SE534607C2 - System för produktion av termomekanisk massa innefattande en trycksatt macererande skruvanordning och en primärraffinör - Google Patents

Description

20 25 30 534 B07 Förenklandet innefattar att det blir lättare att lansera lågkostnadssystem som kan tas i bruk och igångköras i accelererad takt.

Det uppfinningsenliga systemet anges i de efterföljande patentkraven 1-15. l huvudsak medför uppfinningen hög energieffektivitet, t.o.m. i system som inte utnyttjar en höghastighetsraffinör, och samtidigt minskar omfånget och komplexiteten av utrustningen som behövs uppströms om raffinören_ Utrustningen som behövs för att realisera uppfinningen förutsätter en trycksatt skruvutmatare (PSD) och raffinör(er). Det krävs stora modifikationer av PSD och den därmed anknutna raffineringsprocessen. PSD är av nedbrytande slag med växande kärndiameter och en pluggzon utrustad med en bakslagsventil. lnloppstrycket hos PSD (eller macererande trycksatt skruvutmatare) kan variera fràn atmosfäriskt till ca 30 psig, företrädesvis frän 5 till 25 psig.

Defibrerande inre plåtar (inre band) i primärraffinören är konstruerade sä att de matar och defibrerar nedbruten tråflls effektivt. Högeffektiva yttre plåtar (yttre band) i primärraffinören är konstruerade för att mata (hög intensitet => minimal energiförbrukning) eller hålla tillbaka (låg intensitet => maximal styrkeutveckling), eller för intensitetsnivåer mellan de två extrema, beroende av produktens kvalitet och energibehov.

Ur en bred aspekt beskrivs ett förfarande för termomekanisk raffinering av träflis, vilket innefattar att flisen utsätts för en ånghaltig miljö för uppmjukning, den uppmjukade flisen macereras och delvis defibreras i en komprimeringsanordning, den nedbrutna och delvis defibrerade flisen matas till en primärraffinör med roterande skivor, där var och en av de motstående skivoma har ett inre bandmönster av stavar (eller bommar) och spår och ett yttre bandmönster av stavar (eller bommar) och spår, defibreringen av flisen väsentligen slutförs i det inre bandet och de resulterade fibrerna fibrilleras i det yttre bandet, samt till plàtelement, en plåtutforrnning och ett anknutet system för termomekanisk raffinering av träflis, där den nedbrutna och delvis defibrerade flisen matas till en primärraffinör med roterande skivor, där var och en av de motstående 10 15 20 25 30 534 507 skivoma har ett inre bandmönster av stavar och spår och ett yttre bandmönster av stavar och spår, så att defibreringen av flisen fullgörs i det inre bandet och de resulterade fibrema fibrilleras i det yttre bandet.

Det beskrivna systemet innefattar företrädesvis ett inre matningsomràde och ett yttre arbetsområde på det inre bandet och ett inre matningsomràde och ett yttre arbetsområde på det yttre bandet, där det inre bandets arbetsområde avgränsas av ett första mönster av växelvis anordnade stavar och spår och det yttre bandets matningsomràde avgränsas av ett andra mönster av växelvis anordnade stavar och spår. Det första mönstret pà det inre bandets arbetsområde har relativt smalare spår än det andra mönstret på det yttre bandets matningsomràde. Defibreringen av flisen väsentligen slutförs på det inre bandets arbetsområde genom raffinering med låg intensitet, medan fibrilleringen av fibrerna utförs på det yttre bandets arbetsområde med en mindre spalt mellan plåtarna och högre raffineringsintensitet.

Det beskrivs ett par av motstàende, samverkande raffineringsplåtelement som är avsedda för en planskiveraffinör för sönderdelning och raffinering av lignocellulosahaltigt material i ett raffineringsgap mellan två motstående i förhållande till varandra roterande raffineringsskivor, där plåtelementen är avsedda att anordnas direkt framför varandra på motstående raffineringsskivor, varvid förbättringen innefattar att båda plåtelementen utgörs av ett inre band som innefattar stavar och spår och av ett yttre band som innefattar stavar och spår, vilka stavar och spår på vart och ett av de inre banden bildar ett inre matningsomràde som följs av ett yttre arbetsområde och stavama och spåren på vart och ett av de yttre banden bildar ett inre matningsomràde som följs av ett yttre arbetsområde, och spalten och/eller materialflödesområdet som bildas när plåtarna placeras framför varandra ökar mellan det inre arbetsområdet och det yttre matningsområdet.

Det inre bandets arbetsområde avgränsas företrädesvis av ett första mönster av växelvis anordnade stavar och spår, och det yttre bandets matningsomràde avgränsas av ett andra mönster av växelvis anordnade stavar och spår. Det första mönstret på det inre bandets arbetsområde har relativt smalare spår än det andra mönstrets spår på det yttre bandets matningsomràde så att det uppstår en diskontinuitet i geometrin. 10 15 20 25 30 534 B07 Defibreringen av flisen väsentligen slutförs på det inre bandets arbetsområde genom raffinering med låg intensitet, medan fibrilleringen av fibrerna utförs på det yttre bandet arbetsområde med en mindre spalt mellan plåtarna och högre raffineringsintensitet.

Ett beskrivet förfarande innefattar företrädesvis följande steg: flisen utsätts för en ànghaltig miljö för uppmjukning av flisen, den uppmjukade flisen nedbryts genom komprimering och awattnas till en konsistens som överskrider ca 55%, den nedbrutna och awattnade flisen utspäds till en konsistens inom intervallet ca 30% - 55%, den utspädda och nedbrutna flisen matas till en rafflnör med roterande skivor, där var och en av de motstàende skivorna har ett inre bandmönster av stavar och spår och ett yttre bandmönster av stavar och spår, flisen defibreras i det inre bandet och de resulterade fibrema fibrilleras i det yttre bandet.

Nedbrytningen genom komprimering, awattningen och utspädningen kan alla utföras i en enda integrerad anordning omedelbart uppströms om primärraffinören, och både defibreringen och fibrilleringen kan åstadkommas mellan bara en sats av inbördes roterande skivor i primärraffinören.

Det nya förenklade TMP-raffineringsförfarandet, där en nedbrytande trycksatt skruvutmatare och defibrerande plåtar kombineras, visade sig vara effektivt vid förbättring av TMP-massaegenskaps- gentemot energiförhållandena i jämförelse med kända TMP-processer.

Förfarandet förbättrade massaegenskaps- gentemot energiförhàllandena åtminstone för TMP-raffineringssystem och TMP vid låg retention/högt tryck. Raffineringssystem vid låg retention/högt tryck fungerar typiskt vid 75 psig - 95 psig antingen vid standardhastigheter för malskivor eller vid högre skivhastigheter.

Det inre bandets defibreringseffektivitet blev bättre vid högre raffineringstryck.

Defibreringsnivån steg vidare, när malskivans hastighet ökade.

Termomekaniska massor som produceras med kvarhállande yttre band uppvisade bättre totalstyrkeegenskaper i jämförelse med massor som produceras med utdrivande 10 15 20 25 30 534 607 yttre band. Den senare utformningen behövde energi i mindre màn för ett givet freeness-tal och uppvisade lägre spetinnehàll.

Besparingarna av specifik energi för att uppnå ett givet freeness-tal genom användning av förfarandet enligt uppfinningen tillsammans med utdrivande yttre band var 15% - 32% i jämförelse med TMP-kontrollmassor och massor med rafflnering med låg retention/högre tryck.

Att kombinera det beskrivna förfarandet med bisulfitbehandling förbättrade massans styrkeegenskaper och ökade massans ljushet i stor grad. Ökat utspädningsflöde kompenserade effektivt den större mängden avgående fastämnen från den macererande skruvutmataren av PSD-typ. Utspädnings- /impregneringsanordningen borde säkerställa ordentlig genomträngning hos flisen som avgår fràn PSD. Ett alternativ är en strategi av delad utspädning som tillägger utspädning både vid PSD-utmatningen och inne i raffinören.

I föreliggande sammanhang skall macerering förstås som en fysisk mekanism hos fast material under komprimerande skärkrafter. Macererlng av träflis i en ångtrycksatt skruvanordning eller motsvarande nedbryter materialet utan bräckage tvärs fibergränser, vilket resulterar i signifikant, men inte fullständig (till exempel upp till ca 30 %) axiell separering av fibrerna. I huvudsak försiggár macereringen i pluggzonen efter vingarna, men en del inledande macerering kan äga rum l den vingade sektionen före pluggzonen. Reduceringen inom pluggzonen kan öka komprimeringen och macereringen i någon mån i början av den föregående vingade sektionen. lmpregneringsvätska (vatten och/eller kemikalier) tillsätts direkt i expansionsområdet eller -kammaren vid utloppet av den macererande skruvanordningen så att vätskeintagningen hos den expanderande trästrukturen är omedelbar. Den nedbrutna träflisen skall vara tillräckligt vätskemättad sà att raffineringskonsistensen ligger inom ett föredraget intervall för optimal massa. Hela eller den mesta av vätskeintagningen äger rum vid utloppet av den macererande skruvutmataren, när den starkt komprimerade flisen utsläpps. I den alternativa utföringsformen är utspädningsvätskan 10 15 20 25 30 534 B07 delad: en del utspädning äger rum vid den macererade skruvutmatningen och vidare utspädningsvätska tillförs mellan de inre och yttre raffinörbanden.

Som ett exempel. men inte som en begränsning, kan konsistensen inom pluggrörzonen ligga inom intervallet 58% - 65% med impregnering/utspädning inom intervallet ca 30% - 55%. Materialet ligger kvar inom detta konsistensområde genom bakslagsventilens tätningszon, vid utgången från tätningszonen och vid inloppet till raffinörens bandmatare. Det är en trycksatt miljö, varvid förångning äger rum, men ändamålet är att sträva efter den optimala raffineringskonsistensen, vanligtvis ca 35 - 55%, vid tillförseln till raffinörens mataranordning för matning mellan raffineringsplåtarna. och inom expansionszonen I flesta fall skall stavama/spàren inom de yttre bandens (fibrillering) arbetsområde vara finare än inom de inre bandens (defibrering) arbetsområde. För att framställa en mekanisk massafiber, skall fibern först defibreras (avskiljas från trästrukturen) och sedan fibrilleras (fibems väggmaterial isärtas). Ett väsentligt drag av denna uppfinning är det att de inre bandens arbetsområde i huvudsak defibrerar och de yttre bandens arbetsområde i huvudsak fibrillerar. En viktig aspekt på uppfinningens nyhet är att maximera åtskiljningen av dessa två mekanismer i en enda maskin och därigenom effektivare optimera fiberlängd- och massaegenskaps- gentemot energiförhållandena.

Eftersom defibreringen i de inre banden utförs på relativt grov nedbruten flis, får det därmed anknutna mönstret av stavarnas och spårens arbetsområde inte vara för fint.

