УСТАНОВКА И СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2018 года по МПК D21D1/20 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к установке для переработки волокнистых материалов, содержащей предварительный пропариватель, варочный котел и рафинер, который при помощи продувного трубопровода соединен с сушильной камерой, при этом в продувном трубопроводе предусмотрено устройство для непрерывного отбора части пара, и выпускное отверстие для выхода пара из указанного устройства при помощи паропровода соединено с предварительным пропаривателем и/или с варочным котлом.

Изобретение относится также к способу переработки волокнистых материалов, согласно которому обрабатываемое сырье, например древесную щепу, последовательно перемещают через предварительный пропариватель, варочный котел, рафинер и при помощи продувного трубопровода подают в сушильную камеру, при этом из пароволокнистой смеси после рафинера и перед сушильной камерой в специальном устройстве осуществляют непрерывный отбор части пара, которую подают в предварительный пропариватель и/или в варочный котел.

Уровень техники

В настоящее время пар, который вместе с волокнами выходит из рафинера, не подвергается рекуперации, а подается в сушильную камеру. Это вызывает, в частности, повышенный расход энергии при сушке. ЕР 1834747А2 описывает способ и систему для получения прессованной массы из лигноцеллюлозных волокон. Указанная система содержит сепаратор, который выполнен в виде керамического фильтра. DE 3728123А1 описывает способ получения измельченной целлюлозы для изготовления древесноволокнистых плит. При этом в пароволокнистую смесь перед ее охлаждением подается смола, и пар, предпочтительно полностью отделяется при атмосферном давлении. Затем к пропитанным древесным волокнам через один шлюзовый затвор периодически поступает поток воздуха, а через другой шлюзовый затвор они периодически подаются на формовочную станцию. DE 102008026677 В3 описывает способ сушки лигноцеллюлозных волокон и используемый при этом пароотделитель. Согласно указанному способу поток волокон и водяного пара подается на перфорированный барабан, при этом водяной пар проходит сквозь перфорированный барабан, в то время как волокна задерживаются на поверхности перфорированного барабана и снимаются с нее путем соскабливания. Затем через герметичный дозирующий шлюз волокна направляются далее в сушильную камеру.

После сушильной камеры избыточная смесь воздуха и водяного пара отделяется в циклонном сепараторе.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание установки и способа, которые позволяют уменьшить расход энергии, в частности, для выполнения сушки.

Эта задача решена при помощи вышеуказанной установки, содержащей устройство, которое имеет открытое соединение с расположенным далее по направлению потока продувным трубопроводом, и которое представляет собой циклон, при этом выпускное отверстие из циклона образовано заборной погружной трубой.

Благодаря применению циклона для непрерывного отбора пара можно отводить избыточный пар, который не требуется для транспортировки волокна и который может быть использован повторно. За счет этого происходит термическая разгрузка сушильной камеры и осуществляется экономия энергии. Кроме того, это может приводить к уменьшению выделения вредных веществ в сушильной камере. Отведенный избыточный пар можно подавать непосредственно для предварительного подогрева сырья в бак предварительного подогрева или в варочный котел.

Существуют различные способы отделения пара от пароволокнистой смеси. Это можно осуществить при помощи центрифуг для отделения волокон, циклонов или других сепараторов, основанных на действии центробежной силы. При этом такое устройство должно быть герметизировано относительно окружающей среды. Поэтому выход из устройства осуществляется, например, через шлюзовые дозаторы. Вследствие этого волокна оказываются частично спрессованными и, например, классическое, необходимое для производства древесноволокнистых плит средней плотности нанесение клея при помощи продувного трубопровода не функционирует или функционирует в худшей степени. С другой стороны, при сухом склеивании комкование волокон вызывает трудности дальнейшей обработки.

Поскольку в таком устройстве производится только частичный отбор пара, устройство не требует герметизации со стороны выхода в продувной трубопровод, и пароволокнистая смесь с достаточным содержанием пара может без всяких проблем далее транспортироваться в продувном трубопроводе, не создавая комкования волокон.

Другие предпочтительные варианты осуществления раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Другие признаки и достоинства изобретения представлены в приведенном ниже описании предпочтительных примеров осуществления изобретения со ссылками на прилагаемый чертеж, на котором схематически показана установка для переработки волокнистых материалов.

Осуществление изобретения

Установка согласно изобретению содержит предварительный пропариватель 1, в который по трубопроводу 2 подается перерабатываемое сырье, например древесная щепа. После предварительного пропаривателя 1 предварительно пропаренное сырье при помощи наполнительного шнека 3 подается в варочный котел 4, а затем из выхода 5 варочного котла - в рафинер 9. Из рафинера 9 подготовленная таким образом пароволокнистая смесь подается продувным трубопроводом 6 в сушильную камеру 7.

