专利名称：向连续蒸煮器供给木片的系统和方法
技术领域：
本发明涉及ー种根据权利要求I所述的连续蒸煮器的供给系统，在该连续蒸煮器对木片进行蒸煮以供制造纤维纸浆。
背景技术：
在较早的用于连续蒸煮器的传统供给系统中使用高压闸槽供给器(sluicefeeder),用以对木片楽;料(chip slurry)增压并将其传输到该蒸煮器的顶部。在木衆手册■(Handbook of Pulp, Herbert Sixta, 2006)中，第 381 页中阐不了这种使用高压闸槽供给器供给的原理。这种供给的主要优点是木片的流动不需要经过泵，而是通过液压传输。在将流体传输到蒸煮器中以及从蒸煮器中输出的同时可以保持高压カ而 不损失压カ(经历压カ损失)。然而，该系统所具有的某些缺点是，高压供给器受到磨损，并且必须被调整以使得从高压回路流到低压回路的渗漏最小化。第二个缺点是在传输中的温度必须保持较低，使得在传输中不会发生因蒸汽内爆导致的爆炸。早至1957年，专利US2803540公开了ー种用于连续的木片蒸煮器的供给系统，在该系统中，木片被从灌注容器泵送到蒸煮器，其中木片在蒸汽的环境中被蒸煮。蒸煮流体在此被加入到泵中，以便获得能够被泵送的10%的浓度。这种蒸煮器被建议用于每天产量为150吨至300吨纸浆的较小規模的生产(见第7栏，第35行)。1959年的专利US2876098也公开了ー种用于不具有高压闸槽供给器的连续木片蒸煮器的供给系统。在这种情况下，木片在由泵泵送到蒸煮器的顶部之前，在混合器中混合成浆料。泵装置位于蒸煮器的下方，并且泵轴还设有涡轮，通过该涡轮从增压的黑液中回收压カ，从而获得所要求的泵送效果。1967年的专利US3303088中也公开了ー种用于不具有高压闸槽供给器的连续木片蒸煮器的供给系统，在这种系统中，在悬浮的木片被泵送到蒸煮器的顶部之前，木片首先在预处理容器中利用蒸汽进行预处理，并且之后在该容器中形成浆料。1971年的专利US3586600公开了另一种用于连续蒸煮器的供给系统，该连续蒸煮器主要被用于细碎木材。此外，在这种情况下不使用高压闸槽供给器，木质材料借助泵26通过上游的浸溃容器(impregnation vessel)被供给到蒸煮器的顶部。在专利EP157279中同样公开了相应的将细碎木材向连续蒸煮器的顶部泵送的方案。对于这些从二十世纪五十年代后期到七十年代前期提出的蒸煮器设备，典型的是它们适用于大约每天生产100吨至300吨纸浆的有限容量的小型蒸煮器设备。专利US5744004中公开了向蒸煮器供给木片的方案的ー种变型，其中木片混合物则是通过串联设置的若干个泵供给到蒸煮器。在这种情况下，使用公知为DISCFL0 的泵。该系统的一个缺点是这种泵的泵送效率通常较低。在前述的木浆手册中，在第382页阐示了公知为TurboFeed 的泵送供给木片混合物的变型。在此，三个泵被串联设置用以向蒸煮器供应木片混合物。这种供给已经在US5753075、US6106668、US6325890、US6336993 和 US6551462 中取得专利权；但是在若干种情况下，例如在专利US3303088中没有被考虑。专利US5753075涉及从蒸汽预处理容器向预处理容器泵送的方案，并且在这种情况下公开了能够在第一离心泵之前插入喷射泵，如图3中所示的附图标记70。专利US6106668具体地涉及在泵送期间加入AQ/PS。专利US6325890涉及串联设置的至少两个泵，其中这些泵设置在地平面上。专利US6336993涉及详细的方案，在该方案中不仅加入化学制品以从木片中溶解金属，而且在每个泵之后收回流体以减少泵送的木片中的金属含 量。