转移工艺液体的方法和布置、工业设施及其布局简化方法
【专利摘要】本发明涉及转移工艺液体的方法和布置、工业设施及其布局简化方法。本发明涉及用于从洗浆和增稠装置向后续工艺阶段转移工艺液体的方法和布置。依据本发明的有利实施例，所述方法和布置例如可应用于在制浆和造纸工业中从洗浆和增稠装置向后续工艺阶段转移纤维悬浮液或者浆料，从而使得在洗浆和增稠装置之后的浆料的稀释在立管(18)中在表面液位控制范围下方进行。
【专利说明】转移工艺液体的方法和布置、工业设施及其布局简化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于从洗浆和增稠装置向后续工艺阶段转移(transferring)工艺液体的方法和布置、工业设施和简化工业设施的布局的方法。依据本发明的有利实施例，所述方法和布置例如可应用于在制浆和造纸工业中从洗浆和增稠装置向后续工艺阶段转移纤维悬浮液或者浆料，并用于简化制浆厂的布局。
【背景技术】
[0002]作为用于在洗浆和增稠装置与后续处理阶段之间转移工艺液体的现有技术方法和布置的示例，将在下面论述来自于制浆和造纸工业的若干实际情况。然而，在该阶段应该已经明白的是，不但在制浆和造纸工业中，而且在若干其它工业中，例如在比如生物质工艺中和在生物燃料的制造中的应用中，都存在类似的工艺。
[0003]在制浆和造纸工业中存在的问题区域的一种很好的示例是:在制浆或者造纸厂的化学制浆中的木屑蒸煮与纸幅形成之间的、各种洗浆和增稠阶段或者洗浆和增稠装置。当对浆料进行脱木素和漂白时，这种机构在比如所谓的漂前浆(黄料浆，brown stock)洗浆中和在各种洗浆阶段中是必需的。在制浆和造纸工业中，使用各种不同的洗浆、过滤和增稠装置。其第一示例是单阶段或者多阶段鼓式洗浆机，从其以10%?18%的稠度释放浆料。通常，衆料借助于释放螺旋(discharge screw)从这种洗衆机被释放到立管或者给料滑槽中，以便浆料在释放螺旋中被稀释降低至8%?15%的稠度，其是借助于离心泵从立管的底部得到进一步转移的浆料的稠度。换言之，目前使用的绝大多数洗浆和过滤机构能够将浆料的稠度提升至这样一种区域，以致浆料必须被稀释，以便浆料能够借助于当前工艺水平的离心泵或者流体化离心泵被供给至下一工艺阶段(也包括纸幅形成结构或者存储塔)，但是也可以使用正排量泵。
[0004]立管或者给料滑槽一般是具有5?7米的高度的直立容器。当可能延伸至数米的稀释机构所需的高度被纳入考量时，洗浆和增稠装置将被安装来确保用于立管和稀释的足够高度时的高度轻易地超过10米。这意味着洗浆和增稠装置被布置在比用于释放立管的泵高一个或者两个层级或者楼层的高度。实际上，这就是为什么制浆厂例如在漂白工厂中需要高于地面层的第二楼层或者可能的第三楼层的主要原因。换言之，洗浆和增稠装置被升高并被支承为高出地面层6?15米，用于确保浆料从洗浆阶段向后续工艺阶段的无故障泵送。为什么需要这种高立管的一个原因是洗浆和增稠装置的释放或者生产率的波动。这种波动不但可能起源于释放/稀释螺旋的不均匀操作，而且还可能起源于洗浆和增稠装置上游的在先处理或者工艺装置的生产率的波动。出于以上原因，立管被用作缓冲罐，由此使得立管中的浆料的液位被测量并维持在某一所需极限之内，即在表面液位控制范围的上限和下限之间。然而，还应确保位于立管的底部处的泵和位于立管上游的洗浆和增稠装置在没有扰动的情况下发挥功能。在实践中，这意味着浆料应该在立管中具有足够的驻留时间(意指高度)，以便浆料表面能够被轻松地维持在许容的上限和下限之间。
[0005]洗浆和增稠装置或者更一般地说工艺装置的另一很好的示例是洗浆压机，从其以20%?40%的稠度有时甚至以高达50%的稠度释放浆料。一般地，洗浆压机的释放螺旋位于洗浆压机的顶部(高出在其上安装洗浆压机的楼层数米(洗浆压机的结构高度))，以便释放螺旋从洗浆压机向与洗浆压机布置于相同高度、楼层或者层级的稀释机构移动增稠的纤维悬浮液。在稀释机构中，受过洗浆和/或增稠的纤维悬浮液的稠度也被减小至8%?15%。稀释机构以类似于以上已经论述过的方式向立管释放浆料。
[0006]在洗浆和增稠装置之后对浆料或者纤维悬浮液的稀释可以借助于洗浆和增稠装置的释放螺旋、借助于单独的稀释螺旋或者借助于单独的机械稀释设备来进行，或者稀释机构可以是在实践中布置于洗浆和增稠装置的释放螺旋紧后方的一个或多个稀释液体导管或者喷嘴，或者稀释可以在立管的顶部进行。因此，在所有现有技术的应用中，浆料都是在其进入立管或者给料滑槽中的浆料柱上之前被稀释。
[0007]在下面论述与通过首先将浆料稀释至较低稠度然后泵送浆料来从洗浆和增稠装置向后续工艺阶段转移浆料有关的另一现有技术的示例。依据该示例，增稠的浆料以高稠度从增稠洗浆机构被释放至立管，以便浆料在与其进入立管中基本上同时地以泵送稠度得到稀释。然而，出于安全原因，立管的底部设置有附加的液体引入机构，其被用于向浆料中注射液体通常是水。这些引入机构在以下这种情况下使用:出于某些原因(例如非均匀稀释)，在没有附加稀释的情况下，泵不能恰当地泵送稀释浆料。然而，向立管的底部供给附加稀释液体的目的是将浆料的稠度即刻(暂时)调节至较低值，即低2%单位或更低的程度(比如从12%至10%)，用于通过降低压头要求或者减小释放管道系统中的流阻来确保泵的连续操作。然而，这种稀释机构并非旨在用于连续操作，并且它不是构造成在立管的底部使纤维悬浮液的稠度均匀化，即引入稀释液体的机构不布置成向立管的截面扩散稀释液体。
