DE102008058415A1

DE102008058415A1 - Konstantteil einer Papiermaschine

Info

Publication number: DE102008058415A1
Application number: DE102008058415A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Beuermann; Erwin Binder; Hermann Schmid; Christian Bangert
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2008-11-21
Filing date: 2008-11-21
Publication date: 2010-05-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung einer fertigen Faserstoffsuspension zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn aus wenigstens einem, Faser- und Füllstoff enthaltenden Hochkonsistenzstrom (1) sowie zumindest einem Niedrigkonsistenzstrom (2) im Konstantteil einer Maschine zur Herstellung der Faserstoffbahn, wobei wenigstens ein Hochkonsistenzstrom (1) und wenigstens ein Niedrigkonsistenzstrom (2) vor einem Stoffauflauf (6) der Maschine in eine Mischvorrichtung (5) geführt wird.
Dabei soll der Aufwand dadurch vermindert werden, dass zumindest einer der in die Mischvorrichtung (5) geführten Ströme (1, 2) aus einem Sammelbehälter (3, 4) stammt, der über der Mischvorrichtung (5) in einer Höhe angeordnet ist, die eine Pumpe in der Verbindung zwischen Sammelbehälter (3, 4) und Mischvorrichtung (5) unnötig macht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung einer fertigen Faserstoffsuspension zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn aus wenigstens einem, Faser- und Füllstoff enthaltenden Hochkonsistenzstrom sowie zumindest einem Niedrigkonsistenzstrom im Konstantteil einer Maschine zur Herstellung der Faserstoffbahn, wobei wenigstens ein Hochkonsistenzstrom und wenigstens ein Niedrigkonsistenzstrom vor einem Stoffauflauf der Maschine in eine Mischvorrichtung geführt wird.
Im konstanten Teil von Papiermaschinen wird der hochkonsistente Gutstoff mit dem in der Papiermaschine aufgefangenen Siebwasser verdünnt und anschließend dem Stoffauflauf zugeführt.
Zur Vermischung wird dabei meist der Gutstoff mit höherem Druck in das Siebwasser geführt. Dies erfordert zumindest im Gutstoff, oft jedoch in beiden Strängen, jeweils eine Pumpe vor der Mischvorrichtung.
Falls sich zwischen der Mischvorrichtung und dem Stoffauflauf keine weitere Pumpe befindet, so müssen diese noch stärker ausgelegt sein.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Aufwand im Konstantteil der Maschine zu reduzieren.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest einer der in die Mischvorrichtung geführten Ströme aus einem Sammelbehälter stammt, der bzw. dessen Ablauf über der Mischvorrichtung in einer Höhe angeordnet ist, die eine Pumpe in der Verbindung zwischen Sammelbehälter und Mischvorrichtung unnötig macht.
Der an der Mischvorrichtung anstehende, erforderliche Druck des jeweiligen Stromes wird hier über eine entsprechende Höhendifferenz zwischen dem Ablauf des Sammelbehälters und dem Einlauf in die Mischvorrichtung erzeugt. Durch eine ausreichend große Höhendifferenz kann in diesem Strang auf eine Pumpe zwischen Sammelbehälter und Mischvorrichtung verzichtet werden. Damit entfallen natürlich auch die von diesen Pumpen ausgehenden Pulsationen.
Bei dem Niedrigkonsistenzstrom handelt es sich meist um insbesondere aus dem Former der Papiermaschine stammendes Siebwasser, welches allerdings einen relativ hohen Gasanteil enthält. Um den Prozess der Herstellung der Faserstoffbahn sowie deren Qualität nicht zu beeinträchtigen, wird das Siebwasser durch eine Entgasungsvorrichtung geleitet. Dabei wird ein wesentlicher Teil der im Siebwasser vorhandenen Luft mit Hilfe von Vakuum oder über eine mechanische Trennung unter Ausnutzung von Zentrifugalkräften entfernt.
Zur Reduzierung der Kosten sollte der Niedrigkonsistenzstrom zumindest überwiegend, vorzugsweise ausschließlich von Siebwasser, d. h. insbesondere ohne oder zumindest minimierter Zugabe von Klarfiltrat oder Frischwasser gebildet werden.
