SE515684C2 - Method and apparatus for separating fluid - Google Patents

Description

D.) (J \ 515 684 Upphettningen av materialet förbättrar den slutliga torrämneshalten, bl.a. därför att varmvatten har lägre 'viskositet och sålunda lägre strömningsmotstånd då det avlägsnas från materialet. Massasuspensioner behöver emellertid inte ofta upphettas, då de typiskt redan är mycket heta efter kokprocessen. D.) (J \ 515 684 The heating of the material improves the final dry matter content, partly because hot water has a lower viscosity and thus lower flow resistance when it is removed from the material. hot after the cooking process.

Upphettningsprocessema har emellertid inte varit helt optimala såtillvida att den erhållna nyttan har varit rätt liten jämfört med energiförbrukningen, då upphettning av vattnet som är bundet i materialet som skall upphettas kräver stora mängder energi. Sålunda bör man märka att, t.ex. beträffande de mothåll som nämns ovan, blir hela strömmen av material som skall torkas upphettad.However, the heating processes have not been completely optimal in that the benefit obtained has been quite small compared to the energy consumption, as heating the water bound in the material to be heated requires large amounts of energy. Thus, it should be noted that, e.g. with respect to the abutments mentioned above, the whole stream of material to be dried is heated.

Detta gäller även FR,A1, 2 748 685, där det tydligt beskrives att hela tork- ningsproceduren startas med en uppvärmning eller ”kokning” i en första zon A2 (zonen A1 är en ren transportzon). Först efter denna ”kokning”, vid vilken materialet bringas till en temperatur mellan 90 och l50°C, utförs en pressning i zon A3. Senare uppvärms materialet på nytt i zonen A5 och pressas därefter, men vad som är viktigt, det är att den initiella, kraftiga uppvärmningen i zon A2 utförs utan någon föregående pressning.This also applies to FR, A1, 2 748 685, where it is clearly described that the entire drying procedure is started with a heating or “boiling” in a first zone A2 (zone A1 is a pure transport zone). Only after this "boiling", at which the material is brought to a temperature between 90 and 150 ° C, is a pressing performed in zone A3. Later, the material is reheated in zone A5 and then pressed, but what is important is that the initial, vigorous heating in zone A2 is performed without any prior pressing.

Syftet med föreliggande uppfinning är att uppnå en torkning av material i en press till hög torrhalt under förbrukning av betydligt mindre mängd energi än vad som tidigare kunnat uppnås.The object of the present invention is to achieve a drying of material in a press to a high dry content while consuming a significantly smaller amount of energy than could previously be achieved.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom att materialet i ett första steg pressas utan att upphettas eller med endast ringa upphettning, materialet därefter upphettas kraftigt, därefter pressas materialet och därefter upprepas de två sistnämnda stegen i denna ordning åtminstone en gång.This object is achieved according to the invention by pressing the material in a first step without heating or with only slight heating, the material is then heated strongly, then the material is pressed and then the last two steps are repeated in this order at least once.

Genom att begynna hela proceduren med att pressa materialet behöver inte den betydande mängd vatten som kommer att kunna avlägsnas vid den för- sta pressningen värmas upp alls, vilket gör att energiförbrukningen kan re- duceras avsevärt 10 15 20 30 515 684 Beskrivning av uppflnningen Nu har ett förfarande enligt patentkrav l uppfunnits. Fördelaktiga tillämpningar av uppfinningen beskrivs i de övriga patentkraven.By starting the whole procedure of pressing the material, the significant amount of water that will be able to be removed at the first pressing does not need to be heated at all, which means that the energy consumption can be reduced considerably. 10 15 20 30 515 684 Description of the invention a method according to claim 1 has been invented. Advantageous applications of the invention are described in the other claims.

Pressen kan exempelvis utgöras av en trumma, en vals, en dubbelvals, en skruv, en kedjematta eller en tygpress.The press can, for example, consist of a drum, a roller, a double roller, a screw, a chain mat or a fabric press.

