Sellun jälkilajittelun kehittäminen

Työn tavoitteena oli löytää painelajittimen roottorin keskeiset muuttujat ja ajoparametrit, kun pyritään jälkilajittelemaan valkaistua sellumassaa korkeassa sakeudessa, sekä näiden vaikutukset. Tavoitteena oli teknisesti onnistunut lajittelu korkeassa sakeudessa siten, että laitteen puhdistustehokkuus on hyvä, ominaisenergian kulutus on pieni ja kapasiteetti on korkea. Ensin tarkasteltiin kuitenkin teoreettisesti valkaistun sellumassan painelajittelun ongelmakenttää, keskeisten epäpuhtauksien poistoa jälkilajittelussa ja vertailtiin korkea- ja matalasakeuslajittelua. Lisäksi esiteltiin yleisellä tasolla koesuunnittelumenetelmien periaatteita ja menetelmiä sekä analyysiä so. mallinnus. Tätä taustaa vasten haluttiin myös kartoittaa ja esitellä painelajittimen keskeinen muuttujakenttä. Tämän jälkeen selvitettiin kokeellisesti miten ajettavan valkaistun mäntysellumassan sakeus, roottorin kehänopeus ja roottorin rakenteen muutokset vaikuttavat painelajittimen kapasiteettiin, rejektin sakeutumiskertoimeen, ominaisenergian kulutukseen ja puhdistustehokkuuteen. Vaikutusten ja parhaan roottorirakenteen sekä ajosuureiden määritys suoritettiin mallintamalla mittaustulokset lineaarisella regressioanalyysilla. Saatiin tärkeimmät vasteisiin vaikuttavat riippumattomat muuttujat ja niiden matemaattiset esityk-set, malliyhtälöt. Mallinnusta hyväksi käyttäen tarkasteltiin vielä erikseen yhden roottorin ajoa. Tärkeimpinä tuloksina saatiin selville, että puhdistustehokkuus on lähes vakio tietyllä roottorirakenteella riippumatta sakeudesta ja roottorin kehänopeudesta. Edullista puhdistustehokkuuden kannalta on käyttää ensisijaisesti isoa roottorin palaelementin korkeutta ja välystä suhteessa sihtirumpuun. Jälkilajittelu painelajittimella korkeassa sakeudessa kannattaa suorittaa pienellä roottorin kehänopeudella, runko- ja palaelementtivälyksellä suhteessa sihtirumpuun sekä suurella palaelementin korkeudella. Tällöin saavutetaan hyvä kompromissi ominaisenergian kulutuksen ja laitteen ajettavuuden osalta. Iso elementin korkeus ja pieni elementtivälys eivät aja massaa tehokkaasti laitteen alaosaan. Tällöin ei pyöritetä myöskään suurta massamäärää. Pieni elementtivälys mahdollistaa myös massan tehokkaamman leikkauksen, joka parantaa fluidisoitumista. Kitkavoimat ovat luonnollisesti ko. olosuhteissa suuremmat, joten ominais-energian kulutus kasvaa jonkin verran. Ratkaisevinta ominaisenergian kulutuksen kannalta on kuitenkin ajaa laitetta pienellä kehänopeudella.

The objective of this thesis was to find the main variables and run parameters of pressure screen rotors in the screening of bleached pulp at high consistency, and the effects of these. Target was technically successful screening at high consistency, maintaining a low specific energy demand, high screening efficiency and high capacity of the screen. At first, however, this study gives a theoretical description of problems occurring in pressure screening and the removal of the main impurities. A comparison between screening at low and high consistency is included. The principles of design of experiments and modeling are introduced on a general level. Modeling is emphasized in linear regression analysis. Against this background the main pressure screen parameters are introduced. After that this study describes the test procedures carried out to learn how the consistency of the bleached SW pulp used, rotor tip speed and changes in the rotor construction affect the screen capacity, reject thickening factor, specific energy demand and screening efficiency. These effects and the selection of the best rotor construction and running parameters were found with the use of linear regression analysis. Model equations for the chosen response variables were obtained. Linear regression analysis was still used for testing the operation of one rotor separately. The most important result obtained was that with a specific rotor construction, screening efficiency is almost constant, regardless of the pulp consistency and rotor tip speed. It is beneficial from the point of view of screening efficiency to primarily use a high rotor element and a wide clearance between the rotor element and screen drum. Pressure screening at high consistency is profitable with the use of a low rotor tip speed, small clearance between rotor body/rotor element and the screen drum, and a high element. A good compromise between screen runnability and specific energy demand is then reached. A high element and small clearance does not make the pulp flow easily to the lower region of the screen and no large amount of pulp is then present in the screen. A small clearance fluidizes the pulp efficiently resulting in a technically well behaving screening process, which separates impurities well. Shear forces are higher in such conditions. Hence the specific energy demand increases to a certain extent. However, the most important parameter affecting the specific energy demand is the tip speed of the rotor. When the speed is low, the specific energy demand is also low.