SE532594C2 - Raffineringsplåtar med ångkanaler och förfarande för att utta återflödande ånga från en skivraffinör - Google Patents

Description

25 30 35 532 EBÅ na. Energin är i form av höga centrifugal~ och kompressions- krafter som utövas på träflisen i syfte att nedbryta den. Raf- fineringsprocessen producerar även höga friktionskrafter som får vattnet i det inmatade flismaterialet att förvandlas till högtrycksånga.

I flesta skivraffinörer flödar ångan från skivraffinören i samma riktning, till exempel radiellt utåt från spalten mellan skivorna, som fibermaterialet som lämnar raffineringsskivorna.

Exempelvis flödar typiskt 60 % - 100 % av den mellan skivorna producerade ångan i en raffinör i framriktning som är samma riktning, i vilken fibermaterialet rör sig mellan raffine- ringsskivorna. Dessa procenthalter av framåt flödande ånga va- rierar i beroende av raffineringsplåtens mönster och process- förhållandena. Efter att ha lämnat de defibrerande skivornas yttre omkrets bär den framåt flödande ångan fibermassa genom blåslinjer nedströms om skivraffinören. Den framåt flödande ángans tryck utlöses, när det raffinerade fibermassamaterialet lämnar blàslinjerna och kommer till behållare och andra kärl vid ett relativt lågt tryck. I MDF bidrar den framåt flödande ångan typiskt i ringa mått till massaberedningsprocessen och tryckenergin i. den framåt flödande ångan används vanligtvis inte. I några system. vid. mekanisk Inassaberedning àtervinns värmeenergin i den framåt flödande ångan från en utmatnings- cyklon, och i andra system släpps den framåt flödande ångan ut till atmosfären. Värmen i den framåt flödande ångan som åter- vinns till exempel via en värmeväxlare från de mekaniska raf- fineringsprocesserna, används typiskt på pappersmaskinens tor- kar och massatorkningsanordningar.

Högtrycksånga behövs på raffinörens inmatningssida i MDF- och andra. mekaniska 'massaberedningssystenn Ånga används för att mjuka veden i syfte att förbättra raffinörens prestanda och producera fiber. Högtrycksånga för raffinering utgörs vanligen av en kombination av återflödesånga från raffinören och färsk 10 15 20 25 30 35 533 534 ånga som i regel produceras av en panna. Färsk ånga är dyr att produceras med avseende på energiförbrukning. Det har länge funnits ett behov att finna källor av högtrycksànga för massa- beredningsprocesser.

En källa av högtrycksånga utgörs av ångan som produceras under mekanisk raffinering. Högtrycksånga produceras mellan malski- vor i en skivraffinör. I en traditionell raffinör flödar upp till 40 % av den mellan malskivorna alstrade högtrycksàngan inte i framåt riktning tillsammans med det inmatade flismate- rialet. Högtrycksångan kan riktas till ett basningskärl i ett flisinmatningssystem på en mekanisk raffineringsanläggning i den mån högtrycksångan mellan skivorna kan uttas utan någon tryckförlust.

En känd teknik för att fånga högtrycksànga från skivorna är att låta ångan flöda tillbaka mot flismaterialets rörelse mel- lan malskivorna och genom inmatningssystemet till förbasnings- kärlet för flis. Återflödesånga vid högt tryck har använts i förbasningskarlen. Separat rörledning har tillagts raffinörer för att möjliggöra återströmning av ånga förbi transportörerna och inmatningsanordningarna från inmatningssystemet och möj- liggöra rörelsen av âterflödesàngan med ringa motstånd från raffinörens inlopp till förbasningskärlen.

Mängden àterflödesånga reduceras i regel genom användning av riktade (làgenergi-) raffineringsplåtar. Lågenergiplåtar mins- kar typiskt ångbildning med 10 % - 50 % i en raffinör och re- ducerar mängden återflödesànga med 20 % - 70 % i jämförelse med konventionella raffineringsplàtar med högre energi. Medan riktade MDF-raffineringsplátar är fördelaktiga vid minskning ökar av energin som krävs för att driva en skivraffinör, minskningen av den tillgängliga återflödesångan mängden högtrycksånga som behövs för en mekanisk raffineringsanlägg- ning. 10 15 20 25 30 35 533 554 Det har länge funnits ett behov av tekniker för att minska mängden högtrycksånga som behöver alstras med höga energikost- nader för en mekanisk raffineringsanläggning. I synnerhet har det länge strävats efter att fånga en större mängd högtrycks- ånga från raffineringsprocessen än som för närvarande fångas, genmn att använda riktade (lågenergi-) raffíneringsplàtar på mekaniska raffineringsanläggningar.

KORT BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN En aspekt på föreliggande uppfinning hänför sig till en raffi- neringsplåt för att mala lignocellulosahaltigt material, vil- ken plàt innefattar: en radiellt sett yttre periferikant och en substratyta; en malzon innefattande ett flertal väsentligen radiellt anordnade bommar och spår mellan. bommarna, varvid bommarna sträcker sig uppåt från substratytan och varje spår har en spårbredd, och en ångkanal passerande över malzonen, varvid ångkanalen har en radiellt sett yttre ända belägen ra- diellt inåt från plátens yttre periferikant och ångkanalens bredd är större än spårbredden.

Det har alltså utvecklats en ny raffineringsplåt för att öka mängden högtrycksånga som uttas från raffineringsplåtar, och i synnerhet från raffineringsplåtar av låg energi. Raffinerings- plåten innefattar ângkanaler som skär igenom malsektionen och utgör en passage för återflödesånga. Fördelarna med raffine- ringsplàtarna innebär ökad mängd högtrycksànga tillgänglig för andra ändamål på raffineringsanläggningen samt lágenergiraffi- nering i samband med riktade plåtar. Även en raffineringsplåt för malning av lignocellulosahaltigt material har utvecklats, vilken plåt innefattar: en radiellt sett yttre periferikant och en substratyta; en malzon innefat- tande ett flertal väsentligen radiellt anordnade bommar och 10 15 20 25 30 35 533 5321 spår mellan bommarna, varvid bommarna sträcker sig uppåt från substratytan och varje spår har en spårbredd, och en ångkanal passerande över malzonens bommar och spår, varvid àngkanalen har en radiellt sett yttre ända belägen radiellt inåt från plàtens yttre periferikant och en bredd väsentligen större än spárbredden.

