Производство бумаги и картона

4.7. Сортирование бумажной и картонной массы

Сортирование массы в системах подготовки перед отливом на БДМ и КДМ осуществляется в закрытых одноили двухситовых напорных сортировках с гидродинамическими лопастями. Назна­ чение машинных сортировок - удаление пучков и узелков волокон, защита напорного ящика и сеточной части машины от поврежде­ ний посторонними включениями и дефлокуляция бумажной массы. Машинные сортировки работают при низкой концентрации массы.

Применяют одну, две, иногда три ступени сортирования. Уро­ вень отходов с одной ступени составляет 3...5 % и на сортировке последней ступени часто устанавливают камеру отходов, которая открывается через определенный промежуток времени или по мере заполнения. Машинные сортировки устанавливаются в непосредст­ венной близости от напорного ящика, чтобы флокулы не могли образоваться вновь. Для исключения слизеобразования и попада­ ния сгустков слизи на бумажное полотно к внутренней поверхности сортировок предъявляются высокие требования по гладкости, а фланцевые соединения должны быть типа «металл-металл».

Одно из основных требований к машинным сортировкам - низкие пульсации. Пульсации при работе напорных сортировок не­ избежны. Для сортировок высокой концентрации в размольно­ подготовительных отделах они необходимы, так как именно созда­ ние ротором знакопеременных давлений обеспечивает процесс сортирования массы и очистку сит.

Для процесса же формования полотна пульсации являются нега­ тивным фактором, поэтому их частоту и интенсивность строго лимитируют. Частота пульсаций определяется скоростью вращения

ротора и количеством лопастей. Амплитуду пульсаций можно регу­ лировать, изменяя зазор между лопастью и ситом. В конструкциях машинных сортировок используют принцип наложения пульсаций, при котором разнофазные пульсации гасят друг друга. Частота пуль­ саций должна быть не ниже 27 циклов в минуту.

Всовременных сортировках используют сита с профилиро­ ванной конфигурацией круглых или щелевых отверстий. Круглые отверстия сит лучше задерживают продолговатые загрязнения, ще­ левые - загрязнения шаровидной и кубической формы. Чем меньше размер отверстий сит, тем выше эффективность сортирования.

Вмашинных сортировках редко применяют перфорированные сита из-за пониженного размера живого сечения и невозможности получить профилированные отверстия. В отличие от перфориро­ ванных просверленные сита позволяют получить конструкционную прочность поверхности сортирования при достаточно большом (до 70 %) размере живого сечения. Этим достигается высокая произво­ дительность при небольших габаритных размерах сортировки. Сверление позволяет получить отверстия различной формы: пря­ мые, ступенчато-цилиндрические, ступенчато-конические и кони­ ческие. Коническая форма отверстий уменьшает вероятность их за­ купоривания и остановов сортировок для чистки сита.

Наиболее слабым сечением просверленного сита является наименьшая перемычка между отверстиями. Равные перемычки обусловливают равную прочность в двух перпендикулярных на­ правлениях. Для равнопрочных сит отношение шагов отверстий вдоль и поперек сита равно 0,577. Рекомендуемые диаметры отвер­

и эффективность сортирования. Живое сечение щелевых сит мень­ ше, чем просверленных сит, однако в них обеспечиваются более свободное течение массы и меньшее накопление волокон на пере­ городках между щелями. Использование щелевых сит с малой (менее 0,4 мм) шириной щели приводит к существенному умень­ шению живого сечения сита, т.е. к необходимости увеличения размеров сортировки или к увеличению скорости прохождения массы через щели. В этом случае возможно образование жгутиков из волокон, ухудшающих качество получаемой продукции.

При выборе того или иного типа машинных сортировок наиболее важными факторами являются их механический дизайн, характер пульсаций и конструкция устройства для вывода загрязнений.

Отечественная промышленность выпускает закрытые узлоло­ вители шести типоразмеров. Два первых типоразмера - односитовые узлоловители (типа селектифайер), последующие - двухситовые (типа центрискрин).

