Anwendungen von Schlammpumpen in der Papierindustrie: Prozessbedingungen, Pumpenauswahl und Materialverträglichkeit

Die Papierindustrie umfasst weit mehr als nur die Zellstoffaufbereitung und Papierproduktion. Prozesse wie die Rohstoffhandhabung, die Zellstoffsiebung, die Abwasserbehandlung, der Schlammtransport und die Verarbeitung von Mineralfüllstoffen beinhalten allesamt die Bewegung von Flüssigkeiten, die suspendierte Feststoffe, abrasive Partikel oder Faserstoffe enthalten.

In diesen Anwendungsbereichen spielen Kreiselpumpen für Suspensionen eine wichtige Rolle beim Fördern abrasiver und feststoffhaltiger Flüssigkeiten. Allerdings eignet sich nicht jede Zellstoff- oder Prozessflüssigkeit für eine herkömmliche Suspensionspumpe. Die richtige Auswahl hängt von den Eigenschaften des Mediums ab, darunter Feststoffkonzentration, Partikelgröße, Fasercharakteristika, Abrasivität, Korrosivität und Viskosität.

Dieser Artikel untersucht, wo Schlammpumpen in der Papierindustrie eingesetzt werden können, welche Arten von Prozessmedien für das Pumpen von Schlämmen geeignet sind und wie man den passenden Pumpentyp, die Materialien für den medienberührenden Bereich und die Dichtungsanordnung auswählt.

1. Warum werden Schlammpumpen in der Papierindustrie eingesetzt?

Papierfabriken verarbeiten eine Vielzahl von Prozessflüssigkeiten. Einige enthalten relativ sauberes Wasser und kurze Fasern, während andere Sand, Mineralpartikel, Rindenfragmente, Faserreste und Klärschlamm enthalten.

Diese Feststoffe können Verschleiß, Verstopfungen und eine verminderte Pumpleistung verursachen, wenn die falsche Pumpe ausgewählt wird.

Eine herkömmliche Wasserpumpe ist möglicherweise ungeeignet für Flüssigkeiten mit einem hohen Anteil an abrasiven Feststoffen. Eine Schlammpumpe hingegen ist mit robusten Hydraulikkomponenten und verschleißfesten Materialien ausgestattet, um anspruchsvolle Fest-Flüssig-Gemische zu fördern.

Typische Merkmale, die den Einsatz einer Schlammpumpe erforderlich machen können, sind:

• Schwebende Feststoffpartikel, die zu abrasivem Verschleiß führen können.

• Sand, Kies und andere harte Verunreinigungen.

• Mineralbasierte Materialien wie Kalziumkarbonat und Kaolin.

• Abwasser, das faserige Rückstände und feste Verunreinigungen enthält.

• Schlamm mit geeigneter Fließfähigkeit und Partikelcharakteristik.

Der Hauptzweck des Einsatzes einer Schlammpumpe in diesen Anwendungen besteht darin, eine zuverlässige Feststoffförderung zu gewährleisten und gleichzeitig verschleißbedingte Wartungsarbeiten und ungeplante Ausfallzeiten zu reduzieren.

2. Hauptanwendungen von Schlammpumpen in der Papierindustrie

Die Eignung einer Schlammpumpe hängt vom jeweiligen Prozess und den Eigenschaften des Fördermediums ab. Folgende Anwendungsbereiche sind zu berücksichtigen.

2.1 Zellstoffsiebung und Entfernung von Sand und Körner

Bei der Zellstoffaufbereitung und -siebung können unerwünschte Stoffe wie Sand, Kies und andere schwere Verunreinigungen in den Prozess gelangen.

Diese Partikel können herkömmliche Pumpenkomponenten beschädigen, insbesondere das Laufrad und das Gehäuse.

Hochleistungs-Schlammpumpen eignen sich zum Fördern von abrasiven Abfallströmen und geeigneten feststoffhaltigen Flüssigkeiten aus Sieb- und Reinigungsprozessen.

Bei der Auswahl einer Pumpe für diese Anwendung sollten Ingenieure Folgendes berücksichtigen:

• Sand- und Kieskonzentration.

