Автор: Чичаев В.А.
Теги: легкая промышленность бумага издательство лесная промышленность целлюлозное производство
Год: 1981
Текст
ОБОРУДОВАНИЕ
ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОГО
ПРОИЗВОДСТВА
В двух томах
Оборудование
для производства
волокнистых
полуфабрикатов
ПОД РЕДАКЦИЕЙ лауреата
Государственной премии В. А. ЧИЧАЕВА
Москва
Издательство
«Лесная промышленность»
1981
УДКШ15/-Г6.05
Оборудование целлюлозно-бумажного производства. В 2-х т. Т. 11 Обо-
рудование для производства волокнистых полуфабрнкатов/В. А. Чичаев,
А. А. Васильев, И. А. Васильев н др.— М.: Леснан пром-сть, 1981.— 368 с.
В книге приведены систематизированные сведения о современном отече-
ственном оборудовании для производства волокнистых полуфабрикатов. Опи-
саны устройство, особенности конструкции, принцип работы и технические
характеристики, даны рекомендации по выбору оборудования.
Для инженерно-технических работников целлюлозно-бумажной промыш-
ленности. I
Табл. 96, нл. 134, библногр.— 71 назв.
Авторы: В. А. Чичаев, А. А. Васильев, И. А. Васильев, Е. Е. Егоров,
Е. С. Дятлов, В. В. Корольков, Н. Н. Ланшаков, А. Б. Литвинов, А. П. Поли-
щук, Б. Г. Ширяев, Н. В. Архипов
Рецензент В. Г. Ширяев (Гипробум)
o3!414r936 .g(j_gt зоозоооооо
037(01)—81
© Издательство «Лесная промышленность», 1981 1*.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Целлюлозно-бумажное машиностроение как самостоятельная
подотрасль возникло в 1965 г. на основе ряда заводов и ор-
ганизаций Министерства химического и нефтяного машино-
строения. За истекший период были разработаны и освоены
в производстве современное оборудование для окорки и рубки
древесного сырья в щепу, размола, сортирования и очистки
волокнистой массы, установки периодического и непрерывного
действия для варки сульфатных и сульфитных полуфабрикатов,
оборудование- для регенерации химических реагентов и др.
Ведется работа по аппаратурному оформлению принципи-
ально новых технологических процессов варки, отбелки полу-
фабрикатов, производства древесной массы и др.
Большая работа по созданию новых видов оборудования,
выполненная коллективами научно-исследовательских, проектно-
конструкторских организаций и заводов целлюлозно-бумажного
машиностроения, дала возможность перейти от поставки раз-
розненного оборудования к комплектным поставкам технологи-
ческих линий и к комплексному техническому перевооружению
предприятий Министерства лесной, целлюлозно-бумажной и
деревообрабатывающей промышленности СССР.
На Кондопожском, Архангельском, Сегежском ЦБК и Амур-
ском, ЦКК введены в эксплуатацию первые отечественные высо-
копроизводительные комплектные технологические линии, в со-
ставе которых различные виды массоподготовительного обору-
дования, бумаго- и картоноделательные машины для выработки
газетной бумаги, тарного картона и мешочной бумаги обрезной
шириной 6300—6720 мм.
В настоящей книге впервые систематизированы сведения об
основных видах технологического оборудования целлюлозно-бу-
мажной промышленности, выпускаемого отечественными заво-
дами. В книге изложены принципы конструирования оборудова-
ния, приведена методика выбора его основных параметров, опи-
саны конструкции и их классификация. По основным видам
оборудования рекомендуются режимы эксплуатации.
Книга написана коллективом ведущих специалистов Научно-
Исследовательского института целлюлозного машиностроения
1* 8
(НИИЦмаш). Она окажет большую помощь инженерно-техни-
ческим работникам предприятий, работникам научно-исследо-
вательских институтов, проектных и конструкторских органи-
заций целлюлозно-бумажной промышленности и бумагодела-
тельного машиностроения при эксплуатации оборудования,
модернизации действующих технологических потоков, при про-
ектировании и создании новых.
Во втором томе будут освещены бумагоделательные ма-
шины.
Отзывы и пожелания по содержанию книги просьба направ-
лять по адресу: КАССР, г. Петрозаводск, пр. Карла Ма жса,
д. 1, Научно-исследовательский институт целлюлозного машино-
строения (НИИЦмаш).
Канд. техн, наук А. Б. Литвинов
1. ДРЕВЕСНО-ПОДГОТОВИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
В' недалеком прошлом производство волокнистых полуфабрикатов бази-
ровалась на традиционном балансовом сырье и подготовка его осуществля-
лась непосредственно па целлюлозно-бумажных комбинатах. В последние
годы ресурсы сырья для производства волокнистых полуфабрикатов суще-
ственио возросли за счет вовлечения в переработку низкокачественной дре-
веснн(а, отходов лесозаготовок, шпало- и таропнлення, лесопиления и дерево-
обрабЬтки. Экономическая целесообразность подготовки этих видов сырья
для использования в целлюлозно-бумажной промышленности непосредственно
в местах их получения, вызванная в основном более рациональным использо-
ванием государственных транспортных средств, привела к образованию широ-
кой разветвленной структуры древесно-подготовительного производства
(рис. 1.1.). Основной единицей в этой структуре остается древесно-подгото-
вительный цех целлюлозно-бумажного, предприятия, другими структурными
звеньями являются цехи н участки лесозаготовительных, лесопильных и де-
ревообрабатывающих предприятий-поставщиков технологической щепы.
1.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПОДГОТОВКИ
ДРЕВЕСНОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
ВОЛОКНИСТЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ
Технологический процесс подготовки древесины, а сле-
довательно, и комплект необходимого оборудования опреде-
ляются прежде всего способом изготовления волокнистого полу-
фабриката, а также видом поступающего на переработку
сырья.
Для изготовления древесной массы на дефибрерах исполь-
зуется только балансовое сырье, а подготовка его ограничи-
вается облагораживанием путем удаления коры.
При получение целлюлозы, полуцеллюлозы, а также древес-
ной массы в дисковых мельницах подготовка древесного сырья
заключается в приготовлении технологической щепы н вклю-
чает, помимо окорки, операции по его измельчению на щепу
н ее сортированию с целью удаления слишком крупных н мел-
ких фракций, причем крупная щепа в большинстве случаев
5
ought №bHufid)j
§
ougfn
1
ought uoHuftd)( ~l Ili
ought tsoHufidy ~l '
И
о» e
i
1
| ou^-
| ЯЫМГ9Н
] mumiQ \
<8
I
gs- чм»ам
e=§- I townuo
H
!i
I
¥
NOUDVOQ
§
ST
На утилизацию
ЙРЩ» 14. Структура и технологический процесс подготовки древесного сырья
доиздоельчается и возвращается на сортирование. Для приготов-
лений технологической щепы используются балансы, технологи-
ческие дрова и отходы лесной и деревообрабатывающей про-
мышленности. Процесс переработки балансов н низкокачест-
венной древесины включает все три основные технологические
операции — окорку, измельчение и сортирование. Процесс при-
готовления технологической щепы из отходов лесопиления н де-
ревообработки, шпало- и таропиления включает только опера-
ции рзмельчения и сортирования, так как на переработку по-
ступает окоренное сырье.
Почти пятая часть производственных мощностей целлюлозно-
бумажных предприятий удовлетворяется за счет привозной
щепД, и в дальнейшем объемы поставок этой щепы будут расти.
ПоэтЬму для приведения качества привозной щепы в соответ-
ствие с требованиями конкретного целлюлозно-бумажного про-
изводства технологический процесс древесно-подготовительных
цехов предприятий дополняется операцией повторного сортиро-
вания щепы.
Вследствие окорки значительных объемов древесного сырья
на предприятиях скапливается большое количество коры. Наи-
более простым способом утилизации коры считается ее сжига-
ние 03]. Подготовка коры к утилизации включает обезвожива-
ние, ртжим и измельчение. Необходимый состав операций оп-
ределяется используемым окорочным оборудованием, а также
типом н параметрами топочных установок.
Конкретные технологические схемы древесно-подготовитель-
ного производства во всех его структурных звеньях отличаются
большим разнообразием и зависят от ряда технико-экономиче-
ских факторов, как-то: способа транспортировки древесного
сырья, производственной мощности по конкретным видам выпус-
каемой продукции, наличия производственных площадей, уда-
ленности от смежных производств, ритмичности работы этих
производств и. др. Разнообразие схемных решений предопреде-
ляет раздельный выпуск основного технологического оборудова-
ния. Вместе с тем все более широкое распространение получают
однопоточные технологические схемы на базе единичного близ-
кого по производительности основного технологического обору-
дования. Это перспективное направление типового проектиро-
вания древесно-подготовительного производства отечественное
машиностроение реализует в комплектных установках по про-
изводству технологической щепы.
Исходя нз структуры процесса подготовки древесного сырья,
древесно-подготовительное оборудование можно классифициро-
вать следующим образом: оборудование для окорки древесного
сырья; оборудование для подготовки коры к утилизации; обо-
рудование для измельчения древесного сырья в щепу; обору-
дование для сортирования щепы; установки для производства
технологической щепы.
•7
1,2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОКОРКИ ДРЕВЕСНОГО СЫРЬЯ
Ид всего многообразия окорочных механизмов — ножевых,
фрезерных, кулачковых, фрикционных барабанных, фрикцион-
ных бункерных, гидравлических, пневматических с наполните-
лем — для подготовки древесного сырья при изготовлении во-
локнистых полуфабрикатов наибольшее распространение полу-
чили корообдирочные барабаны, а в этой группе — барабаны
с беспорядочной укладкой сырья [3, 5, 48]. 1
Корообдирочные барабаны с беспорядочной укладкой фярья,
обеспечивая за счет групповой обработки бревен высокук| про-
изводительность, позволяют производить окорку короткомйрного
сырья любого диаметра при сравнительно невысоких потерях
древесины, а также окорку колотых лесоматериалов с одновре-
менным удалением деструктивной гнили. Достоинство этих ба-
рабанов — на качество окорки не влияют погрешности формы
окоряемого сырья. Кроме того, широкое распространений этих
барабанов обусловлено большим разнообразием окорЯемого
сырья по длине, что вызвано рациональной разделкой хлыстов
на лесозаготовительных предприятиях, обеспечивающей макси-
мальное получение высококачественных сортиментов. Поэтому
отечественным целлюлозно-бумажным машиностроением выпус-
каются барабаны только с беспорядочной укладкой сырья.
1.2.1. Классификация корообдирочных барабанов.
Расчет производительности и мощности привода
Корообдирочный барабан представляет собой полый вра-
щающийся цилиндр с загрузочным лотком и выпускные устрой-
ством-, выполненным в виде регулируемого затвора, перекрываю-
щего поперечное сечение барабана. Барабан работает непре-
рывно, но полным закрытием затвора на необходимое для
окорки время может быть обеспечен периодический режим ра-
боты барабана.
При йращении барабана каждый из находящихся в нем ба-
лансов претерпевает ряд последовательных циклов подъема —
обрушения; в процессе которых подвергается разнообразным ди-
намическим воздействиям, приводящим к отделению коры, при
этом основное значение имеют взаимные контакты балансов,
особенно в фазе обрушения. В барабанах непрерывного дей-
ствия поверхность обрушения наклонена не только в плоскости
поперечного, но и продольного сечения барабана за счет раз-
ности уровней окоряемого сырья на входе и выходе из бара-
бана. Уровень на входе определяется интенсивностью загрузкй,
а на выходе — степенью открытия затвора. Наклон поверхности
обрушения в плоскости продольного сечения обеспечивает про-
движение балансов вдоль барабана е определенной средней ско-
ростью.
8
которые зависят от состояния камбиального слоя и обус-
анспортировки, способом и длительностью хранения, тем-
‘урой в момент подачи на окорку. Сокращение необходимой
Кррообдирочные барабаны относятся к фрикционным.устрой-
ства^ групповой обработки, в которых отделение коры проис-
ходит по камбиальному слою за счет трения балансов друг
о др^га и о стенки барабана. На процесс окорки решающее
влияние оказывают силы сцепления (адгезии) коры с древеси-
ной,
ловл‘ны породой и временем заготовки древесины, способом
ее tj
пера'
продолжительности обработки сырья в барабане достигается
путем интенсификации окорки. По способу интенсификации
окор си корообдирочные барабаны разделяются на четыре типа:
бараЛаны мокрой, полусухой, сухой окорки и комбинированные
барабаны.
В (барабанах мокрой окорки в качестве интенсификатора ис-
пользуется горячая вода. Водой заполняется корпус барабана,
в некоторых конструкциях перфорированный барабан вращается
в ванне, заполненной водой. Кора удаляется вместе с потоком
воды и выходящими из барабана балансами.
Барабаны полусухой окорки разделены на две равные части.
В первой (со стороны загрузки) части (глухой) окорка осу-
ществляется в водной среде, как и в барабанах мокрой окорки,
а во второй (перфорированной) части — без применения воды.
Барабаны полусухой окорки вследствие меньшего расхода воды
и более высокой производительности практически вытеснили ба-
рабаны мокрой окорки. Отечественным машиностроением бара-
баны мокрой окорки не выпускаются.
В барабанах сухой окорки используются механические ин-
тенсификаторы в виде ножей для предварительного разрушения
коры, насыщенный пар или газовый теплоноситель. Барабаны
с механическими интенсификаторами получили распростране-
ние в лесной промышленности для окорки низкокачественного
древесного сырья. Ножи, установленные на внутренней поверх-
ности корпуса барабана, способствуют разрушению и лучшему
отделению гнили.
В целлюлозно-бумажной промышленности применяются так-
же барабаны сухой окорки с использованием пара. Преимуще-
ство этих барабанов — исключение из технологического про-
цесса операций по обезвоживанию коры, меньшее загрязнение
сточных вод. Недостаток этих барабанов — несколько ограни-
ченная область использования: их применение экономически не-
целесообразно (из-за резкого снижения производительности) .
при обработке сырья с сухим (влажностью менее 40%) камби-
альным слоем, так как пар почти не повышает влажность коры.
В комбинированных барабанах в зависимости от влажности
сырья может осуществляться как сухая окорка с использова-
нием пара, так и полусухая окорка. В первой секции барабана,
составляющей одну треть его длины, обеспечивается увлажне-
9
ние сырья, достаточное для осуществления эффективной окорки
в перфорированных секциях.
Различают транспортную и технологическую производитель-
ности корообдирочных барабанов непрерывного действия.
Транспортная производительность (QT м3/ч) определяется
средней скоростью продвижения балансов или эквивалентным
углом наклона плоскости обрушения и задается интенсивностью
загрузки барабана:
.ОППГ1. . /. 180sin2a\
АЗООВ’о sin a sin <р 1-----
Q,------------ 1 «‘“-L.. (1.1)
----4Dsina-----------+1 tgp
3g (sin p — v cos P)-/
где D — внутренний диаметр барабана, м; <о — угловая частота
вращения барабана, с-1; a — половина центрального угла сег-
мента заполнения, °; <р— угол наклона поверхности обрушения
в продольной плоскости сечения барабана, °; g— ускорение сво-
бодного падения (9,81 м/с2); 0— угол динамического обруше-
ния, °; v — усредненный коэффициент взаимодействия (трения)
балансов, равный 0,4; k — коэффициент полнодревесност^ ук-
ладки балансов в барабане. ;
Его численные значения приведены в табл. 1.1 [7].
1.1 Коэффициент полнодревесностн
Значении параметра ЛЮ Значения параметра 1/D
0,13 0,26 0,39 0,52
0,035 0,46 0,44 0,36 0,33
0,057 0,48 0,45 0,38 0,35
0,077 0,50 0,47 0,41 0,37
d и I — диаметр и длина окариваемых балансов.
Для барабанов с механическими интенсификаторами значе-
ния k принимаются с коэффициентом 0,85.
Технологическая производительность барабанов непрерыв-
ного действия определяется средней продолжительностью пре-
бывания балансов в барабане, необходимой для обеспечения
требуемой средней степени окорки. Ввиду высокой изменчиво-
сти сырьевых факторов (породы, размеров, состояния древе-
сины) и вероятностного характера процесса перемещения
балансов в барабане технологическая производительность ко-
леблется в широких пределах и не поддается теоретическому
расчету. Для ориентировочных расчетов технологической произ-
водительности барабанов непрерывного действия может быть
использована эмпирическая формула, значения коэффициентов
•Ю
которой установлены на основе анализа результатов исследова-
ний барабанов, приемочных и контрольных испытаний и обоб-
щения опыта эксплуатации барабанов на лучших предприятиях
страиы [19, 20, 26, 27, 28, 31, 46].
Qt —
(1.2)
где Qo — удельная базовая производительность, м3/(ч-м)
(табт. 1.2 и 1.3); L—длина барабана, м; kw, ki, ke— эмпириче-
ские коэффициенты, учитывающие, соответственно, состояние
древгсины, ее размеры и требуемую степень окорки (табл. 1.4;
1.5; 1.6); kn — коэффициент, учитывающий частоту вращения
барабана; Лп = Ф/Фо, здесь ф— относительная частота вращения
барабана, фо=О,3—базовая относительная частота вращения ба-
рабана. ___
• Т-П/Пкр, пкр- 2л у D
здесь п — частота вращения барабана, мин-1; пКр — критиче-
ская частота вращения барабана, мин-1.
