Устройство и способ отделения вредных веществ в процессе производства целлюлозы

Настоящее изобретение относится к устройству и способу отделения вредных веществ, особенно песка, из жидкого потока или волокнистой суспензии низкой концентрации в процессе производства целлюлозы. Устройство содержит сепаратор циклонного типа, содержащий вертикальную камеру, в верхней части которой имеется тангенциальный вход для создания вихревого движения очищаемого потока, а также приемный выход, при этом коническая нижняя часть упомянутого сепаратора снабжена отбраковочным выходом. Устройство содержит два или более сепараторов (301) циклонного типа, которые соединены параллельно, в результате чего их входы выходят по меньшей мере на один питающий канал (310), имеющий по меньшей мере один вход, а их приемный выход выходит на общий выпускной канал (313), имеющий по меньшей мере один выход, тогда их отбраковочные выходы выходят на общий выпускной канал, имеющий по меньшей мере один выход, который соединен по меньшей мере с одним вспомогательным сепаратором (316), имеющим трубопроводы (318, 319) для выпуска годных фракций и отбракованных фракций. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Настоящее изобретение относится к проблеме, вызванной отделением и удалением вредных веществ в волоконной линии целлюлозного завода в процессе производства целлюлозы, поскольку, если эти вещества не удалить, они могут вызвать нарушения в процессе производства и привести к повреждениям оборудования. Измельченный целлюлозный волокнистый материал, обрабатываемый в обычном процессе производства целлюлозы, например древесная щепа, как правило, содержит нецеллюлозные вредные вещества, такие как песок, грязь, камни, различные куски металла (например, гвозди, куски металлической проволоки или болтов и гаек), металлическую стружку или другие тяжелые целлюлозные вещества (например, сучья) или нецеллюлозные вещества. Плотность этих вредных веществ, как правило, по меньшей мере на 10% выше, чем плотность обрабатываемых целлюлозных материалов (например, по меньшей мере на 50% выше). Очень большая часть этих веществ может быть удалена при выработке щепы, но часть веществ в любом случае поступит в питающую систему автоклава, опциональный пропиточный сосуд и в сам автоклав. Обычно эти вещества отделяют от щепы в питающей системе с помощью некоего сепаратора. Такой сепаратор описан в патенте US 6315128. Вредные вещества, такие как песок, также могут быть удалены из жидкого потока, например из жидкостей, используемых в производстве целлюлозы, варке и промывке щелоков. В системе автоклава варочные растворы удаляют из пропиточно-варочного сосуда и возвращают в процесс приготовления, в частности, в питающую систему автоклава. Обычный сепаратор песка удаляет песок и другие частицы из варочного раствора, который циркулирует через устройство транспортировки щепы на автоклавной установке. В патенте US 4280902 описано сепарирующее устройство циклонного типа для удаления нежелательных веществ, особенно песка и сходных с ним веществ, из жидкого потока в питающей системе. Сепаратор песка обычно содержит тангенциальный вход в цилиндрический контейнер. Песок и другие тяжелые частицы циркулируют вниз в контейнер в сепарирующий бункер, через который песок и частицы перемещаются в коллекторный сосуд. В верхней части цилиндрической камеры расположен выход для очищенного раствора.

В устройствах предшествующего уровня техники питающая система автоклава, как правило, с обратной циркуляцией, имеет один сепаратор циклонного типа с относительно большим диаметром. Он должен иметь достаточно высокую способность непрерывной переработки сплошного потока обратной циркуляции. Благодаря адекватному размеру, износ и, соответственно, повреждения уменьшаются. Вследствие больших размеров, отделительная способность не всегда эффективна для вредных веществ, состоящих из мелких частиц.

Задачей настоящего изобретения является дальнейшая интенсификация и совершенствование функционирования питающей системы для варочных процессов. В частности, целью изобретения является совершенствование удаления нежелательных веществ, в частности песка, из питающей системы автоклава. Целью изобретения является также создание устройства, которое может быть использовано для удаления состоящих из мелких частиц нежелательных веществ, также на поставтоклавной стадии варки, например, из волокнистой суспензии низкой концентрации в очистном цехе.

Задачей настоящего изобретения является, в частности, создание способа и устройства, способного также более эффективно, чем раньше, отделять мельчайшие частицы песка из обратной циркуляции в питающей системе автоклава. Именно мельчайшие частицы песка являются причиной износа устройства. Если их не отделить из циркуляции, они могут накапливаться по ходу процесса, что нарушает технологический процесс и ухудшает функциональные возможности аппаратов.

Для достижения этих задач настоящее изобретение относится к устройству для отделения вредных веществ, особенно песка, из жидкого потока или волокнистой суспензии с низкой консистенцией в процессе производства целлюлозы, при этом упомянутое устройство содержит сепаратор циклонного типа, содержащий вертикальную камеру, верхняя часть которой снабжена тангенциальным входом для создания вихревого движения очищаемого потока и выход для годных фракций, а также коническую нижнюю часть, днище которой снабжено выходом для отбракованных фракций. Изобретение отличается тем, что устройство содержит два или более сепараторов циклонного типа, соединенных параллельно, в результате чего их входы выходят по меньшей мере на один питающий канал, имеющий по меньшей мере один вход, при этом их выходы для годных фракций выходят на общий выпускной канал, имеющий по меньшей мере один выход, а их выходы для отбракованных фракций выходят на общий выпускной канал, имеющий по меньшей мере один выход, который соединен по меньшей мере с одним вспомогательным сепаратором, имеющим трубопроводы для выпуска годных фракций и отбракованных фракций.

