Verfahren und Behälter zum Stapeln von hochkonsistentem Papierfaserstoff

Abstract

 Das Verfahren dient zum Stapeln und Verdünnen von hochkonsistentem Papierfaserstoff. Dieser wird dazu in einem ersten Volumen (1) über die gewünschte Verweilzeit hinweg gestapelt und anschließend in ein zweites Volumen (2) gebracht, in dem unter Verdünnung eine pumpfähige Suspension hergestellt wird. Im zweiten Volumen (2) wird eine Zirkulationsströmung (3) erzeugt, welche den hochkonsistenten Papierfaserstoff abträgt. Er wird dann als Suspension (S) durch ein von einem Räumer (4) freigehaltenes Sieb (5) hindurch abgezogen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Verfahren dieser Art werden angewendet, um bereits aufgelösten Papierfaserstoff mit einem Trockengehalt, der z. B. zwischen 20 und 40 % liegt, so zu stapeln, daß er über eine gewünschte Verweilzeit in diesem Zustand verbleibt, um z. B. den Faserstoff zu bevorraten oder eine chemische Reaktion ablaufen zu lassen. In der Regel wird dabei ein Behälter zur Aufnahme des Papierfaserstoffes verwendet. Bekanntlich ist bei vielen chemischen Reaktionen eine Mindestverweilzeit erforderlich, wobei es auch Fälle gibt, bei denen die Verweilzeit weder unter- noch überschritten werden darf, also innerhalb einer bestimmten Bandbreite liegen sollte. Ein typischer Anwendungsfall ist die Bleiche von hochkonsistentem Papierfaserstoff. Grundsätzlich wird dabei eine höhere Konsistenz angestrebt, um erstens das benötigte Volumen so gering wie möglich zu halten und zweitens die Effektivität der chemischen Reaktion zu begünstigen. In der Regel wird auch eine Temperatur deutlich über der der Umgebung eingestellt.

[0003] In den meisten Fällen ist der Papierfaserstoff in der Stapelkonsistenz nicht pumpfähig, was seine Handhabung erschwert. Aus diesem Grunde wird der Papierfaserstoff nach Ablauf der chemischen Reaktion mindestens so weit verdünnt, daß er pumpfähig ist. Dieses Verdünnen erfolgt oft außerhalb des Behälters, da die Verdünnung innerhalb des Behälters zu Problemen der Betriebssicherheit führen kann.

[0004] Die DE-OS 35 22 395 C1 zeigt einen Lagerbehälter (Turm) für Altpapier. Dieser dient der chemischen Behandlung von verschmutztem unaufgelösten Altpapier. Das Verfahren zielt also darauf, den als Altpapier angefallenen Rohstoff zunächst chemisch und in hochkonsistentem Zustand so vorzubehandeln, daß er anschließend mit einem im Behälterboden angeordneten Auflöserotor bearbeitet werden kann. Dabei sind der beschriebene Lagerbehälter und der Auflöserotor auf den nicht aufgelösten, also noch aufzulösenden Rohstoff abgestimmt und entsprechend ausgestaltet.

[0005] In der EP 0 475 669 B1 wird ein Stapelbehälter gezeigt, in dessen Bodenbereich eine Verdünnung durch Zufuhr von Wasser und Vermischung mit Hilfe eines Propellers erfolgt. Dieses Vorgehen führt zwar dazu, daß sich eine pumpfähige Suspension herstellen läßt, diese ist aber sehr ungleichmäßig, so daß z.B. vorgeschlagen wird, Pumpen an verschiedenen Stellen anzusetzen, die verschiedene Stoffdichten der Suspension vertragen.

[0006] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem sich eine zuverlässige Möglichkeit zum Stapeln des hochkonsistenten Papierfaserstoffes bietet, wobei gleichzeitig das Verdünnen und Abpumpen mit einfachen Mitteln möglich gemacht werden soll.

[0007] Diese Aufgabe wird durch im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale erfüllt.