1.2. Удельная базовая производительность Qo барабанов с механическими
интенсификаторам и окорки, м’/(ч-м)
Диаметр барабана, и Порода древесины Период заготовки древесины
весна, лето осень зима
3 3 4 4 Ель, сосна, осина Береза, лиственница Ель, сосна, осина Береза, лиственница 1,5 1,4 2,0 1.8 1,1 1,1 1,4 1,5 0,3 0.5 0,4 0,7
1.3. Удельная базовая производительность барабанов
с интенсификацией окорки водой и паром, м®7(ч-м)
Диаметр -барабана, м Внд тепло- носителя Температура теплоноси- теля, °C Порода древесины
ель, пихта сосна, осина береза, лиственница
4 4 4 4 5 5 5 5 Вода То же » Пар Вода То же » Пар 20 40 60 140 20 40 60 140 3,5 3,8 4,1 3,6 6,7 7,2 7,8 7,0 3,6 4,1 4,4 4,0 6,8 7,8 8,4 8,0 2,3 2,5 2,8 2,4 4,4 4,8 5,3 5,0
11
1.4. Зиачеиия коэффициента kw
Температура коры Относительная влажность, %
75-30 45—70 30—40
Положительная 1,3 1,1 0,6 *
Отрицательная 0,7 1,0 0,5 *
* Для полусухой окорки.
1.5. Зиачеиия коэффициента kf
Средний диаметр балан- Диаметр барабана, м ki Средний диаметр балан- Диаметр барабана, м 1 kt
4 5 4 5
сов, м Средняя длина балансов, м сов, м Средняя длина балансов, м
0,14 1,0 1,5 1,07 0,22 2,0 2,5 к 86
0,14 1,5 2,0 0,86 0,30 1,0 1,5 1,14
0,14 2,0 2,5 0,81 0,30 1,5 2,0 1,00
0,22 0,22 1,0 1,5 1,5 2,0 1,10 0,93 0,30 2,0 2,5 0,95
1.6. Зиачеиия коэффициента ks
Степень окорки, % Порода древесины Степень окорки, % Порода древесины
ель, пихта сосиа, осина береза» листвен- ница ель, пихта сосна, осина береза, листвен- ница
98 0,88 0,80 0,85 90 _ 1,12 1,15 1,20
95 1,00 1,00 1,00 80 1,25 1,25 1,53
Наилучший результат эксплуатации барабанов непрерывного
действия достигается тогда, когда транспортная и технологиче-
ская производительности совпадают. Превышение транспортной
производительности над технологической влечет за собой сни-
жение степени окорки, а занижение ее значения увеличивает по-
тери древесины и, естественно, уменьшает объем окоренного
сырья.
Мощность привода корообдирочного барабана складывается
из мощности, расходуемой на преодоление трения в опорир-при-
водных устройствах (Л/тр), и полезной мощности, расходуемой
на окорку и перемещение балансов (Мюл). Полезная мощность
определяется работой сил динамического взаимодействия ба-
лансов и практически мало зависит от их состояния и продол-
12
жит^льности пребывания в барабане, т. е. с производитель-
ностью барабана связана лишь косвенно.
А^уст > N------ —• (NTp + А/пол)»
(1-3)
где .
А/ пол
VTP — мощность, расходуемая на преодоление трения, кВт;
— полезная мощность, кВт; Ny„ — установленная мощность
приезда, кВт; N — потребляемая мощность, кВт; т] — КПД при-
вода
д. __ nvSG
т₽ ~~ 9,81-975DP cos д
(1.4)
где у — частота вращения барабана, мин-1; v — коэффициент,
учитывающий точность сборки и монтажа барабана, v=l,05;
SG-»- общий вес корпуса секции и древесины, Н; D&, D? и —
диаметры, соответственно, бандажа, опорного ролика и цапфы
оси опорного ролика, м; ц— коэффициент трения качения бан-
дажа по роликам, м, ц=0,0015 м; f — коэффициент трения в под-
шипниках опорных роликов, / = 0,0125; б — угол между верти-
кальной осью сечения барабана и осью опорного ролика, °.
Для расчета полезной мощности рекомендуется следующая
эмпирическая формула:
А^пол = 0,88• lQ~2kynD3L sin8 a sin 0,
где у — удельный вес древесины, Н/м3.
Для перфорированных секций с относительной
вращения 0,3—0,4 можно пользоваться следующей
ской формулой (7]:
А^пол = 0,75.10_2AynD2-6L.
(1.5)
скоростью
эмпириче-
(1.6)
1.2.2. Конструкции корообдирочных барабанов
Отечественным целлюлозно-бумажным машиностроением ры-
пускаются барабаны полусухой окорки трех типоразмеров КБ-
415 (КБ-40К), КБ-420 (КБ-60), КБ-425 (КБ-100-01), барабаны
сухой окорки с паром двух типоразмеров — КБС-420 и КБС-425,
барабаны сухой окорки с механическими интенсификаторами
трех типоразмеров — КБС-304 (КБ-3), КБС-308 (КБ-6А),
КБС-315 (КБ-12) и комбинированные барабаны КБ-530
(КБ-530М) * [39].
Обозначения типоразмеров барабанов отражают их тип и ос-
новные размерные параметры. Буква С означает корообдироч-
ные барабаны сухой окорки, первая цифра выражает диаметр
барабана, остальные цифры — его длину в целых метрах.
Технические характеристики выпускаемых барабанов приве-
дены в табл. 1.7.
* В скобках указаны заводские марки барабанов.
13
14
На рис. 1.2 показан барабан полусухой окорки типоразмера
КБ-420 (марки КБ-60). Корпус барабана состоит из двух сек-
ций, глухой и перфорированной. Глухая секция представляет
собо i сплошную обечайку из листовой стали сварной конструк-
ции, армированную с внутренней стороны шестнадцатью про-
дольными балками, придающими секции прочность и жесткость.
Кроме того, продольные балки выполняют роль захватов подъ-
ема балансов и окорочных элементов, увеличивающих вслед-
ствие меньшей площади контакта силу динамического взаимо- •
действия балансов с корпусом барабана. В то же время оваль-
ная форма балок предотвращает чрезмерное размочаливание
торцов балансов. Перфорированная секция имеет 32 продоль-
ные ралки, между которыми в обечайке вырезано восемь рядов
щел^й специальной овальной формы для отвода коры и посту-
пающей из глухой секции воды. В торцевых стенках секций
имеются отверстия для входа и выхода балансов. Для предот-
вращения заклинивания (балансов) при переходе из одной сек-
ции ц другую задняя торцевая стенка глухой секции снабжена
переходным кольцом в виде узкой обечайки, входящей с неко-
торым зазором в переднюю торцевую стенку перфорированной
секцри.
Со стороны загрузки устанавливается неподвижная перед-
няя Стенка с отверстием, которая при монтаже барабана сопря-
гается с загрузочным лотком. На выходе перфорированной сек-
ции устанавливается задняя стенка, представляющая собой
раму с неподвижным порогом, частично перекрывающим вы-
ходное отверстие секции. Над порогом в горизонтальных на-
правляющих перемещается затвор, с помощью которого регули-
руется размер выходного отверстия барабана. Привод щита за-
твора осуществляется пневмоцилиндром. Рама затвора имеет
сопла, через которые подается вода для смывки с балансов при-
липшей коры.
Каждая секция барабана посредством пары массивных свар-
ных или литых бандажей опирается на стальные опорные ро-
лики, снабженные ребордами для восприятия осевых усилий.
Один бандаж поддерживается двумя опорными роликами, имею-
щими общую раму. С помощью регулировочных болтов ролики
с подшипниковыми узлами можно перемещать перпендикулярно
оси барабана для обеспечения равномерного прилегания к ним
бандажей и осуществлять регулировку взаимного положения
секций.
Отличительной особенностью барабана марки КБ-60, , как
и всех других отечественных барабанов, является безболтовая
напряженная посадка бандажей, которая позволяет уменьшить
асимметрию напряжений изгиба и повысить предел прочности . .*
конструкции. Кроме того, прочность бандажа увеличивается
также благодаря сплошной (без отверстий под болты) по-
дошве.
15
усе секции. Межосевое расстояние открытой зубчатой пары
Каждая секция барабана имеет привод, который включает
асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором,
муф”у, редуктор, подвенцовую шестерню, смонтированные на
раме сварной конструкции, и зубчатый венец, установленный на
коргусе секции. Межосевое расстояние открытой зубчатой пары
регутируется путем перемещения рамы привода по специаль-
ным шинам, вмонтированным в фундамент. Синхронность вра-
щения секций обеспечивается системой автоматики, а постоян-
ная
может быть правого и левого исполнения. В обозначение марки
барг
шинам, вмонтированным в фундамент. Синхронность вра-
частота вращения — тахогенераторами. Привод барабана
бана с правым расположением привода добавляют букву П
(КБП-60).
Для защиты оборудования и прилегающих площадей цеха
от загрязнения отходами окорки предусмотрена установка за-
щитных листов, входящих в комплект барабана.
Корообдирочный барабан марки КВ-40К типоразмера
КБ-415 по конструкции аналогичен барабану марки КБ-60, но
имеет меньшую длину секций и, соответственно, меньшую мощ-
ность привода. На перфорированной секции расположено три
ряда щелей для отвода коры. Отличительная особенность этого
барабана — форма переходного кольца между секциями, кото-
рая позволяет установить секции каскадно и тем самым не-
сколько повысить степень заполнения перфорированной
секции.
Корообдирочный барабан типоразмера КБ-425 марки
КБ-100-01 состоит из двух секций, аналогичных по конструкции
секциям барабана КБ-60, но увеличенных по длине на 2 м каж-
дая. Увеличена соответственно и мощность привода.
Корообдирочные барабаны сухой окорки с паром КБС-420
и КБС-425 включают по две перфорированные секции, привод
которых осуществляется от мощных электродвигателей. В пе-
редней стенке смонтирован паровой коллектор для подачи пара
(рис. 1.3, а) в барабан, а стык секций огражден колпаком для
сбора излишнего пара (рис. 1.3, б) и направления его в систему
цеховой вентиляции.
Паровой коллектор включает подводящий патрубок и шесть
сопл, пять из которых подают пар в нижнюю часть сегмента
заполнения, а одно — в зону обрушения чураков. Подводящий
патрубок и каждое из сопл снабжено запорной арматурой, поз-
воляющей регулировать расход пара. Кол-пак представляет со-
бой сборную из четырех частей обечайку с уплотнениями по
торцам, снабженную двумя отводящими пар раструбами и де-
сятью люками, обеспечивающими доступ к стыку секций.
Паровой коллектор и колпак могут быть поставлены за-
казчику отдельными узлами при переводе барабана КБ-60
и КБ-100-01 на сухую окорку. В комплект узла модернизации
входит также копир для вырезки в конце глухой секции щелей
перфорации.
17
Корообдирочные барабаны сухой окорки с механическими
интенсификаторами созданы специально для обработки низко-
качественного сырья на лесозаготовительных предприятиях; Не-
большие объемы переработки сырья, слабая энергетическая
база этих предприятий ограничили диаметр барабанов до1 3 м
и предопределили их линейные размеры.
Наибольшее распространение получил барабан КБ-6А типо-
размера КБС-308 (рис. 1.4). Барабан состоит из одной секции,
Рис. 1.3. Коллектор паровой (а) и колпак для отсоса пара (б);
/ — подводящий патрубок; 2 — сопло; 3 —вентиль; 4 — отводящий раструб; 5 —обечайка;
6 — уплотнение
опирающейся бандажами на две сдвоенные роликоопоры и при-
водящейся во вращение асинхронным электродвигателем через
редуктор и открытую зубчатую передачу. Секция состоит из
двух частей — цилиндрической и конусной. Цилиндрическая
часть армирована изнутри десятью продольными балками из
уголкового проката. Между балками располагаются окорочные
ножн в 20 рядов по длине барабана. Лезвия ножей направлены
вдоль и поперек образующей секции с чередованием в шахмат-
ном порядке. Коническая часть снабжена направляющими.
Выпускное устройство представляет собой затвор трапецеи-
дальной формы, перемещаемый в вертикальных направляющих
с помощью электромеханического привода снизу вверх. Таким
образом, на пути продвижения древесины устанавливается по-
рог требуемой высоты. От осевых перемещений секция фикси-
18
руется двумя упорными роликами. Отходы окорки отводятся
через прямоугольные окна специальной конструкции, располо-
женные по краям цилиндрической части барабана. В комплект
бара)бана входит также встроенный в опорноприводную станцию
лентЬчный конвейер для отходов окорки.
Рис. 1.4. Корообдирочный барабан КБ-6А:
/ — загрузочный лоток; 2—бандаж; 3 — обечайка; 4— конус; 5 — задняя стенка; 6 —
затвор; 7 — направляющие; в —ножи; S— приводная станция; /0 —опорная станция;
11 — окно для удаления коры; 12 — конвейер для отходов окорки
Корообдирочный барабан КБ-12 типоразмера КБС-315 вклю-
чает впускную и выпускную секции. Конструкция секций анало-
гична конструкции цилиндрической части секции барабана
КБ-6А. Выпускная секция также имеет конусную часть.
Отличительная особенность барабана КБ-3 типоразмера
КБС-304 — периодический режим работы, достигаемый посред-
ством затвора, полностью перекрывающего поперечное сечение
барабана. При разгрузке барабана щит затвора поднимается
19
вверх с помощью электромеханического привода. Малая длина
барабана позволила расположить зубчатый венец на краю1 кор-
пуса и тем самым увеличить количество рядов окон для отвода
отходов окорки до четырех. В комплект барабана КБ-3 входят
также растаскиватель, примыкающий к выпускному устройству,
и пластинчатый конвейер для возврата недоокоренных балансов
в барабан.
Корообдирочный барабан комбинированного типа КБ-фЗОМ
представляет собой уникальную по габариту конструкцию Ба-
рабан состоит из трех секций, каждая из них устанавливается
на две опорные станции и приводится во вращение своим (при-
водом. Со стороны загрузки секции закрываются стенкой р за-
грузочным лотком и паровым коллектором, а со стороны' вы-
хода — выпускным устройством с подводом воды для промывки
балансов. Для сбора и удаления отходов окорки предусматри-
вают специальные лотки, а для отсоса излишнего пара — спе-
циальное устройство.
Секции барабана изготавливаются из толстолистового про-
ката и армируются 12 окорочными балками. В конце первой
секции прорезано два ряда щелей, которые при работе в режиме
полусухой окорки могут быть герметизированы. Вторая и третья
секции имеют по семь рядов щелей. Опорные бандажи коробча-
того сечения изготавливаются из отдельных литых секторов
с последующей электрошлаковой сваркой стыков. Зубчатый ве-
нец также изготовляется из отдельных секторов, соединяемых
между собой болтами. Для предотвращения смещения секторов
в процессе работы стыки штифтуются и закрепляются двумя
замковыми кольцами. Зубчатый венец устанавливается и выве-
ряется с помощью клиньев и фиксируется на обечайке шпон-
ками.
Литые опорные ролики с натягом насажены на вал, который
вращается в двух сферических роликоподшипниках, помещен-
ных в разъемные литые корпуса. Для выверки опорных роликов
предусмотрены специальные винтовые механизмы перемещения.
Перемещение затвора выпускного устройства осуществляется
посредством реечной пары с приводом от асинхронного электро-
двигателя. На быстроходном валу червячного редуктора преду-
смотрен электромагнитный тормоз.
Каждая секция приводится от электродвигателей постоян-
ного тока. Частота вращения барабана регулируется с помощью
тиристорных преобразователей.
1.2.3. Некоторые рекомендации по эксплуатации
корообдирочных барабанов
Корообдирочные барабаны, несмотря на внешнюю простоту
конструкции, являются уникальным крупногабаритным обору-
дованием с большими вращающимися массами и характеризу-
20
ются сложностью изготовления и монтажа. Для их успешной
эксплуатации необходимо строгое соблюдение заводских ин-
струкций и постоянный контроль за состоянием базовых дета-
лей и сварных швов.
Для обеспечения беспрепятственного продвижения длина
окорйемых балансов не должна превышать 0,6 диаметра бара-
бана]
Не рекомендуется одновременная обработка в барабане ба-
лансов разных пород, а также с разными геометрическими ха-
рактеристиками (круглых и колотых), с большими колебаниями
длины и диаметра.
Необходимо постоянно поддерживать среднюю степень за-
полнения барабанов в пределах 0,5—0,55, так как в этом
случае обеспечивается наибольшая эффективность окорки.
При большом количестве тонкомерных сортиментов для умень-
шения лома степень заполнения целесообразно увеличивать
до 0,7.
Необходимо поддерживать постоянную интенсивность за-
грузив. Колебания интенсивности загрузки приводят к сниже-
нию производительности барабана.
Параметры теплоносителя зависят от влажности и темпера-
туры окоряемого сырья и требуемой чистоты окорки. В качестве’
ориентировочных значений можно назвать следующие расходы
теплоносителей на 1 м3 свежесрубленных мерзлых балансов:
воды температурой 60° С 1 м3, насыщенного пара давлением
0,25 МПа 25 кг.
В начальной стадии окорка протекает медленно, затем, но-
мере повреждения коры, процесс активизируется, но при дости-
жении степени окорки 80—90% снова резко замедляется. Даль-
нейшее повышение степени окорки существенно увеличивает
среднюю продолжительность пребывания балансов в барабане.
Оператор поэтому всегда должен знать требуемую чистоту
окорки и визуально определять среднюю ее степень.
При сухой окорке степень чистоты окорки может быть на
2—3% ниже, чем при полусухой, так как сухая кора дополни-
тельно измельчается при рубке балансов и удаляется с отхо-
дами сортирования щепы.
1.3. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ КОРЫ К УТИЛИЗАЦИИ
1.3.1. Оборудование для обезвоживания коры
Для обезвоживания коры используются два вида оборудова-
ния — дренирующие конвейеры и водоотделительные барабаны.
Выбор того или другого вида оборудования определяется в ос-
новном компоновочными решениями древесно-подготовитель-
ного цеха.