Таким образом, устройство согласно изобретению снабжено последовательно расположенной первой ступенью, имеющей два или более сепараторов, и второй ступенью, как правило, имеющей сепаратор обычно циклонного типа. Годные фракции представляют собой очищенную текучую среду или суспензию, а отбракованные фракции представляют собой фракцию, в которой вредные вещества накапливаются при сепарации.

Волокнистая суспензия низкой консистенции представляет собой волокнистую суспензию, произведенную в автоклаве и имеющую консистенцию менее 1,5%, как правило, 1,2-1,5%. Отделение сучьев в очистном цехе волоконной линии на целлюлозном заводе включает промывку сучьев, после чего песок отделяют от этого потока волокнистой суспензии. Песок удаляют из отходов тонкой очистки в очистном цехе перед промывкой отходов. Настоящее изобретение может быть применено для этого отделения песка.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, сепараторы циклонного типа расположены в общем корпусе, так что выпускной канал для годных фракций, питающий канал и выпускной канал для отбракованных фракций, расположены вертикально друг над другом. Между питающим каналом и каналом для отбракованных фракций имеется пространство, которое сообщается с выпускным каналом для отбракованных фракций, так что давление в упомянутом пространстве такое же, что и давление в канале для отбракованных фракций.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, устройство содержит два питающих контура и два контура для годных фракций. Таким образом, питающий канал разделен с помощью промежуточной стенки по меньшей мере на два отделения с отдельными входами, а выпускной канал для годных фракций разделен с помощью промежуточной стенки по меньшей мере на два канала с отдельными выходами. Этот вариант является предпочтительным в очистном цехе ниже по технологической линии от автоклава, при этом одно отделение предпочтительно обрабатывает волокнистую суспензию путем промывки сучьев, а другое отделение обрабатывает отбракованные фракции путем тонкой очистки. В соответствии с данным изобретением это отделение песка может производиться в одном аппарате. Потоки годных фракций известным способом подают на различные стадии обработки.

Согласно варианту осуществления изобретения, в выпускном канале для отбракованных фракций имеется трубопровод разбавляющей жидкости для разбавления фракции, подаваемой во вспомогательный сепаратор. Разбавляющая жидкость предпочтительно представляет собой очищаемый поток. Если консистенция отбракованных фракций становится чрезмерной, разбавление обеспечивает оптимальное отделение во вспомогательном сепараторе, который также может быть назван второй ступенью. Разбавление регулирует противодавление, в результате чего в первой ступени достигают равновесного давления.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, питающий канал очищаемого потока снабжен устройством измерения давления для регулирования питающего давления с помощью клапана, расположенного в питающем трубопроводе, соединенном с входом питающего канала.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, производят измерение разности давлений в канале подачи очищаемого потока и выпускном канале для годных фракций для регулирования выходного потока годных фракций с помощью измеренной разности давлений, а в выпускном канале для отбракованных фракций и выпускном канале для годных фракций вспомогательного сепаратора производят измерение разности давлений для регулирования выходного потока годных фракций с помощью измеренной разности давлений.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, питающий трубопровод очищаемого потока соединен с выпускным каналом для отбракованных фракций для подачи очищаемого потока в качестве разбавляющей жидкости для разбавления отбракованных фракций, подаваемых на вспомогательный сепаратор, при этом поток разбавляющей жидкости снабжен устройством измерения давления для регулирования питающего давления разбавляющей жидкости с помощью клапана.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, производят измерение разности давлений в питающем канале очищаемого потока и выпускном канале для годных фракций для регулирования выходного потока годных фракций с помощью измеренной разности давлений, при этом питающий трубопровод очищаемого потока соединен с выпускным каналом для отбракованных фракций для подачи очищаемого потока в качестве разбавляющей жидкости для разбавления отбракованных фракций, подаваемых на вспомогательный сепаратор, в результате чего производят измерение разности давлений в линии разбавляющей жидкости и выпускного канала для годных фракций вспомогательного сепаратора для регулирования выходного потока годных фракций с помощью измеренного перепада давления.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, устройство размещено в боковом потоке, отделенном от обратной циркуляции в питающей системе автоклава на целлюлозном заводе для отделения вредных веществ, таких как песок.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, устройство размещено в очистном цехе целлюлозного завода для отделения вредных веществ, таких как песок.