Raffineringsplåten kan innefatta en damm som sträcker sig tvärs àngkanalen på kanalens radiellt sett yttre inloppsända.

Plåten, t.ex. en rotor- eller statorplât, kan innefatta en in- loppszon angränsande àngkanalens radiellt sett inre ända. Mel- lanrummet mellan bommarna på inloppszonen skall vara minst lika brett som ångkanalen. Raffineringsplâten innefattar en ringformig uppsättning av plåtsegment, där varje segment inne- fattar en malzon, och ett flertal av plàtsegmenten (men inte nödvändigtvis alla segment) innebär åtminstone en ångkanal.

En annan aspekt på uppfinningen avser ett förfarande för att utta högtrycksånga från ett raffineringssystem innefattande följande steg: ett cellulosahaltigt fibröst ingångsmaterial matas till ett inlopp av en skivraffinör; det cellulosahaltiga fibrösa ingàngsmaterialet matas mellan raffinörens motstående skivor, där den ena skivan roterar i förhållande till den and- ra; det cellulosahaltiga fibrösa ingángsmaterialet malas mel- lan motstående raffineringsplåtar, var och en av vilka är mon- terad på sin respektive skiva av de motstående skivorna, var- vid varje raffineringsplàt har en zon av malande bommar och spår; ånga som bildats under malningen av ingångsmaterialet strömmar tillbaka genom ångkanaler i åtminstone en av plåtar- na, där ångkanalernas bredd. är större än spàrbredden, och àterflödesångan uttas från skivraffinören genom ett ångutlopp radiellt inåt från ångkanalernas utlopp. Även ett förfarande för att utta högtrycksånga från ett raffi- neringssystem har utvecklats innefattande följande steg: ett 10 15 20 25 30 532 534 cellulosahaltigt fibröst ingångsmaterial matas till ett inlopp av en skivraffinör; det cellulosahaltiga fibrösa ingångsmate- rialet matas mellan raffinörens motstående skivor, där den ena skivan roterar i förhållande till den andra; det cellulosahal- tiga fibrösa ingångsmaterialet malas mellan motstående raffi- neringsplàtar, var och en av vilka är monterad på sin respek- tive skiva av de motstående skivorna, varvid varje raffine- ringsplåt har en zon av malande bommar och spår; ånga som bil- dats under malningen av ingàngsmaterialflödena strömmar till- baka genom kanaler i zonen av åtminstone en av plâtarna, där kanalerna har en bredd som är väsentligen större än spårens bredd, och àterflödesângan uttas från skivraffinören genom ett utlopp radiellt inåt från kanalernas utlopp. Återflödesångan kan uttas vid ett tryck av l - 8 bar (manome- tertryck). Återflödesàngan tvingas att flöda radiellt inåt ge- nom kanalerna (och möjligen en diskontinuerlig ångkanal) genom att bilda kanalens radiellt sett yttre anda så att den sträck- er sig väsentligen radiellt inåt från skivornas yttre omkrets. Återflödesàngan kan matas ut ur kanalen till raffineringsplå- tens grova zon, varvid den grova zonen ligger radiellt inåt från kanalen och avståndet mellan bommarna i den grova zonen är minst lika stort som ångflödeskanalens avstånd.

Följande allmänna iakttagelser angår alla aspekter på förelig- gande uppfinning.

En ångkanal har utvecklats för att användas i raffineringsplà- tar, såsom rotor- och statorplåtar, för raffinering vid meka- nisk massaberedning. Ãngkanalen låter den under den mekaniska raffineringen av cellulosahaltigt material, t.ex. traflis, alstrade högtrycksângan flöda tillbaka genom en malzon/-zoner i plåtarna och uttas som högtrycksànga. 10 15 20 25 30 35 532 53% De häri beskrivna raffineringsplåtsegmenten är i huvudsak lämpliga för MDF~ och TMP-raffinering och för användning i en mekanisk raffinör, såsom en skivraffinör, för malning av trä- fibrer. Plàtsegmenten kan vara riktade och lågenergiplåtar. Ãngkanaler ingår i plåtsegmenten för att öka högtrycksångans volym som flödar tillbaka genom raffinören i en motsatt flö- desriktning i förhållande till flisflödet mellan raffinörens plåtar. Återflödesångans höga tryck kan vara nyttigt för andra till- lämpningar i en raffineringsplât. För att främja àterflödet av ånga finns det företrädesvis kanaler anordnade i statorplåt- segmentet. Kanalerna utgör en strömningsväg för àterflödet av ånga radiellt inåt mot raffinörens centralinlopp. Kanalerna utgör en passage för återflödesånga genom nwlzonen. Ångkana- lerna underlättar strömningen av ånga i en motströmsriktning i förhållande till ett relativt stort volymflöde (i jämförelse med àterflödesàngan) av fibermaterial som matas till plàtarnas oentralinlopp och som rör sig radiellt utåt till utloppet på plàtarnas yttre omkrets. Ångkanaler kan anordnas i rotorplàtar. Rotorns pumpningseffekt (på grund av centrifugalkraften) kan minska mängden återflö- desånga i. en ångkanal i_ en rotorplåt. Fördelaktigt nunskar pumpningseffekten även fiberflödet tillbaka i rotorns kanaler i jämförelse med ångkanaler i en statorplåt.

