向連續蒸煮器供給木片的系統和方法

專利名稱：向連續蒸煮器供給木片的系統和方法
技術領域：
本發明涉及ー種根據權利要求I所述的連續蒸煮器的供給系統，在該連續蒸煮器對木片進行蒸煮以供制造纖維紙漿。
背景技術：
在較早的用于連續蒸煮器的傳統供給系統中使用高壓閘槽供給器(sluicefeeder),用以對木片楽;料(chip slurry)增壓并將其傳輸到該蒸煮器的頂部。在木衆手冊■(Handbook of Pulp, Herbert Sixta, 2006)中，第 381 頁中闡不了這種使用高壓閘槽供給器供給的原理。這種供給的主要優點是木片的流動不需要經過泵，而是通過液壓傳輸。在將流體傳輸到蒸煮器中以及從蒸煮器中輸出的同時可以保持高壓カ而 不損失壓カ(經歷壓カ損失)。然而，該系統所具有的某些缺點是，高壓供給器受到磨損，并且必須被調整以使得從高壓回路流到低壓回路的滲漏最小化。第二個缺點是在傳輸中的溫度必須保持較低，使得在傳輸中不會發生因蒸汽內爆導致的爆炸。早至1957年，專利US2803540公開了ー種用于連續的木片蒸煮器的供給系統，在該系統中，木片被從灌注容器泵送到蒸煮器，其中木片在蒸汽的環境中被蒸煮。蒸煮流體在此被加入到泵中，以便獲得能夠被泵送的10%的濃度。這種蒸煮器被建議用于每天產量為150噸至300噸紙漿的較小規模的生產(見第7欄，第35行)。1959年的專利US2876098也公開了ー種用于不具有高壓閘槽供給器的連續木片蒸煮器的供給系統。在這種情況下，木片在由泵泵送到蒸煮器的頂部之前，在混合器中混合成漿料。泵裝置位于蒸煮器的下方，并且泵軸還設有渦輪，通過該渦輪從增壓的黑液中回收壓カ，從而獲得所要求的泵送效果。1967年的專利US3303088中也公開了ー種用于不具有高壓閘槽供給器的連續木片蒸煮器的供給系統，在這種系統中，在懸浮的木片被泵送到蒸煮器的頂部之前，木片首先在預處理容器中利用蒸汽進行預處理，并且之后在該容器中形成漿料。1971年的專利US3586600公開了另一種用于連續蒸煮器的供給系統，該連續蒸煮器主要被用于細碎木材。此外，在這種情況下不使用高壓閘槽供給器，木質材料借助泵26通過上游的浸潰容器(impregnation vessel)被供給到蒸煮器的頂部。在專利EP157279中同樣公開了相應的將細碎木材向連續蒸煮器的頂部泵送的方案。對于這些從二十世紀五十年代后期到七十年代前期提出的蒸煮器設備，典型的是它們適用于大約每天生產100噸至300噸紙漿的有限容量的小型蒸煮器設備。專利US5744004中公開了向蒸煮器供給木片的方案的ー種變型，其中木片混合物則是通過串聯設置的若干個泵供給到蒸煮器。在這種情況下，使用公知為DISCFL0 的泵。該系統的一個缺點是這種泵的泵送效率通常較低。在前述的木漿手冊中，在第382頁闡示了公知為TurboFeed 的泵送供給木片混合物的變型。在此，三個泵被串聯設置用以向蒸煮器供應木片混合物。這種供給已經在US5753075、US6106668、US6325890、US6336993 和 US6551462 中取得專利權；但是在若干種情況下，例如在專利US3303088中沒有被考慮。專利US5753075涉及從蒸汽預處理容器向預處理容器泵送的方案，并且在這種情況下公開了能夠在第一離心泵之前插入噴射泵，如圖3中所示的附圖標記70。專利US6106668具體地涉及在泵送期間加入AQ/PS。專利US6325890涉及串聯設置的至少兩個泵，其中這些泵設置在地平面上。專利US6336993涉及詳細的方案，在該方案中不僅加入化學制品以從木片中溶解金屬，而且在每個泵之后收回流體以減少泵送的木片中的金屬含 量。