21
Дренирующий конвейер представляет собой скребковый кон-
вейер, установленный в перфорированном металлическом; же-
лобе. Желоб имеет горизонтальный и наклонный участки и за-
канчивается выгрузочным бункером. Горизонтальный участок
размещают в проеме фундамента корообдирочного барарана.
Тяговый орган конвейера состоит из двух пластинчатых п|епей,
при-
связанных траверсами из уголкового проката, к которым
креплены резиновые шаберы. Рабочая нижняя ветвь скользит
по металлическому перфорированному (диаметр отверстий
5 мм) дну желоба, под которым проходит канал для :тока
воды.
Смесь коры и воды поступает на дренирующий конвейер по
защитным листам корообдирочного барабана. Вода уводит
в сточный канал через перфорацию дна желоба, а кора скреб-
ками транспортируется к выгрузочному бункеру.
Дренирующие конвейеры выпускаются трех марок — КД-35,
КД-09, КД-Н (табл. 1.8). Конвейер КД-35 предназначен для от-
вода коры от барабанов мокрой окорки. Параметры конвейера
КД-09 согласованы с параметрами корообдирочных барабанов
полусухой окорки типоразмеров КБ-420 и КБ-425, а параметры
конвейера КД-Н — с параметрами комбинированного барабана
КБ-530М.
1.8. Технические характеристики дренирующих конвейеров
Наименование параметров КД-35 КД-09 кд-п
Рабочая длина, м 22,19 33,27 53,07
Рабочая ширина желоба, мм 880 800 1300
Длина перфорированного участка, м . 13,0 22,0 40,0
Коэффициент перфорации, % 13,0 13,0 11.7
Скорость цепи, м/с 0,3 0,3 0,3
Установленная мощность, кВт 7,5 7,5 13,0
Производительность:
по коре при влажности 80%, т/ч 35 15 70
по воде, м8/ч 500 350 1000
Масса, т 7,8 7,6 21,4
Габаритные размеры, м:
длина 23,6 34,5 55,9
ширина 2,4 3,4 7,3
высота 2,6 4,1 3,8
Рабочим органом водоотделительного барабана (рис. 1.5)
является сварной перфорированный барабан. К рубашке бара-
бана изнутри приварены винтовые лопасти, образующие внут-
ренний конвейер. Для ускорения разгрузки вйнтовой конвейер
выполнен с переменным шагом, увеличивающймся к разгрузоч-
ной стороне барабана. С выходной стороны барабан открыт,
22
с входной имеет коническую горловину, на которой закреплена
зубчатое колесо привода. Барабан бандажами опирается на че-
тыре! ролика, установленные на балках, перекрывающих канал
для (стока воды. Привод барабана осуществляется от асинхрон-
ного'электродвигателя через редуктор и открытую зубчатую пе-
редачу.
Вороводяная смесь из короотводного лотка по переходу
и патрубку, входящему в горловину барабана, поступает внутрь-
Рис. 1.5. Барабан водоотделительный 184-3:
/—перфорированный барабан; 2 — конвейер; 3 —патрубок; 4—приводная станция; 5 —
опорная станция; 6 — канал для стока воды
барабана. Вода удаляется через отверстия перфорации, а кора
перемещается винтовым конвейером и выгружается на ленточ-
ный конвейер. На выходной стороне под барабаном располо-
жена воронка для сбора воды из части барабана, выступающей
за пределы сточного канала. Для промывки перфорационных
отверстий барабана установлены спрыски.
Водоотделительные барабаны используются в древесно-под-
готовительных цехах также для осветления корусодержащих вод
после операций обезвоживания и отжима коры. Отличительные
особенности этих барабанов— меньший диаметр перфорации
и ступенчатое регулирование частоты вращения, Кроме того,,
водоотделительные барабаны (табл. 1.9) применяются для сгу-
щения отходов сортирования древесной массы, полуцеллюлозы
или других волокнистых материалов.
23
1.9. Технические характеристики водоотделительиых барабанов
Наименование параметров 1 1 г Марка барабана '
184-3 184-4 18^-5
Диаметр барабана, м 1,25 1,25 2Ю
Длина барабана, м 4,0 4,0 5 0
Диаметр отверстий перфорации, мм 8,0 2,4 2 4
Коэффициент перфорации, % 40 33 3}
Частота вращения, мин —1 18 11; 14; 17; 21 5; 7; 10
Установленная мощность, кВт 4,0 4,0 5)5
Производительность по воде, м3/ч 800 300 6<Ю
Содержание взвеси в воде, г/л — 1—5 1—5
Содержание взвеси в фильтрате, г/л — 0,2—1,0 0,2—1,0
Масса, т 2,1 2,1 5;5
Габаритные размеры, м:
длина 5,2 5,4 6,9
ширина 2,2 2,2 2,9
высота 1,7 2,0 3,3
1.3.2. Короотжимное оборудование
Отжим — вторая стадия обезвоживания коры с целью сни-
жения ее относительной влажности до 50—55%. Короотжимные
прессы устанавливаются либо после водоотделительного бара-
бана или дренирующего конвейера, либо после корорубки. Вто-
рой вариант сейчас более распространен, так как в этом случае
снижается расход энергии на измельчение коры и обеспечива-
ется более надежная работа и корорубок, и короотжимных прес-
сов, и установленных за ними рыхлителей коры. ‘
Выпускается два типа короотжимных прессов — цепные
ДО-318М непрерывного действия и поршневые ПКП-11 цикли-
ческого действия. Наибольшее распространение получают по-
следние.
Поршневой пресс (рис. 1.6) состоит из двух секций — по-
дающей и прессующей. Подающая секция представляет собой
прямоугольный желоб с расположенным в нем толкателем, ко-
торый перемещается в направляющих под действием усилия го-
ризонтального гидроцилиндра. Сверху к желобу примыкает за-
грузочный люк, нижний фланец которого снабжен ножевым
устройством для отсекания коры. Люк верхним фланцем соеди-
няется с коропроводом. Желоб стыкуется с прессовой камерой,
дно и стенки которой перфорированы для удаления отжимаемой
воды. Потолок камеры составляет подвижная прессующая
балка, перекрывающая при повороте разгрузочное отверстие
и образующая с днищем камеры клиновое пространство. Пово-
рот балки осуществляется вертикальным гидроцилиндром.
В начале рабочего цикла толкатель находится в крайнем
правом положении, прессующая балка опущена, а в клиновом
пространстве находится пробка из отжатой коры. Через люк
24
в жёлоб поступает новая порция влажной коры. При рабочем
ходе] толкателя прессующая балка поднимается, пробка отжа-
той коры выталкивается наружу и камеру заполняет частично"
отжатая кора, подаваемая толкателем. При дальнейшем дви-
жении толкатель включает контакт, дающий сигнал к опуска-
нию! прессующей балки. При опускании балки срабатывают
блокировки, обеспечивающие возврат толкателя в исходное по-
ложение: Прессующая балка, опускаясь, завершает процесс от-
жима коры и вновь образует клиновую пробку. В желоб снова
поступает порция влажной коры, и цикл повторяется. Управле-
Рис. 1.6. Пресс короотжимиый ПКП-11:
1 — гидроцилиндр прессовой балки; 2 — прессующая секция; 3 — прессовая балка; 4 — по-
дающая секция; 5 — толкатель; 6 — гидроцилиндр толкателя
ние работой пресса осуществляется системой автоматики с прог-
раммным устройством.
Гидростанция пресса состоит из масляного бака, двух насо-
сов, приводимых в действие электродвигателями, маслоохла-
дителя и гидроаппаратуры управления. Для сглаживания гид-
равлических ударов в системе установлен гидроаккумулятор.
Техиическаи характеристика ПКП-11
Диаметр горизонтального гидроцилиидра, мм ;....; 200
Диаметр Вертикального гидроцилиидра, мм ........ 240
Объем прессовой камеры, м* ............... 7
Рабочее давление, МПа............................ до 14
Объем масляного бака, л.......................... 1200
Расход охлаждающей воды, м*/ч ............. •. . 8—10
Продолжительность цикла прессования, с ; 12—120
Установленная мощность, кВт .......'............. 63,5
Производительность по насыпному объему коры, м*/ч ... 25
Масса, т . . . ........................................ 14,2
Габаритные размеры, м . ......................... 5,0х 1,2x2,5
25
Для разбивания спрессованной коры применяются рыхли-
тели РШ-1 или РШ-2. РШ-2 используется, если в технологиче-
ской линии устанавливается один пресс, а РШ-1—в случае двух
прессов. Рыхлитель коры представляет собой два параллельных,
расположенных с небольшим (около 40 мм) зазором винтовых
конвейера, вращающихся навстречу друг другу и приводимых
в движение от одного двигателя-редуктора. Конвейеры поме-
щены в сварной корпус, в днище которого имеется выгрузоч-
ный люк. Для усиления разрыхляющего воздействия на j кору
Рис. 1.7. Установка короотжимиых прессов УПК-3:
[ — распределительный винтовой конвейер; 2 — пресс короотжнмный; 3 — рыхлитель коры;
4 — винтовой конвейер избытка коры
лопасти винтовых конвейеров по наружному краю имеют полу-
круглые вырезы.
На базе трех короотжнмных прессов ПКП-11 с модернизи-
рованной гидравлической системой создана установка УПК-3
(рис. 1.7). В состав установки помимо прессов входит распреде-
лительный винтовой конвейер, рыхлитель и винтовой конвейер
избытка коры. Обезвоженная на дренирующем конвейере или
в водоотделительном барабане кора поступает в распредели-
тельный конвейер, которым транспортируется и последовательно
загружается в расположенные под ним короотжимные прессы.
Патрубки подачи коры, примыкающие к разгрузочным проемам
корпуса распределительного конвейера, снабжены шиберными
заслонками. Винтовая поверхность конвейера над разгрузоч-
ными проемами прерывается, и в этих местах для повышения
эффективности подачи коры на трубе конвейера установлены
специальные штыри. Распределительный конвейер заканчива-
ется отбойными лопастями, с противоположным направлением
26
навивки, которыми кора, не принятая прессами, направляется
в конвейер избытка коры. Порции отжатой в прессах коры по-
ступают на рыхлитель. Туда же конвейером избытка коры на-
правляется и кора, не принятая прессами.
Система управления установкой как с местных, так и цен-
трального пультов обеспечивает работу отдельных механизмов
в сблокированном и деблокированном режимах. Система авто-
матики в сблокированном режиме синхронизирует работу прес-
сов и обеспечивает автоматический переход на работу с мень-
шим (количеством прессов при аварийном выходе из строя од-
ного 'из них.
Производительность установки УПК-3 по насыпному объему
коры; 120 м3/ч, установленная мощность 281 кВт, масса 53,7 т.
i
1.3.3. Корорубки
Выпускаются корорубки двух типоразмеров с вертикальным
ротором и шарнирно закрепленными ножами и контрножами—
КР-41 и КР-5 (табл. 1.10). Основные преимущества корорубок
КР-4 и КР-5 по сравнению с ранее выпускавшимися короруб-
ками*— высокая производительность, эксплуатационная надеж-
ность и ремонтопригодность, компактность и малая занимаемая
производственная площадь.
1.10. Техническая характеристика корорубок -
Н именование показателей КР-4 КР-5
Диаметр ножевого ротора, мм 1300 1500
Частота вращения ротора, мии —1 1160 830
Диаметр загрузочной воронки, мм 1250 1480
Размеры выпускного окна, мм 360X 850 400X850
Установленная мощность, кВт ПО 200
Производительность, т/ч 25 50
Масса, т 5,1 6,5
Габаритные размеры, м:
длина 2,9 3,0
ширина 2,0 2,3
высота 1,7 2,0
Рабочий орган корорубки (рис. 1.8), ножевой ротор, распо-
ложен в центре сварного цилиндрического корпуса. Ротор' наса-
жен на вал, установленный в опоре на подшипниках качения.
Опора ротора крепится болтами к основанию корпуса. Сверху
на корпусе установлена загрузочная воронка, а сбоку имеется
окно для выброса измельченной коры. Вращение ротора осу-
ществляется от электродвигателя через клиноременную пере-
дачу. Электродвигатель и корпус крепятся на общей раме.
27
Механизм резания включает четыре ножа и три контрножа.
Ножи установлены на роторе шарнирно с помощью пальцев
и прижимных планок и располагаются радиально при враще-
нии ротора за счет центробежных сил. Контрножи установлены
снаружи корпуса также шарнирно и снабжены специальными
резиновыми пружинами, удерживающими их в рабочем поло-
жении. Режущая часть контрножа заходит внутрь корпуса и рас-
полагается ниже ножей на 3—8 мм. Режущие кромки йожей
и контрножей наплавлены твердым сплавом. Зазор между но-
Рис. 1.8. Корорубка КР-4:
а — разрез; б — узел резания коры; / — рама; 2 — опора ротора; 3 — корпус; 4 — ножевой
ротор; 5 — загрузочная воронка; 6 — коитрнож; 7 — электродвигатель; 8 — нож; 9 — рези-
новое кольцо
жами и контрножами регулируется перемещением ротора в осе-
вом направлении при помощи болтов и прокладок.
Мелкие частицы коры измельчаются, преимущественно на
лету, а крупные частицы в зоне контрножей. Измельченная, кора
проваливается вниз, попадает на нижний диск ротора, снабжен-
ный лопатками, и выбрасывается через окно на конвейер отбора
коры. Корорубка способна измельчать отщепы древесины пло-
щадью поперечного сечения до 6 см2 и длиной до 0,8 м при со-
держании их в отходах окорки до 20%. Недробимые предметы
благодаря шарнирному креплению ножей и контрножей опус-
каются вниз и выбрасываются из корорубкн.
1.4. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ В ЩЕПУ
К этой группе древесно-подготовительного оборудования от?
носятся рубительные машины и дезинтеграторы. Рубительные
машины предназначены для производства щепы из балансов,
технологических дров, мерных отходов, лесозаготовок, лесопиле-
28
ния и деревообработки. Дезинтеграторы используются для из-
мельчения крупной щепы после сортирования и кусковых отхо-
дов деревообработки в виде оторцовок, «стульчиков» и т. п.
По кинематике процесса резания и форме рабочего органа
рубительные машины делятся на барабанные, конические и дис-
ковые.
В барабанных и конических рубительных машинах подача
древесного сырья осуществляется в направлении перпендику-
лярном оси рабочего органа. Вследствие циклического измене-
ния углов встречи ножей с древесиной в процессе рубки щепа,
вырабатываемая на этих машинах, имеет разный угол среза,
большое содержание, слишком крупных и мелких фракций
и очець неоднородна по длине. Поэтому барабанные и кониче-
ские машины не получили широкого распространения. Первые
используются в основном для приготовления топливной щепы
и щепы для производства древесноволокнистых и древесностру-
жечных плит. Производство последних машин не вышло за
пределы стадии опытных образцов. Конические машины при-
влекают внимание специалистов лесопильной и деревообраба-
тывающей промышленности возможностью одновременного
получения на них бруса заданных размеров и щепы.
Наиболее высокий выход технологической щепы и лучшие
энергетические показатели обеспечивают дисковые рубительные
машины, что и обусловило их преимущественное распростране-
ние для приготовления щепы в производстве волокнистых полу-
фабрикатов [4, 25].
1.4.1. Классификация дисковых рубительных машин
Рабочий орган дисковой рубительной машины—-ножевой
диск. Ножи закреплены на лицевой стороне диска радиально
или под некоторым углом к радиусу таким образом, что режу-
щие лезвия несколько выступают над диском. К лицевой сто-
роне диска с некоторым зазором примыкает направляющий пат-
рон, по которому балансы подводятся к ножам. На стенках, об-
разующих днище патрона, установлены контрножи. В теле диска
вдоль всей режущей кромки каждого ножа выполнены сквозные
подножевые щели. Диск огражден кожухом.
.Балансы по направляющему патрону подаются к ножам вра.-
щающегося диска. Каждый нож отрубает шайбу толщиной
равной выступу ножа. При этом подача сырья под. следующий
нож осуществляется затягивающим усилием предыдущего ножа.
Под действием скалывающих или сдвигающих усилий на перед-’
ней грани ножа отрубаемая шайба распадается на отдельные
элементы — щепу. Через подножевую щель щепа поступает на
приводную сторону диска и затем удаляется из кожуха.
Классификационные признаки дисковых рубительных машин
определяются технологической схемой древесно-подготовительг
29
ного производства, т. е. способом подачи сырья и способом уда-
ления щепы.
По способу подачи древесины различают машины с наклон-
ным и горизонтальным направляющим патроном. В машинах
с наклонным патроном, предназначенных для измельчения ко-
роткомерных сортиментов, подвод их к диску осуществляется
под действием силы тяжести. Машины с горизонтальным пат-
роном используются преимущественно для длинномерного
сырья, которое к диску подводится конвейером или специаль-
ным загрузочным устройством.
По способу удаления щепы различают машины с верхним
и нижним выбросом. Первый осуществляется принудительно
лопатками, установленными на ободе диска, второй — за счет
силы тяжести щепы. Машины с верхним выбросом проще и эко-
номичнее компонуются со смежным сортирующим оборудова-
нием, но из-за дополнительного дробления дают меньший выход
технологической щепы. В то же время в машинах с верхним
выбросом при дроблении отпадают не полностью отделившиеся
в процессе ценообразования волокна, и качество щепы'после
сортирования меньше подвержено изменениям при хранении
и последующем транспортировании.
1.4.2. Конструкции дисковых рубительных машин
Отечественным целлюлозно-бумажным машиностроением вы-
пускаются машины девяти типоразмеров (табл. 1.11), в том
числе МРН-10, МРН-30, МРН-50, МРН-100, МРН-150, МРН-
300 с наклонным патроном и МРГ-20, МРГ-40, МРГ-100 с го-
ризонтальным патроном.
