книги / Оборудование целлюлозно-бумажного производства. Бумагоделательные машины
.pdfУдельный расход энергии на роспуск материала следующий (кДж/100 кг):
Л е г к о р а с п у с к а е м ы е м а т е р и алы :
м ок ры й б р а к п о с л е Г а у ч -
в а л а и |
п р ессо в |
2 880 |
|
ц е л л ю л о за |
б е л е н а я |
3 600 |
|
б у м а г а с и га р е т н а я |
3 60 0 |
||
б у м а г а б е з п р о к л ей к и |
5 4 0 0 |
||
д р е в е с н а я |
м асса |
7 20 0 |
|
С р е д н е р а с п у с к а е м ы е |
м ат е |
||
р и алы : |
|
|
|
ц е л л ю л о за н е б е л е н а я |
9 0 0 0 |
||
б у м а г а ^ ж у р н а л ь н а я |
10 080 |
||
» |
п и сч ая |
10 080 |
|
|
к о н д е н с а т о р н а я |
9 00 0 |
|
|
м еш оч н ая |
10 80 0 |
б у м а г а о б ер т о ч н а я |
|
14 4 0 0 |
||
» |
у п а к о в о ч н а я |
|
14 4 0 0 |
|
к а р т о н п ап оч н ы й |
|
9 0 0 0 |
||
т> |
м а к у л а т у р н ы й |
|
9 0 0 0 |
|
Т р у д н о р а с п у с к а е м ы е |
м а т е |
|
||
р и ал ы : |
|
|
|
|
ц е л л ю л о за |
со л о м е н н а я |
|
12 600 |
|
б у м а га |
п ер ф о к а р т о ч н а я |
12 600 |
||
ъ |
м е л о в а н н а я |
|
12 600 |
|
» |
р и со в а л ь н а я |
|
12 600 |
|
» |
ф о т о п о д л о ж к а |
|
12 6 0 0 |
|
к ар тон |
м н огосл ой н ы й |
|
14 4 0 0 |
|
п о д п ер га м ен т |
|
16 02 0 |
||
п ер га м ен т |
п р о зр а ч н ы й |
|
18 000 |
Коэффициент |
£— экспериментальная величина, зависящая |
от конструкции |
гидроразбивателя и режима течения массы |
в ванне. Для роторов гидроразбивателей коэффициент £ нахо дится в пределах 0,1—0,3.
Установлено, что чем больше поверхность ротора, тем ин тенсивнее циркуляция массы в ванне. В то же время с увели чением поверхности ротора условия для полного роспуска массы на отдельные волокна ухудшаются. При конструирова нии роторов необходимо учитывать оба эти фактора.
Так как режим движения водно-волокнистой суспензии в ванне при роспуске брака находится в автомодельной обла сти, то для подобных установок можноиспользовать для пере счета следующую зависимость:
N /N 1= n3D® / n?Dp"
где AT, п, Dp — соответственно потребляемая мощность, частота вращения и диаметр ротора модели; Nu пи DPl— соответствую
щие значения проектируемого ротора.
11.3. ВАКУУМНАЯ СИСТЕМА
Вакуумная система предназначена для обеспечения интен сивного обезвоживания бумажного полотна в сеточной и прес совой частях машины, передачи полотна с сеточной в прессо вую часть, от одних элементов конструкции прессовой части к другим и для кондиционирования сукон.
Вакуумная система представляет собой группу генераторов вакуума, которые связаны с зонами отсоса трубопроводами, оснащенными водоотделителями, запорно-регулирующей арма турой ручного, автоматического и дистанционного управления.
В качестве генераторов вакуума применяются объемные и центробежные машины [81, 82].. К первой группе машин отно
сятся водокольцевые вакуумные насосы и вакуум-насосы Руте, ко второй — вакуумные турбовоздуходувки.
Современные вакуумные системы на базе водокольцевых вакуумных насосов обычно представляют собой объединенную трубопроводами группу насосов, расположенных над железо бетонным каналом, служащим емкостью для сбора отходящей от вакуумных насосов воды и глушителем шума.
Ккаждой зоне отсоса подключены свои вакуумные насосы.
Вслучае большого количества зон отсоса допускается подклю чение мало влияющих на работу друг друга зон отсоса к од ному вакуум-насосу. В системе необходимо устанавливать ре зервный вакуум-насос с возможностью быстрого подключения его к любой зоне отсоса.
