处理纸浆的方法和装置
本发明涉及处理纸浆的方法和装置。按照本发明的所述方法和装置特别适用于在气体必须被从纸浆中去除及纸浆必须稀释的情况下生产化学纸浆。当然本发明也适用于化学和机械的木材加工业中的其他相应的应用。
以下化学木材处理和和特殊的特殊的工艺装置仅用作按照本发明的方法和装置如何用于工业工艺的例子。由此可理解的是本发明本发明也可用于其他化学制纸浆生产线和完全不同的木材处理业的工艺地方。
现有技术公开了化学木材处理可认为始于蒸提器，其中处理以碎片形式送入蒸提器的木材材料，使在蒸提器之后纸浆基本上处于纤维的状态或至少可容易地分级成纤维状态。所谓的从蒸提器中排出的棕色物料被清洗并进入去木质阶段，在该阶段中氧经常用作去木质的化学物质。去木质阶段结束于清洗，清洗可借助丝网或圆辊挤压、增压圆辊挤压或部分圆辊积压实现。近几年来较普遍的所谓的DrumDisplacerTM清洗器在其工作原理上是增压圆辊清洗器，但其典型特征是其中设有多个清洗阶段。通常清洗器排出中等浓度的纸浆，例如约10％的浓度。但压力可排除浓度为约20％的纸浆。
清洗经常用需要供应的纸浆浓度相对低的设备进行。供应浓度的需求根据所用的设备从百分之几到近百分之十。
换言之棕色物料或更普遍地纸浆在输入清洗设备之前必须被稀释。因此，要记住棕色物料或纸浆应当尽可能无气，纸浆中气体的百分含量对清洗/过滤操作和后面的虑出液的处理都有不利影响。例如当虑出液抽出时，具有高气体含量的虑出液也与产生泡沫，体现出从虑出液中溢出的气体引起的问题。
所谓的去木质过程在筛选纸浆的过程后，其目的是分离不希望的材料以便继续处理特别是用于纸浆制成的最终产品。但是筛选是需要根据所用设备的一些指标将纸浆浓度的操作稀释至约1-3％。为把纸浆从排出的清洗设备的超过20％的排出浓度稀释到筛选设备需要的百分之几的浓度，在清洗过程后为抽出必要量的稀释液体设置中间水箱。在大多数情况下从清洗设备来的纸浆通过中间水箱顶排出到中间水箱，由此纸浆直接排出到位于水箱底部的稀释混合器附近，并迅速与优选通过混合器引入的稀释液体混合从而相对均匀的浓度的纸浆从水箱抽出至后续处理阶段即筛选设备中。
但在上述过程成中有一些问题。
首先，特别特是在氧阶段有相对多的气态的纸浆的在即使在清洗时纸未从纸中分离的物质，但它们经过清洗器流到中间水箱。在中间水箱的气氛条件下气体提升一部分稀释的纸浆中的纤维到水箱中液面上，由此气体从纸浆到筛选设备，并从那里继续流向处理。此外当纸浆中气体含量达到百分之几的值时，在纸浆中存在的气体总是对抽出有害。
其次，纤维覆盖层随着时间使保持在纸浆表面上的纤维被空气的影响破坏。当槽也用作表面有事排干很慢的缓冲槽时，该破坏的纤维材料与剩余的稀释的纸浆在低表面情况下混合，为此破坏的纤维材料可传送至最终产品并引起暂时的质量的不良影响。
再次，纤维覆盖与剩余的纸浆在的表面的情况下混合，稀释纸浆的浓度暂时下降，因为飘浮在槽上的纤维覆盖地浓度比槽中的剩余纸浆浓度高很多。接着仅与槽的稀释调节系统相关不论浓度的变化是否在整个过程中可见或调整系统是否正确及足够快速反应以缓和浓度至希望的水平。
中间槽的大小可看作与先前问题完全分离的第五问题，大小从几十立方米到几百立方米槽的大小另一方面主要由过程的缓冲需求确定，例如在过程的消化器侧的生产波动的情况下存储纸浆的需要。另一方面，可是存储的纸浆的浓度也重要，因为翻翻的浓度将减少槽所需的大小的一半。相应地，三倍的浓度浓度将减少槽所需的大小至原来的三分之一。高浓度槽和低浓度槽之间有这么大的差异，能通过改变到高浓度节省成本和空间。
