专利名称：悬浮液的过滤方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述用于过滤悬浮液、尤其是过滤水性悬 浮的纤维素纤维的方法。
背景技术：
过滤方法已知用于从悬浮液中分离出固体。在此所使用的过滤元件在其过滤表面 的流入面上挡住大部分的固体，而液体，通常为水，则作为滤液通过。通常所追求的是滤液 中尽可能少的残留固体，这例如通过初级浊滤液(少量)和次级清滤液(大量)的分离排 放而实现。常被称作滤饼的那些被保留的固体应该具有尽可能低的含水量。常见的应用发 生在纤维素生产和造纸领域，其中要过滤含纤维的悬浮液。所形成的滤液非常适合于生产 过程中的再利用。
用于这一方法的典型过滤装置是盘式过滤器(Scheibenfilter),其过滤槽具有多 个小腔室用于在组成上存在不同的悬浮液流。这提供了如下可能性，即在一个装置中能过 滤多个悬浮液流，这样就降低了成本和空间需求。而另一方面，驱动这样一个机器变得复 杂，并且控制变得更加困难。这样就产生了过程未达到最佳功效这一危险，前述的节约效果 会被再次破坏。发明内容
本发明的目的在于提供一种过滤方法，以此方法能够经济地并同时尤其高效地进 行过滤。
该目的将通过权利要求1所述的特征得以实现。
凭借本发明能够彼此独立地影响在同一设备中的多个过滤过程的参数。将建立一 个额外的自由度，尤其是用于方法的调控策略，此时能够在同一机器内建立不同的压力差。
若例如如下调控其上固定了所有转动过滤元件的中空轴的转速，使得最佳地过滤 (第一)悬浮液，那么可以为了其他(第二)悬浮液的过滤优化而改变压力差，使用该压力 差来抽取第二悬浮液的滤液。以此方式能够考虑不同的排水行为和/或不同悬浮液的不同 固体含量。但是还应该能够调节滤饼的不同干度和/或不同的滤液纯净度，这通过本方法 同样可以实现。
下面结合示意性的说明书附图来阐述本发明。附图中
图1 :具有一个仅简略绘出的过滤装置的依照本发明方法的原理图2 :示意性示出了盘式过滤器的正面视图3 :实施本发明方法的简化示出的调节示意图4 :是图3的示意图，对其作了改变并且扩增了稀释水加入。具体实施方式
图1示意性显示了具有多个盘状的分段的(见图2)过滤元件I和I’的、用作过 滤装置的盘式过滤器，这些过滤元件部分地浸入填充有悬浮液SI和S2的过滤槽4中。通 过分隔壁14将过滤槽4划分成腔室12和13，分别通过泵8和9为所述腔室提供悬浮液SI 或S2。还可以使用两个彼此并置的槽来取代此处被分割的过滤槽4。在本实施例中，五个 过滤元件I浸入腔室12中，三个过滤元件I’浸入腔室13中。根据对本方法的要求，过滤 元件还能够分配给其他相应的腔室。全部的过滤元件I和I’均固定在水平布置的旋转中 空轴3上，从该中空轴3的两端抽取滤液Fl和F2，为此在本实施例中设有泵10或11。以 此方式形成从腔室12的悬浮液SI出来的滤液Fl，并形成从腔室13的悬浮液S2出来的滤 液F2。发动机7使得中空轴旋转，其中，转速一般介于O. 5至1. 5转每分钟之间。有利的将 中空轴3的转速和泵8、9、10和/或11的通过量整合在过滤过程的调控中。绝大部分的固 体被保留在过滤元件I和I’上并形成滤饼，其作为浓稠物5和6从过滤装置中被移除。
过滤槽4上端开口，在环境压力下工作。还有其他适宜本方法的过滤装置，在这些 过滤装置中的过滤槽是封闭的，并处于过压下。这虽然较昂贵，但实现了过滤过程中更大的 压力差。
图2以正面视角展示了盘式过滤器，并且由此可见过滤元件I的分段 (Segmentierung)。各个彼此分开的段容纳滤液F1，并将滤液在它们的径向内侧上导入中空 轴3的内腔中。通过在此未示出的调控头(Steuerkopf)，有赖于这些段各自的旋转位置而 形成与这些段的液压连接。本实施例还展示了已经提及的可能性，即形成初级浊滤液TF和 清滤液KF，并且分别抽取。清滤液KF在此是本方法最重要的产物，其主要被设置用于在另 外的位置上进行稀释。在量上而言少得多的浊滤液TF例如能够作为稀释水而回流，并重新 参与过滤过程。盘式过滤器的工作方式是已知的，所以在这里并不对此进行探讨。
图3中的示意图用于解释和说明实施本方法时不同的有利的控制策略。所使用的 过滤装置是图1中的盘式过滤器。过滤元件示例性地为所示浸在腔室12中的过滤元件I 和浸在腔室13中的过滤元件I’。一般情况下总共有大约4至35个过滤元件。腔室12装 配有液位变送器15，并且腔室13装配有液位变送器16，它们分别将其信号(测量值)19或 20导入过程控制系统PLS中。在本实施例中通过信号17、18、21和22来控制用于悬浮液 SI和S2的泵8和9以及用于滤液Fl或F2的泵10和11。泵能够设为转数调控的或者设 有可调节的节流阀。此外，为了影响转速，通过信号23来控制中空轴3的发动器7。代替输 送滤液Fl和F2的泵10和11的是，经常使用数米高的测量排水段(参见图4)，其中，排水 管浸在滤液桶中。
