система подачи, включающая насосы в параллельной компоновке, для варочного котла непрерывного действия

Формула изобретения

1. Система подачи для варочного котла (6) непрерывного действия, в котором древесную щепу непрерывно подают в верхнюю часть варочного котла и выводят из донной части варочного котла, отличающаяся тем, что древесную щепу, которая должна быть подана в верхнюю часть варочного котла, суспендируют в резервуаре (3) для создания щеповой суспензии, причем резервуар оснащен по меньшей мере одним питающим трубопроводом (40/41) для добавления текучей среды, управляемым датчиком (20) уровня, который устанавливает уровень (LIQ_LEV) на высоте по меньшей мере 10 м, и предпочтительно по меньшей мере 15 м, и еще более предпочтительно по меньшей мере 20 м в резервуаре, и что к донной части резервуара подсоединены по меньшей мере два насоса (12а, 12b) в параллельной компоновке, при этом каждый насос подает щеповую суспензию в транспортный трубопровод (13а-d/13ab) в верхнюю часть варочного котла.

2. Система подачи по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере три насоса (12а-12с) подсоединены в параллельной компоновке к донной части резервуара.

3. Система подачи по п.2, отличающаяся тем, что по меньшей мере четыре насоса (12a-12d) подсоединены в параллельной компоновке к донной части резервуара.

4. Система подачи по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что насосы подсоединены по окружности и в горизонтальной плоскости, симметрично к донной части резервуара (10).

5. Система подачи по п.1, отличающаяся тем, что выходной патрубок транспортного трубопровода в варочный котел открывается непосредственно в верхнюю часть варочного котла, откуда щеповая суспензия падает вниз в верхнюю часть варочного котла.

6. Система подачи по п.1, отличающаяся тем, что к донной части резервуара подсоединен выпускной канал (10) в форме желонки с верхним впускным каналом, кожухом с цилиндрической поверхностью и днищем, при этом впускные патрубки по меньшей мере двух насосов (12а, 12b) в параллельной компоновке подсоединены к цилиндрической поверхности кожуха, причем выпускные патрубки насосов подсоединены к транспортному трубопроводу (13а, 13b), который ведет к верхней части варочного котла, и где мешалка (11) размещена для вращения в выпускном канале в форме желонки, причем мешалка имеет по меньшей мере две скребущих лопасти, которые проскальзывают над впускными патрубками насосов, расположенными в поверхности кожуха выпускного канала в форме желонки.

7. Система подачи по п.1, отличающаяся тем, что каждый насос (12а, 12b) нагнетает щеповую суспензию в первую секцию (13а, 13b) транспортного трубопровода в верхнюю часть варочного котла, и первые секции транспортных трубопроводов по меньшей мере от 2 насосов объединены в точке 16 слияния с образованием объединенной второй секции (13ab) транспортного трубопровода перед тем, как эта вторая секция направляется к верхней части варочного котла.

8. Система подачи по п.7, отличающаяся тем, что по меньшей мере вторую секцию (13ab) транспортных трубопроводов по меньшей мере от 2 насосов (12а, 12b) в первой насосной группе объединяют с еще одной секцией (13cd) транспортных трубопроводов по меньшей мере от 1 насоса (12с, 12d) во второй насосной группе в точке (16'') слияния для формирования объединенной третьей секции (13abcd) транспортного трубопровода перед тем, как эта третья секция направляется к верхней части варочного котла.

9. Система подачи по п.1, отличающаяся тем, что впускной патрубок транспортного трубопровода (13а, 13b) соединен с каждым отдельным насосом, и выпускной патрубок транспортного трубопровода (13а, 13b) соединен с верхней частью варочного котла, причем число выпускных патрубков в верхней части варочного котла равно количеству насосов.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системе подачи для варочного котла непрерывного действия, в котором древесную щепу варят для получения целлюлозной пульпы, согласно преамбуле пункта 1 формулы изобретения.

Уровень техники

В более старых традиционных системах подачи для варочных котлов непрерывного действия использовали звездчатые дозаторы высокого давления как шлюзовые питатели для спрессовывания и транспортирования щеповой суспензии в верхнюю часть варочного котла.

