将密封介质供给至液剂过滤器中的方法以及液剂过滤器

摘要

用于化学浆厂的苛化设备的方法和液剂过滤器，在液剂过滤器中密封介质经由密封介质通道(3)供给至最内部密封区域，所述最内部密封区域由最内部密封构件(1)、外部密封件(2)以及它们之间的空间形成。所使用的密封介质是碱性密封液体和/或气体，其不显著稀释正被过滤的液体。有利地，密封介质是来自液剂过滤器的滤液和/或从液剂过滤器内部获得的气体。

说明书

技术领域

本发明涉及化学浆厂进行化学循环的液剂过滤器，在所述过滤器中，密封介质被供给至最内部密封区域，所述最内部密封区域在最内部密封构件、外部密封构件以及它们之间的空间之间形成。

背景技术

通过在高温下、在包含碱的溶液中蒸煮木材或一年生植物来制备化学浆。在蒸煮时，纤维素会被释放，并且粘合剂例如木质素溶解于液相中。化学浆与剩余的化学溶液、即黑液分离，并且所述黑液通过蒸发浓缩至适合于燃烧的浓度。在燃烧时，溶解于黑液中的有机物质被烧掉，并且其余的有机化学提炼物可溶解于水、稀白液或者其它合适的液体以形成绿液。这种绿液包含不溶于水的杂质，在其被用于制造白液之前，杂质通常会与液剂进行分离。通过在绿液中添加煅石灰(CaO)，由绿液来制造白液。绿液中包含的碳酸钠被苛化为在化学浆中所需要的氢氧化钠。在苛化时，石灰转化为石灰渣，即细颗粒碳酸钙，在使用白液作为蒸煮化学品或者用于其它目的之前，石灰渣必须与白液分离。

由此，化学浆厂的蒸煮化学品在不同的蒸煮之间进行循环，形成周期性再生。少量的化学品损失通过将新的碱性化学品作为补充化学品添加至循环中来补偿。用于制造数千千克用作为造纸原料的化学浆所需要的白液量典型地为3.5-4m³，并且需要大致相同量的绿液来制造该白液。全世界制造的化学浆的量每年约为1亿5000万吨。基于所制造的数量，容易得出即便是对化学品循环操作做出小的改进，也会产生显著的经济效益。

化学浆厂使用大量的白液作为活性蒸煮化学品。绿液主要用于制造白液，但是在某些情况中还用作为蒸煮化学品。两种液剂均可以如此使用，或者在进一步处理之后，例如使用少量在化学浆厂的其它工艺步骤中调节pH。如今，过滤为用于使固体与绿液或白液分离最为常用的。其中，尤其常用于过滤白液的是盘式过滤器，其具有多个滤盘。液剂过滤器可被设置为平行装置，由此形成液剂过滤器组。

特别地，在化学浆行业的加压白液和绿液过滤器中，典型地使用一对密封件，特别是在与旋转部件连接时，在所述密封件之间的空间内注入洁净水，其压力高于装置内部普遍存在的压力。这种密封水的目的在于防止液剂由过滤器的内部向外排出。如果液剂由装置内部向外泄漏，那么其将污染并损耗轴的密封件，并导致装置和环境的污染和腐蚀。当密封水的压力较高的时候，其可能会向内泄漏至过滤器的内部。所述泄漏可被保持为是按计划的和可控的，由此，允许泄漏的目的在于保持轴的密封表面和密封件总体上清洁。密封水的泄漏还可能由于最外侧密封件损耗而发生在一对密封件的外侧。

当过滤白液和绿液时，目的在于以尽可能高的浓度回收由过滤器的过滤表面过滤的液剂。稀释所述液剂具有如下结果，在使用该液剂来制造化学浆之前，从该液剂去除水是不可避免的，这通常会产生额外的成本。实际上，已进入化学品循环的所有水都不得不在循环的某个阶段蒸发。绿液包含数种无机化合物，例如碳酸钠、硫化钠和硫酸钠。在白液中包含的化合物主要包括氢氧化钠、硫化钠和碳酸钠。白液和绿液的浓度可以表示为TTA(总可滴定碱)值。白液的TTA值典型地为160-170g NaOH/l，并且绿液的TTA值为160-180g NaOH/l。所期望的是，这些数值在过滤液剂的过程中不发生显著变化。

