SE503502C2

SE503502C2 - Feed device contg. moist material, e.g. brown coal, bagasses, sludge, pulp or plant waste

Info

Publication number: SE503502C2
Application number: SE9403616A
Authority: SE
Inventors: Kjell Nilsson
Original assignee: Regalco Ab
Priority date: 1994-10-21
Filing date: 1994-10-21
Publication date: 1996-06-24
Also published as: SE9403616L; SE9403616D0; WO1997039177A1

Abstract

The feed device for moist material under high steam pressure conditions, e.g. pre-hydrolysed cellulose material, comprises a material supply means (3), e.g. screw conveyor, forming a homogeneous flow of material to a sluice feed inlet; a sluice feed (5) consisting of two wheels rotating in opposite directions, both of which have cog-like parts; and a pipe (6,7) from the sluice feed outlet, forming a wad of material travelling towards the pipe exit (11), the material being compressed enough so that in conjunction with the material in the supply means and sluice feed, a gas seal is created.

Description

505 502 z skulle öka plötsligt och kraftigt eller om slussmataren skulle råka ut för ett stopp. En bakblåsning skulle normalt bli följden med i bästa fall enbart en avsevärd driftsstörning som resultat. Även en sådan olägenhet kan vara eliminerad genom anordningen enligt uppfinningen cnudet ovannämnda mothållet anordnas med en anliggningsyta mot utloppsöppningen som tätande tillsluter denna vid en materialutströmning från utloppsöppningen scnxupphör eller som pressas tillbaka av en tryckstegring vid utloppsöppningen eller trycksänkníng på slussmatarens inloppssida. 505 502 z would increase suddenly and sharply or if the lock feeder should come to a stop. A backflow would normally be the result of, at best, only a significant operational disruption as a result. Such an inconvenience can also be eliminated by the device according to the invention if the above-mentioned abutment is arranged with an abutment surface against the outlet opening which sealingly closes it in the event of a material outflow from the outlet opening cnx or which is pushed back by a pressure rise at the outlet opening opening or pressure opening.

Uppfinningen är närmare tydliggjord i det följande under hänvisning till bifogade ritningar, son schematiskt i längdsektion visar tre olika utföringsexempel på anordningar enligt uppfinningen, och på vilka figur l visar en anordning för matning av cellulosamaterial från en trycksatt enhet till en annan trycksatt enhet, figur 2 visar en anordning för inmatning av material till en trycksatt tork, och figur 3 visar en anordning för utmatning av material från en trycksatt tork.The invention is further elucidated in the following with reference to the accompanying drawings, which schematically in longitudinal section show three different embodiments of devices according to the invention, and in which figure 1 shows a device for feeding cellulosic material from one pressurized unit to another pressurized unit, figure 2 shows a device for feeding material to a pressurized dryer, and Figure 3 shows a device for feeding material from a pressurized dryer.

Den i fig.l visade matníngsanordningen ingår i en anläggning för hydrolys av cellulosahaltigt material med svag syra vid hög temperatur.The feeding device shown in Fig. 1 is part of a plant for hydrolysis of cellulosic material with weak acid at high temperature.

Man önskar därvid kunna mata förhydrolyserat cellulosamaterial med ca 30%- ig vattenfas från en första värmare l med 13 bars tryck via ett schakt 2 försett med en anordning för nivåreglering, en förmatare 3, som drivs av en motor 4, en slussmatare 5, en uppåtriktad rörböj 6, och ett inloppsrör 7 till en andra värmare 10, i vilken trycket 28 bar råder. Genom att vattenånga i mättad form föreligger blir temperaturerna i de båda värmarna l och 10 l90°C resp. 228°C. I den första värmaren l matas materialet framåt med en konventionell skruv och likaså i förmataren 3 finns en av motorn 4 driven skruv, som är anordnad att drivas så, att materialet ständigt pressas mot slussmatarens 5 inlopp.It is desired to be able to feed prehydrolysed cellulosic material with about 30% aqueous phase from a first heater 1 with 13 bar pressure via a shaft 2 provided with a level control device, a feeder 3, which is driven by a motor 4, a lock feeder 5, a upwardly directed pipe bend 6, and an inlet pipe 7 to a second heater 10, in which the pressure 28 bar prevails. Due to the presence of water vapor in saturated form, the temperatures in the two heaters are 1 and 10 l90 ° C resp. 228 ° C. In the first heater 1 the material is fed forward with a conventional screw and also in the pre-feeder 3 there is a screw driven by the motor 4, which is arranged to be driven so that the material is constantly pressed against the inlet of the lock feeder 5.