Буквенный индекс обозначения типоразмера указывает на
тип машины, с наклонным или горизонтальным патроном, а циф-
ровой, на номинальную производительность (м3/ч плотной дре-
весины) при расчетном сырье; в марку машины с нижним вы-
бросом после цифрового индекса добавляется буква Н, напри-
мер МРН-ЗОН. Машины с наклонным патроном изготовляются
преимущественно с верхним выбросом щепы, а машины с гори-
зонтальным патроном — с нижним. Машины типоразмера МРН-
30 и МРГ-40 выпускаются как с верхним, так и с нижним
выбросом щепы. Все машины выпускаются с правым й левым!
расположением направляющего патрона. При правом располо-
жении патроиа в буквенный индекс добавляется буква П, на-
пример МРНП-ЗОН.
Машины производительностью 10—40 м3/ч условно относят
к малым машинам, 50—100 м3/ч— к машинам средней произво-
дительности, а 150—300. м3/ч — к машинам большой единичной
мощности. Это условное разделение обусловлено историческими
этапами развития древесно-подготовительного производства, на-
ложившими отпечаток и иа конструктивные особенности машин-
30
i МРГ-ЮОН IS 8 1 g 88 g gig о <=>^* л ~ со 1 ю Ю1СЧ ся И Ч * сосося i
к в в МРГ-40; МРГ-40Н | 2 § 1? ^8 2 88 8 § ю О ЧЭ ю со - п'^сч ся"
£ МРГ-20Н § 2 g IS 83 2 -§ 8 s =4 LO г- г- ю Г
Л мрн-эое |2SS| g | 2 §?§ | § Фо оо СЧ Tt- ® S оГ^(©
b- '' МРН-150 8 Ol £ <NiO О 1 О м S S S g - « ю- г- 1 °' 8 « 8 1ГЭ 00 Ю 00 ссГсоссГ
г МРН-100 |2§ S= 81 8 -駧{ =? о ™ ** СО СО Tt-
--- - машин МРН-50 | 2 8 3= s 1 8 8§ g se § §52
*•, ~ 1 1 »' .<3 i < МРН-30; МРН-ЗОН ° о 2 сяоо ся I оо 22 о ея X g чо — ся 1 -. ~g Л §§ > Tf io to —Г о CM-.•да- 45 -
р **• ( s к •> | £ и м МРН-10 g со 2 сяоо ся I со 22 ю ся —. Щ ю—. ея 1 — —ся lq о r- to C4-^-^
^7^n,44!9*^TT*^,?5TT3rae’W!l^^j5^^’W^i75:ia!!r^''"l'' ' 1.11. Технические характеристики ди Наименование параметров Диаметр диска, мм Число ножей, шт. Частота вращения диска, мин -1 Угол примыкания патрона, °: в вертикальной плоскости в горизонтальной плоскости Максимальный размер перераба- тываемого сырья, см: диаметр балансов ширина обапола Расчетная длина щепы, мм Расчетные размеры сырья, см: диаметр длина Установленная мощность, кВт Производительность, м8/ч, при руб- ке свежесрубленного елового сырья: расчетного диаметра Максимального диаметра Масса, т Габаритные размеры, м: длина ширина высота W н-ь
Рис. 1.9. Машина рубнтельиая дисковая МРНП-30:
I — рама; 2 —вал; 3 — ножевой диск; 4 — кожух; 5 — направляющий пат-
рои; 6 — подшипники; 7 —муфта; 8 — тормоз; 9 — электродвигатель
Машины первой группы преимущественно эксплуатируются
в лесной и деревообрабатывающей промышленности, второй
и третьей — в целлюлозно-бумажной. Машины первой и второй
группы комплектуются асинхронными приводными электродви-
гателями, машины третьей группы — синхронными электродви-
гателями.
Изтмалых машин наибольшее распространение получили ма-
шины МРНП-10 и МРНП-30 (рис. 1.9). Машины имеют одина-
ковую'конструкцию и различаются лишь мощностью приводного
электродвигателя.
Рис. 1J0. Узлы крепления ножей рубительных машин:
а — МРН-10, МРН-30. МРГ-20, МРГ-40, МРН-300; б - МРН-50, МРН-100, МРГ-100Н;
в —МРН-150; / — подкладка; 2 —подножевая пластина; 3 —накладка; 4 — шпилька; 5 —
Подставка; 6 — износный лист; 7 — нож; 3 — подножевая щель
На массивном диске 16-ножёвой машины радиально Выре-
• заны подножевые щели. Каждый узел крепления ножей (рис.
1.10) включает подкладку с износостойкой подножевой пласти-
ной, крепящуюся к диску болтами, и накладку с двумя крепеж*
ными шпильками, проходящими через отверстия в подкладке
* и теле диска йа его приводную сторону. Нож зажимается между
> подкладкой й накладкой (см. рис. 1.10, а). Базовая ширина но-
( жей, обеспечивающая одинаковый выступ их над диском, регу-
| лируется винтами. Ножи затачиваются по геликоиду на специ-
£ альном приспособлении (входящем в комплект машины),. мон-
• тируемом на заточном станке. Угол заточки ножа плавно увели-,
( чивается от центра к периферий диска с 29°42' до 34°42'. Лице-
вая поверхность накладок, занимающая всю площадь диска
между подножевыми щелями; Также выполнена по геликоиду.
Такое конструктивное решение повышает жесткость крепления
ножей, увеличивает их стойкость и уменьшает износ накладок.
л 2 Зажаз 2176 , .33
На ободе диска закреплено 16 лопаток, с помощью которых
Щепа эвакуируется из кожуха и транспортируется далее по ще-
попроводу в циклон (входящий в комплект машины).
Направляющий патрон прямоугольной формы наклонен
к диску в вертикальной плоскости под углом 38°. Кроме того,
проекция оси патрона на плоскость диска повернута относи-
тельно вертикали на 15° против направления вращения. Патрон
имеет три контрножа — два боковых и донный, которые кре-
пятся к корпусу болтами. Зазор между ножами и контрножами
регулируется перемещением последних с помощью регулировоч-
ных болтов.
Ножевой диск по горячей посадке насаживается на вал, сое-
диненный посредством втулочно-пальцевой муфты с асинхрон-
ным короткозамкнутым электродвигателем. Полумуфта, закреп-
ленная на валу диска, одновременно является и шкивом лен-
точного тормоза, которым снабжена машина. Ножевой диск
с кожухом, патрон и электродвигатель установлены на одной
общей раме.
Ножи рубительиой машины изготовляются из высокопрочной
и износостойкой стали 55Х7ВСФМ. Период работы ножей между
переточками 7—14 ч.
Рубительйая машина МРН-ЗОН от машины МРН-30 отли-
чается нижним выбросом щепы. На ободе диска отсутствуют
лопатки, верхняя часть кожуха выполнена закрытой, а в ниж-
ней части имеется окно для ссыпания щепы на выносной кон-
вейер.
В отличие от МРН-ЗОН машина МРГ-20Н имеет 12 иожей ,
и горизонтальный направляющий патрон трапецеидальной
формы, примыкающий к диску в нижней его части под углом
38°. Узлы и детали машин МРН-10, МРН-ЗОН и МРГ-20Н на
60—70% унифицированы.
Десятйножевой диск большего диаметра машин МРГ-40
й МРГ-40Н приводится во вращение от асинхронного электро-
двигателя с фазным ротором. По сравнению с асинхронным ко- -
роткозамкнутым электродвигателем он имеет более мягкую ха-
рактеристику и допускает при перегрузках большее снижение
частоты вращения. Ножи к диску крепятся также посредством
подкладок и геликоидальных накладок. Ножи несколько повер-
нуты относительно радиуса диска, что создает условия для
скользящего резания древесины. Машины имеют два патрона—
основной, горизонтальный, и вспомогательный, наклонный. По-
следний предназначен для крупной щепы и маломерных отхо-
дов. Мишина с верхним выбросом снабжена рециркуляционным
воздухопроводом, соединяющим ее с циклоном.
' Вследствие большой установленной мощности привода при-
менение МРГ-40Н в лесозаготовительной подотрасли ограни-
чено энергетической базой леспромхозов. Наибольшее распро-
странение они получили в лесопилении, так как большое Сече-
34
ние патронов позволяет измельчать практически все отходы не-
зависимо от их ширины.
Рубительные машины средней производительности по кон-
струкции все аналогичны. Машины МРН-50 и МРН-100 отли-
чаются только по габариту и мощности привода, а МРГ-100
и МРГ-100Н (рис. 1.11) —по направлению подачи сырья и вы-
броса щепы. Десятиножевой диск закреплен на валу болтами
и соединен посредством зубчатой муфты с асинхронным элек-
Рис. 1.11. Рубительная машина МРГ-100Н:
/ — винтовое устройство для перемещения ротора; 2— ножевой диск; 3 — маховик; 4 —
муфта; 5 — электродвигатель ’
трбдвйгатёлём с фазным ротором. Ротор машин снабжен до-
полнительным маховиком, установленным на некотором рас-
стоянии от ножевого диска. ' ;,.V
Ножи диска повернуты относительно радиуса и имеют пря-
мую заточку. Ножи крепятся к диску посредством узких накла-
док и подкладок шпильками, остальная часть межиожевых сек-
торов закрыта плоскими износными листами, крепящимися
к телу диска шпильками. Зазор Между ножами и контрножами
патрона регулируется перемещением вала с ножевым диском
и маховиком при помощи винтового устройства, расположен-
ного на торце корпуса подшипника лицевой стороны. Все узлы
машины, кроме электродвигателя, смонтированы на одной об-
щей раме. Электродвигатель имеет собственное основание.
Привод рубительных машин МРН-150, МРН-300 большой
производительности с целью улучшения коэффициента мощно-
2» 35
сти энергосети осуществляется от синхронных электродвига-
телей. Эти двигатели — закрытого исполнения с самовентиля-
цией по замкнутому циклу со встроенным воздухоохладителем.
Ножевой диск машины МРН-150 имеет 12 повернутых от-
носительно радиуса ножей с прямой заточкой. В межножевых
секторах неподвижно с помощью шпилек установлены геликои-
дальные накладки, лицевая поверхность которых упрочнена
Рис. Г.1'2. Рубительная машина МРН-300:
/’—направляющий патрон; 2 —ножевой диск; 3 — звукоизолирующий кожух; # — рецир-
куляционный воздухопровод; 5 — тормоз; 6 — подшипник; 7 — муфта; 8 — электродвига-
тель
твердым сплавом. Крепление ножей осуществляется их поджи-
мом к накладкам посредством подставок (см. рис. 1.10, в). Вос-
етановление базовой ширины ножей предусмотрено наплавкой
ваббита, а регулирование зазора между ножами и контрно-
жами -т- перемещением диска. Направляющий патрон с днищем
прямоугольной формы наклонен к диску в вертикальной плос-
кости под углом 37°, в горизонтальной плоскости под углом 15°
и повернут в плоскости диска по направлению вращения иа 5°.
Узел крепления ножей машины МРН-150 требует высокой
точности изготовления и специальной термообработки деталей,
он также сложен в эксплуатации. Поэтому в 16-ножевом диске
машины МРН-300 радиально расположенные ножи крепятся так
же, как у малых машин. Направляющий Патрон V-образной
36
формы наклонен к диску только в вертикальной плоскости. От-
личительная особенность машины МРН-300 (pjic. 1.12) — кожух
диска выполнен с элементами шумоглушения. Боковые стенки
кожуха и обечайка изготовлены из толстолистовой стали. В ка-
честве звукоизоляционного материала использован ВТ4С (маты
капронового волокна, связанного распыленным клеем). Мате-
риал ВТ4С приклеивается снаружи к стенкам кожуха и закры-
вается сверху оболочками сварной конструкции.
Все выпускаемые рубительные машины оснащены системой
управления и контроля, обеспечивающей плавный разгон боль-
ших маховых масс ротора, защиту электродвигателя от пере-
грузок и исключающей запуск при открытом кожухе.
1.4.3. Выбор приводного электродвигателя
и расчет производительности
Мощность привода рубительной машины складывается из
мощности холостого хода и полезной мощности. Мощность хо-
лостого хода расходуется на преодоление трения качения в ро-
ликоподшипниках, а в машинах с верхним выбросом щепы и на
создание вентиляционного напора. Полезная мощность расхо-
дуется на рубку древесины, а в машинах с верхним выбросом
щепы и на механическое выбрасывание щепы.
— ^спи ___(Мх4~Мпол)пн 1(Мтр -|- Мд) -f- (Мр 4~ MM)j пи (17)
где W— мощность привода рубительной машины, кВт; Мс—пол-
ный момент сил сопротивления, Н-м; Мтр — крутящий момент
на преодоление сил трения в опорах, Н-м; Мв— крутящий мо-
мент на создание вентиляционного напора, Н-м; Мр— крутя-
щий момент на преодоление сил сопротивления резанию, Н • м;
Мм — крутящий момент, затрачиваемый на механический выброс
щепы, Н-м; пн— номинальная частота вращения диска, мин-1.
= (1.8)
где f— коэффициент трения качения, ^=0,02; G — вес ротора
рубительной машины, ft; dK — диаметр окружности катания ро-
ликов, м.
Крутящий момент на создание вентиляционного напора
рассчитывают по следующей эмпирической формуле:
Мв = 1,8?лКл^(-^-)1Х, (1.9)
где ал — количество лопаток на ободе диска; — площадь
одной лопатки, м2; 1УЯ — диаметр центра лопаток, м; % — коэф-
фициент сопротивлений, учитывающий радиальное расположе;
ние лопаток, %=0,7.
Крутящий момент на преодоление сил сопротивления ре-
занию:
М =
р ₽асч 8 cos ац cos а,
(1,10)
где: р — удельное усилие рубки (для твердых пород древесины
130000—160 000, для мягких пород 90 000—120000), Н/м;
dpacn — расчетный диаметр измельчаемого бревна, м; z — число
ножей; си — угол наклона патрона к горизонту в вертикальной
плоскости °; аг — угол разворота патрона в горизонтальной
плоскости, °.
Крутящий момент, затрачиваемый на механический выброс
щепы, рассчитывают по формуле
М„ расч = 0,00027Йрасч/щ2 рМ--------!---, (1,11)
cos ojjcos а2
где рщ — плотность щепы, кг/м3; /щ — длина щепы расчетная, м.
Мощность рубки пропорциональна квадрату диаметра из»,
мельчаемых балансов. Однако количество балансов максималь-
ного диаметра в общей массе измельчаемого сырья относи-
тельно невелико, поэтому оснащение рубительной машины
приводным электродвигателем из расчета непрерывной рубки
балансов максимального диаметра экономически нецелесооб-
разно вследствие низкого коэффициента его использования по
мощности.
Выбор электродвигателя и расчет регламента его эксплуа-
тации для организации защиты от перегрузок осуществляют
в следующей последовательности:
1) предварительно выбирают двигатель на основе расчета
потребного крутящего момента из условия рубки балансов рас-
четных (наиболее часто встречающихся) диаметра и длины;
2) проверяют двигатель на динамическую устойчивость из
условия рубки балансов максимальных размеров;
3) проверяют двигатель на нагрев из условия обеспечения
требуемой производительности при рубке балансов расчетных
размеров;
4) рассчитывают технически возможную производительность
рубительной машины во всем диапазоне диаметров измельчае-
мых балансов;
5) разрабатывают регламент эксплуатации рубительной
машины (электродвигателя) на сырье, параметры которого пре-
вышают расчетные.
Привод рубительной машины работает с резко выраженной
переменной нагрузкой. Поэтому для асинхронного привода
целесообразно выбирать электродвигатели с большим искус-
ственным скольжением и мягкой механической характеристи-
кой, допускающие значительное снижение частоты вращения.
38
В этом отношении наиболее предпочтительными являются асин-1
хронике электродвигатели с фазным ротором.
Проверяют электродвигатели на динамическую устойчивость
и нагрев по специальным методикам. После окончательного
выбора электродвигателя устанавливают номинальный диаметр
бревна dn, при котором полностью используется мощность при-
вода и возможна непрерывная (без пауз) рубка.
1 /8 cos cos otg (Л4И — Afx)
V PZk*
^расч>
(1.12)
» где Мя — номинальный момент электродвигателя; Afx—момент
“ холостого хода, расходуемый на преодоление трения в опорах
£ и создание вентиляционного напора; kM — коэффициент, учиты-
вающий механический выброс щепы. С некоторым приближе-
нием может быть определен по формуле
= (Л1 р расч -f* Л4М расч)^Мр раса- (1.13)
При значениях диаметра древесины меньших номинального
часовую технически возможную производительность машины
во всем диапазоне изменения диаметров балансов определяет
, по формуле
Qh == 47,1(/д/щ2Ин. (1.14)
При измельчении балансов, диаметр которых d, превышает
номинальный, часовую технически возможную производитель-
ность определяют для каждого его значения по выражению
0,25лф/щ (л„ + пк) 2 «Р
Ч ~~
120
(1.15)
где «к — конечная частота вращения диска после рубки ба-
I лансов t-ro диаметра, мин-1.
„ ..... 0* + ЗС)пн
к У 3(A-f-C) ’
здесь у = Ъ
Е* Н*
4-27
3 /--
+ V-- V
F 2 У 4 27
Е = 24Ддн 4 л3 (4 А3 + 9 С3)
Д»
3(А + С)«
н
К .