Statorns ångkanaler har en högre verkningsgrad vid uttagning av ånga, men de låter mer fiber flöda tillbaka i jämförelse med àngkanaler i en rotorplåt. Ångkanalerna kan anordnas i statorplâtsegmenten, eftersom. centrifugalkrafterna i stator~ plåten som påverkar ångflödet i kanaler och spår är låga i jämförelse med oentrifugalkrafterna som påverkar ångan som flödar i spåren i den roterande rotorplåten. 10 15 20 25 30 35 533 EEÅ Ångkanalerna har företrädesvis en bredd som är väsentligen större än spårbredden, mest föredraget minst dubbelt så stor som spårbredden, till exempel en bredd av åtminstone en halv tum (l.3 centimeter (cm)). Ångkanalernas längd är företrädes- vis 2 tum (5.l cm) - 8 tum (20.3 cm). Ångkanalen kan ha en ra- diellt sett inre utloppsända för ånga angränsande, vid eller radiellt där nära statorplåtsegmentets inloppssektion. Kanalens sett inre ända öppnar sig företrädesvis till en sektion, bommarna är placerade på ett avstånd som är minst tre gånger spårbredden från varandra, till exempel åtminstone tre fjärde- (l.8 cm). regel bommar som är placerade långt ifrån varandra och medger delar av en tum Bommarnas inloppssektion uppvisar i återströmning av ånga. En sektion, där bommarna är placerade på ett avstånd av minst tre fjärdedelar av en tum på en sta- torplåt, låter ånga att flöda tillbaka genom spåren däri. Ka- naler för återströmning av ånga kan vara onödiga i zoner av en raffineringsplåt, där bommarna är placerade på ett avstånd av minst tre fjärdedelar av en tum. Med andra ord kan återflödes- ånga matas ifrån ångkanalen till raffineringsplåtens inlopps- företrädesvis väsent- zon, där inloppszonens spår är bredare, ligen bredare, än malzonens spår. Ångkanalernas radiellt sett yttre ända behöver inte sträcka sig till plàtsegmentets yttre periferikant. Kanalens yttre ända kan vara belägen väsentligen, till exempel en tum (2.54 cm), radiellt inåt från plåtens yttre periferikant. Alterna- tivt kan ångkanalens yttre ända vara belägen på ett avstånd av ca hälften av malzonens radiella avstånd. Valet av den radiel- la positionen av ångkanalens ända är beroende av raffinören och plåtarna ifråga, den önskade nängden återflödesånga och raffineringsprocessen. Det att kanalen slutar före plåtens yttre periferikant hindrar ånga och flismaterial i kanalen från att flöda radiellt ut ur plåtarnas utlopp. En ytdamm kan placeras vid ångkanalens radiellt sett yttre ända, i synnerhet om ändan angränsar plåtkanten. 10 15 20 25 30 35 532 594 Kanalerna sträcker sig företrädesvis över minst hälften av malzonens inre radie och upp till 85 % av malzonens radiella längd. Ånga i raffineringsplåtens malsektion kan flöda tillba- ka genom kanalen till raffínörens centrum och/eller inlopp. Ångkanalerna är företrädesvis i en spetsig vinkel i förhållan- de till statorplåtens radiella linje. Kanalvinkeln kan vara belägen i en motsatt riktning i förhållande till bommarnas vinkel i zonen/-erna angränsande kanalen. Kanalvinkeln kan vara O - 60 grader i förhållande till en radiallinje. Den vinklade kanalen minskar flismaterialets tendens att bli för- skjutet genom kanalen i en motsatt riktning i förhållande till âterflödesàngan. Flismaterialet har en tendens att flöda över kanalen i en riktning som är i regel tvärgàende i förhållande till kanalen. Flismaterialet har inte någon tendens att flöda i en riktning parallell med kanalen. Ãterflödesångan i stator- kanalen tenderar att flöda i kanalens nedre områden nära sub- stratet och flöda parallellt med kanalen. Således tenderar flismaterialet att inte flöda direkt motströms i förhållande till âterflödesångan i kanalen. Kanalens riktning kan emeller- tid vara radiell eller i linje med bommens vinkel. Ångkanalerna kan vara lika djupa som spåren mellan bommarna.

Alternativt kan kanalerna vara lägre eller djupare än spåren i beroende av raffineringsplátens konstruktion och den önskade strömningen av återflödesånga. I plåtar med flera malzoner av bommar och spår kan breda kanaler skilja åt zonerna. Kanalerna kan vara i en tangentiell riktning, om de skiljer åt malzoner som är belägna radiellt angränsande varandra. De ringformiga kanalerna mellan malzoner kan utgöra en del av en àngkanal. Ångkanalen kan vara diskontinuerlig längs plàtens radialrikt- ning förutsatt att det finns en väg för återflödesånga mellan kanalsektionerna. Ånga kan flöda mellan diskontinuerliga kana- ler genom att strömma i en riktning som är i regel vinkelrät 10 15 20 25 30 532 Eåfí l0 mot plåtens radie och mellan angränsande zoner av bommar och spår.

Flera än bara en ångkanal kan användas pà varje raffinerings- plåtsegment. En àngkanal behöver inte anordnas i varje raffi- neringsplàtsegment i plâtens segmentuppsättning. Kanalens geo- metri kan väljas på basen av en önskad strömning av återflö- driftvariabler och plåtkon- desånga, raffineringsprocessen, struktionens andra drag. Ångkanalen/-erna kan vara rak/~a, krökt/-a, sicksackformig/-a och diskontinuerlig/~a. En àngka- nal kan vara rak eller krökt, kontinuerlig eller diskontinuer~ lig, bilda en motsatt vinkel i förhållande till malsektionens vinklar eller en vinkel i linje med malsektionen, och utgöras av en kombination av ångkanalens segment. Ångkanalen är rela- tivt vid (i jämförelse med spàrbreddarna i malsektionen), sträcker sig inte till plåtens radiellt sett yttre kant eller har en damm eller flera dammar mot den yttre kanten för att hindra ånga från att släppas ut ur plåtens yttre omkrets, och kanalen är relativt djup för att låta ånga att flöda radiellt inåt och nedanför raffineringsprocessen vid bommarnas spetsar.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Följande identifierade figurer som ingår i denna ansökning il» lustrerar uppfinningens föredragna utföringsformer øch bästa driftsätt.

