Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Zusammensetzung von Faserstoffsuspensionen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Zusammensetzung von Faserstoffsuspensionen, insbesondere in einer Papiermaschine.

Darüber hinaus betrifft die vorliegende Anmeldung eine Vorrichtung zur Messung der Zusammensetzung von Faserstoffsuspensionen, insbesondere in einer Papiermaschine.

Die Messung der Zusammensetzung von Papiersuspensionen wird durch unterschiedliche Aschegehalte erschwert. Die Messung des Aschegehaltes ist ebenfalls schwierig, eine zuverlässige Methode bislang nicht bekannt.

Gegenwärtig wird die Gesamtzusammensetzung von Faserstoffsuspensionen zumeist mittels rotierender Sensoren und optischen Methoden, die im Infraroten arbeiten, durchgeführt. Rotierende Sensoren sind aber nur bei festem Aschegehalt einsetzbar, da hiermit der Fasergehalt gemessen wird. Ein weiteres Problem in Deinkinganlagen ist die starke Abhängigkeit von der Faserlängenverteilung: selbst wenn nur eine Papiersorte hergestellt wird, variiert die Zusammensetzung des Ausgangsmaterials. Optische Sensoren sind stark abhängig vom Gehalt an Druckerschwärze, was insbesondere in Deinkinganlagen problematisch ist.

Ein weiteres Problem ist die wesentliche Abhängigkeit vom Gasgehalt, die nicht kompensiert werden kann. Der Einfluss von Gasblasen auf die Lichtstreuung ist stark von der Größenverteilung abhängig. Es besteht keine lineare Beziehung zu

dem tatsächlichen Gasgehalt in Prozent. Bei hohen Gasanteilen liefern optische Methoden daher keine brauchbaren Ergebnisse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei denen diese Probleme nicht auftreten. Insbesondere soll eine zuverlässige Messung der Zusammensetzung von Faserstoffsuspensionen ermöglicht werden, mit der auch der Aschegehalt bestimmt werden kann und die auch im laufenden Verfahren einsetzbar ist.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zur Messung der Zusammensetzung der Faserstoffsuspension Gammastrahlung verwendet wird.

Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass sie eine Gammastrahlungsquelle und einen Gammastrahlungssensor umfasst.

Es wurde gefunden, dass mit Gammastrahlung gute Messergebnisse erzielt werden können. Insbesondere können der gesamte Feststoffgehalt und der Aschegehalt einer Faserstoffsuspension auch im laufenden Betrieb mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.

Bevorzugt wird die Messung als Absorptionsmessung durchgeführt. Damit konnten besonders gute Ergebnisse erzielt werden.

Der Aschegehalt der Suspension wird insbesondere mittels Gammastrahlung von Curium 244 bestimmt, während der Gesamtfasergehalt bevorzugt mittels Gammastrahlung von Cäsium 137 bestimmt wird. Die Erfindung basiert nämlich auf der Erkenntnis, dass Curium 244 als Strahlungsquelle eine Messung der mittleren Aschendichte in einer Faserstoffsuspension ermöglicht, während der Fasergehalt zu einer Absorption im Bereich von Wasser führt. Hintergrund ist der Absorptionskoeffizient für Gammastrahlung, der für Elemente höherer Ordnung

ansteigt. Daher haben Wasser und Fasern eine ähnliche mittlere Absorption und führen zur gleichen Dämpfung der Gammastrahlen. Weiteren Vorteil zieht die Erfindung daraus, dass Druckerschwärze hauptsächlich aus Kohlenstoff besteht und der Gehalt an Druckerschwärze daher zu einer Absorption ähnlich von Wasser und Fasern führt. Als Folge ist der Aschegehalt der einzig verbleibende Anteil und kann daher mit guter Genauigkeit gemessen werden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass Sensoren für Gammastrahlen von Haus aus unempfindlich für Farbe, Druckerschwärze oder ähnliches sind. Auch besteht keine Abhängigkeit vom Durchfluss. Vom Gasgehalt besteht andererseits eine definierte Abhängigkeit, so dass die Möglichkeit einer Korrektur gegeben ist. Beispielsweise erniedrigt sich die Dichte bei einem Volumenanteil an Gas von 10 % ebenfalls um 10 %.

Dementsprechend werden die erhaltenen Messwerte bevorzugt in Abhängigkeit vom Gasgehalt der Suspension korrigiert. Ist der Gasgehalt nicht bekannt, so wird dieser nach einer Ausgestaltung der Erfindung gemessen, insbesondere während des Betriebs der Papiermaschine.

Eine weitere Korrektur kann in Abhängigkeit vom Druck erfolgen, insbesondere wenn sich dieser stark ändert.

Eine bevorzugte weitere Korrekturmöglichkeit besteht darin, die Messwerte in Abhängigkeit von der Temperatur zu korrigieren. Die Messgenauigkeit kann dadurch weiter erhöht werden.

Eine noch weitere Erhöhung der Messgenauigkeit kann dadurch erreicht werden, dass auch die änderung der Strahlungsintensität kompensiert wird, insbesondere auf elektronischem Wege.

Eine besonders bevorzugte Anwendung der Erfindung sieht vor, dass die Messung im Bereich der Flotation einer Papiermaschine durchgeführt wird. Trotz

des dort herrschenden hohen und variierenden Gasanteils können hier aufgrund der Erfindung Messungen mit guter Genauigkeit durchgeführt werden, was bislang überhaupt nicht möglich war.

Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn sowohl die Zusammensetzung der Suspension, insbesondere der Aschegehalt, sowohl im Durchfluss als auch in der Abführleitung gemessen wird. Damit können der Flotationsprozess optimiert und die Kosten gesenkt werden. Die Flotation, die dazu dient, unerwünschte Stoffe wie Druckerschwärze und Klebstoffe zu entfernen, führt nämlich auch dazu, dass Ascheanteile mit abgeführt werden. Das Ersetzen dieser Anteile ist kostenintensiv. Auch erhöht der Ascheanteil im Reject die Entsorgungskosten.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird daher der Aschegehalt aufgrund der erhaltenen Messwerte geregelt. Damit kann die genannte Kostenreduzierung erreicht werden.

Die Messung des Gasgehaltes der Suspension erfolgt bevorzugt durch Schallwellen. Derartige Messverfahren sind bekannt und haben sich bewährt.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst die in den Vorrichtungsansprüchen enthaltenen Merkmale.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung

Fig. 1 eine Anordnung zur Messung der Zusammensetzung von

Faserstoffsuspensionen im Bereich der Flotation einer Deinkinganlage; und

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer Anlage mit erfindungsgemäßer Messeinrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Anlage umfasst einen Zulauf 1 für die Suspension, eine Primärstufe 2 der Flotation, eine Sekundärstufe 3 der Flotation, einen Sammler 4 und eine Verrohrung 5 zur Verbindung der genannten Bestandteile, umfassend eine Zulaufleitung 6, eine Rücklaufleitung 7 von der Sekundärstufe 3, eine Ablaufleitung 8 von der Primärstufe 2, eine Ablaufleitung 9 von der Sekundärstufe 3, eine Verbindungsleitung 10 zwischen Sammler 4 und Sekundärstufe 3 sowie eine Durchflussleitung 11.

In der Rücklaufleitung 7 ist ein Absperrventil 12, und in der Durchflussleitung 11 ein Absperrventil 13 angeordnet. Des Weiteren besteht noch eine Ablaufverbindung 14 zwischen der Rücklaufleitung 7 und dem Sammler 4. Außerdem ist in der Zulaufleitung 6 eine Pumpe 15, in der Verbindungsleitung 10 eine Pumpe 16 und in der Durchflussleitung 11 eine Pumpe 17 vorgesehen.

Erfindungsgemäß ist eine erste Messvorrichtung 18 in der Durchflussleitung 11 und eine zweite Messvorrichtung 19 in der Abflussleitung 9 vorgesehen. Die Messvorrichtungen 18 und 19 arbeiten jeweils mit Gammastrahlung in Absorption. Sie umfassen mindestens eine, bevorzugt zwei Gammastrahlungsquellen, insbesondere Curium 244 und Cäsium 137, sowie entsprechende Sensoren. Die beiden Strahlungsquellen und die beiden Sensoren können jeweils in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein.

Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Anordnung einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung an einem Rohr, beispielsweise dem Durchflussrohr 11 von Fig. 1. Die Messvorrichtung umfasst eine Gammastrahlungsquelle 20, beispielsweise eine Cäsium 137-Strahlungsquelle sowie einen entsprechenden Sensor 21. Strahlungsquelle 20 und Sensor 21 sind auf voneinander abgewandten Seiten der Rohrleitung 11 an dieser angebracht. Hierfür sind die Strahlungsquelle 20 und der Sensor 21 jeweils in einem Gehäuse 22 bzw. 23 untergebracht, die über Spannmittel 24 so miteinander verbunden sind, dass sie auf der Rohrleitung 11 festgelegt sind. Zusätzlich kann in dem Gehäuse 22 noch eine Curium-244-

Strahlungsquelle und in dem Gehäuse 23 ein entsprechender Sensor angeordnet sein.

Mit der dargestellten Anordnung kann die Zusammensetzung der durch die Rohrleitung 11 fließenden Faserstoffsuspension im Betrieb gemessen werden, insbesondere ihr Aschengehalt und/oder Gesamtfaserstoffgehalt. Die Messwerte können insbesondere für eine Regelung des Aschegehaltes in der Flotation einer Deinkinganlage eingesetzt werden. Durch die Verwendung einer Gammastrahlungsquelle ergeben sich gute Messergebnisse. Erforderlichenfalls können die Messwerte noch bezüglich des Gasgehalts, des Drucks und/oder der Temperatur der Faserstoffsuspension korrigiert werden. In diesem Fall sind weitere Messeinrichtungen für die genannten Parameter vorgesehen, insbesondere eine Schallmesseinrichtung 25 zur Messung des Gasgehalts. Außerdem kann die Abnahme der Strahlungsintensität der Strahlungsquelle 20 mit der Zeit kompensiert werden, insbesondere auf elektronischem Weg.

Bezugszeichenliste

1 Zulauf

2 Primärstufe

3 Sekundärstufe

4 Sammler

5 Verrohrung

6 Zulaufleitung

7 Rücklaufleitung

8 Ablaufleitung

9 Ablaufleitung

10 Verbindungsleitung

11 Durchflussleitung

12 Absperrventil

13 Absperrventil

14 Ablaufleitung

15 Pumpe

16 Pumpe

17 Pumpe

18 Messeinrichtung

19 Messeinrichtung

20 Strahlungsquelle

21 Sensor

22 Gehäuse

23 Gehäuse

24 Befestigungsmittel

25 Schallmesseinrichtung