27(А + С)» А-ЬС
4AMB
___5
(A-i-C) 3(А + О«
39
A — 0,5 л2/пО2/щгсо5 cq cos a2;
В = 9QGnd'iLiZp-,
C= 1,53 d^Lil^p^zD2^,
К = 432-10® цХ ML,cos cq cos aa;
mD2— суммарный маховой момент машины, кг • м2; т] — КПД
двигателя; X — коэффициент перегрузочной способности элек-
тродвигателя; Li — длина измельчаемого баланса, м; S(p—
суммарная допускаемая в течение 1 ч продолжительность рубки
балансов i-ro диаметра, с;
3600 (Л12 — Л4*)
м2 — м\
С увеличением диаметра балансов от dH до dmax технически
возможная производительность машины уменьшается, так как
возрастает момент сопротивления рубки и после рубки каждого
баланса требуется большая продолжительность паузы tn на
охлаждение двигателя, а в случае асинхронного привода и на
восстановление частоты вращения ротора:
t 120Lf(3600-16j
" zM«h + «k)S'p ’ 1 ’
1.4.4. Некоторые рекомендации по эксплуатации
дисковых рубительных машин
Качество щепы оценивается фракционным составом, углом
и чистотой среза. Фракционный состав характеризуют выход
нормальной щепы и содержание крупной щепы, мелочи и опи-
лок, что соответствует остаткам на ситах анализатора АЛГМ
с отверстиями диаметром соответственно 20 и 10 (сумма), 30,
5 мм и на поддоне.
При рубке остро заточенными ножами балансов расчетных
размеров со здоровой древесиной влажностью 60% и при плю-
совой температуре все выпускаемые машины вырабатывают
щепу, качество которой без сортирования превышает требова-
ния, предъявляемые ГОСТ 15815 — 70 «Щепа технологическая»
к щепе для сульфатной варки. При этом лучшие показатели
обеспечивают машины с наклонным патроном и нижним выбро-
сом щепы и несколько худшие — машины с горизонтальным
патроном и верхним выбросом щепы. При одинаковом направ-
лении выброса щепы машины с наклонным патроном выраба-
тывают щепу лучшего качества, чем машины с горизонтальным
патроном. Лучшую щепу также дают малые машины, а не ма-
шины большой единичной мощности.
40
К значительному ухудшению качества щепы может при-
вести ухудшение параметров сырья и режимов эксплуатации
машины в сравнении с расчетными. Для обеспечения высокого
качества щепы необходимо придерживаться следующих реко-
мендаций. При геликоидальной заточке ножей угол заострения
не должен превышать следующих значений:
у центра диска
6 =6—arctg--------—-------, (1-17)
max л DH — г/щ sin
у периферии диска
6" =6—arctg---------—-------, (1.18)
Гтах л DK — z/щ sin cq
где d — угол резания (угол между плоскостью резания и пе-
редней гранью ножа); h — выступ ножа; DK и £>н—диаметры
окружностей, описываемые, соответственно, дальней и ближ-
ней к центру диска кромкой ножа.
При плоской заточке угол заострения ножей не должен пре-
вышать значения, рассчитанного по формуле (1.17). В форму-
лах (1.17) и (1.18) все параметры, кроме длины щепы, опреде-
лены конструкцией машины. Длина щепы может колебаться
в некоторых пределах, которые определяются устойчивостью
бревна в процессе рубки. Поэтому при рубке мерзлых балансов
целесообразно уменьшать рассчитанное значение угла заточки
на 1—2°.
Зазор между ножами и контрножами должен быть равным
и минимальным. Точность изготовления машин большой еди-
ничной мощности допускает возможность его настройки до
1 мм, а малых машин — до 0,5 мм. При эксплуатации чрезвы-
чайно важно следить за затуплением и аварийным износом но-
жей и контрножей. Заслуживает внимания опыт Байкальского
ЦЗ, на котором через каждые 4 ч работы машины проводится
осмотр, а при необходимости подточка на месте или замена
выкрошенных ножей.
На качество щепы существенное влияние оказывает расчет-
ная длина щепы, определяемая выступом ножей. Конструкция
ножевого аппарата допускает возможность увеличения расчет-
ной длины щепы на 10—15%. Поэтому во всех случаях, если
это допускается дальнейшим технологическим процессом, целе-
сообразно увеличивать длину щепы, при этом одновременно
с увеличением выступа ножа необходимо откорректировать
угол его заточки, рассчитав его по формулам (1.17) и (1.18).
1.4.5. Пути совершенствования дисковых рубительных машин
Губительные машины — источник интенсивного шума, пре-
вышающего допустимые санитарные нормы. Использование
индивидуальных средств защиты от шума недостаточно эффек-
41
тивно. Применение для оператора рубительной машины звуко-
изолированной кабины создает существенные технологические
трудности по обслуживанию и управлению потоком приготов-
ления щепы. Необходимо создание машин с элементами шумо-
глушения.
Выполненные научно-исследовательские работы позволили
разработать технические решения по изменению конструкции
машины, обеспечивающие значительное снижение уровня ге-
нерируемого ею шума [17, 49]. Однако их реализация в про-
мышленном масштабе существенно увеличивает трудоемкость
изготовления машин и их стоимость. Поэтому проблема
борьбы с шумом неразрывно связана с проблемой дальнейшей
унификации конструкций рубительных машин. Решение этой
проблемы позволит не только снизить трудоемкость изготовле-
ния машин, но и увеличить серийность производства необходи-
мых запасных частей. Вместе с тем унификация машин должна
производиться без ограничения возможностей их технологиче-
ской привязки, т. е. без ограничения классификационных при-
знаков машин по способу подачи балансов и способу эвакуа-
ции щепы.
Эти два направления (шумоглушение и унификация) со-
вершенствования рубительных машин НИИЦмашем и заво-
дами-изготовителями оборудования реализуются следующим
образом. По группе малых машин в настоящее время ведется
подготовка производства серии МР. Особенностью машин этой
серии является единство конструкции для всех типоразмеров.
Разные значения производительности достигаются за счет уста-
новки электродвигателей разной мощности, а изменение на-
правления подачи древесины и выброса щепы за счет несложной
переустановки отдельных узлов.
Рубительная машина серии МР (рис. 1.13) состоит из
литого корпуса, внутренняя полость которого между ребрами
жесткости заполнена шумопоглощающим материалом и обли-
цована стальными листами с резиновыми прокладками. В верх-
ней и иижней части корпуса имеются проемы для удаления
щепы, а в торцевой части — окна для обслуживания при замене
ножей. Изнутри корпус футерован поворотной обечайкой,
имеющей окно для выброса щепы. Совмещением окна обечайки
с нижним проемом корпуса достигается нижний выброс щепы,
а совмещением с верхним проемом — верхний выброс. С лице-
вой стороны к корпусу крепится крышка, внутренняя полость
которой также заполнена звукопоглощающим материалом и об-
лицована стальными листами с резиновыми прокладками.
В крышке расположен желоб, выполняющий роль патрона,
в котором закреплены контрножи, и окно для обслуживания
машины. Изменение направления подачи балансов достигается
изменением примыкания желоба к диску за счет поворота
крышки. Желоб сопрягается при наклонной подаче с откид-
42
ным загрузочным лотг м, а при горизонтальной подаче с за-
грузочным патроном, также снабженными элементами шумо-
глушения. Ротор машины соединен с электродвигателем по-
средством втулочно-пальцевой муфты. Привод ленточного тор-
моза осуществлен от электрогидравлического толкателя и
сблокирован с приводным электродвигателем. Машины серии
МР обладают улучшенными технико-экономическими показате-
лями: наибольший диаметр измельчаемых балансов 30 см, ши-
рина обапола 50 см, производительность 15, 35 и 45 м3/ч при
установленной мощности соответственно 75, НО и 160 кВт. Пе-
реход к серийному производству машин МР будет осуществ-
лен поэтапно через переходные модели МРН-10-1, МРН-ЗОН-1,
МРГ-ЗОН-1.
В технических решениях по группе машин средней произво-
дительности одновременно с унификацией и введением элемен-
тов шумоглушения предусмотрен ряд конструктивных усовер-
шенствований. Предполагается уменьшить металлоемкость ма-
шин за счет исключения маховика, увеличить износостойкость
кожуха за счет применения в зоне удара факела щепы специ-
альной сменной вставки, наплавленной износостойким мате-
риалом СНГН, а также повысить технологичность и качество
изготовления отдельных деталей и узлов. При одинаковой кон-
струкции ротора разные значения производительности машин
будут обеспечены применением электродвигателей соответ-
ствующих мощностей.
В группе машин большой единичной мощности предусмат-
ривается замена МРН-150 на МРН-200 с унификацией ее кон-
струкции с машиной МРН-300.
Важное направление совершенствования рубительных ма-
шин— повышение качества вырабатываемой щепы. В новых
машинах средней и большой производительности повышение
качества щепы будет достигнуто за счет уменьшения скоростей
резания и выброса щепы, а также более рационального соотно-
шения углов примыкания патрона, обеспечивающего уменьше-
ние доли поперечного резания и более устойчивое положение
бревна при рубке.
1.4.6. Дезинтеграторы
Для измельчения крупной щепы и мелких отходов дерево-
обработки выпускается дезинтегратор ДЗН-02 (рнс. 1,14). Ра-
бочий орган дезинтегратора — ротор, состоящий из двух
дисков диаметром 1200 мм, расположенных на некотором рас-
стоянии друг от друга и соединенных по оси ступицей. В пери-
ферийной части диски соединены двумя перемычками. Особен-
ность дезинтегратора — наличие двух зон резания. Первую
зону образуют шесть ножей, радиально расположенных на ли-
цевом диске ротора, вторую — два ножа, закрепленных на пе-
44 '
ремычках. Ротор огражден кожухом, состоящим из конической
и цилиндрической частей. Внизу конической части неподвижно
закреплено сито-контрнож. Вращение ротора с номинальной
частотой 735 мин~’ осуществляется от асинхронного электро-
двигателя мощностью 55 кВт через втулочно-пальцевую муфту.
Примыкающий к лицевому диску ротора под углом 55° к гори-
зонту направляющий патрон имеет V-образную форму, размер
Рис. 1.14. Дезинтегратор ДЗН-02:
/ — ножевой диск; 2 — направляющий патрон; 3 —кожух; 4—снто-контрнож; 5 — рама;
6 — электродвигатель; 7 — муфта; 3—тормоз
его по диаметру вписанной окружности составляет 340 мм.
Днище патрона снабжено износными листами и контрножами,
наплавляемыми твердым сплавом. Ротор с кожухом, направо
ляющий патрон и приводной электродвигатель установлены на
одной общей раме.
Крупная щепа или кусковые отходы деревообработки по
направляющему патрону подаются в первую зону резания. Из-
мельченная щепа через подножевые щели в лицевом диске по-
падает в межднсковое пространство и на сито-контрнож. Ча-
стицы размером менее 40 мм проходят через отверстия сита,
а более крупные задерживаются н доизмельчаются ножами
второй зоны резания.
Измельченная щепа по конической части кожуха сползает
45
в цилиндрическую, откуда лопатками, закрепленными на тыль-
ном диске, эвакуируется в циклон.
Расчетная длина щепы 18 мм, производительность дезинте-
гратора по щепе насыпного объема 40 м3/ч, масса 3,9 т.
1.4.7. Специальные рубительные машины
Проблемы комплексного использования древесины и расши-
рения целлюлозно-бумажного производства в районах Сибири
и Дальнего Востока выдвинули ряд новых народнохозяйствен-
ных задач. Важнейшие из иих: широкое вовлечение в перера-
ботку листвеииичиой древесины, физико-механические свойства
которой существенно отличаются от свойств других пород по-
вышенными значениями предела прочности, модуля упругости,
хрупкости; расширение использования пиевого осмола и пнево-’
корневой системы деревьев свежей заготовки; переработка
в щепу непригодной к использованию деревянной тары; исполь-
зование лесосечных отходов в виде ветвей, сучьев, валежника,
а также тоикомерных сортиментов.
Решение этих задач связано как с разработкой специаль-
ной технологии заготовки древесного сырья, так и с созданием
технологии и комплекса новых машин для его переработки.
Для этих целей отечественным машиностроением создай ряд
специальных рубительных машин.
Для приготовления щепы из листвеииичиой древесины на
предприятиях лесной и деревообрабатывающей промышлен-
ности создана дисковая рубительиая машина МРГ-20-1,
а для условий целлюлозно-бумажных предприятий — машина
МРНС-150. Отличительная особенность машины МРГ-20-1 —
безударный выброс щепы. Отличительные особенности машины
МРНС-150, учитывающие ее целевое назначение: частота вра:
щеиия ротора 187 мни-1, выступ ножей рассчитан на длину
щепы 20 мм, увеличено расстояние от диска до задней стенки
кожуха, иижний выброс щепы. Задняя стенка кожуха иакло;
иена на 10° к вертикали и сиабжеиа специальными гасителями
удара щепы. Кожух и патрон выполнены с элементами шумо-
глушеиия. Производительность машины на расчетном диаметре
балансов 30 см 150 м3/ч, установленная мощность 1250 кВт,
масса 58 т.
Для измельчения иа щепу пиево-кориевых частей дерева и
непригодной для повторного использования деревянной тары
разработана барабанная рубительиая машина МРБ-03
(рис. 1.15) с наклонным направляющим патроном и нижним
выбросом щепы. Этот тип позволяет впибать в конструкцию
машины патрон с большим проходным сечением при небольшом
габарите и массе машины. Это имеет особое значение из-за
неправильной формы сырья при его больших геометрических
размерах. Ротор сварной конструкции изготовляется из толсто-
46
листового проката. По образующим цилиндрической части ба-
рабана выполнены четыре впадины, в которых накладками за-
креплены режущие ножи. Ротор приводится во вращение от
асинхронного электродвигателя мощностью 160 кВт посредством
втулочно-пальцевой муфты. В станине, на которой размещен
ротор, со стороны загрузки установлена иаклоииая пластина
Рис. 1.15. Рубительиая машина МРБ-03:
/ — кожух: 2 — барабан; 3 —нож; 4 — траверса; S — решетка; S—станина; 7—пластина
с кбитриожом
с коитрножом, выполняющая роль диища направляющего пат-
рона. Под барабаном иа боковых стейках станины закреплена
решетка (диаметр отверстий 45 мм или 60 мм) и траверса, вы-
полняющие роль коитрножей второй зоны резания. Сверху ба-
рабан закрыт кожухом. Проходное сечение патрона 950Х
Х813 мм. Расчетная производительность 30 м3/ч, масса 9,6 т.
Передвижная рубительиая машина МРГС-5 (рис. 1.16) пред-
назначена для производства технологической щепы из лесосеч-
ных отходов и низкокачественного древесного сырья рубок
ухода. Базой машины служит трелевочный трактор ТДТ-55. Её
привод осуществляется от вала отбора мощности коробки пере-
47
мены передач трактора. Номинальная частота вращения
555 мин-1. Ножевой диск литой конструкции коробчатого сече-
ния с ребрами жесткости. Диаметр диска 1000 мм, ширина
270 мм. На лицевой поверхности и на ободе диска закреплено
по четыре ножа, на тыльной поверхности — лопатки для вы-
броса щепы.
К лицевой поверхности и к ободу диска примыкают гори-
зонтальные направляющие патроны. Лицевой патрон прямо-
Рис. 1.16. Передвижная рубительная машина МРГС-5: .
/—загрузочный конвейер; 2 —патрон обода диска; 3 — лицевой патрон; •/ — ножевой
диск; 5 — щепопровод
'i •
угольной формы сечением 220X250 мм предназначен для ство-
ловой древесины и крупных сучьей. Подача сырья в этот пат-
рон, как в обычных машинах, осуществляется самозатягйва-
нием. Патрон, примыкающий к ободу диска, имеет сечение
180x250 ММ и предназначен для тонких ветвей и сучьев. Для
формирования пакета из них он оборудован механизмом по-
дачи валИбвоГо типа. Для предотвращения поломок механизм
Подачи снабжен муфтой предельного момента, а для устранения
возможного заклинивания пакета ветвей — реверсом. Привод
механизма Подачи осуществляется от главного вала рубитель-
ной машины при помощи цепных передач.
.48
Ножи машины унифицированы. Угол заточки ножей 33°.
Крепление ножей осуществляется тремя шпильками с конус-
ными гайками. Для выброса щепы предусмотрен специальный
щепопровод с козырьком (с регулируемым углом наклона), на-
правляющим поток щепы. Дальность выброса 6 м. По требова-
нию заказчика машина может быть укомплектована загрузоч-
ным конвейером длиной 2 м.
Производительность машины при расчетной длине щепы
25 мм составляет (м3/ч): при непрерывной рубке круглых лесо-
материалов расчетного диаметра 7 см 11,4, ветвей и круглых
лесоматериалов с загрузкой в два патрона (при коэффициенте
подачи 0,45) 5,0, тонких ветвей и сучьев с загрузкой в два пат-
рона 2,2. Масса машины без трактора 2,7 т.
1.5. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СОРТИРОВАНИЯ ЩЕПЫ
Известны различные типы сортировок щепы: пневматические
каскадные сепараторы, обеспечивающие фракционирование
щепы по объемному весу частиц, гидровакуумные — по плот-
ности древесины, механические — по геометрическим размерам
частиц. Механические сортировки подразделяются на барабан-
ные и плоские, последние в свою очередь — на вибрационные
(с круговыми или эллиптическими колебаниями сит в верти-
кальной плоскости) и гирационные (с круговыми колебаниями
сит в горизонтальной плоскости). В целлюлозно-бумажном
производстве преимущественное распространение получили ги-
рационные сортировки как наиболее компактные, обеспечиваю-
щие стабильное качество сортирования и относительно высо-
кую производительность в расчете на 1 м2 просеивающей по-
верхности.