[0008] Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine kontrollierte Verdünnungsströmung unterhalb des hochkonsistenten Papierfaserstoffes erzeugt, wobei eine Suspension gebildet und durch die Siebvorrichtung ( insbesondere kontinuierlich) abgepumpt wird. Da die Siebvorrichtung mit einem Räumer versehen ist, wird vermieden, daß sie verstopft. In den Fällen, in denen das Herauslösen von hochkonsistenten Stoffansammlungen aus dem über der Suspension liegenden Bereich nicht vermieden werden kann, erfolgt deren Zirkulation unter Mitwirkung des Räumers so lange, bis sie sich mit Wasser verdünnt und wieder aufgelöst haben. Eine solche Wiederauflösung erfordert zwar nur geringe Kräfte, sie ist aber erforderlich, da sonst bei den Stoffpumpen Schwierigkeiten auftreten können. Zur Aufbringung der bei der Wiederauflösung benötigten Kräfte ist der Räumer, der sich zur Siebfreihaltung in dichter Nähe zum Sieb bewegt, sehr gut geeignet.

[0009] Die Erfindung und ihre Vorteile werden erfäutert anhand von Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1

einen Behälter zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, geschnitten in Seitenansicht;

Fig. 2

eine andere Seitenansicht von außen des Gegenstandes der Fig. 1;

Fig. 3

eine Variante eines Behälters zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Teilansicht;

Fig. 4

eine weitere Variante;

Fig. 5

den in Fig. 4 gezeigten Gegenstand um 90° gedreht und geschnitten;

Fig. 6

eine weitere Variante.

[0010] Alle Figuren deuten die zur Durchführung des Verfahrens verwendeten Vorrichtungen lediglich an, ohne konstruktive Details zu offenbaren.

[0011] Fig. 1 zeigt den unteren Teil eines Behälters zum Stapeln und Verdünnen von Papierfaserstoff. Der Behälter ist hier im wesentlichen rotationssymmetrisch mit senkrechter Mittellinie und enthält ein erstes Volumen 1 (nur teilweise gezeichnet) und ein zweites Volumen 2. Das erste Volumen 1 dient der Aufnahme des hochkonsistenten Papierfaserstoffs, welcher darin - wie bereits erwähnt - gestapelt oder mit Chemikalien behandelt wird. Zwischen den beiden Teilen des Behälters ist ein kegelstumpfförmiger Übergang, wodurch die Strömungsquerschnittsfläche in stromabwärtiger Richtung verkleinert wird. Das ergibt ein großes Stapelvolumen und hindert den hochkonsistenten Papierfaserstoff daran, unkontrollierbar herabzurutschen. Die Grenze 10 zwischen dem hochkonsistenten Faserstoff und dem im zweiten Volumen 2 verdünnten Faserstoff ist gestrichelt angedeutet. Dabei handelt es sich nicht um eine scharf definierte Fläche, da sie sich - je nach Betriebszustand - ständig verändert. Verdünnungswasser W wird durch seitlich angebrachte Verdünnungswasserrohre 9 bzw. 9' zugeführt. Die im zweiten Volumen 2 vorhandene Suspension wird in dem hier gezeigten Beispiel durch einen Rührpropeller 7 und einen Räumer 4 in eine Zirkulationsströmung 3 versetzt, welche hier durch zwei Pfeile lediglich angedeutet ist. Der Räumer 4 gehört zu einer Siebvorrichtung 8, welche ein Sieb 5 aufweist. Das Sieb 5 enthält Öffnungen 6, die ein Teil des im zweiten Volumen 2 bewegten Papierfaserstoffes als Suspension S passieren kann, die dann über den Gutstoffstutzen 11 abgeführt wird. Der Räumer 4 ist hier z.B. als Flügelrotor ausgebildet, der in unmittelbarer Nähe des Siebes 5, d.h. in einem Abstand zwischen 1 und 10 mm, entlang bewegt wird. Neben der Freihaltung des Siebes 5 dient der Flügelrotor auch dazu, eine Umwälzströmung zu erzeugen, welche ähnlich wie bei einem Pumplaufrad die Flüssigkeit zentral ansaugt und radial beschleunigt. Dieser Bewegung überlagert sich außerdem eine reine Rotationsbewegung, die hier in der Seitenansicht nicht dargestellt werden kann, auf die aber später noch eingegangen wird. Die Intensität der Rotationsbewegung hängt sehr stark von der Form des Behälters, des Räumers und von eventuellen Strömungseinbauten ab. Der Rührpropeller 7 ist hier konzentrisch mit dem Räumer 4 auf der gegenüberliegenden Seite des das zweite Volumen 2 definierenden Behälterteils angeordnet. Er unterstützt die Förderwirkung des Räumers 4 insofern, als er in seinem Zentrum eine hydraulische Druckwirkung ausübt. Grundsätzlich kann der Rührpropeller 7 im gleichen Drehsinn wie der Räumer 4, aber auch im entgegengesetzten Drehsinn angetrieben werden. Dadurch läßt sich die Intensität der Rotationssbewegung beeinflussen. Wenn der Räumer 4 auch ankommende Faseragglomerationen zerkleinern soll, kann es von Vorteil sein, den Rührpropeller 7 entgegengesetzt laufen zu lassen, damit eine größere Relativgeschwindigkeit zwischen dem Räumer 4 und der von ihm angesaugten Suspension erzeugt wird. Die Zugabe des Verdünnungswassers W kann z.B. durch das Zugaberohr 9 in den eingedickten Faserstoff erfolgen oder durch das Zugaberohr 9' in den Bereich der Zirkulationsströmung 3, unmittelbar bevor sie an die Grenze 10 gelangt.