FIG. 1 är en vy framifrån av ett första riktat raffinerings- plâtsegment av låg energi, där segmentet innefattar en ångka~ nal; FIG. 2 är en sidovy av det första plàtsegmentet; 10 15 20 25 30 35 5392 Såå ll FIG. 3 är en vy framifrån av ett andra riktat raffinerings- plåtsegment av làg energi, där segmentet innefattar en ångka- nal; FIG. 4 är en sidovy av det andra plåtsegmentet; FIG. 5 är en vy framifrån av ett TMP-raffineringsplåtsegment, där segmentet innefattar en àngkanal; FIG. 6 är en vy framifrån av ett icke-riktat raffineringsplàt- segment, där segmentet innefattar en àngkanal som sträcker sig till hälften genom malzonen; FIG. 7 och 8 visar en vy framifrån respektive en sidovy av ett plâtsegment av en riktad lågenergiplàt; FIG. 9 är en schematisk vy av ett raffineringssystem som har ett utlopp för återflödesânga vid högt tryck.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN En àngkanal har utvecklats för att användas i raffineringsplå- tar, såsom rotor~ och statorplåtar, för raffinering vid meka- nisk massaberedning. Ãngkanalen låter den under den mekaniska raffineringen av cellulosahaltigt material, t.ex. träflis, alstrade högtrycksångan flöda tillbaka genom en malzon/~zoner i plåtarna och uttas som högtrycksånga.

De häri beskrivna raffineringsplåtsegmenten är i huvudsak lämpliga för MDF- och TMP-raffinering och för användning i en mekanisk raffinör, såsom en skivraffinör, för malning av trä- fibrer. Plåtsegmenten kan vara riktade làgenergiplàtar. Ångka- naler ingår i plâtsegmenten för att öka högtrycksångans volym som flödar tillbaka genom raffinören i en motsatt flödesrikt- ning i förhållande till flisflödet mellan raffinörens plåtar. 10 15 20 25 30 532 594 12 FIG. 1 och 2 visar en vy framifrån respektive en sidovy av ett stator- eller rotorplâtsegment 10 som har en inloppssektion 12 och en yttre sektion 14. En uppsättning av plâtsegment är an- ordnad ringformigt på en skiva för att bilda en ringformig raffineringsplàt. Plàten är monterad på en skiva. I en skiv- raffinör är en rotorplàt belägen mittemot en stationär stator- plåt med en malspalt mellan plåtarna. Plàten utgörs av plåt- segment 10 anordnade i en ringformig uppsättning på skivan.

Plåtsegmenten på en statorplåt kan ha likadana bom- och spår- egenskaper som en motstående rotorplât, eller stator- och ro- torplàtarna kan ha olika bom- och spåregenskaper. Rotorplåtens rotationsriktning är typiskt moturs. Statorplàten är typiskt stationär. En malspalt avgränsas av de motstàende stator- och rotorplâtarna.

Inloppssektionen 12 utgör plåtens inmatningsdel. Inloppssek- tionen. 12 matar det inkommande fibrösa. materialet till den yttre malsektionen 14, företrädesvis med ndnimal friktions- energi och minimalt arbete riktade på ingàngsmaterialet. In- loppssektionen kan innefatta grova bommar 16 som. matar in flismaterialet i den yttre sektionen. Mellan de grova bommarna finns öppningar som möjliggör strömningen av återflödesânga.

Raffineringsplàtsegmentets yttre malsektion 14 utgör området, där den inmatade materialet utsätts för energin för att ned- bryta träflisen till en fibrös massa. Exempelvis skall den yttre sektionen företrädesvis utgöras av ett radiellt avstånd av 100 millimeter (mm) - 200 mm (4 - 5 tum).

Exempelvis kan den yttre malsektionen 14 innefatta raka bommar 18 och smala spår 22. En bom 18 utgörs av ett förlängt ut- språng från plåtsegmentets substratyta 19. Bomhöjden är ty- piskt àtminstone lika stor som bombredden. Längden av varje 10 15 20 25 30 35 532 5314 13 bom är typiskt väsentligen större än dess bredd. Bommarna sträcker sig över hela sin längd i en riktning som är i huvud- sak radiell i förhållande till plåtsegmentet, men bommens riktning innefattar ofta även en tangentiell komponent, i syn- nerhet i fråga om riktade raffineringsplåtar med låg energi.

Bommarna 18 kan vara raka, krökta eller oregelbundna.

Bommarna kan grupperas sida vid sida i zoner 20 av t.ex. tjugo (20) parallella bommar 18. Bommarna är anordnade så att de ligger relativt nära varandra. Spalten mellan angränsande bom- mar definierar ett spår 22. Varje zon 20 av bommar 18 innefat- tar typiskt samma antal spår 22 eller ett spâr färre än anta- let bommar. Malzonerna 20 kan sträcka sig över angränsande plåtsegment.

Varje spår 22 avgränsas av motstående sidoväggar av angränsan- de bommar 18. Spàrens bredd sträcker sig från bommarnas övre område till plàtens substratyta. MDF-plåtarnas bombredder är typiskt 3 - 5 mm, spårbredder 5 - 12 mm och spårdjup 7 - 12 mm. TMP-plátarnas bombredder är typiskt 1.0 - 5.0 mm, spär- bredder 1.5 - 5.0 mm och spàrdjup 1.8 - 8.0 mm (stor varia- tionsbredd).

Malning av det fibrösa materialet äger rum vanligen på de övre nivåerna av den yttre malsektionens 14 bommar och spår. Spå- rens nedre områden, dvs. i substratets 19 närhet, tjänar ty- piskt till att avleda ånga och låta inmatad flis och andra ma- terial att flöda radiellt utåt genom raffineringsplåten.

Pumpande riktade raffineringsplåtar har typiskt bommar anord- nade så att friktionskrafter som bildas när rotor- och stator- plâtar går tvärs över varandra bidrar till en nettokraft fram- åt som riktas pà ingàngsmaterialet. Bommarna är anordnade i spetsiga vinklar 24 i förhållande till en radie och vinkel mot rotorplàtens rotationsriktning. Riktade plåtar minskar det in- 10 15 20 25 30 35 532 Såå 14 matade materialets uppehållstid. mellan plåtarna. Raffinören fungerar med ett mindre driftglapp mellan rotor- och stator- plàtarna/skivorna. Att minska driftglappet tenderar att minska energimängden som behövs för att uppnå en given fiberkvalitet.