Расход пароволокнистой смеси можно регулировать при помощи первого спускного клапана 8, установленного на рафинере 9. Перед сушильной камерой 7 может быть предусмотрено устройство 10 для проклеивания пароволокнистой смеси в продувном трубопроводе 6. Предварительный пропариватель 1, варочный котел 4 и рафинер 9 могут снабжаться свежим паром, поступающим по трубопроводам 11, 12, 13 и 14.

Такая конструкция соответствует известному уровню техники.

Согласно изобретению в продувном трубопроводе предусмотрено устройство 15 для непрерывного отбора пара, которое предпочтительно представляет собой циклон, при этом избыточный пар, который не требуется для транспортировки волокон, под действием центробежной силы отделяется от пароволокнистой смеси. Этот избыточный пар отводится при помощи заборной погружной трубы 16 циклона 15 в паропровод 17. Далее паропровод 17 разветвляется, и указанный избыточный пар может проходить либо по первому ответвлению 18 в предварительный пропариватель 1, либо по второму ответвлению 19 в варочный котел 4. Поскольку давление пара во втором ответвлении 19, как правило, является недостаточно большим, в нем дополнительно установлен термический паровой компрессор 20.

Циклон 15 имеет открытое соединение с проходящим далее продувным трубопроводом 6, поэтому на выходе циклона 15 перед продувным трубопроводом 6 не происходит сжатия или комкования волокон. Это является возможным, поскольку в циклоне отбирается только одна часть пара, в то время как остальная часть используется для дальнейшей транспортировки волокон, поэтому циклон не должен быть полностью герметизирован относительно присоединенного трубопровода 6.

В качестве дроссельной заслонки для регулирования давления в направлении движения потока после циклона 15 в продувном трубопроводе 6 предусмотрен еще один спускной клапан 21, а за ним измеритель 22 давления, при помощи которого осуществляется измерение давления в продувном трубопроводе 6. В зависимости от величины непрерывно измеряемого давления осуществляется управление установкой и по мере необходимости открывается вентиль 23 в первом ответвлении 18 или вентиль 24 во втором ответвлении 19. В принципе, можно также одновременно открывать полностью или частично оба вентиля 23, 24, чтобы подавать избыточный пар как в предварительный пропариватель 1, так и в варочный котел 4. Можно также, в принципе, соединить паропровод 17 со встроенным в него вентилем непосредственно только с предварительным пропаривателем 1, при этом отобранный избыточный пар будет подаваться исключительно в предварительный пропариватель 1.

Перед сушильной камерой 7 в продувном трубопроводе 6 установлен распределитель 25 волокон, при помощи которого пароволокнистый поток направляется либо в сушильную камеру 7, либо в пусковой циклон 26 до тех пор, пока установка не достигнет стабильного рабочего состояния.

В режиме нормальной эксплуатации спускной клапан 8 является полностью открытым. Пароволокнистая смесь пропускается через циклон 15, при этом распределитель 25 волокон открыт в направлении сушильной камеры 7. Вентили 23, 24 в зависимости от величины давления в продувном трубопроводе 6, которое измеряется при помощи измерителя 22 давления, открываются или закрываются, в результате чего всасывающая труба термического парового компрессора 20 снабжается паром, или пар направляется в предварительный пропариватель 1.

Если отделенный пар направляется по трубопроводу 19 во всасывающую трубу парового компрессора 20, то этот пар вместе со свежим паром может подаваться по трубопроводу 27, чтобы создавать давление пара в варочном котле 4. Подача пара для варочного котла 4 регулируется в зависимости от давления в варочном котле. Если количество пара, подаваемого термическим паровым компрессором 20, является недостаточным, по трубопроводу 13 непосредственно подается свежий пар.

Если отделенный пар подается непосредственно в предварительный пропариватель 1 и полученное количество пара не достаточно для получения требуемой температуры, в предварительный пропариватель 1 по трубопроводу 12 может подаваться свежий пар. Если количество пара, отобранное циклоном 15 и подведенное по трубопроводу 18, не требуется полностью, автоматически производится отделение пара через предварительный пропариватель 1.

Количество пара, отбираемого от пароволокнистой смеси циклоном 15, зависит, с одной стороны, от минимального количества пара, которое требуется для дальнейшей транспортировки или дальнейшей обработки пароволокнистой смеси, а, с другой стороны, от того количества пара, которое обеспечивает предотвращение комкования волокон выше допустимой величины в циклоне 15 или после него, и подача которого может быть отрегулирована при помощи вентилей 23, 24 и спускного клапана 21. Отобранное количество пара предпочтительно составляет по меньшей мере 2% по массе, особенно предпочтительно - по меньшей мере 10% по массе пара и предпочтительно не более 70% по массе, особенно предпочтительно не более 20% по массе. При таком распределении отобранного и возвращенного в систему пара, с одной стороны, получается заметная экономия энергии, а с другой стороны, еще сохраняется надежное дальнейшее транспортирование волокон после циклона 15. Пароволокнистая смесь может содержать перед циклоном, например, 28% по массе пара, а после циклона - 14% по массе пара. Разность, составляющая 14% по массе отобранного пара, как описано выше, может быть направлена в предварительный пропариватель 1 и/или в варочный котел 4.