[0008]在下面，将论述在以上论述的现有技术布置中遇到的各种问题。
[0009]洗浆和增稠装置所在的建筑物需要高出地面层的一个或者两个层级，用于为浆料的稀释和带有其表面液位控制布置的立管确保足够的高度。
[0010]在洗浆和增稠装置后立即进行的稀释并非必须是均匀的或者均一的，但是稠浆料的一部分和稀释液体的一部分可以在没有实质混合的情况下进入立管，由此使得浆料和稀释液体的最终混合通过从立管的底部释放浆料的泵来进行。
[0011]由于洗浆和增稠装置定位在一个或者两个层级或者楼层的高度，所以通常需要泵来向洗浆和增稠装置供给浆料。
[0012]由于浆料在如此早的阶段被稀释使得立管中的浆料柱或者层为稀释浆料，所以显然的是，液位控制范围的高度必须足够高，用以在立管中维持所需的浆料体积。即使控制范围的高度得到了减小，增加立管或者给料滑槽的直径也不能被认为是一种将控制体积维持成相同的优选方式，因为增加立管的直径会迅速改变立管中的流动条件。立管中的浆料容易开始形成渠化通道(Channel)，这意味着立管中的浆料柱的一部分保持在适当位置，而柱的其余部分沿“渠化通道”向下快速地流动至泵。衆料的直立部分(standing part)可以开始脱水并过滤，即由于重力而变干。它也可以开始衰减(decay)。在两种情况下，直立浆料的一些部分可以从浆料柱松开，并被进一步泵送，其中它们可能显著地降低最终产品的品质。此外，直立浆料的松开部分具有的稠度明显高于正常流动至泵的浆料的稠度，由此使得松开部分取决于它们的尺寸可能使被泵送浆料的稠度明显地波动。
[0013]
【发明内容】
[0014]因此，本发明的一个目的是开发一种用于从洗浆和增稠装置向后续工艺阶段转移工艺液体的新颖方法和布置，以便以上提及的问题和/或其它问题中的至少一个得到解决。
[0015]本发明的另一目的是开发一种用于转移工艺液体的新颖方法和布置，以便洗浆和增稠装置能够被布置在较低高度，优选在工艺建筑物的地面层上，由此实现建筑成本的大幅节省。
[0016]本发明的再一目的是开发一种用于转移工艺液体的新颖方法和布置，以便因对泵送工艺液体的需求降低而实现大幅节能。
[0017]本发明的又一目的是为工厂建议一种新颖的布局，在该工厂中，洗浆和增稠装置和立管被布置在相同楼层上，而不必为洗浆和增稠装置构建附加的平台、楼层或者层级。
[0018]因此，本发明的目的还覆盖各种方式来构建洗浆和增稠装置-立管组合，以便洗浆和增稠装置能够与立管布置在相同楼层上。
[0019]为了解决现有技术的问题中的至少一个，提供了从洗浆和增稠装置向后续工艺步骤转移工艺液体的方法，所述方法包括以下步骤:
?从洗浆和增稠装置释放处于第一稠度的工艺液体，
?将所述工艺液体引导至立管，
?将所述工艺液体稀释至第二稠度即MC稠度，
?为所述立管提供用于测量所述立管中的工艺液体的表面液位的机构，所述测量机构具有带有上表面液位控制极限和下表面液位控制极限的表面液位控制范围，用于在使用时将所述工艺液体的表面液位维持在所述上表面液位控制极限与所述下表面液位控制极限之间，
?借助于布置成与设置于所述立管中的释放出料开口流体连通的泵从所述立管释放处于第二稠度的工艺液体，
进一步包括以下步骤:
?为处于所述立管中的表面液位控制范围中的工艺液体提供平均稠度即第三稠度，所述第三稠度是所述第二稠度的至少1.5倍。
[0020]为了相同的目的，提供了一种用于从洗浆和增稠装置向后续工艺步骤转移工艺液体的布置，所述布置包括:洗浆和增稠装置，从所述工艺装置以第一稠度释放所述工艺液体；用于稀释所述工艺液体的机构；所述工艺液体被释放至的立管；用于测量所述立管中的所述工艺液体的表面液位的机构；用于从所述立管释放经过稀释的工艺液体的释放出料开口 ；布置成与所述释放出料开口流体连通用于进一步转移处于第二稠度的工艺液体的泵，所述测量机构设置有表面液位控制范围，所述表面液位控制范围具有上表面液位控制极限和下表面液位控制极限，所述布置设置有稀释机构，所述稀释机构包括用于向与所述工艺液体连通的立管的截面扩散和供给稀释液体的机构，并且所述稀释机构被定位且大小做成使得所述表面液位控制范围中的工艺液体的平均稠度即第三稠度是所述第二稠度的至少1.5倍。
[0021]此外，为了解决一部分现有技术问题，本发明论述了一种工业设施，其具有用于处理工艺液体的至少一个塔、和用于对工艺液体进行洗浆和增稠的洗浆和增稠装置，所述洗浆和增稠装置被支承在与所述塔相同的楼层BF上。
[0022]并且最后，再次为了解决现有技术问题中的至少一个，本发明论述了一种简化工业设施的布局的方法，所述工业设施用于在至少两个相继的工艺步骤中处理工艺液体，所述工业设施具有带有结构高度并在其中进行洗浆和增稠的洗浆和增稠装置和用于从洗浆和增稠装置向后续工艺阶段转移工艺液体的立管，所述方法包括执行以下中的至少一个的步骤:
?将所述洗浆和增稠装置的结构高度纳入利用，
?借助于向上倾斜的供给机构来布置所述工艺液体从所述洗浆和增稠装置向所述立管的引入，和
?减小在所述立管中所需的表面液位控制范围的高度，
以便使所述洗浆和增稠装置在所述工业设施中处于较低高度。
[0023]本发明的方法和布置的其它特征在所附权利要求书中公开。
[0024]通过本 发明，还有可能在不需要若干层级的情况下，将洗浆阶段、增稠阶段或者漂白阶段或者整个纤维生产线布置到较低的建筑物中。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]下面，参考附图来更详细地论述本发明的方法和布置，附图中:
图1示出了用于从洗浆和增稠设备向立管转移浆料的一种现有技术布置；
图2示出了用于从洗浆和增稠设备向立管转移浆料的另一种现有技术布置；
图3示出了用于从洗浆和增稠设备向立管转移浆料的又一种现有技术布置；
图4示出了依据本发明第一优选实施例的用于从洗浆和增稠设备向立管转移浆料的一种新颖布置；
图5示出了依据本发明第二优选实施例的用于从洗浆和增稠设备向立管转移浆料的一种新颖布置；
图6示出了依据本发明第三优选实施例的用于从洗浆和增稠设备向立管转移浆料的一种新颖布置；
图7示出了采用了用于转移工艺液体的现有技术布置的浆料漂白和洗浆阶段；和 图8示出了采用了本发明的工艺液体转移布置的浆料漂白和洗浆阶段。
【具体实施方式】
[0026]图1、2和3作为现有技术的示例示出了用于将工艺液体从洗浆和增稠装置转移至后续工艺阶段的布置:浆料制造厂的另两个洗浆压机-立管组合(图1和2)，其中浆料从洗浆和增稠装置即洗浆压机10以20%~50%的稠度被释放，被稀释16’、16’ ’至8%~14%的稠度并被释放至立管18或者给料滑槽；和一个洗浆压机-立管组合(图3)，其中纤维悬浮液的稀释16’’’与纤维悬浮液向立管18中的进入同时进行。这里，双辊洗浆压机被示出作为各种可适用的洗浆和增稠装置的一种示例。存在可以用于相同目的的众多其它装置，如单辊洗浆压机、鼓式过滤器、DrumDisplacer?洗浆机、螺旋压机等。双辊压机10沿一个或多个入料导管12接收待处理的纤维悬浮液。其它洗浆和过滤装置具有它们自身的布置来接收纤维悬浮液。已在辊之间得到洗浆和压制之后，增稠的纤维悬浮液或者浆料借助于释放螺旋14从洗浆压机10得到释放，所述释放螺旋14 一般定位在洗浆机的顶部，以便释放螺旋14将增稠的浆料沿轴向移动至洗浆压机10的端部至稀释机构16’或16’ ’(图1和2)，所述稀释机构16’或16’’与洗浆压机布置于相同高度、楼层(floor)或者层级(storey)。然而，在实践中，所有当前的稀释机构都被布置在洗浆压机10的楼层高度或者更低。换言之，工艺装置可以在第二楼层上，并且稀释机构在第一楼层或者在第二楼层上。这意味着从洗浆压机释放出的浆料被向下移动几米(与工艺装置的结构高度相对应)或更多至稀释机构。在稀释机构16’或16’ ’中，受过洗浆或者增稠的纤维悬浮液的稠度被减小至8%?14%。然后，稀释机构16’或16’’将浆料释放至直立的立管18，其下端或者底部设置有出料开口
20。泵，优选但并非必须是离心泵22，直接或者借助于入料导管布置成与出料开口 20流体连通，用于将经过稀释的浆料即工艺液体进一步引导至后续工艺步骤，其可以包括漂白、筛滤、洗浆、纸幅形成或者存储，这仅是举出几种选择。
[0027]在洗浆和增稠装置10之后的浆料或者纤维悬浮液的稀释可以借助于洗浆和增稠装置10的释放螺旋14来进行，具有稀释液体引入机构D的单独稀释螺旋16’ (图1)、具有稀释液体引入机构D的单独机械稀释设备16’ ’(图2)或者稀释机构可以是一个或多个稀释液体导管或者喷嘴，其在实践中被布置成紧邻洗浆和增稠装置10的释放螺旋14之后，或者稀释液体可以借助于喷嘴16’ ’ ’被注射到稠纤维悬浮液所进入的立管的上端中(图3)。因此，依据所有现有技术的教导，浆料都是在其进入立管或者给料滑槽18中的浆料柱上之前被稀释。如以上协同与洗浆压机有关的论述已经提到的，稀释机构通常被布置在比从洗浆和增稠装置释放增稠的工艺液体的机构更低的高度。在实践中，这意味着能够成为立管的最大高度的是稀释机构的释放高度。因此，可以理解的是洗浆、增稠和过滤机构被布置在制造厂的第二或第三楼层上。
[0028]立管18 —般设置有用于测量立管中的稀释浆料的表面液位的机构24。立管中的稀释浆料的表面液位在使用时被维持在预定的上限和下限之间，即在所谓的控制范围之内。用于测量衆料的表面液位的机构24包括具有上表面液位控制极限26和下表面液位控制极限28的表面液位指示系统。值得注意的是，存在若干可适用的现有技术表面液位测量机构24。除了普通量测系统之外，工艺液体即浆料的高度或者液位也可以通过间接方法来测量，比如通过过程层析成像(process tomography)或者Y射线方法。比如在W0-A1-09019150中已论述了采用层析成像的可适用表面液位测量布置。