Inloppsröret 7 till värmaren lO är här riktat vertikalt uppåt. Om materialpelarens höjd från slussmatarens S utlopp till rörets 7 öppning i värmaren 10 är tillräcklig med hänsyn till materialets egenskaper och rådande driftsförhållanden för att materialpelaren tillsannans med materialet i slussmataren 5 och i förmataren 3 skall bilda en gastätning även vid stillastående slussmatare 5 kan röret 7 helt enkelt mynna med en öppning ll i värmaren 10. Om det finns risk för bakblåsning när slussmataren stannar måste öppningen ll vara försedd med en som backventil verkande, rörlig tíllslutning 8. Chnvidare komprimeringen av materialpelaren i rören 6,7 blir otillräcklig för att en gastätning skall ernås måste den rörliga tillslutningen 8 vara försedd med en fjädrande anordning, t.ex. en pnematisk 503 502 3 fjäder 9, som med erforderlig kraft trycks mot öppningen ll och bildar ett mothåll, scninaterialpelaren måste övervinna innan den kan lämna röret 7 och i värmaren 10 transporteras vidare medelst en av en motor 12 driven transportskruv 13.The inlet pipe 7 to the heater 10 is here directed vertically upwards. If the height of the material column from the outlet of the lock feeder S to the opening of the tube 7 in the heater 10 is sufficient with regard to the material properties and prevailing operating conditions for the material column to form a gas seal even with the material in the lock feeder 5 even at stationary lock feeder 5 easily open with an opening ll in the heater 10. If there is a risk of back blowing when the sluice feeder stops, the opening ll must be provided with a movable closure acting as a non-return valve 8. Furthermore, the compression of the material column in the pipes 6,7 becomes insufficient for a gas seal to To achieve this, the movable closure 8 must be provided with a resilient device, e.g. a pneumatic spring 9, which is pressed against the opening 11 with the required force and forms an abutment, the column of material must overcome before it can leave the tube 7 and is further transported in the heater 10 by means of a transport screw 13 driven by a motor 12.

Slussmataren 5 liksom förmataren 3 är konstruerade för ett arbetstryck av minst sanna nivå son utrustningen i den efterföljande anläggningen.The lock feeder 5 as well as the pre-feeder 3 are designed for a working pressure of at least true level as the equipment in the subsequent plant.

Slussmataren 5 är dessutom konstruerad för att klara en tryckuppbyggnad på minst 20 bar, vilket med viss marginal, i detta fall 5 bar, överstiger det teoretiska mottrycket. Detta medför speciella krav på medbringarnas design liksom på lagringar och tätningar. Något läckage av vatten från materialet kan av flera skäl ej heller tillåtas. Motorn 4 är lämpligen en hydraulmotor, vilkenbland annat ger fördelar aan enkel ncnentbegränsning och noggrann styrning över ett stort varvtalsområde.The lock feeder 5 is also designed to withstand a pressure build-up of at least 20 bar, which by a certain margin, in this case 5 bar, exceeds the theoretical back pressure. This entails special requirements for the design of the carriers as well as for bearings and seals. No leakage of water from the material can be allowed for several reasons either. The motor 4 is suitably a hydraulic motor, which, among other things, provides advantages of simple component limitation and accurate control over a large speed range.

Vid uppstart ligger hela tryckdifferensen mellan de båda värmarna 10 och 1 över den som backventil verkande tillslutningen eller mothållet 8 vid rörets 7 öppning ll. Eftersan resten av anläggningen bakåt till den första värmaren l då inte är fylld med material kcnnær ett eventuellt mindre läckage vid mothållet 8 att kunna fortplanta sig vidare och därmed byggs inte något tryck upp i dessa delar. När sedan material tillförs slussmataren 5 via schaktet 2 och förmataren 3 matas det vidare till dess att rören 6,7 blivit fyllda. Därefter stiger trycket på grund av att materialet packas tills trycket överstiger trycket från mothállet 8, varvid detta pressas tillbaka och släpper förbi material, san strönnar in i värmaren 10. Skulle därefter materialflödet upphöra, t.ex. på grund av ett elavbrott, kommer mothållet 8 att genom kraften från hydraulfjädern 9 ansättas mot rörets 7 öppning ll och täta av när materialpelaren i rören 6,7 tenderar att röra sig bakåt.At start-up, the entire pressure difference between the two heaters 10 and 1 lies above the closure or abutment 8 acting as a non-return valve at the opening 11 of the pipe 7. After the rest of the plant back to the first heater 1 is then not filled with material, there may be a possible minor leakage at the abutment 8 to be able to propagate further and thus no pressure builds up in these parts. When material is then supplied to the lock feeder 5 via the shaft 2 and the pre-feeder 3, it is fed on until the pipes 6, 7 have been filled. Thereafter, the pressure rises due to the material being packed until the pressure exceeds the pressure from the abutment 8, whereby this is pushed back and releases material which flows into the heater 10. Should the material flow then cease, e.g. due to a power failure, the abutment 8 will, by the force of the hydraulic spring 9, be applied to the opening 11 of the tube 7 and seal off when the material column in the tubes 6,7 tends to move backwards.