1.5.1. Конструкции гирационных сортировок
Отечественное целлюлозно-бумажное машиностроение выпу-
скает два типа гирационных сортировок щепы (табл. 1.12): на-
польные СЩМ-60 (СЩ-1М), СЩ-120 и подвесные СЩ-500.-1,
СЩ-800 [41]. Цифровой индекс в марке сортировки обозначает
ее номинальную часовую пропускную способность (производи-
тельность) в кубических метрах, щепы (насыпной объем).
Напольные сортировки предназначены для эксплуатации
в технологических потоках малой и средней производительности.
При необходимости устанавливают ряд. сортировок с подачей
щепы на них распределительным конвейером. Подвесные круп-
ногабаритные сортировки щепы предназначены в основном для
комплектации однопоточных технологических линий на базе ру-
бительных машин большой единичной мощности.
Напольная сортировка СЩМ-60 (рис. 1.17) состоит из пря-
моугольного ситового короба сварной конструкции, опирающе-
49
1.12. Технические характеристики сортировок щепы
Наименование параметров СЩМ-60 (СЩ-1М) СЩ-120 СЩ-500-1 СЩ-800
Площадь верхнего сита, м2 Размер отверстий сит, мм: 2,7 7.5 12,0 18,0
верхнего 35 39 39; 55 39 ; 55
среднего 10 14 х 14; 14
нижнего Коэффициент перфорации, сит, %: 10 6 6/10; 6/10 6/8; 6/8'
верхнего 73 75 75; 72 75; 72
среднего 57 57 — 57; 57
нижнего Угол наклона сит, °: 48 50 50/48; 50/48 50/41; 50/41
верхнего 3 2 5 5
среднего 3 2 — 8
нижнего 3 2 10 10
Частота колебаний, мин ~1 180 150 180 180
Амплитуда колебаний, мм 50 50 45—55 40—50
Объем циклона, м8 — — 20 28
Установленная мощность, кВт > 3,0 5,5 15,0 22,5
В том числе винтового конвейера — — 7.5 7,5
Производительность (по насып- ному объему щепы), м®/ч 60 120 450; 750 800; 1200
Точность отсева фракций, %:
крупной (свыше 30) 45 55 55; 80 55; 80
мелочи (от —10 до +5) 30 25 15/25; 12/20 15/20; 12/18
опилок (от —5 до +0) 75 60 60/70; 55/65 60/70; 55/65
Масса, т Габаритные размеры, м: 1.3 3,5 15,5 21,9
длина 2,8 4,9 ' 5,3 8,4
ширина 2,5 2,7 6,0 7,1
высота 1.7 2,0 8,7 н.о
гося по углам на четыре круговых подшипника, установленных
на раме, н привода. Ситовый короб включает площадку для
приема щепы, три яруса сит с квадратными отверстиями и под-
дон. Сита расположены под углом таким образом, что крупная
фракция щепы и опилки выходят на одну сторону, а техноло-
гическая щепа на другую. Колебательные движения ситового
короба осуществляются от электродвигателя через клииоремен-
Ную передачу и вертикально расположенный вал с эксцентри-
ком. Эксцентриситет равен половине диаметра желоба подшип-
ников, т. е. сортировка имеет определенную амплитуду колеба-
ний. Для уравновешивания инерционных сил, возникающих при
работе сортировки, на эксцентриковом валу смонтирован регу-
лируемый противовес.
Сортирование щепы на сите происходит следующим обра-
зом. Щепа распределяется на сите слоем некоторой” толщины.
При круговых колебаниях сита элементарные слои скользят
относительно друг друга и относительно сита, также совершая
50
Рис. 1.17. Сортировка щепы СЩМ-60:
1 — ситовой короб; 2 — электродвигатель: 3— сита; 4— рама
круговые колебания. Радиус абсолютной траектории слоев щепы
убывает по мере удаления от сита вследствие уменьшения
коэффициента сухого трения, который является функцией веса
вышележащих слоев. Одновременно элементарные слои дви-
жутся в направлении наклона сита, поэтому траектории их
движения приобретают щетлеобразную форму. Относительные
смещения элементарных слоев обеспечивают процесс самосор-
'гирования, т. е. опускание мелких частиц в нижние зоны. Сколь-
жение нижнего слоя относительно сита обусловливает процесс
непосредственного прохождения мелких частиц через отверстия
сит.
Сортировка щепы СЩ-IM отличается от сортировки
СЩМ-60 тем, что в ней отсутствует опорная рама, а кру-
говые подшипники монтируются непосредственно на фунда-
менте. Сортировка щепы СЩ-120 аналогична по конструкции
сортировке СЩ-IM, но имеет больший габарит, увеличенную
перфорацию верхнего сита; расположение сит параллельное
с уклоном в одну сторону. Короб опирается на четыре пары
круговых подшипников.
Подвесные сортировки щепы СЩ-500-1 и СЩ-800 (рис. 1.18)
имеют однотипную конструкцию, отличаются только по габа-
риту и количеству ярусов сит. Ситовый короб представляет со-
бой восьмигранную сварную конструкцию с вертикально рас-
положенными несущими ребрами, которые образуют восемь
секторов. В каждом секторе ярусами расположены сита трапе-
цеидальной формы, которые устанавливаются в направляющих,
закрепленных на несущих ребрах, и поджимаются стопор-
ными болтами. Для обеспечения нормированной точности от-
сева отходовых фракций в зависимости от состава исходной
щепы сортиррвки комплектуются ситами с различным размером
отверстий. Комплектация уточняется при заказе сортировок.
Сверху на коробе размещено распределительное устройство,
состоящее из конуса и настила. Конусом щепа равномерно
распределяется по секторам. Попадая на настилы секторов,
щепа скользит по ним к периферии короба, образуя равномерно
распределенные по ширине секторов слои, и через загрузочные
отверстия поступает на сито, по которому перемещается снова
к центру короба. Каждое сито имеет свой выгрузочный желоб.
Ситовый короб подвешивается на тросах регулируемой
длины к опорной металлоконструкции. На ней же соосно
с конусом распределительного устройства установлен циклон
с вертикальным разгрузочным винтовым конвейером. Частота
вращения конвейера задается в соответствии с производи-
тельностью" сортировки сменными шкивам^. Колебательные
движения ситового короба осуществляются от электродви-
гателя и специального редуктора, на выходном конце тихоход-
ного вала которого закреплен рычаг с дебалансным грузом.
Возмущающая сила, определяющая амплитуду колебаний ко-
52
10
Рис. 1.18. Сортировка щепы СЩ-800:
/ — привод винтового конвейера; 2—циклон; 3 — опора; 4 — трос; 5 — конус; 6 — настил;
7 — ситовой короб; 8 —привод ситового короба; 9 — сита; 10 — выпускные желоба
роба, регулируется массой груза. Инерционный привод разме-
щен в центре ситового короба под распределительным
устройством.
4.5. 2. Производительность и качество сортирования
Часовую производительность сортировки щепы по насып-
ному объему определяют по формуле
Q = 3600BHv,
где В — ширина сортируемого слоя, м; Н — толщина сортируе-
мого слоя, м; v — скорость скольжения щепы по ситу, м/с.
Скорость скольжения щепы по ситу сортировок с углом
наклона до 8° рассчитывают по эмпирической формуле
v = 1,5 • 10-3n2r sin а,
где п — частота колебаний ситового короба, мин-1; г — ампли-
туда колебаний, м; а — угол наклона сит, °.
Качество сортирования щепы определяется точностью от-
сева отходовых фракций.
Точность отсева фракций (%) вычисляют по формуле
е = — 100,
X
где X — объем фракции в исходной щепе; х — объем фракции
в подрешетном продукте сортирования.
Показатель точности отсева по крупной фракции 8(+> отра-
жает закрупиенность подрешетного продукта. Показатель точ-
ности отсева по мелкой фракции е отражает замельченность
надрешетного продукта. С повышением эффективности сорти-
рования показатель точности отсева по закрупнеиной фракции
стремится к нулю, а по замельченной фракций — к 100%.
Эффективность сортирования ситом есть разность между
точностью отсева по замельченности и точностью отсева по за-
крупценности:
' £ = е-е(+).
при этом она должна стремиться к 100%.
Подробно методика расчета качества сортирования и опре-
деления величины отходов изложена в [6, 14].
1.6. УСТАНОВКИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЩЕПЫ
Установки для производства технологической щепы (УПЩ)
представляют собой набор технологического оборудования,
объединенного транспортными связями и единой системой
управления. Состав оборудования установок обеспечивает бес-
54
перебойное выполнение основных технологических операций
приготовления щепы. На установку подается сырье, предвари-
тельно распиленное и расколотое до определенных размеров и:
подсортированное на породные группы или их сочетания в со-
ответствии с требованиями к щепе.
Для лесной промышленности отечественным машинострое-
нием выпускаются установки трех типоразмеров — УПЩ-ЗА».
Рис. 1.19. Комплектная установка для производства технологической щепы
УПЩ-ЗА:
1 — загрузочный лоток; 2 — корообдирочный барабан КБ-3: 3 — растаскнватель; 4 — кон-
вейер возврата недоокоренного сырья; 5 — подающий конвейер рубительной машины;,
в -*• губительная машина МРНП-10; 7 — сортировка щепы СЩМ-60; 8 — шлюзовой пита-
тель УЗЩ (вариант прийязк8~установкн); 9 — конвейер отходов сортирования; 19 —
выносной конвейер отходов
УПЩ-6А и УПЩ-12. Их годовая-мощность по щепе в пере-
счете на объем древесины плотной укладки при односменной
работе составляет соответственно 5, 10 и 30 тыс. м3.
Установка УПЩ-ЗА (рис. 1.19) предназначена для эксплуа-
тации на открытых площадках. Общая установленная мощ-
ность 89 кВт.
Предварительно подготовленное сырье через загрузочное
устройство подается в корообдирочный барабан. Барабан рабо-
тает в периодическом режиме. По завершении цикла окорки
барабан останавливается, поднимается затвор, после чего по-
вторным вращением барабана древесина выгружается на
растаскнватель и перемещается последним к ленточному
55
конвейеру подачи в рубительную машину. Недостаточно окорен-
ное сырье сбрасывается на конвейер, которым возвращается
в загрузочный лоток корообдирочного барабана. К ленточному
конвейеру подачи в рубительную машину примыкает дополни-
тельный подающий конвейер, что позволяет обеспечить более
полную загрузку рубительной машины в периоды циклов окорки
за счет, например, подвозимых окоренных отходов шпало-тар-
ного и лесопильного производства нижнего склада. Щепа от
рубительной машины через щепопровод и циклон поступает на
сортировку. С одной стороны к ней примыкает приемное устрой-
Рнс. 1.20. Комплектная установка для производства технологической щепы
УПЩ-6А:
1 — загрузочный лоток; 2 — корообдирочный барабан КБ-6А; 3 — сдвоенный ленточный
конвейер; 4 — рубительная машина МРНП.чп- 5 — шлюзовой питатель УЗЩ; 6 — сорти-
ровка щепы СЩ-1М; 7 — конвейер возврата иедоокоренного сырья
ство для технологической щепы (конвейер, шлюзовой питатель
пневмотранспортной установки и т. п.), с другой — ленточный
конвейер отходов сортирования. Отходы сортирования и отходы
окорки выносным конвейером подаются в бункер или скиповый
погрузчик. В установке УПЩ-ЗА не предусмотрено доизмель-
чение крупной щепы. На многих предприятиях она собирается
дополнительно устанавливаемым ленточным конвейером и по-
дается непосредственно в загрузочный лоток рубительной ма-
шины. - '
Всей установкой и ее внешними коммуникациями управляет
оператор рубительной машины с центрального пульта. Управ-
лять растаскивателем можно также с местного пульта; Обслу-
живают установку 2 человека.
Установка УПЩ-6А непрерывного действия (рис. 1.20) пред-
назначена для работы, в закрытых неотапливаемых цехах. В ее
состав входят: корообдирочный барабан КБ-6А с загрузочным
и выпускным устройствами, сдвоенный ленточный конвейер,
состоящий из конвейера с металлоискателем ЭМИ-64П для но-
56
дачи сырья в рубительную машину и конвейера для удаления
отходов окорки, цепной пластинчатый конвейер для возврата
недоокоренного сырья в барабан, рубительная машина
МРНП-30 со щепопроводом и циклоном, сортировка щепы
СЩ-IM, шлюзовой затвор УЗЩ, к которому примыкают внеш-
ние линии пневмотранспорта. Общая установленная мощность
236 кВт, масса 52,2 т. Управление установкой осуществляется
с центрального пульта. Имеются также два блокировочных
подвесных пульта, используемые при необходимости местного1
пуска барабана и останова всей системы. Обслуживают уста-
новку 2 человека.
На базе установки УПЩ-6А выпускается комплект обору-
дования для технологической линии ЛТ-8. Кроме УПЩ-6А,
в нее входит узел подготовки сырья, состоящий из дискового та-
рельчатого питателя ПТ-40, обеспечивающего постоянный запас
сырья перед установкой, подающего конвейера, приемного
стола и гидроколуна ЛО-46.
На нижних складах с достаточными ресурсами сырья ли-
ния ЛТ-8 в сравнении с УПЩ-6А позволяет увеличить произ-
водительность труда. Общая установленная мощность ЛТ-8
281 кВт.
В установку УПЩ-12 в отличие от УПЩ-6А входит коро-
обдирочный барабан КБ-12. Состав остального основного тех-
нологического оборудования тот же. Особенность установки
УПЩ-12 состоит в том, что для сокращения производственной
площади направление потока перерабатываемого сырья после
корообдирочного барабана изменяется на 180°, а рубительная
машина устанавливается под сортировкой щепы. Установлен-
ная мощность УПЩ-12 185 кВт.
Для целлюлозно-бумажной промышленности создается уста-
новка большой единичной мощности УПЩ-14, предназначенная
в основном для вновь строящихся и капитально реконструируе-
мых объектов. В состав установки входят: корообдирочный
барабан КБ-530М, рубительная машина МРН-300, сортировка
щепы СЩ-800, дезинтегратор ДЗН-02, конвейер дренирующий
КД-П, питатель дисковый. Управление установкой осуществ-
ляется с центрального пульта, размещенного в звукоизолиро-
ванной кабине оператора и снабженного телевизионной уста-
новкой ПТУ-40, а также с местных пультов управления обору-
дованием и связанными с ним внешними коммуникациями.
Сырье через загрузочный лоток подается в корообдирочный
барабан. Из барабана оно дисковым питателем с разгонным
роликовым конвейером, а затем ленточным конвейером по-
дается в рубительную машину. Это устройство выравнивает
интенсивность потока балансов при подаче их в рубительную
машину за счет создания буферного запаса на вращающемся
диске питателя. Здесь же проводится вторичная промывка ба-
лансов.
S7
Питатель представляет собой емкость, днище которой обра-
зовано диском конической формы (диаметр диска 8 м). Диск
установлен на роликах и приводится во вращение от двига-
теля с редуктором через открытую зубчатую передачу с внут-
ренним зацеплением. Частота вращения диска регулируется от
1 до 2,1 мин-1 с помощью тиристорного преобразователя
ПТО-40. Окоренное сырье поступает в питатель через проем
в неподвижной вертикальной стенке, а отбирается ускоряющим
роликовым конвейером через второй проем регулируемой ши-
рины. Ограниченная ширина бортов роликового конвейера обес-
печивает ориентированную подачу балансов на конвейер руби-
тельной машины. Последний снабжен металлоискателем и
устройствами для контроля за натяжением ленты и за макси-
мальным диаметром балансов.
Щепа от рубительной машины через щепопровод поступает
в циклон сортировки щепы, снабженный датчиком верхнего
допустимого уровня. После сортирования крупная щепа по-
.дается в дезинтегратор, доизмельчается и вновь поступает
в циклон.
Установка УПЩ-14 обеспечивает переработку в щепу дре-
весного сырья диаметром от 6 до 70 см и длиной до 3 м при
»сухом и полусухом способах окорки. Производительность- уста-
новки до 200 м3/ч, установленная мощность 2620 кВт,
гадасса 570 т.
2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ВАРКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Среди различных способов делигнификации древесины наи-
•большее распространение получили сульфитный, нейтральный
•сульфитный, бисульфитный и сульфатный способы варки. По-
лучают промышленное применение и такие способы делигнифи-
кации, как окислительно-щелочной, азотнокислотный, кисло-
родно-щелочной и др.
Варка сульфитной целлюлозы проводится в котлах перио-
дического действия, а варка сульфатной, нейтральной сульфит-
ной и бисульфитной — в установках непрерывного действия.
2.1. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ВАРКИ
ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Установка варочного котла состоит из стационарного ва-
рочного котла, теплообменника, бака-конденсатоотводчика,
циркуляционного насоса, системы трубопроводов, запорной
и регулирующей арматуры. Установка оснащена необходимыми
контрольно-измерительными приборами и системой автомати-
ческого регулирования’технологического процесса. Технологи-
ческая схема установки варочного котла (на примере уста-
новки КВСи-320) представлена на рис. 2.1. ....
158
Установки варочного котла, выпускаемые заводами хими-
ческого машиностроения (табл. 2.1), укомплектованы теплооб-
менником, т. е. рассчитаны/ на непрямой нагрев содержимого-
котла. Однако для увеличения надежности и повышения коэф-
фициента использования установки предусмотрена возмож-
ность работы котла и без теплообменника. В тех случаях, когда
нарушается нормальная работа теплообменника (при потере
герметичности заделки трубок в трубной доске и пр.), циркуля-
ция щелока может осуществляться через обводной трубопро-
вод, минуя теплообменник. В этом случае осуществляется пря-
мой нагрев содержимого котла паром, подаваемым через шту-
цера, расположенные в нижнем конусе котла. Работа установки
без теплообменника нецелесообразна, так как при этом проис-
ходит разбавление варочного раствора конденсатом пара, по-
даваемым в котел, нарушается равномерность нагрева, увели-
чивается продолжительность варки и ухудшается качество цел-
люлозы. Опорожнение варочного котла может осуществляться
способом выдувки или вымывки.