Издание Handbook of Pulp («Руководство по целлюлозе»), (автор Herbert Sixta, 2006) представляет этот тип подачи с использованием звездчатых дозаторов высокого давления (Питатель высокого давления) на странице 381. Большое достоинство этого типа подачи состоит в том, что поток щепы не нужно пропускать через насосы, но вместо этого их транспортируют гидравлическим путем. В то же время можно поддерживать высокое давление в циркуляционной системе транспортирования в варочный котел и из него без потери давления. Однако системе были свойственны некоторые недостатки в том отношении, что звездчатый дозатор высокого давления подвержен износу и должен быть отрегулирован так, чтобы свести к минимуму утечку потока из контура высокого давления в контур низкого давления. Еще один недостаток состоит в том, что во время транспортирования температуру нужно поддерживать низкой, чтобы в системе транспортирования не происходили гидравлические удары, связанные со взрывным парообразованием.

Уже давно, еще в 1957 году, патент US2803540 представлял систему подачи для варочного котла непрерывного действия для варки щепы, где щепу закачивают из пропиточного резервуара в варочный котел, в котором щепу варят в атмосфере водяного пара. Здесь часть варочного раствора направляют в насос для получения перекачиваемой консистенции на уровне 10%. Однако этот варочный котел был предназначен для маломасштабного производства в пределах 150-300 тонн целлюлозной массы в день (смотри колонку 7, строка 35).

Кроме того, патент US2876098 от 1959 года раскрывает систему подачи для варочного котла непрерывного действия для варки щепы без звездчатого дозатора высокого давления. Здесь щепу суспендируют в смесителе перед закачиванием их насосом в верхнюю часть варочного котла. Насосный блок размещают под варочным котлом, и здесь вал привода насоса также соединен с турбиной, в которой давление сжатого черного щелока сбрасывают для снижения энергопотребления насоса.

Патент US3303088 от 1967 года представляет систему подачи для варочного котла непрерывного действия для варки щепы без звездчатого дозатора высокого давления, где древесную щепу сначала пропаривают в пропарочном котле, и затем суспендируют щепу в резервуаре, после чего суспензию щепы закачивают в верхнюю часть варочного котла.

Патент US3586600 от 1971 года раскрывает еще одну систему подачи для варочного котла непрерывного действия, главным образом рассчитанного на более мелкоизмельченный древесный материал. Здесь также не применяют звездчатый дозатор высокого давления и древесный материал подают насосом 26 через находящийся выше по потоку пропиточный резервуар в верхнюю часть варочного котла.

Подобное закачивание мелкоизмельченного древесного материала в верхнюю часть варочного котла непрерывного действия также раскрыто в патенте ЕР157279.

Для этих вариантов исполнения систем варочных котлов в период от конца 50-х до начала 70-х годов типично то, что они были рассчитаны на маломасштабные варочные отделы с ограниченной производительностью около 100-300 тонн целлюлозной массы в день.

Патент US5744004 показывает вариант подачи древесной щепы в варочный котел, где щеповую смесь подают в варочный котел через серию насосов. Здесь применяют так называемые дисковые насосы DISCFLO ^TM. Недостаток этой системы состоит в том, что этот тип насоса обычно имеет очень низкий коэффициент полезного действия насоса.

Вышеупомянутое издание Handbook of Pulp («Руководство по целлюлозе») на странице 382 также представляет альтернативную подачу щеповых смесей насосной системой, называемой TurboFeed^TM. Здесь для подачи щеповой смеси в варочный котел используют три последовательно соединенных насоса. Этот тип подачи был запатентован в патентах US5753075, US6106668, US6325890, US6336993 и US6551462; однако во многих случаях, например, патент US3303088 не принимался во внимание.

Патент US5753075 относится к нагнетанию из пропарочного котла в обрабатывающий котел.

Патент US6106668 относится конкретно к введению варочных добавок AQ/PS (антрахинон/полисульфид) во время закачивания.

Патент US6325890 относится по меньшей мере к двум последовательным насосам и компоновке этих насосов на уровне пола.

Патент US6336993 относится к подробному техническому решению, где химические реагенты добавляют для растворения металлов в древесных щепах и затем выводят щелок после каждого насоса для снижения содержания металлов в нагнетаемых щепах.

Патент US6551462 по существу относится к такой же системе, которая уже раскрыта в патенте US3303088.

Существенным недостатком систем с многочисленными насосами, соединенными последовательно, является ограниченная доступность к ним. Если один насос выходит из строя, то останавливается вся система варочного котла. С 3 насосами в последовательном соединении и нормальной доступности для каждого насоса 0,95 общая доступность систем составляет всего 0,86 (0,95×0,95×0,95=0,86).

