專利名稱：懸浮液的過濾方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1前序部分所述用于過濾懸浮液、尤其是過濾水性懸 浮的纖維素纖維的方法。
背景技術(shù)：
過濾方法已知用于從懸浮液中分離出固體。在此所使用的過濾元件在其過濾表面 的流入面上擋住大部分的固體，而液體，通常為水，則作為濾液通過。通常所追求的是濾液 中盡可能少的殘留固體，這例如通過初級濁濾液(少量)和次級清濾液(大量)的分離排 放而實現(xiàn)。常被稱作濾餅的那些被保留的固體應(yīng)該具有盡可能低的含水量。常見的應(yīng)用發(fā) 生在纖維素生產(chǎn)和造紙領(lǐng)域，其中要過濾含纖維的懸浮液。所形成的濾液非常適合于生產(chǎn) 過程中的再利用。
用于這一方法的典型過濾裝置是盤式過濾器(Scheibenfilter),其過濾槽具有多 個小腔室用于在組成上存在不同的懸浮液流。這提供了如下可能性，即在一個裝置中能過 濾多個懸浮液流，這樣就降低了成本和空間需求。而另一方面，驅(qū)動這樣一個機器變得復(fù) 雜，并且控制變得更加困難。這樣就產(chǎn)生了過程未達(dá)到最佳功效這一危險，前述的節(jié)約效果 會被再次破壞。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種過濾方法，以此方法能夠經(jīng)濟地并同時尤其高效地進 行過濾。
該目的將通過權(quán)利要求1所述的特征得以實現(xiàn)。
憑借本發(fā)明能夠彼此獨立地影響在同一設(shè)備中的多個過濾過程的參數(shù)。將建立一 個額外的自由度，尤其是用于方法的調(diào)控策略，此時能夠在同一機器內(nèi)建立不同的壓力差。
若例如如下調(diào)控其上固定了所有轉(zhuǎn)動過濾元件的中空軸的轉(zhuǎn)速，使得最佳地過濾 (第一)懸浮液，那么可以為了其他(第二)懸浮液的過濾優(yōu)化而改變壓力差，使用該壓力 差來抽取第二懸浮液的濾液。以此方式能夠考慮不同的排水行為和/或不同懸浮液的不同 固體含量。但是還應(yīng)該能夠調(diào)節(jié)濾餅的不同干度和/或不同的濾液純凈度，這通過本方法 同樣可以實現(xiàn)。


下面結(jié)合示意性的說明書附圖來闡述本發(fā)明。附圖中
圖1 :具有一個僅簡略繪出的過濾裝置的依照本發(fā)明方法的原理圖2 :示意性示出了盤式過濾器的正面視圖3 :實施本發(fā)明方法的簡化示出的調(diào)節(jié)示意圖4 :是圖3的示意圖，對其作了改變并且擴增了稀釋水加入。具體實施方式

圖1示意性顯示了具有多個盤狀的分段的(見圖2)過濾元件I和I’的、用作過 濾裝置的盤式過濾器，這些過濾元件部分地浸入填充有懸浮液SI和S2的過濾槽4中。通 過分隔壁14將過濾槽4劃分成腔室12和13，分別通過泵8和9為所述腔室提供懸浮液SI 或S2。還可以使用兩個彼此并置的槽來取代此處被分割的過濾槽4。在本實施例中，五個 過濾元件I浸入腔室12中，三個過濾元件I’浸入腔室13中。根據(jù)對本方法的要求，過濾 元件還能夠分配給其他相應(yīng)的腔室。全部的過濾元件I和I’均固定在水平布置的旋轉(zhuǎn)中 空軸3上，從該中空軸3的兩端抽取濾液Fl和F2，為此在本實施例中設(shè)有泵10或11。以 此方式形成從腔室12的懸浮液SI出來的濾液Fl，并形成從腔室13的懸浮液S2出來的濾 液F2。發(fā)動機7使得中空軸旋轉(zhuǎn)，其中，轉(zhuǎn)速一般介于O. 5至1. 5轉(zhuǎn)每分鐘之間。有利的將 中空軸3的轉(zhuǎn)速和泵8、9、10和/或11的通過量整合在過濾過程的調(diào)控中。絕大部分的固 體被保留在過濾元件I和I’上并形成濾餅，其作為濃稠物5和6從過濾裝置中被移除。
過濾槽4上端開口，在環(huán)境壓力下工作。還有其他適宜本方法的過濾裝置，在這些 過濾裝置中的過濾槽是封閉的，并處于過壓下。這雖然較昂貴，但實現(xiàn)了過濾過程中更大的 壓力差。
