DE69103602T3

DE69103602T3 - Verfahren und vorrichtung zum trennen einer fasersuspension.

Info

Publication number: DE69103602T3
Application number: DE69103602T
Authority: DE
Inventors: Roland Fjaellstroem
Original assignee: Celleco Hedemora AB
Current assignee: Celleco Hedemora AB
Priority date: 1990-04-11
Filing date: 1991-03-19
Publication date: 1998-02-19
Anticipated expiration: 2011-03-20
Also published as: JP2801778B2; DE69103602T2; SE9001322D0; ATE110427T1; FI104433B; JPH04506843A; DE69103602D1; WO1991015629A1; CA2060503C; SE465967B; CA2060503A1; US5296098A; EP0478762B2; FI915802A0; SE9001322L; EP0478762A1; EP0478762B1

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Auftrennung einer Fasersuspension

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auftrennung einer Fasersuspension mit unerwünschten, relativ kleinen Partikeln mittels einer Filtervorrichtung, die einen hohlen Filterkörper mit einer Umfangswand aus Filtermaterial und einen Behälter umfaßt, in dem der Filterkörper gelegen ist. Die Erfindung befrifft auch eine Vorrichtung zur Trennung einer Fasersuspension.
In bekannten Filtervorrichtungen dieser Art wird die aufzutrennende Fasersuspension dem Behälter zugeführt, so daß der Filterkörper zumindest teilweise in der Suspension versenkt ist. Der hydrostatische Druck in der Fasersuspension in dem Behälter zwingt eine feine Fraktion der Fasersuspension durch den aus Filtermaterial bestehenden Wandabschnitt des Filterkörpers, der in der Fasersuspension versenkt ist, so daß sich Fasern ablagern und eine Faserschicht auf dem Filtermaterial bildet. Die gebildete Faserschicht ist selbst ein Filtermedium, das verglichen zu dem Filtermaterial wie eine Siebweite wirkt, und das nur dem Wasser aus der in dem Behälter befindlichen Fasersuspension erlaubt, durch dieses hindurchzutreten.
Die GB 1 362 422 beschreibt ein Verfahren zur Entwässerung einer Fasersuspension sowie eine Vorrichtung hierzu, mit einem Filterkörper, der teilweise in der Suspension versenkt ist. Die Fasersuspension wird oberhalb des Oberflächenspiegels der Suspension auf einen Bereich des Filterkörpers gesprüht, um einen Großteil der suspendierten Masse durch die Wand des Filterkörpers zu zwingen und den Filterkörper zu reinigen, bevor die Suspension unter hydrostatischem Druck weiter entwässert wird.
Eine Filtervorrichtung zur Verdickung von Fasersuspensionen ist aus der US 4138338 bekannt, die einen Scheibenfilter mit einem Einlaßtank für eine zu verdickende Fasersuspension offenbart. Von dem Einlaßtank fließt die Fasersuspension direkt in einen Behälter, in dem die Scheiben einer Fasersuspension versenkt sind. Zur Vergrößerung der Entwässerungs- Kapazität sind eine Anzahl von Sprühgliedern angeordnet, um Flüssigkeit, zum Beispiel eine Menge der zu verdickenden Fasersuspension, auf die in der Fasersuspension in dem Behälter versenkten Scheibenwände des Filtermaterials zu sprühen, so daß die Bildung von dichtgepackten Faserschichten auf den Wänden verhindert wird.
Die bekannten, oben beschriebenen Filtervorrichtungen sind nicht für die Trennung von unerwünschten, relativ kleinen Partikeln aus Fasersuspensionen geeignet, da die meisten solcher kleiner Partikeln von den Faserschichten auf dem Filtermaterial oder bei der Trennung durch die verdickte Fasersuspension eingefangen werden. Folglich wurden in der Praxis bekannte Filtervorrichtungen gewöhnlich nur zur Verdickung von Fasersuspensionen verwendet, das heißt zur bloßen Entwässerung derselben. Üblicherweise werden deshalb unerwünschte, relativ kleine Partikel anfangs von den Fasersuspensionen mittels andersartiger Trennvorrichtungen, zum Beispiel mittels Fluktuationsanlagen getrennt. Dann können die derartig gereinigten Fasersuspensionen entwässert werden, zum Beispiel mittels bekannter Filtervorrichtungen der oben beschriebenen Art.
