книги / Технология производства бумаги
..pdf–поддержание в чистом виде наружной поверхности цилиндра и устранение слоя воздуха между поверхностью цилиндра
ибумагой;
–поддержание соответствующего натяжения синтетических
сеток.
8.7. Вентиляция сушильной части бумагоделательной машины
Схема вентиляционной установки сушильной части БДМ приведена на рис. 35. От вентиляции сушильной части зависит скорость испарения воды и, следовательно, производительность бумагоделательной машины. Производительность вентиляции в основном зависит от параметров поступающего и уходящего воздуха (температура, влагосодержание).
Количество воздуха, необходимое для удаления испаренной с 1 кг бумаги воды (удельный расход, кг/кг), определяется по формуле
α = |
|
R |
, |
x − x |
|||
1 |
0 |
|
|
где R − количество воды, испаряемое с 1кг бумаги; x1, x0 − влагосодержание воздуха на выходе из сушильного колпака и на входе в него.
Часовой расход воздуха на вентиляцию
αч = α ·G,
где G − производительность бумагоделательной машины в час. Над сушильной частью бумагоделательной машины для бы-
строго удаления влажного воздуха устанавливают колпаки закрытого типа (раньше устанавливали колпаки открытого типа). Влажный воздух из-под колпака отсасывают несколько вентиляторов на крыше зала бумагоделательной машины. Нагнетающие вентиляторы подают горячий воздух в нижнюю часть бумагоде-
71
лательной машины, создавая вертикальные потоки для обдува нижних сушильных сукон.
Система вентиляции снабжена теплорегенерационной установкой, которая подогревает отходящим горячим воздухом подаваемый в помещение воздух и воду в пластинчатых теплообменниках. Установка имеет паровой калорифер для дополнительного подогрева подаваемого наружного воздуха.
Открытые колпаки устанавливали на втором этаже машинного зала на уровне второго яруса сушильных цилиндров. На современных бумагоделательных машинах колпаки закрытого типа полностью изолируют сушильную часть на первом и втором этажах. Такая конструкция позволяет снизить тепловые потери и уменьшает расход пара на сушку на 10–20 %. Производительность сушки также повышается на 15–20 % за счет увеличения температуры нагнетаемого воздуха до 80–100 ○С.
8.8. Пароконденсатная система сушильной части
Важным условием эффективной сушки бумаги является надлежащая система подвода пара в цилиндры и отвода из них конденсата. Количество пара, подаваемого в цилиндры, регулируется вентилем на главном паропроводе.
В старых системах подвод пара осуществляется из параллельных патрубков, соединяющих каждый сушильный цилиндр с главным паропроводом, и регулируется вентилем на патрубках. Недостатком этой системы является отсутствие циркуляции пара в цилиндрах.
Более совершенна система со ступенчатым подводом пара, обеспечивающая циркуляцию пара в цилиндрах. Свежий пар из главного паропровода поступает в конечную по ходу машины группу, насчитывающую до 75 % от общего числа цилиндров. Смесь конденсата и пара из этой группы поступает в водоотделитель, откуда конденсат уходит в сборник конденсата, а вторичный пар направляется в цилиндры средней группы. Давление пара в ней при-
72
мерно на 30 % ниже. После отделения конденсата пар из средней группы поступает в первую сушильную группу (по ходу машины), а из этой группы – в водоотделитель, затем в теплообменник, где конденсируется. Веськонденсат направляется в котельную.
Сушильная часть по подаче пара может быть разделена на три, четыре и даже пять групп.
Преимущество циркуляции пара − отсутствие накапливания воздуха в системе.
8.9.Схемы проводки бумажного полотна
всушильной части бумагоделательной машины
Наиболее распространенной и универсальной является схема проводки полотна бумаги с двухрядным расположением цилиндров и двумя самостоятельными сушильными сетками, охватывающими верхний и нижний ряды (см. рис. 35). Схема применяется для сушки всех видов бумаги и картона. В таких схемах полотно бумаги попеременно соприкасается с нагретой поверхностью нижнего и верхнего рядов сушильных цилиндров, в результате чего достигается максимальная интенсивность испарения влаги. Усадка полотна происходит как в машинном, так и в поперечном направлениях.
Однако на скоростных машинах при выработке тонких видов бумаги (газетной, печатной и др.), особенно в начале сушки, возникают обрывы из-за небольшой механической прочности влажного полотна. С целью сокращения обрывов и повышения надежности работы машины широко применяют схему, при которой бумажное полотно вместе с сукном последовательно огибает верхний и нижнийрядысушильных цилиндров (безобрывная проводка).