圖2以正面視角展示了盤式過濾器，并且由此可見過濾元件I的分段 (Segmentierung)。各個彼此分開的段容納濾液F1，并將濾液在它們的徑向內(nèi)側(cè)上導(dǎo)入中空 軸3的內(nèi)腔中。通過在此未示出的調(diào)控頭(Steuerkopf)，有賴于這些段各自的旋轉(zhuǎn)位置而 形成與這些段的液壓連接。本實施例還展示了已經(jīng)提及的可能性，即形成初級濁濾液TF和 清濾液KF，并且分別抽取。清濾液KF在此是本方法最重要的產(chǎn)物，其主要被設(shè)置用于在另 外的位置上進行稀釋。在量上而言少得多的濁濾液TF例如能夠作為稀釋水而回流，并重新 參與過濾過程。盤式過濾器的工作方式是已知的，所以在這里并不對此進行探討。
圖3中的示意圖用于解釋和說明實施本方法時不同的有利的控制策略。所使用的 過濾裝置是圖1中的盤式過濾器。過濾元件示例性地為所示浸在腔室12中的過濾元件I 和浸在腔室13中的過濾元件I’。一般情況下總共有大約4至35個過濾元件。腔室12裝 配有液位變送器15，并且腔室13裝配有液位變送器16，它們分別將其信號(測量值)19或 20導(dǎo)入過程控制系統(tǒng)PLS中。在本實施例中通過信號17、18、21和22來控制用于懸浮液 SI和S2的泵8和9以及用于濾液Fl或F2的泵10和11。泵能夠設(shè)為轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)控的或者設(shè) 有可調(diào)節(jié)的節(jié)流閥。此外，為了影響轉(zhuǎn)速，通過信號23來控制中空軸3的發(fā)動器7。代替輸 送濾液Fl和F2的泵10和11的是，經(jīng)常使用數(shù)米高的測量排水段(參見圖4)，其中，排水 管浸在濾液桶中。
用于控制策略的一些可能變化方案如下
變化方案1:
通過信號17和18將懸浮液SI和S2的流量設(shè)定成時間上恒定的值。泵10在用 于濾液Fl的管道系統(tǒng)中產(chǎn)生負(fù)壓，能夠?qū)⒃撠?fù)壓設(shè)定的相對較高，從而獲得盡可能高的濾 液量。信號23如下控制中空軸的發(fā)動機7，即在腔室12中，使得由信號19呈報的液位位于 規(guī)定的范圍內(nèi)。對此，較高的轉(zhuǎn)數(shù)降低腔室12的液位，反之亦然。轉(zhuǎn)數(shù)的變化當(dāng)然對腔室 13的液位也有作用。但是因為在此可能存在不同于在腔室12中的情況，所以具有如下優(yōu) 點，即能夠設(shè)置另一個僅在腔室13中起效的參數(shù)。由此從通過信號20呈報的腔室13的液位來形成信號21，該信號如下控制用于濾液F2的泵10，即在腔室13中液位也保持在規(guī)定 范圍內(nèi)。能夠以此方式無缺陷地實現(xiàn)盤式過濾器運行的自動化。為了發(fā)揮盤式過濾器的最 大效能，能夠?qū)牡谝磺皇?2中出來的濾液Fl的流量調(diào)整到較高值。但也能夠顧及到對 該過程的其他要求，例如濃稠物5的干度或者在此未示出的濁濾液TK的質(zhì)量(參見圖2)。
此處提及的濾液Fl和F2 —般而言是清濾液KF (參見圖2)。但是也可以考慮針對 濁濾液TK的負(fù)壓來設(shè)置控制過程，因為其排量也能夠?qū)η皇抑械囊何划a(chǎn)生作用。
變化方案2
變化方案2做如下改變，即通過改變中空軸3的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)第二腔室13的液位， 同時通過控制抽取濾液Fl的泵10而將第二腔室12的液位保持在規(guī)定范圍內(nèi)。
在選擇兩種變化方案哪一項更適用時必須考慮到，負(fù)壓和轉(zhuǎn)速這些參數(shù)的改變對 過濾有不同的作用。因此，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速是一種使懸浮液的變化的排水能力得到有效調(diào)適的常 見手段。然而轉(zhuǎn)速提高可能導(dǎo)致倍增的和/或富含固體的濁濾液，這是不希望發(fā)生的。用 能量消耗來換取為了獲取濾液而設(shè)的負(fù)壓；負(fù)壓的提高則會引起更高的運行成本。有利的 是，濃稠物能夠達(dá)到較高的干度。然而，對于可排水性較差的或者高度粘稠的懸浮液而言， 負(fù)壓對于通過量的影響要低于中空軸轉(zhuǎn)速的影響。
變化方案3
這一變化方案的目標(biāo)是，在各情況中調(diào)節(jié)本方法使其最優(yōu)化的滿足要求。因此該 變化方案規(guī)定，在裝置運行時通過智能調(diào)節(jié)來做出選擇，變化方案I或變化方案2能否帶來 最大功效，并相應(yīng)的做出轉(zhuǎn)換。在此能夠考慮到，通過待過濾的懸浮液SI和/或S2性質(zhì)的 改變，或者通過運行要求上的改變，例如濾液和/或濃稠物所需的質(zhì)量或數(shù)量，從一種變化 方案到另一種的轉(zhuǎn)換將導(dǎo)致更佳的結(jié)果。