[0012] Fig. 2 zeigt den unteren Teil des Behälters in einer Ansicht von außen, die gegenüber der in der Fig. 1 um 90° versetzt ist. Sie zeigt im wesentlichen den außenliegenden Teil der Siebvorrichtung 8 sowie den Gutstoffstutzen 11 für die ausgeleitete Suspension S. Hier ist auch ein herausnehmbarer Deckel 12 gezeichnet, der ein Mann-Loch abdeckt, welches die Wartung und eventuelle Reparaturen in diesem Bereich erleichtert.

[0013] Während der in Fig. 1 und 2 gezeigte Behälter im wesentlichen eine zylindrische Form mit dazwischen eingesetztem Kegelstumpf aufweist, kann - wie Fig. 3 zeigt - das zweite Volumen 2 durch einen liegenden Zylinder gebildet werden, in dem sich die Zirkulationsströmung 3 besonders günstig ausbilden kann. Es ist denkbar, daß unter günstigen Voraussetzungen für die Zirkulationsströmung 3 der zusätzliche Rührpropeller 7 entfallen kann. Die in Fig. 3 gezeigte Form kann aber auch mit einem Rührpropeller kombiniert sein, der z.B. der Siebvorrichtung 8 gegenübersteht.

[0014] Wie schon erwähnt, enthält die Zirkulationsströmung 3 auch eine Rotationsbewegung, die im wesentlichen dieselbe Mittellinie hat wie die Rührorgane. Bei der in den Fig. 4 und 5 in zwei verschiedenen Ansichten gezeigten Ausführungsform wird ein liegender Zylinder für das Volumen 2 verwendet, bei dem Im Gegensatz zur Fig. 3 die Siebvorrichtung 8 und der Rührpropeller 7 an den Stirnseiten des das zweite Volumen 2 bildenden Behälterteils konzentrisch angebracht sind, so daß dessen Mittellinie mit der der Rührorgane zusammenfällt. Das begünstigt die Rotationsbewegung 3'.

[0015] In Fig. 6 ist exemplarisch eine der möglichen Ausführungsformen gezeigt, bei der Rührpropeller 7 und Siebvorrichtung 8 sich nicht konzentrisch gegenüberliegen. Stattdessen ist der Rührpropeller 7 oberhalb der Siebvorrichtung 8 mit einem Winkel α von 30° gegenüber der Horizontalen angeordnet. Er befindet sich unmittelbar unter der Grenze 10 und ist besonders gut geeignet, die Zirkulationsströmung 3 direkt auf den Grenzbereich zwischen Hochkonsistenzstoff und Suspension zu richten. Die Ablösung und Verdünnung des hochkonsistenten Stoffes wird dadurch besonders wirksam und die Zirkulationsströmung 3 führt direkt in den zentralen Bereich des Räumers 4. Das Verdünnungswasser W wird durch das Zugaberohr 9' in den auf die Grenze 10 gerichteten Teil der Zirkulationsströmung 3 eingepumpt.