Annars skulle den nedbrutna flisen inte passera ordentligt genom de inre bandens spår och fördelas jämnt. Det defibrerade materialet från det inre bandet som mottas på det yttre bandets matningsområde och fördelas över det yttre bandets arbetsområde är relativt mera finfördelat än på inre bandets matningsområde och därför är mönstret av stavar och spår på det yttre bandets arbetsområde finare än i det inre bandet. En annan fördel med uppfinningen är det att fördelningen är jämnare (dvs. högre fibeltäckningsgrad tvärs raffineringsplátar) både i de inre banden och i de yttre banden i jämförelse med konventionella processer. Bättre matning betyder bättre matningsstabilitet som minskar fluktuationer i raffinörens belastning, vilket för sin del bidrar till upprätthållande av likformigare massakvalitet. 10 15 20 25 30 534 B07 För kompatibilitet med konventionella TMP-system kan kompositplåtama enligt föreliggande uppfinning modifieras för att möjliggöra återflödet av ånga trots den smalare spalten pà den inre plåtens arbetsområde. I allmänhet kan åtminstone en av de motstående plåtarna innefatta en àterflödeskanal för ånga för att rikta en del av ångan från den yttre spalten till den inre spalten på det inre matningsområdet eller ett ställe vidare uppströms, medan ångan leds förbi den inre spalten på det inre arbetsområdet.

En viktig fördel med föreliggande uppfinning är det att den bidrar till att minimera uppehållstiden i varje funktionssteg av hela TMP-processen. Detta är möjligt, eftersom det fibrösa materialets storlek minskar tillräckligt i varje processteg så att drifttrycken kan nästan momentant uppvärma och uppmjuka fibern till behövlig nivå. Processen kan anses ha tre funktionssteg: (1) nedbruten flis produceras, (2) den nedbrutna flisen defibreras, och (3) det defibrerade materialet fibrilleras. Utrustningens utformning borde etablera en minimal uppehållstid från den macererande trycksatta skruvutmatarens utlopp i steg (1) till raffinörens inlopp. Raffinörens mataranordning (till exempel bandmatare eller sidomatare) fungerar nästan momentant för att starta steget (2) i de inre banden. De inre bandens konstruktion borde etablera en uppehållstid för materialet för att passera igenom utan hinder. Några konstruktioner av de inre banden kan ha ett längre uppehåll än de andra för effektiv defibrering, men nettouppehållstiden är ändå kortare än ifall defibreringen skulle utföras i en separat komponent. Det defibrerade materialet passerar nästan momentant till det yttre bandet, där steget (3) utförs. Även här är uppehållstiden kort. Den verkliga uppehållstiden i det yttre bandet bestäms av plåtarnas konstruktion som är vald för att optimera massaegenskaper och energiförbrukningen. Fördelen med denna mycket korta uppehållstid (minimum) i varje processteg (medan nödvändig uppmjukning av fibrer uppnås för att upprätthålla massans styrkeegenskaper) år maximala optiska egenskaper. Ett väsentligt drag hos dessa plåtar innefattar ett inre band för defibrering och ett yttre band för fibrillering med ett område av diskontinuitet mellan banden så att ett relaxationsområde förefinner.

I systemet som beskrivs i den internationella ansökningen PCT/052003/022057, där den nedbrutna flisen defibrerades i en mindre defibratorraffinör innan den tillfördes den huvudsakliga primärraffinören för fibrillering, var trycken mycket lägre i 10 15 20 25 30 534 B07 defibreringssteget. Den defibrerande uppehàllstiden vid tryck var mycket längre i en helt separat raffinör. Det var önskvärt att ha en lägre temperatur för att försöka upprätthålla massans ljushet, eftersom raffineringen med làg intensitet var varsam.

Höga temperaturer var därför varken nödvändiga eller önskvärda i den separata defibrerande raffinören för upprätthållande av massans styrka. I föreliggande uppfinning utförs defibreríngen och fibrilleringen inom samma högst trycksatta raffinörmantel. Raffineringsintensiteten i det defibrerande inre bandet som uppnås vid högt tryck och med kort uppehàllstid är ändå låg. Ljusheten påverkas inte negativt trots det höga trycket (den höga temperaturen), eftersom uppehàllstiden är så kort. Detta motsvarar den överraskande fördelaktiga effekten av en kort uppehällstid för förvärmning vid hög temperatur beskriven i US-patentet nr. 5,776,305.

När föreliggande uppfinning förverkligas i ett raffinerlngssystem med làg retention/högt tryck, finns det inget behov av en separat förvårmningstransportör omedelbart uppströms om raffinörens mataranordning, eftersom den nedbrutna flisen uppvärms snabbt under normal transport frán pluggskruvutmataren till raffinören. l miljön från expansionsutrymmet eller -kammaren till de roterande skivorna råder raffinörens drifttryck, t.ex. 75 - 95 psig, och 'uppehållstiden' vid den motsvarande mättningstemperaturen under transporten mellan pluggskruvutmataren och raffinören är klart under 10 sekunder, företrädesvis inom intervallet 2 - 5 sekunder, vilket motsvarar den föredragna uppehållstiden för förvärmning vid raffinering med låg retention/högt tryck.

Mera generellt kan den fördelen med processen att energieffektiv produktion av TMP- massa av hög kvalitet uppnås i minimal tid i varje processteg uppnås i flera olika slags raffinörsystem och detta har den följaktiga fördelen att kraven på komponenter, utrymmen och kostnader för utrustningen för förverkligandet av processen minimeras.

Dualbandgeometrin med ett diskontinuitetsområde för raffineringsplàtarna enligt en aspekt pà uppfinningen kan användas för olika plana plåttyper som inte är begränsade till men innefattar plana motroterande två-i-en-raffinörer med enkel riktning och dubbelskiveraffinörer. 10 15 20 25 30 534 607 Kort beskrivning av ritningarna Figur 1 är en schematisk ritning av ett TMP-raffinörsystem illustrerande en utföringsform av uppfinningen; Figurerna 2A och 2B är schematiska ritningar av alternativa macererande trycksatta skruvar utrustade med utspädningsinsprutning och lämpliga att användas i samband med föreliggande uppfinning; Figur 3 är en schematisk framställning av en del av en skivplàt i en raffinör visande det inre defibreringsbandet och det distinkta yttre fibrilleringsbandet; Figurema 4A och 4B visar ett exemplariskt par av inre defibreringsband för rotorn respektive statorn uppvisande vinklade stavar och spår; Figur 5 visar förhållandet mellan paret av inre defibreringsband och paret av yttre fibrilleringsband pà övergángsområdet; Figurerna 6A och 68 visar ett annat exemplariskt par av defibreringsband som uppvisar väsentligen radiella stavar och spår; Figurerna 7A och 7B visar ett exemplariskt yttre fibrillerande band, sett framifrån respektive från sidan, och Figurema 7C och 7D visar snittfigurer tvärs stängerna och spåren inom de yttre, mellersta och inre zonerna; Figurerna 8A, 8B och 8C visar ett annat exemplariskt yttre fibrilleringsband som frontvy respektive tvärsnittsvyer; Figur 8D visar en sidovy och frontvy av ett exemplariskt yttre band för en rotorskiva som uppvisar krökta matningsstavar; Figur BE visar en sidovy och frontvy av ett exemplariskt motstàende yttre band för en stator för att användas tillsammans med det yttre bandet enligt figur 8D; 10 15 20 25 30 534 607 10 Figur 9 är en schematisk ritning av plåten som används i laboratorietester för att modellera och mäta upp de operativa kännetecknen hos den inre defibreringspláten, varvid S anger att stavar eller bommar pà yttre hälft av mellanzon och yttre fin zon är utslipade; Figur 10 är en schematisk ritning av piàten som används i laboratorietester för att modellera och mäta upp de operativa kännetecknen hos den yttre fibrilleringsplåten; Figurema 11 - 18 visar resultat gällande massaegenskaper för provkömingar av olika raffinörserier för att utreda olika aspekter på uppfinningen; Figur 19 visar rotorns och statorns inre bandpar som uppvisar en passage i det inre statorbandet för att ta hand om áterflödet av ånga som produceras under raffineringen; Figur 20 är en liknande vy som den i FIG. 19 visande en annan utföringsform för att ta hand om áterflödet av ånga genom en passage i det inre statorbandet som stöder skivan; Figur 21 är en liknande vy som den i FIG. 19 visande en vidare utföringsform för att ta hand om àterflödet av ànga genom spår i ytan av det inre bandets arbetsområde; och Figur 22 är en liknande vy som den i FIG. 4B med tillägg av spåren för motflödet av ånga i den främre ytan av det inre bandets arbetsområde enligt utföringsformen som visas i FIG. 21.

Beskrivning av de föredragna utföringsformerna 1. Översikt FIG.1 visar ett TMP-raffinörsystem 10 enligt den föredragna utföringsformen av föreliggande uppfinning. En atmosfärisk standardskruvmatare 12 med inloppsplugg mottar förbasad (uppmjukad) flis från en källa S vid atmosfäriskt tryck P, = 0 psig och 10 15 20 25 30 534 507 11 tillför förbasad träflis vid ett tryck P, = 0 psig till ett ångrör 14, där flisen utsätts för en miljö av mättad ånga vid ett tryck P3. Beroende av systemets utformning kan trycket P, variera mellan atmosfäriskt tryck och ca 15 psig eller från 15 psig upp till ca 25 psig med retentionstider från ett par sekunder till flera minuter. Flisen matas till en macererande trycksatt pluggskruvutmatare 16.

Den macererande trycksatta pluggskruvutmataren 16 har en inloppsända 18 vid ett tryck P.,i intervallet ca 5 till 25 psig för mottagning av basad flis. Företrädesvis har den macererande trycksatta skruvutmataren ett inloppstryck P. som är detsamma som trycket P, i àngröret 14. Den macererande trycksatta skruvutmataren har en arbetssektion 20 för att utsätta flisen för awattning och macerering under stora mekaniska kompressionskrafter i en miljö av mättad ånga och en utloppsända 22 där den macererade, awattnade och komprimerade flisen utmatas som konditionerad flis till en expansionszon eller -kammare vid ett tryck P5, där den konditionerade flisen expanderar. Dysor eller motsvarande organ är anordnade för inmatning av impregneringsvätska och utspädningsvatten i skruvanordningens utloppsända, varvid utspädningsvattnet tränger sig i den expanderande flisen och bildar tillsammans med flisen ett material som tillförs raffinören i ett matarrör 24, vilket material har en fastämneskonslstens i intervallet ca 30 - 55%. Alternativt, i synnerhet om det inte förutom utspädning krävs någon impregnering, kan utspädningen utföras i en utspädningskammare som är ansluten till. men inte nödvändigtvis integrerad med, den macererande skruvutmatningen. l detta sammanhang betyder macerering eller nedbrytning av flisen det att axiell fiberseparering överskrider ca 20%, men det saknas fibrillering.