用于控制策略的一些可能变化方案如下
变化方案1:
通过信号17和18将悬浮液SI和S2的流量设定成时间上恒定的值。泵10在用 于滤液Fl的管道系统中产生负压，能够将该负压设定的相对较高，从而获得尽可能高的滤 液量。信号23如下控制中空轴的发动机7，即在腔室12中，使得由信号19呈报的液位位于 规定的范围内。对此，较高的转数降低腔室12的液位，反之亦然。转数的变化当然对腔室 13的液位也有作用。但是因为在此可能存在不同于在腔室12中的情况，所以具有如下优 点，即能够设置另一个仅在腔室13中起效的参数。由此从通过信号20呈报的腔室13的液位来形成信号21，该信号如下控制用于滤液F2的泵10，即在腔室13中液位也保持在规定 范围内。能够以此方式无缺陷地实现盘式过滤器运行的自动化。为了发挥盘式过滤器的最 大效能，能够将从第一腔室12中出来的滤液Fl的流量调整到较高值。但也能够顾及到对 该过程的其他要求，例如浓稠物5的干度或者在此未示出的浊滤液TK的质量(参见图2)。
此处提及的滤液Fl和F2 —般而言是清滤液KF (参见图2)。但是也可以考虑针对 浊滤液TK的负压来设置控制过程，因为其排量也能够对腔室中的液位产生作用。
变化方案2
变化方案2做如下改变，即通过改变中空轴3的转速来调节第二腔室13的液位， 同时通过控制抽取滤液Fl的泵10而将第二腔室12的液位保持在规定范围内。
在选择两种变化方案哪一项更适用时必须考虑到，负压和转速这些参数的改变对 过滤有不同的作用。因此，调节转速是一种使悬浮液的变化的排水能力得到有效调适的常 见手段。然而转速提高可能导致倍增的和/或富含固体的浊滤液，这是不希望发生的。用 能量消耗来换取为了获取滤液而设的负压；负压的提高则会引起更高的运行成本。有利的 是，浓稠物能够达到较高的干度。然而，对于可排水性较差的或者高度粘稠的悬浮液而言， 负压对于通过量的影响要低于中空轴转速的影响。
变化方案3
这一变化方案的目标是，在各情况中调节本方法使其最优化的满足要求。因此该 变化方案规定，在装置运行时通过智能调节来做出选择，变化方案I或变化方案2能否带来 最大功效，并相应的做出转换。在此能够考虑到，通过待过滤的悬浮液SI和/或S2性质的 改变，或者通过运行要求上的改变，例如滤液和/或浓稠物所需的质量或数量，从一种变化 方案到另一种的转换将导致更佳的结果。
另一种影响实施所述方法的过滤装置的运行的可能性为，在过滤槽4或其输送管 道中输入稀释水。如图4所示，图中对图3的示意图做了相应补充。所以稀释水24通过调 节阀25和26有选择地与悬浮液SI或S2流体相混合，在本实施例中是混合进入泵8或9 的吸管中。调节阀25和26得到过程控制系统PLS输出的信号27或28。
在此分别以测量落差Hl或H2来形成抽吸滤液的负压作为本发明的另一实施方 式。对此，下降管道浸在其中的滤液桶33和34例如放置在结构的较深面/层中。滤液桶 33和34中的液位实际上具有上限和下限，这引起了用于抽吸滤液的负压的最小值或最大 值。能够分别根据所需的负压来设定液位。信号29和31为此将液位值提供给过程控制系 统PLS。由过程控制系统PLS发出的信号30或32之后设定调节阀25或36，所述调节阀例 如位于滤液桶33或34的排放管道中。为了调节负压，已触发的调节阀35’和36’还能够 位于中空轴3和滤液桶33或34之间的下降管道内。为了产生负压而使用的下降管道非常 有利，并且可能节省了两台泵。这种应用并不局限于图4的例子。还能够以其他手段，例如 用泵，来产生滤液桶33和34中的负压。
过程调节在具有两个腔室12和13的盘式过滤器中可具体如下进行
1.将腔室(如图4中的腔室12)的液位调节为“Level Master”。在此，将用于抽 取滤液的负压设置为最大，并且不加入稀释水。持续测量液面，并作出如下反应
a)对于过高值，提高中空轴3的转速，
b)对于可接受的值，保持转速不变，和
c)对于过低值，降低转速。
2.将第二腔室(如图4中的腔室13)的液位调节为“Level Slave”。持续测量液 位。
a)对于过高值
-一旦稀释水24流动，其在调节阀26处的输入就减少，
-否则，用于滤液抽取的负压将升高(泵11的较高功率或者滤液桶33中的液位降 低或者开启调节阀35’)，
b)对于可接受的值，一切保持不变，和
c)对于过低值
-一旦用于抽取滤液的负压大于最小值(泵11的功率可降低，或者滤液桶33中的 液位还在上限以下)，它就降低。