Fig.2 visar en anordning för inmatning till en trycksatt tork, vilken anordning har sanna principiella uppbyggnad san anordningen enligt fig.l och samma hänvisningssiffror för lika komponenter i de båda anordningarna.Fig. 2 shows a device for feeding to a pressurized dryer, which device has the true basic structure of the device according to Fig. 1 and the same reference numerals for equal components in the two devices.

Denna typ av torkar, s.k. mottryckstorkar, scnxarbetar i ångatmosfär under övertryck, kräver en inmatning och utmatning som är trycktät, dvs material skall liksan i föregående fall kunna matas in och ut utan att ånga läcker igenom. Detta låter sig i en del enstaka fall göras med hjälp av vanliga slussmatare eller pluggskruvar. I vissa fall är dock någon av dessa anordningar inte lämpliga. Det kan bero på att materialet inte låter sig kcmprimeras av en pluggskruv till en tillräckligt bra plugg, eller att driftsstörningar, som ofta följer med en slussmatarlösning, inte är 505 502 4 acceptabla. Den i fig.2 beskrivna anordningen är ett bättre alternativ, speciellt när det handlar cnnnaterial med relativt låg torrhalt, under 40%, eller när det är fråga om material av amorf karaktär, såsan exemelvis brunkol, bagass, slam från avfallsverk, pappersmassa, växt- eller fruktavfall eller sockerbetsavfall.This type of dryer, so-called back-pressure dryers, working in a steam atmosphere under overpressure, require an inlet and outlet that is pressure-tight, ie material must in the previous case be able to be fed in and out without steam leaking through. This can in some isolated cases be done with the help of ordinary lock feeders or plug screws. In some cases, however, one of these devices is not suitable. This may be because the material cannot be compressed by a plug screw into a sufficiently good plug, or because malfunctions, which often accompany a sluice feeder solution, are not acceptable. The device described in Fig. 2 is a better alternative, especially in the case of materials with a relatively low dry content, below 40%, or in the case of materials of an amorphous character, such as lignite, bagasse, sludge from waste plants, pulp, plant or fruit waste or sugar beet waste.

I det beskrivna fallet matas vid atmosfärstryck sockerbetsavfall, så kallad melass, dvs den fastsubstans som blir över, när sockret har lakats ur så långt det är möjligt, medelst en transportskruv 20 via ett schakt 2 till en förmatare 3, som har en transportskruv, som drivs av en motor 4 med konstant hastighet avpassad till den för torken största mjliga kapaciteten. Från denna matas materialet in i en slussmatare 5 av den typ, som har två motroterande hjul med kuggliknande medbringare utformade för frannatning av föreliggande slag av material. Denna drivs med en till torkens kapacitet avpassad hastighet. På slussmatarens 5 utloppssida är en tryckspärr i form av ett kort rör 7 anordnad, vilket rör har en öppning ll, mot vilken ett medelst en pnematisk fjäder 9 fjädrande lagrat mothåll 8 tätande anligger. Mothållet 8 tätar före och under uppstart och tillser, att den materialplugg som bildas i röret 7 fyller upp detta och får en förutbestämd komprimeringsgrad. När så skett pressas material förbi mothållet 8 och faller ned på en transportskruv 21 i mottryckstorken 22, där ett tryck på 3 bar råder.In the case described, at atmospheric pressure, sugar beet waste, so-called molasses, ie the solid substance which remains when the sugar has been leached out as far as possible, is fed by means of a transport screw 20 via a shaft 2 to a feeder 3, which has a transport screw which driven by a motor 4 at a constant speed adapted to the maximum possible capacity for the dryer. From this the material is fed into a lock feeder 5 of the type which has two counter-rotating wheels with tooth-like carriers designed for draining the present kind of material. This is operated at a speed adapted to the capacity of the dryer. On the outlet side of the lock feeder 5 a pressure barrier in the form of a short pipe 7 is arranged, which pipe has an opening 11, against which a stop 8 resiliently mounted by means of a pneumatic spring 9 abuts. The abutment 8 seals before and during start-up and ensures that the material plug formed in the pipe 7 fills this and has a predetermined degree of compression. When this has happened, material is pressed past the abutment 8 and falls onto a transport screw 21 in the counter-pressure dryer 22, where a pressure of 3 bar prevails.

