技術領域

本發(fā)明涉及一種用于制造纖維網(wǎng)即紙張或者紙板的布置和方法。本發(fā)明具體涉及一種纖維網(wǎng)的所謂泡沫形成，其中，借助于泡沫將纖維輸送至纖維網(wǎng)制造機的形成部。本發(fā)明的另一有利特征是通過使用泡沫形成中的煙道氣來替代空氣或者一些其他氣體，在形成纖維泡沫的同時（即，一致地）在制成原料的紙張或者紙板中生產(chǎn)沉淀碳酸鈣（PCC）。

背景技術：

一個多世紀以來，已經(jīng)通過使用纖維配料制造了紙張、紙板和紙巾，其中，將纖維分散在水中，并且將稀釋的配料從前箱引入到纖維網(wǎng)制造機的線上，其中，水從線去除并且纖維停留在線上形成網(wǎng)。在過去幾十年中已經(jīng)做出了許多建議和嘗試用泡沫替換作為纖維懸浮介質的水，這是由于泡沫具有一些引人注目的性質，比如，例如，其能夠使比重極其不同的固體微粒懸浮起來。換言之，一旦均勻地將固體微?；旌系脚菽?，那么，如實際看到的，泡沫的氣泡便按照在纖維網(wǎng)制造機的線上的相同順序承載固體微粒。無論在氣泡中的固體微粒的比重或者重量如何，泡沫的氣泡始終保持其在泡沫中的位置。

現(xiàn)有技術已知了借助于將泡沫而非水用作纖維懸浮介質來制造紙張或者紙板的一些方法。

US-4,299,655論述了一種用于造紙機的纖維泡沫發(fā)生器。其公開了一種用于造紙機中的分散分布布置，其中，借助于風扇泵，通過上游線路，將泡沫輸送至分散分布腔。分布腔設計用于將纖維分散在泡沫中并且在泡沫流入前箱期間再生泡沫。上游線路將泡沫從單獨的發(fā)生設備引入分布腔。另一輸入線路可以設置有排出噴嘴，該排出噴嘴位于上游線路的中心以便控制空氣（以及，在一些情況下，另一表面活性劑）的輸入，從而使得另外的泡沫再生可以發(fā)生。泡沫再生以及纖維的分布和分散發(fā)生在腔內(nèi)，該腔從造紙原料的制備裝置接收造紙原料。腔的端部是平整的，并且可移動塞位于腔內(nèi)，該可移動塞設置有用于將造紙原料引入腔的裝置。塞設置為可在液體流動的方向上移動。塞在自身與腔的內(nèi)壁之間保留了狹窄間隙，泡沫沿著該間隙流動并且造紙原料被引入該間隙中。該文件教導如下：分散分布腔位于前箱前方，從而使得具有懸浮纖維的泡沫流至前箱并且通過堰板開口流出到行進成形表面，其中，液體經(jīng)過成形表面并且分布的纖維在行進成形表面上形成墊層。

根據(jù)在US-B2-6,500,302中論述的工藝，泡沫狀纖維配料由天然或者合成纖維的含水漿料或者纖維與引入前箱之前的泡沫狀液體載體的混合物組成。使泡沫從泡沫儲倉退出到達容積式風扇泵。從成漿池取出含有纖維液體漿料，并且將其加入包括水、空氣和含有體積占55-80%的空氣的表面活性劑的泡沫狀液體中，借助于通過自然湍流簡單混合，并且在該過程中，將入口處原本有的元素按照形成期望濃度的泡沫狀纖維配料所需的量混合入風扇泵中，來形成纖維濃度在約0.1至約3的重量百分數(shù)纖維范圍內(nèi)的泡沫狀纖維配料。