[0029]作为以上讨论过的问题的解决方案，以下建议数种方法。改善洗浆和增稠装置相对于立管的定位的第一种且最简单的方法是被洗浆和增稠装置的释放布置成直接向立管进行，即不要首先使工艺液体下降然后再将它引入立管中。另一种方法是将来自洗浆和增稠装置的工艺液体的释放布置成借助于倾斜释放机构来进行，比如使工艺液体向上至立管的上端的倾斜螺旋给料器。而第三种方法是调节立管中的工艺液体的稠度，以便立管中的液位控制范围的高度能够减小。以上论述的三种方法可以一起使用或者以两种方法的任意组合使用，或者三种方法中的任一种可以单独使用，用以实现本发明的至少一个目的。显然的是，以上论述的方法中的每一种都使洗浆和增稠装置与立管之间的所需高度差减小。
[0030]图4示出了依据本发明的第一优选实施例的用于将工艺液体从洗浆和增稠装置转移至后续工艺阶段的布置。这里，洗浆压机10被用作各种可能的洗浆、过滤和增稠装置或者更一般地说工艺装置的一种示例。如已经在图1、2和3中示出的，洗浆压机10的释放螺旋14被布置在洗浆压机的顶部处，即在洗浆和增稠装置的安装高度上方数米处，即在与洗浆和增稠装置的结构高度相对应的高度处。图4示意性地示出了:释放螺旋14将处于20%~50%通常为25%~40%的稠度的增稠浆料供给至另一给料螺旋16，用于将增稠的工艺液体即浆料进一步释放至被布置成洗浆压机10的侧面的立管18。该另一给料螺旋16可以是水平的，如图4所示，由此使得洗浆和增稠装置的结构高度得到充分利用。另一种选择是将给料螺旋布置成倾斜的，以便它使来自洗浆和增稠装置的工艺液体向上至立管的上端。还有可能的是，洗浆压机10的释放螺旋14(或其延伸部)自身将增稠的工艺液体供给至立管18，在该情况下，立管被定位在洗浆压机10的轴向端部处。使本发明的本实施例以及本发明的以下实施例不同于现有技术的是:立管18相对于洗浆和增稠装置10的定位。现在立管18和洗浆压机的相互定位已彻底改变。洗浆压机10已被降低至立管18的侧方，即洗浆压机10优选被布置成与立管18大致位于相同高度或者楼层，或者最多至立管18的底部高度上方大约5米的高度。照常，立管18的下端设置有出口 20和泵，其优选是并非必须是离心泵22，其布置成与出口 20流体连通，用于将经过稀释的工艺液体/纤维悬浮液在工艺中进一步转移。
[0031]立管或者给料滑槽18设置有用于测量立管18中的工艺液体即浆料的表面液位的机构24、和用于稀释立管18中的浆料的机构30。由于本发明的一个目的是尽可能降低立管的表面液位控制范围，所以在实践中意味着表面液位控制范围内的纤维悬浮液的稠度(或者更具体地说平均稠度)应该被维持成尽可能高。比如可以通过计算在立管中的表面液位控制范围之内或者表面液位控制范围的下限上方向工艺液体添加的稀释液体的效果，来确定平均稠度。为了能够进行计算，进入立管的工艺液体的体积流量Qp和稠度C应该是已知的。即，QP*C给出进入立管的干物质的量(体积流量)。然后，每当向工艺液体添加一定量(体积流量Qdl)的稀释液体，按下SC1=QJty(Q1^Qdl)计算工艺液体的稠度。只要稀释液体被再次添加在立管中较低的某处，这将是工艺液体的稠度。接下来，测量两个添加点之间的高度差h1;由此使得稠度为C1的工艺液体的体积V1也已知，即V1=A^h1，其中A是立管的截面流通面积。对于稀释液体Qd2的第二次添加，重复相同的计算。第二添加点下方的工艺液体的稠度SC2=QP*C/(QP+Qdl+Qd2)。当到达稀释液体的下一(第三)添加点或者表面液位控制范围的下限时，可以测量第二高度h2，由此使得稠度为C2的工艺液体的体积V2已知，即V2=A*h2。只要在表面液位控制范围的下限上方存在稀释液体引入点或者液位，则继续相应计算。如果到达了表面液位控制范围的下液位，则下液位上方的平均稠度Ca可以按下式算出:Ca = (V1 * C1 + V2 * C2) / A * Qi1 + h2) = Qi1 * C1 + h2 * C2) / Qi1 + h2)。换言之，平均稠度为乘以恒定稠度区域的高度的各单个稠度之和除以从表面液位控制范围的下液位向上至稀释液体的第一(最上侧)添加点算出的高度的值。以上说明只是给出了可以如何确定平均稠度的示例性概念。可以存在其它选择。比如，有可能通过一些其它手段确定添加稀释液体之后的稠度，即借助于旋转转子或者通过过程层析成像，由此使得不必计算稠度值。
[0032 ]因此，为了确保表面液位控制范围中的最高可能稠度或者表面液位的最佳可控性，稀释机构应该定位在表面液位控制范围的下限28下方。此外，鉴于进入立管的释放时的稠度，稀释机构应该被设计、定位且大小做成使得工艺液体尽可能均匀。在实践中，这意味着稀释液体应该被尽可能均匀地分配至立管的整个截面。这可以通过以下方式实现:在每次添加稀释液体时将稀释液体均匀地扩散至整个截面，或者将稀释液体引入机构布置在立管的不同液位上，以便它们的组合效应足够均匀。然而，在不需要最大可控性或者稠度的情况下，稀释的至少一部分可以在表面液位控制范围之内或者甚至在其上方进行。因此，本发明的一基本特征是在表面液位控制范围中或者在表面液位控制范围的下限上方的浆料的平均稠度(所谓的第三稠度)应该为泵送稠度即浆料在立管18的底部中被最终稀释至的稠度(所谓的第二稠度)的至少1.5?2.0倍。因此，在表面液位控制范围处和/或下方存在向工艺液体供给稀释液体的机构，由供给机构供给的稀释液体具有体积流量，该体积流量足以将工艺液体的稠度减小至泵送稠度，即表面液位控制范围中的第三稠度是释放稠度的至少1.5?2倍。换言之，这里问题是将工艺液体的稠度从一个稠度水平降低至另一较低的稠度水平，即比如从HC稠度(高于18%)降低至MC稠度(高于8%或者在6%?15%之间)。