Bei der Herstellung von Papier aus Altpapiermasse bestehen die unerwünschten, relativ kleinen Partikel im wesentlichen aus Druckerschwärze, die von der Altpapiermasse getrennt wird, um eine graue Farbe des hergestellten Papiers zu vermeiden. Bis heute ist die Profitabilität bei der Herstellung von Papier aus einer derartigen Altpapiermasse gering. Jedoch neigen die Behörden dazu, die Produktion eines höheren Anteils Papier aus Altpapermasse von Papierherstellern zu fordern, um eine Verringerung des Altpapiers und eine Einsparung beim Rohstoff Holz zu erreichen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues Trennverfahren bereitzustellen, das die Kosten zur Reinigung und Entwässerung von vorzugsweise aus Altpapiermasse entstandenen Fasersuspensionen reduziert. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue Vorrichtung zur Umsetzung des neuen Trennverfahrens bereitzustellen.
Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren zur Auftrennung einer Fasersuspension mit unerwünschten, relativ kleinen Partikeln durch eine Filtervorrichtung erreicht, die eine hohle Filtertrommel mit einer Umfangswand aus Filtermaterial und einen Behälter aufweist, in dem die Filtertrommel mit einer horizontalen Achse gelegen ist, wobei die ganze aufzutrennende Fasersuspension in Form zumindest eines Flüssigkeitsstrahls auf die Wand aus Filtermaterial gesprüht wird, um eine feine, die meisten der unerwünschten Partikel enthaltende Fraktion der Suspension durch die Wand aus Filtermaterial in die hohle Filtertrommel zu drücken, wodurch ein Pool entstandener Grobfraktion der hauptsächlich Fasern enthaltenden Fasersuspension in dem Behälter außerhalb der Filertrommel zurückgelassen wird, wobei der Fasersuspensionsstrahl auf denjenigen Teil der Wand aus Filtermaterial gesprüht wird, der oberhalb des Pools aus Grobfraktion gelegen ist, während der Körper um seine horizontale Achse gedreht wird, um eine relative Verschiebung zwischen dem Flüssigkeitsstrahl und dem Filtermaterial vorzusehen und um die Wand aus Filtermaterial durch die Oberfläche des Pools aus Grobfraktion abwechselnd auf und ab zu verschieben, wobei die Grobfraktion der Fasersuspension durch die Wand aus Filtermaterial entwässert und die entwässerte Grobfraktion aus dem Behälter entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein weiterer Flüßigkeitsstrahl aus Suspension auf denjenigen Teil der Wand aus Filtermaterial gesprüht wird, der sich in den Pool von Grobfraktion befindet.
Der erreichte Vorteil besteht darin, daß in einer und derselben Filtervorrichtung die Fasersuspension von den unerwünschten Parikeln getrennt und entwässert wird, was beträchtliche Kosteneinsparungen verglichen mit dem konventionellen Verfahren bewirkt, das zwei getrennte Vorrichtungen zur Trennung der unerwünschten Partikel bzw. zur Entwässerung der Fasersuspension verwendet. Durch das Aufsprühen der aufzutrennenden Fasersuspension auf die Wand aus Filtermaterial werden die aufgesprühten, langgestreckten Fasern mit relativ großer spezifischer Oberfläche plötzlich durch den Reibungswiderstand zwischen diesen und dem umgebenden Medium (Luft oder Flüssigkeit) verlangsamt, während die unerwünschten, relativ kleinen Partikel mit relativ kleiner spezifischer Oberfläche ihre Geschwindigkeit im wesentlichen beibehalten, und dadurch durch die Wand aus Filtermaterial hindurch gelangen. Die plötzliche Verlangsamung der Fasern hat den Vorteil, daß die Fasern nicht in die Filterdurchläße des Filtermaterials hineindringen und diese verschließen.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Auftrennung einer Fasersuspension mit unerwünschten, relativ kleinen Partikeln, umfassend eine hohle Filtertrommel mit einer Umfangswand aus Filtermaterial, einen Behälter in dem die Filtertrommel mit einer horizontalen Lage ihrer Achse gelegen ist, Mittel zur Zufuhr von zu trennender Fasersuspension, Sprühmittel zum Sprühen von Fasersuspension auf die Wand aus Filtermaterial, wobei die Zufuhrmittel die zu trennende Fasersuspension nur mittels der Sprühmittel zuführen, wobei die Sprühmittel die Fasersuspension auf die Wand der Filtertrommel sprühen, um eine feine, die meisten der unerwünschten, relativ kleine Partikel enthaltende Fraktion aus Fasersuspension durch die Wand aus Filtermaterial in die hohle Filtertrommel zu drücken und einen Pool einer groben, hauptsächlich Faser enthaltenden Fraktion der Fasersuspension in dem Behälter außerhalb des Filterkörpers zurückzulassen, wobei im Betrieb die grobe Fraktion der Fasersuspension durch die Wand aus Filtermaterial entwässert wird, mit