換言之，在現(xiàn)有技術中的與造紙有關的泡沫工藝中，泡沫是在單獨的設備中生成的，這種設備通常是強力攪拌器，在攪拌器中，將表面活性劑加入水中并且強力地攪拌混合物以將空氣混入其中。正常情況下，這樣制成的泡沫含有體積占50-85%的空氣。如上面所論述的，存在多種將纖維混合入泡沫中的可選裝置。有時，纖維是在所謂的泡沫碎漿機（pulper）中混合的，在泡沫碎漿機中，在經(jīng)由纖維網(wǎng)制造機的前箱將泡沫和纖維泵到線上之前，通過強力攪拌將泡沫和纖維混合。

上述泡沫工藝的明顯問題在于生產(chǎn)和再生泡沫需要復雜的或者至少是昂貴的設備。該設備還占用了工廠的較大空間，并且具有高功耗。有時，尤其是在使用常規(guī)水基配料的現(xiàn)有造紙廠計劃轉型為利用泡沫形成的情況下，泡沫所需的體積太高，導致沒有可供能夠維持早前生產(chǎn)能力的這種設備的空間，必須犧牲一部分能力。在現(xiàn)有技術的工藝中，出于自然原因，已經(jīng)在離前箱較遠處執(zhí)行了泡沫自身的形成，這意味著，必須經(jīng)由管路將泡沫從其生產(chǎn)地運送到前箱，據(jù)此，管路的設計和使用都是一項具有挑戰(zhàn)性的任務。另一問題涉及泡沫的泵送，這是由于不能利用現(xiàn)成的標準離心泵來泵送泡沫，而是必須使用專門設計的泵。這是相較于傳統(tǒng)造紙?zhí)岣吲菽に嚨念~外成本的又一因素。

技術實現(xiàn)要素：

由此，本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種新穎的通過解決了至少一個上述問題的泡沫工藝來制造紙張或者紙板的布置和方法。

本發(fā)明的另一目的在于開發(fā)一種新穎的通過簡化了制造泡沫所需設備的泡沫工藝來制造紙張或者紙板的布置和方法。

本發(fā)明的又一目的在于開發(fā)一種新穎的通過簡化了制備泡沫和纖維混合物所需設備的泡沫工藝來制造紙張或者紙板的布置和方法。

本發(fā)明的再一目的在于開發(fā)一種新穎的通過避免使用能夠泵送泡沫的專用泵的泡沫工藝來制造紙張或者紙板的布置和方法。

本發(fā)明的至少一個目的通過一種用于制造纖維網(wǎng)的布置來實現(xiàn)，該布置包括用于制備至少一種稠厚原料組分和濾液的配料的裝置和用于將配料輸送至纖維網(wǎng)制造機的前箱的裝置，其中，該布置包括設置有用于將氣體引入并且混合入配料以制備泡沫狀配料的注射混合站的前箱饋送管。

本發(fā)明的至少一個目的通過一種用于制造纖維網(wǎng)的方法來實現(xiàn)，該方法包括如下步驟：制備至少一種稠厚原料組分和濾液的配料；將配料引入纖維網(wǎng)制造機的前箱；以及，將配料敷設在纖維網(wǎng)制造機的線部的線上或者線之間，本發(fā)明進一步包括：結合將配料引入前箱的步驟，將氣體注射到配料以制備泡沫狀配料的步驟。

本發(fā)明的布置和方法的其他表征特征在所附從屬權利要求項中變得不言而喻。

本發(fā)明的布置和方法相較于現(xiàn)有技術泡沫工藝具有多種優(yōu)點。至少以下優(yōu)點可以列舉如下：

簡化了設備并且減少了投資和運行成本，無單獨的泡沫制備，無專為泡沫設計的泵；

僅在前箱上游進行泡沫生產(chǎn)，無運送管路和泵；

在泡沫形成的同時，可以向纖維配料中添加化學劑、填料、施膠劑等；

可以同時地，即與泡沫形成一致地，生產(chǎn)沉淀碳酸鈣（PCC）；

在泡沫和PCC生產(chǎn)中可以利用煙道氣；

以及是一種約束來自煙道氣的二氧化碳并且減少使用新鮮CO₂的好方式。

附圖說明

下面將參照附圖對根據(jù)本發(fā)明的用于制造纖維網(wǎng)的方法和布置進行更加詳細地描述，在附圖中：

圖1示意性地圖示了纖維網(wǎng)制造機的現(xiàn)有技術的短循環(huán)；

圖2示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例的纖維網(wǎng)制造機的短循環(huán)；