[0033]作为洗浆和增稠装置的简要示例，可以论述洗浆压机(wash-press)。洗浆压机的普通释放稠度即第一稠度通常高于25%，而在立管的底部处的所需泵送稠度即第二稠度高于8%?9%，达到14%?15%。因此，立管中的表面液位控制范围中的平均稠度依据本发明大致为大约13%或更多。借助于上述布置，有可能明显地降低控制范围的高度要求。比如，如果我们想要在控制范围中存在某一绝对量的浆料(固体物质)，并且控制范围在浆料处于9%稠度时已为1.5米，则控制范围的所需高度在浆料处于13%稠度的情况下为1.04米，或者高度在浆料处于18%稠度的情况下为0.75米。换言之，通过使稠度加倍，控制范围的所需高度可以被二等分。
[0034]这意味着稀释机构30在使用时被大小做成且定位成使得:大致小份额的稀释液体被引入表面液位控制范围中的或其上方的纤维悬浮液中，或者对于上限和下限26、28之间的表面液位控制范围的大部分来说，存在从在前的洗浆和增稠装置(这里为洗浆压机)以增稠状态即以所谓的第一稠度被接收的未稀释即增稠的浆料。优选地，当稀释机构被定位使得大部分稀释液体引入在表面液位控制范围的下限28下方进行时，达到以上目标。一种选择是将稀释机构在上下控制极限26和28之间的表面液位控制范围中定位得尽可能低，优选完全低于下表面液位控制极限28，由此使得表面液位测量机构至少主要地跟随未稀释浆料的表面液位的变化。这自然地意味着在实践中整个稀释机构30优选但并非必须布置在下表面液位极限28下方。
[0035]本发明的本实施例的稀释机构30的构造具有少数选择。比如，稀释机构30可以是布置在立管18的周缘上的一组喷嘴，或者可以多于一组喷嘴，即两组或更多组喷嘴，一组在另一组上方，或者稀释机构30可以是布置成延伸横穿立管18的一组注射管。为了确保均匀的稀释并由此确保纤维悬浮液的可靠且无故障的泵送，从喷嘴或者管进行的注射应该进行成使得所注射的稀释液体喷流穿透深入到立管中的纤维悬浮液中，并基本上覆盖立管的整个截面。如果使用了布置成横穿立管的注射管，则管和它们的注射喷嘴应该被定位成使得注射喷流也基本上覆盖立管的整个截面。如果浆料需要被加热，则待被供给到稠纤维悬浮液中的稀释液体可以处于升高的温度。稀释液体可以是水、滤液或者任何可适用的液体，其可能包含至少一种添加剂或者化学制品，例如用于同时调控工艺液体的PH值。
[0036]以上论述的表面液位测量机构的上限和下限不必是单个的物理限位开关(limitswitches),而它们可以是表面液位测量/控制系统中的设定点。在实践中，这意味着本系统所采用的表面液位测量的实际范围可以宽于上限和下限之间的范围即表面液位控制范围。然而，如果稀释液体的进入即工艺液体的稀释被布置在下液位极限下方，则表面液位控制变得更容易。
[0037]图4所示的布置进行操作使得浆料首先沿一个或多个导管12被引入洗浆和增稠装置10中。浆料在洗浆和增稠装置中得到处理。借助于洗浆和增稠装置10的释放螺旋14，可能还在另一螺旋给料器16的帮组下，从洗浆和增稠装置10以例如大约为20%或更多的第一稠度将得到增稠的浆料引入立管18中。这里，应该明白的是，其它螺旋给料器不但可以是水平的，而且也可以使用倾斜的螺旋给料器。因此，通过将螺旋给料器布置成向上倾斜，螺旋给料器向上朝立管移动浆料，由此使得洗浆和增稠装置能够再次被置于较低高度。优选地，在立管18的上部中，即分别在立管18的顶部中和上下限26、28之间的液位控制范围的上部中，甚至更优选地在下限28上方，将浆料的稠度维持成基本不变。
[0038]因此，增稠的浆料优选在控制范围的下部并且更优选完全在下控制极限28下方受到稀释液体的注射，即一般地，水或者一些其它稀释液体被引入浆料中，使得立管的下部中的浆料得到稀释。由此，浆料的稠度一般被减小至第二稠度，至高于8%的水平，优选在8%?15%之间，即至可泵送MC浆料的范围。由于位于立管的上部中即处于立管的顶部处和位于液位控制范围的上部中优选完全在液位控制范围的下限28上方的工艺液体的稠度被维持得显著地高，所以与通过跟随稀释浆料的液位变化进行控制的现有技术相比，有可能明显地缩短控制范围(减小控制范围的高度)。比如，当本发明中的浆料稀释完全在下控制极限下方进行时，如果增稠浆料的稠度即第一稠度为21%且稀释浆料的稠度即第二稠度为7%，则现有技术比起本发明的布置需要三倍长/高的控制范围或者高度。按照这种方式，与现有技术的立管相比，立管或者至少其表面液位控制范围能够被做得明显更低。或者，如果立管的尺寸被维持，则用于控制立管的操作或者泵送的驻留时间增至三倍。此外，虽然只有立管的下部包含稀释浆料，但是立管可以作为用于已稀释浆料的缓冲存储器被操作。没有用于稀释液体的旋转混合机构的本发明的本实施例的一明显特征是:进一步使稀释液体均匀化并与浆料混合的是离心泵。泵22将浆料释放至后续工艺。