Riktade raffineringsplåtar har också en tendens att alstra mindre ånga per producerad fibermängd på grund av den mindre mängden tillförd energi. Bommarnas pumpningsvinklar i riktade raffineringsplåtar tenderar också att förorsaka att en högre procenthalt den alstrade ångan flödar framåt (i samma radiella riktning som flismaterialet) i jämförelse med dubbelriktade raffineringsplåtar, vilkas pumpningsvinkel är i genomsnitt noll. Mängden bakåt flödande ånga i riktade raffineringsplåtar är betydligt mindre i jämförelse med dubbelriktade plåtar.

Att driva riktade raffineringsplåtar mins- i MDF och 10 - 20 % i (eller lâgenergi-) kar ångbildning typiskt med 30 - 50 % TMP jämfört med dubbelriktade plåtar. regel med 10 - 20 % i TMP, 30 - 50 % Ãngbildning minskar i i MDF. Reduktionen av återflödesânga med riktade raffineringsplåtar kan vara 20 - 90 % i jämförelse med dubbelriktade plåtar på så sätt att TMP- plàtar har en mindre reduktion av återflödesånga och MDF- plåtar har en högre reduktion av återflödesånga.

Dammar 26, 28 kan ingå i spåren för att fördröja strömningen av fibrösa material i spårens nedre omrâde. Dammarna 26, 28 är anordnade i spåren för att förebygga överflödig fiberströmning genom spåren. Halvhöga dammar 26 kan anordnas pâ spàrens radi- ellt sett inre områden. Fullhöga dammar 28 (också kallas för "ytdammar") kan befinna sig på spårens radiellt sett yttre om- råden eller de kan anordnas över spàrens hela längd. MDF- och TMP-raffineringsplâtsegment har vanligtvis ett flertal dammar anordnade i sina spår. Dammarna ökar malningen som sker mellan plåtarna gendm att fördröja strömningen av fibrösa material mellan plåtarna. lO 15 20 25 30 35 532 Såå 15 Dammarna mellan raffineringsplåtarnas spår minskar också mäng- den återflödesånga i väsentlig grad. Ånga kan flöda tillbaka genom att passera genom spåren i regel radiellt inåt och till raffineringsplàtarnas inlopp. Återflödesànga flödar radiellt inåt och i nwtströmsriktning i förhållande till den i regel radiellt utåt riktade rörelsen av flis- och fibermaterialet och en stor del av ångan. Återflödesånga förekommer i spårens nedre områden som ligger nära plåtens substrat. Det är næst sannolikt att återflödesånga förekommer i spår som inte har dammar. Dammar blockerar strömningen av återflödesånga. Återflödesångans höga tryck kan vara nyttigt för andra till- lämpningar i en raffineringsplàt. För att främja àterflödet av ånga finns det företrädesvis kanaler 34 anordnade i stator- plåtsegmentet. Kanalerna 34 utgör en strömningsväg för åter- flödet av ånga radiellt inåt mot raffinörens centralinlopp.

Kanalerna 34 utgör en passage för âterflödesånga genom malzo- nen. Ångkanalerna underlättar strömningen av ånga i en mot- strömsriktning i förhållande till ett relativt stort volymflö- de (i jämförelse med áterflödesàngan) av fibermaterial som ma- tas till plàtarnas centralinlopp och som rör sig radiellt utåt till utloppet på plåtarnas yttre omkrets. Ångkanaler 34 kan anordnas i rotorplàtar. Rotorns pumpningsef- fekt (pà grund av centrifugalkraften) kan minska mängden åter- flödesånga i en ångkanal i en rotorplåt. Fördelaktigt minskar pumpningseffekten även fiberflödet tillbaka i rotorns kanaler 34 i jämförelse med ångkanaler i en statorplåt.

Statorns ångkanaler har en högre verkningsgrad vid uttagning av ånga, men de låter mer fiber flöda tillbaka i jämförelse med ångkanaler i en rotorplåt. Ãngkanalerna 34 kan anordnas i statorplåtsegmenten, eftersonm centrifugalkrafterna i stator- plàten som påverkar ångflödet i kanaler och spår är låga i 10 15 20 25 30 35 E32 ESÃ 16 jämförelse med centrifugalkrafterna som påverkar ångan som flödar i spåren i den roterande rotorplåten. Ångkanalerna 34 är företrädesvis åtminstone en halv tum breda (5.l cm) ~ (20.3 cm) långa. Ãngkanalen 34 kan ha en radiellt sett inre utloppsända (l.3 centimeter (cm)) och 2 tum 8 tum 36 för ånga angränsande, vid eller nära statorplåtsegmentets inloppssektion 12. Kanalens radiellt sett inre ända 36 öppnar sig företrädesvis till en sektion, där bommarna är placerade på ett avstånd som är åtminstone tre fjärdedelar av en tum (1,8 cm) från varandra. Bommarnas inloppssektion 12 har i re~ gel bommar som är placerade långt ifrån varandra och medger återströmning av ånga. En sektion, där bommarna är placerade på ett avstånd av minst tre fjärdedelar av en tum på en sta- torplåt, låter ånga att flöda tillbaka genom spåren däri. Ka- naler för återströmning av ånga kan vara onödiga i zoner av en raffineringsplât, där bommarna är placerade på ett avstånd av minst tre fjärdedelar av en tum. Ångkanalernas 34 radiellt sett yttre ända 38 behöver inte sträcka sig till plåtsegmentets yttre periferikant 40. Kana- lens yttre ända 38 kan vara belägen en tum (2.54 Cm), radiellt inåt från plâtens yttre periferikant 40. Alternativt kan ång~ kanalens yttre ända vara belägen på ett avstånd av ca hälften av malzonens radiella avstånd. Valet av den radiella positio- nen av ångkanalens ända är beroende av raffinören och plátarna ifråga, den önskade mängden återflödesånga och raffinerings~ processen. Det att kanalen 38 slutar före plåtens yttre peri- ferikant 40 hindrar ånga och flismaterial i kanalen från att flöda radiellt ut ur plåtarnas utlopp. En ytdamm kan placeras vid ångkanalens radiellt sett yttre ända 38, i synnerhet om ändan angränsar plåtkanten 40.

