WO2008145448A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer faserstoffbahn - Google Patents

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    • D21G9/00—Other accessories for paper-making machines
    • D21G9/0009—Paper-making control systems
    • D21G9/0027—Paper-making control systems controlling the forming section

Definitions

  • Deviations from the dimensioning of a system constantly lead to problems and often to failures.
  • the invention has for its object to provide an improved method and an improved device of the type mentioned, with which the aforementioned disadvantages are eliminated.
  • a reliable online measurement of the overall consistency of the stock suspension in the field of stock preparation should be possible.
  • the Cs-137 source is suitable for measuring an average density, weighted by the density and absorption coefficients of the constituents. As such, the reading obtained from this source may be correlated to the overall consistency assuming a constant ash and fines content. If the ash content changes, then the combination with the measurement of the ash content serving Cm-244 source or Am-241 source of the correction can serve. As already mentioned, the measurement of the ash content can in particular also include the measurement of the proportion of organic substances.
  • At least one rotating sensor can be used to measure the fiber content.
  • a sensor of this kind is hardly influenced by fines / fillers.
  • the sensors provided for measuring the proportions of different solids in the stock suspension are preferably arranged one after the other in the flow direction of the stock suspension. This is particularly useful when the respective sensors are inserted in a supply line.
  • At least two sensors provided for measuring the proportions of different fines in the stock suspension are combined to form a sensor unit with a single housing. So it can for example a radioactive Cs-137 Queile and a radioactive Cm-244 Source and a radioactive Am-241 source, respectively.
  • the inventive combination of, for example, two suitable sensors enables for the first time a reliable determination of the overall consistency of the stock suspension with high precision ,
  • Radiometric sensors are basically independent of whiteness, flow or ink. If necessary, temperature influences and a respective gas content can be compensated.
  • the radiometric sensors are fundamentally stable for a long time. The lifetime of the source can be predicted and is greater than 10 years. Intensity losses can be compensated by the electronics.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of the area of stock preparation of a device 10 for producing a fibrous web from a stock suspension.
  • the fibrous web may in particular be a paper or board web.
  • stock preparation is part of the papermaking process between the fiber production and the paper machine (not shown).
  • the purpose of stock preparation is to prepare the raw material used in such a way that the required paper quality can be produced on the paper machine.
  • the desired product with the required properties is then produced on the paper machine from the processed substances or substance mixtures.
  • the device 10 comprises at least two sensors 12, 14 provided in the region of stock preparation for the online measurement of the proportions of different
  • Solids in the stock suspension also includes in particular electronic
  • the sensor 12 for measuring the FaseranteÜs and the sensor 14 for measuring the proportion of ash and in particular organic fines of the stock suspension is provided.
  • the overall consistency of the stock suspension is determined online from the measured values 18, 20 obtained via the sensors 12, 14 for measuring the fiber fraction and for measuring the ash and fines fraction.
  • the measured values 18, 20 obtained for the different solids can in particular be calibrated by means of a multiple regression tone compared with the total consistency of the stock suspension.
  • At least one of the two sensors 12, 14 may be formed in particular by a radiometric sensor.
  • the senor 12 can be provided as a radiometric sensor for measuring the fiber fraction and / or the sensor 14 as a radiometric sensor for measuring the ash and fines fraction.
  • the senor 12 used to measure the proportion of fiber may in particular comprise a radioactive Cs-137 source.
  • the sensor 14 used to measure the ash and fines fraction may comprise a radioactive Cm-244 source or a radioactive Am-241 source.
  • the sensors 12, 14 can be arranged in particular in the region of at least one feed line 22, via which the stock suspension is supplied in particular to a headbox.
  • the sensors 12, 14 provided for measuring the proportions of different solids in the stock suspension can be arranged one after the other, for example, in the flow direction of the stock suspension. From Another advantage is that when the two sensors 12, 14 provided for measuring the proportions of different solids in the stock suspension are combined to form a sensor unit with a single housing,
  • At least two sensors 12, 14 are used for the online measurement of the overall consistency of the stock suspension.
  • at least one suitable sensor 12 for measuring the fiber content and at least one suitable sensor for measuring the proportion of ash and in particular organic Feänstoffen the stock suspension is used.
  • the two obtained measurements 18, 20 are combined to obtain the overall consistency as a result.
  • the two measured values 18, 20 are calibrated against the overall consistency via a multiple regression.
  • Faserantei! and the proportion of ashes, and especially organic fines is preferably measured by the combination of two radioactive sources, preferably a Cs-137 source to measure fiber content and a Crn-244 source or Am-241 source for measurement the proportion of ash and in particular organic fines.
  • two radioactive sources preferably a Cs-137 source to measure fiber content and a Crn-244 source or Am-241 source for measurement the proportion of ash and in particular organic fines.
  • FIG. 2 and 3 each show, in a schematic representation, an exemplary structure for a respective online measurement, for example in the region of the feed line 22 (see also FIG. 1).