• Maximale Partikelgröße.

• Partikelhärte und Abrasivität.

• Fasergehalt und mögliche Verwicklungen.

• Erforderliche Durchflussrate und Auslassdruck.

Bei Flüssigkeiten mit einem signifikanten Anteil an langen Fasern ist unter Umständen eine speziell für die Förderung von Zellstoff entwickelte Pumpe besser geeignet als eine herkömmliche Schlammpumpe für den Bergbau.

2.2 Abwasserbehandlung in Papierfabriken

Die Abwasserbehandlung ist eines der potenziellen Anwendungsgebiete für Schlammpumpen in Papierfabriken.

Abwässer aus der Papierherstellung können Faserfragmente, Füllstoffe, Schwebstoffe, Sand und andere Prozessrückstände enthalten. Je nach Behandlungsstufe können diese Stoffe im Pumpensystem abrasive Bedingungen hervorrufen.

Schlammpumpen können zum Fördern verwendet werden:

• Abwasser mit Schwebstoffen.

• Abgesetzte Feststoffe und Sand.

• Faserhaltiges Abwasser mit geeigneten Fließeigenschaften.

• Abrasiver Schlamm und Prozessrückstände.

Die Pumpenauswahl sollte auf dem tatsächlichen Feststoffgehalt, der Partikelgröße, der Abwasserzusammensetzung und den Betriebsbedingungen basieren.

Bei Abwasser mit geringem Feststoffgehalt und wenig abrasivem Material kann eine herkömmliche Abwasserpumpe wirtschaftlicher sein. Eine Schlammpumpe ist dann sinnvoller, wenn Feststoffpartikel und abrasiver Verschleiß ein wesentliches Problem darstellen.

2.3 Schlammtransport in Kläranlagen von Papierfabriken

Schlamm entsteht in verschiedenen Phasen der Abwasserbehandlung, unter anderem bei der Sedimentation und anderen Fest-Flüssig-Trennverfahren.

Seine Eigenschaften können je nach Behandlungsverfahren erheblich variieren. Manche Klärschlämme sind relativ dünnflüssig und pumpfähig, während andere höhere Feststoffkonzentrationen, eine höhere Viskosität und ein komplexeres Fließverhalten aufweisen.

Kreiselpumpen für Schlämme können für bestimmte Schlammförderaufgaben geeignet sein, wenn das Medium eine ausreichende Fließfähigkeit aufweist und keine übermäßig langen Fasern oder zu große Feststoffe enthält.

Vor der Auswahl einer Pumpe sollten folgende Parameter bewertet werden:

• Gesamtfeststoffkonzentration.

• Schlammdichte und Viskosität.

• Faser- und Partikelgehalt.

• Temperatur und chemische Zusammensetzung.

• Erforderlicher Durchfluss und dynamische Förderhöhe.

Bei hochviskosem oder nicht fließfähigem Schlamm sind Verdrängerpumpen unter Umständen besser geeignet als Kreiselpumpen für Schlämme.

2.4 Umgang mit Sand, Splitt und Prozessabfällen

Sand und andere harte Partikel können durch die Rohstoffaufbereitung, die Wasserzirkulation und die Prozessreinigung in die Systeme von Papierfabriken gelangen.

Diese Partikel können sich in Sammelgruben, Auffangbecken und Trennsystemen ansammeln.

Wenn solche Stoffe gefördert werden müssen, können Hochleistungs-Suspensionspumpen eine geeignete Lösung darstellen, vorausgesetzt, die Partikelgröße und -konzentration liegen innerhalb der hydraulischen und mechanischen Grenzen der Pumpe.

Für Anwendungen mit größeren Feststoffpartikeln können Kiespumpen in Betracht gezogen werden. Bei deren Auswahl sollten die maximale Partikelgröße, das spezifische Gewicht, die erforderliche Fördermenge und die verfügbaren Ansaugbedingungen berücksichtigt werden.

2.5 Mineralischer Füllstoff und Beschichtungsmaterialtransfer

Bei der Papierherstellung werden mineralische Materialien wie Kalziumkarbonat und Kaolin verwendet, um die Papiereigenschaften, einschließlich Helligkeit, Glätte und Bedruckbarkeit, zu verbessern.