[0039]图5示出了依据本发明的第二优选实施例的用于将工艺液体从洗浆和增稠装置转移至后续工艺阶段的布置。本实施例与图4的实施例相对应，例外的是稀释浆料的方法不同。本实施例实际上示出了两个同样可分别适用的装置。首先，泵22在其入口处设置有浆料流体化机构38，其优选在立管18的出料开口 20中延伸，并且还可能进入立管18内。这种流体化装置可以与任何稀释机构组合使用，即不仅与本第二实施例的稀释机构组合使用。在图5的布置中，与在先实施例中一样，稀释液体被引入操作时的立管18中的浆料的表面下方的浆料中。借助于管42使稀释液体进入立管18的下部中，即进入上下控制极限26、28之间的液位控制范围的下部中，优选完全在表面液位控制范围的下方。在本实施例中，该管形成垂直混合器40的轴42，所述垂直混合器具有用于将稀释液体引导至立管18的下部的轴向导管。管或者轴42自身可以设置有:处于其下端处用于向浆料中注射稀释液体的一个或多个喷嘴或者供给开口 ；和用于向立管的整个截面使稀释液体扩散并与浆料混合的一个或多个叶片44或者叶板。若需要，叶片或者叶板44可以被布置成朝立管18的释放出料开口 20供给纤维悬浮液。用于稀释液体的一个或多个喷嘴或者供给开口的至少一部分也可以布置在一个或多个叶片/叶板44中。管或者轴42可以从上方或者通过立管18的底部向立管18中延伸。管或者轴42可以沿其全长具有稀释液体供给开口或者喷嘴，但是供给用于主稀释的稀释液体的喷嘴或者开口位于表面液位控制范围的下限28下方。
[0040]延伸通过立管18的上部中的增稠浆料的轴42可以沿其长度设置有一个或多个附加叶片46，其主要在测量立管18中的浆料的表面液位时被采用。在实践中，这是借助于监测使轴42旋转所需的功率来进行的。此外，叶片46可以被布置成朝立管18的释放出料开口 20供给纤维悬浮液。
[0041]增稠浆料向立管18中的进入被示意性地示出为借助于延伸到立管18中的螺旋给料器16来进行。向立管18中的实际进入可以由立管18的顶盖中或者侧壁中的开口来布置。螺旋给料器不但可以是水平的，而且可以是倾斜的，且可能向上倾斜。
[0042]鉴于以上内容，还应该明白的是，图4和图5的教导可以按若干适当的方式组合。首先，还有可能作为穿过立管的壁沿周缘布置的喷嘴的替代方案或者附加方案，通过从上方、穿过侧壁或者穿过立管的底部向立管的下部中延伸的一个或多个稀释液体管，向立管中引入稀释液体。该管的位于立管的下部即所谓的稀释区域中的部分设置有用于向浆料中注射稀释液体的一个或多个喷嘴或者供给开口。其次，以上论述的稀释机构可以设置有单独的混合机构，该混合机构从上方、从下方或者穿过立管的侧壁延伸到稀释区域中。第三，图4的实施例可以设置有以上论述的单独的混合机构。
[0043]图6示出了依据本发明的第三优选实施例的用于将工艺液体从洗浆和增稠装置转移至后续工艺阶段的布置。本实施例与图4和5实施例密切地对应，例外的是稀释液体引入和混合机构。在图6的实施例中，稀释液体再次被引入处于操作时的立管12中的浆料的表面下方更优选地位于下控制极限28下方的浆料中。在本实施例中，立管18优选靠近其底部设置有大致水平的旋转混合器50，该旋转混合器也作为用于引入稀释液体的机构操作。为了这种目的，混合器50设置有具有用于稀释液体的轴向导管的中空轴52、和用于混合稀释液体与浆料的一个或多个叶板54。稀释液体向浆料中的实际引入是经由设置于混合器轴52中、一个或多个混合器叶板54中或者两者中的一个或多个注射喷嘴或者供给开口来布置的。自然地，还有可能通过一些其它机构，如延伸穿过立管壁的注射器(图4)、或者延伸到立管的下部中的管(图5)，单独地或者与旋转混合器50中的开口 /喷嘴一起使稀释液体进入立管中。若需要，混合器50可以被设计成使得它还作为朝立管18的出口 20传送浆料的输送器或者给料器而发挥作用。鉴于以上内容，还应该明白的是，混合器50并非必须是水平的，倾斜的混合器也行。此外，泵22可以设置有协同图4论述的流体化装置。并且最后，旋转混合器50也可以被用于使浆料流体化。
[0044]图7和8示出了现有技术的漂白阶段(图7)与采用本发明的布置的漂白阶段(图8)之间的对比。未以任何更详细的方式指定的漂白阶段可以被考虑为始于借助于泵60从在先工艺阶段朝漂白塔64泵送浆料。化学制品C与浆料借助于混合器62得到混合。浆料然后被引导至漂白塔64，并从漂白塔64至存储塔或者泄料罐(blow tank)66，所述存储塔或者泄料罐可以作为用于给予化学制品C足够时间以与纤维悬浮液反应的容器发挥作用。如果在泄料罐中不需要布置任何保留时间，而它被用作从漂白塔64的顶层朝下向建筑物的底层或者地面层BF延伸的较长立管，则漂白塔之后的泄料罐66可以具有相当小的直径(相反于图7所示的)。从存储塔/泄料罐66，浆料被释放至泵68，所述泵68将浆料向上转移至位于建筑物的第一楼层IF上或者第二楼层2F上的洗浆和增稠装置10。然后，现有技术的布置以协同图1、2和3论述的方式发挥功能。