Настоящее изобретение также относится к способу отделения вредных веществ, таких как песок, из жидкого потока в системе подачи целлюлозосодержащего материала в обрабатывающий сосуд высокого давления в процессе производства целлюлозы, при этом при практике способ содержит следующие стадии:

- к потоку волокнистого материала низкого давления прилагают давление в передаточном устройстве,

- поток волокнистого материала высокого давления подают из передаточного устройства в обрабатывающий сосуд,

- в обрабатывающем сосуде щелок выводят из волокнистого материала, причем способ отличается тем, что:

- удаленный щелок разделяют по меньшей мере на первый и второй потоки,

- первый поток щелока подают в потоке волокнистого материала низкого давления выше по технологической линии передаточного устройства,

- вредные вещества удаляют из второго потока путем воздействия на поток центробежной силы в устройстве, содержащем два или более сепараторов циклонного типа, соединенных параллельно и размещенных в общем корпусе, причем в данных сепараторах второй поток разделяют на поток очищенного щелока и первую отбракованную фракцию, которую подают на вспомогательную сепарацию для получения второго очищенного потока щелока и второй отбракованной фракции, содержащей вредные вещества, и

- очищенный второй поток щелока подают в потоке волокнистого материала низкого давления выше по технологической линии передаточного устройства.

Очищенные потоки щелока соединяют, и соединенный поток подают в потоке волокнистого материала под низким давлением выше по технологической линии передаточного устройства. Очищенный поток щелока подают в потоке волокнистого материала под низким давлением с помощью энергии давления, содержащейся в потоке щелока. Для этого используют давление в обратной линии, создаваемое сосудом высокого давления, при этом боковой линии также не требуются отдельные насосы для подачи потока. Обычно отделение боковых потоков от основного потока требует устройства нагнетания давления, такого как насос, в боковой линии, поскольку давление в основной линии не подходит для транспортировки бокового потока.

Волокнистый материал, поступающий в сосуд высокого давления, как правило, представляет собой щепу.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, второй поток меньше первого потока, поскольку второй поток представляет собой боковой поток обратной линии питающей системы автоклава. Как правило, второй поток содержит менее 30% объемного расхода первого потока (например, л/с).

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, подачей второго потока, направляемого для отделения вредных веществ, таких как песок, управляют путем регулирования его давления.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, очищенным потоком управляют с помощью разности давлений между питающим давлением второго потока и давлением очищенного потока.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, вторым очищенным потоком щелока с выхода вспомогательного сепаратора управляют посредством разности давлений между первым потоком отбракованных фракций и вторым очищенным потоком щелока.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, разбавляют первый отбракованный поток, поступающий во вспомогательный сепаратор.

Настоящее изобретение описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых

На фиг. 1 проиллюстрировано решение согласно предшествующему уровню техники.

На фиг. 2 проиллюстрировано предпочтительное применение способа согласно изобретению.

На фиг. 3 проиллюстрировано предпочтительное устройство согласно изобретению.

На фиг. 4 проиллюстрирована деталь устройства, взятая по линии А-А из фиг. 1.

На фиг. 5 проиллюстрирован вид сбоку отдельного сепаратора согласно изобретению.

На фиг. 6 проиллюстрировано предпочтительное устройство согласно изобретению.

На фиг. 7 проиллюстрировано предпочтительное устройство согласно изобретению.

На фиг. 8 схематически проиллюстрирован принцип регулировки устройства согласно настоящему изобретению.

На фиг. 9 схематически проиллюстрирован принцип регулировки устройства согласно настоящему изобретению.

На фиг. 10 схематически проиллюстрирован принцип регулировки устройства согласно настоящему изобретению.

На фиг. 11 проиллюстрирована способность сепараторов по отделению песка.

На фиг. 1 проиллюстрирован рециркуляционный контур предшествующего уровня техники, соединенный с автоклавом или пропиточным сосудом, который известен, например, из патентной заявки FI 20010851. В этой системе щепа перемещается с помощью по меньшей мере одного, предпочтительно двух насосов высокого давления 251 и 251′, служащих для подачи щепы на вход сосуда 11 вместо фидера высокого давления. Щепу подают в паровой сосуд 221. Паровой сосуд 221 предпочтительно представляет собой паровой сосуд DIAMONDBACK ®, описанный в патенте US 5000083, который принимает пар через один или несколько трубопроводов 22. Пропаренная щепа из сосуда 221 поступает в дозатор 223, который может представлять собой полостной ротор или устройство шнекового типа.

Выпуск из дозатора 223 может происходить непосредственно в трубопровод или желоб 226. С другой стороны, между дозатором 223 и желобом 226 может быть расположен изолятор давления, например изолирующее устройство типа полостного ротора, такое изолирующее устройство обозначено пунктирной линией ссылочной позицией 224, например обычный фидер низкого давления. Варочный щелок добавляют в желоб 226 (см. линию 226′ на фиг. 1), так чтобы образовался наблюдаемый уровень щепы и варочной суспензии (не показано). Суспензию выпускают из желоба 226 через изогнутый выход 250 на вход насоса 251. Как правило, количество суспензии, подаваемой на вход насоса 251, увеличено щелоком, поступающим из бака 253 со щелоком через трубопровод 254.

Хотя вариант, проиллюстрированный на фиг. 1, имеет два насоса, в качестве альтернативы может быть использован только один насос, либо два или более последовательно или параллельно соединенных насосов.