En primär högkonsistensraffinör 26 har inbördes roterande skivor inom en mantel 28 som upprätthålls vid ett tryck P5 och varje skiva har en arbetsplåt på sig, vilka arbetsplätar är anordnade i ett motstående koaxiellt inbördes förhållande, varvid de avgränsar ett utrymme som sträcker sig väsentligen radiellt utåt från skivomas inre diametrar till skivornas yttre diametrar. Varje plåt har ett radiellt sett inre band och ett radiellt sett yttre band, och vart och ett av banden har ett mönster av växelvis anordnade stavar och spår. Mönstret på det inre bandet har relativt större stavar och spår och mönstret på det yttre bandet har relativt mindre stavar och spår. Raffinörens 10 15 20 534 607 12 mataranordning 30, till exempel en bandmatare, mottar matningsmaterialet fràn utspädningsomràdet som är belägen i samband med den macererande trycksatta skruvutmataren (direkt eller genom en mellanliggande bufferttank), och transporterar materialet vid ett tryck P5 till utrymmet mellan skivorna väsentligen vid skivomas inre diameter. Såsom kommer att beskrivas mera detaljerat i det nedanstående, fullgör det inre bandet defibreringen av flismaterialet och det yttre bandet fibrillerar fibrema.

Systemet kan tillämpas på typiska TMP-raffineringssystem eller system med låg retention/högt tryck. Gränserna för process- eller komponentbetingelserna kan summeras i följande tabell: Gränserna för systembetingelser inom uppfinningens skyddsomfàng KOMPONENTBETINGELSER GRÅNSER FÖREDRAGN A Tryck P1@ fliskälla S 0 psig 0 psig Tryck P2 @ 12 utlopp 0 - 30 psig 0 - 30 psig Tryck P3 @ ångrör 14 0 - 30 psig 0 -30 psig Hålltid ångrör 14 10 -180 sek 10 - 40 sek lnloppstryck P4 @ 16 0 - 30 psig 0 - 30 psig Behandlingstid i 16 < 15 sek < 15 sek Tryck P5 @ expansionsutrymme 22, 30 - 95 psig 75 - 95 psig raffinörens matare 30 och mantel 28 Residenstid i expansionsutrymme 22, < 10 sek < 10 sek raffinörens matare 30 och mantel 28 Figurema 2A och 2B är schematiska ritningar av en macererande trycksatt skruv 16 som är försedd med utspädningsinsprutning och är lämplig att användas i samband med föreliggande uppfinning. Enligt utföringsformen i FlG. 2A visas flismaterial 32 i den centrala awattningsdelen av en arbetssektion 20, där den perforerade rörformiga väggens 34, den roterande koaxiella axelns 36 och vingamas 38 diametrar är konstanta. En flisplugg 40 bildas i arbetssektionens pluggdel, omedelbart efter awattningsdelen, där väggen är icke-perforerad och axeln har inga vingar, men axelns 10 15 20 25 30 534 607 13 diameter växer i betydlig grad, varvid ett avsmalnat flödestvärsnitt bildas och därvid ett högt mottryck produceras, vilket ökar vätskans extrusion från flisen genom awattningshàlen som bildats i den centrala delens vägg. Det strypta flödet och den maoererande inverkan kan vidare ökas eller justeras genom att använda ett rörformigt förträngningsinlägg (ej visat) inom den icke-perforerade väggen, eller hállfasta tappar eller motsvarande (ej visade) som utskjuter ifrán väggen in i det pluggade materialet.

Pluggen är högst komprimerad under mekaniska tryck typiskt i intervallet 1000 psi - 3000 psi, eller högre. Macereringen äger rum huvudsakligen, om inte helt, i pluggen.

Flisen är väsentligen helt nedbruten med partiell defibrering som överskrider ca 20 procent och vanligtvis nännar sig 30 procent eller mer.

I slutet av pluggen har utloppsändan 22 på den maoererande trycksatta skruvutmataren ett ökat tvärsnittsområde som avgränsas mellan en utät kragad vägg 42 och backslagsventilens 46 motstående koniska yta 44 pá ett avstånd.

Backslagsventilen är axiellt reglerbar från en stopp-position i ett koniskt urtag 48 i ändan pà axeln 36 av den maoererande trycksatta skruvutmataren till en maximalt indragen position. Detta reglerar expansionszonens eller -utrymmets 50 flödesomräde och upprätthåller samtidigt en mindre tätningsgrad vid 52 med hjälp av flismaterial mellan ventilen och den kragade väggens yttre ända, vilket kan regleras som respons pà momentan tryckdifferens mellan matarröret 24 och den maoererande trycksatta skruvutmataren 16.

Inom expansionszonen 50 matas impregneringslut under högt tryck antingen genom ett flertal tryckslangar 54 och därtill anslutna dysor (som visats) eller en trycksatt cirkelformig ring. Den awattnade flisen som kommer till expansionszonen 50 absorberar snabbt impregneringsvätskan och expanderar, vilket bidrar till att bilda en svag tätningszon i ändan på expansionszonen.

FIG. 2B visar ett altemativ, där impregneringen i expansionszonen 50 uppnås genom att anordna öppningar 56 för vätskeflödet i den koniska backslagventilens ändyta, varvid vätska kan tillföras via högtrycksslangar genom backslagventilens axel 58. 10 15 20 25 30 534 B07 14 Matarröret 24 är företrädesvis ett vertikalt fallrör för bladning och ledning av den utspädda flisen fràn den macererande trycksatta skruvutmataren 16 till raffinörens mataranordning 30. Det skall emellertid inses att trycket P5 i matarröret 24 är detsamma som i mataranordningen 30 och raffinörens mantel 28. Det kan vara önskvärt att anordna en liten tryckfömöjning eller -sänkning mellan raffinörens mataranordning 30 och raffinörens mantel 28, vilket är allmän praxis i fråga om TMP.

Trots detta skulle trycken tvärs över detta område efter den macererande trycksatta skruvutmataren upp till raffinörens mantel vara typiskt klart över 30 psig, vanligen över 45 psig, vilket är betydligt högre än ånginloppstrycket P4 hos den macererande trycksatta skruvutmataren. Pluggen 40 är emellertid så högt mekaniskt komprimerad att t.o.m. vid ett så högt rörtryck som 95 psig eller mer expanderar den komprimerade pluggen snabbt i expansionszonen på grund av expansionen av porer i fibrerna i det okomprimerade tillståndet. Det kan således vara fördelaktigt att matarröret kan fungera som en expansionskammare vid sitt medverkande i expansionsutrymmets effektivitet.

Fackmän inom området kunde lätt modifiera expansionszonens och matarrörets konstruktion och deras förhållande så att expansionen och utspädningen äger rum huvudsakligen i en speciell expansionskammare som är ansluten till, men inte integrerad med, den macererande trycksatta skruvutmataren.

Som ett exempel. men inte som en begränsning. ligger konsistensen inom pluggrörzonen typiskt inom intervallet 58 - 65% och inom expansionszonen med impregneringlutspädning inom intervallet ca 30 % - 55%. Ändamålet är att sträva efter den optimala raffineringskonsistensen, vanligtvis ca 35 - 55%, vid tillförseln till raffinörens mataranordning för matning mellan raffineringsplåtama.

FIG. 3 är en schematisk framställning av en del av raffinörens skivplåt 100 visande det inre defibrerande bandet 102 och det yttre fibrlllerande bandet 104. Varje band kan utgöras av ett distinkt plátorgan som kan anslutas till skivan, eller banden kan bildas integrerbart pà ett gemensamt underlag som kan anslutas till en skiva. Varje band har ett inre matningsområde 106, 108 och ett yttre arbetsområde 110, 112. Det inre bandets arbetsområde (defibrerande) avgränsas av ett första mönster av växelvis anordnade stavar 114 och spår 116, och det yttre bandets matningsområde avgränsas av ett andra mönster av växelvis anordnade stavar 118 och spår 120. De mycket grova 10 15 20 25 30 534 B07 15 stavarna 122 och spåren 124 på det inre bandets matningsomräde 106 riktar det tidigare nedbrutna flismaterialet till defibreringsområdet 110 som har betydligt smalare stavar och spår. Det defibrerade materialet blandas och korsar sedan övergàngsringen 126, där det kommer till det yttre bandets matningsomräde 108. I allmänhet har det första mönstret på det inre bandets arbetsområde 110 relativt smalare spàr än det andra mönstret på det yttre bandets matningsomräde 108. Det yttre bandets arbetsområde (fibrillerande) 112 har ett mönster av stavar 128 och spàr 130, där spåren 130 är smalare än spåren 116 pà det inre bandets arbetsområde 110.

De grova stavarna och spåren på det inre bandets matningsomräde 106 på den ena skivan kan anordnas intill varandra med ett matningsomräde på den motsatta skivan som saknar stavar och spår, så länge som flödesvägens form snabbt styr matningsmaterialet fràn bandmataren till de motsatta inre bandens arbetsområden 110.

Varje inre band 102 har alltså ett yttre defibrerande område 110 med ett mönster av växelvis anordnade stavar och spàr 114, 116, men det inre området 106 i samband därmed har nödvändigtvis inte ett mönster av stavar och spår. Det fibrillerande bandets 104 yttre område 112 kan uppvisa ett flertal radiellt sekvenserade zoner, såsom 132, 134, och/eller ett flertal awikande men lateralt växlande fält, såsom 136, 138, på ett sätt som är välkänt för TMP-raffinöremas "raffineringszon". I FIG. 3 har det yttre bandet 104 ett inre matningsomräde 108 med växelvis anordnade stavar och spår, och arbetsområdet 112 har ett första mönster av växelvis anordnade stavar och spår 128, 130 som visar sig som lateralt upprepade parallelltrapetser i zonen 132, och ett annat mönster av växelvis anordnade stavar och spàr 140, 142 som visar sig som lateralt upprepade parallelltrapetser i zonen 134 som sträcker sig till plåtens omkrets 144.

Det ringformiga utrymmet 126 mellan de inre och yttre banden 102, 104 kan vara helt fritt eller, såsom visas i FlG. 3, en del av stavarna, till exempel 146, på det yttre bandets matningsomräde 108 kan sträcka sig in i det ringformiga utrymmet. Det ringformiga utrymmet 126 bildar konturerna av det inre och yttre bandets radiella dimensioner, varvid det inre bandets 102 radiella bredd är mindre än det yttre bandets 104 radiella bredd, företrädesvis under ca 35 % av plåtens totalradie från det inre bandets 102 inre kant 148 till det yttre bandets 104 periferiska kant 144. Även den radiella bredden av det inre bandets 102 matningsomräde 106 är större än den radiella 10 15 20 25 30 534 B07 16 bredden av det inre bandets arbetsområde 110, medan den radiella bredden av det yttre bandets 104 matningsområde 108 är mindre än arbetsomrádets 112 radiella bredd.

Det nedbrutna och delvis defibrerade flismaterialet kommer till det inre matningsomrädet 106, där väsentligen inte någon vidare defibrering äger rum, men materialet matas till arbetsområdet 110, där stavamas och spárens 114, 116 energieffektiva verksamhet med låg intensitet defibrerar väsentligen hela materialet.