如果发生密封水的泄漏，那么其通常是连续的。过滤器轴的直径通常是大的，超过500mm。水泄漏不应当被允许，特别是轴直径超过1米的时候，因为泄漏的量总体上总是显著的。已过滤的液剂可能不得不进行脱水处理，例如蒸发，用于提高其浓度，从而确保用于加工应用的最佳浓度。

发明内容

现已开发一种新的技术方案，用于在化学浆厂的苛化设备中，避免液剂过滤器中液剂的稀释。以如下方式实现该目的：独立权利要求的前序部分中定义的方法和/或液剂过滤器如在权利要求的特征部分中所定义的来实施。本发明优选的实施例可以与从属权利要求对应。本发明允许降低由于加工设备的密封液体所导致的蒸煮化学品的稀释，并由此降低对于在化学品循环的后续阶段中能量消耗和蒸发能力强度的需求。苛化设备的液剂过滤器典型地包括白液过滤器和绿液过滤器。

新方法的特征在于碱性密封液体被用于最内部密封区域内，泄漏液流和冲洗液流可由其进入正被过滤的白液或绿液。有利地，这种密封液体是来自相同液剂过滤器或者源自苛化设备的另一个液剂过滤器的液剂过滤器滤出液。苛化设备的构成碱例如氢氧化钠溶液也可用作为密封液体或其一部分。所使用的密封液体不得不是这样的，即其部显著地稀释正被过滤的液剂的碱含量，例如TTA值。在这一方面，“显著地”是指正被过滤的液剂的碱含量稀释至多2％，更优选至多1％，最优选至多0-0.5％。而且，密封液体必须基本上不改变成分，例如正被过滤的液剂的化学品成分。

本发明还涉及液剂过滤器，该液剂过滤器包括至少一个设置在过滤器轴上的过滤构件，所述轴被轴承安装于过滤器框架上，由此，所述轴典型地借助密封装置关于框架密封。其包括提供有最内部密封区域的密封套筒，所述最内部密封区域由最内部密封构件和外部密封构件以及它们之间的空间形成，第一密封介质通道通到密封区域内，用于供给密封介质。用于密封介质的第一密封介质通道设有与所讨论的过滤器或者过滤器组的滤出液通道和/或与另一个碱源和/或加压气体供给源的加压流连接部。另外地，密封套筒设有最外部密封构件，其与外部密封构件以及它们之间的空间一起形成最外部密封区域，第二密封介质通道通到所述最外部密封区域，用于供给第二密封介质。

由密封水所导致的稀释基本上是与如下的事实相关的，即过滤器性能的提高通过限制水槽中的轴下表面下方的液位而受到限定。通过提高水槽中的液位，更大面积部分的滤盘就能够被置于水槽中正被过滤的液剂液位的下方。由此，液剂过滤器的过滤面积可以提高高达50％，并且过滤器的性能将几乎与之对应地提高。无法将水槽中的表面液位提高至超过轴下边缘的高度，因为如果不是这样的话，包含固体的高磨蚀物质例如石灰渣将快速地磨损密封表面。提高所述液位至高于轴的下表面，例如到达轴的一半，将由此提高密封水的泄漏或者对于大程度排水的需求。水槽中的深的表面液位，例如延伸至轴的一半，还将导致显著的流体静力学压力，其将促使包含固体的物质进入密封件的密封表面内部。此外，具有大直径的高成本的、重的轴的密封表面将快速地磨损，其将相当大地提高对于维护和修复的需求，并提高装置的运行成本。通过提高密封水的压力来补偿液压压力和由不可避免的泄漏所导致的稀释，并且对于冲洗的需求将为该过程引入过大量的稀释水。因此，具有使其下表面浸入至水槽中液位下方的轴的液剂过滤器实际上是无法使用的，尽管提供性能提高的优点。如果其能够实现液位的上升，这对于性能来说是至关重要的，则滤盘的数量就可对应地减少，并由此能够降低装置的成本和尺寸。

根据本发明，替代密封水，密封介质被引入至由最内部密封构件、外部密封和它们之间的空间形成的最内部密封区域内，密封介质部显著地稀释或者不利地污染正被过滤的白液或绿液。密封区域是指成对的密封件和它们之间的空间，以及外部密封件和最内部密封件为其它装置的空间，通过这种方式，密封介质的压力和到过滤器内部的泄漏可受到控制。