Разрежения в зонах отсоса регулируются задвижками, уста
новленными на трубопроводе. Так как к зонам отсоса подклю чены свои вакуумные насосы, для обеспечения стабильного ва куума обычно не требуется специальных средств автоматики. Для обеспечения нормального режима работы вакуумного на соса и для устранения пульсаций разрежения все зоны отсоса, в которых отводится значительное количество воды (отсасы вающие ящики, сукномойки и т. д.), имеют водоотделители.
Вакуум-насосы Руте представляют собой воздуходувку с вращающимися поршнями, работающую в режиме вакуум-на соса. Их можно устанавливать на большом (до 100 м) удале нии от бумагоделательных машин, установив вблизи машины лишь водоотделители [67, 57, 16].
Характерной особенностью объемных вакуумных насосов — водокольцевого и типа Руте — в отличие от вакуумной турбо воздуходувки является практически постоянный расход при из менении разрежения на всасывании. Поэтому в противополож ность вакуумной турбовоздуходувке изменившаяся воздухопро ницаемость полотна или сукна у объемных вакуумных насосов вызывает резкое изменение вакуума при почти постоянном рас ходе. У вакуумных водокольцевых насосов и вакуумных насо сов типа Руте подключение различных зон отсоса к одному ис точнику вакуума возможно только тогда, когда это позволяет их взаимное влияние. У вакуумной турбовоздуходувки влияние друг на друга различных зон отсоса, подключенных к одному коллектору, незначительно. И это позволяет при проектирова нии вакуумной системы объединять на одну ступень турбовоз духодувки различные зоны отсоса бумагоделательной машины. Характерная особенность вакуумных турбовоздуходувок — за висимость потребляемой мощности от подачи. При уменьше нии подачи мощность уменьшается.
Вакуумные водокольцевые насосы потребляют практически одинаковую мощность, независимо от создаваемого разреже ния. Мощность вакуумных насосов Руте пропорциональна со здаваемому разрежению. Сравнение энергетических характери
стик турбовоздуходувок и водокольцевых насосов показывает, что при использовании турбовоздуходувок осуществляется зна чительная экономия расхода электроэнергии. Особенно сущест венный эффект (30—40 %) достигается при вакууме до 50кПа. Если сравнить насосы Руте и турбовоздуходувки, то они имеют близкие удельные расходы мощности, но существенную эконо мию дает горячий воздух, получаемый в вакуумной системе с турбовоздуходувками.
Вакуумные системы на базе турбовоздуходувок и насосов Руте по сравнению с вакуумными системами с водокольцевыми вакуумными насосами обеспечивают значительно меньшее по требление свежей воды. Для создания разрежения в зонах отсоса широкоформатных быстроходных машин, вырабатываю щих определенный вид продукции, наиболее экономичны турбо воздуходувки и насосы Руте. Применение в качестве генера тора вакуума водокольцевого насоса целесообразно, если объ емы отсасываемого воздуха малы и отсутствует место для установки водоотделителей.
Вакуумная система на базе водокольцевых вакуум-насосов максимально проста, лишена автоматики и при этом (так как зоны отсоса оборудованы отдельными вакуумными насосами) отличается гибкостью и надежностью в работе.
Исключительно важным вопросом при проектировании ва куумной системы является определение расходных характери стик различных зон отсоса. При определении количества воз духа, просасываемого в данной зоне отсоса при заданном уровне разрежения, необходимо принимать в расчет большее количество факторов: вид бумаги, массу 1 м2 полотна, степень помола, содержание наполнителей, геометрические характери стику зоны отсоса, вид сетки и сукна, скорость машины, темпе ратуру отлива и др. Для ориентировочного расчета и сравни тельного анализа можно рекомендовать нормы,'разработанные в ЦНИИбуммаше [24].
При проектировании вакуумных трубопроводов следует из бегать вертикальных подъемов после горизонтальных участков, карманов, так как это может привести к образованию водяных пробок и пульсации разрежения. Трубопроводы должны быть рассчитаны на максимальный, рабочий вакуум. Потери давле ния в отсасывающих валах и трубопроводах должны быть ми нимальными. В отсасывающих валах скорость потока не дол жна превышать 60 м/с, а в трубопроводах 30 м/с.