2.1. Технические характеристики установок варочного котла
Иаяыеяованне параметров Установки для сульфитяого способа варкя Установка для сульфатного способа варкя
1 2 3 4 1 2
Объем варочного 160 200 250 320 НО 140
котла, ма
Площадь поверхно- 70; 140 70; 140 120; 120; 100 240
сти нагрева теплооб- менника, м2 Давление расчетное, 240 240
МПа: в верхней части кот- 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25
ла
в цнркуляционно- 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6
подогревательном устройстве Подача циркуля- 800 1000 1200 1600 800 1000
цнониого: насоса, м*/ч Напор, М 25 25 25 24 24 24
Установленная .мощ- 125 125 125 160 73,5 132
ность, кВт Масса, т 96,3; 98,0; 132; 172,4; 61,6 98,8
97,8 102,4 136 176,4
2.1.1. Котлы варочные
Варочные котлы выпускаются в соответствии с ОСТ
26-08-328 — 79 (табл. 2.2) .
Варочный котел (рис. 2.2) состоит из следующих основных
узлов: корпуса, крышки, выдувного или вымывного колена,
59
tdyihtu 9ысекога дойлений
Рис. 2.1. Технологическая схема уста-
новки варочного котла КВСи-320:
1 — котел варочный КВСи-320; 2 — тепло-
обменник; 3 — бак-конденсатоотводчик;
4 — иасос центробежный
Рис. 2.2. Котел варочный КВСи-320:
1 — крышка; '2 — сдувочное сито; 3 — кол-
лектор для промывки котла; 4 — корпус
котла; 5 — циркуляционное сито; 6 —
опорные колонны; 7 — сито нижней горло-
вины; 8 — вымывное колено; 9 — разбрыз-
гиватель; 10 — паровой уплотнитель
сдувочного сита, циркуляци-
онного сита, сита нижней гор-
ловины, вымывных сопл (при
опорожнении котла вымывкой),
парового уплотнителя и кол-
лектора для промывки котла.
До 1960 г. варочные котлы
изготавливались с корпусом
клепаной конструкции. За-
щита корпуса котла от корро-
зии осуществлялась кислото-
стойким бетоном с облицовкой
кислотостойкими керамиче-
скими плитками. Переход на
сварную конструкцию с при-
менением биметалла позволил
значительно сократить массу
котла, увеличить его объем и
исключить возможность за-
грязнения массы за счет попа-
дания кусочков бетона и об-
лицовочных плит, барочные
котлы выпускались с гладкой
цилиндрической частью, с
циркуляционными ситами, вы-
ступающими внутрь котла.
При опорожнении таких кот-
лов целлюлозная масса очень
часто зависает на ситах. К
нижнему коническому пере-
ходу уширеииой цилиндрической части корпуса котла совре-
менной конструкции приваривается опорное ко л ьцодл я.цирку-
ляционного сига, к верхнему коническому переходу приварива-
егся кольцо с резьбовыми отверстиями для крепления сита
винтами. Нацилиндрйческойчасти ущирения имеются штуцера
Для отбора циркулирующей жидкости.
61
2.2. Техническая характеристика варочных котлов
Наяменованне параметров КВСи-160 КВСв-200 КВСи-250 КВСв-320 КВСа-НО-1 КВСа-140-I КВСа-140-П
Объем, м3 160 200 250 320 110 140 140
Диаметр внутренний, м 5,0 5,0 5,5 6,0 3,6 4,0 4,0
Высота по фланцам, м 12,9 14,9 15,7 17,0 14,1 15,0 15,0
Давление расчетное, МПа 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25
Температура расчетная, °C 180 180 180 180 180 180 180
pH среды 1,5 1,5 1,5 1,5 13 13 3,5—13
Масса, т 68 72,5 97,3 127 47,6 66,9 54,4
Примечания: 1. КВСи — котел варочный для сульфитной варки,
КВСа — котел варочный для сульфатной варки. 2. Арабские цифры — номи-
нальный объем в метрах кубических. 3. Римские цифры: I — котёл для обычной
сульфатной варки; II — для сульфатной варки с предгидролизом.
Сверху к цилиндрической части котла примыкает кониче-
ское отбортованное днище с отношением диаметра к радиусу
отбортовки ,0,5. Угол при вершине верхнего конуса равен 90°,
что соответствует углу естественного откоса щепы. Коническое
днище заканчивается верхней горловиной, имеющей штуцера
для предохранительного клапана, для отбора сдувок и подачи
пара на продувку сдувочного сита. В верхней части кониче-
ского днища расположены штуцера для подачи пара в паровой
уплотнитель, подвода жидкости в промывной коллектор и два
штуцера для подачи в процессе варки циркулирующей
жидкости в верх котЛа.
Снизу к цилиндрической части корпуса примыкает нижиее
отбортованное днище с отношением диаметра к радиусу от-
бортовки ОД ио с углом при вершине 60°, что обеспечивает
оптимальные условия опорожнения котла.
На отбортовке иижнего днища с наружной стороны прива-
рены опоры для установки котла на колонны. К колоннам
жестко крепится только одна опора, три других остаются сво-
бодными (для обеспечения беспрепятственного перемещения
котла относительно опорной поверхности коЛоин при темпера-
турных расширениях). Внутренний плакирующий слой защи-
щает основной конструкционный материал стенки котла от хи-
мической коррозии. На его коррозионную стойкость большое
влияние оказывает состояние поверхности. Наличие окалины,
повышенная шероховатость поверхности существенно ухудшают
коррозионную стойкость, поэтому внутренняя 'поверхность
котла должна иметь шероховатость не ниже 7-го класса;
При эксплуатации биметаллических котлов необходимо тща-
тельно следить за состоянием внутренней Поверхности. После
62
первых трех, пятй, семи и двадцати варок, а в последующем йе
реже 1 раза в месяц необходимо проводить ее осмотр. При
обнаружении коррозий следует своевременно заваривать пора-
женные участки и зашлифовывать до чистоты, указанной выше.
На коррозионную стойкость сульфитных варочных котлов боль-
шое влияние оказывают хлориды, присутствующие в варочной
кислоте. Их содержание не должно превышать 50 мг/л. При
сульфитных варках с кислотой на нерастворимых основаниях
на внутренней поверхности корпуса отлагается слой гипса, под
которым может идти интенсивная коррозия плакирующего
слоя.
Крышки варочных котлов предназначены для герметизации
их верхней горловины: По принципу действия они делятся на
ручные и механизированные. Крышка ручная представляет
собой стальной диск, защищенный снизу коррозионно-стойким
материалом с отверстиями для болтов крепления к фланцу гор-
ловины котла. Для облегчения подъема крышки и отвода ее
в сторону служит поворотный кронштейн, укрепленный на гор-
ловине. В качестве уплотнительного материала кргышки отно-
сительно фланца горловины обычно используется увлажненный
лист целлюлозы. Котлы с ручной крышкой требуют значи-
тельных затрат времени и труда-для открывания и закрыва-
ния. Это приводит к увеличению оборота'котла и, следова-
тельно, к уменьшению его производительности.
Механизированные крышки лишены этого недостатка. Их
конструктивное исполнение может быть различным. Отечествен-
ное машиностроение производит механизированные крышки по
типу обратного клапана. Конструкция такой крышки представ-
лена на рис. 2.3. Основные элементы крышки—корпус с кар-
маном, диск, система рычагов и приводной механизм; Корпус
имеет два фланца. Нижний служит для присоединения к гор-
ловине котла, верхний —для присоединения кольца с нижиим
уплотнительным выступом. К корпусу крепится цилиндр меха-
низма подъема. На верхнем конце штока механизма подъема
установлен рычаг механизма поворота и штурвал для ручного
поворота диска. Нижиим. концом шток устанавливается в под-
шипник скольжения. К штоку крепится рычаг поворота диска
и рычаг подъема и опускания диска. Диск крышки — основной
запорный орган. Сверху диск имеет кольцевую проточку под
уплотнительную прокладку, а снизу — цилиндрический штырь
для соединения с.механизмом поворота.
Работа крышки состоит в следующем. При закрывании
крышки воздух подается в цилиндр механизма поворота, кото-
рый соединен со штоком механизма подъеме. Шток с рычагом
подъема поворачивается, диск выходит из кармана и подво-
дится к отверстию горловины. Затем воздух подается в цилиндр
механизма подъема и опускания. Шток вместе с поршнем, пе-
ремещаясь вверх, воздействует на правый конец рычага подъема
63
Рис. 2.3. Механизированная крышка:
/ — цилиндр механизма подъема; 2 — шток;
3 — рычаг поворота диска; 4 — цилиндр меха-
низма поворота; S — корпус с харманом; 6 —
рычаг подъема диска; 7 — кольцо с уплотни-
тельным выступом; 8 — диск
3 Заказ 2176
и опускания, который, перемещаясь вверх, опускает противо-
положный конец этого рычага, прижимая его к выступу, нахо-
дящемуся на внутренней поверхности корпуса крышки, и диск
с уплотнением прижимается к уплотнительному выступу, При
повышении давления в котле на диск дополнительно действует
сила прямо пропорциональная давлению. Это усилие прижи-
мает крышку к уплотнительному кольцу, обеспечивая высо-
кую степень герметичности.
Открывание крышки происходит в порядке обратном описан-
ному выше. Крышка не может быть открыта до тех пор, пока
рычаг подъема и опускания не снимется с выступа, а это про-
исходит тогда, когда диск под собственным весом не опустится
на рычаг подъема, что возможно при снижении давления
в котле до 0,005 МПа. Никаких дополнительных блокировок по
давлению в котле такая крышка не требует.
Механизированные крышки по типу обратного клапана вы-
пускаются двух типоразмеров: с проходным сечением 600 и
800 мм. Первые предназначены для котлов с диаметром верхней
горловины 800 мм, а вторые— 1000 мм.
Сдувочное сито предназначено для предотвращения попада-
ния волокна во время ,сдувок в трубопровод. Оно представляет
собой цилиндр с жестким каркасом, к которому приварены пер-
форированные листы. Диаметр отверстий листов 5 мм, коэффи-
циент перфорации 0,15. Снизу сито имеет фланец, которым оно
опирается на кольцо, приваренное к верхней гордрвцне котла.
Для облегчения монтажа и демонтажа сито имеет две скобы,
расположенные на его внутренней поверхности.
Сито циркуляционное служит, для отделения циркулирую^
щей жидкости от щепы или волокна во время работы цирКУл
ляционно-подогревательного устройства. Циркуляционное!&ито-
представляет, собой набранный из секций цилиндр. Размеры
сита и его перфорация выбираются такие, чтобы скорость прог
хождения жидкости через перфорацию не превышала 0,05 м/с.
При большей скорости происходит забивание сита и циркуля-*
ция становится неэффективной. Обычно коэффициент перфо-
рации для этих сит равен 0,25, а диаметр отверстий 5,5—7 мм.
Сито нижней горловины имеет ту же конструкцию и харак-
теристику, что и сдувочное сито. Предназначено для отделе-
ния отбираемой жидкости от целлюлозы. Сито нижней горло-
вины отсутствует у котлов для обычной сульфатной, варки, но»
у котлов для сульфатной варки,с предгидролизом оио необхо-
димо для обеспечения возможности отбора гидролизата.
Вымывное- (выдувное) колено служит для соединения котла
с трубопроводом подачи целлюлозы в соответствующую ем-
кость. Представляет собой литую или сварйО-Лйтую кон-
струкцию, иа которой кроме штуцеров входа и. выхода разме-
щаются штуцера для подачи оборотного щелока и острого пара
в котел. ...
05-
Из уплотнителей наибольшее распространение получили
стационарные паровые. Уплотнители этого типа располагаются
под верхней горловиной котла.
Уплотнитель состоит из кольцевой трубы с вваренными
в нее под определенными углами бобышками, в которые на
резьбе завернуты паровые сопла. Геометрия сопла обеспечи-
вает наиболее эффективный переход потенциальной энергии
пара в кинетическую. Углы наклона сопл зависят от места рас-
положения уплотнителя, диаметра распределительной трубы
(тора) и диаметра котла. Комплекс закрученных струй, выхо-
дящих из сопл, образует при своем движении однополостной
гиперболоид вращения. Распределение щепы происходит под
действием возникающих центробежных сил, вызванных обра-
зующимся вихрем паровоздушной смеси. Наилучшее уплотне-
ние за счет равномерности разброса достигается в уплотните-
лях, создающих вихревой эффект.
Паровая распределительная труба состоит нз двух половин,
соединенных фланцами. Одна из половин снабжена штуцером
для подсоединения к паропроводу. Крепится уплотнитель иа
кронштейнах к верхнему конусу котла. Внутренний диаметр
распределительной трубы равен проходному сечеиию механи-
зированной крышки, что исключает помехи при загрузке котла
щепой. Наполиеиие котла щепой в случае применения парового
уплотнителя увеличивается по сравнению с естественным на-
полнением на 25—30,%.
Промывной коллектор служит для обмыва стенок котла
после варки, расположен ниже парового уплотнителя, крепится
к верхнему конусу котла на кронштейнах. Давление промывной
жидкости в коллекторе составляет около 0,2 МПа.
Варочные’ котлы изготавливаются из сталей стойких к кор-
розии в среде варочного раствора. Марку стали выбирают, ^ис-
ходя из состава и pH среды. При кислых средах (рН<7) при-
меняются стали, содержащие никель и молибден, марок
С8Х17Н15МЗТ и 10X17H13M3T. Предпочтительной является
первая сталь, содержащая меньше углерода и больше никеля.
Применение для изготовления корпусов варочных котлов би-
металла позволяет сократить расход дефицитных металлов, так
как основной слой, воспринимающий нагрузки (по нему
ведется прочностной расчет), изготовляется из стали 20к. За-
щитный плакирующий слой имеет толщину всего 3—6 мм.
Корпусы котлов для варки целлюлозы щелочными спосо-
бами (рН>7) изготовляют из углеродистой стали 20к; Ско-
рость коррозии ее в условиях сульфадной варки 0,7 мм/гбд.
2.1.2. Теплообменники
Теплообменник- устанавливается на линии внешней цирку-
ляции щелока и предназначен для непрямого нагрева содер-
жимого варочного аппарата. Наибольшее распространениеполу-
«6 ‘
Рис. 2.4. Теплообменник:
а — с плавающей головкой; б — с двойными, трубками; 1 — корпус; 2 — верхняя трубная
доска; 3 нижняя трубная доска; 4— трубка большего диаметра; 5— Трубка меньшего*
диаметра; 6 — вертикальная перегородка; 7 — перегородка; в —вход пара; Я —выход,
конденсата; 10 вход жидкости; 11 — выход жидкости; 12 —- распределительная камера;
13 — крышка теплообменника; 14 — крышка плавающей головки; /5 —выход воздуха нз
межтрубного пространства; 16 — выход промывной жидкости; 77 —отбойник; /б—выход
воздуха из трубного пространства .
3*
чили кожухотрубчатые теплообменники. В настоящее время все
отечественные установки котлов для варки сульфитной и часть
котлов для варки сульфатной целлюлозы оснащены двухходо-
выми кожухотрубчатыми теплообменниками.
Теплообменник (рис. 2.4, а) состоит цз корпуса, внутри ко-
торого расположен трубный пучок. Концы трубок заделаны
(развальцованы и приварены) в трубные- доски. Нижняя труб-
ная доска соединена с корпусом теплообменника, верхняя
вместе с крышкой образует замкнутую камеру — плавающую
головку, которая при температурных расширениях -элементов
теплообменника может свободно перемещаться в корпусе.
К нижней трубной доске присоединена распределительная
камера, имеющая внутреннюю вертикальную перегородку.
С одной стороны перегородки расположен штуцер входа на-
греваемой жидкости, с другой стороны — штуцер выхода.
В днище распределительной камеры расположены штуцера для
промывки теплообменника, которые одновременно служат для
опорожнения теплообменника от остатков жидкости, находя-
щейся в трубном пространстве.
Сверху на. корпусе расположен штуцер для подвода пара
в межтрубное пространство. Напротив штуцера внутрикорпуса
установлен отбойник, предотвращающий динамический удар
струи пара о трубки; при входе пара в теплообменник. Для уве-
личения пути прохождения пара и конденсата,„т. е. для более
полного использования тепла, отдаваемого паром в корпусе
теплообменника, снаружи трубного пучка установлены перего-
родки. Коидейсат пара отводится через штуцер в ни^кней части
корпуса! Для; удаления воздуха из межтрубного пространства
при опрессовке, теплообменника служит штуцер на крышке
корпуса. ' : '
Нагреваемая-жидкость через входной штуцер первой зоны
разделительно»: камеры и по половине трубок поднимается
вверх,’в плавающую' головку, по второй половин® трубок. опу-
скается вниз, во вторую зону распределительной камеры и вы-
ходит йзтеплообменника.
Теплообменники с плавающей головкой (табл. 2.3) при пе-
риодическом! нагружении работают неудовлетворительно.
В конце варки температура трубок равна температуре
жидкости, проходящей через теплообменник (около 175° С).
Во время выгрузки котла и загрузки его Тфепой'температура
стенки трубы понижается незначительно (иа; t—2°С),:В начале
варки температура циркулирующей черезг теплообменник
жидкости составляет 65—70° С. При прохождении жидкости
через первый ход теплообменника трубки этой секции остывают
и сокращаются, в то время как вторая половина трубок ос-
тается до какого-то момента горячей. Происходитперекос труб-
ного пучка.