Den press som används vid förfarandet enligt uppfinningen innefattar en värrneanordning, med vilken materialet upphettas utan att man behöver upphetta allt vatten som är bundet i materialet. Sålunda kan energiförbrukningen minskas avsevärt medan materialet och.vattnet som avlägsnas likväl upphettas för att erhålla effektivare vätskeseparering och ett torrare material.The press used in the method according to the invention comprises a heating device, with which the material is heated without having to heat all the water bound in the material. Thus, energy consumption can be significantly reduced while the material and water removed are nevertheless heated to obtain more efficient liquid separation and a drier material.

Förfarandet kännetecknas av att 1) materialet förpressas endast iringa mån eller inte alls under upphettningen 2) därefter upphettas materialet kraftigare 3) därefter pressas och upphettas materialet kraftigt flera gånger så att varje upphettningsomgång följs av en pressomgång 4) steg 3) utförs företrädesvis så att värmen alltid leds genom den våtaste delen av materialet för att avlägsna återstående vatten mera effektivt.The process is characterized in that 1) the material is only pre-pressed to a small extent or not at all during the heating 2) then the material is heated more strongly 3) then the material is pressed and heated vigorously several times so that each heating cycle is followed by a press cycle 4) step 3) is preferably performed so that the heat always guided through the wettest part of the material to remove remaining water more efficiently.

Då upphettningen alltid riktas mot vattenåterstoden i det material som är så torrt som möjligt, minimeras den totala energiförbrukningen. I en föredragen utföringsform av förfarandet leds värmen motströms mot materialets torkriktning, så att den mest effektiva (hetaste) upphettningen riktas mot det torraste materialet. 10 15 20 25 b.) lJi 515 684 Anordningen enligt uppfinningen har en upphettbar vals med vars tillhjälp materialet upphettas. Pressen har företrädesvis konstruktionen av en trumpress.As the heating is always directed towards the water residue in the material which is as dry as possible, the total energy consumption is minimized. In a preferred embodiment of the process, the heat is conducted upstream towards the drying direction of the material, so that the most efficient (hottest) heating is directed towards the driest material. 10 15 20 25 b.) LJi 515 684 The device according to the invention has a heatable roller with the aid of which the material is heated. The press preferably has the construction of a drum press.

Pressen kan även ha en upphettbar trurnma eller en anordning för direkt upphettning av materialet med ånga, likväl så att pressning och upphettning utförs på ett sätt som motsvarar det ovan beskrivna förfarandet.The press may also have a heatable drum or a device for directly heating the material with steam, however, so that pressing and heating are performed in a manner corresponding to the method described above.

Förfarandet kan framför allt tillämpas för att torka slam, som härstammar exempelvis från en reningsanläggning, eller bark. Förfarandet kan givetvis tillämpas för torkning av vilket som helst annat material, t.ex. massafsåsom framgår av ovan nämnda US-uppfinnarcertifikat och av FI-patent 90442.The method can primarily be applied for drying sludge, which originates, for example, from a treatment plant, or bark. The method can of course be applied for drying any other material, e.g. mass as set forth in the aforementioned U.S. Certificate of Invention and in FI Patent 90442.

Nedan beskrivs en föredragen utföringsform av en anordning som tillämpar förfarandet enligt uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar. Av dessa illustrerar figur 1 trumpressens framsida, och figur 2 trumpressen från sidan.A preferred embodiment of a device applying the method according to the invention is described below with reference to the accompanying drawings. Of these, Figure 1 illustrates the front of the drum press, and Figure 2 the drum press from the side.

Konstruktionen av trumpressar har även behandlats exempelvis i patentskrifterna FI 69207 och WO 94/ 10373. Nedan beskrivs i korthet principema för själva trumpressen samt de delar som är relevanta för uppfinningen.The construction of drum presses has also been discussed, for example, in patents FI 69207 and WO 94/1037. The principles of the drum press itself and the parts relevant to the invention are briefly described below.