Вакуумная система с турбовоздуходувками (рис. 11.7) со стоит из следующих элементов: вакуумного турбовоздуходувного агрегата, включающего вакуумную турбовоздуходувку, редуктор, систему централизованной смазки и привода; уста новки для водоотделения, включающей водоотделители специ альной конструкции и насосы для откачки отделяющейся воды; системы регулирования, состоящей из схемы защиты от пере-
грузки и помпажа, а также из регуляторов и устройств элек трической блокировки.
При работе турбовоздуходувки недопустимо |
попадание |
в проточную часть воды даже в капельном виде. |
Это связано |
с эрозионным действием воды на ротор, а также с возникаю щими при этом недопустимыми динамическими нагрузками.
Для отделения воды из водовоздушной смеси, идущей из зоны отсоса, в отсасывающие трубопроводы встроены водоот делители. Применяются две системы водоотделения — гравита ционная и экстракционная. При гравитационной системе вода из водоотделителя отводится самотеком при помощи барометри ческой трубы в глубинный (9—12 м) колодец с гидрозатвором. Вода из колодца откачивается насосом. При экстракционной системе вода из водоотделителя отводится экстракционными насосами. Эта система применяется в тех случаях, когда строи тельство гидрозатвора связано с большими трудностями (скала, грунтовые воды и т. п.). Поплавки-выключатели водоотделите лей служат в качестве предохранительного устройства при не допустимом повышении уровня жидкости, например из-за от каза экстракционного насоса. При этой системе работоспособ ность всего узла зависит от надежности работы насоса.
При сжатии воздуха в турбовоздуходувке его температура на выходе достигает 110—160 °С.
11.4. СИСТЕМА ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
Система водопользования бумаго- и картоноделательных машин должна обеспечить максимальное использование обо ротной воды с целью снижения расхода свежей воды, волокна, наполнителей, химикатов, а также сокращения стоков (с уче том обеспечения выработки готовой продукции требуемого ка чества). Эти требования обеспечиваются благодаря рациональ ному водообороту, автоматизации контроля и управления си стемами водопользования, оснащению последних высокоэффек тивным компактным оборудованием для локальной очистки оборотных вод и применению различных добавок, снижающих отрицательные явления, возникающие при замкнутых системах водопользования. Как показано на принципиальной технологи ческой схеме (см. рис. 11.1), оборотные воды бумаго-, картоно делательных машин разделяются в основном на три потока: 1) регистровая вода с большим содержанием волокна и напол-
Рис. 11.7. Вакуумная система с турбовоздуходувками:
/ — вакуумная |
турбовоздуходувка; |
2 — редуктор; |
3 — электродвигатель; |
4 — компенса |
||||||||
тор всасывающего патрубка; |
5 — задвижка; |
5 — подсос |
воздуха |
защиты |
от |
компажа; |
||||||
7 — компенсатор |
нагнетательного |
трубопровода; 8 — сеточная часть; |
9 — предваритель |
|||||||||
ный водоотделитель; |
/0 — капельный водоотделитель; |
11 — гауч-вал; |
12 — пикап; 13 — |
|||||||||
вальцевая сукномойка; 14 — трубчатые сукномойки; |
15 — прессы |
1, |
2; |
16 — пресс 3; |
||||||||
/7 — регулирующая |
задвижка; |
18 — автоматический |
дроссельный |
клапан; |
19— датчик |
|||||||
предельного уровня; |
20 — экстракционный |
насос; |
21 — поплавковый |
выключатель |
У///?///////г/7/У7Х7'/77777УШ |
^н^аии1м^//А^У/777Шг |
Рис. 11.8. Схема распределения свежей воды по точ кам потребления:
1 — ящик |
постоянного |
напо |
|||
ра; |
2 — |
машинный |
бассейн; |
||
3 — узел |
очистки |
массы; |
4 — |
||
сборник |
оборотной |
воды; |
6 — |
||
узел |
очистки; 5 — узел |
охлаж |
|||
дения |
и |
очистки; |
7 — узел |
ох |
|
лаждения |
и очистки |
|
|
нителя; 2) вода от отсасывающих ящиков с меньшим содержа нием волокна и наполнителя; 3) избыточная оборотная вода.
