DE10337944A1

DE10337944A1 - Verfahren zur Zuführung einer Faserstoffsuspension zu einem Stoffauflauf

Info

Publication number: DE10337944A1
Application number: DE2003137944
Authority: DE
Inventors: Erwin Binder; Axel Gommel
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2003-08-19
Filing date: 2003-08-19
Publication date: 2005-03-17

Abstract

Das Verfahren dient der Zuführung einer Faserstoffsuspension (S) zu einem Stoffauflauf (1) einer Papier- oder Kartonmaschine (2). Die Faserstoffsuspension (S) wird durch Vermischen einer Dickstoffsuspension (4) mit einer Verdünnungsflüssigkeit (5) gebildet. Das Verfahren verwendet mindestens eine spezifisch wirkende Entgasungseinrichtung (6), die mit einem Druck betrieben wird, der mindestens 0,1 bar über dem Dampfdruck der zu entgasenden Flüssigkeit liegt. Das Verfahren arbeitet besonders wirtschaftlich.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zuführung einer Faserstoffsuspension gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Verfahren und die dazu benötigten Stoffzuführsysteme sind grundsätzlich bekannt. Die zuzuführende Faserstoffsuspension erhält den größten Teil der Fasern aus einer in der Stoffaufbereitungsanlage bereitgestellten Dickstoffsuspension. Letztere weist z.B. eine typische Konsistenz zwischen 2,5 und 5 % auf. Durch Zumischen von Verdünnungsflüssigkeit, z. B. Siebwasser der Papiermaschine wird die Konsistenz auf einen Wert abgesenkt, der für den Betrieb des Stoffauflaufes der Papiermaschine günstig ist. Zwar ist das Siebwasser optimal für diese Verdünnungsaufgabe geeignet, Probleme gibt es aber wegen des hohen Gasgehaltes, wobei der überwiegende Teil Luft ist. Der größte Anteil dieser Gase entweicht sehr schnell, dagegen müssen die Restgase oft aufwändig entfernt werden. Andernfalls würde die Qualität des hergestellten Papiers unzulässig herabgesetzt. Bekannte Lösungen sind große Entgasungsbehälter, in denen durch Evakuieren ein ständiger Unterdruck gehalten wird, der dem Dampfdruck der zu entgasenden Suspension entspricht. Das ist wirksam aber teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Stoffzuführsystem und ein Verfahren der eingangs genannten Art mit ausreichender Entgasung des zum Stoffauflauf geführten Stoffstroms zu schaffen. Es soll mit relativ geringem Aufwand auskommen und betriebssicher sein.

Zur Lösung der Aufgabe sind ein Stoffzuführsystem und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche vorgesehen.

Das erfindungsgemäße Stoffzuführsystem zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass einerseits die gesamte zum Stoffauflauf geführte Stoffsuspension entgast wird und andererseits dadurch, dass für die Entgasung der Faserstoffsuspension eine Entgasungseinrichtung verwendet wird, die einfach aufgebaut ist und keine hohen Anforderungen an das Vakuum erzeugende System stellt. Insbesondere ist es im Allgemeinen nicht erforderlich, große Behälter zu verwenden, die mit dem Dampfdruck der zu entgasenden Suspension betrieben werden, also unter extremem Unterdruck stehen mit den daraus resultierenden Festigkeitsanforderungen. Auch Vakuumsysteme mit großem Energieverbrauch werden nicht benötigt. Umfasst die Entgasungseinrichtung einen oder mehrere Behälter mit relativ großem Durchsatz, z.B. jeweils 5000 l/min, so ist sie sehr kompakt und unterscheidet sich vorteilhaft von Entgasungscleanern mit einer Vielzahl von Apparaten und Rohrleitungen etc.

Besonders günstig ist das Verfahren bei Papiermaschinen anzuwenden, deren Siebgeschwindigkeit zwischen 800 und 1400 m/min liegt. Die Menge der im Siebwasser enthaltenen Luft hängt stark von der Siebgeschwindigkeit ab.