Die Stoffdichte des Hochkonsistenzstromes liegt vor einer etwaigen Vorverdünnung meist zwischen 1,2 und 4%, vorzugsweise zwischen 2,1 und 3,5% Im Gegensatz dazu liegt die Stoffdichte des Niedrigkonsistenzstromes im Allgemeinen zwischen 0,1 und 1%, vorzugsweise zwischen 0,25 und 0,6%.
In Abhängigkeit von den Anforderungen der Mischvorrichtung, der Beschaffenheit der Ströme sowie der speziellen Erfordernisse der Anordnung kann es von Vorteil sein, wenn der Hochkonsistenzstrom aus einem über der Mischvorrichtung angeordneten Hochkonsistenz-Sammelbehälter zur Mischvorrichtung und/oder der Niedrigkonsistenzstrom aus einem über der Mischvorrichtung angeordneten Niedrigkonsistenz-Sammelbehälter zur Mischvorrichtung geleitet wird.
Für die Vermischung ist es je nach Ausgestaltung der Mischvorrichtung meist von Vorteil, wenn der Druck der in die Mischvorrichtung geleiteten Ströme verschieden groß und insbesondere der Druck des in die Mischvorrichtung geleiteten Hochkonsistenzstromes höher als der des Niedrigkonsistenzstromes ist. Hierfür eignet sich eine in der DE 100 50 109 beschriebene Mischvorrichtung. Wesentlich ist bei dieser, dass die Durchmischung der Ströme über eine Eindüsung des Hochkonsistenzstromes erfolgt, wobei die Eintrittsgeschwindigkeit des Hochkonsistenzstromes vorzugsweise das 3- bis 15fache der Strömungsgeschwindigkeit des Niedrigkonsistenzstromes beträgt.
In den meisten Fällen genügt es, wenn der Druck des in die Mischvorrichtung geleiteten Hochkonsistenzstromes um 1 bar höher, vorzugsweise um 0,8 bar höher als der des Niedrigkonsistenzstromes ist. Der maximale Druckunterschied liegt bei ca. 2,5 bar.
Um den Aufwand für die Pumpen umfassend zu reduzieren, ist es von Vorteil, wenn der Hochkonsistenzstrom und der Niedrigkonsistenzstrom vor der Mischvorrichtung jeweils in einen Hochkonsistenz-Sammelbehälter bzw. einen Niedrigkonsistenz-Sammelbehälter geführt werden.
Zur Gewährleistung der dabei oft, wie bereits beschrieben, an der Mischvorrichtung erforderlichen Druckunterschiede zwischen den Strömen sollten der Hochkonsistenz-Sammelbehälter bzw. dessen Ablauf und der Niedrigkonsistenz-Sammelbehälter bzw. dessen Ablauf unterschiedlich hoch angeordnet sein.
Für die Realisierung eines höheren, am Einlauf der Mischvorrichtung anstehenden Drucks des Hochkonsistenzstromes sollte der Hochkonsistenz-Sammelbehälter bzw. dessen Ablauf höher, vorzugsweise um 3 bis 30 m, insbesondere um 6 bis 14 m höher, als der Niedrigkonsistenz-Sammelbehälter bzw. dessen Ablauf angeordnet sein. Falls ein Sammelbehälter nicht hoch genug ist, um für einen erforderlichen Druck an der Mischvorrichtung zu sorgen, so muss noch zusätzlich eine Pumpe zwischen diesen Sammelbehälter und die Mischvorrichtung angeordnet werden.
Oft ist es aber auch ausreichend, wenn nur ein Strom von einem Sammelbehälter zur Mischvorrichtung geführt und der andere Konsistenzstrom über eine Pumpe zur Mischvorrichtung geleitet wird.
Da die Hochkonsistenzpumpe im Allgemeinen teurer als die Niedrigkonsistenzpumpe ist, sollte hierbei vorzugsweise der Niedrigkonsistenzstrom über eine Pumpe geführt werden und der Hochkonsistenzstrom einen mit der Mischvorrichtung verbundenen Sammelbehälter besitzen.