В настоящее время в современных варочных установках непрерывного действия с производительностью свыше 4000 тонн целлюлозной массы в день используют варочные котлы, которые имеют высоту 50-75 метров и где в верхней части варочного котла создают манометрическое давление 3-8 бар (0,3-0,8 МПа) в случае варочного котла с паровой фазой или 5-20 бар (0,5-2,0 МПа) в случае варочного котла гидравлического типа. Системы варочных котлов непрерывного действия рассчитаны на то, чтобы во время основной части эксплуатации, обычно существенно более 80-95% работы, действовать с номинальной производительностью, что в плане эксплуатационных расходов делает необходимой оптимизацию насосов для номинальной производительности.

Типичная система варочного котла с производительностью около 3000 тонн, с системой подачи по так называемой TurboFeed^TM технологии, требует мощности нагнетания около 800 кВт. Очевидно, что эти системы должны иметь насосы, которые работают с оптимизированным коэффициентом полезного действия, близким к номинальной производительности. Такая система подачи требует расхода 19200 кВт-час энергии (800×24) за 24 часа, и при стоимости 50 евро за мегаватт-час эксплуатационные расходы достигают 960 евро за 24 часа или 336000 евро в год.

Системы также должны быть способны работать в пределах 50-110% номинальной производительности, что предъявляет жесткие требования к системе подачи.

Это значит, что поставщик системы должен предлагать насосы, которые являются достаточно крупными, чтобы обрабатывать 4000 тонн, и в то же время способные действовать в интервале продуктивности 2000-4400 тонн. Такой насос, работающий на 50%-ном уровне своей производительности, находится в состоянии, далеком от оптимального, но необходимо, по меньшей мере временно, иметь возможность работы насоса с ограниченной производительностью в случае временных проблем с продуктивностью, например в расположенном ниже по потоку оборудовании для обработки волокна.

Если этот поставщик системы предлагает системы варочных котлов, которые могут действовать с номинальной производительностью 500-5000 тонн, то насосы должны быть спроектированы в ассортименте различных размеров насосов так, чтобы каждая индивидуальная установка могла обеспечивать, в плане мощности и потребления энергии, оптимизированное транспортирование при номинальной производительности. Это делает насосы очень дорогостоящими, поскольку, как правило, изготавливают весьма ограниченные серии насосов каждого размера. Чтобы быть в состоянии удовлетворять требованиям довольно коротких сроков исполнения заказа, поставщик системы вынужден держать на складе насосы всех размеров, что является очень дорогостоящим.

Система питания варочного котла также должна быть способной обеспечивать оптимальную подачу в верхнюю часть варочного котла, даже если расход потока в транспортном трубопроводе снижается до 50% номинального расхода.

Это является затруднительным, поскольку расход потока в транспортном трубопроводе должен поддерживаться выше критического уровня, так как вполне проваренная щепа имеет склонность тонуть против направления потока подачи, если скорость становится слишком низкой.

Способ противодействия этому, который может быть использован при низких значениях расхода, состоит в повышении разбавления перед закачиванием таким образом, чтобы установить более низкую концентрацию щепы. Однако это невыгодно в плане расхода энергии, так как принуждает системы подачи перекачивать излишне высокие объемы текучей среды, что повышает потребление энергии насосом в расчете на единицу полученной целлюлозной массы.

Каждый насос имеет конструктивно обусловленный режим (точка оптимального коэффициента полезного действия, BEP ), в котором насос предназначен работать. При этой BEP обусловленные ударными нагрузками потери и потери на трение, в случае центробежных насосов, являются минимальными, что, в свою очередь, ведет к тому, что коэффициент полезного действия насоса в этой точке является наивысшим.

Цель изобретения

Первая цель настоящего изобретения состоит в представлении усовершенствованной системы подачи древесной щепы, в которой оптимальное транспортирование может быть достигнуто в пределах широкого интервала проектной производительности варочных котлов.

Другими целями настоящего изобретения являются:

улучшенный коэффициент полезного действия системы подачи;

улучшенная доступность;

меньшие эксплуатационные расходы в расчете на единицу перекачиваемой щепы;

постоянная концентрация щепы во время нагнетания, независимо от уровня производительности;

ограниченный ассортимент размеров насосов, который может охватывать широкий диапазон производственной мощности варочных котлов;

упрощенное техническое обслуживание;

более низкая стоимость монтажа по сравнению с системами подачи со звездчатыми дозаторами высокого давления или многочисленными насосами в последовательной компоновке.