Наиболее богатая волокном и наполнителем регистровая вода используется для разбавления бумажной массы перед машиной. В случае недостатка регистровой воды для разбав ления массы используется частично вода от отсасывающих ящиков. Избыточная оборотная вода (неиспользованная вода 1-го и 2-го потоков, вода от гауч-вала и спрысковая вода) при меняется для разбавления массы в системе переработки брака, остаток воды отводится в размольно-подготовительный отдел (на технологические нужды и на осветление). Часть осветлен ной воды используется в основном на спрыски сетки, пеногашение в напорном ящике и другие цели. Повторно использу ется на машине до 70 % оборотной воды.
Безвозвратные потери воды в системе водопользования со
ставляют около 5% . Это — потери при |
сушке бумаги; |
испаре |
ние с поверхности открытых емкостей; |
унос с отходами |
сорти |
рования и готовой продукцией.
Свежая вода в системах водопользования подается только в те точки потребления, где оборотная вода-не может быть ис пользована: на промывку сукон, на охлаждение оборудования, на уплотнение сальников насосов, камер отсасывающих валов, дополняется в воду, поступающую на создание водяного кольца вакуум-насосов, с целью ее охлаждения и на санитарно-техни ческие нужды.
Распределение свежей воды по точкам ее потребления и сброс в канализацию показаны на рис. 11.8.
Система водопользования должна разрабатываться с учетом использования технических решений, направленных на созда ние замкнутого цикла использования воды. На сегодняшний день технически выполнимыми решениями являются сле дующие:
сбор и циркуляция в замкнутом цикле воды, используемой для создания водяного кольца вакуум-насосов; температура этой воды поддерживается автоматически за счет подачи в си стему необходимого количества свежей воды; датчик темпера туры устанавливается в распределительном коллекторе воды;
сбор охлаждающей воды от холодильных цилиндров, на ката, теплообменников пароконденсатной системы и повторное применение ее для кондиционирования сукон;
сбор, очистка ворссодержащих вод и повторное использова ние их для промывки желобчатых валов;
сбор избыточной оборотной воды от сеточной части машины и транспортировка ее на аппараты внутрицеховой очистки с це лью повторного использования непосредственно на машине вза мен свежей воды;
сбор и локальная очистка воды для повторного использова ния ее в тех же точках потребления.
Для внутрицеховой очистки избыточной оборотной ВОДЫ применяются: аппараты, работающие на принципе осаждения; скребковые ловушки, конусные отстойники, аппараты, работаю щие на принципе флотации, флотационные ловушки; аппараты, работающие на принципе фильтрации: дисковые фильтры, фильтры «Вако». Для локальной очистки оборотных вод бу маго- и картоноделательной машин применяются: фракциона торы; самоочищающиеся фильтры; гидросита. Для охлаждения воды от теплообменных устройств применяются: охладительные башни, градирни; теплообменники.
С целью сокращения производственных площадей и ускоре ния процесса осветления при внутрицеховой очистке избыточ ных оборотных вод взамен флотолОвушек обычной конструкции начали применять высокоэффективные компактные полочные флотаторы.
11.3. Основные типы запорно-регулирующей арматуры, применяемой в системе коммуникаций бумаго- и картоноделательных машин
Наименование арматуры |
D у м |
Ру МПа |
|
|
|
Назначение |
|
|
|
|||||||
Задвижки шиберные мас |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
сные: |
|
|
|
50—800 |
До 0,6 |
Устанавливаются |
на |
линиях |
||||||||
с ручным управлением |
||||||||||||||||
с пневмоприводом |
50—500 |
До 0,6 |
массы отбельных, очистных, бу |
|||||||||||||
с электроприводом |
50—500 |
До 0,6 |
мажных |
цехов |
|
|
|
рас |
||||||||
Дозирующая |
задвижка |
100—600 |
До 0,6 |
Тонкое |
регулирование |
|||||||||||
с электроприводом |
|
|
хода |
массы, |
поступающей |
на |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
разбавление |
перед |
подачей |
на |
|||||||
Заслоночные |
устройства |
80—500 |
До 0,6 |
машину |
|
|
|
на |
|
линиях |
||||||
Устанавливаются |
|
|||||||||||||||