Es kann aber auch Anwendungsfälle geben, bei denen es von Vorteil ist, wenn nur der Niedrigkonsistenzstrom einen Sammelbehälter besitzt, der in die Mischvorrichtung führt und der Hochkonsistenzstrom über eine Pumpe zur Mischvorrichtung geleitet wird.
Letzteres kann insbesondere dann umgesetzt werden, wenn die erforderliche Höhendifferenz zwischen beiden Sammelbehältern nicht realisierbar ist. Auf diese Weise kann zumindest die Niedrigkonsistenzpumpe eingespart werden.
Zur Schaffung der am Stoffauflauf erforderlichen Drücke, aber auch zur Minimierung der an der Mischvorrichtung erforderlichen Drücke der zugeführten Ströme ist es von Vorteil, wenn zwischen Mischvorrichtung und Stoffauflauf eine Stoffauflaufpumpe vorhanden ist.
In Einzelfällen kann diese Stoffauflaufpumpe zur Reduzierung der Kosten auch entfallen.
Die Sammelbehälter dienen gleichzeitig zur hydraulischen Entkopplung und verhindern so, dass Pulsationen im Strom zum Stoffauflauf gelangen. Dabei ist es von Vorteil, wenn nach der Mischvorrichtung keine Sortier-, Entgasungs- oder Reinigungsvorrichtung angeordnet ist.
Eine optimale Nutzung der Sammelbehälter ergibt sich, wenn dies zur Entlüftung der darin befindlichen Suspension mit einer Unterdruckquelle verbunden sind.
Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt die Figur ein Anlagenschema des Konstantteils einer Papiermaschine.
Im konstanten Teil der Papiermaschine wird der Hochkonsistenzstrom 1 in an sich bekannter Weise im Wesentlichen aus Faser- und Füllstoffen entsprechend den Vorgaben des Papiermachers, d. h. in vorbestimmten Mischungsverhältnissen in einer Stoffbütte 13 zusammengeführt und gemischt.
Von dieser Stoffbütte 13 wird ein Hochkonsistenzstrom 1 mit einer Stoffdichte von beispielsweise 2,5% mit Hilfe einer Pumpe 12 über eine mechanische Entlüftungsvorrichtung 11 in Form eines Zyklons oder einer Zentrifuge und eine Reinigungsvorrichtung 10 zu einem Hochkonsistenz-Sammelbehälter 3 befördert.
Im Former der sich an den Konstantteil anschließenden Papiermaschine sowie nachfolgenden Einheiten wird das anfallende Siebwasser 15 aufgefangen und in den Konstantteil zurückgeführt.
Die Verwendung von Siebwasser 15 zur Bildung eines Niedrigkonsistenzstromes 2 ist nicht nur mit Einsparungen gegenüber dem Einsatz von Frischwasser verbunden, sondern es können auch die im Siebwasser enthaltenen Faser- und Füllstoffe wiederverwendet werden. Die Stoffdichte des Siebwassers 15 liegt hier bei ca. 0,2%.
Allerdings enthält das aufgefangene Siebwasser 15 Verunreinigungen und relativ viel Luft, weshalb dieses von einer Pumpe 16 über eine Reinigungsvorrichtung 14 zu einer Entgasungsvorrichtung in Form eines Niedrigkonsistenz-Sammelbehälters 4 mit Unterdruckbeaufschlagung befördert wird. Statt des Niedrigkonsistenz-Sammelbehälters 4 kann beispielsweise jedoch auch eine Zentrifuge zum Einsatz kommen.
Der Niedrigkonsistenz-Sammelbehälter 4 ist mit einer Unterdruckquelle verbunden, welche das Gas aus dem Siebwasser 15 absaugt. Dabei wird der Niedrigkonsistenzstrom auf einen Gehalt an freier Luft von weniger als 1, vorzugsweise weniger als 0,3 Vol% reduziert.