Вышеупомянутые цели могут быть достигнуты с использованием системы подачи согласно отличительной части пункта 1 формулы изобретения.

Фигуры

Фигура 1 показывает первый вариант исполнения систем подачи для варочных котлов с верхним сепаратором.

Фигура 2 показывает второй вариант исполнения систем подачи для варочных котлов без верхнего сепаратора.

Фигуры 3-6 показывают различные варианты подсоединения насосов к выходному патрубку резервуара для предварительной обработки.

Фигура 7 показывает соединение системы подачи с верхней частью варочного котла без верхнего сепаратора.

Фигура 8 показывает вид сверху конструкции из фигуры 7.

Фигура 9 показывает третий вариант исполнения систем подачи для варочных котлов без верхнего сепаратора.

Фигура 10 показывает четвертый вариант исполнения систем подачи для варочных котлов с верхним сепаратором.

Фигура 11 показывает, как транспортные трубопроводы от каждого насоса в системах из фигур 9 и 10 могут быть объединены для формирования одного единого транспортного трубопровода.

Фигура 12 показывает второй альтернативный вариант того, как транспортные трубопроводы от каждого насоса могут быть объединены для формирования одного единого транспортного трубопровода.

Фигура 13 показывает третий альтернативный вариант того, как транспортные трубопроводы от каждого насоса могут быть объединены для формирования одного единого транспортного трубопровода.

Подробное описание изобретения

В нижеследующем подробном описании будет использоваться фраза «система подачи для варочного котла непрерывного действия». Здесь «система подачи» означает систему, которая подает древесную щепу из системы обработки щепы при низком давлении, обычно при манометрическом давлении ниже 2 бар (0,2 МПа), и нормальном атмосферном давлении, в варочный котел, где щепа находится под высоким давлением, типично между 3-8 бар (0,3-0,8 МПа) в случае варочного котла с паровой фазой или 5-20 бар (0,5-2,0 МПа) в случае варочного котла гидравлического типа.

Термин «варочный котел непрерывного действия» здесь означает либо варочный котел с паровой фазой, либо варочный котел гидравлического типа, даже если в предпочтительных вариантах исполнения приведены примеры варочных котлов с паровой фазой.

Базовый принцип состоит в том, что система подачи включает по меньшей мере 2 насоса в параллельной компоновке, но предпочтительно даже 3, 4 или 5 насосов в параллельной компоновке. Было показано, что одиночный насос может подавать щеповую суспензию в находящийся под давлением варочный котел, и поэтому можно отказаться от традиционных звездчатых дозаторов высокого давления или усложненных систем подачи с 2-4 насосами в последовательной компоновке.

Насосы размещают общепринятым путем на фундаменте на уровне пола для упрощения технического обслуживания.

При обрисованном выше варианте исполнения можно создать системы подачи для варочного котла с производственной мощностью от 750 до 6000 тонн целлюлозной массы в день, с использованием только немногих размеров насосов. Это является очень важным, так как эти насосы для подачи древесной щепы при относительно высокой концентрации являются весьма специфическими в отношении своей применимости, и насосы, которые способны работать при производственных мощностях 4000-6000 тонн целлюлозной массы в день, являются очень крупными и изготавливаются весьма ограниченными сериями всего в несколько насосов в год. Поэтому стоимость этих насосов становится решающим фактором для системы варочного котла.

Нижеприведенная таблица показывает пример того, как можно охватить диапазон производительности 750-6000 тонн с использованием насосов только двух размеров, оптимизированных на обработку 750 и 1500 тонн целлюлозной массы в день соответственно.

Эта таблица ясно показывает, как можно, основываясь на принципе согласно настоящему изобретению, охватить диапазон производственных мощностей от 1500 до 6000 тонн с использованием насосов только двух оптимизированных размеров, в то же время применяя монтаж одиночного насоса в менее масштабных системах варочного котла с производительностью 750 тонн. В настоящее время варочные котлы непрерывного действия с производительностью 750 тонн для монтажа новых установок применяются редко, поскольку для этих уровней производительности часто являются более конкурентоспособными системы варочных котлов периодического действия. Может существовать определенный остаточный спрос на устаревшие системы варочных котлов с меньшей производительностью, где все еще используют дорогостоящие системы подачи со звездчатыми дозаторами высокого давления.