Pressens huvudkomponenter består av en roterande trumma 1, en pressvals 2 placerad excentriskt i trumman, och en skavare 3 av skaveggstyp som lösgör materialet från trummans yta. Trumman har hål genom vilka vätskan 300 avlägsnas från det pressade materialet. Avståndet mellan pressvalsen och trumman är företrädesvis reglerbart.The main components of the press consist of a rotating drum 1, a press roll 2 placed eccentrically in the drum, and a scraper 3 of the scraping wall type which detaches the material from the surface of the drum. The drum has holes through which the liquid 300 is removed from the pressed material. The distance between the press roll and the drum is preferably adjustable.

Trumpressen kan vara sådan, att antingen pressvalsen eller trumman, eller både pressvalsen och trumman drivs.The drum press may be such that either the press roll or the drum, or both the press roll and the drum are driven.

Skavaren 3 är en egg som placerats stationärt längs med trumman efter pressningsstället. Skavaren är fastspänd vid presstommen vid vardera änden.The scrubber 3 is an edge that is placed stationary along the drum after the pressing point. The scraper is clamped to the press frame at each end.

Avböjningsplattor 4 är anslutna till skavaren för att styra materialet. För att styra materialet ut ur trumman placeras pressvalsen och trumman i vinkel, eller avböjningsplattoma placeras i vinkel mot utloppsänden. Trummans längd och lutning och antalet skivor och deras vinkel bestämmer hur många gånger materialet pressas då det passerar genom trumman längs en spiralbana runt pressvalsen. 10 20 30 515 684 5 Före øflrl rnprl en nu; uvuu nnnvu Drpcexralcøn 7 är här ..v.,.,.....,.... ... _... u... vörrnnonnrrh-tinn Q LÄ ll\ll\llllllb n/n . ...wa Den .am/ände företrädesvis för att leda het ånga genom pressvalsen. Ånga tillförs företrädesvis systemet från utloppsändens 100 riktning mot inloppsänden 101. Sålunda sker upphettningen motströms. Ifall pressvalsen används som tryclckärl, vilket av en orsak som nämns nedan ofta är det fördelaktigaste sättet, är pressvalsen även försedd med anordningar för uppsamling av kondensat, annars får ångan avlägsnas genom hål i pressvalsen eller genom särskilda ångmatningsdysor. Om pressvalsen har hål, kan vattnet ledas bort genom dessa i motsatt riktning. Nedan antas pressvalsen vara ett tryckkärl.Deflection plates 4 are connected to the scraper to guide the material. To guide the material out of the drum, place the press roll and the drum at an angle, or place the deflection plates at an angle to the outlet end. The length and inclination of the drum and the number of discs and their angle determine how many times the material is pressed as it passes through the drum along a helical path around the press roll. 10 20 30 515 684 5 Before ø fl rl rnprl a now; uvuu nnnvu Drpcexralcøn 7 är här ..v.,., ....., .... ... _... u ... vörrnnonnrrh-tinn Q LÄ ll \ ll \ llllllb n / n. ... wa The .am / end preferably to conduct hot steam through the press roll. Steam is preferably supplied to the system from the direction of the outlet end 100 towards the inlet end 101. Thus, the heating takes place upstream. If the press roll is used as a pressure vessel, which for a reason mentioned below is often the most advantageous way, the press roll is also provided with devices for collecting condensate, otherwise the steam may be removed through holes in the press roll or through special steam supply nozzles. If the press roll has holes, the water can be led away through them in the opposite direction. Below, the press roll is assumed to be a pressure vessel.