Vom Abfluss 7 des Hochkonsistenz-Sammelbehälters 3 gelangt der Hochkonsistenzstrom 1 und vom Abfluss 8 des Niedrigkonsistenzstromes 4 gelangt der Niedrigkonsistenzstrom 2 in eine Mischvorrichtung 5.
In dieser Mischvorrichtung 5 wird die Stoffdichte des Hochkonsistenzstromes 1 auf ca. 1,2% abgesenkt, was für das Funktionieren des Stoffauflaufs 6 der Papiermaschine notwendig oder vorteilhaft ist.
Diese Vormischung kann beispielsweise über eine in der DE 100 500 109 beschriebene Mischvorrichtung erfolgen, bei der der Hochkonsistenzstrom 1 mit der 3- bis 15fachen Strömungsgeschwindigkeit in den Niedrigkonsistenzstrom 2 geleitet wird.
Eine Stoffauflaufpumpe 9 befördert die Faserstoffsuspension der Mischvorrichtung 5 schließlich zum Stoffauflauf 6, an den auch ein weiterer Niedrigkonsistenzstrom 2 zur Querprofilregelung geführt wird.
Der Stoffauflauf 6 bringt die Faserstoffsuspension über eine oder mehrere Düsen auf ein Formersieb des folgenden Formers zur Blattbildung.
Im Stoffauflauf 6 wird der bereits vorverdünnte Hochkonsistenzstrom 1 meist mit dem weiteren Niedrigkonsistenzstrom 2 zusammengeführt. Um dabei eine gleichmäßige Faserverteilung quer zur Papiermaschine gewährleisten zu können, wird der Niedrigkonsistenzstrom 2 in einen Niedrigkonsistenzstrom-Querverteiler und der Hochkonsistenzstrom 1 in einen Hochkonsistenzstrom-Querverteiler geführt.
Beschrieben wird ein derartiger Querverteiler zum Beispiel in der EP 0029 905 , aber auch in der DE 10 234 559 .
Der Stoffauflauf 6 kann dabei beispielsweise, wie in der EP 1 645 684 oder der DE 10 2004 049 261 beschrieben, eine Regelung des Flächengewichtsquerprofils aufweisen.
Beide Sammelbehälter 3, 4 befinden sich in unterschiedlicher Höhe über der Mischvorrichtung 5.
Dabei ist der Höhen-Abstand zwischen dem jeweiligen Abfluss 7, 8 des Sammelbehälters 3, 4 und der Mischvorrichtung 5 bzw. deren Einlass so groß, dass sich auch ohne Pumpe am Einlass der Mischvorrichtung 5 ein ausreichender Druck einstellt.
Da der Druck des Hochkonsistenzstromes 1 höher sein soll, liegt der Abfluss 7 des Hochkonsistenz-Sammelbehälters 3 über dem Abfluss 8 des Niedrigkonsistenz-Sammelbehälters 4.
Während der Abfluss 8 des Niedrigkonsistenz-Sammelbehälters 4 auch auf gleicher Höhe wie die Mischvorrichtung 5 liegen kann, befindet sich der Abfluss 7 des Hochkonsistenz-Sammelbehälters 3 zwischen 6 und 14 m über dem Abfluss 8 des Niedrigkonsistenz-Sammelbehälters 4.
Auf diese Weise hat der Niedrigkonsistenzstrom 2 am Einlass der Mischvorrichtung 5 etwa einen Absolutdruck zwischen 0,1 und 1 bar und der Hochkonsistenzstrom 1 einen um etwa 1 bar höheren Druck. Dabei ist insbesondere der Einfluss der Unterdruckquelle des Niedrigkonsistenz-Sammelbehälters 4 zu berücksichtigen.
Beide Sammelbehälter 3, 4 führen hier zu einer hydraulischen Entkopplung der Ströme 1, 2, wobei der Niedrigkonsistenz-Sammelbehälter 4 beispielhaft gleichzeitig als Entgasungsvorrichtung benutzt wird.
Diese Entgasung ist natürlich auch bei dem Hochkonsistenz-Sammelbehälter 3 möglich, so dass die Entlüftungsvorrichtung 11 entfallen könnte.