Находящуюся под давлением, обычно нагретую суспензию выпускают из насоса 251 по трубопроводу 234. Трубопровод 234 подает суспензию на вход автоклава 11 непрерывного действия. Избыточный щелок удаляют из суспензии обычным способом через уловитель 12. Этот избыточный щелок возвращается в питающую систему 210 через трубопровод 235, предпочтительно в бак 253 со щелоком для использования в целях суспендирования в трубопроводе 250 через трубопровод 254. При необходимости щелок в трубопроводе 235 может быть пропущен через сепаратор 237 песка. Упомянутый сепаратор 237 песка может быть приспособлен для работы под давлением или без давления в зависимости от нужного режима работы.

Однако в отличие от других известных систем с использованием фидера высокого давления, закольцовывание напорного контура 235 на вход насосов 251 и 251′ не является необходимым для работы устройства согласно фиг. 1. Энергию, присутствующую в потоке в трубопроводе 235, при необходимости можно использовать в любой точке целлюлозного завода. Способ использования давления обратной линии 235, которое обычно составляет около 10,4-27,6 бар, зависит от режима работы питающей системы 210. Если сосуд 226 работает не под давлением - обычно при атмосферном давлении - тогда к обратной жидкости в трубопроводе 235 перед ее подачей в трубопровод 250 должно быть снова приложено по существу атмосферное давление. Одним из способов достижения этого является использование клапана 58 регулирования давления и датчика 59 давления в трубопроводе 235. Открытием клапана 58 управляют таким образом, что в трубопроводе 235 ниже по технологической линии клапана 58 преобладает заданное пониженное давление. Кроме того, бак 253 со щелоком может быть выполнен таким образом, что он будет действовать в качестве ″бака быстрого испарения″, при этом горячий щелок под давлением в трубопроводе 235 быстро испаряется для использования в качестве источника пара для сосуда 253. Этот пар может быть использован, например, в сосуде 221 посредством трубопровода 60. Однако в предпочтительном варианте щелок под давлением в трубопроводе 235 используют для увеличения потока, выходящего из насоса 251′ через трубопровод 61 и насос 62, или для увеличения потока между насосами 251 и 251′ в трубопроводе 252 через трубопровод 63, с использованием или без использования насоса 64.

На фиг. 1 показан одноходовой (обратный) клапан 65, расположенный в трубопроводе 234, который предотвращает возврат потока под давлением на насос 251 или 251′. Кроме того, в трубопроводах 234 и 235 расположены обычные автоматические (например, с электромагнитным приводом) запорные клапаны 66 и 67 соответственно, служащие для изоляции трубопроводов под давлением 234, 235 от остальной питающей системы 210. В одном предпочтительном режиме работы, ниже по технологической линии насоса 251 в трубопроводе 234 находится реле давления 68 обычного типа. Реле 68 служит для контроля над давлением в линии 234, так что при отклонении давления от заданного значения контроллер 69 обычного типа автоматически изолирует автоклав 11 от питающей системы 210 путем автоматического закрытия клапанов.

Хотя вышеописанные способ и устройство доказали свою эффективность, задачей настоящего изобретения является дальнейшее совершенствование рабочей функциональности способов варки, в частности удаления вредных веществ, таких как песок, из питающей системы автоклава.

На фиг. 2 показано отделение вредных веществ, таких как песок, согласно изобретению, примененному в питающей системе автоклава согласно фиг. 1. Компоненты на фиг. 2, которые являются по существу идентичными тем, что представлены на фиг. 1, обозначены теми же ссылочными позициями.

В ходе реализации способа согласно изобретению, боковой поток 236 отделяют от обратной линии 235 автоклава питающей системы автоклава. Согласно настоящему изобретению обратная линия 235 является основной обратной линией, а боковая линия 236 является боковой обратной линией. Здесь применено давление обратной линии 235, которое обычно составляет примерно 10,4-27,6 бар, так что в боковой линии для транспортировки потока не требуется никаких отдельных насосов. Обычно отделение боковых потоков от основного потока требует наличия в боковом потоке устройства увеличения давления, например насоса, так как давления в основном потоке недостаточно для перемещения бокового потока. В устройстве согласно изобретению питающее давление бокового потока обычно составляет около 4-6 бар.

Боковая линия 236 снабжена оборудованием 260 отделения песка согласно изобретению для удаления песка и соответствующих частиц из обратной циркуляции. Это позволяет также удалить наиболее мелкую фракцию, которая в противном случае накопилась бы в питающей системе автоклава и могла бы привести к наибольшему износу, например, насосов 251-251″, используемых для перемещения щепы, тем самым ухудшая их рабочие характеристики.

Основная обратная линия, как правило, принимает питающий белый щелок через трубопровод 269. Жидкость в основной обратной линии 235 пропускают через теплообменник 268 для нагрева жидкости в упомянутой линии или для охлаждения перед подачей ее в желоб 226. Это может быть желательным, когда щелок в этой линии имеет температуру, превышающую температуру быстрого испарения, соответствующую давлению в трубопроводе 226, так что быстрое испарение в трубопроводе 226 может быть сведено к минимуму. Жидкость подают через бак со щелоком в трубопровод 226 для суспендирования щелочной суспензии. Пар подают в паровой сосуд 221 через трубопровод 265.