专利US6551462实际上涉及与在专利US3303088中公开的系统相同的系统。在这些系统中使用液力型(Hydrostal type)轴流泵或者螺旋泵，并且这样并不提供与径向型离心泵ー样的压头。这可能是需要串联安装多个泵的ー个原因。这些系统的ー个主要的缺点是这些具有若干串联设置的泵的系统的可利用率有限。如果ー个泵出故障，则整个蒸煮器设备必须停产。在三个泵串联并且每个泵的正常可利用率为O. 95的情况下，整个系统的总的可利用率将仅有O. 86 (O. 95X0. 95X0. 95=0. 86)。因此现已经开发出来了具有并联泵的系统，例如以下专利申请中所表示SE0800644、SE0800645、SE0800647 和 SE0800648。然而，由于被泵送的木片对泵的叶轮叶片具有冲击作用，泵供给对泵的要求很高并且磨损严重。还期望尽可能地減少在泵的入口管线中的压降，使得后续的泵能够产生最大的压力。
发明内容
本发明的第一目的是获得改进的木片供给系统，在该系统中，能够通过离心泵产生最优的增压。该离心泵优选地为对角式或径向式泵。其它的目的是减少泵入口中的压カ损失并且减少泵的磨损。以上描述的目的是通过根据权利要求I的特征部分所述的系统和根据权利要求7的特征部分所述的方法来实现的。根据本发明的系统g在用于将精细切分(细碎)的纤维素材料泵送到连续蒸煮器，在该系统中，该纤维素材料被连续地供给到该蒸煮器的顶部，并且经在该蒸煮器中去木质处理(delignification)之后，从该蒸煮器的底部输出。精细切分的纤维素材料至少在合适类型的第一容器或储水管中形成浆料(slurry)，浆料化的纤维素材料从第一容器通过第一出口管输出，该第一出口管具有第一内径并且设置在该第一容器的底部。通过将具有第ニ内径的第二出ロ管同心地围绕该第一出ロ管设置，而围绕该第一出ロ管形成腔室。该腔室在端部附近被第一容器中的端壁封闭，并且该腔室在相反端部具有开ロ，其中该第二出ロ管连接到泵的入口。该腔室还设有用于向该腔室连续加入流体的多个入口。有利的是，沿纵向方向的第二出口管沿着延伸部(stretch)与该第一入口管重叠，该延伸部限定了该腔室的轴向长度。该延伸部被被适配成使得利用与纤维素材料的流平行的流，能够形成膜。为了确保形成连续的流体膜，有利的是该腔室设有用于在围绕该腔室的外围的多个位置加入流体的分配器。该分配器例如可由多个横贯端壁外围分布的多个入口构成。或者，这些入口可设置在该第二出口管的外表面上，靠近该腔室的端壁处。为了形成維持到泵的入口处的流体膜，有利的是第二出口管设有大于第一出口管的内径的第二内径，使得该腔室获得介于I厘米至20厘米之间的厚度。更小的厚度对于小的管尺寸以及处在用于形成纤维素材料的浆料的第一容器与泵之间的较短的延伸部而言是有利的。在一种应用中，第一出口管的内径具有40厘米的内径，第二出口管可具有42厘米至45厘米的内径。另外，在备选的实施例中，该腔室的端壁可被固定设置在一个管处(例如第二出ロ管)，并且通过柔性密封(优选地为填料箱密封)使例如第一管的外表面以密封的方式与第ニ管接触。该设计通过这种点连接的使用还能够吸收这些管之间的一定程度的傾斜。该方法涉及将精细切分的纤维素材料泵送到连续蒸煮器，在该方法中，纤维素材料被连续地供给到蒸煮器的顶部，并且经在蒸煮器中去木质处理之后从蒸煮器的底部供应出去。精细切分的纤维素材料首先至少在第一容器中形成为浆料，并且呈纤维素材料的棒形流朝向泵输出。该方法的特征在于，在纤维素材料的棒形流到达泵的入口之前，将呈柱形 流体膜形式的流体围绕纤维素材料的棒形流加入。