einem Mittel zum Rotieren der Filtertrommel um ihre horizontale Achse, um eine relative Verschiebung zwischen den Sprühmitteln und der Wand aus Filtermaterial vorzusehen und um die Wand aus Filtermaterial durch die Oberfläche des Pools von Grobfraktion abwechselnd auf und ab zu verschieben, wobei die Sprühmittel Fasersuspension auf denjenigen Teil der Wand aus Filtermaterial sprühen, die sich oberhalb des Pools von Grobfraktion befindet, und mit Mitteln zum Entfernen der entwässerten Grobfraktion aus dem Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühmittel Fasersuspension auf denjenigen Teil der Wand aus Filtermaterial sprühen, der in dem Pool von Grobfraktion gelegen ist.
Vorteilhafterweise kann in der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Fasersuspension mit einem geringen Reibungswiderstand durch ein Medium von Luft gesprüht werden, wodurch ein größerer relativer Anteil der Flüssigkeitsmenge der Fasersuspension direkt durch das Filtermaterial hindurchtreten kann, als wenn die Fasersuspension durch den Pool der groben Fraktion gesprüht wird.
Dadurch, daß die Sprühmittel angeordnet sind, um Fasersuspension auf den Teil der Wand des Filtermaterials zu sprühen, der sich in dem Pool von grober Fraktion befindet, wird im Betrieb mittels des Flüssigkeitsstrahls aus den Sprühmitteln die entstandene, relativ dicht gepackte Faserschicht kontinuierlich von dem Filtermaterial entfernt, was den Vorteil hat, daß die grobe Fraktion aus Fasersuspension in dem Behälter effizienter durch das Filtermaterial entwässert wird, da das Filtermaterial im Betrieb zumindest teilweise von dicht gepackten Faserschichten befreit wird.
Geeigneterweise sind die Sprühmittel angeordnet, um Fasersuspension auf den Teil der Wand aus Filtermaterial zu sprühen, der sich im Betrieb in dem Pool grober Fraktion nach unten bewegt und der folglich nur mit einer relativ dünnen Schicht von Fasern bedeckt ist. Die Sprühmittel sind vorzugsweise angeordnet, um Faserstispension auf einen Abschnitt des sich nach unten bewegenden Teils der Wand aus Filtermaterial zu sprühen, der in der Nähe der Oberfläche des Pools grober Fraktion gelegen ist. An diesem Abschnitt ist die entstandene Faserschicht sehr dünn und wird sofort durch die gesprühte Fasersuspension aufgelöst.
Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erklärt. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch einen Trommelfilter nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 einen Abschnitt entlang der Linie 11-11 aus Fig. 1,
Fig. 3 eine Variante des in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiels,
Fig. 4 einen Abschnitt entlang der Linie IV-IV aus Fig. 3, und
Fig. 5 eine Variante einer Sprühdüse.
Der in Figur 1 gezeigte Trommelfilter umfaßt einen hohlen Filterkörper in Form einer horizontalen Trommel 1 mit einer kreisförmigen Umfangswand 2 aus Filtermaterial. Die Trommel list drehbar in einem Behälter 3 gelagert. Im Betrieb ist die Trommel 1 teilweise in einem Pool einer entstandenen groben Fraktion einer Fasersuspension in dem Behälter 3 versenkt. Ein Antriebsmotor 4 ist mit der Trommel 1 über ein Zahnrad 5 im Eingriff, um die Trommel 1 um ihre zentrale Achse zu drehen (die Drehrichtung der Trommel list in Fig. 1 durch einen Pfeil angezeigt).
Die aufzutrennende Fasersuspension wird mittels eines Sprühglieds 6, das sich oberhalb des Pools grober Fraktion in dem Behälter 3 an der nach unten wandernden Seite der Umfangswand 2 befindet, und mittels zweier Sprühglieder 7 und 8 zugeführt, die in dem Pool der groben Fraktion gelegen sind. Die Sprühglieder 6-8 umfassen jeweils sich entlang der Umfassungswand 2 der Trommel 1 (Fig. 2) erstreckende Zufuhrleitungen 9-11 für die aufzutrennende Fasersuspension. Jede Zufuhrleitung 9-11 ist mit einer Anzahl von Sprühdüsen 12 (hier 8) versehen, die zur Umfangswand 2 hin gerichtet sind. Alternativ dazu kann jede Zufuhrleitung 9-11 mit nur zwei Sprühdüsen 13 versehen sein, wobei jede Sprühdüse 13 eine verlängerte Auslaßöffnung hat (Figuren 3 und 4). Das Sprühglied 7 ist vorgesehen, um von einem kleinen Abstand von der Oberfläche der groben Fraktion aus Fasersuspension auf einen Abschnitt 14 an der nach unten wandernden Seite der Umfangswand 2 zu sprühen.