Первый вариант исполнения

Фигура 1 показывает вариант исполнения системы подачи по меньшей мере с 2 насосами в параллельной компоновке. Щепу подают с конвейерной ленты 1 на промежуточный накопитель 2 щепы, размещенный на верхней части резервуара 3 для обработки при атмосферном давлении. В этом резервуаре низший уровень жидкости, LIQ_LEV, устанавливают добавлением щелочной пропиточной жидкости, предпочтительно варочного щелока (черного щелока), который был выведен с сеточного фильтра SC2 в последующем варочном котле 6, и возможным добавлением белого щелока и/или еще одного щелочного фильтрата.

Щепу подают при нормальном регулировании уровня CH_LEV щепы, который устанавливают выше уровня LIQ_LEV жидкости.

Остаточное содержание щелочи в черном щелоке обычно варьирует между 8-20 г/л. Количество черного щелока и других щелочных жидкостей, которые добавляют в обрабатывающий резервуар 3, регулируют с помощью датчика 20 уровня, который управляет по меньшей мере одним из проточных клапанов в трубопроводах 40/41. С помощью этого щелочного пропиточного щелока кислотность древесины в щепах может быть нейтрализована, и щепа пропитывается текучей средой, обогащенной сульфидом (анион HS^-). Израсходованный пропиточный щелок с остаточным содержанием щелочи около 2-5 г/л, предпочтительно 5-8 г/л, выводят из обрабатывающего резервуара 3 через отводящий сетчатый фильтр SC3 и направляют на регенерацию REC. При необходимости в резервуар 3 может быть также добавлен белый щелок WL, например, как показано в фигуре, по трубопроводу 41. Реальное остаточное содержание щелочи зависит от типа применяемой древесины, мягкой древесины или твердой древесины и от того, какой щелочной профиль должен быть установлен в варочном котле.

В случае, где используют сырьевой древесный материал, который легко подвергается пропитке и нейтрализации, например, такой сырьевой древесный материал, как щеповая мелочь или древесная щепа с очень тонкими размерами и способностью быстро пропитываться, резервуар 3 в исключительных случаях может представлять собой простой желоб с диаметром, по существу соответствующим выпускному каналу 10 в форме желонки в донной части резервуара. Необходимую продолжительность пребывания в резервуаре определяют по времени, которое расходуется на то, чтобы древесина стала настолько хорошо пропитанной, что тонула бы в свободно текущем варочном щелоке.

После того как щепа была обработана в резервуаре 3, ее выводят из донной части резервуара, где также расположен общеупотребительный донный скребок 4 с приводом от двигателя М1.

Согласно изобретению, щепу подают в варочный котел по меньшей мере через 2 насоса 12а, 12b в параллельной компоновке, и эти насосы соединены с выпускным каналом 10, имеющим форму желонки, в донной части резервуара. Выпускной канал 10 в форме желонки имеет верхний впускной канал, кожух с цилиндрической поверхностью и днище. Насосы соединены с кожухом, имеющим цилиндрическую поверхность.

Для облегчения нагнетания щеповой смеси щепу суспендируют в резервуаре 3 для создания щеповой суспензии, для чего резервуар оснащен устройством для подведения текучей среды через трубопроводы 40/41, регулируемые датчиком 20 уровня, который устанавливает уровень LIQ_LEV жидкости в резервуаре выше уровня насосов по меньшей мере на 10 метров, и предпочтительно по меньшей мере на 15 метров, и еще более предпочтительно по меньшей мере на 20 метров. Тем самым на входе насосов 12а и 12b устанавливается высокое гидростатическое давление, так что один одиночный насос может сжимать и транспортировать щеповую суспензию в верхнюю часть варочного котла без кавитации в насосе. Верхняя часть варочного котла типично находится на высоте по меньшей мере 50 метров над уровнем насоса, обычно 60-75 метров выше уровня насоса, так что в верхней части варочного котла устанавливается давление 5-10 бар (0,5-1,0 МПа).