出乎意料的是，得到的结果是这种情况从浸溃容器输出的纤维素材料由于纤维素材料的加强作用而保持其棒形流。因此，在呈柱形流体膜LL形式的流体到达泵的入口之前，能够围绕纤维素材料的棒形流PF加入呈柱形流体膜LL形式的流体。纤维素材料的棒形流通常具有介于60%_100%范围内的浓度，该浓度是根据在前述的浆料容器处加入的木材的重量计算的，并且在某些应用中的连续作业期间，该浓度可以是98%。优选地，流体的加入以这种方式进行柱形流体膜的厚度处于I厘米至20厘米的范围内，并且该流体膜保持围绕纤维素材料的棒形流直至到达泵的入口。在流体膜与纤维素材料的流之间的界面处可能发生小程度的扩散和混合，但是该流体膜沿着管的内表面基本上保持完整，直至到达泵的入口。润滑及保护性的流体膜被以这种方式形成，使得通向泵的管线中的压降减小。同时，減少了泵中的磨损，并且能够形成在泵中产生的最大压力。有利的是，在流体膜中形成的压カ等于或者大于纤维素材料的流中的压力。
图I示出了用于具有顶部分离器的蒸煮器的供给系统的系统方案；图2示意性地示出了在泵上使用的本发明的实施例；图3示意性地示出了与并联的泵一起使用的本发明的实施例；图4示出了本发明的更详细的视图；图5示出了图4的左视图；图6示出了图4中示出的实施例的备选实施例；而图7示出了图6的左视图。
具体实施例方式在以下的详细描述中将使用“用于连续蒸煮器的供给系统”的概念。此处的术语“供给系统”用于表示这样的系统该系统将木片从保持为低压(一般处于小于2巴的超压，并且通常是大气压)的木片处理系统供给到蒸煮器，在该蒸煮器中木片被保持在高压中，该高压在使用气相蒸煮器的情况下通常为3-8巴，并且在使用液压蒸煮器的情况下为5-20巴。术语“连续蒸煮器”在此用于表示气相蒸煮器或者液压蒸煮器，尽管基于示例的目的，此处所示的优选实施例为气相蒸煮器。该供给系统可包含从单个泵到并联的至少5-6个泵中的任何ー种配置型式。利用该方案的原理，能够仅使用少数泵尺寸实现具有每天生产750吨到6000吨纸浆的生产能力的蒸煮器。这是非常重要的，因为用于供给相对高浓度的木片混合物的这些泵是仅专用于其应用的，而且每天能够处理4000吨至6000吨纸浆的生产能力的泵是非常大型的，并且每年仅生产包含少数泵的非常有限的系列产品。这些泵的成本因此成为蒸煮器设备的总成本的一大部分。这些泵的磨损会相对较高，并且需要最小化这些泵中磨损以获得更长的可接受操作时间。 图I示出了至少具有两个并联的泵的供给系统。木片在大气压力下通过带传送器I被供给到设置在处理容器3的上方的木片仓(chip bin)2。该容器中的最低允许液面LIQot是通过加入碱性浸溃流体而形成的，该浸溃流体优选为蒸煮流体(黑液)，该蒸煮流体在随后的蒸煮器6中的过滤器部SC2处被收回，并且可加入白液和/或其它碱性滤液。在传统的对木片液位CHwv的监视下供入木片，该木片液位形成在流体的液位LIQlev的上方。被收回的黑液中的剩余碱的水平通常处于8_25g/l的范围内。借助液位传感器20来控制加入到处理容器3的黑液与其它碱性流体的量，该液位传感器20控制着管线40/41中的至少ー个流动阀。该碱性浸溃流体允许中和木片中的酸并且获得富硫(HS—)流体的浸溃。具有大约0-8g/l，优选为2-5g/l的剩余碱水平的消耗的浸溃流体通过收回过滤器SC3而被从处理容器3收回，并且被输送到回收过程REC。此外，当需要时，可将白液WL加入容器3中，例如附图中的管线41处所示。剩余碱的具体水平取决于使用的木材的类型是针叶树还是落叶树以及在蒸煮过程中所形成的碱的分布。