Oberhalb des Sprühglieds 6 befindet sich eine Vorrichtung 15 zur Entnahme entstandener Faserschichten von der Umfangswand 2. Die Entnahmevorrichtung 15 bringt die entnommenen Faserschichten zu einer Förderrinne 16, die mit einem Schneckenförderer 17 versehen ist.
Das Innere der Trommel 1 bildet eine Filtratkammer 18, die mit einer nicht gezeigten Vorrichtung ztim Entfernen der feinen Fraktionen aus dem Trommelfilter verbunden ist.
Zwischen der Entnahmevorrichtung 15 und dem Sprühglied 6 befindet sich ein Sprühglied 19 zur Reinigung des Filtermaterials von der Umfangswand 2 mittels Reinigungsflüßigkeit, zum Beispiel Wasser.
Der Trommelfilter nach Fig. 1 arbeitet folgendermaßen:
Die ganze zu trennende Fasersuspension, z. B. eine aus Altpapiermasse hergestellte Fasersuspension mit ungefähr 0,5 % Fasern, unerwünschten, kleinen Partikeln aus im wesentlichen Druckerschwärze und Wasser, wird bei durch den Antriebsmotor 4 bewirkter Rotation der Trommel 1 in Form von Flüssigkeitsstrahlen mittels Sprühgliedern 6 bis 8 auf die Umfangswand 2 des Filtermaterials gesprüht, wobei die Fasersuspension in eine feine, durch die Umfangswand 2 in die Filtratkammer 18 hindurchtretende und im wesentlichen unerwünschte Partikel und Wasser enthaltene Fraktion der Fasersuspension getrennt wird. Durch den hydrostatischen Druck in dem entstandenen Pool aus Grobfraktion wird Wasser durch die Umfangswand 2 aus Filtermaterial in die Filtratkammer 18 gedrückt, wodurch sich Fasern auf der Umfangswand absetzen und auf ihr eine Schicht von Fasermasse bilden. Diese Schicht entsteht schnell auf der Umfangswand 2, wenn diese hinunter in den Pool grober Fraktion wandert, und wird während der Verschiebung der Umfangswand 2 durch den Pool dicker. Jedoch ist die Schicht von Fasermasse auf der Umfangswand 2 entlang des Abschnitts 14 noch nicht so dick, so daß sie einfach durch die Suspensionsstrahlen aus dem Sprühglied 7 entfernt werden kann. Wenn die Umfangswand 2 die Suspensionsstrahlen aus dem Sprühglied 7 passiert hat, wird nochmals eine Faserschicht auf der Umfangswand 2 gebildet, die wiederum einfach durch die Suspensionsstrahlen aus dem Sprühglied 8 entfernt wird. Folglich ist die hinunter in den Pool grober Fraktion wandernde Seite der Umfangswand 2 im wesentlichen frei von einer dicken, festgepackten Fasermasse, was zur Folge hat, daß der Pool grober Fraktion in effizienter Weise durch die Umfangswand 2 an ihrer hinunterwandernden Seite entwässert wird.
Auf der aufwärts wandernden Seite der Umfangswand 2 wird eine dicke Schicht aus Fasermasse gebildet, die mit der Umfangswand aus dem Pool grober Fraktion zu der Entnahmevorrichtung 15 folgt. Diese entfernt die Fasermasse von der Umfangswand 2 und bringt die Fasermasse zu der Förderrinne 16, woraufhin der Schneckenförderer 17 die Fasermasse von dem Trommelfilter wegträgt. Der Teil der Umfangswand 2, der durch die Entnahmemittel 15 von der Fasermasse befreit ist, wird mittels des Sprühglieds 19 gereinigt, woraufhin der oben beschriebenen Vorgang wiederholt wird.
Der Trommelfilter nach Fig. 1 kann so betrieben werden, daß die entstandene Fasermasse eine Konsistenz von ca. 8 bis 12 % hat. Wenn jedoch eine geringere Konsistenz der Fasermasse von ca. 3 bis 4 % ausreichen würde, können die Entnahmemittel 15 durch eine Überflußrinne in dem Behälter 3 an der aufwärts wandernden Seite der Umfangswand 2 für die grobe Fraktion der Fasersuspension ersetzt werden. In diesem Fall können weitere Sprühglieder für zu trennende Fasersuspension oberhalb des Pools grober Fraktion entlang der Trommel 2 angeordnet werden, was die Kapazität des Trommelfilters erhöhen würde.
Wenn Sprühdüsen 12 mit Kanälen relativ kleinen Querschnitts verwendet werden müssen, besteht das Risiko des Verstopfens der Sprühdüsen 12 mit Fasermasse, z. B. aufgrund plötzlichen im Betrieb aufgetretenen Druckabfalls in den Kanälen der Sprühdüsen 12. In diesem Fall kann jede Sprühdüse 12 vorzugsweise mit einem sich zur Öffnung hin vergrößernden Querschnitt (Fig. 5) gebildet werden, wodurch eine zusetzende oder verstopfende Filtermasse einfacher durch die Düse gedrückt werden kann, wenn nach einem Druckabfall der Betriebsdruck wiederhergestellt ist.