Для дополнительного облегчения подачи на насосы в выпускном канале с формой желонки расположена мешалка 11. Мешалку 11 предпочтительно устанавливают на том же валу, что и донный скребок, с приводом от двигателя М1. Мешалка имеет по меньшей мере 2 скребущих лопасти, которые проскальзывают над выходными каналами к насосам, расположенными на поверхности кожуха выпускного канала с формой желонки. В выпускном канале с формой желонки предпочтительно предусматривают разбавление, которое может быть выполнено с помощью выпускных каналов для разбавления (не показаны), соединенных с верхним краем поверхности кожуха.

Фигуры 3-6 показывают, как несколько насосов 12а-12d могут быть соединены с цилиндрической поверхностью кожуха выпускного канала и как мешалка 11 может быть оснащена скребущими лопастями числом до 4. Насосы предпочтительно могут быть размещены симметрично на выпускных каналах цилиндрической поверхности кожуха с распределением в горизонтальной плоскости под углом 90° между каждым выпускным каналом, если подсоединены 4 насоса (под углами 120° при подсоединении 3 насосов и 180°, если подсоединены 2 насоса). Этим путем можно избежать неравномерности распределения нагрузки на днище резервуара и его фундамент. На практике между выпускным каналом поверхности кожуха 10 и впускным патрубком насоса также размещают отсечные клапаны (не показаны) и клапан непосредственно после насоса, чтобы обеспечить возможность перекрывания потока через один насос, если этот насос должен быть заменен во время непрерывной работы остальных насосов.

На Фигуре 1 щепу подают насосами 12а, 12b через транспортные трубопроводы 13а, 13b (на Фигуре 1 показаны только два) в верхнюю часть варочного котла 6. Фигура 1 показывает общепринятый верхний сепаратор 51, расположенный на верхней части варочного котла. Оба транспортных трубопровода 13а, 13b, предпочтительно два, открываются в донную часть верхнего сепаратора, где с приводом от двигателя М3 питающий шнек 52 перемещает щеповую суспензию вверх в процессе обезвоживания вдоль отводного сетчатого фильтра SC1 в верхнем сепараторе. Затем осушенную щепу традиционным путем выводят из верхнего выпускного канала сепаратора и подают вниз в варочный котел. В случае использования варочного котла гидравлического типа верхний сепаратор переворачивают верхней стороной вниз и подают щепу вниз в варочный котел.

Отжатую жидкость из верхнего сепаратора 51 пропускают по трубопроводу 40 обратно в обрабатывающий резервуар 3, и предпочтительно она может быть введена в донную часть обрабатывающего резервуара, чтобы тем самым облегчить выведение с разбавлением.

Альтернативно, трубопровод 40 может быть соединен с положением для выпускного патрубка трубопровода 41 на обрабатывающем резервуаре 3, и трубопровод 41 может быть подсоединен в положение для выпускного патрубка трубопровода 40 на обрабатывающем резервуаре 3, согласно концепции CrossCirc^TM, которая продается фирмой Metso Paper. В одном варианте поток в трубопроводе 40 и 41 может быть смешан на пересечении трубопроводов 40 и 41 в Фигуре 1.

Варочный котел 6 может быть оснащен рядом циркуляционных контуров варочного котла и добавлением белого щелока в верхнюю часть варочного котла или в трубопроводы питания варочного котла (не показаны). Фигура показывает выведение варочного щелока через сетчатый фильтр SC2. Варочный щелок, выведенный из сетчатого фильтра SC2, известен как черный щелок и может иметь несколько более высокое содержание остаточной щелочи, чем черный щелок, который обычно направляют непосредственно на регенерацию и обычно возвращают опять в варочный котел. Вываренную щепу Р затем выводят из донной части варочного котла с помощью традиционного донного скребка 7 и давления в варочном котле.

Второй вариант исполнения

Фигура 2 показывает альтернативный вариант исполнения, который не включает верхний сепаратор. Вместо этого транспортные трубопроводы 13а, 13b (на Фигуре 1 показаны только два) открываются непосредственно в верхнюю часть варочного котла. Избыток жидкости затем выводят с сетчатого фильтра SC1 варочного котла, размещенного в стенке варочного котла. Фигуры 7 и 8 показывают это более подробно. Остальные части этого варианта исполнения соответствуют системе варочного котла, показанной в Фигуре 1.