В схеме с верхним расположением сушильной сетки бумага непосредственно соприкасается только с цилиндрами верхнего ряда, а транспортирующая сушильная сетка – с цилиндрами нижнего ряда (рис. 39). Однако при этом значительно ухудшается теплообмен между нижнимрядом сушильных цилиндрови бумагой.
73
Рис. 39. Двухряднаясхемабезобрывнойпроводкибумажного полотнасверхнимрасположениемсушильнойсетки: 1 – сушильный цилиндр; 2 – бумажноеполотно; 3 – сушильнаясетка
Рис. 40. Однорядная компоновка сушильных цилиндров с вакуумными валами: 1 – вакуумный вал; 2 – сушильный цилиндр;
3 – бумажное полотно; 4 – сушильная сетка
В схемах безобрывной проводки цилиндры, с которыми не соприкасается бумажное полотно, практически не участвуют в процессе сушки, температура их более высокая, возникают трудности с паразитным приводом и т.д. В связи с этим вместо нижнего ряда сушильных цилиндров устанавливают направляющие необогреваемые валики, вращение которых должно производиться от сушильной сетки.
При работе машины на высоких скоростях в пазухах направляющих валов возникает давление (в одном – отрицательное, в другом – избыточное), под действием которого бумажное полотно отстает от сетки, что может приводить к обрыву или образованию складок. С целью предотвращения данного нежелательного явления
74
в направляющих валах поддерживают небольшой вакуум для прижатия полотна бумаги к сушильной сетке (рис. 40). Вместо вакуумных валов могут применяться желобчатые валы, в которых избыточное давлениерелаксируется черезуглубления желобков.
Вариантысхем сушильных частей БДМ приведены нарис. 41.
|
|
|
а |
|
|
б |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
г |
д
Рис. 41. ВариантысхемсушильнойчастиБДМ: а– традиционнаядвухрядная компоновка цилиндров с шахматным расположением; б – двухрядная компоновка цилиндров без сукносушителей и с синтетическими сушильными сетками; в – однорядная компоновка цилиндров с безобрывной проводкой и вакуумными валами; г – компоновка сушильной части с клеильным прессом; д – компоновка цилиндров с сушильным конвективным шкафом
75
9. ОТДЕЛКА БУМАГИ
9.1. Машинная отделка
После сушки бумажное полотно проходит 1–2 холодильных цилиндра и машинный каландр.
Для охлаждения бумаги обычно устанавливают верхние и нижние холодильные цилиндры, чтобы обе стороны полотна соприкасались с ними. В холодильные цилиндры подается, а затем отводится вода из водопроводной магистрали.
На холодильных цилиндрах полотно охлаждается с 70–90 до 50–55 ○C и равномерно увлажняется на 1–2 % конденсирующейся влагой.
Машинный каландр служит для уплотнения бумаги и придания ей гладкости. Устанавливают его после сушильной части бумагоделательной машины. Бумага, не прошедшая машинный каландр, называется матовой, после машинного каландра − машинной гладкости, пропущеннаячерез суперкаландр − каландрированной.
Машинный каландр (рис. 42) состоит из 2–10 металлических валов, нижний из которых приводной. Давление достигает 60–100 кг/см (линейное).
При каландрировании бумага подвергается постепенно возрастающему механическому давлению металлических валов. В результате происходит уменьшение и выравнивание толщины полотна по всей его ширине, а также повышение его гладкости, лоска (блеска) и плотности. После каландрирования бумаги из грубых волокон древесной массы возможно снижение ее прочности, а для бумаги из хорошо размолотых волокон целлюлозы – происходит повышение прочности. В случае каландрирования пересушенного полотна или с неравномерной влажностью возможны частые его разрывы. С повышением влажности полотна перед каландрированием оно становится более эластичным и лучше обрабатывается. Однако при чрезмерной влажности качество полотна снижается.
76
Рис. 42. Схема восьмивального машинного каландра: 1 – бумажное полотно; 2 – нижнийвалкаландра; 3 – наматываемыйрулонкаландрированной бумаги; 4 – средние валы каландра; 5 – верхний вал каландра; 6 – механизм прижима; 7 – станина; 8 – рычаги валов; 9 – холодильный цилиндр; 10 – разгонная дуга
Изменения в бумажном полотне на машинном каландре, а также влияние процесса каландрирования на свойства бумаги носят тот же характер, чтои вслучае каландрирования на суперкаландре.