优选地，密封介质是收集自装置内部的包含液剂的密封液体或气体，其泄漏至过滤器内并不会致使正被过滤液剂在本质上的稀释或氧化，装置的腐蚀或其它污染。然而，在某些情况中，液剂的氧化对于该过程可能是有利的，由此，包含氧气的气体有利地用作为密封介质气体。而且，对该过程来说有利的其它清洁物质例如碱组分可作为密封介质而被引入或者在其中混合。密封液体或气体的使用致使密封区域保持为不包含使外部密封件损耗的杂质，由此，外部密封件将长时间地保持，并且向外泄漏被消除，直至外部密封件过度损耗。举例来说，白液可被用作为绿液过滤器的包含液剂的密封液体，并且反之亦然。

如果气体被用作为密封介质，那么包含液剂的冲洗密封液体就可被添加于其中。如果液剂过滤器轴的下边缘低于水槽中的表面，那么在改变高度时，使用气体将无法如在使用液体时所能够实现的那样补偿流体静力学压力的影响。另外地，气体泄漏至水槽内将导致密集的气泡。那么，密封液体的使用或者将其添加至气体中可以在其位于水槽内液位下方的部分中的密封区域内部产生流体静力学压力补偿。在泄漏或排出密封介质的情况下，这是特别重要的，由此，考虑到最大的流体静力学压力，无需完全加压密封介质。液体密封介质的使用防止由于干燥所导致的密封表面的磨损，并减缓紧密空隙的泄漏，并且因此，使密封液体(如果可能的话甚至使水)与气态密封介质混合都是有利的。

最内部密封件可被布置成泄漏，由此使密封介质连续地冲洗密封区域的表面，清洁它们。取代常规的最内部密封件，盘式过滤器的轴例如可由其它的密封构件围绕，例如狭窄间隙、套筒或迷宫环式密封件。而且，如果空气被用作为所述气体，那么最外部密封件可以是泄漏的。已浸没的轴的外部流体静力学压力可以影响设计为显著地泄漏的密封区域的流动。最困难的问题在于在密封构件的最下部边缘设置充分的冲洗流，到密封区域内部的逆流为最易于生成的。逆流可以通过在密封区域表面上设置流动障碍物而被抑制，例如刻痕。密封构件的表面和/或密封区域的密封壳体和/或轴可以是带螺纹的，由此，螺纹连续地并有效地泵送密封介质。泵送螺纹可以降低所需要的供给压力。密封区域的间隙或者冲洗流的其它通道可以是偏心的，例如使得所述间隙在轴的下表面比上表面更大。最内部密封构件的保持干燥的部分还可被设计为防泄漏的或者具有最小间隙，由此在轴的上方防止泄漏。如果密封介质包含气体，那么这是特别有利的。

有利地，碱性密封液体从过滤器或者过滤器组的滤出液通道获得，并且根据需要由泵加压。优选地，磨损并污染密封表面的杂质已从滤出液滤除。包含液剂的密封液体的浓度与正被过滤的液剂的浓度越接近，有害稀释的程度越小。而且，从另一个外部源获得并具有与正被过滤的液剂成分对应的化学成分的液剂，例如未使用的清洁液剂，即便是在更高的浓度下，也可被供给为密封液体，并同时添加至在该过程中所需要的循环化学品中。这可以允许避免从与液剂过滤器相关的滤出液去除杂质的过滤器的使用。

通过使用至少一对最外部密封件或供给有密封水或气体的密封区域，外部密封件的使用寿命可被有利地延长，和/或防止碱性密封液体泄露出装置。密封水可被供给至如此形成的成对密封件内，而不会导致过滤器内液剂的显著稀释，尽管包含液剂的密封液体将由于少量可能的水泄漏而轻微地稀释。

根据本发明的技术方案在使用盘式过滤器时为特别有利的，对于此，周期性地减薄和去除预涂层通过使滤盘的轴在纵向方向上移动而实现，如在文献WO2013117813中所提及的。轴向移动会磨损密封件。此外，轴向移动导致轴更易于污染，特别是在最内部密封件处，并且由此当所述轴时不时地移至密封件的内部的时候，加重密封表面的磨损。如果轴的下表面位于水槽内液位的下方，那么固体传递至密封表面上将会是极其不利的和不可控的。为了保持密封表面清洁，不可避免地要调节绕过最内部密封件的包含液剂的密封液体的泄漏，使之大于常规，并暂时性地提高压力，并由此暂时性地增加在轴向移动过程中的流动。最内部密封区域的长度显著大于轴向移动的长度，以便沿着外部密封件的整个密封表面保持轴的清洁。一种有利的实施例在于使用密封壳体，该密封壳体在纵向方向上是柔性的，例如伸缩管或者套筒式结构，由此，最内部密封构件关于轴的纵向方向停留在适当的位置。