[0045]在图8所公开的本发明的布置中，工艺流程基本上类似于图7所示的工艺流程，例外的是浆料从存储塔/泄料罐66向洗浆和增稠装置10的转移以及洗浆和增稠装置10相对于立管18的定位。本发明的布置使得有可能在不用泵送的情况下从存储塔/泄料罐66直接向洗浆和增稠装置10转移浆料，即通过采用存储塔/泄料罐66中的浆料的压头(head)。换言之，尽管在存储塔/泄料罐66的释放中、在存储塔66与洗浆和增稠装置10之间的管道中以及在洗浆和增稠装置10的供给中存在流动或者压力损失，存储塔66中的浆料的压头也足以将浆料引入洗浆和增稠装置10中。如可以看出的，洗浆和增稠装置10如此接近泄料罐的底端即地面层BF，使得它能够借助于支承结构70被支承于地面层BF上，由此使得不需要像现有技术的图7所示那样的位于漂白工厂中的第一和第二楼层。另一可选方案是将存储塔/泄料罐布置成使其底部大致处于洗浆和增稠装置的高度或者水平处，或者处于洗浆和增稠装置的入口的高度或者水平处。因此，显然的是，在这种情况下，工艺液体不像图8所示那样被下降至底层BF，而是从存储塔/泄料罐直接释放至洗浆和增稠装置。在该选择中，若需要，存储塔/泄料罐也可以具有减小的直径，由此使得它可以被称为立管。
[0046]作为一实际的示例，可以论述一种立管，浆料以25%的稠度从洗浆压机被释放到该立管中。用于释放该立管的泵需要至少5米的入料压头和9%的稠度。在现有技术的布置中，立管具有7米的高度，即5米用于入料压头，1.5米用于液位控制范围，0.5米用于浆料向立管中的引入。布置在立管上方与洗浆和增稠装置处于相同楼层的稀释机构需要I?2米的附加高度。由此，稀释机构和洗浆和增稠装置所在的楼层位于地面层上方大约8?10米。通过使用本发明的原理，泵的入料压头是相同的即5米，但是可以通过在液位控制范围中使用较高(大约18%)的稠度，将控制范围的高度减小至0.75米。因此，浆料可以在
5.75米的高度处被引入立管中。现在，如果洗浆压机的释放螺旋比洗浆压机的安装高度高
2.5米，则洗浆压机的安装高度比立管的底层高大约3.25米。并且，如果浆料向立管中的引入是借助于倾斜的螺旋给料器来完成的，则容易使洗浆压机再降低，比如至大约2?2.5米的高度。因此，通过利用本发明的原理，工厂的布局能够被明显地改变，因为洗浆和增稠装置不需要任何附加的楼层，而是可以被支承在具有数米高度的支腿上。这种构造比如允许滤液罐定位在洗浆和增稠装置的紧下方处于地面层上。
[0047]本发明也可以被用于只是作为示例在以上论述了的制浆和造纸工业之外的各种各样的应用。其它应用包括但不限于生物质处理和生物燃料生产。在这类工艺中，原料需要被预处理或者水解，从而需要过滤和/或增稠操作以及后续的泵送操作。这种原料可以是例如草、禾杆、蔗渣、木材、树皮、玉米杆等。
[0048]显然的是，本发明并不局限于以上提及的示例，而是可以在本独创性概念的范围之内在许多其它不同的实施例中实施。还显然的是，只要可行，以上描述的每个实施例中的特征可以与其它实施例协同使用。还应该明白的是，确定平均稠度的概念以及稀释液体向立管上方的立管的整个截面的足够均匀的混合可以协同本发明的所有实施例得到应用，而不管可能只是协同一个实施例论述了它们这一事实。
【权利要求】
1.一种从洗浆和增稠装置向后续工艺阶段转移工艺液体的方法，所述方法包括以下步骤: ?从洗浆和增稠装置(10)释放处于第一稠度的工艺液体， ?将所述工艺液体引导至立管(18)， ?将所述工艺液体稀释至第二稠度即MC稠度， ?为所述立管(18)提供用于测量所述立管(18)中的工艺液体的表面液位的机构(24)，所述测量机构(24)具有带有上表面液位控制极限(26)和下表面液位控制极限(28)的表面液位控制范围，用于在使用时将所述工艺液体的表面液位维持在所述上表面液位控制极限与所述下表面液位控制极限之间， ?借助于布置成与设置于所述立管(18)中的释放出料开口(20)流体连通的泵(22)从所述立管(18)释放处于第二稠度的工艺液体， 其特征在于以下进一步的步骤: ?为处于所述立管(18)中的表面液位控制范围中的工艺液体提供平均稠度即第三稠度，所述第三稠度是所述 第二稠度的至少1.5倍。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三稠度是所述第二稠度的至少2倍。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述立管(18)中在所述表面液位控制范围的下表面液位控制极限(28)下方进行所述工艺液体向所述第二稠度的稀释。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，借助于具有一个或多个叶片或者叶板(44、54)的旋转装置(40、50)和朝所述释放出料开口(20)供给所述工艺液体的旋转装置(40、50)中的一个进行稀释。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，借助于使用具有位于所述表面液位控制范围之内的一个或多个叶片(46)的旋转装置(42)、Y射线和过程层析成像中的一个，来测量所述立管(18)中的工艺液体的表面液位。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一稠度大约为20%~50%，并且所述第二稠度高于8%，优选在6%~15%之间。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于以下两者中的至少一个:借助于所述稀释液体加热所述工艺液体以及借助于所述稀释液体向所述工艺液体添加化学制品。