Kanalerna 34 sträcker sig företrädesvis över minst hälften av malzonens 14 inre radie upp till 85 % av malzonens 14 radiella 10 15 20 25 30 35 EEE EBÅ 17 längd. Ånga i raffineringsplåtens malsektion kan flöda tillba- ka genom kanalen 34 till raffinörens centrum och/eller inlopp. Ångkanalerna 34 är företrädesvis i en spetsig vinkel 24 i för- hållande till statorplåtens radiella linje. Kanalvinkeln kan vara belägen i en motsatt riktning i förhållande till bommar- nas vinkel i zonen/-erna angränsande kanalen 34. Kanalvinkeln kan vara 0 ~ 60 grader i förhållande till en radiallinje. Den vinklade kanalen minskar flismaterialets tendens att bli för- skjutet genom kanalen 34 i en motsatt riktning i förhållande till återflödesångan. Flismaterialet har en tendens att flöda över kanalen i en riktning som är i regel tvärgående i förhål- lande till kanalen. Flismaterialet har inte någon tendens att flöda i en riktning parallell med kanalen. Ãterflödesångan i statorkanalen 34 tenderar att flöda i kanalens nedre områden nära substratet 19 och flöda parallellt med kanalen. Således tenderar flismaterialet att inte flöda direkt motströms i för- hållande till återflödesàngan i kanalen 34. Kanalens riktning kan emellertid vara radiell eller i linje med bommens vinkel. Ångkanalerna 34 kan vara lika djupa som spåren mellan bommar~ na. Alternativt kan kanalerna vara lägre eller djupare än spå- ren i beroende av raffineringsplåtens konstruktion och den önskade strömningen av återflödesånga. I plåtar med flera mal- zoner av bomar och spår kan breda kanaler skilja åt zonerna.

Kanalerna kan vara i en tangentiell riktning, om de åtskiljer malzoner som är belägna radiellt angränsande varandra. De ringformiga kanalerna mellan malzoner kan utgöra en del av en ångkanal 34. Ångkanalen 34 kan vara diskontinuerlig (se Fig. 3) längs plåtens radialriktning förutsatt att det finns en väg Ånga kan flöda mellan diskontinuerliga kanaler genom att strömma i en rikt- för återflödesånga mellan kanalsektionerna. ning som är i regel vinkelrät mot plåtens radie och mellan an- gränsande zoner av bommar och spår. 10 15 20 25 30 35 EEE 594- l8 Flera än bara en àngkanal 34 kan användas på varje raffine~ ringsplåtsegment. En ångkanal behöver inte anordnas i varje raffineringsplåtsegment i plåtens segmentuppsättning. Kanalens 34 geometri kan väljas på basen av en önskad strömning av driftvariabler och återflödesånga, raffineringsprocessen, plàtkonstruktionens andra drag. Ångkanalen/-erna kan vara rak/~a, krökt/-a, sicksackformig/-a och diskontinuerlig/-a.

FIG. 3 och 4 visar en vy framifrån respektive en sidovy av ett raffineringsplåtsegment 42 som har en yttre malsektion 44, en inre malsektion 46 och en inmatningssektion 48 med bommar med stora mellanrum. En àngkanal 50 sträcker sig delvis genom den yttre malsektionen. Kanalen passerar över de relativt smala spåren 52 mellan tätt placerade bommar 54 på den yttre malsek~ tionen 44. Ytdammar 56 finns i alla spår på den yttre sektio- nen. Den radiellt sett inre malsektionen 46 har en ångkanal 58 som är diskontinuerlig med kanalen 50 på den yttre malsektio~ nen 44. Återflödesånga lämnar den yttre kanalen 50 genom en 46 och flödar till den inre kanalen 58. Ångan som flödar tillbaka genom den inre kanalöppning 60 mellan malsektionerna 44, ångkanalen 58 utmatas till inmatningssektionen 48 som har bom- mar med. stora. mellanrum, vilket möjliggör att ångan flödar tillbaka till ett högtrycksàngutlopp.

FIG. 5 är en vy framifrån av ett plåtsegment 70 i en TMP- statorplàt. En ångkanal 72 passerar över en inre malzon 74.

Den inre malzonens bommar ligger typiskt på ett kort avstånd från varandra. Det finns bara en liten spetsig vinkel mellan bommarna och en radie, vilket är typiskt för TMP raffinerings~ tillämpningar. Ångkanalen 72 är rak och i en vinkel av ca 45 grader i förhållande till en radie och belägen i en motsatt vinkel i förhållande till vinkeln som bildas av bommarna. Bom- marna på kanalens motstående sidor är lutande mot kanalen.

Bommarna angränsande kanalens nedre sida har en brant lutning 76 och bommarna angränsande kanalens yttre sida är làngslut- 10 15 20 25 30 35 532 Eäå 19 tande 77. Pláten har en yttre malzon 78 som saknar en ångka- nal. Den i den inre malzonen 74 alstrade ångan som flödar in i kanalen kan flöda radiellt inåt till ett àngutlopp i närheten av ett inlopp till plåten, vilket kan vara beläget nära plå- tens centrum.

FIG. 6 är en vy framifrån av ett dubbelriktat plåtsegment 80 i en MDF-statorplåt. En vid ångkanal 82 sträcker sig helt igenom en inre malzon 84 och delvis genom en yttre malzon 86. Ångka~ nalen sträcker sig radiellt och är parallell med den inre och yttre malzonens 84, 86 radiellt riktade bommar. Ångkanalen 82 i den dubbelriktade MDF~plåten 80 låter ånga som alstras i malzonerna 84, 86 att flöda radiellt inåt till en utloppsöpp- ning för högtrycksànga angränsande raffineringsplàtens radi- ellt sett inre position.