При необходимости обеспечения большей производительности в одной машине используют двухситовые напорные сортировки. Наряду с двухситовыми сортировками типа УЗ (по последней ин­ формации сейчас не выпускаются) в нашей стране работают сортировки аналогичной конструкции типа СЗ. Сортировки СЗ от­ личаются от сортировок УЗ большим числом лопастей и более высокой мощностью привода. В сортировках СЗ имеются подводы для разбавления, что позволяет сортировать более загрязненную массу концентрацией до 2 %. Сортировки УЗ целесообразно при­ менять непосредственно перед бумаго- и картоноделательными машинами для предварительно сортированной и очищенной массы. В сортировке типа СЦН роль лопастей выполняют полусфериче­ ские выступы на цилиндрической поверхности ротора. Благодаря повышенной частоте пульсации удается поднять концентрацию по­

ступающей массы до 3 %. Производительность этой сортировки в 2...4 раза выше, чем обычной односитовой напорной сортировки соответствующего типоразмера.

Технические характеристики таких сортировок приведены в книге «Оборудование целлюлозно-бумажного производства» [20].

Среди иностранных изготовителей оборудования для очистки массы можно выделить следующих.

Для тонкого сортирования волокнистой массы фирма «АЫstrom» предлагает узлоловители Ahlscreener Н, ST (рис. 25).

Рис. 25. Узлоловитель (напорная сортировка) Ahlscreener: I - подача массы; II - выход очищенной массы; III - выход отходов; IV - промывка сита

Технические характеристики узлоловителей типа Ahlscreener H, ST приведены в табл. 33, 34.

Концентрация массы:

- на первой ступени сортирования, с перфорированным ситом

I, 0...2,5 %;

-на первой ступени сортирования, сито со шлицами 0,8-2,0 %;

-на второй ступени сортирования, с перфорированным ситом 1,0...2,0% .

* В числителе - частота вращения вала при частоте электрического тока 50 Гц, в знаменателе - при частоте тока 60 Гц.

Т а б л и ц а 34

Техническая спецификация сортировки типа ST

Также для тонкого сортирования и фракционирования бумажной массы компания «GL&V» предлагает низкопульсационную сортировку Beloit-Jones M -R™ с интенсивностью пульсации менее 0,34 кПа и с рабочим давлением 690 кПа, а для отдельных случаев на 1035 кПа. Характеристика низкопульсационной сортировки «Beloit-Jones M-R™» приведена в табл. 35.

Для грубого и для тонкого сортирования беленой и небеле­ ной целлюлозы, древесной массы, макулатуры фирма «Рарсе!» предлагает напорную сортировку STU, предназначенную для мас­ соподготовительных отделов. Кроме этого, сортировка STU используется и для фракционирования массы. Техническая харак­ теристика напорной сортировки STU представлена в табл. 36.

Т а б л и ц а 35

Характеристика низкопульсационной сортировки Beloit-Jones M-R™

Т а б л и ц а 3 6

Техническая характеристика напорной сортировки STU

Сортирование бумажной массы при средней концентрации

Фирма «Voith Paper» предлагает для тонкого сортирования массы при средней концентрации сортировку Combisorter CSM. Техническая характеристика Combisorter CSM представлена в табл. 37.

Сортирование макулатурной массы при средней концен­ трации

Фирма «Escher Wyss» предлагает сортировку макулатурной массы «Режектсортер», эффективно работающую на конечной сту­ пени сортирования отдела приготовления макулатурной массы. Содержание инородных примесей на входе в сортировку вплоть до 30 %. Техническая характеристика сортировки макулатуры «Ре­ жектсортер» представлена в табл. 38.

Количество узлоловителей п определяется по формуле

0,88-10000’

где Луг.бр. - суточная производительность бумагоделательной ма­ шины брутто, т/сут; А - количество абсолютно сухого волокна, поступающего на очистку, на тонну бумаги (берется из расчета во­ ды и волокна), кг/т; Q - производительность узлоловителя по воздушно-сухому волокну, т/сут.