由于摩擦特性和/或保持表面清洁，就可能存在稀释包含液剂的密封液体或者偶尔使用水作为密封液体的需要。然而，与仅使用水作为密封液体相比，连续或偶尔稀释密封液体导致显著减少的滤出液稀释。

附图说明

在下文中，参考附图更加详细地描述本发明的示例性的实施例，其中

图1描述了一对轴向密封件，其中，密封介质至少可在最内部密封件和外部密封件之间被供给，并且

图2描述了一种根据本发明的实施例的过滤器，其设有被布置成可在纵向方向上移动的滤盘轴以及使用液剂作为密封介质的液体循环装置。

具体实施方式

根据图1的轴向密封件1、2形成一对最内部密封件，其通常用于化学浆工业的装置中，用于关于装置的框架、例如关于过滤器的水槽密封轴。典型地，密封水通过密封介质通道3于密封件1、2之间导向。最内部密封件1在待密封的空间的侧面上、即在过滤器的侧面上密封轴10。外部密封件2位于最内部密封件1的外部，在外表面侧上。加压的密封介质通道3导向经过密封壳体(密封套筒)4，进入由密封件1、2和它们之间的空间23形成的最内部密封区域内。最内部密封件1和轴10之间的泄漏就密封件的操作而言并不是非常有害的，尽管对过滤器内部的物质存在腐蚀性和磨损性的影响，但是其保持最内部密封表面的清洁。因为杂质由于过压而被防止进入最内部密封区域，所以外部密封件2保持为清洁的，并且不会由于杂质而被磨损。除了实际的密封件，最内部密封件1还可以包括其它类型的构件，例如唇缘，以限制固体物质进入到实际的密封表面上。

在根据本发明的技术方案中，最内部密封构件1有利地可以由另一种类型的密封构件替代，例如围绕所述轴的狭窄间隙，或者更长的套筒，或者迷宫环式密封，由此，密封介质通过密封构件连续地流至过滤器内，并且该流动保持所述轴清洁。设置用于泄漏的最内部密封件1或者替代其的密封构件与轴10之间的间隙越小，并且流动越慢，经泵送以冲洗密封区域所需要的密封介质就越少。包含液剂的密封介质的泄漏会降低过滤器的性能，因为清洁的或者已清洁的供给液剂不得不在过滤器中进一步过滤。因此，其泄漏将被最小化。轴10的表面，最内部密封件1，密封壳体(密封套筒)4和/或其它密封构件可被有利地横向开槽或者带有螺纹，用于控制冲洗流动并保持其充分一致。最内部密封区域还可以是关于轴10偏心的，用于维持均匀稳定的冲洗流动。

第三最外部密封件5或者另一个通道或者导出密封液体的其它装置可被设置为用于确保包含来自外部密封件2和轴10之间的密封液体的向外泄漏的液剂不会使过滤器的其它部件、例如轴10的轴承和它们的润滑产生问题。这种由最外部密封件5和外部密封件2形成的最外部成对密封件或者最外部密封区域可以使用密封介质、优选水而被加压，方法是通过将所述介质经由第二密封介质通道6通到它们之间的空间24内。最外部成对密封件例如还可以使用压缩空气或者压缩空气和水的混合物而被加压。最外部成对密封件的密封介质的压力优选仅稍微高于包含液剂的密封液体的压力。如果密封水的压力将显著高于包含液剂的密封液体的压力，那么密封水泄漏至包含液剂的最内部密封区域内将导致相同量的稀释水泄漏至液剂过滤器的内部。因为外部密封件2以更加洁净的、更少磨损的和更少腐蚀的条件操作，所以密封水通过最内部密封区域的泄漏实际上可被保持为不显著的。泄漏的流量，即液剂供给可被测量，用于控制密封的条件。包含液剂的密封液体向外的泄漏还可以通过导通泄漏流并将其通到单独的容器或者通过使泄漏的液剂返回至化学品循环或者作为密封液体而控制。使用最外部密封件5或者另一个密封构件来防止碱性密封液体不受控制的排出也是有利的。