Bommarnas radiella inriktning medger att statorplåten och den motsvarande rotorplàten kan roteras medurs eller moturs under I motsats till den i FIG. 6 visade dubbelriktade MDF-plåten är de i FIG. l och 3 visade MDF-plåtarna riktade pà malningen. grund av vinkeln som bildas av deras bommar i förhållande till radialplanet.

FIG. 7 och 8 visar en vy framifrån respektive en sidovy av ett plåtsegment 90 av en riktad MDF-statorplåt av låg energi. En inloppssektion 92 har stora nællanrum mellan knådfibrerings~ En nmlsektion bommarna, varvid ånga kan flöda radiellt inåt. 94 innefattar diskontinuerliga ångkanaler 96, 98 och 100. Ãngkanalerna 96, 98, 100 bildar ett sicksackmönster som passe- rar över ungefär två tredjedelar av malzonens radiella längd.

Sicksackmönstret utgörs av ángkanalens sektioner 96, 98 som är i regel vinkelräta i förhållande till bommarna och av en för~ bindande àngkanalsektion 100 som är i regel parallell med bom~ marna. Sicksackmönstret har en tendens att rikta fiber i kana~ 10 15 20 25 30 35 532 Såå 20 len till malsektionens 94 bommar och möjliggör att ånga följer sicksackmönstret. Sicksackmönstret minskar fibermängden som flödar tillsammans med återflödesàngan till raffinörens högtrycksutlopp.

De sicksackmönstrade ångkanalerna 96, 98 och 100 visar att en ângkanal kan passera över plåten i en motsatt vinkel i förhål- lande till vinkeln/vinklarna som bildas av malsektionens bom- mar och i en vinkel som är i regel i linje med plátens bommar.

En lnotsatt vinklad àngkanal bildar en vinkel i förhållande till en radiell linje som löper på den motsatta sidan av den radiella linjen från vinkeln/vinklarna som bildas av malsek- tionen. En inriktad ângkanal bildar en vinkel i förhållande till en radiell linje som löper på samma sida av den radiella linjen som vinkeln/vinklarna som bildas av malsektionens bom~ mar .

Såsom framgår av FIG. l, 3, 5, rak eller krökt, 6 och 7 kan en ångkanal vara kontinuerlig eller diskontinuerlig, bilda en motsatt vinkel i förhållande till malsektionens vinklar eller en vinkel i linje med malsektionen, och utgöras av en kombina~ tion av ångkanalsegment. Företrädesvis är àngkanalen relativt vid (i jämförelse med spårbreddarna i malsektionen), sträcker sig inte till plåtens radíellt sett yttre kant eller har en damm eller flera dammar mot den yttre kanten för att hindra ånga från att släppas ut ur plâtens yttre omkrets, och kanalen är relativt djup i syfte att låta ånga att flöda radiellt inåt och nedanför raffineringsprocessen vid bommarnas spetsar.

FIG. 9 är en schematisk sidovy av ett termomekanisk (TMP) raf~ fineringssystem 60 som beskrivs i US-patentansökan 2006/0006265 med rubriken "High Intensity Refiner Plate with Inner Fiberizing Zone" (Högintensitetsraffineringsplåt med inre fibreringszon). Ett flisinmatningssystem 62 basar träfli- sen och trycksätter slurryn av basad träflis. Ett basningskärl 10 15 20 25 30 35 532332 594 21 64 kan användas för att basa flisen vid ett högt tryck, varvid högtrycksånga inmatas i basningskärlet. Flisslurryn som inma- tas kan vara vid ett högt tryck av t.ex. 15 - 25 psig.

Högtrycksslurryn med flis som matas in tillförs via ett högtrycksmatarrör 65 för flis till en primärraffinör 66 för slurry vid en hög konsistens, vilken raffinör har skivor som roterar i förhållande till varandra. Skivorna. är anordnade inom primärraffinörens 66 raffinörhus 68. Ett skivpar ligger mot varandra inom raffinörhuset så att uppsättningen av sta~ torplåtar ligger mot uppsättningen av rotorplåtar och bägge uppsättningarna är koaxiella. En smal spalt skiljer statorplå- tarnas bommar från rotorplàtarnas bommar. Raffinörhuset drivs vid ett högt tryck, till exempel 1 - 6 bar för TMP, och 6 - 8 bar för MDF. Raffinörens nataranordning 71, till exempel en bandmatare, mottar den inmatade högtrycksslurryn med flis och för den trycksatta slurryn till ett centralinlopp av en av skivorna så att slurryn matas mellan skivorna väsentligen vid skivornas inre diameter.

En passage för återflödesånga bildas av kanalerna och andra ångflödesvägar på raffineringsplåtarna, till exempel stator- och/eller rotorplàtsegmenten. Andra ångflödesvägar kan inne- fatta inloppssektioner med bommar på ett långt avstånd från varandra utan dammar och ringformiga spalter mellan inre och yttre malsektioner. Återflödesàngan avleds från àngkanalerna till inloppssektionerna, där avståndet mellan bommarna är re- lativt stort, till exempel minst en halv tum (l.2 cm). De vida spåren. mellan inloppssektionens bommar och/eller bristen på dammar i inloppssektionen möjliggör att àterflödesånga flödar till ett högtrycksángutlopp 70 vid bandmataren 71 som är kopp~ lat till skivraffinörens centralinlopp. Alternativt kan rör- ledningen för àterflödesånga motta ångan från en koppling bak- om flisrännan 65 som är belägen vid det övre inloppet till bandmataren 71. Ãterflödesånga kan passera genom bandmataren, 10 15 20 25 30 5132 554 22 mot flisflödet, och. upp till flisrännan. 65 till ett inlopp till röret 72 för àterflödesânga. Återflödesångan vid högt tryck som matas ut från skivraffinö~ ren är tillgänglig för att användas som högtrycksànga i raffi- neringsprocessens förvärmningsdel. Återflödesångan kan använ- das för att minska mängden färsk ànga som tillsätts förvärm- ningen. Att använda âterflödesånga vid högt tryck är konven- tionellt i TMP-raffineringssystem. Den utmatade återflödesång- an vid högt tryck kan matas genom ånglinjen 72 till basnings- kärlet 64 för basning av träflis före raffinören.