Diese Stoffe werden üblicherweise als flüssige Suspensionen gehandhabt.

Da Mineralpartikel abrasiv wirken können, sollten bei der Pumpenauswahl Partikelgröße, Konzentration, Härte und chemische Verträglichkeit mit den medienberührenden Materialien der Pumpe berücksichtigt werden.

Schlammpumpen können für bestimmte Anwendungen beim Transport von mineralischen Füllstoffen in Betracht gezogen werden, insbesondere dort, wo abrasiver Verschleiß ein wichtiges Problem darstellt.

Allerdings eignen sich nicht alle Beschichtungsmaterialien für herkömmliche Kreiselpumpen für Schlämme. Hochviskose Beschichtungen, Stärkelösungen und spezielle chemische Formulierungen erfordern unter Umständen andere Pumpentechnologien.

3. Welche Suspensionen der Papierindustrie eignen sich für Kreisel-Suspensionspumpen?

Das Vorhandensein von Feststoffen allein entscheidet nicht darüber, ob eine Schlammpumpe geeignet ist.

Die wichtigsten Faktoren sind die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Mediums.

Es muss ein wesentlicher Unterschied zwischen abrasiven Mineralaufschlämmungen und faserigen Zellstoffsuspensionen getroffen werden.

Eine herkömmliche Hochleistungs-Schlammpumpe ist primär für die Förderung von Feststoffpartikeln und abrasiven Gemischen ausgelegt. Eine spezielle Zellstoffpumpe hingegen ist auf die Fördereigenschaften und die Anforderungen an die Faserförderung von Papierzellstoff abgestimmt.

Daher sollte nicht automatisch für jede Papierfabrikanwendung, die Zellstoff oder Fasern verwendet, eine Schlammpumpe ausgewählt werden.

4. Wie man die richtige Schlammpumpe für Papierfabrikanwendungen auswählt

Nachdem bestätigt wurde, dass das Medium für das Zentrifugalpumpen von Suspensionen geeignet ist, besteht der nächste Schritt darin, die Pumpenkonfiguration zu bestimmen.

4.1 Pumpentyp entsprechend den Installations- und Betriebsbedingungen auswählen

Für unterschiedliche Anwendungen in Papierfabriken werden unterschiedliche Pumpenkonstruktionen benötigt.

Horizontale Schlammpumpen

Horizontale Hochleistungs-Schlammpumpen werden häufig für Prozessleitungen, Abwasserförderung, abrasive Schlämme und andere kontinuierliche Pumpaufgaben eingesetzt.

Die AH/AHR-Serie eignet sich zur Bewertung von Anwendungen mit abrasiven Fest-Flüssig-Gemischen, wobei die Nassendkonfigurationen aus Metall oder Elastomer je nach Medium ausgewählt werden.

Kiespumpen

Für Anwendungen mit größeren Feststoffpartikeln, Sand, Kies oder groben Prozessrückständen kann eine Kiespumpe in Betracht gezogen werden.

Die G/GH-Serie ist für anspruchsvolle Feststoffförderanwendungen konzipiert. Die maximale Partikelgröße und die erforderlichen Förderbedingungen müssen für das jeweilige Pumpenmodell überprüft werden.

Vertikale Tauchpumpen

Wo sich Prozessflüssigkeiten in Gruben, Sammelbecken oder unterirdischen Tanks sammeln, können vertikale Tauchpumpen eine Alternative zu horizontalen Installationen darstellen.

Die SP/SV-Serie kann für Anwendungen im Bereich der Unterwasser-Feststoffförderung evaluiert werden.

Die SP-Serie benötigt keine herkömmliche Wellendichtung oder ein externes Wellendichtungssystem, wodurch sie sich für bestimmte Sumpfanwendungen eignet.

Bei der endgültigen Auswahl sollten auch der Flüssigkeitsstand, die Eintauchtiefe, die Ansammlung von Feststoffen und die Möglichkeit der Faserverwicklung berücksichtigt werden.