Ansprüche

1. Verfahren zum Stapeln und Verdünnen von Papierfaserstoff, welcher im hochkonsistenten Zustand in einem ersten Volumen (1) während einer definierten Verweilzeit gestapelt und anschließend in eine zweites Volumen (2) gebracht wird, welches sich dem ersten stromabwärts anschließt und in dem er mindestens so weit verdünnt wird, bis er pumpfähig ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß im zweiten Volumen (2) eine Zirkulationsströmung (3) erzeugt wird, die den am Rande des ersten Volumens (1) befindlichen hochkonsistenten Papierfaserstoff abträgt, verdünnt und einem mit einem bewegten Räumer (4) freigehaltenen Sieb (5) zuführt und daß der verdünnte Papierfaserstoff als Suspension (S) durch das Sieb (5) hindurch abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der hochkonsistente Papierfaserstoff eine krümelige Struktur hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der hochkonsistente Papierfaserstoff aufgelöstes, gereinigtes und anschließend wieder eingedicktes Altpapier ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der hochkonsistente Papierfaserstoff im ersten Volumen (1) einen Feststoffgehalt von 20 bis 40 % hat.

5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Papierfaserstoff im ersten Volumen (1) chemisch gebleicht wird.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Papierfaserstoff aus dem zweiten Volumen (2) mit einem Feststoffgehalt von höchstens 8 % abgezogen wird.

7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Räumer (4) Faseragglomerate auflöst oder zerkleinert.

8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zirkulationsströmung (3) durch den Räumer (4) erzeugt wird.

9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zirkulationsströmung (3) durch einen Rührpropeller (7) unterstützt wird, dessen hydraulische Förderwirkung gleich gerichtet ist wie die des Räumers (4).

10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rührpropeller (7) mit Druckwirkung und der Räumer (4) mit Saugwirkung jeweils im zentralen Bereich betrieben wird.

11. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß durch den Räumer (4) eine spezifische Arbeit zwischen 3 kWh/to und 15 kWh/to übertragen wird.

12. Verfahren nach Anspruch 9,10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß Rührpropeller (7) und Räumer (4) mit entgegengesetztem Drehsinn angetrieben werden.

13. Verfahren nach Anspruch 9, 10, 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß Rührpropeller (7) und Räumer (4) konzentrisch gegenüberliegend angeordnet sind.

14. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Papierfaserstoff vom ersten Volumen (1) zum zweiten Volumen (2) durch eine sich allmählich verengende Strömungsquerschnitfläche geführt wird, wobei die stromabwärtige Strömungsquerschnitfläche höchsten 80 % der stromaufwärtigen hat.

15. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Volumen (2) unterhalb des ersten Volumens (1) liegt.

16. Behälter zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche, welcher in seinem oberen Bereich ein erstes Volumen (1) zur Aufnahme des Papierfaserstoffs im hochkonsistenten Zustand enthält und in seinem unteren Bereich ein zweites Volumen (2), in dem Mittel zum Verdünnen und Ausleiten des verdünnten Papierfaserstoffes vorhanden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß im zweiten Volumen (2) Mittel zur hydraulischen Umwälzung angeordnet sind, welche einen Rührpropeller (7) und eine Siebvorrichtung (8) umfassen, wobei die Siebvorrichtung (8) mindestens ein Sieb (5) und mindestens einen Räumer (4) enthält und der verdünnte Papierfaserstoff durch das Sieb (5) hindurch abgezogen werden kann.

17. Behälter nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß Rührpropeller (7) und Siebvorrichtung (8) an der Seitenwand des unteren Teils des Behälters und sich gegenüberliegend angeordnet sind.

18. Behälter nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß Rührpropeller (7) und Siebvorrichtung (8) an der Seitenwand des unteren Teils des Behälters übereinander angeordnet sind.

19. Behälter nach Anspruch 16, 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Förderrichtung des Rührpropellers (7) waagerecht ist.

20. Behälter nach Anspruch 16, 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Förderrichtung des Rührpropellers (7) schräg aufwärts in einem Winkel (α) zwischen 0 und 30° gerichtet ist.

21. Behälter nach einem der Ansprüche 16 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sieb (5) eine ebene, mit Öffnungen (6) versehene Platte ist.

Zeichnung