Claims

1. Verfahren zur Auftrennung einer Fasersuspension mit unerwünschten, relativ kleinen Partikeln durch eine Filtervorrichtung, die eine hohle Filtertrommel (1) mit einer Umfangswand (2) aus Filtermaterial und einen Behälter (3) aufweist, in dem die Filtertrommel (1) mit einer horizontalen Achse versehen ist, umfassend

- Aufsprühen der ganzen aufzutrennenden Fasersuspension in Form zumindest eines Flüssigkeitsstrahls auf die Wand (2) aus Filtermaterial, um eine feine, die meisten der unerwünschten Partikel enthaltende Fraktion der Suspension durch die Wand aus Filtermaterial in die hohle Filtertrommel (1) zu drücken, wodurch eine Ansammlung der entstandenen Grobfraktion der hauptsächlich Fasern enthaltenden Fasersuspension in dem Behälter (3) außerhalb des Filterkörpers zurückgelassen wird, wobei der Fasersuspensionsstrahl auf denjenigen Teil der Wand (2) aus Filtermaterial gesprüht wird, der oberhalb der Ansammlung aus Grobfraktion gelegen ist, während die Trommel um ihre horizontale Achse gedreht wird, um eine relative Verschiebung zwischen dem Flüssigkeitsstrahl und dem Filtermaterial vorzusehen; und um die