4.2 Feststoffkonzentration, Partikelgröße und Fasereigenschaften berücksichtigen

Die Feststoffkonzentration ist ein wichtiger Auswahlparameter, sollte aber nicht isoliert betrachtet werden.

Zwei Suspensionen mit gleicher Feststoffkonzentration können sehr unterschiedliche Pumpeigenschaften aufweisen, da sich ihre Partikelgrößen, Partikelformen, Dichten und Fasergehalte unterscheiden.

Zum Beispiel:

• Bei sandhaltigem Abwasser muss auf Abriebfestigkeit und Partikeldurchlass geachtet werden.

• Bei feinen Mineralsuspensionen müssen Feststoffkonzentration, Viskosität und Verschleiß berücksichtigt werden.

• Bei faserhaltigem Abwasser ist besonderes Augenmerk auf den Laufraddurchgang und die Möglichkeit von Faserablagerungen zu legen.

• Hochkonzentrierter Faserzellstoff kann die Notwendigkeit spezieller Zellstoffpumpen erfordern.

Die Pumpe sollte anhand des tatsächlichen Mediums und nicht anhand einer allgemeinen Konzentrationsklassifizierung ausgewählt werden.

4.3 Berechnung des erforderlichen Volumenstroms und der gesamten dynamischen Förderhöhe

Die erforderliche Fördermenge und die gesamte Förderhöhe sind grundlegende Parameter für die Pumpenauswahl.

Ingenieure sollten Folgendes berücksichtigen:

• Erforderlicher Betriebsdurchfluss.

• Statische Hubhöhe.

• Rohrleitungslänge und -durchmesser.

• Reibungsverluste und lokaler Widerstand.

• Anzahl der Bögen, Ventile und Armaturen.

• Änderungen der Betriebsbedingungen.

Bei abrasiven Suspensionen muss die Strömungsgeschwindigkeit in der Rohrleitung ausreichend sein, um ein unerwünschtes Absetzen der Partikel zu verhindern. Eine zu hohe Strömungsgeschwindigkeit kann jedoch den Verschleiß und den Energieverbrauch erhöhen.

Der Betriebspunkt der Pumpe sollte anhand der tatsächlichen Systemkennlinie ermittelt und nicht ausschließlich anhand der Nennfördermenge der Pumpe ausgewählt werden.

5. Wie man Nassteilmaterialien für Papiermühlensuspensionen auswählt

Die Materialauswahl ist von entscheidender Bedeutung, da die Prozessflüssigkeiten in Papierfabriken abrasive Feststoffe, korrosive Chemikalien oder beides enthalten können.

Das geeignete Material hängt vom vorherrschenden Versagensmechanismus ab.

5.1 Hochchromlegierung

Hochchromhaltiges Weißgusseisen wird häufig für Schlammpumpenkomponenten verwendet, die abrasiven Mineralpartikeln ausgesetzt sind.

Es kann für Anwendungen in Betracht gezogen werden, die Folgendes umfassen:

• Sand und Kies.

• Harte Mineralpartikel.

• Abrasives Abwasser.

• Bestimmte mineralische Füllstoffsuspensionen.

Hochchromlegierungen bieten zwar eine gute Abriebfestigkeit, sind aber keine Universallösung für chemisch aggressive Umgebungen.

Die Korrosionsbeständigkeit muss im Hinblick auf das tatsächliche Medium, die Temperatur und die chemische Zusammensetzung überprüft werden.

5.2 Naturkautschuk und andere Elastomere

Für bestimmte Anwendungen, die feine Partikel und geeignete chemische Bedingungen erfordern, können gummierte Schlammpumpenkomponenten in Betracht gezogen werden.

Sie eignen sich möglicherweise für ausgewählte feinkörnige Abwässer und Mineralsuspensionen.

Die Verträglichkeit von Kautschuk hängt jedoch von der Partikelgröße, der Partikelform, der Temperatur und der Einwirkung von Chemikalien ab.

Grobe oder scharfe Partikel, hohe Temperaturen und unverträgliche Chemikalien können die Verwendung von Elastomerwerkstoffen einschränken.

5.3 Edelstahl und korrosionsbeständige Legierungen

Einige Prozessflüssigkeiten in Papierfabriken enthalten saure oder alkalische Chemikalien, Chloride und andere korrosive Substanzen.