提出通过Sulzer Pumps Finland Oy生产的AirSepTM泵解决这个气体问题，泵设在中间槽之后作为筛选器具的供给泵。尽管泵能去除大量的气体在筛选器具中提出功能问题，筛选器具对纸浆所含的气体更敏感。这些问题可以例如自身表现出来，从而气体缓慢积累在到筛选器具，接着气体大量排出到后面的过程，导致那里多种不希望的现象。
上述问题可用多种方法解决。如果纤维覆盖或纤维浮块(也有如此叫的)作为问题考虑，通过使用Sulzer Pumps Finland的专利申请FI 971330或Sulzer Pumps Finland的专利申请FI 98836和FI100011中公开的内容容易视图和避免其形成。这些公开内容披露了将纸浆供应到已经存在于槽中的纸浆中或其中的至少表面层中或不同的办法或者公开统一稀释槽中的纸浆。
然而这些方案解决了去除纸浆中的气体，虽然它们通过至少部分防止形成纤维浮块改进从纸浆中分离气体。
然而如果目标是更有效地从纸浆中去除气体，那么按照我们的理解必须以高于筛选浓度的浓度进行。即当纸浆浓度更高时，实际上气体从纸浆中更容易地分离。这条规则至少在浓度至12-15％时正确。
此外，为缓解气体问题提高浓度也将有助于解决槽的大小的问题。
使用根据本发明的方法的优点例如有：
-纸浆的气体含量明显低于先前，由此后面的部件和过程功能更好，
-较小的中间槽就足够了，由此即节省空间又节省构造费用。
按照纸浆从第一较高的浓度移为处理变化到第二较低浓度的本发明的处理纸浆的方法的特征在于，
a)以高于所述第二浓度的浓度从纸浆中分离气体，
b)纸浆被低浓度处理地泵送，和
c)纸浆被稀释到所述第二浓度，之后以所述浓度进行处理。
根据本发明的处理纸浆的装置，该装置包括至少一个纸浆从中以第一浓度排出的第一纸浆处理器具，一个第二纸浆处理器具和一个用于传送纸浆到第二纸浆处理器具的泵，纸浆从第二纸浆处理器具以第一浓度排出。第二纸浆处理器具需要低于第一纸浆处理器具的排出浓度的第二的浓度，其特征在于，以高于所述第二浓度的浓度从纸浆中分离气体的装置和用于将纸浆稀释到第二纸浆处理器具所需的浓度的器具都设在第一和第二纸浆处理器具之间。
本发明的方法和装置的其他特征在从属权利要求中披露。
以下借助附图详细描述本发明的方法和装置，其中，
图1现有技术的工艺装置；
图2本发明优选实施例的工艺装置；
图3本发明另一优选实施例的工艺装置；
图4本发明第三优选实施例的工艺装置；以及
图5本发明第四优选实施例的工艺装置。
泵。纸浆的压力通过泵16被增加，用于该工艺的接下来的筛选阶段50。
如上所述，现有技术中的工艺装置未以最优方式工作。首先已经注意到特别是在氧气阶段、氧气脱木质化后，在纸浆中有相当多的气态物质，该物质经过清洗器5进入中间槽10。在中间槽10气氛条件下气体引起在纸浆液面上相当快地形成浓的纤维浮块，纤维浮块阻止几乎所有气体从稀释的纸浆中分离，其中气体被俘获到被稀释的纸浆并随纸浆继续被转移到所述工艺中。
其次，纤维浮块缓慢地被空气和其他气体破坏。当槽10也用于缓冲槽时，其液面有时被排地很低，损坏的纤维材料与剩余的被稀释纸浆在低液面的情况下混合，其中破坏的纤维材料继续传递至最终产品并引起其质量的暂时的变坏。