регулирующие с ручным |
|
|
воды и волокнистых суспензий |
|||||||||||||
управлением |
и с |
пневмо |
|
|
до концентрации 3 % в случаях, |
|||||||||||
приводом |
|
|
|
|
когда |
не |
требуется |
плотность |
||||||||
Заслоночные |
устройства |
80—500 |
До 0,6 |
в закрытом положении |
|
|
||||||||||
Устанавливаются |
на |
линиях |
||||||||||||||
запорно-регулирующие |
|
|
воды и волокнистых суспензий |
|||||||||||||
с ручным управлением |
|
|
концентрацией до 6 %, |
возду |
||||||||||||
и с пневмоприводом |
200—500 |
До 1,0 |
ховодах, |
вакуумных |
линиях |
|
||||||||||
Краны |
шаровые |
запор- |
Устанавливаются |
на |
линиях |
|||||||||||
ные с ручным управде- |
80—400 |
vДо 2,5 |
оборотных вод, массы, химика |
|||||||||||||
нием и с пневмоприво- |
15—50 |
До 4,0 |
тов |
|
при |
высоком |
|
давлении |
||||||||
дом |
|
|
|
|
|
в трубопроводах при |
больших |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
скоростях |
потока, |
|
в |
длинных |
||||||
|
|
|
|
|
|
трубопроводах, в случаях, ког |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
да |
протекающая |
среда |
может |
|||||||
|
|
|
|
|
|
отлагаться |
|
или |
кристаллизо |
|||||||
Краны |
шаровые |
регули- |
200—400 |
До 1,0 |
ваться |
|
|
|
на |
линиях |
||||||
Устанавливаются |
||||||||||||||||
руютцие |
с |
пневмоприво- |
80—400 |
До 2,5 |
оборотных вод, массы, химика |
|||||||||||
дом |
|
|
|
15—50 |
До 4,0 |
тов |
при |
|
высоком |
давлении |
||||||
|
|
|
|
|
|
в |
трубопроводах |
и |
больших |
|||||||
|
|
|
|
|
|
скоростях |
потока |
|
в |
качестве |
||||||
|
|
|
|
|
|
регулирующего органа |
|
|
За рубежом для локальной очистки оборотных вод с целью йх повторного использования в технологических системах бумаго- и картоноделательных машин используются фракциона торы различных конструкций и напорные и безнапорные гидросита. Отечественной промышленностью серийно изготавлива ется фракционатор ОВ-06, предназначенный для улавливания волокна из сточных вод.
Внедрение замкнутых систем водопользования связано со значительными капиталовложениями и эксплуатационными за тратами, а также с возникновением таких негативных явлений, как усиление развития микроорганизмов с образованием био обрастаний оборудования и трубопроводов; концентрирование солей и коллоидов, приводящее к повышенной коррозии обору дования; ухудшение процесса проклейки; ухудшение обезвожи вания полотна из-за накапливания мелкого волокна; пенообразование и др.
Большое значение для обеспечения стабильной работы си стем технологического оборудования имеет правильный выбор запорно-регулирующей арматуры (табл. 11.3). В зависимости от выполняемой функции арматура разделяется на арматуру запорную, предназначенную для быстрого переключения или перекрытия потоков массы или воды в системе, и арматуру ре гулирующую, предназначенную для поддержания работы си стемы и оборудования в заданном режиме. Основные пара метры, характеризующие арматуру,— условный проход Dy (мм) и условное давление среды в трубопроводе ру (Па).
11.5. РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ БУМАГО-, КАРТОНОДЕЛАТЕЛЬНЫХ МАШИН И КОМПЛЕКТАЦИЯ ИХ ОБОРУДОВАНИЕМ
Расчет баланса воды и волокна — основной технологический расчет, определяющий расходные характеристики потоков массы и оборотной воды в системах бумаго- и картоноделательных ма шин. Для правильного выбора схемы расчета баланса воды и волокна необходимо проанализировать технологические си стемы, технологические режимы, операции разбавления, очи стки, отлива массы и др. бумаго- и картоноделательных машин, вырабатывающих аналогичный ассортимент продукции, показа тели готовой продукции, а также новые технические решения, закладываемые в проектируемую машину. На основе анализа разрабатывается схема расчета баланса воды и волокна и опре деляются исходные данные для расчета (концентрация массы на всех технологических операциях от машинного бассейна до напорного ящика машины; сухость бумажного полотна на раз личных участках машины; концентрация отходящих и оборот ных вод; количество свежей и осветленной воды, вводимой в раз личные точки потока).