Die Erfindung wird erläutert an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 ein vereinfachtes Verfahrensschema;
2 eine Variante;
3 eine weitere Variante.
Das Schema der 1 zeigt ein erstes Beispiel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Um die Papier- oder Kartonmaschine 2 zu betreiben, wird eine Faserstoffsuspension S in den Stoffauflauf 1 eingeführt. Diese Faserstoffsuspension S wird in der üblichen Weise durch Vermischung einer Dickstoffsuspension 4 mit einer Verdünnungsflüssigkeit 5 erzeugt und hat danach im Wesentlichen die für den Betrieb des Stoffauflaufes gewünschte Konsistenz. Bekanntlich liegen Stoffauflauf-Konsistenzen im Bereich zwischen 0,5 und 2 %, in der Regel um 1 %. Die Verdünnungsflüssigkeit 5, die an einer Mischstelle 8 zugeführt wird, stammt bei dem hier gezeigten Beispiel aus dem ersten Siebwasser 12, also dem im Formierbereich der Papier- oder Kartonmaschine 2 angefallenen Wasser. Es wird oft als Siebwasser I (SW I) bezeichnet im Unterschied zum später auf der Papiermaschine anfallenden zweiten Siebwasser 12'' (SW II), das sehr viel weniger Feinstoffe enthält. Aus prozesstechnischen Gründen wird der Überschuss 12' des SW I in den Vorratstank des SW II geleitet.
Es ist bekannt, dass solches Siebwasser u.a. mit einem beträchtlichen Anteil von Luft und eventuell sonstigen Gasen vermischt ist. Das Siebwasser wird unterhalb des Papiermaschinen-Siebes aufgefangen und seitlich abgeleitet. In den dazu benutzten offenen Rinnen kann bereits ein großer Teil der enthaltenen Luft austreten. Dennoch ist es in der Regel sinnvoll, einen weiteren Gasanteil 7' in einem speziellen Behälter 11 auszuscheiden, wie er z.B. aus der DE 199 38 799 bekannt ist. Zur Unterstützung kann der Behälter 11 unter einem mäßigen Unterdruck stehen. Nach dem Vermischen von Dickstoffsuspension 4 und Verdünnungsflüssigkeit 5 wird eine Entgasungseinrichtung 6 verwendet, die als zylindrischer Behälter aufgebaut sein kann. Durch einen Tangentialeinlauf lässt sich dann die zugeführte Suspension so in Rotation versetzen, dass die enthaltenen Gase 7 in Folge der Fliehkräfte nach innen wandern und durch eine Vakuumeinrichtung 10 aus dem Zentrum abgesaugt werden können. Dabei bildet sich im Behälter eine Phasengrenze flüssig/gasförmig aus. Die Vakuumeinrichtung 10 benötigt keinen Unterdruck, der dem Dampfdruck der Suspension entspricht oder in dessen Nähe liegt. Übliche Werte für den Unterdruck einer solchen Vakuumeinrichtung liegen bei 0,8 bis 0,9 bar. Nach Verlassen der Entgasungseinrichtung 6 wird die Suspension über eine Stoffpumpe 9 in einem geschlossenen System bis zum Stoffauflauf 1 geführt. Dabei wird hier in der üblichen Weise der Rest an noch vorhandenen Störstoffen durch eine Cleaneranlage 17 und eine Sortiereranlage 18 ausgeschieden. Um den Druck in der Cleaneranlage 17 nicht zu hoch werden zu lassen, kann zwischen Akzept der Cleaneranlage 17 und Zulauf zur Sortiereranlage 18 eine Druckerhöhungspumpe 22 ("Booster-Pumpe") installiert sein. Selbstverständlich wird der Aufwand, der für diese Hydrozyklone und Sortierer betrieben werden muss, von den Rohstoffen sowie den Anforderungen an die Qualität des erzeugten Papieres abhängen. Wenn z.B. die Dickstoffsuspension 4 aus Altpapier gebildet wurde, können noch Sand und kleine Plastikteile vorhanden sein.