再次，在纤维浮块与剩余纸浆混合时，稀释纸浆的浓度暂时增加，因为浮于槽10液面上的纤维表面的浓度比槽10中的剩余纸浆的浓度高得多。
中间槽10的大小可看作第四问题，该大小为几十立方米到几百立方米。槽10的大小主要由该工艺的缓冲需要确定，例如在该工艺的消化器侧的生产波动的情况下存储纸浆的需要，大槽10可看作由于其空间需求和生产成本的问题。
作为所述问题的方案提出在槽后稀释纸浆，其中纸浆将以更高的浓度被存储在缓冲槽中。同时提出在稀释纸浆之前从更高浓度的纸浆中去除气体。
图2至4示出本发明的一些优选实施例的工艺装置，所述装置如现有技术一样始于清洗器5。但其后，改变工艺装置以允许以更高浓度在中间槽中存储纸浆。工艺装置显示在筛选阶段50结束，该阶段实际上因此优选保持不变，就像清洗器一样，尽管其间的处理部分有改变。
图2示出本发明的一个优选实施例的工艺装置，其中纸浆从如现有技术的清洗器5排出到中间槽20中，对于清洗器的排出浓度，浓度当然高于筛选阶段50的浓度。但在该实施例中，纸浆未在中间槽中稀释，至少未稀释到筛选阶段所需要的浓度，但纸浆的浓度优选保持等于清洗器的排出浓度。然而，在有些情况下当排出浓度很高(经常高于14％)，纸浆在槽20中必须被稀释，但甚至在该情况下仅仅稀释至约10-20％范围内的中间浓度。在图示的该实施例中底刮刀22与槽底部相连，通过该刮刀纸浆从槽20排出到下降段24。如果需要稀释，优选可借助所述底刮刀22进行。具有气体分离器的所谓的MC pumpTM26能泵出中间浓度纸浆，公开了其多种可选的例子，例如芬兰SulzerPumps的专利US 4,921,400，US 5,058,615，US 5,019,136，US 5,167,678，US 4,971,519，US 4,877,424，US 4,877,368，US 4,981,413，US 5,152,663，US 5,538,597，US 5,114,310，US 5,078,573，US 5,116,198，US 5,151,010，US5,842,833，US 6,120,252，US 6,551,054，其在此包括在本发明中，泵被设置在下降段24的底端。所述MCTM的典型特征是在纸浆中产生有力的涡流的转子至少部分设在泵的入口区域内侧。在大多数情况下，转子与所述泵的叶轮成一体。MCTM泵26用于从下降段排出纸浆及分离气体。纸浆借助泵供给到混合器28中，混合器用于将纸浆稀释至后面的处理阶段的浓度，例如这里是筛选阶段50。
与现有技术的工艺装置相比，该按照本发明的该工艺利用在中间槽中存储纸浆及以高于现有技术的浓度主要是MCTM浓度从槽中排出纸浆，这将防止与稀释有关的形成的纤维浮块的有害的效果。同时随着存储浓度的增加可降低槽的大小。
从AirSepTM到pumps MCTM的转变引起明显更有效的气体分离，其中在后面的工艺中由于减少气体含量进一步处理纸浆更容易。
图3示出根据本发明的另一优选实施例的一个工艺装置。其可被用于以下应用中，其中不需要大的缓冲槽，但该工艺相对稳定，从而保证均匀地纸浆流动足够从清洗器5直接将纸浆排到下降段30中，下降段的下端连到上述类型的所谓的MCTM泵，接着连有稀释混合器28和筛选阶段50。
在详细的细节中，至少有三个不同的基本类型的下降段方案。第一种基本类型可视为最类似于图2的实施例的方案，即其中上述MCTM泵连到下降段的底部，从而其可无任何辅助措施地直接排空下降段。