Очищенный в устройстве отделения песка щелок может быть направлен на различные точки системы питания, при необходимости со стороны всасывания насосного устройства 251-251″ (или фидера высокого давления). В качестве примера они обозначены как х. Очищенный щелок, как правило, подают на паровой сосуд 221 через трубопровод 264 или на трубопровод 226 для суспендирования щелочной суспензии вместе с другими фракциями, поступившими в питающую систему из трубопроводов 263 и 266 или трубопроводов 261 и 267. Поток из волокнистого фильтра черного щелока поступает в трубопровод 267. Некоторая часть очищенного щелока в трубопроводе 236 также может быть направлена в основной обратный канал через трубопроводы 262 и 270.

Хотя систему отделения песка предпочтительно используют в автоклаве 11 непрерывного действия, ее также можно использовать в других вертикальных (работающих под давлением, обычно составляющим по меньшей мере приблизительно 10 бар избыточного давления) обрабатывающих сосудах под давлением, например в пропитывающем сосуде.

На фиг. 3, 4 и 5 устройство отделения песка согласно изобретению проиллюстрировано более подробно. Устройство 300 согласно изобретению содержит ряд сепараторов 30 циклонного типа, которые соединены параллельно относительно очищаемого вещества. Отдельный сепаратор показан крупным планом на фиг. 5. Отдельный сепаратор 301 содержит вертикальную камеру 302, верхний конец 303, т.е. питающий конец, снабжен тангенциальным входом 304 для создания вихревого движения очищаемого потока. Верхняя часть 303 камеры также снабжена выпускной трубой 305 для очищенной жидкости, т.е. годных фракций, при этом данная труба расположена соосно с вертикальной центральной осью камеры. Днище конической нижней части 306, т.е. части 307 для отбракованных фракций, снабжено выходом 308 для фракций, содержащих песок и соответствующие частицы, т.е. отбракованных фракций.

Устройство 300 содержит два или более сепараторов 301 циклонного типа, подключенных параллельно. Тангенциальные входы 304 для очищаемой жидкости, расположенные в верхней части 303 камер, выходят на общий питающий канал 309. Питающий канал 309 снабжен входом 310, через который очищаемая в сепараторах жидкость поступает в устройство. Питающий канал 309 окружает верхнюю часть 303 вертикальных камер.

Конец труб 305 для годных фракций, расположенный за пределами камеры, снабжен выходами 311 для годных фракций, которые выходят на общий выпускной канал 312 для годных фракций. Он расположен в вертикальном направлении над камерами 302 и снабжен по меньшей мере одним выходом 313 для выпуска годных фракций из устройства 300, то есть жидкой или волокнистой суспензии, очищенной в сепараторах.

Выходы 308 для отбракованных фракций камер выходят на общий выпускной канал 314 для отбракованных фракций, расположенный существенно ниже вертикальных камер. Этот выпускной канал 314 снабжен по меньшей мере одним выходом, через который удаляют отбракованные фракции. Выпускной канал функционально соединен по меньшей мере с одним вспомогательным сепаратором 316 циклонного типа для дальнейшей обработки отбракованных фракций. Таким образом, выход для отбракованных фракций соединен с входом 315 вспомогательного сепаратора. В сепараторе 316 отходы далее подразделяют на годные и отбракованные фракции. Вспомогательный сепаратор 316 имеет трубопровод 319 для выпуска годных фракций и трубопровод 318 для выпуска отбракованных фракций.

Подключенные последовательно сепараторы циклонного типа 301 находятся в общем корпусе 320, при этом выпускной канал 312 для отбракованных фракций, питающий канал 309 и выпускной канал 314 для отбракованных фракций расположены по вертикали один над другим. Между питающим каналом 309 и каналом 314 для выпуска отбракованных фракций образовано пространство 321, которое окружает конические нижние части 306 сепараторов. Промежуточное пространство 321 соединено с выпускным каналом для выпуска отбракованных фракций через отверстие 322, окружающее конец 307 для выпуска отбракованных фракций конуса, так что давление в промежуточном пространстве 321 такое же, что и давление в выпускном канале 314 для выпуска отбракованных фракций. Таким образом, давление для выпуска отбракованных фракций преобладает также и снаружи конической части 306. Размещение сепараторов 301 в общем сосуде 320 давления повышает безопасность и производительность устройства 300. В том же корпусе 320 также предпочтительно расположен вспомогательный сепаратор 316. Если коническая часть 306 отдельного сепаратора износится и поломается, работоспособность устройства существенно не понизится и не произойдет никакой чрезвычайной ситуации, поскольку будут функционировать другие сепараторы и жидкий поток, выпускаемый из поломавшегося сепаратора, останется внутри сосуда давления и поступит в промежуточное пространство 321 и выпускное пространство 314 для выпуска отбракованных фракций. В устройствах предшествующего уровня техники обратная циркуляция питающей системы автоклава обычно имеет один сепаратор циклонного типа с относительно большим диаметром (например, 800 мм). Он должен иметь достаточно высокую способность непрерывной обработки всего потока обратной циркуляции. Благодаря соответствующему размеру также снижается износ и, в результате, вероятность поломок. Тем не менее, из-за большого размера отделительная способность аппарата слабее, и это может привести к накоплению вредного песка и соответствующих веществ в виде мелких частиц в питающей системе автоклава из-за обратной циркуляции.