Bei nicht ausreichender Höhe eines Abflusses 7, 8 eines Sammelbehälters 3, 4 kann sich wegen des an der Mischvorrichtung 5 erforderlichen Drucks dennoch eine Pumpe verringerter Leistung zwischen Abfluss 7, 8 und Mischvorrichtung 5 erforderlich machen.
Falls ein Strom 1, 2 über keinen Sammelbehälter 3, 4 geführt wird, so muss eine zusätzliche Pumpe die Beförderung übernehmen oder eine bestehende Pumpe 12, 16 mit einer höheren Leistung ausgelegt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10050109 [0012]
- DE 100500109 [0034]
- EP 0029905 [0038]
- DE 10234559 [0038]
- EP 1645684 [0039]
- DE 102004049261 [0039]

Claims

Anordnung zur Erzeugung einer fertigen Faserstoffsuspension zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn aus wenigstens einem, Faser- und Füllstoff enthaltenden Hochkonsistenzstrom (1) sowie zumindest einem Niedrigkonsistenzstrom (2) im Konstantteil einer Maschine zur Herstellung der Faserstoffbahn, wobei wenigstens ein Hochkonsistenzstrom (1) und wenigstens ein Niedrigkonsistenzstrom (2) vor einem Stoffauflauf (6) der Maschine in eine Mischvorrichtung (5) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der in die Mischvorrichtung (5) geführten Ströme (1, 2) aus einem Sammelbehälter (3, 4) stammt, der über der Mischvorrichtung (5) in einer Höhe angeordnet ist, die eine Pumpe in der Verbindung zwischen Sammelbehälter (3, 4) und Mischvorrichtung (5) unnötig macht.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochkonsistenzstrom (1) aus einem über der Mischvorrichtung (5) angeordneten Hochkonsistenz-Sammelbehälter (3) zur Mischvorrichtung (5) geleitet wird.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Niedrigkonsistenzstrom (2) aus einem über der Mischvorrichtung (5) angeordneten Niedrigkonsistenz-Sammelbehälter (4) zur Mischvorrichtung (5) geleitet wird.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck der in die Mischvorrichtung (5) geleiteten Ströme (1, 2) verschieden groß ist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des in die Mischvorrichtung (5) geleiteten Hochkonsistenzstromes (1) höher als der des Niedrigkonsistenzstromes (2) ist.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des in die Mischvorrichtung (5) geleiteten Hochkonsistenzstromes (1) um 1 bar höher, vorzugsweise um 0,8 bar höher als der des Niedrigkonsistenzstromes (2) ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochkonsistenzstrom (1) und der Niedrigkonsistenzstrom (2) vor der Mischvorrichtung (5) jeweils in einen Hochkonsistenz-Sammelbehälter (3) bzw. einen Niedrigkonsistenz-Sammelbehälter (4) geführt werden.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochkonsistenz-Sammelbehälter (3) und der Niedrigkonsistenz-Sammelbehälter (4) unterschiedlich hoch angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochkonsistenz-Sammelbehälter (3) höher, vorzugsweise um 3 bis 30 m, insbesondere um 6 bis 14 m höher als der Niedrigkonsistenz-Sammelbehälter (4) angeordnet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Konsistenzstrom (1, 2), vorzugsweise der Hochkonsistenzstrom (1) von einem Sammelbehälter (3, 4) zur Mischvorrichtung (5) geführt und der andere Konsistenzstrom (1, 2) über eine Pumpe zur Mischvorrichtung (5) geleitet wird.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Mischvorrichtung (5) und Stoffauflauf (6) eine Stoffauflaufpumpe (9) vorhanden ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Mischvorrichtung (5) und dem Stoffauflauf (6) keine Stoffauflaufpumpe (9) vorhanden ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Mischvorrichtung (5) keine Sortierungs-, Entgasungs- oder Reinigungsvorrichtung folgt.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelbehälter (3, 4) zur Entlüftung der Suspension mit einer Unterdruckquelle verbunden ist.