在另一基本类型中，如图3所示，基本垂直的转子32设在下降段30的内侧，以帮助纸浆在下降段30中向下流动直到MCTM泵的入口。转子32可认为仅仅形成有效的涡流的转子或该转子附加地以现有技术已知的方式将气体分离。
在第三种基本类型中，带有转子32的下降段30类似于其他基本类型，但泵不是MCTM泵，而是简单的离心泵，该泵在其进口处没有设置形成有效涡流的转子。就是说，在纸浆的浓度不很高的情况下，在下降段中设置的转子，可以进行气体分离或不进行气体分离，可保证纸浆将流到下降段的下端并从那里通过进口流入离心泵的叶轮。
还要说明的是，对于所有这些与图3示出相关的选择方案来说气体先于稀释纸浆从纸浆中分离以省去后面的工艺是共同的。
图4示出根据本发明的第三优选实施例的工艺装置。其可使用以下方案，来自清洗器的纸浆流明显连续。在该位置上的纤维线中不需要显著地缓冲容量。事实上，被参考的美国专利5,851,350更详细地公开了泵结构，典型的结构特点为，清洗器5的排出螺杆(大多数清洗器都有一个)将纸浆基本上直接供应到泵26的进口通道42。因此泵26不必设有特别与更高浓度相关的形成涡流的转子，即使最好设有。美国专利5,851,350所述的其它的方案可用于该结构方案，其中的特别是图6a、6b、7a和7b所示但不排除其他方案。典型的是小的中间槽设在清洗器和泵之间，清洗器的螺杆将纸浆供应到所述槽中。优选地中间槽被加压，但也可处于大气压，其中此方案很类似于图3所示的下降段方案，例外的是清洗器可设在与筛选阶段相同的高度上。
结合上述实例可以注意到：即使稀释混合器28在图中为具有转子的器具，但稀释混合也可用静态混合器或在流体中自转的混合器进行实施。原理上，通常的离心泵或MCTM泵也可被用作混合器，需要稀释的液体引入到进口通道或进口管或为稀释液体专门设计的进口管中。当然也可使用为此目的设计的离心泵，其中叶轮通过组合进行设计。因为同样的器具可选择地用于从纸浆或浆料中分离气体及稀释纸浆，可以设想从纸浆中分离气体并没有精确地发生在上游储存塔，处理器具或类似物的排出浓度中而是发生在略微低的浓度中。然而，在任何情况下，按照本发明，分离气体在高于所述工艺中随后的处理器具的输送浓度的浓度处进行。
图5示出本发明的另一实施例。以与图2至4所述的实施例类似的方式，气体的存在对操作各种纸浆清洗设备和脱水设备是有害的。清洗和/或脱水或过滤设备也经常需要稀释纸浆到正好低于10％的浓度。因此，图5示出一个工艺装置，其中纸浆或粗浆以至少中间浓度引入到存储塔或流槽(粗浆从消化器吹到流槽中)或其他容器20，从这里，纸浆引入到泵26中，其能泵出至少中间浓度的纸浆。泵26最好能在泵纸浆时从纸浆中分离气体。泵26传送纸浆到清洗单元、过滤单元或脱水单元55。该单元55的共同特征，不管是真空鼓式清洗器、增压鼓式清洗器、清洗挤压器还是丝网挤压器，仅命名几个选项而不是要限制可使用的清洗/过滤装置的范围，但总要接收低浓度纸浆。图5提出就像前述实施例那样也使用泵26和清洗/过滤单元55之间的稀释混合器28。然而，如上所述，泵26也可用于稀释纸浆，而用于稀释纸浆的单独混合器不是必须的。
因此应当提到，除上述所谓MCTM泵被提出用于泵纸浆和从中分离气体外，也可用其他合适的为此目的的器具，所述器具能从纸浆中分离气体并以希望的浓度泵纸浆。
以上公开内容，本发明仅参考几个示例性方案描述。这些方案并不将本发明限制于上述细节，本发明进先于后面的权利要求和其说明。