На фиг. 4 проиллюстрирован разрез А-А устройства, представленного на фиг. 3, то есть сепараторы 301, показанные сверху на питающем канале. Сепараторы предпочтительно расположены в шахматном порядке, однако возможно и иное расположение относительно друг друга. Очищаемая жидкость протекает по питающему каналу 309 и поступает, как показано стрелками 323, в тангенциальные входы 304 сепараторов для создания закрученного потока в камерах сепараторов. В центральной части сепараторов расположена выпускная труба 305 для очищенной жидкости, т.е. годной фракции, при этом данная труба ведет в выпускной канал 312 для очищенной жидкости, находящийся над питающим каналом.

На фиг. 6 проиллюстрировано устройство, представленное на фиг. 3, но оснащенное трубопроводом 324 разбавляющей жидкости и отверстием 325 для разбавляющей жидкости в выпускном канале 314 для отбракованных фракций для разбавления отбракованных фракций. Таким образом, консистенцию фракций, подаваемых во вспомогательный сепаратор 316, можно при необходимости регулировать в выпускном канале 314 для отбракованных фракций. Как правило, разбавляющая жидкость D₁ представляет собой жидкость, подаваемую в устройство. Если консистенция отбракованной фракции становится избыточной, разбавление обеспечивает оптимальную консистенцию для вспомогательного сепаратора, т.е. второй ступени.

На фиг. 7 проиллюстрирован альтернативный вариант выполнения устройства, представленного на фиг. 3. В этом случае промежуточная стенка 326 расположена в питающем канале и канале для отбракованных фракций таким образом, что эти каналы подразделены на два пространства, первое 309′ и второе 309″ отделение питающего канала, а также первое 312′ и второе 312″ отделение канала для годных фракций. Оба пространства питающего канала снабжены входом 310′ и 310″ для подачи очищаемого потока в устройство. Соответственно, оба отделения канала для годных фракций имеют выходы 313′ и 313″ для вывода годной фракции из устройства. Первый комплект сепараторов 301′ принимает сырье через первое отделение 309 питающего канала, а второй комплект сепараторов 301″ принимает сырье через второе отделение питающего канала. В первом комплекте сепараторов 301′ годная фракция поступает в первое отделение 312′ канала для годных фракций, а во втором комплекте 301″ годная фракция поступает во второе отделение 312″ канала для годных фракций. Из обоих комплектов сепараторов отбракованную фракцию выпускают единым потоком через канал 314 для отбракованных фракций во вспомогательный сепаратор 316, в котором вырабатывают годную фракцию А₃ и отделяют отбракованную фракцию, которую удаляют через трубопровод 318. Этот вариант осуществления особенно подходит для отделения песка при удалении сучьев в очистном цехе и удалении песка из отбракованной фракции при тонкой очистке, причем это удаление песка может производиться в одном устройстве. Отделение сучьев образует поток F₂, а отбракованная фракция из очистного цеха представляет собой поток F₁, и, соответственно, потоки годных фракций обозначены как А₂ и A₁. Отделения питающего канала и отделения канала для годных фракций имеют одинаковый размер или разный размер в зависимости от количества обрабатываемого материала. Потоки А₂, A₁ и А₃ годных фракций подают на дальнейшую обработку.

На фиг. 8-10 схематически проиллюстрирован принцип регулировки устройства согласно настоящему изобретению. На фиг. 8 устройство согласно фиг. 3 соединено с боковым потоком обратной циркуляции питающей системы автоклава. Питающая линия (в канале 236 согласно фиг. 2) снабжена регулировкой питающего давления, которую выполняют с помощью клапана 331 регулировки давления и детектора PF давления в канале 236. Очень важно, чтобы очищенная жидкость из канала 312 для годных фракций поступала в пространство, лишенное встречного давления, со стороны всасывания насосов 251-251″ в нужное место технологического процесса. Открытием клапана 331, расположенного в линии 327 питающей трубы, соединенной с входом питающего канала устройства, управляют так, чтобы заданное пониженное давление преобладало в линии 327 ниже по потоку клапана 327. Канал для годных фракций снабжен органами РА1 измерения давления. С помощью разности PF-PA1 давления, указанной детектором PDIC давления, и клапана 332, расположенного в линии 328 выпускной трубы для годных фракций, соединенной с выходом канала для годных фракций, поток годной фракции можно регулировать в широком диапазоне в зависимости от каждой ситуации технологического процесса. Выпускной канал 314 для отбракованных фракций снабжен устройствами PR1 измерения давления. Выпускной канал 329 для годных фракций вспомогательного сепаратора снабжен устройствами РА2 измерения давления. Поток годной фракции регулируют с помощью перепада давления PR1-PA2 и клапана 333, расположенного в выпускной трубе 330 для годных фракций, соединенной с выходом для годных фракций вспомогательного сепаратора.