另一種影響實施所述方法的過濾裝置的運行的可能性為，在過濾槽4或其輸送管 道中輸入稀釋水。如圖4所示，圖中對圖3的示意圖做了相應(yīng)補充。所以稀釋水24通過調(diào) 節(jié)閥25和26有選擇地與懸浮液SI或S2流體相混合，在本實施例中是混合進入泵8或9 的吸管中。調(diào)節(jié)閥25和26得到過程控制系統(tǒng)PLS輸出的信號27或28。
在此分別以測量落差Hl或H2來形成抽吸濾液的負(fù)壓作為本發(fā)明的另一實施方 式。對此，下降管道浸在其中的濾液桶33和34例如放置在結(jié)構(gòu)的較深面/層中。濾液桶 33和34中的液位實際上具有上限和下限，這引起了用于抽吸濾液的負(fù)壓的最小值或最大 值。能夠分別根據(jù)所需的負(fù)壓來設(shè)定液位。信號29和31為此將液位值提供給過程控制系 統(tǒng)PLS。由過程控制系統(tǒng)PLS發(fā)出的信號30或32之后設(shè)定調(diào)節(jié)閥25或36，所述調(diào)節(jié)閥例 如位于濾液桶33或34的排放管道中。為了調(diào)節(jié)負(fù)壓，已觸發(fā)的調(diào)節(jié)閥35’和36’還能夠 位于中空軸3和濾液桶33或34之間的下降管道內(nèi)。為了產(chǎn)生負(fù)壓而使用的下降管道非常 有利，并且可能節(jié)省了兩臺泵。這種應(yīng)用并不局限于圖4的例子。還能夠以其他手段，例如 用泵，來產(chǎn)生濾液桶33和34中的負(fù)壓。
過程調(diào)節(jié)在具有兩個腔室12和13的盤式過濾器中可具體如下進行
1.將腔室(如圖4中的腔室12)的液位調(diào)節(jié)為“Level Master”。在此，將用于抽 取濾液的負(fù)壓設(shè)置為最大，并且不加入稀釋水。持續(xù)測量液面，并作出如下反應(yīng)
a)對于過高值，提高中空軸3的轉(zhuǎn)速，
b)對于可接受的值，保持轉(zhuǎn)速不變，和
c)對于過低值，降低轉(zhuǎn)速。
2.將第二腔室(如圖4中的腔室13)的液位調(diào)節(jié)為“Level Slave”。持續(xù)測量液 位。
a)對于過高值
-一旦稀釋水24流動，其在調(diào)節(jié)閥26處的輸入就減少，
-否則，用于濾液抽取的負(fù)壓將升高(泵11的較高功率或者濾液桶33中的液位降 低或者開啟調(diào)節(jié)閥35’)，
b)對于可接受的值，一切保持不變，和
c)對于過低值
-一旦用于抽取濾液的負(fù)壓大于最小值(泵11的功率可降低，或者濾液桶33中的 液位還在上限以下)，它就降低。
-否則在調(diào)節(jié)閥26處提高稀釋水24的輸入，或者調(diào)小/關(guān)閉調(diào)節(jié)閥36’。
3.當(dāng)?shù)诙皇?圖4中的腔室13)的液位以規(guī)定的最大值(例如兩倍)超過額 定值時，并且同時當(dāng)?shù)谝磺皇?圖4中的腔室12)的液位低于該額定值時，如此就實現(xiàn)了主 到從和從到主的轉(zhuǎn)換。在這種情況下，第一腔室(圖4中的腔室12)如同之前的第二腔室 (圖4中的腔室13) —樣被調(diào)節(jié)。
用于決定在哪一個腔室(12或13)中僅通過改變負(fù)壓就最為有利地調(diào)節(jié)了運行的 標(biāo)準(zhǔn)例如能夠有
懸浮液SI或S2在哪一腔室中以更低的排水阻力來輸送，或
懸浮液SI或S2在哪一腔室中以更低的固體含量來輸送，或
在哪一腔室中用過濾表面關(guān)聯(lián)的較小的體積通過量有很好的效果，或
哪一腔室有最多的可用容量。
至此所描述的分別具有兩種不同懸浮液SI和S2以及兩個分開抽取的濾液Fl和 F2的方法無疑是本發(fā)明最重要的應(yīng)用。但原則上能夠?qū)⒈P式過濾器分成三個或更多腔室， 并且配設(shè)有在中空軸和濾液出口中的相應(yīng)較多的濾液系統(tǒng)。用這種在結(jié)構(gòu)上的額外花費能 夠在一個機器中同時進行三個或者多個過濾。在至少兩種濾液的情況下，調(diào)控必須實施負(fù) 壓影響。