圖3示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例的纖維網(wǎng)制造機的短循環(huán)；

圖4示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的第三優(yōu)選實施例的纖維網(wǎng)制造機的短循環(huán)；

圖5示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的第四優(yōu)選實施例的纖維網(wǎng)制造機的短循環(huán)。

具體實施方式

圖1是傳統(tǒng)接近流送系統(tǒng)或者纖維網(wǎng)制造機的短循環(huán)的示意圖，該纖維網(wǎng)制造機包括用于制備并且向纖維網(wǎng)制造機的前箱提供制成原料（所謂的配料）的纖維網(wǎng)（紙張、紙板或者紙巾）的裝置。該短循環(huán)包括用于制備至少一種稠厚原料組分4和濾液（即，從纖維網(wǎng)制造機回收的白水）的配料的裝置。用于制備配料的該裝置在傳統(tǒng)上包括一個或者多個器皿2，有時，稱為池或槽，在該器皿中，用濾液，所謂的主要從纖維網(wǎng)制造機8的線部6回收的白水，將一種或者多種稠厚原料組分4稀釋到適合進行網(wǎng)成形的濃度。最近，已經(jīng)在無任何器皿、槽或者池的情況下直接設置在管路中的專用裝置中進行配料的制備。借助于泵10泵送稀釋的配料進行可選的離心式或者渦旋式清潔12，該清潔12包括一級或者優(yōu)選地多級，以從配料去除不需要的重型顆粒。在用水力旋流器12進行可選的清潔之后，將配料送至可選的脫氣器皿14中，所謂的除氣器，在脫氣器皿處，從配料去除對傳統(tǒng)造紙不利的空氣。在可選的脫氣之外，借助于風扇泵或者所謂的前箱饋送泵16將配料泵送至制造機或者前箱篩網(wǎng)18，該前箱篩網(wǎng)18通過從配料去除不期望大小的任何固體來定型用于生產(chǎn)纖維網(wǎng)的配料。接下來，配料流至纖維網(wǎng)制造機8的前箱20，并且在纖維網(wǎng)制造機的線部6的線（單線構思）上或者線之間（雙線構思）形成網(wǎng)。

在以下圖2至圖5中示意性地圖示的本發(fā)明的短循環(huán)與傳統(tǒng)短循環(huán)的不同之處在于，本發(fā)明的短循環(huán)不包括氣體分離器皿，當然，這是由于現(xiàn)在不再需要從配料分離多余的氣體，因為后來會向配料提供多種氣體，以便制備泡沫狀配料。短循環(huán)的剩余組分采用與圖1相同的附圖標記。然而，應該理解，在該階段中，有時可以不必向本發(fā)明的短循環(huán)提供渦旋清潔12，即，水力旋流器。

在圖2中示意性地示出的纖維網(wǎng)制造機的短循環(huán)是根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例，該第一優(yōu)選實施例設置有用于將氣體注射到配料中從而形成泡沫狀配料的裝置。由于將稀有氣體注射到前箱饋送管22中的管流中或者注射到纖維網(wǎng)制造機的短循環(huán)中的直徑達到1米或者有時甚至更大的另一對應流管是鑒于高效混合，但是實際上卻不可能，所以，借助于一個或者多個注射混合器，即，借助于注射混合站30，來進行氣體的注射。注射混合站30可以包括基本上設置在流管周圍的相同圓周上的一個或者多個注射混合器。自此之后，通過圖示單個注射混合器的說明是指具有一個或者多個混合器的注射混合站。這種注射混合器使用注射液體，來協(xié)助促使氣體穿過配料流并且由此協(xié)助將氣體混合在整個流管22的橫截面上的配料中。如果流管的直徑夠小，那么可以利用一個注射混合器來執(zhí)行該注射。當流管的直徑變大時，注射混合器的數(shù)量也增加。對于直徑為1米的管體，正常情況下需要四個或者五個注射混合器來形成注射混合站。例如，在EP-B1-1064427、EP-B1-1219344、Fl-B-111868、FI-B-115148和FI-B-116473中，已經(jīng)論述了非常適合該目的的注射混合器，上述專利以引用的方式并入本文。若需要，可以容易地調節(jié)注射混合器30的噴嘴結構，以控制氣泡的大小。燒結噴嘴也是可能的，但是，在這種情況下，必須考慮壓力增加的問題。因此，使用燒結噴嘴可能會減弱氣體射流穿過配料，由此，必須重新考慮所需的注射混合器的數(shù)量。