  • the construction shown in FIG. 2 comprises at least one radiometric sensor 12, 14 with a radioactive radiation source 30 and a detector 32.
  • the source 30 and the detector 32 are arranged on opposite sides of the supply line 22, so that from the source 30 outgoing, the penetrating radiation in the Zuurerieitung 32 penetrating radiation into the detector 32 can pass.
  • the first part is the radiometric ash measurement 14 in a compact design, including a radioactive radiation source 30 and a detector 32. Due to the low energy here a small pipe diameter is necessary, therefore, the installation, as shown, realized in a bypass line.
  • the second part is in this embodiment, a radiometric mass density measurement 12, consisting of a radioactive radiation source 30 and a detector 32.
  • the measuring section is designed S-shaped, since here a high-energy radiation source 30, such as Cs-137, is used. This requires a significantly longer measuring section through the pulp suspension.
  • the radiometric method using the radioactive Crn-244 Queile or radioactive Am-241 source can be configured so that the density of water and fibers results in the same absorption. This ensures that the fiber content does not affect the measured value. This is because water and fibers have different absorption coefficients, while ash and optionally inorganic fines have significantly higher density and absorption coefficients.
  • the radioactive Cs-137 source is suitable for measuring an average density, weights! by the density and absorption coefficient of the constituents. The relevant reading can be for you be correlated with the overall consistency, if one assumes a constant ash and fines content. If the ash content varies, the combination with the ash content or content measurement via the Cm-244 sensor or the Am-241 sensor will be used for correction.
  • the Faserantei! be measured by means of a rotating sensor.
  • This type of sensor is hardly affected by fines / fillers.
  • the ash content can be measured by optical methods if the stock suspension is only slightly contaminated.
  • An optical sensor in the infrared (IR) range is suitable for determining the proportion of fines / fillers. This solution is practically only useful if there is no or only a constant contamination by printing ink or the like.
  • Radiometric sensors are basically independent of whiteness, flow or ink. Temperature influences and a respective proportion of gas can be compensated if necessary.
  • the radiometric sensors are fundamentally stable for a long time. The lifetime of the source can be predicted and is over 10 years. Intensity losses can be compensated by the electronics. Mecha ⁇ ische failures are excluded. There are no moving parts and there is no contact between the source and the detector and stock suspension. Maintenance is practically unnecessary.
  • a rotating sensor can also be combined with a radiometric sensor.
  • the two sensors may be provided in the supply line, for example immediately after a pump.
  • the rotating sensor can be used to measure the fiber content.
  • Required failures are different calibrations for different raw materials.
  • a radiometric sensor with a radioactive Cs-137 Quelie is used.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier oder Kartonbahn, aus einer Stoff Suspension werden mittels zweier zur Messung der Anteile unterschiedlicher Feststoffe in der Stoff Suspension vorgesehener Sensoren (12, 14) im Bereich der Stoffaufbereitung die Anteile der betreffenden unterschiedlichen Feststoffe in der Stoff Suspension online gemessen und aus den über diese Sensoren (12, 14) erhaltenen Messwerten (18, 20) online die Gesamt-Konsistenz der Stoff Suspension ermittelt. Es wird auch eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung einer Faserstoffbahn angegeben.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Faserstoffbahn
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus einer Stoffsuspension.
In dem Papierherstellungsprozess ist die aktuelle Produktionsmenge durch die Durchflussmenge und die (Gesamt-)Konsistenz der Stoffsuspension bestimmt. Es ist erwünscht, die Produktionsmenge bzw. Konsistenz online so früh wie möglich in dem Herstellungsprozess messen zu können. Es ist erforderlich, die
Produktionsmenge zu kennen und zu steuern oder zu regeln. Unbekannte
Abweichungen von der Dimensionierung einer Anlage führen ständig zu Problemen und häufig zu Ausfällen.
Die wässrige Suspension bzw. Stoffsuspension enthält mehrere Prozent an Feststoffen. Zu diesen Feststoffen zählen hauptsächlich lange und kurze Fasern, Asche und Feinstoffe (Füllstoffe) wie insbesondere Kalziumkarbonat, Kaolin, Talg und Stärke. Verschiedene Schmutzstoffe wie beispielsweise Druckfarbe, Kunststoffe oder Metall kommen in Deänking-Anlagen vor.
Es sind verschiedene Verfahren zur Konsistenzmessung bekannt. Dazu zählen:
- mechanische Verfahren (basierend auf Scherkräften), optische Verfahren (diffuse Reflexion/Absorption), Mikrowellen, radiometrische Verfahren (Absorption von Gammastrahlung). Keines der bekannten Verfahren ist jedoch geeignet, die Gesamt-Konsistenz der Stoffsuspension zu messen, wenn sich der Ascheanteil ändert. Selbst sich ändernde Faserlängen steilen ein Problem dar.
So kann mit mechanischen Verfahren der Anteii an Feinstoffen/Füllstoffen nicht gemessen werden. Ein ähnliches Problern tritt bei sehr kurzen Fasern auf.