Sådana plåtar kan med fördel användas som ersättningsplåtar i raffinörsystem, i samband med vilka det kanske inte finns någon trycksatt macererande utmatare. Om en macererande trycksatt skruvutmatare är närvarande, möjliggör kombinationen av total nedbrytning och partiell defibrering tillsammans med högt värme uppströms om raffinören det att plåtkonstruktören kan minimera den radiella bredden och energianvändningen på det inre bandets arbetsområde 110 för att slutföra defibreringen. Stavamas och spärens 114, 116 mönster och arbetsomràdets 110 bredd kan variera angående intensitet och uppehållstid. T.o.m. med mindre än idealisk nedbrytning och partiell defibrering uppströms kan plåtkonstruktören öka det inre arbetsomràdets 110 radiella bredd och välja ett mönster som häller materialet något tillbaka för att förbättra arbetet, medan tillfredsställande fibrillering i ett förkortat yttre band 112 med högre intensitet och totala energibesparningar för en given kvalitet av primärmassa ändå uppnås.

Kompositplåten som visas i FlG. 3 är endast representativ. FIG. 4 och 6 visar andra möjliga områden för de inre banden. FlG. 4A visar ett inre band 150A och FIG. 4B visar det motsatta inre bandet 150B. FlG. 5 visar schematiskt positionen av de intilliggande motsatta inre banden 150A och 150B tillsammans med delar av de anslutna yttre banden 152A och 152B installerade i raffinören. De inre bandens mataröppning 154 är företrädesvis krökt för att återinrikta matningsmaterialet som mottas vid skivornas "öga" från den axiella transportriktningen mot de inre bandens radiella arbetsöppning 156.

Företrädesvis är matarstavarna (mycket grova stavar) anordnade pà ett längre avstånd från varandra än materialets storlek vid matningen skulle förutsätta. Till exempel den minsta av de tre dimensionema som definierar flisen (flisens tjocklek) är typiskt 3 - 5 mm. Detta år för att undvika kraftig stötning som resulterar i fiberskada i trästrukturen. l 10 15 20 25 30 534 607 17 flesta fall borde den minimala spalten 154 under drift vara 5 mm. De grova matarstavarna har den enda funktionen att tillföra det inre bandets yttre del en lämplig mängd av det fördelade matningsmaterlalet och inte behandla flisen. Matarstavarna är anordnade på rotorns inre band, men är inte absolut nödvändiga på slatorns inre band.

Det är fördelaktigt att geometrin av en konventionell plàt som används i en plan skivraffinör har en radie från plàtens inre kant till dess yttre kant. Två plana plåtar bildar ett motstående par, när de är inmonterade i raffinören och båda har en arbetsyta med ett mönster av upphöjnings- och inskämingsstruktur (till exempel stavar, spår, urtag) transversellt sett i förhållande till axeln, såsom i FIG. 5, bildar ett radiellt sig sträckande raffineringsgap mellan plåtarna. Detta gap har en profil som varierar från plåtarnas inre radie till deras yttre radie. Gapet, och därmed gapprofilen, avgränsas av dimensionen mellan de motsatta upphöjningsstrukturemas (stavarnas) övre ytor och pàverkar direkt flödesområdet som är tillgängligt för materialet när det rör sig radiellt mellan plåtarna. l vilken som helst radiell innefattar det totala flödesomrädet även tvårsnittsområdet av eventuella urtag eller spåren mellan stavama. Den totala ändringen av flödesområdet, inklusive gapet, mellan konventionella plana skivplåtar kan uttryckas som dAldr<0 över hela det radiella avståndet R. vid plátens inre kant till R., vid plátens yttre kant. position Med föreliggande uppfinning kan ändringsgraden av flödesområdet uttryckas sàsom följer: dAldr<0 från R. till R., dAldr<0 fràn R. till R., dAldr<0 från R., till R., där R.

Det växande området mellan R, och R., kan anses som ett diskontinuitets- eller ett relaxationsutrymme mellan eller vid de yttre och inre bandens övergång på det yttre bandets matningsomràde. Materialet som defibrerades pà det inre bandets arbetsområde kommer till relaxationsutrymmet, där materialet blandas och fördelas med matningsstavar och -spàr pà det yttre bandets matningsområde. 10 15 20 25 30 534 B07 18 Gapprofilen, såsom den visas i FIG. 5, har en transporterande inre matningsdel 154 som följs av en spalt 156 på det inre arbetsområdet, vilken spalt avsmalnar företrädesvis radiellt till en inre minimispalt som kan sträcka sig radiellt till en väsentligen Iikformig spalt. Efter avsmalnandet på 10 - 30 % över ett avstånd upp till ca en tum uppnår arbetsområdets spalt ett minimum inom området av ca 1.5 - 3.0 mm, företrädesvis ca 2.0 mm. Spårbredden på detta arbetsområde är under ca 4.0 mm, företrädesvis inte större än ca 3.0 mm. Spårinriktningen främjar företrädesvis utåtpumpningen av materialet när det defibreras. En diskontinuerlig övergångsdel 160 följer, med en abrupt ökning av spalten till större än ca 4.0 mm, i samband med det yttre bandets matningsomräde. Denna kan avsmalna genom matningsområdet och följs av en yttre arbetsdel som avsmalnar radiellt till ett yttre minimifibrilleringsspalt inom området 0.5 - 1.0 mm. Spalten har ett radiellt sig sträckande rakt centrum fràn inträdet till det inre arbetsområdet till utgången från det yttre arbetsområdet.

Spaltens inre matningsdel innefattar en grov ytstruktur som innefattar ett grovt mönster av matningsstavar och -spår, medan den inre arbetsdelen innefattar ett relativt finare defibrerande mönster av stavar och spår. Övergångsdelen där diskontinuitets- eller relaxationseffekten uppnås kan innefatta ett annat grovt matarmönster av stavar och spår, medan den yttre arbetsdelen innefattar ett relativt finare fibrillerande mönster av stavar och spår. I flesta förverkliganden skulle spåren på det inre bandets arbetsområde vara mindre än spåren på det yttre bandets matningsomräde. Spåren på det inre bandets arbetsområde skulle vara större än spåren på det yttre bandets arbetsområde. Allt som allt är intensiteten som materialet upplever på det inre bandets arbetsområde lägre än intensiteten som arbetsmaterialet upplever på det yttre bandets arbetsområde.

Det skulle vara fördelaktigt om ökningar av flödesområdet vid övergången kunde uppnås med en kombination av ändringar av spalt- och spårbredder. Om spalten ökar i stor grad, är det yttre bandets matningsomräde inte nödvändigtvis grövre än det inre bandets arbetsområde. Ökningen av flödesområdet av relaxationsmaterialet dAldr>0 kommer omedelbart efter defibreringsområdets minimispaltbredd (där området A är också vid ett minimum på defibreringsomràdet). Ökningen av relaxationsomrâdet kan åstadkommas med något av eller flera av följande arrangemang: (a) motsatt slätt 10 15 20 25 30 534 607 19 ringformigt urtag i båda plåtarna, beläget radiellt mellan de inre och yttre banden; (b) slätt ringformigt urtag i den ena plåten och motsatta, grova och/eller avfasade införingar av några av de yttre matarstavarna i den motsatta plåten (visas i FIG. 8D och E); (c) ringforrnig utformning på varje motsatt plåt med införingar av några av de yttre matarstavarna (visas i FIG. 7); och (d) ingen ringfomiig utformning, utan grova matarstavar med eller utan avfasning eller flna matarstavar med införingsavfasning på alla matarstavar. l utföringsformen enligt FIG. 4 är stavarna och spåren i det inre bandet i en vinkelposition i förhållande till radiet, varvid de förhindrar fritt centrifugalflöde i det inre bandet och utstråcker uppehållstiden, om roteringen sker till vänster, eller accelererar flödet, om roteringen sker till höger. l utföringsformen enligt FIG. 6 har de inre banden 162A och 162B en väsentligen radiell orientering som varken spärrar eller förstärker centrifugalflödet.

Såsom visas i FIG. 3 och 5 har spåren vid det defibrerande områdets inlopp, till exempel på de inre bandens yttre område, en lång fas 164 eller en gradvis kilslutningsform. I allmänhet är inträdet i den defibrerande spalten 156 mellan de inre banden radiellt eller nästan radiellt (ingen sporadisk övergång i någon betydlig grad).

Detta förhindrar även starka stötar mot träflisen, Fasens lutning borde typiskt vara en nedgång på 5 mm i höjd över ett radiellt avstånd på 15 - 50 mm. Den resulterande lutningen är 1:5 - 1:10, men lutningar på 1:3 - 1:15 med en höjdnedgång på 3 - 10 mm är acceptabla. Det är kilformen som definierar "avskalningen" av flisen med låg intensitet i motsats till stötarna av hög intensitet av konventionella knådfibreringsstavar som fungerar vid en trång spalt. Arbetsöppningen 156 på den inre plåtens arbetsområde kan avsmalna något i riktning utåt över ett avstånd upp till 3 tum eller mer. Om fasen 164 år nära vinkelns nedre gräns (till exempel 1:3), skall då en större avsmalning av öppningen 156 användas, till exempel minst 1:40. Detta underlättar inmatningen i den trångre spalten. Det inre bandets yttre del är företrädesvis slipad med kon från plan nivå till ca 2 grader, beroende av tillämpningen. Större koner och större funktionsöppningar minskar arbetsmängden som utförs i de inre banden.

Konstruktionen av det inre bandets yttre område är sådan att den borde minimera W 15 20 25 30 534 607 20 stötning mot det matade materialet för att upprätthålla fiberlängden vid maximum för ordentlig separering av fibrer.

Spàrbredden på det defibrerande omrâdet 110 borde vara mindre än träpartiklama, företrädesvis ca den minimala funktionsöppningen för det defibrerande området.

Typiskt borde inget spår vara bredare än 4 mm. Detta försäkrar att träpartiklar behandlas i spalten i stället för att kilas mellan stavar och träffas av stavar från motstående skiva.

På det defibrerande inre omrâdet 110 reduceras flisen till fibrer och fiberknippen innan den passerar genom ett ringformigt utrymme 126 och kommer till det yttre bandet 104 vid 160. Detta band kan vara mycket likt en känd konstruktion av en högkonsistensraffineringsplåt. Eftersom fibrerna är i huvudsak separerade, utsätts de inte för stötar av hög intensitet. Det framgår av FIG. 3 och 5 att om obehandlad flis skulle komma till det yttre bandets matarområde 108, skulle den utsättas för stötar av hög intensitet när flisen kilas mellan två grova stavar 118, 120. Om flisen separeras ordentligt i fibratoms inre band 102, finns det inga stora partiklar kvar, varför de inte kan utsättas för detta slags behandling. lnloppet av det inre bandets yttre område har en radiell eller nästan radiell övergång (dvs. bågform med väsentligen konstant radie direkt framifrån sett). Stor variation i den radiella positionen av den slipade ytans början resulterar normalt i att fiberlängd förloras, när partiklar som är större än spalten tvingas snabbt in i spalten. Med en läng fas i början av området (längre är bättre) kommer det matade materialet gradvis att reduceras i storlek i tillräcklig mån (grovhetsreduktion) för att kunna komma in i spalten som bildas av arbetsytorna (ej visade i FIG. 5). Damm under ytan eller på ytan kan användas för att öka àtgärdens effektivitet och/eller öka av energitillförseln till de inre plàtama.