Bland fördelarna med denna anordning kan nämnas en väsentlig enkelhet i uppbyggnaden med stor flexibilitet. De drivna delarna kan gå med fasta varvtal. När stora mängder material transporteras till inmatning kan dessa tas emot, och när mindre mängder anländer matas mindre mängder in. Om materialflödet upphör kcnner mothållet 8 att succesivt närma sig öppningen ll för att till sist helt stänga till öppningen och täta mot trycket i torken 22.Among the advantages of this device can be mentioned a significant simplicity in the construction with great flexibility. The driven parts can run at fixed speeds. When large quantities of material are transported for feeding, these can be received, and when smaller quantities arrive, smaller quantities are fed. If the material flow ceases, the abutment 8 can gradually approach the opening 11 to finally completely close to the opening and seal against the pressure in the dryer 22.

Fig.3 visar en anordning för utmatning av det torkade materialet från den i fig.2 visade mottryckstorken 22, som här visas avslutad med en cyklon 23, genom vilken materialet faller ned och samlas på inloppet till en slussutmatare 5 av det tidigare nämnda slaget. I detta fall består tryckspärren av en materialpelare i röret 7, som är riktat vertikalt nedåt, och som har en nedåtriktad öppning ll, som liksan vid tidigare utförande är försedd med ett mothåll 8, som medelst en pneumatisk fjäder 9 hålls fjädrande och tätande tryckt mot öppningen ll. Denna utmynnar i en ånghuv 24 med atmosfärstryck försedd med en skruvtransportör 25 för utmatning av materialet och en avloppsledning 26 för flashånga, som bildas av den s 503 502 restfukt som finns i materialet i kombination med trycksänkningen, vilken ångas energiinnehåll tas tillvara på lämpligt sätt.Fig. 3 shows a device for discharging the dried material from the counterpressure dryer 22 shown in Fig. 2, which is shown here terminated with a cyclone 23, through which the material falls down and collects at the inlet of a lock dispenser 5 of the previously mentioned kind. In this case, the pressure barrier consists of a material column in the tube 7, which is directed vertically downwards, and which has a downwardly directed opening 11, which like in the previous embodiment is provided with an abutment 8, which by means of a pneumatic spring 9 is kept resiliently and sealingly pressed against the opening ll. This results in a steam hood 24 with atmospheric pressure provided with a screw conveyor 25 for discharging the material and a drain line 26 for flash steam, which is formed by the residual moisture present in the material in combination with the pressure drop, which energy content of the steam is utilized in a suitable manner.

Uppfinningen är självfallet inte begränsad till de här visade och beskrivna utföringsformerna utan kan modifieras på åtskilliga sätt inom ramen för den i patentkraven definierade uppfinningstanken.The invention is of course not limited to the embodiments shown and described here, but can be modified in several ways within the scope of the inventive concept defined in the claims.

Claims

505 502 6 PATENT CLAIMS

1. 1. Feeding device for moist material, operating under high vapor pressure, for example prehydrolysed cellulosic material, characterized in that it comprises a material feeder (3), e.g. a conveyor screw, which is arranged to form a possible homogeneous material flow at the inlet to a lock feeder (5) with two counter-rotating wheels with tooth-like carriers, on the outlet side of which a pipeline (6,7) is arranged to form one against an outlet opening (II) of the pipeline (7) is stripped of material with a degree of compression so adapted that the material plug together with the material in the lock feeder (5) and in the pre-feeder (3) forms a gas seal.

Feeding device according to Claim 1, characterized in that the pipeline (6, 7) provided with an outlet opening (11) from the outlet of the lock feeder (5) is directed substantially vertically upwards.

Feeding device according to Claim 1 or 2, characterized in that the material feeder consists of a funnel-shaped shaft (23) down towards the inlet of the lock feeder (5).

Feeding device according to Claim 1 or 2, characterized in that the material feeder (3) consists of a transport screw arranged in a pipeline.

Feeding device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the pipeline (6, 7) arranged on the outlet side of the lock feeder (5) has an outlet opening (11). which is provided with an abutment (8) removable against a resilient member (9), against which the material during the outflow through the outlet opening (11) is arranged to press.

Feeding device according to Claim 5, characterized in that the abutment (8) has a surface adapted to the outlet opening (11). which in the case of the abutment (8) against the outlet opening in the event of cessation of material outflow from the outlet opening results in a sealing closure of the outlet opening (II).