由此，如稍后論述的，借助于注射液體來執(zhí)行氣體（優(yōu)選地是空氣，雖然也可以使用任何其他合適的氣體）的噴射，從而使得注射液體和來自混合站的氣體的混合物足夠均勻地散布在流管22的整個橫截面上。注射液體可以是適合該目的的任何液體，開始于新鮮水。然而，出于環(huán)保原因，注射液體有利的是從工廠的循環(huán)水收集到的纖維網(wǎng)制造機的液體，比如，例如，白水或者濾液，或者從配料自身獲得的側流，即，從注射混合站30上游的流管22進入（一個或多個）注射混合器30的進口導管32的側流。在圖中已經(jīng)示出了后一種選擇，雖然，當然，所有上面列舉的選擇都可適用。

在正常情況下，通過向配料提供穩(wěn)定劑（即，通過防止泡沫的氣泡坍塌來穩(wěn)定泡沫從而使得穩(wěn)定的泡沫沿著流管22流至前箱20并且從前箱20流至纖維網(wǎng)制造機8的線部6的表面活性劑），來執(zhí)行泡沫狀配料的形成。使用表面活性劑的前提是其最晚與具有氣體的配料混合。換言之，可以借助于相同的注射混合站30連同氣體一起注射表面活性劑S。在圖2中示出的替代方案中，將表面活性劑作為一種化學劑并且將氣體作為另一種化學劑帶至混合站。另一種可能是更早地向配料添加表面活性劑S。其他附圖標記S（混合站30的外面，即其上游）示出了用于混合表面活性劑的三個可能的選擇位置。換言之，可以直接在用于氣體的混合站30上游（在分離用作注射液體的側流之前或者之后）、在前箱篩網(wǎng)18上游或者在前箱饋送泵16上游將表面活性劑S引入配料。最后一種選擇，即，在前箱饋送泵16上游饋送表面活性劑S利用了前箱饋送泵16能夠用作高效混合器的能力。換言之，當在前箱饋送泵16上游將表面活性劑S引入配料時，泵16均勻地將表面活性劑與配料徹底混合。既然向配料提供有表面活性劑S，并且將氣體注射到含有水的配料中并且與其混合，注射的氣體氣泡在遇到纖維時粘附到纖維和任何其他固體上或者圍繞纖維和在配料中的任何其他固體。下降的水表面張力不再能夠使氣泡坍塌，但是固體卻被氣泡支承或者懸浮到纖維網(wǎng)制造機8的線部6上。來自（一條或多條）線的對側的吸力使氣泡坍塌，由此在線上或者在線之間形成網(wǎng)。另外，需要理解，也可以將表面活性劑添加到從流管22帶至注射混合站30的進口導管32的側流，由此，通過這種方式，將表面活性劑與氣體一起添加到配料。同樣，如果在取得側流的點上游添加表面活性劑S，那么注射液體也含有表面活性劑。