Bei diesen Anwendungen muss neben der Abriebfestigkeit auch die Korrosionsbeständigkeit bewertet werden.

Je nach den jeweiligen Gegebenheiten können Edelstahl, Duplex-Edelstahl und andere korrosionsbeständige Legierungen in Betracht gezogen werden:

• pH-Wert.

• Chloridkonzentration.

• Betriebstemperatur.

• Chemische Zusammensetzung.

• Oxidierende oder reduzierende Bedingungen.

Bei Flüssigkeiten mit sowohl abrasiven als auch korrosiven Eigenschaften sollte die Materialauswahl auf den kombinierten Verschleiß- und Korrosionsmechanismen basieren.

Es sollte nicht davon ausgegangen werden, dass dasselbe Material für alle Abwasserströme aus Papierfabriken, Schwarzlauge, Grünlauge oder Bleichprozessströme geeignet ist.

6. Auswahl der richtigen Wellendichtung

Die Dichtungsanordnung sollte entsprechend dem Medium, dem Betriebsdruck, der Temperatur und den Wartungsanforderungen ausgewählt werden.

6.1 Drüsenverschluss

Stopfbuchsendichtungen werden häufig in Hochleistungs-Schlammpumpen eingesetzt.

Zu ihren Vorteilen zählen die relativ einfache Konstruktion und die bequeme Wartung.

Allerdings ist bei Stopfbuchsen in der Regel eine angemessene Spülung oder Schmierung erforderlich, um Leckagen zu kontrollieren und den Verschleiß der Wellenhülse zu reduzieren.

Bei Abwässern aus Papierfabriken und abrasiven Schlämmen sollte die Spülvorrichtung entsprechend den tatsächlichen Feststoffen und Betriebsbedingungen ausgelegt werden.

6.2 Gleitringdichtung

Mechanische Dichtungen können Leckagen reduzieren und eignen sich für Anwendungen, bei denen eine kontrollierte Dichtungsleistung erforderlich ist.

Allerdings können suspendierte Partikel, Fasern und abrasive Feststoffe die Dichtflächen beeinträchtigen.

Das Dichtungsmaterial, die Spülvorrichtung und das Hilfssystem müssen daher sorgfältig ausgewählt werden.

6.3 Doppelte Gleitringdichtung

Für bestimmte Anwendungen mit korrosiven oder umweltsensiblen Medien kann eine doppelte Gleitringdichtung mit einem geeigneten Barriere- oder Pufferflüssigkeitssystem in Betracht gezogen werden.

Diese Anordnung kann eine zusätzliche Leckagekontrolle gewährleisten, erfordert aber auch geeignete Hilfseinrichtungen und Überwachung.

Die Wahl zwischen Stopfbuchspackungen und Gleitringdichtungen sollte auf den tatsächlichen Betriebsbedingungen basieren und nicht auf der Annahme, dass eine Dichtungsanordnung immer überlegen ist.

Bei vertikalen Tauchpumpen muss die Wellenabdichtung auf die jeweilige Pumpenkonstruktion geprüft werden. Die SP-Serie benötigt beispielsweise keine herkömmliche Wellenabdichtung.

7. Häufige Probleme aufgrund falscher Auswahl der Schlammpumpe

Die falsche Pumpenauswahl kann zu höheren Wartungskosten, geringerer Produktionseffizienz und unerwarteten Ausfallzeiten führen.

Häufige Probleme sind:

Übermäßiger Verschleiß von Laufrädern und Auskleidungen

Dies kann vorkommen, wenn abrasive Partikel konzentrierter oder härter sind als ursprünglich angenommen oder wenn die Pumpe unter ungeeigneten hydraulischen Bedingungen arbeitet.

Faseransammlung und Verstopfung

Lange Fasern können sich um das Laufrad verfangen oder in engen Kanälen ansammeln, wenn die Pumpe nicht für faserige Medien ausgelegt ist.