Materialet 200 som skall pressas matas in i trumman vid en punkt 102. Då det hamnar i pressnypet och utsätts för tilltagande tryck, avvattnas materialet relativt snabbt till en given torrämneshalt, som är möjlig med beaktande av presskraften och övriga pressegenskaper och materialegenskaper, särskilt temperaturen. Då materialet är kallt blir det inte helt torrt, men största delen av vattnet är helt kallt då det avskiljs. Ju hårdare materialet pressas mot pressvalsen, desto mera effektivt tillförs det värme. På valsens övre yta förekommer inget tryck. Därför är värmeöverföringen effektivast först i pressnypet 103. Sålunda uppvärms det vatten som ingår i materialet vid.punkt 104 inte märkbart före det avlägsnas.The material 200 to be pressed is fed into the drum at a point 102. When it enters the press nip and is subjected to increasing pressure, the material is dewatered relatively quickly to a given dry matter content, which is possible taking into account the pressing force and other pressing properties and material properties, especially temperature. When the material is cold, it does not become completely dry, but most of the water is completely cold when it is separated. The harder the material is pressed against the press roll, the more efficiently it is supplied with heat. There is no pressure on the upper surface of the roller. Therefore, the heat transfer is effective only in the press nip 103. Thus, the water contained in the material at point 104 is not appreciably heated before it is removed.

Nu upphettar pressvalsen 2 materialet vid pressnypet. Den våtaste delen 201 av materialet som torkats i pressnypet är belägen mot trumman och upphettas nu mest effektivt. Då materialet därefter avlägsnas från pressnypet och förs till följande pressning vid punkt 105, är det inte utsatt för tryck, och om så önskas, kan det blandas eller behandlas på annat sätt. I varje fall har viskositeten hos vattnet som ingår i materialet sänkts då temperaturen ökar, varigenom vattnet rör sig lättare genom materialet och trumman 1. Även bindningarna (säsrkilt vätebindningar mellan vatten och fibrer) som förekommer mellan vattnet och materialets fasta ämnen försvagas då temperaturen ökar, vilket ytterligare bidrar till att effektivt avlägsna vatten från materialet.Now the press roll 2 heats the material at the press nip. The wettest part 201 of the material dried in the press nip is located against the drum and is now heated most efficiently. When the material is subsequently removed from the press nip and passed to the next pressing at point 105, it is not subjected to pressure, and if desired, it can be mixed or otherwise treated. In each case, the viscosity of the water contained in the material has decreased as the temperature increases, making it easier for the water to move through the material and the drum 1. The bonds (especially hydrogen bonds between water and fibers) that occur between the water and the material solids weaken as the temperature increases. which further helps to effectively remove water from the material.

Då materialet leds till ännu en motsvarande pressningsomgång, avlägsnas åter en stor mängd av det vatten som kan avlägsnas utan att bli varmare, medan det vatten som återstår efter pressningen upphettas ännu mera, och avlägsnas effektivare under följande pressning.When the material is led to another corresponding pressing cycle, a large amount of the water which can be removed without becoming hotter is removed again, while the water remaining after the pressing is heated even more, and is removed more efficiently during the following pressing.

Det faktum att förfarandet tillämpas så att pressvalsen är ett tryckkärl innebär även att endast så mycket ånga kondenseras som slammet kan absorbera energi 10 15 25 30 515 684 6 då det gradvis torkar. Sålunda är det inte inte ens möjligt att tillföra extra energi, inte ens om materialflödeshastigheten varierar.The fact that the process is applied so that the press roll is a pressure vessel also means that only as much steam is condensed as the sludge can absorb energy as it gradually dries. Thus, it is not even possible to supply extra energy, not even if the material fl rate of fate varies.

Förfarandets egenskaper kan regleras genom att helt isolera del 21 vid pressvalsens 2 inloppsände från ångtillförseln. Då upphettas denna del inte alls.The properties of the process can be regulated by completely insulating part 21 at the inlet end of the press roll 2 from the steam supply. Then this part is not heated at all.

En annan möjlighet är att direkt tillföra materialet lite ånga efter förpressningen.Another possibility is to directly add a little steam to the material after pressing.