圖3圖示了借助于自己的注射混合站34將表面活性劑S引入配料的纖維網(wǎng)制造機的短循環(huán)，作為本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例。在圖示的實施例中，將配料本身用作在注射混合站34中的注射液體。然而，可以將任何液體，開始于水并且包括可從工廠得到的各種濾液或者循環(huán)水，用作注射液體。當使用注射混合站34時，不僅可以在遠離用于氣體的注射混合站30上游處執(zhí)行表面活性劑S的混合，而且也可以剛好在氣體注射之前，即，在前箱篩網(wǎng)18與混合站30之間，或者在更早于短循環(huán)之前的某處，執(zhí)行表面活性劑S的混合。換言之，也可以在前箱篩網(wǎng)18上游，即，在前箱饋送泵16與前箱篩網(wǎng)18之間，執(zhí)行注射。

圖4示意性地圖示了本發(fā)明的第三優(yōu)選實施例?？梢园凑张c早前實施例中完全相同的方式來執(zhí)行配料中的泡沫形成。換言之，在本實施例中，可以應用用于定位用于氣體的注射混合站和引入表面活性劑的任何一個上述可選位置。然而，現(xiàn)在，在制備泡沫狀配料時使用的氣體是具體地，即，用在泡沫工藝中的氣體是來自附近鍋爐（例如，樹皮鍋爐或者化學劑回收鍋爐或者相隔纖維網(wǎng)制造機合適距離的任何其他燃燒設備）的煙道氣或者燃燒氣。煙道氣含有一些二氧化碳，占10-20%，剩余部分主要是氮氣。借助于注射混合站130將包括二氧化碳的煙道氣注射到配料中，從而使得含有二氧化碳的煙道氣與配料徹底混合。雖然未示出穩(wěn)定劑或者表面活性劑的引入，但是，借助于與煙道氣相同的注射混合站130，或者通過早前結合在圖2和圖3中論述的實施例和選擇/替代方案所論述的任何其他方式，將表面活性劑引入配料中。

本發(fā)明的本實施例的另一具體特征為：通過任何適用的適當裝置，將石灰乳（MoL）注射到配料中。圖4示出了可以在用于煙道氣的注射混合站130上游、前箱篩網(wǎng)18上游和/或前箱饋送泵16上游，連同煙道氣一起將石灰乳引入配料中。事實上，可以自由選擇將石灰乳引入配料所發(fā)生的實際位置。當配料中同時存在二氧化碳和石灰乳時，它們發(fā)生反應并且在配料中形成沉淀碳酸鈣（PCC）。引入石灰乳的優(yōu)選位置是前箱饋送泵16上游，由此，在將石灰乳均勻地混合入配料中時，利用離心泵的混合能力。將石灰乳引入配料的另一適當位置是將石灰乳添加到用于注射煙道氣的注射液體中或者添加到表面活性劑中。換言之，可以將石灰乳添加到配料、濾液或者從工廠獲得并且用作注射液體的任何其他循環(huán)水中，或者添加到新鮮水中（如果新鮮水被用作注射液體）。

圖5示出了將石灰乳添加到配料中的有利方式，作為本發(fā)明的第四優(yōu)選實施例?；旌鲜胰閮?yōu)選地發(fā)生在泡沫形成之前，即，發(fā)生在混合站130上游。換言之，此處，用于石灰乳的注射混合站140位于用于煙道氣的混合站130上游。通過使用注射液體來注射石灰乳，該注射液體優(yōu)選地是配料本身，但是，也可以將任何液體，開始于新鮮水并且包括可從工廠得到的各種濾液和循環(huán)水，用作注射液體。用于石灰乳的注射混合站140可以直接位于用于氣體的注射混合站130上游，但是其也可以位于前箱篩網(wǎng)18上游、前箱饋送泵16上游，或者位于任何其他適當?shù)奈恢锰帯D5也示出了可以將泡沫穩(wěn)定劑即表面活性劑S引入配料中的若干可選位置。除了早前已經(jīng)公開的用于引入表面活性劑S的位置之外，圖5建議可以借助于與石灰乳（MoL）相同的混合站140來引入表面活性劑S。在這種情況下，可以在（一個或多個）注射混合器中將表面活性劑S作為另一化學劑引入，或者，將表面活性劑S添加到進入（一個或多個）注射混合器的注射液體中。