Другим вариантом развития машинного каландрирования является установка наклонных каландров (рис. 43). Наклонные каландры особенно эффективны при изготовлении легкомелованной бумаги. Достоинствами такой системы являются: меньшая нагрузка верхних валов на нижние, простота заправки, быстрая замена валов, легкое обслуживание.
Для поверхностной отделки бумаги с целью повышения гладкости и улучшения печатных свойств может быть установлен
четырехвальный софт-каландр, представляющий собой уста-
новку с двумя захватами (рис. 44). Захват софт-каландра состоит из вала с компенсацией прогиба и мягкой облицовкой и обогреваемого вала. В отличие от обычного машинного каландра, где отделка осуществляется только за счет уплотнения, в «мягком»
77
каландре происходит процесс, аналогичный суперкаландрированию. В зоне контакта валов за счет облицовки мягкого вала создается площадка упругой деформации и происходит микроскольжение бумаги относительно поверхности металлического вала, т.е. повышение гладкости происходит как за счет выглаживания поверхности, так и за счет уплотнения бумаги.
а |
б |
Рис. 43. Наклонныйкаландр(система«Янус»): а– схемакаландра; б– общийвидкаландра«Янус»
Рис. 44. Конструкция софт-каландра (фирмы Voith): 1 – обогреваемые валы; 2 – валы с мягкой облицовкой; 3 – полотно бумаги
Валы обогреваются до 70–200 ºС. Линейное давление в захватах составляет 35–350 кН/м.
Преимущества софт-каландра перед машинным каландром:
– «мягкий» каландр позволяет избежать операции суперкаландрирования, вследствие чего сокращаются количество брака
78
при отделке бумаги, численность обслуживающего персонала, производственные площади и др.;
–снижаются удельные затраты электроэнергии и пара на
1т бумаги;
–в софт-каландре отсутствуют явления раздавливания и залощения за счет значительного снижения удельных давлений на бумажное полотно;
–возможность выработки бумаги, более равномерной по ширине полотна по показателям гладкости, толщины и с лучшими печатными свойствами;
–улучшенные эксплуатационные свойства;
–двухсторонность может быть проконтролирована с помощью линейного давления, температуры и твердости валов.
Софт-каландр может быть дополнен паровым увлажнителем, внешними устройствами профилирования и системой заправки.
Кроме указанных технологических операций машинная отделка может включать мелование (нанесение мелового покрытия), поверхностную проклейку, крашение, микрокрепирование.
Для получения высококачественной печатной бумаги используется мелование. Меловальное устройство, устанавливаемое непосредственно на бумагоделательную машину, усложняет ее конструкцию и обслуживание, но экономически это выгоднее, чем отдельные меловальные установки.
На каждую поверхность бумаги наносят по 6–12 г/м2 покрытия, которое состоит из сортированного каолина (75–85 %) и
крахмала (25–15 %).
Установки для нанесения покрытия могут быть вальцевыми или шаберными (рис. 45).
Шаберные устройства для мелования предусматривают нанесение мелового состава на поверхность бумаги при помощи валиков, погруженных в этот состав, и выравнивания покрытия при помощигибкого иливоздушного шабера.
Поверхностная проклейка бумаги проводится с целью улуч-
шения сомкнутости ее структуры, повышения прочности, гладко-
79
сти, однородности, придания ей водо-, паро- и жиронепроницаемости и для устранения таких дефектов, как разносторонность, пылимость, выщипываемость волокон, шершавость и др.
Рис. 45. Схема вальцевого устройства для мелования: 1 – бумажное полотно после полусухогокаландра; 2 – бумажноеполотносмеловальнымпокрытием, направляемое на досушку; 3 – покровный пресс; 4 – распределительные валики; 5 – подача меловой суспензии; 6 – подсушка покрытия; 7 – сушильный цилиндр
При поверхностной проклейке достигается экономия проклеивающих веществ, так как проклеивается не вся масса бумаги, а только ее поверхностный слой, и отсутствуют промои. Кроме того, поверхностная проклейка позволяет в ряде случаев снизить степень помола волокна, в результате чего уменьшается расход энергии на производство бумаги и повышается производительность машины.
Поверхностная проклейка может осуществляться в клеильной ванне, в каландре и в клеильном прессе. Последний способ является наиболее распространенным.
В качестве проклеивающих веществ для поверхностной проклейки широко используются различные виды крахмала, натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (NаКМЦ), казеин, животный клей, поливиниловый спирт, латексы и др. К проклеивающим веществам могут прибавляться оптические отбеливатели и другие добавки, придающие бумаге специальные свойства.
Клеильные прессы обычно устанавливают в той части машины, где сухость бумажного полотна достигает 85–94 %. Они со-
80