Unzureichender Durchfluss

Eine falsche Pumpendimensionierung, eine Unterschätzung des Rohrleitungswiderstands oder die Nichtberücksichtigung der Schlammeigenschaften können zu einem unzureichenden tatsächlichen Durchfluss führen.

Undichtigkeit

Unzureichende Spülung, abrasive Partikel, falsche Dichtungsauswahl oder ungeeignete Betriebsbedingungen können den Dichtungsverschleiß beschleunigen.

Hoher Energieverbrauch

Überdimensionierte Pumpen, Betrieb weit entfernt vom optimalen Wirkungsgrad und übermäßiger Rohrleitungswiderstand können die Betriebskosten erhöhen.

Um diese Probleme zu vermeiden, sollte die Pumpenauswahl auf genauen Prozessdaten und den tatsächlichen Eigenschaften des transportierten Mediums basieren.

8. Welche Informationen sind für die Auswahl von Schlammpumpen in Papierfabriken erforderlich?

Bei der Anfrage nach einem Angebot für eine Schlammpumpe hilft die Bereitstellung vollständiger Betriebsinformationen dem Hersteller, die Anwendung zu beurteilen und eine geeignete Konfiguration zu empfehlen.

Folgende Informationen sind besonders wichtig:

Bei Anwendungen mit abrasiven Partikeln sind auch die Härte und die Form der Partikel von Bedeutung.

Bei faserigen Medien sollten die Faserlänge und das Verhedderungspotenzial geklärt werden.

Bei korrosiven Prozessflüssigkeiten sind die chemische Zusammensetzung und die Betriebstemperatur entscheidend für die Auswahl geeigneter Materialien für die medienberührenden Bereiche und Dichtungsanordnungen.

9. CNSME-Schlammpumpenlösungen für die Papierindustrie

CNSME PUMP ist spezialisiert auf hochbelastbare Kreiselpumpen für Schlämme und Verschleißteile für anspruchsvolle industrielle Anwendungen.

Für die Papierindustrie können CNSME-Pumpenlösungen für ausgewählte Prozessaufgaben im Zusammenhang mit abrasivem Abwasser, sandhaltigen Flüssigkeiten, geeignetem Schlamm und dem Transfer mineralischer Suspensionen evaluiert werden.

Je nach Betriebsbedingungen und Installationsanforderungen kommen folgende Produktreihen infrage:

• AH/AHR Horizontale Schlammpumpen Für geeignete abrasive Fest-Flüssig-Gemische und Prozessabwässer.

• G/GH Kiespumpen: Für Anwendungen mit größeren Feststoffpartikeln und anspruchsvollen Anforderungen an die Feststoffförderung.

• SP/SV Vertikal-Sumpfpumpen: Für das Unterwasserpumpen aus Sammelgruben, Sammelbecken und Behältern, die geeignete, feststoffhaltige Flüssigkeiten enthalten.

Für unterschiedliche Verschleißbedingungen sind Nassbereichskonfigurationen aus Metall und Elastomer erhältlich, vorbehaltlich der chemischen Verträglichkeit und der Anwendungsanforderungen.

Bei langfaserigem Zellstoff, Zellstoff mit hoher Konsistenz, hochviskosen Beschichtungen und chemisch aggressiven Prozessflüssigkeiten muss die Anwendung sorgfältig geprüft werden, um festzustellen, ob eine herkömmliche Kreiselpumpe für Suspensionen geeignet ist oder ob spezielle Pumpanlagen erforderlich sind.

Durch das Verständnis des tatsächlichen Mediums und der Betriebsbedingungen kann CNSME bei der Bewertung geeigneter Schlammpumpenkonfigurationen für Papierfabriken helfen.

Kontaktieren Sie CNSME PUMP

Wenn Sie eine Schlammpumpe für ein Abwassersystem einer Papierfabrik, abrasive Prozessschlämme, sandhaltige Flüssigkeiten oder Schlammtransportanwendungen suchen, wenden Sie sich mit Ihren Betriebsparametern an CNSME PUMP.

Unser Team kann die Eigenschaften des Fördermediums, die erforderliche Fördermenge, die Förderhöhe, die Installationsanordnung und die Materialanforderungen prüfen, um eine geeignete Pumpenlösung zu ermitteln.