如果目标在于实现向外泄漏的导通以及通过密封介质方式的泄漏控制，那么两个外部密封件2就会被使用，由此，形成两个单独对的密封件或密封区域，其使用加压密封介质密封，包含液剂的密封液体的向外泄漏以及外部成对密封件的密封介质由其间而被导出。那么，最外部成对密封件之间的密封介质压力就不需要高于最内部密封区域的包含液剂的密封液体的压力。

成对密封件的密封件1、2、5无需轴向密封，但是所要密封的两个部分之间的任何连接都可被使用，所述连接具有由最内部密封构件1和外部密封2形成的最内部密封区域，密封介质会被导至所述最内部密封区域中。然而，静态的成对密封件并不会如旋转的密封件并且特别是纵向移动部件那样由于磨损而导致易于泄漏液流。

图2描述了盘式过滤器的主要部分的横截面。液剂过滤器还可以是鼓式过滤器。在本实施例中所示的装置设有在轴向方向上移动的轴10，并设有滤盘21。所述滤盘部分地位于水槽12中，并且至少一个卸料槽20被设置在它们之间。轴10轴承安装于所述装置的框架。通常地，过滤器作为加压容器而被包围并密封，用于促进加强过滤的压力差。轴10在其末端借助连接至过滤器壳体的密封座4而被密封。在这种情况中，密封区域的直径在不同的末端具有不同的尺寸，用于借助尽可能小的直径来使泄漏最小化。使轴移动的致动器接收由不同大小的直径所产生的轴向力。数个过滤器可被平行布置，由此，它们形成过滤器组，其导向经过轴10的滤出液通道19可以相互连接。

待过滤的白液或绿液悬浮液被供给至水槽12中。固体被滤至滤盘的过滤表面上，并且它们借助刮刀22刮下，进入卸料槽20中。轴10在其两个端部关于装置的框架或壳体借助最内部成对密封件而被密封。密封介质被供给至最内部密封区域内。密封介质，即在这种情况中密封液体优选为流经所讨论的过滤器或过滤器组的过滤表面的滤出液。磨损和污染密封液体循环的密封表面和部件的杂质优选从密封液体滤除。滤出液可以由连接至过滤器或过滤器组的轴10的滤出液通道19获得，进入密封液体循环，流连接部15连接至通道19。优选地，通过使滤出液导向经过过滤器17而清洁滤出液。最优选地，包含液剂的密封液体于滤出液泵和滤出液卸料控制阀之间收集，此处占主导地位的压力经常会高于过滤器的压力。

密封液体的压力将高于所述装置的内部压力。根据需要，密封液体的压力借助泵18而提高。滤出液从泵18经由流连接部16导向至密封座4的密封介质通道3内。如果用于密封液体的液剂源自加压或者具有高度差的源，那么泵18就不是必须的。用于密封液体循环的流连接部15或者流连接部16可被连接至供给加压水的系统，用于允许密封液体的稀释或者密封液体循环的部件和成对密封件的密封表面的周期性冲洗。加压水或者压缩空气还可在外部密封件2和第三密封件5之间作为密封介质而被导向。

经常需要将钠化学品添加至化学浆厂的化学品循环中，用于补偿损失。添加至该过程的钠可以作为清洁液剂溶液通过液剂过滤器的最内部密封区域而被引入。

如果气体被用作为密封介质，那么其优选从装置内部收集，并在借助风扇、泵或者压缩机提高压力之后，其被供给(能被滤过滤)至密封介质通道3内。与图2相比主要的原理差异在于省略了滤出液通道连接19。然后，流连接部15被连接至装置内部。外部压缩空气源的使用并不必须导致密封区域内部的连续流动，并且因此，当最内部密封件1未被布置成泄漏或者未被磨损的时候，其使用就是最为恰当的。否则，不可避免地会使气体从装置内部流出，这会导致气味上的困扰。

在使用由最外部密封件5和外部密封件2形成的一对外部密封件的情况中，密封水和/或压缩空气可被导向至它们之间的空间内，对应的装置为正如已在本发明装置中所使用的。