Mit optischen Verfahren kann zwar der Feinstoffanteil, nicht jedoch der Ascheanteii gemessen werden.
Es ist auch bereits ein so genanntes Spitzenwert-Verfahren (BTG) bekannt geworden, mit dem der Anteil an Feinstoffen und die Gesamt-Konsistenz bestimmt werden (TCT-2302). Es ist sich jedoch gezeigt, dass vielerlei praktische Gegebenheiten einer zuverlässigen Messung entgegenstehen können. So wird der Sensor beispielsweise in Deinking-Aniagen in erheblichem Maße durch jeglichen Anteil an Druckfarbe beeinflusst. Mikrowellen sind sehr empfindlich gegenüber Luft und der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit. Eine Unterscheidung zwischen Füllstoffen/Feinstoffen und Fasern ist nicht möglich.
Radiometrische Verfahren sind dafür bekannt, dass sie zur Bestimmung der Dichte einer Suspension eingesetzt werden können. Es ist jedoch keine Unterscheidung zwischen Fülistoffen/Feinstoffen und Fasern möglich. Allerdings ermöglicht eine Cm-244-Quelie die Bestimmung des Anteils an Feinstoffen/Füllstoffen, insbesondere der mineralische Asche in einer Suspension. Faserfeinstoffe werden von Cm-244 nicht erfasst, wohl aber von Cs-137. Der Faser- und Wasseranteil führt zu einer sehr ähnlichen Absorption, die derjenigen von Füllstoffen untergeordnet ist.
Keines dieser bekannten Verfahren ist in der Lage, die Gesamt-Konsistenz, das heißt den Anteil an Fasern und Asche sowie gegebenenfalls insbesondere organischen Feinstoffen zuverlässig zu messen. So führt insbesondere eine
Änderung der Rohmaterialien und damit eine Änderung des Aschegehalts zu großen Abweichungen zwischen Labor- und gemessenen Werten von mehr als 30 %. Zudem führen RohmatθriaiSen der gleichen Qualitätseinstufung zu ähnlichen Abweichungen. In anderen Anlagen werden die zu mischenden Rohmaterialien nicht gründlich gemischt,
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit denen die zuvor genannten Nachteile beseitigt sind. Dabei soll insbesondere eine zuverlässige Online-Messung der Gesamt-Konsistenz der Stoffsuspension im Bereich der Stoffaufbereitung möglich sein.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus einer Stoffsuspension, bei dem mittels wenigstens zweier zur Messung der Anteile unterschiedlicher Feststoffe in der Stoffsuspension vorgesehener Sensoren im Bereich der Stoffaufbereitung die Anteile der betreffenden unterschiedlichen Feststoffe in der Stoffsuspension online gemessen und aus den über diese Sensoren erhaltenen Messerwerten online die Gesamt-Konsistenz der Stoffsuspension ermittelt werden.
Aufgrund dieser Ausgestaltung ist nunmehr online eine äußerst zuverlässige Messung der Gesamt-Konsistenz, das heißt des Faseranteils und des Anteils an Asche und insbesondere organischen Feinstoffen der Stoffsuspension im Bereich der Stoffaufbereitung möglich. Basierend auf der ermittelten Gesamt-Konsistenz kann die Produktion bzw. Produktionsmenge berechnet und gesteuert und/oder geregelt werden. Bevorzugt wird wenigstens ein Sensor zur Messung des Faseranteils und wenigstens ein Sensor zur Messung des Anteils an Asche und insbesondere organischen Feinstoffen der Stoffsuspension verwendet.
Vorteiihafterweise kann die Gesamt-Konsistenz der Stoffsuspension also aus den über diese Sensoren zur Messung des Faseranteils und zur Messung des Asche- und Feinstoffanteils erhaltenen Messergebnissen ermittelt werden. Bevorzugt werden die für die unterschiedlichen Feststoffe erhaltenen Messwerte über eine Mehrfachregression gegenüber der Gesamt-Konsistenz der Stoffsuspension kalibriert.
Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden wenigstens ein, vorzugsweise wenigstens zwei radiometrische Sensoren verwendet.
Dabei kann vorteilhafterweise wenigstens ein radiometrischer Sensor zur Messung des Faseranteils verwendet werden. Bevorzugt umfasst ein solcher zur Messung des Faseranteils verwendeter Sensor eine radioaktive Cs-137-Quelle.
Vorteilhafterweise kann auch wenigstens ein radiometrischer Sensor zur Messung des Asche- und Feinstoffanteiis verwendet werden. Ein solcher zur Messung des Asche- und Feinstoffanteils verwendeter Sensor kann insbesondere eine radioaktive Cm-244-Quel!e oder eine radioaktive Arn-241 -Quelle umfassen.
Zur Ermittlung der Gesamt-Konsistenz der Stoffsuspension können also beispielsweise eine radioaktive Cs-137-Quelle und eine radioaktive Cm-244- Quelle bzw. eine radioaktive Am-241 -Quelle kombiniert werden.