專利US6551462實際上涉及與在專利US3303088中公開的系統相同的系統。在這些系統中使用液力型(Hydrostal type)軸流泵或者螺旋泵，并且這樣并不提供與徑向型離心泵ー樣的壓頭。這可能是需要串聯安裝多個泵的ー個原因。這些系統的ー個主要的缺點是這些具有若干串聯設置的泵的系統的可利用率有限。如果ー個泵出故障，則整個蒸煮器設備必須停產。在三個泵串聯并且每個泵的正常可利用率為O. 95的情況下，整個系統的總的可利用率將僅有O. 86 (O. 95X0. 95X0. 95=0. 86)。因此現已經開發出來了具有并聯泵的系統，例如以下專利申請中所表示SE0800644、SE0800645、SE0800647 和 SE0800648。然而，由于被泵送的木片對泵的葉輪葉片具有沖擊作用，泵供給對泵的要求很高并且磨損嚴重。還期望盡可能地減少在泵的入口管線中的壓降，使得后續的泵能夠產生最大的壓力。

發明內容
本發明的第一目的是獲得改進的木片供給系統，在該系統中，能夠通過離心泵產生最優的增壓。該離心泵優選地為對角式或徑向式泵。其它的目的是減少泵入口中的壓カ損失并且減少泵的磨損。以上描述的目的是通過根據權利要求I的特征部分所述的系統和根據權利要求7的特征部分所述的方法來實現的。根據本發明的系統g在用于將精細切分(細碎)的纖維素材料泵送到連續蒸煮器，在該系統中，該纖維素材料被連續地供給到該蒸煮器的頂部，并且經在該蒸煮器中去木質處理(delignification)之后，從該蒸煮器的底部輸出。精細切分的纖維素材料至少在合適類型的第一容器或儲水管中形成漿料(slurry)，漿料化的纖維素材料從第一容器通過第一出口管輸出，該第一出口管具有第一內徑并且設置在該第一容器的底部。通過將具有第ニ內徑的第二出ロ管同心地圍繞該第一出ロ管設置，而圍繞該第一出ロ管形成腔室。該腔室在端部附近被第一容器中的端壁封閉，并且該腔室在相反端部具有開ロ，其中該第二出ロ管連接到泵的入口。該腔室還設有用于向該腔室連續加入流體的多個入口。有利的是，沿縱向方向的第二出口管沿著延伸部(stretch)與該第一入口管重疊，該延伸部限定了該腔室的軸向長度。該延伸部被被適配成使得利用與纖維素材料的流平行的流，能夠形成膜。為了確保形成連續的流體膜，有利的是該腔室設有用于在圍繞該腔室的外圍的多個位置加入流體的分配器。該分配器例如可由多個橫貫端壁外圍分布的多個入口構成。或者，這些入口可設置在該第二出口管的外表面上，靠近該腔室的端壁處。為了形成維持到泵的入口處的流體膜，有利的是第二出口管設有大于第一出口管的內徑的第二內徑，使得該腔室獲得介于I厘米至20厘米之間的厚度。更小的厚度對于小的管尺寸以及處在用于形成纖維素材料的漿料的第一容器與泵之間的較短的延伸部而言是有利的。在一種應用中，第一出口管的內徑具有40厘米的內徑，第二出口管可具有42厘米至45厘米的內徑。另外，在備選的實施例中，該腔室的端壁可被固定設置在一個管處(例如第二出ロ管)，并且通過柔性密封(優選地為填料箱密封)使例如第一管的外表面以密封的方式與第ニ管接觸。該設計通過這種點連接的使用還能夠吸收這些管之間的一定程度的傾斜。該方法涉及將精細切分的纖維素材料泵送到連續蒸煮器，在該方法中，纖維素材料被連續地供給到蒸煮器的頂部，并且經在蒸煮器中去木質處理之后從蒸煮器的底部供應出去。精細切分的纖維素材料首先至少在第一容器中形成為漿料，并且呈纖維素材料的棒形流朝向泵輸出。該方法的特征在于，在纖維素材料的棒形流到達泵的入口之前，將呈柱形 流體膜形式的流體圍繞纖維素材料的棒形流加入。