebehovet vid flisförvärmning till omkring 120°C genom att utnyttja luft som bär- medíum för spillvärme i form av t.ex. lågvärdig vakuum- ånga. Detta uppnås genom att man fyller ut det hos vakuumånga felande partialtrycket upp till atmosfärs- tryck med luft. Härigenom undviker man hantering av flisen i vakuumkärl, samtidigt som man kan utnyttja den stora värmekapaciteten hos ângor med lägre temperatur än 8006046-0 10 15 20 25 30 35 1oo°c. som bärmedium för vattenångan, vilken utgör den värmande Luften tjänstgör härvid huvudsakligen endast delen. Luftens del av värmeöverföringen är alltså rela- tivt liten och av underordnad betydelse utom vid mycket låg sluttemperatur hos varmluften.

Fördelar Vid tillämpning av föreliggande uppfinning blir energikostnaden mycket låg genom att en stor del av värmebehovet vid flisens värmning till omkring l25°C täcks av nyttiggjord spillvärme, lämpligen i form av lågvärdig vakuumånga, t.ex. från en indunstningsstation.

Vakuumånga av exempelvis 60°C från ett indunstningssteg är annars att betrakta som spillvärme.

En annan fördel är, att flisen i jämförelse med direkt uppvärmning med varmvatten icke nedblötes under behandlingen, vilket i sin tur medverkar till bättre impregnering av flisen i efterföljande steg och en bättre kvalitet hos den färdiga massan. En bidragande faktor i detta sammanhang är den förträng- ning av luft och flyktiga organiska komponenter ur flísen, som äger rum under behandlingen enligt uppfinningen.

En ytterligare fördel är, att den energibesparing, som förfarandet ger, medför minskat behov av färskånga till basningskärlet.

Figurbeskrivning Figur l visar schematiskt det idag vanligaste systemet vid basning av träflis. Härvid leds genom en ledning l flashånga med en temperatur av ca. l25°C från en flashtank I med beteckningen 2 jämte färskånga genom en ledning 3 till ett basningskärl 4, där uppvärmning av flisen till omkring l20°C äger rum, innan den basade flisen via en slussmatare 13 förs in i en kokare vid 5.

Het tunnlut från ett kokeri tillförs flashtanken I via en ledning 34. Lut i flashtanken I överförs till en flash- tank.II, här betecknad ll, via en ledning 7. Flisen till- förs basningskärlet 4 via en slussmatare 12 från en ovanför 10 15 20 23 30 35 8006046-0 detta belägen flisficka 6. Ånga från flashtanken Il utnyttjas icke för förvärmning av flisen utan överförs via en ledning 8 till en kondensor 9.

Figur 2 visar schematiskt ett annat känt till- vägagångssätt med förvärmning av flisen i flisfickan 6 medelst sekundärånga hållande en temperatur av ca. 10506, vilken tillförs genom en ledning 14. Sekundärångan kan exempelvis härröra från ett indunstningssteg eller från en flashtank. Den avslutande uppvärmningen (basningen) av flisen till omkring l20°C sker i likhet med i Figur 1 i basningskärlet 4 med hjälp av flashânga jämte färsk- ånga, som tillförs via ledningen 1 respektive 3.

Figur 3 illustrerar schematiskt en föredragen ut- föringsform av uppfinningen. Genom avdrag av vakuumånga på olika nivåer via ledningar 16, 17, 18 och 19 från en förindunstare 15, t.ex. en Lockmankolonn, värms från en ledning 30 inkommande kondensat genom direktkondensering från omkring 50°C till omkring 80°C i en direktkondensor 28.

Det därvid erhållna varma kondensatet leds via en led- ning 29 till en luftvärmare 51, í vilken relativt sval luft tillförd genom en ledning 33 får passera motströms det varma kondensatet, som tillförs genom ledningen 29, varvid luften värms från omkring 40°C till omkring 7Ü°C under samtidig tvättning. Luftvärmaren 31 är utförd som en motströms kontaktanordning, från vilken fuktmättad varmluft, uttagen genom ledningen 32, leds till en flis- ficka 6 och blåses in i dess nedre del. Genom kondensa- tion och konvektion kyls därvid den varma fuktmättade luften i flisfickan från sina ca. 7o°c nu ømkring 40%, samtidigt som flisen i fickan 6 värms till omkring 60°C, vilket utgör 30-50 % av totala förvärmningsbehovet.