Anstelle der radioaktiven Quellen können auch Röntgenstrahlen mit entsprechenden Energieintensitäten verwendet werden, insbesondere bei der Messung des Aschegehalts. Die Bereiche der benötigten Energieintensitäten liegen dabei zwischen 40 und 450 keV, insbesondere zwischen 40 und 100 keV bei der Messung des Aschegehalts und zwischen 200 und 450 keV bei der Messung der Stoffdächte bzw. der Konsistenz.
Das die Cm-244-Quelle oder die Am-241 -Quelle verwendende radiometrische Verfahren kann so konfiguriert werden, dass die Dichte von Wasser und Fasern zur gleichen Absorption führt. Damit ist sichergestellt, dass der Faseranteil den über diese Quelie erhaltenen Messwert nicht beeinflusst. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Wasser und Fasern unterschiedliche Absorptionskoeffizienten besitzen, während Asche einen signifikant höheren Dichte- und Absorptionskoeffizienten aufweist.
Die Cs-137-Quelle ist zur Messung einer mittleren Dichte geeignet, gewichtet durch den Dichte- und Absorptionskoeffizieπten der Bestandteile. Der über diese Quelle erhaltene Messwert kann als solcher mit der Gesamt-Konsistenz unter Annahme eines konstanten Asche- und Feinstoffgehalts korreliert sein. Ändert sich der Ascheanteil, so kann die Kombination mit der der Messung des Ascheanteils dienenden Cm-244-Quelle oder Am-241 -Quelle der Korrektur dienen. Wie bereits erwähnt, kann die Messung des Ascheanteils insbesondere auch die Messung des Anteils organischer Fetnstoffe mit umfassen.
Zur Messung der mittieren Dichte kann anstelle der Cs-137-Quelle auch wenigstens eine Mikrowelle in Kombination mit einer Aschemessung unter Verwendung einer Cm-244-Quelle oder einer Am-241 -Quelle verwendet werden.
Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhafterweise auch wenigstens ein rotierender Sensor zur Messung des Faseranteils verwendet werden. Ein Sensor dieser Art wird durch Feinstoffe/Füllstoffe kaum beeinflusst.
Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhafterweise wenigstens ein optischer Sensor, insbesondere IR(lnfrarot)-Sensor zur Messung des Asche- und Feinstoffanteils verwendet werden. Die Verwendung eines solchen optischen Sensors kann insbesondere dann in Frage kommen, wenn die Stoffsuspension in nur geringern Masse verunreinigt ist. Diese Sensoren im lnfrarot(lR)-Bereich sind zur Bestimmung des Anteils an Feinstoffen/Füllstoffen geeignet. Eine solche Lösung ist in der Praxis allerdings nur dann zweckmäßig, wenn keine oder eine konstante Verunreinigung durch Druckfarbe oder dergleichen vorliegt. Die Sensoren können beispielsweise im Bereich wenigstens einer Zuführleitung eingesetzt werden, über die die Stoffsuspension einem Stoffauflauf zugeführt wird.
Die Anteile der unterschiedlichen Feststoffe, das heißt insbesondere der Faseranteil und der Anteil an Asche und insbesondere organischen Feinstoffen kann zumindest im Wesentlichen im Bereich ein und derselben Messstelle erfolgen.
Bevorzugt werden die zur Messung der Anteile unterschiedlicher Feststoffe in der Stoffsuspension vorgesehenen Sensoren in Strömungsrichtung der Stoffsuspension nacheinander angeordnet. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die jeweiligen Sensoren in einer Zuführleitung eingesetzt sind.
Bevorzugt wird die ermittelte Gesamt-Konsistenz der Stoffsuspension zur Steuerung und/oder Regelung wenigstens eines Qualitätsparameters der Faserstoffbahπ herangezogen.
Erfindungsgemäß wird die weiter oben genannte Aufgabe überdies gelöst durch eine Vorrichtung zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus einer Stoffsuspension, mit wenigstens zwei im Bereich der Stoffaufbereitung vorgesehenen Sensoren zur Online-Messung der Anteile unterschiedlicher Feststoffe in der Stoffsuspension und insbesondere elektronischen Auswertemitteln zur Online-Ermittlung der Gesamt-Konsistenz der Stoffsuspension aus den über diese Sensoren erhaltenen Messwerten.
Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
So sind bevorzugt wenigstens zwei zur Messung der Anteile unterschiedlicher Feinstoffe in der Stoffsuspension vorgesehene Sensoren zu einer Sensoreinheit mit einem einzigen Gehäuse zusammengefasst. Es können also beispielsweise eine radioaktive Cs-137-Queile und eine radioaktive Cm-244-Quel!e bzw. eine radioaktive Am-241-Quelle entsprechend kombiniert sein.
Von Vortei! ist insbesondere auch, wenn ein für die ermittelte Gesamt-Konsistenz der Stoffsuspension repräsentatives Signal einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung wenigstens eines Qualitätsparameters der Faserstoffbahn zugeführt ist.