-否则在调节阀26处提高稀释水24的输入，或者调小/关闭调节阀36’。
3.当第二腔室(图4中的腔室13)的液位以规定的最大值(例如两倍)超过额 定值时，并且同时当第一腔室(图4中的腔室12)的液位低于该额定值时，如此就实现了主 到从和从到主的转换。在这种情况下，第一腔室(图4中的腔室12)如同之前的第二腔室 (图4中的腔室13) —样被调节。
用于决定在哪一个腔室(12或13)中仅通过改变负压就最为有利地调节了运行的 标准例如能够有
悬浮液SI或S2在哪一腔室中以更低的排水阻力来输送，或
悬浮液SI或S2在哪一腔室中以更低的固体含量来输送，或
在哪一腔室中用过滤表面关联的较小的体积通过量有很好的效果，或
哪一腔室有最多的可用容量。
至此所描述的分别具有两种不同悬浮液SI和S2以及两个分开抽取的滤液Fl和 F2的方法无疑是本发明最重要的应用。但原则上能够将盘式过滤器分成三个或更多腔室， 并且配设有在中空轴和滤液出口中的相应较多的滤液系统。用这种在结构上的额外花费能 够在一个机器中同时进行三个或者多个过滤。在至少两种滤液的情况下，调控必须实施负 压影响。
权利要求
1.在具有多个盘状分段过滤元件(1、1’)的过滤装置中过滤悬浮液的方法，所述过滤元件在至少一个容纳悬浮液(S1、S2)的过滤槽(4)中旋转并且固定在旋转的中空轴(3) 上，通过该中空轴将过滤时所形成的滤液(F1、F2)导出，同时在过滤元件(1、1’ )上保留至少一部分固体并将其作为浓稠物(5、6)从过滤装置中排出，其特征在于，向至少两个过滤元件(1、1’ )分别供应不同的悬浮液(S1、S2)，并且将所述供应以不同悬浮液(S1、S2)的过滤元件(1、1’ )处于所述过滤槽(4)中的悬浮液(S1、 S2)和所述滤液(F1、F2)之间的压力差设置为不同。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过使用至少两个独立的压力差以及使用中空轴(3)的转速来作为调节参数来调控过滤过程。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用具有至少两个腔室(12、13)的过滤槽(4)，以及从承受全部过滤元件 (1、1’ )的中空轴(3)中分开地排出源自不同悬浮液(S1、S2)的滤液(F1、F2)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过改变中空轴(3)的转速来设置所述腔室(12、13)中的一个的液位，并且通过改变位于所属中空轴(4)的滤液管道处的负压来设置所述腔室(12、13)中另一个的液位。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，过程控制系统PLS做出如下选择对哪个腔室(12、13)实施通过改变中空轴(3)转速的液位调节。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在满足所需的质量要求的情况下，做出最大化过滤装置通过量的选择。
7.根据权利要求3至6中任意一项所述的方法，其特征在于，通过改变位于所属中空轴(4)的滤液管道处的负压来调节所有腔室(12、 13)的液位，并且对于腔室(12、13)中的一个而言，中空轴(3)转速的改变优先于负压的改变。
8.根据前述权利要求3至7中任意一项所述的方法，其特征在于，向至少一个腔室(12、13)中加入稀释水(24)，并且这种稀释水的量是可调节的并被纳入调控计划中。
9.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，以环境压力来驱动过滤槽(4)。
10.根据前述权利要求1至8中任意一项所述的方法，其特征在于，以过压来驱动过滤槽(4)。
11.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，大部分固体、优选至少80%的固体保留在过滤元件上，并且作为浓稠物(5、6)从过滤装置中排出。
全文摘要
本方法用于过滤悬浮液(S1、S2)，尤其是过滤水性悬浮液中的纤维素纤维。在此，在过滤装置中，尤其在盘式过滤器中过滤至少两种不同的悬浮液(S1、S2)，从而形成作为流过物的滤液(F1、F2)以及作为残渣的泥浆(5、6)。优选通过如下方式来控制本方法，即不仅为了抽取滤液而将负压纳入调控计划中，而且将中空轴(3)的转速纳入调控计划中。
文档编号D21D5/04GK103069073SQ201180040254
公开日2013年4月24日 申请日期2011年6月29日 优先权日2010年8月19日
发明者E.K.卡尔森 申请人:沃依特专利有限责任公司