Resterande värmning av flisen till omkring l20°C sker dels i flisfíckan 6 genom inblâsning via en ledning 27 av sekundärånga av omkring l05°C avdragen från förin- dunstarens 15 övre del, dels i basningskärlet 4 med hjälp av flashânga via ledningen 1 av omkring l25°C 8ÛÜ6Û46=@_, plus erforderlig mängd färskånga via ledningen 3 för _att ge flisen en temperatur av omkring l20°C. Den i flisfickan 6 nedkylda luften uttages genom ledningen 33 och återcirkuleras via luftvärmaren 31 till flisfickan 6. 5 I likhet med i Figurerna 1 och 2 tillförs den första flash- tanken 2 från kokeriet kommande het tunnlut genom ledningen 34. Ånga från andra flashtanken ll förs via ledningen 8 till kondensorn 9, där den får ytterligare värme via en ledning 26 inkommande varm, förindunstad lut. Från kondensorn 9 10 förs denna nu heta lut vidare till föríndunstarens 15 topp via en ledning 35. Tnnnlut avskild från ånga i andra flash- tanken ll förs likaledes till förindunstarens 15 topp via ledningen 10. I föríndunstarens 15 botten erhållen förin~ dunstad lut leds stegvis uppåt genom förindunstarens värme- l5 växlare via ledningar 20, Zl, 22, 23 och 24. Viss mängd för» indunstad lut avdrages kontinuerligt till slutindunstning via en ledning 25.

Bästa utföringsform Ett flertal lämpliga och föredragna utföringsfor- 20 mer av uppfinningen förekommer och de lokala förhållandena jämte tillgänglig apparatur är i varje särskilt fall av- görande för valet av utföringsform. Den värmeekonomiskt mest fördelaktiga utföringsformen framgår av kravet 3 jämte beskrivningens fjärde och femte sidor. tterligare en före» 25 dragen utföringsform framgår av nedanstående utföringsexempela Exempel l_ I detta exempel jämföras känd teknik enligt Figur l (Kontrollmetod A) och Figur 2 (Kontrollmetod B) med upp- finningen i den utföringsform som illustreras av Figur 3 30 (Metod C).

Samma träflis med en torrhalt av 50 % användes i alla tre metoderna och till grund för jämförelsen ligger följande data: Massaproduktion 750 ton per dygn (90 %) 35 Kokutbyte S0 % Vedens torrhalt 50 % Mängden torr ved = mängden vatten = låg 0.90 _ 56 3 t/tim Cpvea = 1.45 kJ/kg9c 24 0-50 10 15 20 25 30 35 8006046-0 Den värmemängd som åtgår för att värma flisen från 0 till 120°C är sålunda: 56.3(4.2 + 1.45) ' 120 = 38200 MJ/tim I Kontrollmetod A (enligt Figur 1) utfördes upp- värmningen av flisen i ett steg i basningskärlet 4 med flashånga l tillsammans med färskånga 3.

I Kontrollmetod B (enligt Figur 2) utfördes upp- värmningen av flísen i två steg, dels i flisfickan 6 med sekundärånga 14 till omkring 9S°C och dels i basnings- kärlet 4 med flashânga 1 och färskânga 3 i sluttem- peraturen ca. l20°C. För värmningen till 95°C i flis- fickan krävdes 30 250 MJ/tim, vilket motsvarar 13.5 t/tim sekundärånga av l05°C. Mängderna flashânga 1 och färsk- ånga 3 kunde i detta fall reduceras i motsvarande grad.

Om sekundärångans 14 värde beräknas till 80 % av färsk- ângans, blir motsvarande färskângbesparing 2.7 ton/tim.

I Metod C (enligt uppfinningen i Figur 3) utfördes uppvärmningen av flisen i tre steg, varav de två första i flisfickan 6 och det tredje i basningskärlet 4. Den första värmningen till omkring 60°C utfördes därvid med fuktmättad varmluft 32 från luftvärmaren 31. Värmebe- hovet för denna värmning motsvarar 8.8 ton/tim färskånga.

Den fortsatta höjningen av flistemperaturen till omkring 95°C utfördes genom inblåsníng av sekundärânga 27 av ca. l0S°C vid flisfickans botten. Ångbehovet för denna värmning var 4.7 ton/tim. De i basningskärlet 4 i tredje steget använda mängderna flashånga l och färsk- ånga 3 kunde i detta fall reduceras med 13.5 ton/tim.