出乎意料的是，得到的結果是這種情況從浸潰容器輸出的纖維素材料由于纖維素材料的加強作用而保持其棒形流。因此，在呈柱形流體膜LL形式的流體到達泵的入口之前，能夠圍繞纖維素材料的棒形流PF加入呈柱形流體膜LL形式的流體。纖維素材料的棒形流通常具有介于60%_100%范圍內的濃度，該濃度是根據在前述的漿料容器處加入的木材的重量計算的，并且在某些應用中的連續作業期間，該濃度可以是98%。優選地，流體的加入以這種方式進行柱形流體膜的厚度處于I厘米至20厘米的范圍內，并且該流體膜保持圍繞纖維素材料的棒形流直至到達泵的入口。在流體膜與纖維素材料的流之間的界面處可能發生小程度的擴散和混合，但是該流體膜沿著管的內表面基本上保持完整，直至到達泵的入口。潤滑及保護性的流體膜被以這種方式形成，使得通向泵的管線中的壓降減小。同時，減少了泵中的磨損，并且能夠形成在泵中產生的最大壓力。有利的是，在流體膜中形成的壓カ等于或者大于纖維素材料的流中的壓力。


圖I示出了用于具有頂部分離器的蒸煮器的供給系統的系統方案；圖2示意性地示出了在泵上使用的本發明的實施例；圖3示意性地示出了與并聯的泵一起使用的本發明的實施例；圖4示出了本發明的更詳細的視圖；圖5示出了圖4的左視圖；圖6示出了圖4中示出的實施例的備選實施例；而圖7示出了圖6的左視圖。
具體實施例方式在以下的詳細描述中將使用“用于連續蒸煮器的供給系統”的概念。此處的術語“供給系統”用于表示這樣的系統該系統將木片從保持為低壓(一般處于小于2巴的超壓，并且通常是大氣壓)的木片處理系統供給到蒸煮器，在該蒸煮器中木片被保持在高壓中，該高壓在使用氣相蒸煮器的情況下通常為3-8巴，并且在使用液壓蒸煮器的情況下為5-20巴。術語“連續蒸煮器”在此用于表示氣相蒸煮器或者液壓蒸煮器，盡管基于示例的目的，此處所示的優選實施例為氣相蒸煮器。該供給系統可包含從單個泵到并聯的至少5-6個泵中的任何ー種配置型式。利用該方案的原理，能夠僅使用少數泵尺寸實現具有每天生產750噸到6000噸紙漿的生產能力的蒸煮器。這是非常重要的，因為用于供給相對高濃度的木片混合物的這些泵是僅專用于其應用的，而且每天能夠處理4000噸至6000噸紙漿的生產能力的泵是非常大型的，并且每年僅生產包含少數泵的非常有限的系列產品。這些泵的成本因此成為蒸煮器設備的總成本的一大部分。這些泵的磨損會相對較高，并且需要最小化這些泵中磨損以獲得更長的可接受操作時間。 圖I示出了至少具有兩個并聯的泵的供給系統。木片在大氣壓力下通過帶傳送器I被供給到設置在處理容器3的上方的木片倉(chip bin)2。該容器中的最低允許液面LIQot是通過加入堿性浸潰流體而形成的，該浸潰流體優選為蒸煮流體(黑液)，該蒸煮流體在隨后的蒸煮器6中的過濾器部SC2處被收回，并且可加入白液和/或其它堿性濾液。在傳統的對木片液位CHwv的監視下供入木片，該木片液位形成在流體的液位LIQlev的上方。被收回的黑液中的剩余堿的水平通常處于8_25g/l的范圍內。借助液位傳感器20來控制加入到處理容器3的黑液與其它堿性流體的量，該液位傳感器20控制著管線40/41中的至少ー個流動閥。該堿性浸潰流體允許中和木片中的酸并且獲得富硫(HS—)流體的浸潰。具有大約0-8g/l，優選為2-5g/l的剩余堿水平的消耗的浸潰流體通過收回過濾器SC3而被從處理容器3收回，并且被輸送到回收過程REC。此外，當需要時，可將白液WL加入容器3中，例如附圖中的管線41處所示。剩余堿的具體水平取決于使用的木材的類型是針葉樹還是落葉樹以及在蒸煮過程中所形成的堿的分布。