Fördelningen mellan de inre och yttre bandens funktion kan också förverkligas i en så kallad "konisk skiva" som har en plan raffineringszon i början följd av en konisk raffineringszon inom samma raffinör. I så fall skulle de defibrerande banden enligt uppfinningen ersätta den plana raffineringszonen som skulle sedan följas av den 10 15 20 25 30 534 607 21 konventionella raffineringen med "huvudplåt" i den koniska delen. Normalt har en konisk del i dylika raffinörer en kon med en vinkel på 30 eller 45 grader, dvs. den är till exempel 15 eller 22.5 grader från en cylindrisk yta. Ett exempel på en dylik konisk skivraffinör beskrivs i US-patentet nr 4,283,016, beviljat den 11 augusti 1981. Termen "skiva". såsom den används häri, hänvisar alltså till en "konisk skiva", och uttrycket "väsentligen radiell" till en i allmänhet utåt riktad, men vinklad spaltl en konisk raffinör.

Termen "plan skiva" används till skillnad, när skivan och/eller plåten är väsentligen plan över hela arbetsytan, såsom visas i de tillfogade ritningarna.

Två utföringsformer av det yttre fibrillerande bandet visas i FIG. 7 och 8. Dessa kan variera frän hög intensitet till mycket låg intensitet. För att illustrera konceptet år mönstret som visas i FIG. 7 ett typiskt exempel på ett riktat yttre band 166 med hög intensitet. FIG. 8 visar en dubbelriktad konstruktion 182 av mycket låg intensitet. Även andra olika slags stav-/spärutformningar kan användas, till exempel sådana som har en variabel stigning (se US-patentet nr. 5,893,525).

Det riktade bandet 166 är grövre och har ett framåt matande område 172 som förkortar uppehàllstiden och minskar energiinmatningsförmàgan på detta område genom att tvinga mer energi att tillämpas i bandets yttre del, vilket i sin tur ökar arbetsintensiteten däri, och således fungerar bandet vid en trängre spalt. Det yttre bandets arbetsområde har två zoner 168, 170, det yttre 168 av vilka har finare spår än 170. Några eller alla spår, till exempel 176 inom zonen 168, kan avgränsa tydliga kanaler som är något vinklade mot bandets verkliga radier, medan andra spår, till exempel 180 inom den andra zonen 170, kan ha damm 174, 178 på ytan eller under ytan. I huvuddrag är det yttre bandet 166 likt det yttre bandet 112 i FIG. 3.

Som ett annat exempel har det hellånga variabla stigningsmönstret 182 i FIG. 8 väsentligen radiella kanaler utan någon centrifugal matningsvinkel. Matningsområdet 190 är mycket kort och arbetsområdet 188 kan ha jämn eller växlande spårbredd, eller såsom visas vid 184 och 186, växlande eller variabel spårdjup. Detta möjliggör en längre uppehållstid inom plåtarna och, tillsammans med det stora antalet stavkorsningar, möjliggör en energiöverföring av låg intensitet, vilket resulterar i en större spalt mellan plåtarna. 10 15 20 25 30 534 B07 22 l en variation av det yttre bandet är det yttre bandets inre matningsomràde konstruerat så att det förhindrar bakströmning av fiber från det yttre bandet till det inre bandet. FIG. 8D visar ett yttre band 192 för rotorskivan med ett matningsomràde 194 som har krökta matningsstavar 195. Det motsatta statorbandet 196 som visas i FIG. 8E har inte stavar på det inre matningsomrädet 198 i motsatsförhållande till de krökta stavarna, varvid de motstående krökta matningsstavarna 195 är anordnade på det yttre bandet 192. Ett dylikt arrangemang försäkrar vidare en fullständig åtskiljning av defibrerings- och fibrilleringsstegen i de inre respektive yttre banden.

Såsom visas i figurerna kan de krökta matnings-(besprutnings)stavama 195 alternativt kompletteras med en annan konstruktion pà rotor- och/eller statorbandens matningsomràde (t.ex. pyramider och motstående radiella stavar) för att underlätta fördelningen av materialet fràn de krökta stavama till arbetsområdet. Således kan ytan av den radiella omfattningen av rotorns matningsomràde 194 övertas helt eller delvis av utskjutande krökta stavar 195 och ytan av den radiella omfattningen av statorns matningsomràde 198 kan vara helt plan eller delvis övertagen av fördelningsstrukturen.

Rotorbandets krökta stavar 195 på matningsområdet 194 skjuter ut pâ ett avstånd som är längre än stavarnas höjd på arbetsområdet, men planheten av den motsatta ytan på statorbandets matningsomràde 198 möjliggör denna ökade höjd.

I allmänhet har mönstret av stavar och spår över det inre bandets hela arbetsområde en första genomsnittlig, företrädesvis likformig, densitet och mönstret av stavar och spår över det yttre bandets hela matningsomràde har en andra genomsnittlig, företrädesvis likformig, densitet som är emellertid lägre.

Såsom kommer att beskrivas i det nedanstående, har uppfinningen uppvisat signifikanta fördelar när den demonstrerats på en pilotanläggning, där den primära skivdiametern var effektivt 36 tum. Uppfinningen är synnerligen lämplig när den tillämpas på större raffinörer, vilkas skivdiameter ligger inom området av ca 45 - 60 tum eller mer. 10 15 20 25 30 534 607 23 2. Genomförande på pilotanläggningens laboratorium Kombinationen av defibrerande inre band och högeffektiva yttre band är därför en viktig komponent i denna process. Optimeringen av processen utfördes genom att köra en trycksatt Andritz 36-1 CP enkelskiveraffinör i två steg: först genom att använda bara de inre plàtarna och sedan genom att använda bara de yttre plàtarna. För de inre plàtarna användes en speciell Durametal D14B0O2 raffineringsplát med tre zoner så att hälften av den yttre mellanzonen och hela den yttre zonen var utslipade (se FIG. 9). Den inre hälften av mellanzonen används för att defibrera den nedbrutna träflisen. För den yttre plåten 36604 riktad både matning (utdrivande) användes en Durametal raffineringsplåt i raffineringsutfonnningarna av (kvarhàllande) (se FIG. 10). och hämmande Tre raffineringsutformningar kördes genom att använda defibreringsplàtamas inre delar för att simulera följande processvariationer: 1. TMPA [2-3 sek. uppehåll (i), 85 psig, 1800 rpm] ii) Se A1 i datatabeller. 2. TMPB [2-3 sek. uppehåll (i), 85 psig, 2300 rpm] ii). Se A2 i datatabeller. 3. TMP [2-3 sek. uppehàll (i), 50 psig, 1800 rpm] iii). Se A3 i datatabeller. i) Uppehåll från trycksatt skruvutmatning till raffinörinloppet. ii) Trycket i basningsröret = 5 psi, uppehåll = 30 sekunder. iii) Trycket i basningsröret = 20 psi, uppehàll = 3 minuter.

Förtecknet som används för att hänvisa till kombinationen av nedbrytning med macererande trycksatt skruvutmatare och defibrerande inre plàtar är f-. Därför är nomenklaturen som används för de föregående utformningarna följande: 1) f-TMPA 2) f-TMPB s) f-TMP 10 15 20 25 30 534 607 24 Det defibrerade (f) materialet raffinerades sedan genom att använda raffineringsplåtarnas yttre delar under motsvarande tryck- och raffinörhastighetsfdrhállanden, dvs. 1) f-TMPA yttre delar: 85 psig, 1800 rpm 2) f-TMPB yttre delar: 85 psig, 2300 rpm 3) f-TMP yttre delar: 50 psig, 1800 rpm Huvuddelen av den specifika energin tillämpades under kömingar med raffinörens yttre delar. Olika förhållanden av raffineringsplåtens riktning (utdrivande och kvarhàllande) och tillämpad energi uppskattades under körningarna med de yttre delama i denna undersökning.

Var och en av de raffinerade primärmassorna raffinerades sedan i en atmosfårisk sekundärraffinör Andritz 401 på tre olika nivåer av tillämpad specifik energi.

TMP-kontrollserier producerades också utan nedbrytning av träflisen i den trycksatta maoererande skruvutmataren. Detta àstadkoms genom att sänka produktionshastigheten av kontrollkörningen med de inre plåtarna från 24.1 ODMTPD till 9.4 ODMTPD. Detta minskade flispluggen effektivt i PMSD_ Plàtarna drogs undan under testkörningen med de inre delarna så att storleksminskning uppnáddes genom att använda bara knàdfibreringsstavar, dvs. ingen effektiv raffinering med raffinörens defibrerande stavar efter knådfibreringsstavama. Flisen på de inre delama raffinerades sedan i 36-1CP-raffinör genom att använda de yttre plàtarna. De raffinerade primårmassorna raffinerades sedan i Andritz 401-raffinör pà flera nivåer av specifik energi.

Tabell A visar nomenklaturen för varje raffinörserie som produceras i denna testkörningsundersökning. De motsvarande providentifikationerna visas också. 534 607 25 Tabell A Nomenklatur Providentifikation Primära inre Primära yttre Sekundära plåtar plåtar f-TMPA 1800 hb 485 ml A1 A4 A7, A8, A9 f-TMPA 1800 ex 663 ml A1 A5 A10, A11, A12 f-TMPA 1800 ex 661 ml A1 A6 A13, A14, A15 f-TMPA 1800 ex 460 ml A1 A16 A22, A23, A24 f-TMPA 1800 ex 640 ml A1 A17 A25, A26, A27 (2.8% NaHSOa) f-TMPA 1800 hb 588 ml A1 A18 A28, A29, A30 f-TMPB 2300 ex 617 ml A2 A19 A31, A32, A33 f-TMPB 2300 ex 538 ml A2 A20 A34, A35, A36 (3.1% NaHS03) f-TMP 1800 ex 597 ml A3 A21 A37, A38, A39 f-TMP 1800 hb 524 ml A3 A41 A46, A47, A48 TMP 1800 hb 664 ml A3-1 A44 A54, A55, A56, A57, A58 TMP ** 1800 hb 775 ml A3-1 A43 A49, A50, A51, A52, A53 *Nomenklatur = process, primärraffinörhastighet (1800 rpm eller 2300 rpm), utformning (ex eller hb) av yttre primärplàtar, primärraffinörens freeness-tal **lnte bra eftersom primärraffinörens freeness-tal var för högt.

Raffinórserierna som producerades med yttre primärplátar vid kvarhållande hade en större spalt mellan plátarna och högre haltighet av långa fibrer än motsvarande serier som producerades genom att använda utdrivande yttre plåtar. Detta möjligglorde raffinering av de kvarhållande seriema till lägre primära freeness-nivàer, varvid massans làngfiberinnehàll bibehölls. 10 15 20 534 E07 26 Figurerna 11 - 18 visar resultat av massaegenskaper hos de flesta av raffinörseriema som erhölls i denna undersökning. De tvà serierna som producerades vid mycket lågt primärt freeness-tal (< 500 ml) är uteslutna från diagrammen på grund av anhopning.

