SE465729B - Process for decreasing the energy consumption when refining a mixture or suspension of fibre material - Google Patents

Abstract

The invention relates to the refining of fibre material in devices having grinding surfaces which move relative to each other, with it being possible drastically to reduce the energy consumption by means of a combination of measures, with the measures principally consisting in the grinding procedure being carried out with a drastically reduced grinding frequency and with an increased dwell time of the fibre material between the grinding surfaces, by these latter being made cylindrical or conical, and, at the same time, with the principal part of the steam which is produced during the refining being removed from the grinding slit. The invention is consequently of great importance for lowering the costs when producing pulp, first and foremost high-grade mechanical pulps.

Description

å4e5 729 Även om det förekommer raffinörer där båda malytorna är rörliga för att uppnå en önskvärd relativ rörelse i malspalten, kommer här i fortsättningen som exempel endast att betraktas raffinörer med en fast del som kallas stator, och en intill denna rörlig del som kallas rotor. å4e5 729 Although there are refiners where both grinding surfaces are movable to achieve a desired relative movement in the grinding gap, in the future only refiners with a fixed part called a stator and an adjacent part called a rotor will be considered as examples.

En första energibesparande åtgärd består i att malningsförfarandet genomförs med en drastiskt reducerad malfrekvens genom att hålla den roterande delens varv- tal huvudsakligen lika med tidigare men med ett drastiskt minskat antal skärelement på malytorna.A first energy-saving measure consists in that the grinding process is carried out with a drastically reduced grinding frequency by keeping the rotating part speed substantially equal to before but with a drastically reduced number of cutting elements on the grinding surfaces.

Som en andra åtgärd, delvis för att kompensera den lägre malfrekvensen, har samtidigt volymen ökats, d v s uppehållstiden för fibermaterialet mellan malelementen.As a second measure, partly to compensate for the lower grinding frequency, at the same time the volume has been increased, i.e. the residence time of the fibrous material between the grinding elements.

Eftersom man med en skivraffinör med endast radiellt riktad malspalt av hänsyn till centrifugalkrafter verkande på fibermaterialet vid givna varvtal är be- gränsad med avseende på malzonens diameter, är det i stället möjligt att öka malzonsvolymen genom att utföra malspalten cylindrisk eller något konisk. På så vis kan diametern hållas inom rimliga gränser samtidigt som malzonens längd ökas.Since with a disc refiner with only radially directed grinding gap due to centrifugal forces acting on the fibrous material at given speeds it is limited with respect to the diameter of the grinding zone, it is instead possible to increase the grinding zone volume by making the grinding gap cylindrical or slightly conical. In this way, the diameter can be kept within reasonable limits while the length of the mold zone is increased.

Som en tredje åtgärd, även denna för att delvis kompensera den lägre malfrekvensen, för att minska :energiförbrukningen avlägsnas så mycket som möjligt av den i malspalten genererade ångan redan medan ångan befinner sig i malspalten för att förbättra malytornas tillgänglighet på fibermaterialet och således öka fiber- materialets uppehållstid i själva malzonen. 465 729 Mycket forsknings- och utvecklingsarbete har nedlagts beträffande själva utformningen av malorganen, som i moderna maskiner vanligen görs utbytbara, eftersom de är utsatta för stora påfrestningar och slitage. I kanadensiska patentet CA 901857 visas exempel på skiv- formiga såväl som koniska malsegment med olika mönster vad beträffar räfflor eller bommar för att uppnå så effektiv malning som möjligt. Ett annat mönster är visat i amerikanska patentet US 3,815,834 för skivraffinör, varav klart framgår att räfflorna vid den mindre skiv- diametern har relativt stort avstånd och att avståndet blir mindre och mindre ju längre ut mot skivans periferi man kommer. Med malfrekvens avses rotorvarvtalet per sekund multiplicerat med antal räfflor vid malytornas periferi. Rotorvarvtal på 1000 - 1800 varv per minut kan anses vara normalt, vilket ger frekvenser i storleks- ordningen 6000 - 20000 Hz. Genom uppfinningen har man funnit att energiförbrukningen kan reduceras avsevärt, i gynnsamma fall till under hälften, om frekvensen sätts ned till ungefär 200 - 2000 Hz genom att med bibehållet varvtal på rotorn minska rotorns och statorns antal skärelement från vanligen 400 - 600 till 20 - 60.As a third measure, also this to partially compensate for the lower grinding frequency, to reduce: the energy consumption is removed as much as possible from the steam generated in the grinding gap already while the steam is in the grinding gap to improve the availability of grinding surfaces on the fibrous material and thus increase fiber. the residence time of the material in the grinding zone itself. 465 729 Much research and development work has been done regarding the actual design of the grinding members, which in modern machines are usually made replaceable, as they are exposed to great stresses and wear. Canadian patent CA 901857 shows examples of disc-shaped as well as conical grinding segments with different patterns with respect to grooves or bars in order to achieve as efficient grinding as possible. Another pattern is shown in US patent US 3,815,834 for disc refiner, from which it is clear that the grooves at the smaller disc diameter have a relatively large distance and that the distance becomes smaller and smaller the further out towards the periphery of the disc. Grinding frequency refers to the rotor speed per second multiplied by the number of grooves at the periphery of the grinding surfaces. Rotor speeds of 1000 - 1800 rpm can be considered normal, which gives frequencies in the order of 6000 - 20000 Hz. Through the invention it has been found that the energy consumption can be reduced considerably, in favorable cases to less than half, if the frequency is reduced to about 200 - 2000 Hz by maintaining the rotor and stator number of cutting elements from usually 400 - 600 to 20 - 60 while maintaining the rotor speed. .