在使用未加工的木材的情況下，浸潰和中和較容易，例如尺寸很小的切削木材或木片形式的未加工木材(由此便于迅速浸潰)，容器3在極端的情況下可以是簡單的斜槽，該斜槽的直徑基本對應于容器底部的桶形出口 10的直徑。在容器中的必要滯留時間是由以下因素決定該木材被充分浸潰，使其沉入到自由的蒸煮流體中。木片經在容器3中處理之后，這些木片從該容器的底部被輸出，該底部還設有由馬達Ml驅動的傳統的底部刮板4。木片通過至少一個泵被供給到蒸煮器，在此示出了并聯的兩個泵12a、12b，這些泵連接到容器底部的桶形出口龍頭10。桶形出口龍頭10具有上部入口、圓柱形蓋以及底部。這些泵連接到該圓柱形蓋。為有助于進行木片混合物的泵送，使木片在容器3中形成漿料，以便形成木片懸浮液，流體在該容器中的供給是通過管線40/41而被設置并通過液位調節器20來控制的，該液位調節器20在容器中形成液位LIQm，該液位LIQm在泵液位上方至少10米，優選地為至少15米，更優選地為至少20米。這樣，在泵12a、12b的入口中形成高的靜壓力，因此能夠使用單個泵來對木片增壓，并促進木片在蒸煮器的頂部的懸浮，而不會在泵中產生空化現象。蒸煮器的頂部通常設置在泵的液位以上至少50米處，常常是泵的液位以上60米到75米，同時在蒸煮器的頂部產生3巴-10巴的壓力。為有助于至泵的進ー步輸出供給，在桶形出口龍頭中設置攪拌器11。優選地，攪拌器11設置在與底部刮板相同的軸上并且由馬達Ml驅動。該攪拌器具有至少兩個刮板臂，這些刮板臂掃過設置在桶形出口龍頭的蓋中的泵出口。優選地，在桶形出口龍頭中設有稀釋部(dilution)，稀釋可通過稀釋出ロ(圖未示)而發生，該稀釋出ロ的上邊緣連接到蓋。圖2示意性地示出了單個泵12a怎樣能夠連接到根據本發明的出口龍頭的圓柱形蓋，以及攪拌器11怎樣設置4個刮板臂。桶形出ロ龍頭10的出ロ形成第一管，該第一管位于與具有更大直徑的第二圍繞管同心的位置，并且在這些管之間的間隙中加入流體Liq。圖3示意性地示出了通過兩個泵12a、12b的并聯泵送怎樣連接到根據本發明的出ロ龍頭的圓柱形蓋。
圖4更詳細地示出了根據本發明如何設計出ロ龍頭的圓柱形蓋10與泵12a之間的連接。第一內管30的左端連接到出口龍頭的圓柱形蓋，并且伸入具有更大直徑的第二圍繞管31 —定的距離D。因此，內管30被設置為與圍繞管31同心。圍繞管31的左端被連接到圖5中示出的端壁板35，并且被設置為通過合適的填料箱密封34或者風箱結構而與第一內管30形成密封。管30、31之間的這種點連接使得該連接容許管之間具有一定的傾斜度。在端壁板35中設有多個噴嘴32，通過這些噴嘴能夠將流體Liq加入到管30、31之間的距離D之上形成的空間。以這種方式能夠圍繞紙漿流PF形成柱形流體膜LL，該膜在與泵12a相距一定距離的位置處離開內管的端壁。精細切分的纖維素材料已預先被形成為漿料，并且以纖維素材料的棒形流PF形式向泵12a供給。圖6示出了圖4中示出的方案的備選方案。此情況下的不同之處在于，在第二圍繞管31上設置單個流體加入管線32b，并且在內管30與外管31之間鄰近端壁板35形成第一分配室36a。節流盤37能夠如圖所示地設于加入管線32b附近，從而圍繞分配室36的第一部分36a的外圍沿朝向泵的入口方向形成相同的壓降。節流板37在鄰近加入管線32b的位置具有其最大高度，并且之后其高度逐漸減小直至在附加管線32b的位置的相對偵れ即在附圖的底部)變為零。以這種方式也可以形成圍繞紙漿PF的流的柱形流體膜LL，該膜在與泵12a相距一定距離的位置處離開內管的端部。精細切分的纖維素材料已預先被形成為漿料，并且以纖維素材料的棒形流PF形式向泵12a供給。本發明并不限于以上所描述的實施例，而是可以在隨附權利要求書范圍內做出多種變型。例如，可以具有與第一泵串聯設置的ー個以上的泵。