Då behövs tillförsel av endast lite ånga, då största delen av vattnet redan Sedan fortsätter processen direktångbehandlingen. avlägsnats. så som ovan beskrivits efter Då vattenavskiljningen blir effektivare erhålls den önskade torrämneshalten med mindre presskraft och utrustning. Då den ovan beskrivna flerstegspressen används, blir den uppnådda fördelen ofta mångfaldig. 1 den ovan beskrivna utföringsforrnen användes ånga för upphettning. Det är även möjligt att utföra upphettning med en het vätska, elektricitet eller på annat lämpligt sätt.Then the supply of only a little steam is needed, as most of the water is already Then the process of direct steam treatment continues. removed. as described above after When the water separation becomes more efficient, the desired dry matter content is obtained with less pressing force and equipment. When the fl first step press described above is used, the advantage obtained often becomes manifold. In the above-described embodiment, steam is used for heating. It is also possible to perform heating with a hot liquid, electricity or in another suitable way.

Förfarandet kan tillämpas även på pressar av annan typ inom ramen för patentkraven. Trumpressen är emellertid en föredragen tillämpning av följande orsaker: a) i trumpressen pressas materialet i form av en tunn matta i ett långt pressnyp, vilket gör det lättre att upphetta materialet (till exempel en skruvpress har en tjock matta, medan en dubbelvalspress har ett kort pressnyp) b) i trumpressen förs materialet av sig självt till den första pressningen utan att upphettas c) i trumpressen uppnås naturligt en föredragen cykel för tryckvariationen enligt förfarandet.The method can also be applied to presses of another type within the scope of the claims. However, the drum press is a preferred application for the following reasons: a) in the drum press the material is pressed in the form of a thin mat in a long press nip, which makes it easier to heat the material (for example a screw press has a thick mat, while a double roll press has a short press nip) b) in the drum press the material is conveyed by itself to the first pressing without being heated c) in the drum press a preferred cycle is naturally achieved for the pressure variation according to the process.

Claims (7)

1. 0 15 20 u) (J\ 515 684 Patentkrav l, Förfarande för att torka material i en press, i form av en trumma, en vals, en dubbelvals, en kedjematta eller en tygpress, innefattande följande steg: a) materialet pressas utan att upphettas eller med endast ringa upphettning b) därefter upphettas materialet kraftigt, företrädesvis i sin våtaste del c) därefter pressas materialet d) därefter upprepas stegen b) och c) i denna ordning åtminstone en gång.U) (J \ 515 684 Claim 1, Method for drying material in a press, in the form of a drum, a roller, a double roller, a warp mat or a cloth press, comprising the following steps: a) the material is pressed without heating or with only slight heating b) then the material is heated strongly, preferably in its wettest part c) then the material is pressed d) then steps b) and c) are repeated in this order at least once. 2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat därav, att trycket mot materialet minskas efter upphettningen, före följande pressnings- och upphettningscykel.Method according to claim 1, characterized in that the pressure against the material is reduced after the heating, before the following pressing and heating cycle. 3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, kännetgcknat därav, att värme- energi tillförs materialflödet motströms så att den högsta värmen möter det torraste materialet.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that heat energy is supplied to the material fl countercurrently so that the highest heat meets the driest material. 4. Förfarande enligt något av patentkraven 1-3, kännetecknat därav, att materialet, då det inte utsätts för tryck mellan pressningsomgångarna, tillförs genom att blanda det våtare materialet åtminstone delvis i det torrare materialet.Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the material, when not subjected to pressure between the pressing cycles, is supplied by mixing the wetter material at least partially in the drier material. 5. Anordning för att pressa material som skall torkas, innefattande en vär- meanordning (5) för upphettning av materialet som skall pressas, kän- netgcknad därav, att den innefattar en roterande trumma (1) och en ro- terande pressvals (2) i trumman.Device for pressing material to be dried, comprising a heating device (5) for heating the material to be pressed, characterized in that it comprises a rotating drum (1) and a rotating press roller (2) and the drum. 6. Anordning enligt patentkrav 5, kännetecknad därav, att den har en värmeanordning (5) för upphettning av pressvalsen (2).Device according to Claim 5, characterized in that it has a heating device (5) for heating the press roll (2). 7. Anordning enligt patentkrav 5 eller 6, kännetecknad därav, att den in- nefattar en anordning för direkt ångvärmning av materialet efter för- pressning.Device according to claim 5 or 6, characterized in that it comprises a device for direct steam heating of the material after compression.