在以下示例中，已經(jīng)考慮了泡沫形成所需的氣體量滿足PCC生產(chǎn)需求的程度。換言之，含有生產(chǎn)適當量的PCC所需的CO₂的煙道氣體量對于泡沫形成是否足夠。

在示例性實例中，針對制造纖維網(wǎng)，所需的泡沫為40 l/s，泡沫密度為350 kg/m³，并且纖維在水中的濃度為1%。針對煙道氣，可以假設氣體的CO₂含量為15%，剩余的主要為氮氣。然后，可以計算得到，40 l/s流的35%為水和固體（主要是纖維）（兩者的密度都為1 kg/dm³）。從而，質量流量為40＊0,35 kg/s = 14 kg/s。由于纖維濃度為1%，所以纖維的實際質量流量為0.14 kg/s。如果所需的填料即PCC的量為纖維量的24%，那么需要0,034 kg/s的PCC。針對制造0.1 kg/s的PCC，需要0.34＊0.44 kg/s = 0.015 kg/s的CO₂。這等于7.5 l/s的CO₂，這約為50 l/s的煙道氣。此處，需要理解，上面的示例是示意性的，紙漿的濃度和煙道氣的CO₂含量可以與本示例中給出的值有很大的變化。由此，本示例僅僅示出了從煙道氣回收的CO₂的量很好地滿足了用于泡沫形成的煙道氣的需要。

當然，要理解，如果，出于一些原因，在用于泡沫形成的煙道氣的需要與在用于PCC形成的煙道氣中的CO₂的量之間找不到平衡，即，作為一種替代方案，煙道氣未含有足量的CO₂，即，在CO₂中的煙道氣稀貧的問題，那么可以使用新鮮CO₂?？梢詫⑿迈rCO₂引入進入注射站的煙道氣流、引入注射站的注射混合器、或者在注射混合站上游便引入配料中。可以在引入石灰乳上游或者下游處或者通過使用與石灰乳相同的注射混合器或者混合器站來執(zhí)行上游注射。按照對應的方式，作為另一替代方案，如果煙道氣富含CO₂，那么可以通過添加氣體，最常見的是空氣，來“稀釋”煙道氣，以降低CO₂的相對量。

最后，值得理解的是，與圖2、圖3和圖5的教導和本說明書的對應通道相反，可以利用僅僅將足量的氣體注射到配料中，來執(zhí)行泡沫狀配料的形成。然而，在這種情況下，配料的形成狀態(tài)非常短，在該狀態(tài)之后，氣體與配料分離。實際上，這意味著，如果使用稀有氣體，那么氣體注射必須緊接著網(wǎng)成形發(fā)生。由此，應該理解，作為本發(fā)明的另一組實施例，在不考慮表面活性劑的饋送和混合的情況下，可以采取在圖2至圖5中論述的各種選擇。

同樣值得論述的是在纖維網(wǎng)制造機的短循環(huán)中引入氣體（即，煙道氣）和/或CO₂或者煙道氣與CO₂的混合物的注射混合器或者注射混合站的定位。實際上，應該盡可能靠近前箱地將氣體引入短循環(huán)。換言之，（一個或多個）注射混合器或者（一個或多個）注射混合站應該位于前箱篩網(wǎng)與前箱之間，或者，如果在短循環(huán)中不存在前箱篩網(wǎng)，則位于風扇泵和前箱之間?？梢愿幼杂傻匾胧胰镸oL，這是由于可以在風扇泵（利用風扇泵作為混合器）上游或者在風扇泵下游引入石灰乳MoL。

如從上面的說明可以看到的，已經(jīng)開發(fā)了一種用于制造纖維網(wǎng)即紙張或者紙板的新布置和方法。雖然此處已經(jīng)通過示例結合目前認為是優(yōu)選實施例的實施例對本發(fā)明進行了描述，但是要理解，本發(fā)明不限于所公開的實施例，相反，本發(fā)明旨在涵蓋在由所附權利要求書限定的本發(fā)明的范圍的其特征和其他應用的各種組合和/或修改。