Figur 11 . Freeness-tal gentemot specifik energi TMP-kontrollserien hade de högsta behoven av specifik energi för uppnàende av ett givet freeness-tal. f-TMP-serien hade de näst högsta energibehoven och därefter f- TMPA-serien. f-TMPB-serien hade de lägsta behoven av specifik energi för uppnäende av ett givet freeness-tal.

Tabell B jämför behoven av specifik energi för varje kartlagd raffinörserie vid ett freeness-tal på 150 ml. Resultaten är från lineär interpolering.

Tabell B. Specifik energi vid 150 ml Specifik energi (kWh/MT) f-TMPA 1800 ex 661 ml 1889 f-TMPA 1800 hb 588 ml 1975 f-TMPB 2300 ex 617 ml 1626 f-TMP 1800 ex 597 ml 2060 f-TMP 1800 hb 524 ml 2175 TMP 1800 hb 664 ml 2411 f-TMPA 1800 ex 640 ml (2.8% NaHSOB) 2111* f-TMPB 2300 ex 538 ml (3.1% NaHSOa) 1411* *Genom extrapolering. f-TMPB 2300 ex-serien (kombination av defibrering, TMPB, och plåtar av hög intensitet) hade ett 32 % lägre energibehov än TMP-kontrollserien för uppnàende av ett freeness-tal på 150 ml. f-TMPA 1800 hb- och f-TMPA 1800 ex-seriema hade ett 18 % respektive 22 % lägre energibehov än TMP-kontrollserien vid 150 ml. f-TMP hb- och f- TMP ex-serierna hade ett 10 % respektive 15 % lägre energibehov än TMP- kontrollserien. Resultaten visar att ombyggandet/ersättandet av den trycksatta 10 15 20 25 30 534 B07 27 skruvutmataren och raffineringsplàtarna kan medföra en betydlig avkastning pà investeringar pà befintliga TMP-system.

Figur 12. Dragindex gentemot specifik energi f-TMPB ex-massorna hade det högsta dragindexet vid en given tillämpning av specifik energi och de följdes av f-TMPA-serien och därefter f-TMP-serien. TMP- kontrollmassorna hade det lägsta dragindexet vid en given tillämpning av specifik energi.

Tillsättandet av ungefär 3 % natriumbisulfit(NaHSOg-lösning till den trycksatta skruvutmataren ökade dragindexet i förhållande till motsvarande serie utan behandling med kemikalier.

Ett dragindex pà 52.5 Nm/g uppnàddes med f-TMPB 2300 ex (3.1 % NaHSüg) -serien under användning av 3.1 % NaHSOg och 1754 kWh/ODMT.

Figur 13. Dragindex gentemot freeness-tal Serier utan behandling med kemikalier Det fanns tvà grupper av dragindexresultat. Den lägre resultatgruppen representerar serier som producerades genom att använda utdrivande yttre plåtar. Den högre resultatgruppen representerar serier som producerades genom att använda kvarhàllande yttre plåtar. Den genomsnittliga ökningen av dragindexet genom att använda de kvarhàllande plàtama var ca 10%. Det skall uppmärksammas att en f- TMPB hb-serie inte användes i denna provkörning, eftersom det fanns brist pà defrbrerat AS-material.

Serier som behandlades med bisulfit Tillsättandet av ungefär 3% bisulfit till f-TMPA ex- och f-TMPB ex-seriema ökade dragindexet till samma eller t.o.m. högre nivà som hos massoma som producerades med de kvarhàllande plätarna. 534 G07 28 Tabell C jämför varje raffinörserle vid ett freeness-tal pá 150 ml.

Regressionsekvationerna som användes l interpoleringama ingàr i FIG. 13.

Tabell C. Dragindex vid 150 ml Dragindex (Nmlg) f-TMPA 1800 ex 661 ml 43.8 f-TMPA 1800 hb 588 ml 47.7 f-TMPB 2300 ex 617 ml 42.4 f-TMP 1800 ex 597 ml 43.5 f-TMP 1800 hb 524 ml 48.1 TMP 1800 hb 664 ml 48.2 f-TMPA 1800 ex 640 ml (2.8% NaHSO-J) 47.0* f-TMPB 2300 ex 538 ml (3.1% NaHSO-g) 47.9* 5 *Genom extrapolering.

Figur 14. Rivindex gentemot freeness-tal Raffinörserien som producerades genom att använda kvarhàllande yttre plåtar hade 10 det högsta rivindexet och làngfiberlnnehàllet. l tabell D jämförs raffinörserierna vid ett freeness-tal på 150 ml. Rivindexvärdena erhölls genom att använda Iineär interpolerlng. 15 Tabell D. Rivindex vid 150 ml Rivindex (mnmfig) f-TMPA 1800 ex 661 ml 9.0 f-TMPA 1800 hb 588 ml 9.9 f-TMPB 2300 ex 617 ml 8.7 f-TMP 1800 ex 597 ml 8.6 f-TMP 1800 hb 524 ml 9.3 TMP 1800 hb 664 ml 9.1 f-TMPA 1800 ex 640 ml (2.8% NaHSOS) * 9.7 534 60? 29 f-TMPB 2300 ex 538 ml (3.1% NaHSOg) * 8.8 *Genom extrapolering. f-TMPA-hb-massoma hade det högsta rivindexet. f-TMPA ex- och f-TMPB ex- massorna hade jämförbara rivindexresultat.

Figur 15. Sprängindex gentemot freeness-tal f-TMPA 1800 hb- och f-TMP 1800 hb-seriema som producerades med kvarhållande yttre plåtar hade det högsta sprangindexet vid ett givet freeness-tal. Raffinörserierna 10 som producerades med utdrivande plåtar, dvs. f-TMPA 1800 ex-, f-TMP 1800 ex, F- TMPB 2300 ex, hade ett lägre sprängindex vid ett givet freeness-tal.

Tillsättandet av ungefär 3 % bisulfit ökade sprangindexet hos seriema som producerades med utdrivande yttre plåtar till samma nivå som hos serierna som inte 15 behandlades med kemikalier och som producerades med kvarhållande yttre plåtar.

I tabell E jämförs sprängindexresultaten interpolerade till ett freeness-tal på 150 ml.

Tabell E. Sprängindex vid 150 ml Sprängindex (kPamz/g) f-TMPÅ 1800 GX 661 ml 2.51 f-TMPÅ 1800 hb 588 ml 2.85 f-TMPB 2300 eX 617 ml 2.30 f-TMP 1800 eX 597 ml 2.38 f-TMP 1800 hb 524 ml 2.76 TMP 1800 hb 664 ml 2.45 f-TMPÅ 1800 EX 640 ml (2.8% NaHsOg) ' 2.98 f-TMPB 23Û0 GX 538 ml (3.1% NaHsOg) ' 2.67 20 *Genom extrapolering. 10 15 20 534 507 30 Figur 16. Spetinnehåll gentemot freeness-tal TMP-kontrollmassorna hade de högsta spetinnehållsnivåerna. Raffinörserierna som producerades med de utdrivande yttre plàtarna hade lägre spetinnehàllsnivàer än motsvarande serier som producerades med de kvarhållande yttre plàtama. Det var helt uppenbart att f-förbehandlingen bidrog till att reducera spetinnehållet.

I tabell F jämförs spetinnehållsnivàerna för varje raffinörserie interpolerade till ett freeness-tal på 150 ml.

Tabell F. Spetinnehåll vid 150 ml Spetinnehåll (%) f-TMPA 1800 ex 661 ml 0.70 f-TMPA 1800 hb 588 ml 1.35 f-TMPB 2300 ex 617 ml 0.31 f-TMP 1800 ex 597 ml 0.37 f-TMP 1800 hb 524 ml 1.61 TMP 1800 hb 664 ml 2.63 f-TMPA 1800 ex 640 ml (2.8% NaHSOg) * 0.59 f-TMPB 2300 ex 538 ml (3.1% NaHSO;) * 0.18 *Genom extrapolering. f-TMPB ex-serien som producerades utan bisulfittillsats hade de lägsta spetinnehàllsnivàerna. Tillsåttandet av bisulfit reducerade spetinnehållet.

Figur 17. Spridningskoefficient gentemot freeness-tal Raffinörseriema som producerades med de utdrivande yttre plàtarna hade de högsta spridningskoefficientnivåerna.

Tabell G visar spridningskoefficientresultaten för varje serie vid ett freeness-tal pà 150 ml. 534 607 31 Tabell G. Spridningskoefficient gentemot freeness-tal Spridningskoefficient (mzlkg) f-TMPÅ 1800 GX 661 ml 57.1 f-TMPÅ 1800 hb 588 ml 55.1 f-TMPB 2300 GX 617 ml 56.8 f-TMP 1800 GX 597 ml 55.3 f-TMP 1800 hb 524 ml 53.6 TMP 1800 hb 564 ml 54.4 f-TMPÅ 1800 GX 540 ml (2.3°/o 55.9 NaHsOg) * f-TMPB 2300 GX 538 ml (3.1% 53.8 Naflso.) * *Genom extrapolering. 5 Tillsättandet av ungefär 3 % bisulfit minskade spridningskoefficienten med ca 1-3 mz/kg.

Figur 18. Ljushet gentemot freeness-tal 10 Samtliga f-serier hade högre ljushet än TMP-kontrollmassorna.

Tabell H jämför varje raffinörserie interpolerad till ett freeness-tal på 150 ml.

Tabell H. ISO-ljushet vid 150 ml ISO-ljushet f-TMPA 1800 ex 661 ml 52.0 f-TMPA 1800 hb 588 ml 51.3 f-TMPB 2300 ex 617 ml 52.8 f-TMP 1800 ex 597 ml 49.4 f-TMP 1800 hb 524 ml 48.9 TMP 1800 hb 664 ml 47.3 10 15 20 534 B07 32 f-TMPA 1800 ex 640 ml (2.8% NaHSOg) * 56.5 f-TMPB 2300 ex 538 ml (3.1% NaHSOg) * 59.1 *Genom extrapolering. f-TMP-serlerna hade ca 2 % högre ljushet än TMP-kontrollserien. Det att träextraktämnen avlägsnades i större grad fràn f-förbehandlingens trycksatta skruvutmatarkomponent av hög kompression bidrog mest sannolikt till ökningen av Ijushetsniván. f-TMPB-serien hade den högsta ljushetsnivàn (528), följd av f-TMPA-serierna (medelvärdet = 51.7) och sedan f-TMP-serierna (medelvärdet = 49.2).

Tillsáttandet av 3 % bisulfit ökade ljusheten avsevärt, dvs. upp till 59.1 hos f-TMPB ex- serien. 3. Jämförelse av defibreringsförhállanden under raffinering på den inre zonen I tabell l jämförs de defibrerade egenskapema efter de inre plàtama. Sàsom nämndes tidigare, utfördes det tre defibratorkömingar, A1, A2, A3, för att simulera f-TMPA-, f- TMPB- och f-TMP-utforrnningarna. Till var och en av dessa kömingar på det inre bandet tillfördes nedbruten flis fràn den trycksatta skruvutmataren.