Während es mit den bisher bekannten Sensoren insbesondere in Deinking- Anlagen mit zahlreichen Verunreinigungen nicht möglich ist, die Gesamt- Konsistenz der Stoffsuspension zu messen, ermöglicht die erfindungsgemäße Kombination von beispielsweise zwei geeigneten Sensoren erstmalig eine zuverlässige Bestimmung der Gesamt-Konsistenz der Stoffsuspension mit hoher Präzision.
Variationen des Ascheanteils kommen derzeit in praktisch jeder Anlage vor, und zwar selbst dann, wenn nur eine einzige Papiersorte hergestellt wird. Mit der erfindungsgemäßen Lösung können nun diese Änderungen online quantifiziert und die Produktion bzw. Produktionsmenge gesteuert und/oder geregelt werden.
Radiometrische Sensoren sind grundsätzlich unabhängig vom Weißgrad, Durchflussmenge oder Druckfarbe. Erforderlichenfalls können Temperatureinflüsse und ein jeweiliger Gasgehalt kompensiert werden. Die radiometrischen Sensoren sind grundsätzlich langzeitig stabil. Die Lebensdauer der Quelle kann vorhergesagt werden und ist größer als 10 Jahre. Intensitätsverluste können durch die Elektronik kompensiert werden.
Mechanische Fehler sind ausgeschlossen. Es sind keine beweglichen Teile vorhanden, und es besteht kein Kontakt einer jeweiligen wenigstens eine Quelle und wenigstens einen Detektor umfassenden Messeiπheit mit der Stoffsuspension. Eine Wartung ist praktisch nicht erforderlich. Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Bereichs der Stoffaufbereitung einer Vorrichtung zur Herstellung einer
Faserstoffbahn;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Aufbaus für eine Oniine-Messung im Bereich einer Zuführleitung; und Fig. 3 eine schematische Darstellung eines weiteren beispielhaften Aufbaus für eine weitere Online-Messung im Bereich einer
Zuführleitung.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung den Bereich der Stoffaufbereitung einer Vorrichtung 10 zur Herstellung einer Faserstoffbahn aus einer Stoffsuspension. Bei der Faserstoffbahn kann es sich insbesondere um eine Papier- oder Kartonbahn handeln. In diesem Fall befändet sich die Stoffaufbereitung als Teil des Papierhersteüungsprozesses zwischen der Fasererzeugung und der (nicht dargestellten) Papiermaschine. Aufgabe der Stoffaufbereitung ist es, das eingesetzte Rohmaterial so aufzubereiten, dass auf der Papiermaschine die geforderte Papierqualität erzeugt werden kann. Aus den aufbereiteten Stoffen bzw. Stoffmischungen wird dann auf der Papiermaschine das gewünschte Produkt mit den geforderten Eigenschaften erzeugt.
Die Vorrichtung 10 umfasst wenigstens zwei im Bereich der Stoffaufbereitung vorgesehene Sensoren 12, 14 zur Online-Messung der Anteile unterschiedlicher
Feststoffe in der Stoffsuspension. Sie umfasst ferner insbesondere elektronische
Auswertemittel 16 zur Online-Ermittiung der Gesamt-Konsistenz der
Stoffsuspension aus den über die Sensoren 12, 14 erhaltenen Messwerte 18, 20.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiei sind lediglich zwei solche der Online- Messung der Anteile unterschiedlicher Feststoffe dienende Sensoren 12, 14 vorgesehen. Dabei ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel der Sensor 12 zur Messung des FaseranteÜs und der Sensor 14 zur Messung des Anteils an Asche und insbesondere organischen Feinstoffen der Stoffsuspension vorgesehen.
Durch die insbesondere elektronischen Auswertemitte! 16 wird online die Gesamt- Konsistenz der Stoffsuspension aus den über die Sensoren 12, 14 zur Messung des Faseraπteiis und zur Messung des Asche- und Feinstoffaπteils erhaltenen Messwerte 18, 20 ermitteit.
Durch die Auswertemittei 16 können die für die unterschiedlichen Feststoffe erhaltenen Messwerte 18, 20 insbesondere über eine Mehrfachregresston gegenüber der Gesamt-Konsistenz der Stoffsuspension kalibriert werden.
Zumindest einer der beiden Sensoren 12, 14 kann insbesondere durch einen radiometrischen Sensor gebildet sein.
Es kann also beispielsweise der Sensor 12 als radiometrischer Sensor zur Messung des Faseranteils und/oder der Sensor 14 als radiometrischer Sensor zur Messung des Asche- und Feinstoffanteils vorgesehen sein.
Dabei kann der zur Messung des Faseranteils verwendete Sensor 12 insbesondere eine radioaktive Cs-137-Quelle umfassen. Der zur Messung des Asche- und Feinstoffanteils verwendete Sensor 14 kann insbesondere eine radioaktive Cm-244-Quelle oder eine radioaktive Am-241 -Quelle umfassen.