Пример расчета узлоловителей приведен в разд. 13 настоящего пособия.

При установке выбранной сортировки необходимо иметь в ви­ ду, что ее нежелательно устанавливать слишком близко к напорному ящику (1...2 м), так как при этом будут наблюдаться нежелательные пульсации массы, затрудняющие получение качест­ венной продукции.

Сортирование отходов

Количество отходов узлоловителя закрытого типа 3...5 % от поступающей массы. Концентрация отходов 1,5...3 %.

На второй ступени очистки обычно используют плоские виб­ рационные сортировки. Технические характеристики вибрацион­ ных сортировок приводятся в табл. 39.

Количество вибрационных сортировок п определяется по фор­ муле, аналогичной для подсчета количества узлоловителей (вместо производительности узлоловителя берется производительность вибрационной сортировки).

Пример расчета вибрационной сортировки приведен в разд. 13 настоящего пособия.

На второй ступени сортирования бумажной массы, состоящей из 100 % целлюлозной массы, целесообразно устанавливать не вибрационную, а напорную сортировку. Это производится с целью снижения потерь ценного волокна.

4.8. Бассейны для бумажной и картонной массы

Классификация бассейнов. По назначению бассейны можно разделить:

1) на аккумулирующие;

2) выравнивающие свойства массы: а) перемешивания; б) смешения.

По форме бассейны выполняются горизонтальными и верти­ кальными. Перемешивание массы в бассейнах производится при помощи лопастей, пропеллеров, турбин и шнеков, в соответствии с чем бассейны называются лопастными, пропеллерными и специ­ альными.

Вертикальные аккумулирующие бассейны имеют ряд недос­ татков. Основным из них является неудовлетворительное переме­ шивание массы. Различная концентрация массы в бассейне по вер-

тикали объясняется тем, что она располагается слоями соответст­ венно весу отдельных волокон. Кроме того, высота бассейнов даже небольших емкостей получается значительной, что затрудняет соз­ дание достаточного уклона труб для спуска массы самотеком.

В том случае, если по условиям производства допускается из­ менение однородности массы и требуется создание большого запаса, устанавливаются выносные вертикальные аккумулирующие утепленные бассейны. Объем каждого из них может достигать 450...2000 м3. Однородности массы в таких бассейнах можно дос­ тичь только при использовании метального устройства специальной конструкции, например типа Ковэн.

Вертикальные бассейны для массы высокой концентра­ ции. Эти бассейны применяются в промывном, очистном, отбельном цехах, древесномассных заводах и бумажных фабриках как буферные (приёмные) для приёма и хранения полуфабрикатов с концентрацией до 18 % с последующим разбавлением и подачей в производство при концентрации 1,5...4,5 %. Характеристика бас­ сейнов для массы высокой концентрации приведена в табл. 40.

Суммарный объём вертикальных бассейнов вычисляется по аналогии с горизонтальными бассейнами по формуле, приведённой далее.

Технические характеристики других вертикальных бассейнов для массы высокой концентрации подробно приведены в книге «Оборудование целлюлозно-бумажного производства» [20].

Расчет емкости бассейнов производится исходя из максималь­ ного количества массы, подлежащей хранению, и необходимого времени хранения массы в бассейне. Согласно рекомендациям Гипробума приемные бассейны должны быть рассчитаны на шести-, восьмичасовое хранение массы, а объёмы бассейнов оборотного брака на общий запас хранения - 4 часа. Как правило, продолжи­ тельность хранения полуфабрикатов до и после размола - 2 часа, а бумажной массы в смесительном (композиционном) и машинном бассейнах - 20...30 минут. В некоторых случаях предусматривает­ ся хранение полуфабрикатов до размола в башнях высокой концентрации, рассчитываемых на двенадцати-, двадцатичетырех­ часовой запас. Однако в настоящее время при наличии современных систем автоматизации на бумажном производстве время запаса в бассейнах может быть уменьшено.