Raffineringsplåtarna med kanaler möjliggör ett relativt stort flöde av àterflödesånga vid högt tryck. Denna àterflödesånga vid högt tryck kan användas på raffineringsanläggningen i stället för självständigt producerad högtrycksànga. Den stora volymen av högtrycksånga som tillförs genom raffineríngsplåt- segmentens ångkanaler som beskrivs häri kan minska energikrä- ven pà en raffineringsanläggning genom att minska volymen av högtrycksånga som behöver produceras självständigt. Även om uppfinningen har beskrivits i anslutning till vad som för närvarande kan anses vara den mest praktiska och föredrag- na utföringsformen, är det underförstått att uppfinningen inte är begränsad till den beskrivna utföringsformen, utan tvärtom är avsedd att täcka olika modifikationer och ekvivalenta utfö- randen som faller inom ramen för bifogade patentkrav.

Claims (24)

10 15 20 25 30 35 532 Såå! 23 PATENTKRÄV

1. Raffineringsplåt för målning av lignocellulosahaltigt material, vilken plåt innefattar ~ en radiellt sett yttre periferikant och en substratyta; ~ en malzon innefattande ett flertal väsentligen radiellt anordnade bommar och spår- mellan bommarna, varvid. bommarna sträcker sig uppåt från substratytan och varje spår har en spàrbredd, och - en àngkanal passerande över malzonen, varvid ångkanalen har en radiellt sett yttre ända belägen radiellt inåt från plàtens yttre periferikant och ångkanalens bredd är större än spårbredden.

2. Raffineringsplåt enligt patentkravet 1, där ångkanalen är parallell med bommarna och spåren i malzonen.

3. Raffineringsplåt enligt patentkravet 1, där ångkanalen passerar över bommarna och spåren i malzonen.

4. Raffineringsplåt enligt något av patentkraven l - 3, där plåten är en riktad plåt och bommarna och spåren ligger i en spetsig vinkel i förhållande till plåtens radie.

5. Raffineringsplåt enligt något av patentkraven. l eller 3-4, tens radie i motsatt riktning mot en vinkel som bildas av bom- där ångkanalen bildar en vinkel i förhållande till plå- marna i förhållande till radien.

6. Raffineringsplåt enligt något av patentkraven 1 - 5, där ångkanalen är rak.

7. Raffineringsplåt enligt något av patentkraven l - 5, där ångkanalen är krökt. 10 15 20 25 30 35 532 556, 24

8. Raffineringsplåt enligt något av patentkraven 1 ~ 7, där ångkanalen är åtminstone lika djup som spåren.

9. Raffineringsplåt enligt patentkravet 8, där ångkanalen är djupare än spåren.

10. Raffineringsplåt enligt något av patentkraven 1 - 9 vi- dare innefattande en inloppszon, varvid ângkanalen har en ra- diellt sett inre ända angränsande inloppszonen.

11. Raffineringsplåt enligt något av patentkraven 1 - 10, där plåten är en statorplåt.

12. Raffineringsplåt enligt något av' patentkraven. 1 - 11, där plåten innefattar en ringformig uppsättning av plåtsegment och ett flertal av och varje segment innefattar en nmlzon, plåtsegmenten innebär ângkanalen.

13. Raffineringsplåt enligt patentkravet 12, där åtminstone ett av plåtsegmenten saknar ångkanalen.

14. Raffineringsplàt enligt något av patentkraven 1. - 13, där ångkanalens bredd är minst två gånger spårbredden.

15. Raffineringsplåt enligt något av' patentkraven 1 - 14, där ångkanalens bredd är minst en halv tum (1.3 cm).

16. Raffineringsplåt enligt något av patentkraven 1 - 15, där ångkanalen matar ut till en inloppszon av bommar som är åtskilda med minst tre gånger spàrbredden.

17. Raffineringsplåt enligt något av' patentkraven 1 - 16, där ångkanalen matar ut till en inloppszon av bommar som är åtskilda med minst tre fjärdedelar av en tum (1.8 cm). 10 15 20 25 30 EBE 534 25

18. Raffineringsplàt enligt något av' patentkraven 1 - 17, där plåten är anpassad att mala fibrer för medeltät fiberplat~ ta (MDF).

19. Förfarande för att utta högtrycksånga från ett raffine- ringssystem innefattande följande steg * ett cellulosahaltigt fibröst ingångsmaterial matas till ett inlopp av en skivraffinör; ~ det cellulosahaltiga fibrösa ingângsmaterialet matas mellan raffinörens motstående skivor, där den ena skivan rote- rar i förhållande till den andra; ~ det fibrösa cellulosahaltiga ingångsmaterialet malas mellan motstående raffineringsplâtar, var och en av vilka är monterad på sin respektive skiva av de motstàende skivorna, varvid varje raffineringsplåt har en zon av malande bommar och spår; - ånga som bildas under malningen av ingàngsmaterialet strömmar tillbaka genom ångkanaler i åtminstone en av plåtar- na, där ångkanalernas bredd är större än spàrbredden, och - âterflödesàngan uttas från skivraffinören genom ett ång- utlopp radiellt inåt från ångkanalernas utlopp.

20. Förfarande enligt patentkravet 19, där àterflödesànga uttas vid ett tryck av minst 6 bar.

21. Förfarande enligt patentkravet 19 eller 20, där plåtarna med ångkanalen innefattar statorplâtar.

22. Förfarande enligt något av patentkraven 19 - 21, där återflödesångan tvingas att flöda radiellt inåt genom kanaler- na genom att bilda kanalens radiellt sett yttre ända så att den sträcker sig radiellt inåt från skivornas yttre omkrets. 10 E32 594 26

23. Förfarande enligt något av patentkraven 19 ~ 22, där återflödesångan. flödar gencml en. diskontinuerlig passage för ånga som innefattar åtminstone en av kanalerna.

24. Förfarande enligt något av patentkraven 19 ~ 23, där återflödesàngan matas ut ur ångkanalen till raffineringsplå- tens inloppszon, varvid inloppszonens spår är bredare än mal- zonens spår.