Wie anhand der Fig. 1 zu erkennen ist, können die Sensoren 12, 14 insbesondere im Bereich wenigstens einer Zuführleitung 22 angeordnet sein, über die die Stoffsuspension insbesondere einem Stoffauflauf zugeführt wird.
Dabei können die zur Messung der Anteile unterschiedlicher Feststoffe in der Stoffsuspension vorgesehenen Sensoren 12, 14 beispielsweise in Strömungsrichtung der Stoffsuspension nacheinander angeordnet sein. Von Vorteil ist zudem, wenn die beiden zur Messung der Anteile unterschiedlicher Feststoffe in der Stoffsuspension vorgesehenen Sensoren 12, 14 zu einer Sensoreinheit mit einem einzigen Gehäuse zusammengefasst sind,
Mittels der Auswertemittel 16 wird aus den Messwerten 18, 20 der Sensoren 12, 14 ein für die ermittelte Gesamt-Konsistenz der Stoffsuspension repräsentatives Signal 24 erzeugt. Dieses Signal kann zum Beispiel über eine Rückkopplungsschleife einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung 26 zur Steuerung und/oder Regelung wenigstens eines Qualitätsparameters der Faserstoffbahn zugeführt werden. Wie anhand der Fig. 1 zu erkennen ist, kann der entsprechende Steuer- bzw. Regeleingriff in die Stoffsuspensäon beispielsweise unmittelbar hinter einer Pumpe 28 erfolgen.
Im vorliegenden Fall werden also zur Online-Messung der Gesamt-Konsistenz der Stoffsuspension zumindest zwei Sensoren 12, 14 verwendet. Dabei wird zumindest ein geeigneter Sensor 12 zur Messung des Faseranteüs und wenigstens ein geeigneter Sensor zur Messung des Anteils an Asche und insbesondere organischen Feänstoffen der Stoffsuspension eingesetzt. Die beiden erhaltenen Messwerte 18, 20 werden kombiniert, um als resultierende die Gesamt-Konsistenz zu erhalten. Bevorzugt werden die beiden Messwerte 18, 20 über eine Mehrfachregression gegen die Gesamt-Konsistenz kalibriert. Der
Faserantei! und der Anteil an Asche und insbesondere organischen Feinstoffen werden bevorzugt durch die Kombination zweier radioaktiver Quellen gemessen, und zwar vorzugsweise eine Cs-137-Quelle zur Messung des Faseranteils und eine Crn-244-Que!le oder eine Am-241 -Quelle zur Messung des Anteils an Asche und insbesondere organischen Feinstoffen.
Fig. 2 und Fig. 3 zeigen in jeweiliger schematischer Darstellung einen beispielhaften Aufbau für eine jeweilige Online-Messung, beispielsweise im Bereich der Zuführleitung 22 (vgl. auch Fig. 1 ). Der in der Fig. 2 gezeigte Aufbau umfasst wenigstens einen radiometrischen Sensor 12, 14 mit einer radioaktiven Strahlungsquelle 30 und einem Detektor 32. Dabei sind die Quelle 30 und der Detektor 32 auf einander gegenüberliegenden Seiten der Zuführleitung 22 angeordnet, so dass von der Quelle 30 ausgehende, die in der Zuführieitung 32 geführte Stoffsuspension durchdringende Strahlung in den Detektor 32 gelangen kann.
Bei dem in der Fig. 3 gezeigten Aufbau ist eine kompakte Bauweise in einem Bypass möglich, wobei die Fasersuspension über eine Zuführieitung 22 beide Messteiie durchläuft.
Der erste Teil ist die radiometrische Aschemessung 14 in kompakter Bauweise, beinhaitend eine radioaktive Strahlungsquelle 30 und einen Detektor 32. Aufgrund der niedrigen Energie ist hier ein geringer Rohrdurchmesser notwendig, daher wird die Installation, wie gezeigt, in einer Bypassstrecke realisiert.
Der zweite Teil ist in dieser Ausführung eine radiometrische Stoffdichtemessung 12, bestehend aus einer radioaktiven Strahlungsquelle 30 und einem Detektor 32. Die Messstrecke ist S-förmig ausgeführt, da hier eine hochenergetische Strahlungsquelle 30, wie beispielsweise Cs-137, zum Einsatz kommt. Diese benötigt eine deutlich längere Messstrecke durch die Faserstoffsuspension.