Фигура 8 показывает, как 4 транспортных трубопровода 13а, 13b, 13c и 13d могут открываться непосредственно в верхнюю часть варочного котла. Эти выходные каналы предпочтительно могут быть расположены симметрично на верхней части варочного котла с распределением в горизонтальной плоскости под углами 90° между каждым выходным каналом, если присутствуют 4 выходных канала (под углами 120° при наличии 3 выходных каналов и 180°, если предусмотрены 2 выходных канала). Выходные каналы преимущественно располагают на расстоянии, составляющем 60-80% радиуса варочного котла. Фигура 7 показывает, как транспортные трубопроводы 13а, 13b и 13с открываются непосредственно вниз в верхнюю часть варочного котла и тем самым распределяют щепу по поперечному сечению варочного котла. В этом случае показан варочный котел с паровой фазой, где водяной пар ST и/или сжатый воздух P_AIR вводят в верхнюю часть варочного котла, в котором уровень CH_LEV щепы устанавливают выше уровня LIQ_LEV жидкости в верхней части варочного котла. Избыточную жидкость выводят с сетчатого фильтра SC2 и собирают в отводном накопителе 51 перед подачей обратно в трубопровод 41.

Преимущество второго варианта исполнения, но также и первого варианта исполнения, состоит в том, что каждый насос может быть отключен независимо, в то время как другие насосы могут продолжать нагнетать при оптимальной производительности и без необходимости в модификации самой системы подачи.

Третий вариант исполнения

Фигура 9 показывает альтернативный вариант исполнения системы подачи в варочный котел непрерывного действия без верхнего сепаратора, где каждый насос 12а, 12b нагнетает щеповую суспензию через первую секцию 13а, 13b транспортного трубопровода в верхнюю часть варочного котла, и первые секции транспортных трубопроводов по меньшей мере от 2 насосов объединены в точке 16 слияния с образованием объединенной второй секции 13ab транспортного трубопровода перед тем, как эта вторая секция направляется к верхней части варочного котла. Для поддержания постоянной величины расхода потока к точке 16 слияния также подсоединяют питающий трубопровод 15. В этом варианте исполнения черный щелок может быть отобран из трубопровода 41 и может быть подвергнут сжатию насосом 14. Однако, поскольку в черном щелоке уже достигнуто полное давление варочного котла, необходимость в сжатии щелока ограничена.

Все прочие характеристические детали системы соответствуют системе, показанной на Фигуре 2.

Четвертый вариант исполнения

Фигура 10 показывает альтернативный вариант исполнения системы подачи в варочный котел непрерывного действия с верхним сепаратором, где каждый насос 12а, 12b нагнетает щеповую суспензию через первую секцию 13а, 13b транспортного трубопровода в верхнюю часть варочного котла, и первые секции транспортных трубопроводов по меньшей мере от 2 насосов объединены в точке 16 слияния с образованием объединенной второй секции 13ab транспортного трубопровода перед тем, как эта вторая секция направляется к верхней части варочного котла. Для поддержания постоянной величины расхода потока к точке 16 слияния также подсоединяют питающий трубопровод 15. В этом варианте исполнения черный щелок может быть отобран из трубопровода 40 и может быть подвергнут сжатию насосом 14. Однако, поскольку в черном щелоке уже достигнуто полное давление варочного котла, необходимость в сжатии щелока ограничена.

Все прочие характеристические детали системы соответствуют системе, показанной на Фигуре 1.

Фигура 11 показывает пример того, как питающие трубопроводы 15а, 15b, которые используют как в третьем, так и в четвертом варианте исполнения, могут быть соединены с точкой 16' слияния в случае применения 4 насосов 12а-12d. Преимущество такой компоновки подачи состоит в том, что можно обеспечивать оптимальную скорость объединенного потока во второй секции 13ас/13bd и объединенного потока в конечной третьей секции 13abcd транспортного трубопровода.

Существенно важным является то, чтобы скорость потока вплоть до варочного котла составляла гораздо более 1,5-2 м/с с тем, чтобы щепа не тонула в потоке навстречу подаваемому течению и не вызывала закупоривания транспортного трубопровода. Скорость потока в транспортном трубопроводе необходимо поддерживать преимущественно между 4-7 м/с для обеспечения того, что щепа будет транспортироваться в верхнюю часть варочного котла.

Если же, к примеру, насос 12а должен быть остановлен для ремонта или снижения желательной производительности, поток в дополнительном трубопроводе 15а может быть усилен так, что величина расхода потока во второй секции 13ас сохраняется.