На фиг. 9 проиллюстрировано регулирование потока, когда устройство, показанное на фиг. 6, соединено с боковым потоком обратной циркуляции питающей системы автоклава. Соединение, представленное на фиг. 9, отличается от варианта осуществления, показанного на фиг. 8, тем, что разбавляющая линия 334 соединена с выпускным каналом для отбракованных фракций. Разбавляющую жидкость вводят из питающей линии 327 устройства в качестве бокового потока 334. Измерение PD давления предпочтительно производят в выпускном канале 314 для отбракованных фракций. Клапан 335 находится в линии 334 разбавляющей жидкости. Открытием клапана 335 управляют так, что за клапаном в линии разбавляющей жидкости преобладает заданное пониженное давление. Давление обратной циркуляции, как правило, составляет около 10 бар, а давление в питающей линии 327 снижается обычно примерно до 6 бар, и в разбавляющей линии 334 - примерно до 3-4 бар. Поток в упомянутой линии 330 для годных фракций регулируют с помощью разности давления PD-PA2 между разбавляющей линией 334 и линией 330 для годных фракций вспомогательного сепаратора, с использованием клапана 333.

На фиг. 10 проиллюстрировано регулирование потока, когда устройство, представленное на фиг. 7, соединено с потоком F₂ ниже по технологической линии узла промывки сучьев очистного цеха и с отбракованным потоком F₁ очистного цеха. При этом устройство снабжено двумя параллельно соединенными линиями F₂ и F₁ для годных фракций, предназначенными для очищаемого материала, и двумя выпускными линиями А₂ и A₁ для годных фракций. Питающая линия снабжена регулировкой питающего давления, которую осуществляют с помощью клапана регулировки давления и датчика давления PF1 и PF2. Первая питающая линия F₁ питает первый комплект сепараторов 301′, а вторая питающая линия F₂ питает второй комплект сепараторов 301″. Открытием клапана 401 и 402 в питающих линиях управляют таким образом, что после клапана в них превалирует заданное пониженное давление. Поток в линиях А₂ и A₁ для годных фракций регулируют с помощью разности давлений между упомянутыми линиями и линиями для годных фракций, а также с помощью соответствующего клапана, как и в случае с фиг. 8 и 9. Первый и второй комплекты сепараторов имеют общий канал 314 для отбракованных фракций, который ведет во вспомогательный сепаратор 316. Поток в линии A3 для годных фракций последнего регулируют с помощью разности давлений между линией для отбракованных фракций и упомянутой линией для годных фракций, как уже описано выше.

На фиг. 11 проиллюстрирована способность к отделению песка сепараторов различного размера в зависимости от размера частиц. Размер частиц указан в соответствии с классами ISO, где 1 обозначает самый большой размер частиц и 5 - самый маленький. Когда диаметр сепаратора составляет 200-300 мм, мелкие частицы гораздо легче отделять, чем при использовании сепаратора существенно большего диаметра, обычно 800 мм.

Заслуживающим упоминания преимуществом настоящего изобретения является то, что в питающей системе автоклава отделение песка может осуществляться в боковом потоке обратной циркуляции, в котором поток движется из-за давления автоклава. Очищенный боковой поток возвращается на стороне всасывания насосов в линию подачи щепы, в те места технологического процесса, где это необходимо. Устройство согласно изобретению компактно. Оно имеет высокую износостойкость, так как изнашивающиеся части сепаратора, например конусная часть, предпочтительно выполнены из керамического материала. Песок, который был отделен во всем устройстве, собирают в одном коллекторе песка, который расположен в выпускном трубопроводе для отбракованных фракций вспомогательного сепаратора и который периодически опорожняют. Устройство обеспечивает высокий уровень отделения мелких частиц песка, поскольку устройство содержит сепараторы с небольшим диаметром, как правило, 100-300 мм, предпочтительно 150-300 мм. Устройство обычно содержит 10-15 сепараторов. Подключенные к ним соединительные и регулировочные устройства могут быть расположены компактно. Техническое и сервисное обслуживание устройства является простым, поскольку к устройству обеспечен легкий доступ. Производительность можно изменить и оптимизировать, просто меняя количество сепараторов, используемых в корпусе устройства.

Приведенное выше описание относится более конкретно к использованию устройства отделения песка согласно изобретению в питающей системе автоклава. Устройство также может быть использовано при отделении песка в очистном цехе, расположенном за цехом автоклава, отделении песка при отделении сучьев и отделении песка при комбинированном отделении сучьев/отбракованных фракций в очистном цехе, а также других соответствующих применениях.

1. Устройство для отделения вредных веществ, особенно песка, из жидкого потока или волокнистой суспензии низкой консистенции в процессе производства целлюлозы, при этом упомянутое устройство содержит два или более сепараторов циклонного типа, соединенных параллельно,
при этом каждый сепаратор (301) циклонного типа содержит вертикальную камеру (302), верхняя часть (303) которой снабжена тангенциальным входом (304) для создания вихревого движения для очищаемого потока и выходом (305) для годных фракций, причем днище конической нижней части упомянутого сепаратора снабжено выходом (308) для отбракованных фракций,
при этом входы (304) упомянутых двух или более сепараторов (301) циклонного типа выходят по меньшей мере на один питающий канал (309), имеющий по меньшей мере один вход (301), их выходы (311) для годных фракций выходят на общий выпускной канал (312) для годных фракций, имеющий по меньшей мере один выход (313), и их выходы (308) для отбракованных фракций выходят на общий выпускной канал (314) для отбракованных фракций, имеющий по меньшей мере один выход, который соединен по меньшей мере с одним вспомогательным сепаратором (316), имеющим трубопроводы выпуска (319) для годных фракций и выпуска (318) для отбракованных фракций,
причем сепараторы (301) циклонного типа расположены в общем корпусе (320), в котором выпускной канал (312) для годных фракций, питающий канал (309) и выпускной канал (314) для отбракованных фракций расположены в вертикальном направлении один над другим, а между питающим каналом (309) и выпускным каналом (314) для отбракованных фракций образовано пространство (321).