Для запуска установки прежде всего закрывают спускной клапан 8 и установка нагревается до рабочей температуры. Затем спускной клапан 8, расположенный после рафинера 9, открывают частично, в то время как спускной клапан 21, расположенный после циклона 15, открывают полностью, а распределитель 25 волокон устанавливается в направлении пускового циклона 26. После достижения требуемого качества волокон распределитель 25 волокон переключают в направлении сушильной камеры 7. Затем спускной клапан 21, расположенный после циклона 15, медленно закрывают до тех пор, пока давление в циклон 15 не начнет подниматься. После этого спускной клапан 8, расположенный после рафинера 9, полностью открывают, и производится дополнительная регулировка открытия спускного клапана 21. В заключение один из вентилей 23, 24, расположенных после заборной погружной трубы 16, медленно открывают и активируют управление.

Для остановки установки уменьшают расход, и закрывают один или оба открытых вентиля 23, 24. Затем спускной клапан 8, расположенный за рафинером 9, закрывают, и распределитель 25 волокон переключают в направлении пускового циклона 26. Таким образом, установка может быть полностью заглушена.

Для рекуперации пара при переработке волокнистых материалов, во время которой перерабатываемое сырье, например древесную щепу, последовательно подают в предварительный пропариватель (1), варочный котел (4), рафинер (9) и по продувному трубопроводу (6) в сушильную камеру (7), из пароволокнистой смеси после рафинера (9) и перед сушильной камерой (7) осуществляют непрерывный отбор пара, и отобранный пар направляют в предварительный пропариватель (1) и/или в варочный котел (4). 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка для переработки волокнистых материалов, содержащая предварительный пропариватель (1), варочный котел (4) и рафинер (9), который посредством продувного трубопровода (6) соединен с сушильной камерой (7), при этом в продувном трубопроводе (6) расположено устройство (15) для непрерывного отбора части пара, и выпускное отверстие (16) для выхода пара из устройства (15) посредством паропровода (17, 18, 19) соединено с предварительным пропаривателем (1) и/или с варочным котлом (4), при этом устройство (15) имеет открытое соединение с продувным трубопроводом (6), который обеспечивает дальнейшую транспортировку в направлении движения потока, отличающаяся тем, что указанное устройство (15) представляет собой циклон, а выпускное отверстие (16) образовано заборной погружной трубой.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в продувном трубопроводе (6) в направлении потока после устройства (15) установлен измеритель (22) давления.

3. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что в паропроводе (17) расположен по меньшей мере один вентиль (23, 24), который соединен с измерителем (22) давления с возможностью регулирования давления.

4. Установка по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что паропровод (17) разветвляется на первое ответвление (18) и второе ответвление (19), при этом первое ответвление (18) соединено с предварительным пропаривателем (1), а второе ответвление (19) - с варочным котлом (4), причем в каждом ответвлении (18, 19) расположен вентиль (23, 24), который соединен с измерителем (22) давления с возможностью регулирования давления.

5. Установка по п. 4, отличающаяся тем, что во втором ответвлении (19) установлен термический паровой компрессор (20).

6. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что в продувном трубопроводе (6) после устройства (15) и перед измерителем (22) давления установлен спускной клапан (21).

7. Способ переработки волокнистых материалов, согласно которому перерабатываемое сырье, например древесную щепу, последовательно подают в предварительный пропариватель (1), варочный котел (4), рафинер (9) и посредством продувного трубопровода (6) - в сушильную камеру (7), при этом из пароволокнистой смеси после рафинера (9) и перед сушильной камерой (7) в устройстве (15) осуществляют непрерывный отбор части пара, которую подают в предварительный пропариватель (1) и/или в варочный котел (4), при этом пароволокнистую смесь из устройства (15) через открытое соединение непрерывно перемещают далее в продувной трубопровод (6), отличающийся тем, что осуществляют непрерывный отбор пара из пароволокнистой смеси под действием центробежной силы, например, в циклоне.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что в продувном трубопроводе (6) после отбора пара производят измерение давления, и отобранный пар в зависимости от результатов измерения давления направляют в предварительный пропариватель (1) и/или в варочный котел (4).

9. Способ по п. 7 или 8, отличающийся тем, что перед подачей в варочный котел (4) давление отобранного пара повышают.

10. Способ по п. 7, отличающийся тем, что из пароволокнистой смеси осуществляют отбор по меньшей мере 2% по массе, предпочтительно по меньшей мере 10% по массе пара.

11. Способ по п. 7, отличающийся тем, что из пароволокнистой смеси осуществляют отбор не более 70% по массе, предпочтительно не более 20% по массе пара.