Om sekundärångans 27 värde beräknas till 80 % av färsk- ångans, blir motsvarande färskångbesparing i detta fall 9.7 ton/tim. Ångbesparíngarna jämte motsvarande kostnadsbe- sparingar för de två metoderna B och C i jämförelse med konventionell teknik (metod A) har sammanställts i Tabell 1. 8006046-0 10 Tabell 1 Ångbesparing Kostnadsbesparíng ton/tim Mkr/år Kontrollmetod A - - Kontrollmetod B 2.7 1.5 Metod C enl. uppfinningen 9.7 5.4 Som framgår av tabellen kan man vid tillämpning av uppfinningen uppnå avsevärda besparingar i ånga och därmed sänka driftskostnaderna i motsvarande grad. Även jämfört med bästa kända teknik (representerad av Kontrollmetod B) 5 är dessa besparingar avsevärda och uppfinningens värme- ekonomiskt fördelaktiga förfarande för förvärmníng av flis stiger i värde allteftersom energikostnaderna ökar. wf!

Claims (9)

8006046-0 ll PATENTKEAX

1. l. Förfarande för förvärmning av träflis före dess bas- ning med ånga, varvid träflisen under förvärmningen värmes i ett eller flera steg till allt högre temperaturer, varpå den slutligen i basningskärlet uppvärmes till omkring l20°C, k ä n n e t e c k n a t därav, att värmningen av flisen under förvärmningens första och det eller de när- mast följande stegen utföres direkt medelst eventuellt indifferent gas innehållande fuktmättad varmluft, vilken har en temperatur av 55-99°C, företrädesvis 70-90°C.

2. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e- t e c k n a t därav, att förvärmningen av flisen utföres i två steg i en omedelbart före basningskärlet placerad flisficka, varvid den i första steget använda, fuktmättade varmluften värmes till omkring 70°C av i en kontaktanomdning motströms infört kondensat av omkring 80°C temperatur.

3. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e- t e c k n a t därav, att förvärmningen av flisen utföres i tre steg i en omedelbart före basningskärlet placerad flisficka, varvid den i första steget använda fuktmättade varmluften värmes till omkring 70°C i en av hopbyggda kondensorer bestående luftvärmarenhet och inblåses först (överst) i flisfickan, i flisens rörelseriktning räknat, att den i det andra steget använda, fuktmättade varm- luften värmes till omkring 90°C i en andra, den första liknande, luftvärmarenhet och inblåses i flísfickan efter (lägre än) den första, i flisens rörelseriktning räknat.

4. Förfarande enligt patentkraven l-3, k ä n n e- t e c k n a f därav, att den använda fuktmättade varm- luften recirkuleras.

5. Förfarande enligt patentkraven 1-4, k ä n n e- t e c k n a t därav, att omedelbart efter förvärmningen flisen värmes ytterligare med sekundärånga av en tem- 8006046-0 12 peratur av minst l00°C.

6. Förfarande enligt patentkravet 5, k ä n n e- t e c k n a t därav, att sekundärångan uttages från en förindunstare.

7. Förfarande enligt patentkraven 1-6, k ä n n e- t e c k n a t därav, att den för förvärmning av flisen använda fuktmättade varmluften värmes genom att ledas motströms mot hett kondensat, i en kontaktanordníng, vilket kondensat i sin tur erhålles genom direktkon- densation av vakuumånga avdragen från olika effekter i en indunstningsstation eller en förindunstare.

8. Förfarande enligt patentkraven l-6, kaä n n e- t e c k n a t därav, att den för förvärmning av flísen använda fuktmättade varmluften värmes genom att ledas över indirekta kondensorer för vakuumånga hopbyggda till en luftvärmarenhet, som försetts med sprítsvatten- tillförsel för luftens fuktmättning, varvid konden- sorerna matas med vakuumånga avdragen från olika effekter i en índunstningsstation eller en föríndunstare.

9. Förfarande enligt patentkraven 1-6, k ä n n e- t e c k n a t därav, att den för förvärmning av flísen använda fuktmättade varmluften värmes genom att i en kontaktanordníng ledas motströms mot hetvatten av temperaturen 65-lO0°C från någon annan än,i krav 6-7 angiven värmekälla i fabriken.