2. Устройство по п.1, в котором промежуточное пространство (321) сообщается с выпускным каналом (314) для отбракованных фракций, так что давление в упомянутом пространстве является таким же, что и давление в выпускном канале (314) для отбракованных фракций.

3. Устройство по п.1 или 2, в котором питающий канал (309) разделен с помощью промежуточной стенки (326) по меньшей мере на два отделения (309′, 309″) с отдельными входами (310′, 310″), а выпускной канал (312) для годных фракций разделен с помощью промежуточной стенки (326) по меньшей мере на два отделения (312′, 312″) с отдельными выходами (313′, 313″).

4. Устройство по п.1, в котором выпускной канал (314) для отбракованных фракций снабжен трубопроводом (324) разбавляющей жидкости для разбавления фракции, подаваемой во вспомогательный сепаратор.

5. Устройство по п.1, в котором питающий канал для очищаемого потока снабжен устройством измерения давления для регулирования питающего давления с помощью клапана (331), расположенного в питающем трубопроводе (327), соединенном с входом питающего канала.

6. Устройство по п.5, в котором измерение перепада давления в питающем канале (327) для очищаемой жидкости и в выпускном канале (312) для годных фракций для регулирования выходного потока годных фракций производится посредством измерения перепада давлений, а также измерение перепада давления в выпускном канале (314) для отбракованных фракций и выпускном канале (329) для годных фракций вспомогательного сепаратора (316) для регулирования выходного потока годных фракций производится посредством измерения перепада давления.

7. Устройство по п.5, в котором измерение перепада давления в питающем канале (309) для очищаемого потока и в выпускном канале (312) для годных фракций для регулирования выходного потока годных фракций производится посредством измерения перепада давлений, при этом питающий трубопровод (327) очищаемого потока соединен с выпускным каналом (314) для отбракованных фракций для введения разбавляющей жидкости и для разбавления отбракованных фракций, подаваемых во вспомогательный сепаратор, в результате чего измерение перепада давления в линии (334) разбавляющей жидкости и выпускном канале (319) для годных фракций вспомогательного сепаратора (316) для регулирования выходного потока годных фракций вспомогательного сепаратора производится посредством измерения перепада давления.

8. Устройство по п.1, которое расположено со стороны потока, отделенного от обратной циркуляции питающей системы автоклава целлюлозного завода.

9. Устройство по п.1, которое расположено в очистном цеху целлюлозного завода.

10. Способ отделения вредных веществ, таких как песок, из жидкого потока в системе подачи целлюлозно-волокнистого материала в обрабатывающий сосуд высокого давления в процессе производства целлюлозы, при этом при практике способ включает следующие стадии:
- к потоку волокнистого материала низкого давления прилагают давление в передаточном устройстве (251),
- поток волокнистого материала высокого давления подают из передаточного устройства в обрабатывающий сосуд,
- в обрабатывающем сосуде щелок выводят из волокнистого материала,
- удаленный щелок разделяют по меньшей мере на первый (235) и второй (236) потоки,
- первый поток (235) щелока подают в потоке волокнистого материала низкого давления выше по технологической линии передаточного устройства (251),
- вредные вещества удаляют из второго потока (236) путем воздействия на поток центробежной силы в устройстве (260), содержащем два или более сепараторов циклонного типа, соединенных параллельно и размещенных в общем корпусе (320), причем в данных сепараторах второй поток разделяют на поток очищенного щелока и первую отбракованную фракцию, которую подают на вспомогательную сепарацию для получения второго очищенного потока щелока и второй отбракованной фракции, содержащей вредные вещества, при этом в вертикальном направлении один над другим расположены выпускной канал (312) для годных фракций, питающий канал (309) и выпускной канал (314) для отбракованных фракций, и между питающим каналом (309) и выпускным каналом (314) для отбракованных фракций образовано пространство (321), и
- очищенный второй поток щелока подают в потоке волокнистого материала низкого давления выше по технологической линии передаточного устройства (251).

11. Способ по п.10, в котором второй поток (236) меньше первого потока (235).

12. Способ по п.10 или 11, в котором подачей второго потока (236) для отделения вредных веществ управляют путем регулирования его давления.

13. Способ по п.10, в котором очищенный поток регулируют посредством разности давлений между питающим давлением второго потока и давлением очищенного потока.

14. Способ по п.10, в котором второй очищенный поток щелока, выходящий из вспомогательного сепаратора, регулируют посредством разности давлений между потоком первой отбракованной фракции и вторым очищенным потоком щелока.

15. Способ по п.10, в котором разбавляют поток первой отбракованной фракции, подаваемый во вспомогательный сепаратор.