8.一种用于从洗浆和增稠装置向后续工艺阶段转移工艺液体的布置，所述布置包括:所述洗浆和增稠装置(10)，从所述洗浆和增稠装置(10)以第一稠度释放所述工艺液体；用于稀释所述工艺液体的机构；所述工艺液体被释放至的立管(18);用于测量所述立管(18)中的所述工艺液体的表面液位的机构(24);用于从所述立管(18)释放经过稀释的工艺液体的释放出料开口(20);布置成与所述释放出料开口(20)流体连通用于进一步转移处于第二稠度的工艺液体的泵(22)，所述测量机构设置有表面液位控制范围，所述表面液位控制范围具有上表面液位控制极限(26)和下表面液位控制极限(28)，其特征在于，稀释机构包括用于向与所述工艺液体连通的立管(18)的截面扩散和供给稀释液体的机构(30、44、54)，并且所述稀释机构(30、44、54)被定位且大小做成使得所述表面液位控制范围中的工艺液体的平均稠度即第三稠度是所述第二稠度的至少1.5倍。
9.如权利要求8所述的布置，其特征在于，所述稀释机构是用于向所述工艺液体引入稀释液体的一个或多个喷嘴或者开口。
10.如权利要求9所述的布置，其特征在于，所述一个或多个喷嘴(30)或者开口被布置成以下中的一个:所述立管(18)的周缘和延伸到所述立管(18)中的管(42、52)的端部。
11.如权利要求10所述的布置，其特征在于，所述管(42、52)是混合机构(40、50)的旋转中空轴。
12.如权利要求11所述的布置，其特征在于，所述旋转中空轴(42、52)设置有用于引入所述稀释液体和/或使所述稀释液体与所述工艺液体混合的叶片或者叶板(44、54)。
13.如权利要求11或12所述的布置，其特征在于，所述旋转中空轴(42)从上方延伸到所述立管(18)中并设置有定位在所述表面液位控制范围之内的叶片(46)，所述叶片(46)被用于测量所述立管(18)中的表面液位。
14.如前述权利要求8~13中任一项所述的布置，其特征在于，所述泵(22)设置有在所述立管(18)的释放出料开口(20)中延伸的工艺液体流体化机构(38)。
15.如前述权利要求8~13中任一项所述的布置，其特征在于，所述洗浆和增稠装置(10)为单辊洗浆压机、双辊洗浆压机、鼓式过滤器、DrumDisplacer?洗浆机、和螺旋压机中的一种。
16.—种工业设施,具有用于处理工艺液体的至少一个塔(64、66)和用于对所述工艺液体进行洗浆和增稠的洗浆和增稠装置(10)，其特征在于，所述洗浆和增稠装置(10)被支承在与所述塔(64、66)相 同的楼层BF上。
17.如权利要求16所述的工业设施，其特征在于，所述工业设施是以下之一:化学制浆厂、回收纤维厂、机械纤维厂、生物质处理设施和生物燃料生产设施。
18.如权利要求16或17所述的工业设施，其特征在于，立管(18)在其底部处设置有与所述塔(64、66)和所述洗浆和增稠装置(10)布置在相同楼层BF上的释放泵(22)，用于从所述洗浆和增稠装置(10)接收所述工艺液体，并用于在所述设施中进一步转移所述工艺液体。
19.一种简化工业设施的布局的方法，所述工业设施用于在至少两个相继的工艺步骤中处理工艺液体，所述工业设施具有带有结构高度并在其中进行洗浆和增稠的洗浆和增稠装置和用于从洗浆和增稠装置向后续工艺步骤转移工艺液体的立管，所述方法包括执行以下中的至少一个的步骤: ?将所述洗浆和增稠装置的结构高度纳入利用， ?借助于向上倾斜的供给机构来布置所述工艺液体从所述洗浆和增稠装置向所述立管的引入，和 ?减小在所述立管中所需的表面液位控制范围的高度， 以便使所述洗浆和增稠装置在所述工业设施中处于较低高度。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，通过将来自所述洗浆和增稠装置的释放布置成直接进入所述立管中，来将所述洗浆和增稠装置的结构高度纳入充分利用。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，通过将所述表面液位控制范围中的工艺液体的平均稠度布置成待释放的工艺液体的稠度的至少1.5倍，来减小在所述立管中所需的表面液位控制范围的高度。
【文档编号】D21C9/00GK103911895SQ201410002024
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年1月3日 优先权日:2013年1月4日
【发明者】R.维萨拉, V.维克曼 申请人:苏舍泵有限公司