Aus dem Akzept der Cleaneranlage 17 wird hier ein Teilstrom 13 abgeleitet und in der Mischstelle 8 unmittelbar vor der Dickstoffsuspension 4 wieder zugemischt. Dieser Teilstrom 13 kann durch einen Mengenregler 14 so reguliert werden, dass der Akzeptstrom der Cleaneranlage 17 konstant bleibt. Eine andere Möglichkeit zur Rückführung eines Teilstromes 13 zeigt 2. Demnach wird der Akzept der Cleaneranlage 17 in einem Zwischenbehälter 23 gesammelt, der einen Überlauf 24 für den Teilstrom 13 enthält. Dem Zwischenbehälter 23 folgt dann die Stoffpumpe 9.
Bekanntlich gibt es viele Papier- oder Kartonmaschinen, bei denen der Stoffauflauf nicht nur mit der bereits erwähnten Faserstoffsuspension S versorgt wird, sondern zusätzlich mit einer Verdünnungsflüssigkeit, die über die Breite gesehen an verschiedenen Stellen zudosiert wird. Dadurch lässt sich z.B. das Querprofil der mit dem Stoffauflauf gebildeten Faserstoffschicht beeinflussen, insbesondere optimieren. Eine solche Möglichkeit zeigt die 2, bei der das Siebwasser nicht nur als Verdünnungsflüssigkeit 5 für die Dickstoffsuspension 4 verwendet wird. Ein Teil des vorentlüfteten Siebwassers wird als Verdünnungsflüssigkeit 15 durch eine separate Entgasungseinrichtung 16 hindurchgeführt, die ähnlich funktioniert wie die bereits erwähnte Entgasungseinrichtung 6. Über eine Verdünnungswasserpumpe 19 gelangt diese Verdünnungsflüssigkeit nun in eine Dosiereinrichtung 3 des Stoffauflaufes 1', in der sie aufgeteilt und der Faserstoffsuspension S an verschiedenen Stellen zudosiert wird. Im Beispiel gemäß dieser 2 wird zwischen der Mischstelle 8 und der Entgasungseinrichtung 6 eine Pumpe 21 verwendet, z.B. eine Propellerpumpe mit hohem Volumendurchsatz und geringem Vordruck. Diese Möglichkeit kann grundsätzlich auch bei anderen Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft sein.
Eine Variante im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Entgasung wird in 3 dargestellt. Gemäß dieser Ausführungsform wird die Entgasung mit Hilfe einer Entgasungseinrichtung 6' bereits vor Zumischung der Dickstoffsuspension 4 zur Verdünnungsflüssigkeit 5 durchgeführt. Dadurch werden die Gase 7'' aus der Dickstoffsuspension 4 entfernt. Das hat den Vorteil, dass mit einer kleineren Entgasungseinrichtung 6' gearbeitet werden kann, da der Volumenstrom der Dickstoffsuspension 4 weit geringer ist als der des Verdünnungswassers. Diese Variante ist dann besonders sinnvoll, wenn sich die Dickstoffsuspension 4 trotz ihrer höheren Konsistenz (z.B. 3 – 5%) bereits ausreichend entgasen lässt. Auch sollte es möglich sein, das Siebwasser 12 ohne großen Aufwand vorzuentgasen, z.B. dadurch dass es in offenen Rinnen 25 (hier nur angedeutet) geführt wird.