Tabell I. deflbrerade egenskaper efter inre plåtar Defib- Process Tryck Genom- Specifik Spet- +28 rater (f-)- (psi) strömning energi inne- Mesh körning (ODMTPD) (kWh/ODMT) håll (°/>) (%) A1 TMPA 85 23.3 152 66.5 75.4 A2 TMPB 85 23.3 122 35.6 79.4 A3 TMP 50 24.1 243 88.7 82.4 10 15 20 25 30 534 607 33 Det är uppenbart att processförhállandena har en betydande inverkan pà defibreringseffektiviteten under raffineringen pà den inre zonen. Den nedbrutna flisen som raffinerats vid högre tryck (A1, A2) hade ett betydligt lägre spetinnehàll (flera defibrerade fibrer) i jämförelse med rafflnering vid ett typiskt TMP-tryck (50 psi).

Energibehovet för defibrering var också lägre vid högt tryck. Den högsta defibreringsnivän uppnàddes, när högt tryck och hög hastighet (A2) kombinerades.

A2 (f-TMPB)-materialet uppvisade den högsta fibersepareringen, följt av A1 (f-TMPA)- materialet. A3 (f-TMP) var tydligt det grövsta av de defibrerade proven.

Det kan märkas att stavens direktionalitet inte var en faktor under de inre raftineringskömingarna, eftersom de inre plåtarna var dubbelriktade.

Energibehovet för defibrering minskar när trycket förhöjs. Energiförlusterna är tämligen stora, när defibreringen sker under konventionella förhållanden. Till exempel vid ett tryck på 50 psig skulle ett tilläggsbehov av specifik energi på klart över 100 kWh/MT vara nödvändigt, när defibrerat material produceras till samma spetnivà som vid raffinering vid 85 psig. 4. Laboratoriemetoder Wtgranflis från Wisconsin användes i dessa exempel. fastämneshalt och bulkdensitet för granflisen framgår av Tabell ll.

Materialidentifiering, l början utfördes flera körningar pà trycksatt 36-1 CP-raffinör med variabel hastighet genom att använda plåtmönstret D14B002 med den yttre zonen och hälften av mellanzonen slipade. Detta utfördes för att simulera de inre banden av större enkelskiveraffinörer. Den första körningen A1 producerades med ett förbasningsuppehàll på 30 sekunder i basningsröret vid 0.4 bar, ett tryck pà 5.87 bar i raffinörmanteln och en maskinhastighet på 1800 A2 ökades maskinhastigheten till 2300 rpm. Kömingen A3 producerades med ett förbasningsuppehàll pà 3 minuter vid 1.38 bar, ett tryck pà 3.45 bar i raffinörmanteln och en rafflnörskivhastighet pà 1800 rpm. Körningen A3-1 utfördes också under rpm. För 10 15 20 25 30 534 607 34 likadana förhållanden som A3, förutom att produktionshastigheten reducerades fràn 24.1 ODMTPD till 9.4 ODMTPD för att förebygga nedbrytning av flisen före matningen till raffinören. Storleken av spalten mellan plátama för denna körning ökades också för att eliminera all aktivitet av stavamas mellanzon sà att flisen utsattes enbart för behandling av knàdfibreringsstavar. Analys av fiberkvalitet var inte möjlig på provet A1- 1, eftersom flisen som utsätts enbart för behandling av knàdfibreringsstavar inte är i en defibrerad fonn. Av denna anledning är spet- eller Bauer McNett-analys inte tillàmpbar.

Var och en av massorna användes för att producera tilläggsserier. Sex serier utfördes pá A1-materialet. De yttre plátama (Durametal 36604) installerades i 36-1CP-raffinören för att simulera den yttre raffineringszonen. Alla sex primärkömingar pà yttre zonen raffinerades pá 36-1 CP vid ett tryck pà 5.87 bar i manteln och vid en skivhastighet av 1800 rpm. Processnomenklaturen för dessa körningar är TMPA. En natriumbisulfitlut tillsattes i A17 och resultatet var en kemikaliesats pá 2.8 % NaHSO, (pà ugnstorrt virke). Tre sekundära raffinörkömingar producerades pà varje serie.

Två serier producerades på AZ-materialet. Båda 36-1CP kömingarna pà yttre zonen (A19 och A20) producerades vid ett tryck pá 5.87 bar i raffinörmanteln och en maskinhastighet av 2300 rpm. Processnomenklaturen för dessa körningar är TMPB.

Natriumbisulfitlut tillsattes i A20 (3.1 % NaHSOS). Tre sekundära raffinörkömingar producerades igen på varje serie.

Flera serier producerades också på A3-materialet, var och en vid ett tryck på 3.45 bar i raffinörmanteln och en hastighet av 1800 rpm. Tre sekundära raffinörkörningar producerades på varje serie. Processnomenklaturen för dessa kömingar är TMP.

Tvà TMP-kontrollserier producerades (A43 och A44) på A3-1-flisen, vilka genomgick en behandling av knàdfibreringsstavar endast under rafflnering pà den inre zonen. Både A43 och A44 raffinerades vid ett basningstryck på 3.45 bar och vid en maskinhastighet pà 1800 rpm. Flera atmosfariska raffinörkörningar utfördes sedan pà dessa massor för att minska freeness-talet till ett jämförbart område med de tidigare producerade serierna. 534 E07 35 Alla massor testades i entighet med TAPPl-standardmetoder. Testningen innefattade Canadian Standard Freeness, Pulmac Shives (0.10 mm sil), Bauer McNett klassificeringar, optiska fiberlängdanalyser, fysiska och optiska egenskaper. 10 15 20 25 30 35 40 45 534 607 36 Tabell I-A GRAFISK SAMMANFATTNING AV KÖRNINGAR MATERML as-1cPunfe) as-mmvme) g A7 A4 5.87 BAR, 2-3 sex. 1soo RPM 10 __- As í-š 5.87 BAR 11 2-3 sEK. 1aoo RPM 12 o1 A1 GRAN- 5.87 BAR__ A13 |=L|s 1aoo RPM A6 i* 5.87 AR A14 2-3 sEK. 1aoo RPM 15 A22 A16 ___" 5.87 BAR A23 2-3 sEK. 1soo RPM 4 A25 A17 ___- s.a7 A26 2-3 SEK. 1soo RPM 7 2.6 % NaHso, A2a A16 5.67 9 __- 2-3 sEK. 1soo RPM Aso MÄRK: A1 ANVÅNDE D14B002-PLÅTAR, YTTRE KON OCH HÄLFT EN AV MELLANZONEN OCH YTTRE ZONEN UTSLIPADE. A13 RÖRTRYCK PÅ 0.69 BAR; A4, A5, A6, A16, A17 OCH A18: RORTRYCK PA 0.34 BAR; A5, A6, A16 OCH A17 RAFHNERADEs PA oMvANT sÄTT. 10 15 20 25 30 35 40 Tabell I-B 37 534 B07 GRAFISK SAMMANFATTNING AV KÖRNINGAR MATERmL as-1cPunfe) as-1cP(Yme ) 991 31 A19 5.87 BAR, A32 0 SEK. 2300 RPM A33 "_" A2 5.87 BAR 34 2300 RPM A20 5.87 BAR 35 0 SEK. 2300 RPM A36 NQHSOQ 01 GRAN- A37 FLIS í A21 3.45 BAR 8 0 SEK. 1800 RPM 9 --A4o -_---A:rs :__ A3 3.45 BAR 3.45 BAR 0 SEK. 1800 RPM 1800 RPM 46 __' A41 3.45 BAR 47 O SEK. 1800 RPM 48 A42 3.45BAR 0 SEK. 1800 RPM MARK: A2 OCH A3 ANVÄNDE D14Boo2-PLÅTAR, YrTRE KoN OCH HÄLFrEN Av MELLANzoNEN ocH YrTRE zoNEN SUPADE. A2: RORTRYcK PA 0.69 BAR; A3; RoRTRvcK PA 1.38 BAR; A19, A20, A21, A40, A41 ocH A42: RoRTRYcK PA 0.34 BAR; A19, A20, A21 RAFFINERADES PA oMvANT SÄTT. 10 15 20 25 30 35 534 607 38 Tabell I-C GRAFISK SAMMANFATTNING AV KÖRNINGAR mAfennAL as-1 cpum) as-1cpwufq4o1 401 A49 _ A43 -f/ 3.45 BAR Aso Asz 01 A3-1-- 180 SEK. _\_ GRAN- 3.45 Bar 1800 RPM A51 A53 Fus 1soo RPM A54 i A44 3.45 BAR A55 A57 1ao sex. < 1soo RPM Ass Asa Tabell Il mAfennALnoeunFnmnon mArannAL u. ueNsToRRA FAsr/'XMNEN aumoenslrer (Kg/m ) gl man o1 GRAN 66.5 169.8 112.9 GENOMDRÅNKT 47.7 10 15 20 25 30 534 607 39 5. Ångförsörjning Såsom beskrivs i det ovanstående med hänvisning till FIG. 3, 4 och 5 är raffineringsplåtarna anordnade i ett motstående koaxiellt förhållande, varvid de avgränsar ett rafñneringsgap som sträcker sig väsentligen radiellt utåt från skivornas inre radie till skivomas yttre radie. Raffineringsgapet innefattar en yttre spalt 158 mellan de motstående ytter banden, till exempel 152A och 152B, och en inre spalt 156 avgränsad mellan de motstående inre banden, till exempel 150A och 1508. För ideal defibrering av det nedbrutna flismaterialet borde arbetsområdet 110 av det ena inre bandet ligga på ett kort avstånd fràn det motsatta inre bandets arbetsområde 110.

Avståndet ligger inom området 1.5 - 3.0 mm och är idealt ca 2 mm. Den täta spalten mellan de inre banden för ett arbetsområde som har ett tillräckligt fint mönster av stavar och spàr för att uppnå den önskade defibreringseffekten kan emellertid resultera i blockering av ångflödet tillbaka till bandmataren 30 och någon fön/ärmare uppströms (se FIG. 1). I nägra kända TMP-system används ett återflöde av ånga som alstrats under fibrilleringen för att upprätthålla det förhöjda trycket i raffinörens förvärmare och bandmataren. l föreliggande uppfinning alstras ånga i den yttre spalten 158 mellan de yttre bandens arbetsområden 112. För kompatibilitet med sådana kända TMP-system kan kompositplåtarna enligt föreliggande uppfinning modifieras för att möjliggöra àterflöde av ånga trots den tätare spalten på den inre plåtens arbetsområde.

I allmänhet kan åtminstone en av de motstående plåtarna innefatta en återflödeskanal för ånga för att rikta en del av ångan från den yttre spalten till den inre spalten på det inre matningsområdet 154 eller ett ställe vidare uppströms, medan den inre spalten 156 på det inre arbetsområdet förbigås.