在使用未加工的木材的情况下，浸溃和中和较容易，例如尺寸很小的切削木材或木片形式的未加工木材(由此便于迅速浸溃)，容器3在极端的情况下可以是简单的斜槽，该斜槽的直径基本对应于容器底部的桶形出口 10的直径。在容器中的必要滞留时间是由以下因素決定该木材被充分浸溃，使其沉入到自由的蒸煮流体中。木片经在容器3中处理之后，这些木片从该容器的底部被输出，该底部还设有由马达Ml驱动的传统的底部刮板4。木片通过至少一个泵被供给到蒸煮器，在此示出了并联的两个泵12a、12b，这些泵连接到容器底部的桶形出口龙头10。桶形出口龙头10具有上部入口、圆柱形盖以及底部。这些泵连接到该圆柱形盖。为有助于进行木片混合物的泵送，使木片在容器3中形成浆料，以便形成木片悬浮液，流体在该容器中的供给是通过管线40/41而被设置并通过液位调节器20来控制的，该液位调节器20在容器中形成液位LIQm，该液位LIQm在泵液位上方至少10米，优选地为至少15米，更优选地为至少20米。这样，在泵12a、12b的入口中形成高的静压力，因此能够使用单个泵来对木片增压，并促进木片在蒸煮器的顶部的悬浮，而不会在泵中产生空化现象。蒸煮器的顶部通常设置在泵的液位以上至少50米处，常常是泵的液位以上60米到75米，同时在蒸煮器的顶部产生3巴-10巴的压力。为有助于至泵的进ー步输出供给，在桶形出口龙头中设置搅拌器11。优选地，搅拌器11设置在与底部刮板相同的轴上并且由马达Ml驱动。该搅拌器具有至少两个刮板臂，这些刮板臂扫过设置在桶形出口龙头的盖中的泵出口。优选地，在桶形出口龙头中设有稀释部(dilution)，稀释可通过稀释出ロ(图未示)而发生，该稀释出ロ的上边缘连接到盖。图2示意性地示出了单个泵12a怎样能够连接到根据本发明的出口龙头的圆柱形盖，以及搅拌器11怎样设置4个刮板臂。桶形出ロ龙头10的出ロ形成第一管，该第一管位于与具有更大直径的第二围绕管同心的位置，并且在这些管之间的间隙中加入流体Liq。图3示意性地示出了通过两个泵12a、12b的并联泵送怎样连接到根据本发明的出ロ龙头的圆柱形盖。
图4更详细地示出了根据本发明如何设计出ロ龙头的圆柱形盖10与泵12a之间的连接。第一内管30的左端连接到出口龙头的圆柱形盖，并且伸入具有更大直径的第二围绕管31 —定的距离D。因此，内管30被设置为与围绕管31同心。围绕管31的左端被连接到图5中示出的端壁板35，并且被设置为通过合适的填料箱密封34或者风箱结构而与第一内管30形成密封。管30、31之间的这种点连接使得该连接容许管之间具有一定的傾斜度。在端壁板35中设有多个喷嘴32，通过这些喷嘴能够将流体Liq加入到管30、31之间的距离D之上形成的空间。以这种方式能够围绕纸浆流PF形成柱形流体膜LL，该膜在与泵12a相距一定距离的位置处离开内管的端壁。精细切分的纤维素材料已预先被形成为浆料，并且以纤维素材料的棒形流PF形式向泵12a供给。图6示出了图4中示出的方案的备选方案。此情况下的不同之处在于，在第二围绕管31上设置单个流体加入管线32b，并且在内管30与外管31之间邻近端壁板35形成第一分配室36a。节流盘37能够如图所示地设于加入管线32b附近，从而围绕分配室36的第一部分36a的外围沿朝向泵的入口方向形成相同的压降。节流板37在邻近加入管线32b的位置具有其最大高度，并且之后其高度逐渐减小直至在附加管线32b的位置的相对侦れ即在附图的底部)变为零。以这种方式也可以形成围绕纸浆PF的流的柱形流体膜LL，该膜在与泵12a相距一定距离的位置处离开内管的端部。精细切分的纤维素材料已预先被形成为浆料，并且以纤维素材料的棒形流PF形式向泵12a供给。本发明并不限于以上所描述的实施例，而是可以在随附权利要求书范围内做出多种变型。例如，可以具有与第一泵串联设置的ー个以上的泵。