權(quán)利要求
1.在具有多個盤狀分段過濾元件(1、1’)的過濾裝置中過濾懸浮液的方法，所述過濾元件在至少一個容納懸浮液(S1、S2)的過濾槽(4)中旋轉(zhuǎn)并且固定在旋轉(zhuǎn)的中空軸(3) 上，通過該中空軸將過濾時所形成的濾液(F1、F2)導(dǎo)出，同時在過濾元件(1、1’ )上保留至少一部分固體并將其作為濃稠物(5、6)從過濾裝置中排出，其特征在于，向至少兩個過濾元件(1、1’ )分別供應(yīng)不同的懸浮液(S1、S2)，并且將所述供應(yīng)以不同懸浮液(S1、S2)的過濾元件(1、1’ )處于所述過濾槽(4)中的懸浮液(S1、 S2)和所述濾液(F1、F2)之間的壓力差設(shè)置為不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過使用至少兩個獨立的壓力差以及使用中空軸(3)的轉(zhuǎn)速來作為調(diào)節(jié)參數(shù)來調(diào)控過濾過程。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用具有至少兩個腔室(12、13)的過濾槽(4)，以及從承受全部過濾元件 (1、1’ )的中空軸(3)中分開地排出源自不同懸浮液(S1、S2)的濾液(F1、F2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，通過改變中空軸(3)的轉(zhuǎn)速來設(shè)置所述腔室(12、13)中的一個的液位，并且通過改變位于所屬中空軸(4)的濾液管道處的負(fù)壓來設(shè)置所述腔室(12、13)中另一個的液位。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，過程控制系統(tǒng)PLS做出如下選擇對哪個腔室(12、13)實施通過改變中空軸(3)轉(zhuǎn)速的液位調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在滿足所需的質(zhì)量要求的情況下，做出最大化過濾裝置通過量的選擇。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任意一項所述的方法，其特征在于，通過改變位于所屬中空軸(4)的濾液管道處的負(fù)壓來調(diào)節(jié)所有腔室(12、 13)的液位，并且對于腔室(12、13)中的一個而言，中空軸(3)轉(zhuǎn)速的改變優(yōu)先于負(fù)壓的改變。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求3至7中任意一項所述的方法，其特征在于，向至少一個腔室(12、13)中加入稀釋水(24)，并且這種稀釋水的量是可調(diào)節(jié)的并被納入調(diào)控計劃中。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的方法，其特征在于，以環(huán)境壓力來驅(qū)動過濾槽(4)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求1至8中任意一項所述的方法，其特征在于，以過壓來驅(qū)動過濾槽(4)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的方法，其特征在于，大部分固體、優(yōu)選至少80%的固體保留在過濾元件上，并且作為濃稠物(5、6)從過濾裝置中排出。
全文摘要
本方法用于過濾懸浮液(S1、S2)，尤其是過濾水性懸浮液中的纖維素纖維。在此，在過濾裝置中，尤其在盤式過濾器中過濾至少兩種不同的懸浮液(S1、S2)，從而形成作為流過物的濾液(F1、F2)以及作為殘渣的泥漿(5、6)。優(yōu)選通過如下方式來控制本方法，即不僅為了抽取濾液而將負(fù)壓納入調(diào)控計劃中，而且將中空軸(3)的轉(zhuǎn)速納入調(diào)控計劃中。
文檔編號D21D5/04GK103069073SQ201180040254
公開日2013年4月24日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者E.K.卡爾森 申請人:沃依特專利有限責(zé)任公司