Das die radioaktive Crn-244-Queile oder die radioaktive Am-241 -Quelle verwendende radiometrische Verfahren kann so konfiguriert werden, dass die Dichte von Wasser und Fasern zu der gleichen Absorption führen. Dadurch ist gewährleistet, dass der Faseranteil den Messwert nicht beeinflusst. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Wasser und Fasern unterschiedliche Absorptionskoeffizienten besitzen, während Asche und gegebenenfalls die anorganischen Feinstoffe einen signifikant höheren Dichte- und Absorptionskoeffizienten aufweisen. Die radioaktive Cs-137-Quelle ist geeignet zur Messung einer mittleren Dichte, gewichte! durch den Dichte- und Absorptionskoeffizienten der Bestandteile. Der betreffende Messwert kann für sich mit der Gesamt-Konsistenz korreliert sein, sofern man einen konstanten Asche- und Feinstoffgehalt unterstellt. Variiert der Aschegehalt, so wird die Kombination mit der Messung des Aschegehalts bzw. -anteils über den Cm-244-Sensor oder über den Am-241 -Sensor zur Korrektur herangezogen.
Alternativ kann der Faserantei! mittels eines rotierenden Sensors gemessen werden. Diese Art von Sensor wird kaum durch Feinstoffe/Füilstoffe beeinflusst.
Alternativ kann der Aschegehalt durch optische Verfahren gemessen werden, wenn die Stoffsuspension nur geringfügig kontaminiert ist. Ein optischer Sensor im lnfrarot(lR)-Bereich ist zur Bestimmung des Anteils an Feinstoffen/Füllstoffen geeignet. Diese Lösung ist praktisch nur zweckmäßig, wenn keine oder nur eine konstante Verunreinigung durch Druckfarbe oder dergleichen vorliegt.
Insbesondere in Deinkinganlagen treten zahlreiche Koπtaminationsstoffe auf, so dass mit den bisher verwendeten Sensoren eine Messung der Gesamt-Konsistenz fehlschlägt. Die erfindungsgernäße Kombination von zwei geeigneten Sensoren ermöglicht erstmalig eine zuverlässige Bestimmung der Gesamt-Konsistenz mit hoher Präzision.
Zu Variationen des Aschegehalts kommt es praktisch in jeder Anlage, selbst wenn nur eine einzige Papiersorte hergestellt wird. Mit der erfindungsgemäßen Lösung können diese Variationen online quantifiziert und die Produktion entsprechend gesteuert und/oder geregelt werden.
Radiometrische Sensoren sind grundsätzlich unabhängig vom Weißgrad, Durchflussmenge oder Druckfarbe. Temperatureinflüsse und ein jeweiliger Gasanteil können erforderlichenfalls kompensiert werden. Die radiometrischen Sensoren sind grundsätzlich langzeitig stabil. Die Lebensdauer der Quelle kann vorhergesagt werden und liegt über 10 Jahren. Intensitätsverluste können durch die Elektronik kompensiert werden. Mechaπische Ausfälle sind ausgeschlossen. Es existieren keine bewegten Teile, und es besteht kein Kontakt zwischen der Quelle sowie dem Detektor und der Stoffsuspension. Eine Wartung ist praktisch nicht erforderlich.
Es kann beispielsweise auch ein rotierender Sensor mit einem radiometrischen Sensor kombiniert werden. Die beiden Sensoren können in der Zufuhrleitung beispielsweise unmittelbar nach einer Pumpe vorgesehen sein. Der rotierende Sensor kann zur Messung des Faseranteils verwendet werden. Erforderlichenfails sind für unterschiedliche Rohstoffe unterschiedliche Kalibrierungen vorzunehmen. Bevorzugt wird ein radiometrischer Sensor mit einer radioaktiven Cs-137-Quelie eingesetzt.
Zudem hat sich gezeigt, dass ein radiometrischer Sensor mit einer radioaktiven Cm-244-Quelle oder mit einer radioaktiven Am-241 -Quelle zuverlässige Ergebnisse für den Aschegehalt für alle Papiersorten liefert. Es ergab sich beispielsweise eine Korrelation von 0,91 (r2 = 0,83) für 55 Proben, wobei die (positive) mittlere Abweichung 0,2 % an Konsistenz betrug.
Bezugszeichenliste
10 Vorrichtung zur Herstellung einer Faserstoffbahn
12 Sensor
5 14 Sensor
16 Auswerternittel
18 Messwert
20 Messwert
22 Zuführleitung io 24 Für die Gesamt-Konsistenz repräsentatives Signal
26 Steuer- und/oder Regeleinrichtung
28 Pumpe
30 Radioaktive Strahlungsquelte
32 Detektor
15

Claims

Verfahren und Vorrichtung zur Hersteliung einer FaserstoffbahnPatentansprüche
1. Verfahren zur Hersteilung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus einer Stoffsuspension, bei dem mittels wenigstens zweier zur Messung der Anteile unterschiedlicher Feststoffe in der Stoffsuspension vorgesehener Sensoren (12, 14) im Bereich der Stoffaufbereitung die Anteile der betreffenden unterschiedlichen Feststoffe in der Stoffsuspension online gemessen und aus den über diese Sensoren (12, 14) erhaltenen
Messerwerten (18, 20) online die Gesamt-Konsistenz der Stoffsuspension ermittelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensor (12) zur Messung des Faseranteils und wenigstens ein Sensor (14) zur Messung des Anteils an Asche und insbesondere organischen Feinstoffen der Stoffsuspension verwendet wird.
3, Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamt-Konsistenz der Stoffsuspension aus den über die Sensoren (12, 14) zur Messung des Faseranteiis und zur Messung des Asche- und Feinstoffanteils erhaltenen Messwerten (18, 20) ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für die unterschiedlichen Feststoffe erhaltenen Messwerte (18, 20) über eine Mehrfachregression gegenüber der Gesamt-Konsistenz der Stoffsuspension kalibriert werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein, vorzugsweise wenigsten zwei radiometrische Sensoren (12, 14) verwendet werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigsten ein radiometrischer Sensor (12) zur Messung des Faseranteils verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Messung des Faseranteils verwendete Sensor (12) eine radioaktive Cs-137-Queile umfasst.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigsten ein radiometrischer Sensor (14) zur Messung des Asche- und Feinstoffanteiis verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Messung des Asche- und Feinstoffanteiis verwendete Sensor (14) eine radioaktive Cm-244-Quelle oder eine radioaktive Am-241 -Quelle umfasst.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigsten ein rotierender Sensor zur Messung des Faseranteils verwendet wird.
11 , Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5 dadurch gekennzeichnet, dass wenigsten ein optischer Sensor, insbesondere IR-Sensor, zur Messung des Asche- und Feinstoffanteils verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, lö dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren im Bereich wenigstens einer Zuführieitung (22) eingesetzt werden, über die die Stoffsuspension insbesondere einem Stoffauflauf zugeführt wird,
15 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Messung der Anteile unterschiedlicher Feststoffe in der Stoffsuspension vorgesehenen Sensoren (12, 14) in Strömungsrichtung der Stoffsuspension nacheinander angeordnet werden.
20
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Gesamt-Konsistenz der Stoffsuspension zur Steuerung und/oder Regelung wenigstens eines Qualitätsparameters der 25 Faserstoffbahn herangezogen wird.
15. Vorrichtung (10) zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus einer Stoffsuspension, mit wenigstens zwei im Bereich der Stoffaufbereitung vorgesehenen Sensoren (12, 14) zur
30 Online-Messung der Anteile unterschiedlicher Feststoffe in der
Stoffsuspension und insbesondere elektronischen Auswertemitteln (16) zur Online-Ermittlung der Gesamt-Konsistenz der Stoffsuspension aus den über diese Sensoren (12, 14) erhaltenen Messwerten (18, 20).
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensor (12) zur Messung des Faseranteils und wenigstens ein Sensor (14) zur Messung des Anteils an Asche und insbesondere organischen Feinstoffen der Stoffsuspension vorgesehen ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertemittel (16) so ausgeführt sind, dass sie die Gesamt- Konsistenz der Stoffsuspension aus den über die Sensoren (12, 14) zur Messung des Faseranteils und zur Messung des Asche- und Feinstoffanteils erhaltenen Messwerte (18, 20) ermitteln,
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Auswertemittel (16) die für die unterschiedfächen Feststoffe erhaltenen Messwerte (18, 20) über eine Mehrfachregression gegenüber der Gesamt-Konsistenz der Stoffsuspension kalibrierbar sind.
19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein, vorzugsweise wenigsten zwei radtometrische
Sensoren (12, 14) vorgesehen sind.
20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigsten ein radiometrischer Sensor (12) zur Messung des
Faseranteils vorgesehen äst.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Messung des Faseranteils verwendete Sensor (12) eine radioaktive Cs-137-Quelle umfasst.
22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigsten ein radiometrischer Sensor (14) zur Messung des Asche- und Feinstoffanteils vorgesehen ist.
23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Messung des Asche- und Feinstoffanteils verwendete Sensor (14) eine radioaktive Cm-244-Quelle oder eine radioaktive Am-241 -Quelle umfasst.
24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigsten ein rotierender Sensor zur Messung des Faseranteils vorgesehen ist.
25. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigsten ein optischer Sensor, insbesondere IR-Sensor, zur Messung des Asche- und Feinstoffanteüs vorgesehen ist.
26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (12, 14) im Bereich wenigstens einer Zuführleitung (22) angeordnet sind, über die die Stoffsuspension insbesondere einem
Stoffauflauf zugeführt wird.
27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Messung der Anteile unterschiedlicher Feststoffe in der Stoffsuspension vorgesehenen Sensoren (12, 14) in Strömungsrichtung der Stoffsuspension nacheinander angeordnet sind.
28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei zur Messung der Anteile unterschiedlicher Feststoffe in der Stoffsuspension vorgesehene Sensoren (12, 14) zu einer
Sensoreinheit mit einem einzigen Gehäuse zusammengefasst sind.
29. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein für die ermittelte Gesamt-Konsistenz der Stoffsuspension repräsentatives Signal (24) einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung (26) zur Steuerung und/oder Regelung wenigstens eines Qualitätsparameters der Faserstoffbahn zugeführt ist.
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