权利要求
1.一种用于将精细切分的纤维素材料泵送到连续蒸煮器(6)的系统，在该系统中，该纤维素材料被连续地供给到该蒸煮器的顶部，并且经在该蒸煮器中去木质处理之后，从该蒸煮器的底部输出，其特征在于，所述精细切分的纤维素材料至少在第一容器(3)中形成为浆料，浆料化的纤维素材料从该第一容器通过第一出口管(30)输出，该第一出口管(30)具有第一内径并且设置在该第一容器的底部；并且具有第二内径的第二出ロ管(31)同心地围绕该第一出ロ管，形成围绕该第一出ロ管的腔室(36),该腔室(36)在其端部附近与第一容器中的端壁(35)连接，并且该腔室在相反端部具有开ロ(37);其中该第二出口管连接到泵(12a)的入口，并且该腔室设有用于向该腔室连续地加入流体(Liq)的多个入口。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，该第二出ロ管(31)沿着延伸部(D)与该第一入口管(30)重叠，该延伸部限定了该腔室的轴向长度。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，该腔室(36)设有用于在围绕该腔室(36)的外围的多个位置加入流体的分配器(32 )。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，该分配器由围绕该端壁的外围分布的多个入口(32)构成。
5.根据前述任一项权利要求所述的系统，其特征在于，该第二出口管(31)的内径大于第一出口管(30)的内径，使得该腔室的厚度处于I厘米-20厘米的范围内。
6.根据前述任一项权利要求所述的系统，其特征在于，该端壁(35)附连到上述管(30、31)的其中之一，并且以通过柔性密封(34)形成密封的方式联接到该第二管，该柔性密封优选为填料箱密封。
7.一种将精细切分的纤维素材料泵送到连续蒸煮器(6)的方法，在该方法中，纤维素材料被连续地供给到该蒸煮器的顶部，并且经在该蒸煮器中去木质处理之后从该蒸煮器的底部输出，其特征在干，所述精细切分的纤维素材料至少在第一容器中形成为浆料，并且呈纤维素材料的棒形流(PF)朝向泵(12a)输出；并且在该纤维素材料的棒形流到达该泵的入ロ之前，流体围绕该纤维素材料的棒形流以柱形流体膜(LL)的形式而被加入。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述流体的加入如此进行，使得该柱形流体膜(LL)的厚度(h)处于I厘米至20厘米的范围内，并且该流体膜保持围绕该纤维材料的棒形流直到该泵的入口。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述流体的加入如此进行，使得在该流体膜中形成的压カ等于或大于所述纤维素材料的棒形流(PF)中的压力。
全文摘要
本发明涉及一种将精细切分的纤维素材料泵送到连续蒸煮器(6)的系统和方法。通过管(30、31)的同轴布置以及向形成在这些管之间的腔室(36)加入流体(Liq)，能够在流体到达泵(12a)的入口之前，围绕纤维素材料的棒形流形成柱形流体膜。按照这种方式，能够减小管线中的压降，减小泵的磨损，并且确保在泵中形成最大压力。
文档编号D21C7/08GK102695830SQ201080060784
公开日2012年9月26日 申请日期2010年11月4日 优先权日2009年11月6日
发明者安德斯·萨缪尔森 申请人:美卓造纸机械(瑞典)公司