Преимуществом этих систем объединенных трубопроводов для транспортирования щеповых суспензий является то, что трубопроводы после точек 16, 16', 16 слияния имеют поперечное сечение потока, которое является равным или большим, чем сумма входящих трубопроводов, во избежание падения давления в транспортных трубопроводах. Применимыми уравнениями для значений А площади сечения потока могут быть такие:

A_13bd (A_13d+A_13b) и

A _13abcd (A_13bd+A_13ac).

В транспортном трубопроводе, где первая секция имеет диаметр, например, 100 мм и установленная скорость потока составляет 5 м/с, устанавливают скорость потока 4,4 м/с, если вторая секция, которая объединяет 2 трубопровода с диаметром 100 мм, имеет диаметр 150 мм. При последующем объединении 2 таких трубопровода с диаметром 150 мм в третью секцию с диаметром 250 мм может быть установлена скорость потока на уровне 3,18 м/с. Все эти скорости потока имеют широкий допуск в отношении критического нижнего предела скорости потока.

Питающие трубопроводы 15а, 15b также могут иметь соединения непосредственно после каждого выходного патрубка насоса, чтобы трубопровод между насосом и точкой слияния поддерживать в проточном состоянии во время периода, когда насос останавливают или работают с пониженной производительностью. Добавление дополнительной текучей среды также может быть объединено с дополнительным разбавлением щеповых суспензий перед насосами, например, на стороне засасывания насосов или в донной части резервуара 3.

Фигура 12 показывает вид в поперечном разрезе второго варианта исполнения того, каким образом трубопроводы 13а-13d от насосов могут быть объединены с образованием одного единого транспортного трубопровода 13abcd. Здесь питающий трубопровод 15 для жидкого разбавителя имеет вертикальную часть транспортного трубопровода в сторону верхней части варочного котла, и каждый трубопровод 13a, 13b, 13c, 13d для каждого насоса подсоединен последовательно, один за другим, к этой вертикальной части транспортного трубопровода на различных высотах. В каждом положении подачи поток щепы добавляется в конической части расширения диаметра транспортного трубопровода. Как обозначено пунктирными альтернативными вариантами 13b _ALT/13d_ALT, соединения от насосов вместо этого могут быть перенесены с одной стороны транспортного трубопровода на другую сторону.

Фигура 13 показывает вид в поперечном разрезе третьего варианта исполнения того, каким образом трубопроводы 13а-13d от насосов могут быть объединены с образованием одного единого транспортного трубопровода 13abcd. Здесь питающий трубопровод 15 для жидкого разбавителя имеет вертикальную часть транспортного трубопровода в сторону верхней части варочного котла, и каждый трубопровод 13a, 13b, 13c, 13d для каждого насоса подсоединен к этой вертикальной части транспортного трубопровода на одной и той же высоте. Положение подачи потока щепы предпочтительно расположено в конической части расширения диаметра транспортного трубопровода, и каждый подсоединенный трубопровод ориентирован вверх и наклонен под углом относительно вертикального расположения в диапазоне 20-70 градусов. Фигура показывает только соединения 13а, 13b, 13с, так как соединение 13d находится в части, которая в этом виде срезана.

Изобретение не ограничивается вышеупомянутыми вариантами осуществления. Многообразные вариации возможны в пределах области нижеследующих пунктов формулы изобретения.

Например, в вариантах исполнения, показанных на Фигурах 2 и 9, в некоторых вариантах применения сетчатый фильтр SC1 и обратный трубопровод 40 могут быть исключены, предпочтительно для варки древесного материала с более высокой объемной плотностью, такого как твердая древесина (HW), что для соответствующего объема производства требует меньшего количества жидкости во время транспортирования.

В случае, где используют сырьевой древесный материал, который легко пропитывается и нейтрализуется, например, такой сырьевой древесный материал, как щеповая мелочь или древесная щепа с очень тонкими размерами и способностью быстро пропитываться, резервуар 3 в исключительных случаях может представлять собой простой желоб с диаметром, по существу соответствующим выпускному каналу 10 в форме желонки в донной части резервуара.

Если щепа, подаваемая в резервуар 3, уже вполне пропарена, уровень LIQ_LEV жидкости может быть установлен выше уровня CH_LEV щепы.

В показанных вариантах исполнения в резервуаре 3 применяли щелочную предварительную обработку, но также можно использовать способ, где эта предварительная обработка включает предварительный кислотный гидролиз.