Wand aus Filtermaterial durch die Oberfläche der Ansammlung aus Grobfraktion abwechselnd auf und ab zu verschieben;

- Entwässern der Grobfraktion der Fasersuspension durch die Wand aus Filtermaterial und

- Entfernen der entwässerten Grobfraktion aus dem Behälter,

dadurch gekennzeichnet, daß

- zumindest ein weiterer Flüssigkeitsstrahl aus Suspension auf denjenigen Teil der Wand aus Filtermaterial gesprüht wird, der sich in der Ansammlung von Grobfraktion befindet.

2. Vorrichtung zur Auftrennung einer unerwünschte, relativ kleine Partikel enthaltenden Fasersuspension

- mit einer hohlen Filtertrommel (1) mit einer Umfangswand (2) aus Filtermaterial,

- mit einem Behälter (3), in dem die Filtertrommel mit einer horizontalen Achse versehen ist,

- mit Mitteln zur Zufuhr von aufzutrennender Fasersuspension,

- mit Sprühmitteln (6, 7, 8) zum Sprühen von Fasersuspension auf die Wand aus Filtermaterial,

wobei die Zufuhrmittel aufzutrennende Fasersuspension nur mittels Sprühmitteln (6 bis 8) zuführen, wobei die Sprühmittel die Fasersuspension auf die Wand (2) der Filtertrommel sprühen, um eine feine, die meisten der unerwünschten, relativ kleine Partikel enthaltende Fraktion aus Fasersuspension durch die Wand aus Filtermaterial in die hohle Filtertrommel zu drücken und eine Ansammlung einer groben, hauptsächlich Fasern enthaltenden Fraktion der Fasersuspension in dem Behälter (3) außerhalb des Filterkörpers zurückzulassen, wobei im Betrieb die grobe Fraktion der Fasersuspension durch die Wand aus Filtermaterial entwässert wird,

- mit einem Mittel zum Rotieren der Filtertrommel um ihre horizontale Achse, um eine relative Verschiebung zwischen den Sprühmitteln und der Wand aus Filtermaterial vorzusehen und um die Wand (2) aus Filtermaterial durch die Oberfläche der Ansammlung von Grobfraktion abwechselnd auf und ab zu verschieben, wobei die Sprühmittel (6 bis 8) Fasersuspension auf denjenigen Teil der Wand (2) aus Filtermaterial sprühen, der sich oberhalb der Ansammlung von Grobfraktion befindet, und

- mit Mitteln (15, 16, 17) zum Entfernen der entwässerten Grobfraktion aus dem Behälter,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Sprühmittel (6, 7, 8) Fasersuspension auf denjenigen Teil der Wand aus Filtermaterial sprühen, der in der Ansammlung von Grobfraktion gelegen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühmittel (6, 7, 8) Fasersuspension auf den Teil der Wand (2) aus Filtermaterial sprühen, der sich im Betrieb nach unten zu der Ansammlung von Grobfraktion bewegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühmittel (6, 7, 8) Fasersuspension auf einen Bereich (14) an dem sich nach unten bewegenden Teil der Wand (2) aus Filtermaterial sprühen, der in der Nähe der Oberfläche der Ansammlung von Grobfraktion gelegen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühmittel (6, 7, 8) eine Zufuhrleitung (9, 10, 11) für Fasersuspension, die sich axial entlang der Umfangswand (2) der Trommel (1) erstreckt, und zumindest eine Sprühdüse (12) umfassen, die mit der Zufuhrleitung zum Sprühen der Fasersuspension auf die Umfangswand aus Filtermaterial verbunden ist.