Claims

Verfahren zur Zuführung einer Faserstoffsuspension (S) zu mindestens einem Stoffauflauf (1, 1') einer Papier- oder Kartonmaschine (2) mit mindestens einer Verdünnungseinrichtung, in der die Faserstoffsuspension (S) durch Vermischen einer Dickstoffsuspension (4) mit einer Verdünnungsflüssigkeit (5), insbesondere Wasser, erzeugt wird und mindestens einer Einrichtung zur Entfernung von Gas aus Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffsuspension (S) nach dem Vermischen mit der Verdünnungsflüssigkeit (5) in mindestens eine Entgasungseinrichtung (6) geführt wird, in der die in der Faserstoffsuspension enthaltenen Gase (7) abgeschieden und aus der Entgasungseinrichtung (6) abgeführt werden, wobei in der Entgasungseinrichtung (6) ein Absolutdruck eingestellt wird, der mindestens 0,1 bar über dem Dampfdruck der sich darin befindenden Faserstoffsuspension liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffsuspension (S) nach der Entgasungseinrichtung (6) durch eine Stoffpumpe (9) in einem geschlossenen System zum Stoffauflauf (1, 1') geführt wird und dass die Entgasungseinrichtung (6) in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension gesehen direkt vor der Stoffpumpe (9) angeordnet ist.
Verfahren zur Zuführung einer Faserstoffsuspension (S) zu mindestens einem Stoffauflauf (1, 1') einer Papier- oder Kartonmaschine (2) mit mindestens einer Verdünnungseinrichtung, in der die Faserstoffsuspension (S) durch Vermischen einer Dickstoffsuspension (4) mit einer Verdünnungsflüssigkeit (5), insbesondere Wasser, erzeugt wird und mindestens einer Einrichtung zur Entfernung von Gas aus Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Dickstoffsuspension (4) vor dem Vermischen mit der Verdünnungsflüssigkeit (5) in mindestens eine Entgasungseinrichtung (6') geführt wird, in der die in der Dickstoffsuspension (4) enthaltenen Gase (7'') abgeschieden und aus der Entgasungseinrichtung (6') abgeführt werden, wobei in der Entgasungseinrichtung (6') ein Absolutdruck eingestellt wird, der mindestens 0,1 bar über dem Dampfdruck der sich darin befindenden Faserstoffsuspension liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, 2, oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Absolutdruck in der Entgasungseinrichtung (6, 6') auf mindestens 0,2 bar über dem Dampfdruck der sich darin befindenden Faserstoffsuspension eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Entgasungseinrichtung (6, 6') ein Druckverlust zwischen Suspensionseinlauf und Suspensionsauslauf von höchstens 1,2 bar eingestellt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entgasungseinrichtung (6, 6') einen Behälter aufweist, der mit einem Volumendurchsatz von mindestens 2000 l/min, vorzugsweise mindestens 5000 l/min betrieben wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdünnungsflüssigkeit (5) Siebwasser (12) der Papier- oder Kartonmaschine (2) ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebwasser vor Eintritt in die Mischstelle (8) in offenen Rinnen vorentgast wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebwasser vor Eintritt in die Mischstelle (8) in einem Behälter (11) vorentgast wird, der mit einem Druck zwischen 0,8 bar und dem Umgebungsdruck betrieben wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Vermischung mit Verdünnungsflüssigkeit (5) eine definierte Mischstelle (8) vorgesehen ist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffsuspension (S) nach der Entgasungseinrichtung (6, 6') durch eine Cleaneranlage (17) geführt wird und dass aus dem Gutstoff dieser Cleaneranlage (17) ein Teilstrom (13) abgezogen und der Verdünnungsflüssigkeit (5) wieder zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchsatz der Cleaneranlage (17) mit Hilfe des Teilstromes (13) mengengeregelt ist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Gutstoff der Cleaneranlage (17) in einem Zwischenbehälter (23) geführt wird, der einen Überlaufstrom für den Teilstrom (13) bildet.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoffauflauf (1') mit einer Dosiereinrichtung (3) versehen ist, mit der der Stoffauflauf (1') mit Verdünnungsflüssigkeit zur Regelung des Querprofils der hergestellten Bahn versorgt wird, zu deren Bereitstellung eine weitere separate Entgasungseinrichtung (16) für die Verdünnungsflüssigkeit (15) vorgesehen ist, in der die in der Verdünnungsflüssigkeit (15) enthaltenen Gase abgeschieden und aus der Entgasungseinrichtung (16) abgesaugt werden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Entgasungseinrichtung (16) mit einem Druck betrieben wird, der mindestens 0,1 bar über dem Dampfdruck der zu entgasenden Verdünnungsflüssigkeit (15) liegt.
Anwendung des Verfahrens beim Betrieb einer Papiermaschine, deren Siebgeschwindigkeit zwischen 800 und 1400 m/min liegt.