En lösning, visad i FIG. 19, är att öppna de inre plåtamas 204 baksida 202 på statorn 200, vilket skulle låta ångan 210 att flöda i kanalen 206 uppströms i processen bakom det inre bandets arbetsområde 208. Denna förbiledning av ånga skulle inte ha en skadlig påverkan på uppehållstiden för fibrer i de inre banden (uppehållstiden i de inre banden borde hållas kort för att undvika överflödig fiberackumulering som ökar friktionsförluster och därigenom energiförbrukningen. Det är allmän praxis att bilda varje raffineringsplåt utav ett flertal, till exempel tio, något tårtforrnade segment eller - 10 15 20 25 30 534 607 40 element som är bultade ihop med skivan. l föreliggande uppfinning kan det inre bandet bildas utav en sats inre bandsegment och det yttre bandet kan bildas utav en annan sats av yttre bandsegment. Några eller alla av de inre bandsegmenten kan ha en radiell genomborrning eller ett spår 206 på baksidan (vid gränsytan med skivan) för ångan så att den flödar förbi det motsvarande segmentets arbetsområde, med ett inlopp 212 mot raffineringsgapet 126 radiellt utanför det inre bandets arbetsområde.

Såsom visas i FIG. 20, innefattar en variation en passage 214 bildad i själva skivan, företrädesvis statorn. Detta kan vara synnerligen effektiv, ifall plåten utgörs av distinkta inre och yttre band som är anslutna till skivan så att ett ringforrnigt utrymme 126 bildas mellan banden. lnloppet 212 för passager för förbiströmning av ånga kan vara belägeti skivan i detta ringformiga utrymme. En dylik ångavledningspassage genom raffinörskivan kan alternativt åstadkommas genom att anordna ett eller flera hål i skivan i linje med motsvarande hål i plåtarna någonstädes radiellt utåt från det inre arbetsområdet 208. Hålen skulle vara anslutna till raffinörens matningssida genom ett rörarrangemang och anslutningen kan vara kopplad till ett eller flera ställen nágonstädes mellan utmatningen av pluggskruvutmataren (eller tryckförrnedlaren till matningssystemet) och inloppet vid raffineringsplåtarnas radiella centrum.

En annan lösning, visad i FIG. 21 och 22, innefattar en ångkanal 216 på ytan av det inre bandets arbetsområde 208, företrädesvis i statorn. Denna kanal är anordnad för det enda ändamålet att låta ånga flöda tillbaka mot matningssystemet i stället för att vara fångad mellan de inre och yttre banden. En dylik avledningskanal löper diagonalt eller snett över stav-/spårmönstret på det inre bandets arbetsområde, antingen på rotorn, statorn eller båda två av fasen 164 på arbetsområdets stavar eller till mataröppningen 154. Kanalen för förbiströmning av ånga har ett inlopp 218 vid det ringforrniga utrymmet 126 de inre och yttre banden. Placeringen av kanalen i statorn möjliggör att ångan har en passage med minst motstånd. Rotom skulle ha en tendens att pumpa ånga framåt, t.o.m. med kanalen, men statorn låter ångan att flöda tillbaka.

Såsom i samband med föregående utföringsforrn som beskrivs i det ovanstående, skulle förbiströmningskanalen på ytan suga ånga från arbetsområdets 208 radiellt sett yttre ända som skulle typiskt befinna sig vid den på ett avstånd belägna gränsytan mellan de inre och yttre banden. Spåren löper bort ifrån rotationsriktningen så att 10 15 534 607 41 matningsmaterial inte är riktat tvärs statorns spàr i det inre bandet, varvid obehandlad flis skulle släppas igenom. I den illustrerade utföringsformen har spàrens vinkel valts så att all inkommande flis tvings genom raffineringsgapet i syfte att uppnå det yttre raffineringsområdet. Sett från sidan utgörs förbiledningskanalen 216 för ånga helt enkelt en käl i plåtmönstret löpande med en fas på ungefär 20 - 30 grader från horisontalplanet på stavarna som löper mot den yttre diametern och med en minimal fas på stavama som sträcker sig mot den inre diametern. Denna geometri hjälper till vid tvingandet av träflis tillbaka till gapet genom mekaniska krafter varje gång material kommer till ångavledningsspåren. Ångspåren kan vara djupare än det omgivande mönstret (i detta fall är de av samma djuphet) och kanalen kan vara rak (såsom i detta fall) eller krökt. Även om olika former av ångspår och t.o.m. spår genom segmentens baksida har prövats tillbaka i tiden, var de konstruerade för att få ånga att röra sig framåt, inte bakåt. Såvitt uppfinnaren vet har ingen modifierat raffineringsplàtar för att öka bakflödet av ånga, dvs. strömning bakåt, i uppströms riktningen.

Claims (15)

10 15 20 25 30 534 607 42 PATENTKRAV

1. System för att utav träflis som basats producera termomekanisk massa i en raffinör med roterande skivor, innefattande: en trycksatt macererande skruvanordning (16) som har en inloppsända (18) för mottagning av den basade flisen, en arbetssektion (20) för att utsätta flisen för macerering och awattning under stora mekaniska kompressionskrafter i en miljö av mättad ånga för att nedbryta flisen, och en utloppsända (22) där den awattnade och nedbrutna flisen expanderar; organ (54, 56) i skruvanordningens (16) utloppsända (22) för matning av utspädningsvatten till den awattnade och nedbrutna flisen, varvid utspädningsvattnet tränger sig i den expanderande flisen och tillsammans med flisen bildar ett material som tillförs raffinören, vilket material har en fastämneshalt inom intervallet ca 30 - 55 %; en primärraffinör (26) som har inbördes roterande skivor, av vilka skivor var och en har en arbetsplàt (100) pä sig, vilka plåtar (100) är anordnade i ett motstàende koaxiellt förhållande, varvid de avgränsar ett raffineringsgap som sträcker sig väsentligen radiellt utàt från skivornas inre diameter till skivomas yttre diameter; varje plåt (100) har ett radiellt sett inre defibrerande band (102) och ett radiellt sett yttre fibrillerande band (104), av vilka varje band har ett inre matningsområde (106, 108) och ett yttre arbetsområde (110, 112), varvid det inre bandets (102) arbetsområde (110) avgränsas av ett första mönster av växelvis anordnade stavar (114) och spàr (116) och det yttre bandets (104) matningsområde (108) avgränsas av ett andra mönster av växelvis anordnade stavar (118) och spàr (120), vilket första mönster pà det inre bandets (102) arbetsområde (110) har relativt smalare spår (116) än nämnda andra mönster pà det yttre bandets (104) matningsområde (108); och raffinörens mataranordning (30) för mottagning av det tillförda materialet och transport av det tillförda materialet mellan skivorna, väsentligen vid skivornas inre diameter; där den trycksatta macererande skruvens arbetssektion (20) innefattar en awattnande del som har en perforerad rörformig vägg (34) och en vingad koaxiell axel (36) av jämn diameter roterande däri, en omedelbart efter den awattnande delen följande pluggdel som har en massiv rörformig vägg och en vinglös axel av större diameter än den 10 15 20 25 30 534 BÜ? 43 awattnande delen, varvid den avgränsar ett strypt flödestvärsnitt för macerering av flisen under hög komprimering; och den trycksatta macererande skruvens utloppsända (22) innefattar en expansionsvägg (42) som utvidgar sig utåt från pluggdelens massiva rörformiga vägg och en konisk ventil (46) som är anordnad koaxiellt i förhållande till axeln och står mittemot expansionsväggen (42) i ett axiellt reglerbart avstånd därifrån, varvid den avgränsar ett justerbart expansionsutrymme (50).

2. System enligt patentkravet 1, där organen (54) för tillförsel av utspädningsvatten innefattar åtminstone en vätskedysa som tränger sig i den kragade expansionsväggen (42) för inmatning av utspädningsvatten i det justerbara expansionsutrymmet (50).

3. System enligt patentkravet 1, där organen (56) för tillförsel av utspädningsvatten innefattar åtminstone en vätskedysa som tränger sig i den koniska ventilen (46) för inmatning av utspädningsvatten i det justerbara expansionsutrymmet (50).

4. System enligt något av patentkraven 1 - 3, där det yttre bandets (104) arbetsområde (112) har ett tredje mönster av växelvis anordnade stavar (128) och spår (130), och spåren (130) i det yttre bandets (104) tredje mönster är smalare än spåren (116) i det första mönstret av det inre bandets (102) arbetsområde (1 10).

5. System enligt något av patentkraven 1 - 4, innefattande ett ringformigt utrymme (126) mellan det inre bandet (102) och det yttre bandet (104).

6. System enligt patentkravet 5, där några, men inte alla, stavar (146) på det yttre bandets (104) arbetsområde sträcker sig in i det ringformiga utrymmet (126). 10 15 20 25 30 534 607 44

7. System enligt något av patentkraven 1 - 6, där det inre bandet (102) och det yttre bandet (104) är distinkta organ som är fästa vid en gemensam raffinörskiva.

8. System enligt något av patentkraven 1 - 7, där det inre bandet (102) och det yttre bandet (104) är integrerat anordnade på ett gemensamt underlag.

9. System enligt något av patentkraven 1 - 8, där varje plåt har en totalradie som sträcker sig till det yttre bandets (104) yttre omkrets (144) och varje band har en motsvarande radiell bredd; och det inre bandets (102) radiella bredd är mindre än det yttre bandets (104) radiella bredd.

10. System enligt patentkravet 9, där det inre bandets (102) radiella bredd är mindre än ca 35 % av totalradien.

11. System enligt något av patentkraven 1 - 10, där den radiella bredden av det inre bandets (102) matningsomràde (106) är större än den radiella bredden av det inre bandets (102) arbetsområde (110); och den radiella bredden av det yttre bandets (104) matningsomràde (108) är mindre än den radiella bredden av det yttre bandets (104) arbetsområde (112).

12. System enligt något av patentkraven 1 - 11, där mönstret av stavar och spår på det yttre bandets (166) arbetsområde har åtminstone två zoner (168, 170), av vilka en zon (170) befinner sig bredvid det yttre bandets (166) matningsomràde (172) och en andra zon (168) befinner sig bredvid det yttre bandets (166) yttre omkrets; och mönstret av stavar och spår i den ena zonen är inte så tätt som mönstret av stavar och spår i den andra zonen. 10 534 607 45

13. System enligt patentkravet 12, där mönstret av stavar (114) och spår (116) över det inre bandets (102) hela arbetsområde (110) har jämn densitet.

14. System enligt något av patentkraven 1 - 13, där mönstret av stavar (114) och spår (116) över det inre bandets (102) hela arbetsområde (110) har en första jämn densitet och mönstret av stavar (118) och spår (120) över det yttre bandets (104) hela matningsomráde (108) har en andra jämn densitet.

15. System enligt något av patentkraven 1 - 14, där de inbördes roterande skivorna innefattar en rotorskiva och en motstående stator; rotorns yttre band (192) har krökta matarstavar (195) pà matningsområdet (194); och det yttre bandets (196) matningsomráde (198) på statorn har en väsentligen plan del för de krökta matningsstavarna (195).