權利要求
1.一種用于將精細切分的纖維素材料泵送到連續蒸煮器(6)的系統，在該系統中，該纖維素材料被連續地供給到該蒸煮器的頂部，并且經在該蒸煮器中去木質處理之后，從該蒸煮器的底部輸出，其特征在于，所述精細切分的纖維素材料至少在第一容器(3)中形成為漿料，漿料化的纖維素材料從該第一容器通過第一出口管(30)輸出，該第一出口管(30)具有第一內徑并且設置在該第一容器的底部；并且具有第二內徑的第二出ロ管(31)同心地圍繞該第一出ロ管，形成圍繞該第一出ロ管的腔室(36),該腔室(36)在其端部附近與第一容器中的端壁(35)連接，并且該腔室在相反端部具有開ロ(37);其中該第二出口管連接到泵(12a)的入口，并且該腔室設有用于向該腔室連續地加入流體(Liq)的多個入口。
2.根據權利要求I所述的系統，其特征在于，該第二出ロ管(31)沿著延伸部(D)與該第一入口管(30)重疊，該延伸部限定了該腔室的軸向長度。
3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，該腔室(36)設有用于在圍繞該腔室(36)的外圍的多個位置加入流體的分配器(32 )。
4.根據權利要求3所述的系統，其特征在于，該分配器由圍繞該端壁的外圍分布的多個入口(32)構成。
5.根據前述任一項權利要求所述的系統，其特征在于，該第二出口管(31)的內徑大于第一出口管(30)的內徑，使得該腔室的厚度處于I厘米-20厘米的范圍內。
6.根據前述任一項權利要求所述的系統，其特征在于，該端壁(35)附連到上述管(30、31)的其中之一，并且以通過柔性密封(34)形成密封的方式聯接到該第二管，該柔性密封優選為填料箱密封。
7.一種將精細切分的纖維素材料泵送到連續蒸煮器(6)的方法，在該方法中，纖維素材料被連續地供給到該蒸煮器的頂部，并且經在該蒸煮器中去木質處理之后從該蒸煮器的底部輸出，其特征在干，所述精細切分的纖維素材料至少在第一容器中形成為漿料，并且呈纖維素材料的棒形流(PF)朝向泵(12a)輸出；并且在該纖維素材料的棒形流到達該泵的入ロ之前，流體圍繞該纖維素材料的棒形流以柱形流體膜(LL)的形式而被加入。
8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述流體的加入如此進行，使得該柱形流體膜(LL)的厚度(h)處于I厘米至20厘米的范圍內，并且該流體膜保持圍繞該纖維材料的棒形流直到該泵的入口。
9.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述流體的加入如此進行，使得在該流體膜中形成的壓カ等于或大于所述纖維素材料的棒形流(PF)中的壓力。
全文摘要
本發明涉及一種將精細切分的纖維素材料泵送到連續蒸煮器(6)的系統和方法。通過管(30、31)的同軸布置以及向形成在這些管之間的腔室(36)加入流體(Liq)，能夠在流體到達泵(12a)的入口之前，圍繞纖維素材料的棒形流形成柱形流體膜。按照這種方式，能夠減小管線中的壓降，減小泵的磨損，并且確保在泵中形成最大壓力。
文檔編號D21C7/08GK102695830SQ201080060784
公開日2012年9月26日 申請日期2010年11月4日 優先權日2009年11月6日
發明者安德斯·薩繆爾森 申請人:美卓造紙機械(瑞典)公司