För att kompensera ovannämnda sänkta frekvens är det nödvändigt att öka_volymen, d v s uppehållstiden mellan malelementen genom att bygga raffinören cylind- risk eller företrädesvis något konisk. Härvid är det möjligt att öka fibermaterialets väg genom raffinören, d v s längs den koniska ytan, i större grad än vad som vore möjligt vid en skivraffinör, eftersom man som nämnts inte önskar att öka malzonens diameter för mycket. 465 729 För att ytterligare förlänga uppehállstiden i raffinören drar man enligt uppfinningen av genererad ånga kontinuerligt och längs med huvudsakligen hela rotorns längd. Härvid bör ångsepareringen göras möjligast fullständig för att minska flis-fiber-vatten- ångblandningens kompressibilitet, vilket bidrar till att effektivt rikta tillförda skjuvkrafter till flis och fiber. ' Att kunna dra av ånga på ett effektivt sätt ifrån malzonen i raffinörer har länge varit ett problem inom industrin. Ett exempel är emellertid visat i kana- densiska patentet CA 1079559, där malsegmenten förutom räfflor är försedda med öppningar som leder ånga och medföljande fibermaterial från malspalten till baksidan av själva malsegmenten.To compensate for the above-mentioned reduced frequency, it is necessary to increase the volume, i.e. the residence time between the grinding elements by building the refiner cylindrical or preferably slightly conical. In this case, it is possible to increase the path of the fibrous material through the refiner, i.e. along the conical surface, to a greater extent than would be possible with a disc refiner, since, as mentioned, it is not desired to increase the diameter of the grinding zone too much. 465 729 In order to further extend the residence time in the refiner, according to the invention, generated steam is drawn continuously and along substantially the entire length of the rotor. In this case, the steam separation should be made as complete as possible in order to reduce the compressibility of the chip-fiber-water-steam mixture, which helps to effectively direct the applied shear forces to the chips and fiber. 'Being able to extract steam efficiently from the malzone in refiners has long been a problem in the industry. However, an example is shown in Canadian patent CA 1079559, where the grinding segments, in addition to grooves, are provided with openings which lead steam and accompanying fibrous material from the grinding gap to the back of the grinding segments themselves.

Enligt föreliggande uppfinning leds större delen av den i malspalten producerade ångan bort från malzonen och renas dessutom från huvuddelen av ev medföljande fibermaterial. Därefter leds ångan bort från raffinören separat från fibermaterialutloppet genom ett eller flera ångutlopp. Ångmängden regleras sedan genom upprätt- hållande av lämplig tryckdifferens mellan ångutloppet och fibermaterialutloppet.According to the present invention, most of the steam produced in the grinding gap is led away from the grinding zone and is also purified from the main part of any accompanying fibrous material. Thereafter, the steam is led away from the refiner separately from the fibrous material outlet through one or more steam outlets. The amount of steam is then regulated by maintaining a suitable pressure difference between the steam outlet and the fibrous material outlet.

Claims (2)

465 729 PATENTKRAV465 729 PATENT CLAIMS 1. Förfarande för att sänka energiförbrukningen vid raffinering av en blandning eller suspension av fibermaterial t ex fuktig träflis i en raffinör med inlopp och utlopp för fibermaterial, i vilken materialet passerar genom en malspalt mellan relativt varandra med ett varvtal på 1000 rpm - 1800 rpm rörliga malytor med konisk eller cylindrisk form varvid normalvärdet för malningsfrekvensen är 6000 Hz - 20000 Hz, k ä n n e - t e c k n a t a v att a) malningsförfarandet genomföres med en drastiskt reducerad malningsfrekvens till ca 200 Hz - 2000 Hz genom ett minskat antal skärelement på malytorna, varvid malytornas varvtal upprätthålles vid ca 1000 rpm - 1800 rpm b) malningsförfarandet genomföres med en ökad uppe- hållstid för fibermaterialet i malspalten för att kompensera för genom frekvenssänkningen förlorat malimpulsantal, och c) ur fibermaterialet frigjord ånga bortföres kontinuer- ligt i radiell riktning från malspalten.Method for reducing energy consumption when refining a mixture or suspension of fibrous material, eg moist wood chips in a refiner with inlet and outlet for fibrous material, in which the material passes through a grinding gap between relative to each other with a speed of 1000 rpm - 1800 rpm variable grinding surfaces with a conical or cylindrical shape, the normal value for the grinding frequency being 6000 Hz - 20000 Hz, characterized in that a) the grinding process is carried out with a drastically reduced grinding frequency to about 200 Hz - 2000 Hz by a reduced number of cutting elements on the grinding surfaces. is maintained at about 1000 rpm - 1800 rpm b) the grinding process is carried out with an increased residence time of the fibrous material in the grinding gap to compensate for the number of grinding pulses lost by the frequency reduction, and c) steam released from the fibrous material is continuously removed in radial direction from the grinding gap. 2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att den från malspalten avlägsnade ångan inom raffinören befrias från i huvudsak allt med ångan följande fibermaterial.2. A method according to claim 1, characterized in that the steam removed from the grinding gap within the refiner is freed from substantially all of the steam material following the steam.