Многократное повторение такого явления приводит к нару*-
«8
3 . Техническая характеристика теплообменников
Наименование параметров Теплообменники с плавающей головкой Теплообменники с двойными трубками
1 1 2 3 4 5 1 1 2
Площадь поверхности, 70 , 100 120 140 240 140 240
Длина трубок, м — — — — — 6000 6000
Количество трубок, шт. Давление расчетное, МПа: 198 148 336 198 336 198 336
в трубном пространстве 1,6 1,2 1,6 1,6 1,6 1,2 1,25
в межтрубном про- странстве Температура расчетная, «с* 1,6 1,2 1,25 1,6 1,25 * 1,0 1,6
в трубном пространстве 180 175 200 180 200 220 200
в межтрубном про- 200 245 250 200 250 190 200
Диаметр корпуса, мм 1000 800 1200 1000 1200 800 1000
Масса, т 5,28 5,94 8,0 ' 8,0 12,0 7,85 9,21
тению герметичности заделки, а иногда и к обрыву трубок
в трубных досках.
Теплообменники с двойными трубками’ (см- табл. 2.3) ли-
шены этого недостатка. Конструкция такого теплообменника
представлена на рис. 2.4, б. Корпус теплообменника имеет рас-
ширенную нижнюю часть, в которой расположены штуцера
входа и выхода нагреваемой жидкости. Напротив штуцеров
расположены отбойники. Они позволяют предохранить трубки
от динамического удара струи и эффективнее использовать
длину трубок. В нижней части корпуса на некотором расстоя-
нии друг от друга расположены две трубные доски. В верхнюю
доску заделаны трубки большего диаметра (38x3). Верхний
конец этих трубок имеет заглушки с хвостовиками, при помощи
которых они установлены в проволочной решетке таким обра-
зом, что имеют возможность свободно перемени а тьс я в верти-
кальном направлении, но закреплены от раскачивания. Труб-
ный пучок разделен перегородкой, приваренной к корпусу.
В нижней трубной доске закреплены, открытые с обоих концов
трубки меньшего диаметра (20x2), входящие в трубки боль-
шего диаметра. Пространство между трубными досками обра-
зует камеру конденсата. Под нижней трубной доской располо-
жена паровая камера — цилиндрическая обечайка е эллипти-
ческим днищем, в котором расположен штуцер подвода пара.
Теплообменник работает следующим образом. Нагреваемая
жидкость подается через входной штуцер и по одной половине
межтрубиого • пространства поднимается вверх. Дойдя до
крышки, жидкость по, второй половине опускается вниз и ухо-
69
дит из теплообменника. Пар через паровую камеру проходит
по трубкам меньшего диаметра вверх. Стекая по кольцевому
зазору между трубок, пар конденсируется, отдает тепло нагре-
ваемой жидкости. Так как трубки закреплены в трубной доске
только одним концом, каждая трубка расширяется независимо
от других трубок и корпуса и ни трубная доска, ни сами трубки
не испытывают напряжения от тепловых нагрузок.
, Теплообменники с двойными трубками можно использовать
как для сульфатного, так и для сульфитного процесса. Однако
в последнем случае они применимы только для варки с кисло-
той на растворимых основаниях. При варке на нерастворимых
основаниях в межтрубном пространстве отлагается гипс, кото-
рый невозможно удалить в последующем.
2.1.3. Бак-конденсатоотводчик
Предназначен для отвода из теплообменника конденсата по
мере его накопления, для регулирования уровня конденсата и
исключения попадания пара в конденсатную линию. Бак
сварной конструкции состоит из цилиндрической обечайки и
эллиптических днищ. На цилиндрической обечайке располо-
жены штуцера входа и выхода конденсата, а также штуцер для
поплавкового уровнемера. Для настройки поплавкового уровне-
мера и визуального наблюдения за уровнем конденсата на
корпусе бака установлен стеклянный указатель уровня вен-
тильного типа.
' Бакн-конденеатоотводчики выпускаются из нержавеющей
стали для установок варочного котла сульфитцеллюлозного
производства и из углеродистой стали — для установок суль-
фатцеллюлозного производства.
Техническая характеристика баков*
конденсатоотводчнков:
Объем номинальный, м3 ......... /. 0,63
Объем рабочий, м3........................ 0,25
Давление расчетное, МПа . ..............1,6
Температура расчетная, СС ... .... . ,180
Масса, кг ............................... 435
2.2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ВАРКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Непрерывность технологического процесса — главный пока-
затель его совершенства. Преимущества непрерывного про-
цесса Нарки целлюлозы: увеличение производительности отне-
сенной к 1 м3 емкости котла, получение постоянного качества
Конечного продукта, уменьшение производственных площадей,
применение широкой автоматизации технологического про-
цесса, применение оборудования большой ' единичной мощно-
сти. Однако непрерывный процесс требует применения оДно-
70
, родной и стабильной по качеству щепы, соблюдения постоян-
ных параметров пара и щелоков, высокой квалификации об-
служивающего персонала.
По основному аппарату, в котором происходит варочный
процесс, установки непрерывной варки делятся на установки
с вертикальным котлом и установки многотрубные.
к 2.2.1. Установки непрерывной варки с вертикальным котлом
Установка этого типа (рис. 2.5) состоит из варочного котла
с циркуляционно-подогревательными устройствами, зоны по-
догрева, зоны варки и зоны диффузионной промывки, линии
к питания, обеспечивающей подачу щепы и щелока в варочный
котел, и линии выгрузки с приемником целлюлозной массы
после котла — выдувным резервуаром. Кроме того, в систему
входят теплоулавливающне установки, обеспечивающие утили-
•Р6, зацию тепла сдувочных газов, обводимых в процессе пропарки
к щепы и ее варки.
К Линия питания состоит из загрузочной воронки ЕГ, доза-
тора Д, питателя низкого давления П1, пропарочной цистерйы
к? А1, питающей камеры Е2, питателя высокого давления 172, вы-
к носных сит Е4, циклона-очистителя ЕЮ,,. бака постоянного
к уровня Е5 и насосов Н1, Н4, Н5.
к Варочный котел с циркуляцйонно-подогревательными- уст-
в ройствами включает собственно котел А2, подогреватели КТ1,
Б КТ2, КТЗ, КТ4, циклоны Е6, Е7, насосы Н2, Н6, Н7 и Н8,
р баки-конденсатоотводчики KI, К2, КЗ, бак конденсата ЕН.
р Линия выгрузки состоит из выдувного устройства Е8, мель-
Е ницы горячего размола М и выдувного резервуара Е9.
Е В состав теплоулавливающей установки, куда направля-
ь ются сдувки с пропарочной цистерны и из верхней части котла,
I входят циклон-сборник ЕЗ, в котором происходит отделение
Е жидкой фазы от газовой, и спиральный теплообменник СТ?,
| где происходит конденсация парогазовой смеси.
Е Терпентинная установка состоит из ловушки Е12', в koto-
s' рой улавливается волокно, щелок и другие мелкие включения,
В спиральных конденсаторов первой СТЗ и второй СТ4 ступеней.
К. Древесная щепа необходимых размеров и качества непре-
рывно подается к загрузочной воронке Е1 с Вибратором. Из
В воронки щепа дозатором Д подается в питатель низкого дав-
I ления ПК и далее питателем ГЦ подается в пропарочную ци-
I стерну А1, в которой щепа пропаривается при температуре
| 118—120°С с целью удаления из нее воздуха для улучшения
В пропитки перед варкой. Пар в пропарочную цистерну может
Р; подаваться как в верхнюю, так н в нижнюю часть. В зависи-
| мости от этого, сдувочные пары и терпентинный конденсат от-
I водятся снизу или сверху и поступают в установку для исполь-
г зования тепла сдувок.
71
Пропаренная в цистерне щепа поступает в питающую ка-
меру £2, в которой смешивается со щелоком перед подачей
смеси в питатель высокого давления П2. Для обеспечения нор-
мальной загрузки щепы со щелоком в питатель высокого дав-
ления уровень щелока в питающей камере поддерживается по-
стоянным автоматически при помощи регулирующего клапана
/. установленного на трубопроводе отвода щелока в бак посто-
янного уровня Е5. Уровень щепы в питающей камере контроли-
руется радиоактивным индикатором. Загрузка каналов ротора
питателя высокого давления осуществляется благодаря цирку-
ляции щелока в системе питатель высокого давления —питаю-
щая камера при помощи насоса Н5. Для очистки щелока от
посторонних включений на линии циркуляции установлен цик-
лон-очиститель ЕЮ.
Щелок, вытесненный из каналов питателя высокого давле-
ния при загрузке их щепой, и щелок, проникающий через за-
к‘ зор между ротором и корпусом, отводится из выносных сит
fc Е4 в бак постоянного уровня и далее насосом высокого давле-
II ния Н1 подается в верхнюю часть котла.
Б Щепа из каналов питателя высокого давления вымывается
Б циркулирующим щелоком, отбираемым из пространства между
к ситом загрузочного устройства котла и его корпусом при по-
Ц мощи насоса Н4. Этим же насосом смесь щепы со щелоком по-
I дается в загрузочное устройство, которое загружает щепу:
В в котел А2.
К Уровень щепы в котле измеряется уровнемером, встроенным
К в загрузочное устройство, и контролируется световой сигиали-
| 'зацией на щите управления. Сдувки из верхней части котла
I отводятся в спиральный теплообменник СТ2 для утилизации
К паров вскипания и получения терпентинного конденсата. Ва-
| рочный щелок в котел подается насосом Н1 и регулируется
F клапаном 2 в зависимости от уровня в баке Е5. Расход белого
| щелока регулируется клапаном 3 в соответствии с заданным
^.''выходом целлюлозы и производительностью установки. Коли-
| чество черного щёлока, подаваемого на варку, регулируется
I клапаном 4 в зависимости от заданного гидромодуля в котле,
I температуры и влажности щепы.
I При пуске котла или при низком уровне щепы в нем темпе-
I ратура в верхней циркуляционной линии может превысить иор-
мальную. Для предотвращения повышения температуры в этой
В линии более 110—125° С на общей линии белого и черного ще-
I локов установлен теплообменник СТ1.
В Для облегчения поддержания необходимой температуры по
В высоте котла и во избежание вскипания циркулирующих щело-
F ков при отборе их через сито в варочном котле е помощью на-
L coca Н2 создается избыточное гидростатическое давление.
I Рис. 2.5. Установка непрерывной варки с-вертикальным котлом
73
1
По мере выгрузки массы из нижней части котла щепа и
щелок, перемещаясь сверху вниз, последовательно проходят
через зоны подогрева, варки и диффузионной промывки, в ко-
торых для отбора щелока установлено четное число сит. По-
ловина сит связана с верхним коллектором, другая половина —
с нижним коллектором. Щелок отбирается попеременно через
верхние и нижние коллекторы. При такой работе сита посте-
пенно очищаются движущимся столбом содержимого котла.
Переключение работы коллекторов проводится автоматически
через 1—3 мин при помощи поворотных затворов, установлен-
ных на каждом коллекторе.
Щелок из зон подогрева и варки через сита отбирается цен-
тробежными насосами Н6 и Н7 и подается для нагрева в со-
ответствующие подогреватели КТ1 и КТ2, откуда после подо-
грева до заданных температур возвращается по центральным
трубам, расположенным внутри котла, каждый в свою зону.
Для поддержания постоянной температуры в зонах подогрева
и варки на паропроводах подогревателей установлены регули-
рующие клапаны 5 и 6, импульс на которые отбирается по тем-
пературе щелока, выходящего из подогревателей.
После прохождения зоны варки масса подвергается проти-
воточной диффузионной промывке. Диффузионная промывка
позволяет удалить минеральные-и растворенные органические
вещества из целлюлозы путем обмена щелоков разных плотно-
стей, для чего насосом Н2 слабый черный щелок с темпера-
турой 70° С подается в нижнюю часть котла.
В целях интенсификации процесса диффузионной промывки
промывной щелок дополнительно нагревается в теплообмен-
нике КТ4. Щелок, отобранный в нижней части зоны промывки
с температурой 110° С и нагретый в теплообменнике КТ4 до
температуры 130° С, насосом Н8 подается в эту же зону через
нижнюю часть котла по трубе, концентрично расположенной
внутри полого вала мешалки.
Для выравнивания температуры в средней части зоны про-
мывки щелок циркулирует, для чего би иасосом Н9 отбирается
через сита этой зоны и по центральной трубе возвращается
в эту же зону.
При движении промывного щелока снизу вверх проходит
промывка массы при повышенных температуре и давлении с
одновременным вытеснением крепкого горячего щелока в цик-
лон Е6 через верхний ряд сит зоны промывки, причем количе-
ство вытесненного щелока равно количеству щелока, подан-
ному на промывку в нижнюю часть котла.
Щелок, отобранный насосом НЮ через нижиий ряд сит
эоны промывки и возвращенный над верхним рядом сит, вытес-
няет щелок в радиальном направлении и прекращает процесс
варки. Вытесненный щелок поступает в циклон Е6, предназна-
ченный для! приема крепких щелоков и отделения паров вски-
74
пания от него. Количество отбираемого щелока регулируется
регулирующим клапаном 7.
Из циклона Е6 щелок с температурой около 122° С посту-
пает в циклон Е7, откуда охлажденный до 105° С (за счет
вскипания) поступает частично в бак черного щелока и ча-
стично иа варку. Пары вскипания из циклонов Е6 и Е7 раз-
дельно поступают на две терпентинные установки для утили-
зации тепла и сбора терпентинного конденсата. Уровни щелока
в циклонах Е6 и Е7 регулируются соответственно клапанами
8 и 9. Пары вскипания проходят через конденсаторы. Терпен-
тинный конденсат направляется иа дальнейшую переработку,
а несконденсированные газы — иа обезвреживание.
Для улучшения выгрузки в нижнюю часть варочного котла
через полый вал разгрузочного устройства подаётся слабый
чёрный щелок с температурой 75° С, разбавляющий массу до
концентрации 10% и охлаждающий ее до температуры 80° С.
Благодаря этому волокно при выдувке не подвергается дест-
рукции.
Масса, разбавленная в котле, передувается в выдувное уст-
ройство Е8, где происходит разбивание комков^ а затем по
одному из трубопроводов поступает в выдувной резервуар Е9.
На одном из выдувных трубопроводов установлена мельница
горячего размола М, которая позволяет уменьшить процент вы-
хода непровара. В нижней части выдувного резервуара масса
разбавляется слабым черным щелоком с температурой 75° С
до концентрации 3%.
Конденсат из теплообменников КТ1, КТ2, КТЗ и КТ4 отво-
дится в баки-кондеисатоотводчики KI, К2, КЗ, а из них в бак
2.4. Техническая характеристика установок с вертикальным котлом
Наименование параметров УКВ-1/480 УКВ-2/450
Давление расчетное в верхней части кот- 1.25 1,25
ла, МПа Температура расчетная, °C
180 180
Выход целлюлозы, % Продолжительность диффузионной про- 42—50 70
4 3
мывки, ч
Объем, м8: котла 1100 610
карманов ротора дозатора 0,33 0,16
керманов ротора питателя низкого да- 0,6 0,295
влеиия
каналов ротора питателя высокого дав- 1.0 0,42
лення
Установленная мощность электродвига- 3465 .8260
теля, кВт Масса, т 1150 700
75
конденсата Ell, vjm сбрасывается давление и понижается тем-
пература до 100° С. Конденсат и водяной пар из бака Е11 на-
правляются на спиральный конденсатор СТ5, откуда в виде
конденсата вновь возвращаются в бак Е11.
Отраслевым стандартом ОСТ 26-08-751—73 «Установки
с вертикальным котлом. Типы и основные параметры» преду-
смотрены установки двух типов — УКВ-1 с однопоточной си-
стемой питания и УКВ-2 с двухпоточной. За основной параметр
принята производительность по воздушносухой беленой полу-
целлюлозе или целлюлозе. Стандарт предусматривает следую-
щий ряд производительностей: 300, 450, 600 и 900 т/сут. На-
пример, установка типа УКВ-2 производительностью 450 т/сут
обозначается УКВ-2/450.
Заводы химического машиностроения изготовляют уста-
новки с вертикальным котлом УКВ-1/450 и УКВ-2/450
(табл. 2.4).
2.2.2. Установки непрерывной варки многотрубные
Установки этого типа предназначены для варки целлюлозы
и полуцеллюлозы в парогазовой фазе. Основным преимущест-
вом их перед установками с вертикальным котлом является шх
2.5. Техническая характеристика многотрубиыХ установок непрерывной
варки целлюлозы и полуцеллюлозы
Наименование параметров Установки производительностью, т/сут
30 , 160 250
Давление расчетное1, МПа: в пропарочной трубе 0,3
в пропиточной трубе — — 0,6
в варочном аппарате 1 1 1,6 ...
Температура расчетная, °C: в пропарочной трубе — — 120
в пропиточной трубе — — . 150
в варочном аппарате 180 180 . 180
Установленная мощность 155 445 840
электродвигателей, кВт Количество варочных труб, 4 8 6
ШТ. Тип питателей Винтовой Винтовой Роторный
Выгрузка Разгрузочное Разгрузочное Мельница го-
устройство устройство рячего раз-
Объем выдувного резер- 140 400 мола 1 8
вуара, м3 Масса установки, т 98,9 225 242,4
76
I мобильность. Их проще пускать в работу и легче останавли-
вать, легче обслуживать.
В установках многотрубных (табл. 2.5) варочный аппарат
выполняется из нескольких расположенных в вертикальной
плоскости и последовательно соединенных между собой гори-
зонтальных труб. Их количество зависит от производительно-
1 сти установки и продолжительности варки. По конструкции
Неконденсириеные
пары 8 атноарел
Пагг
ТПёпо
ШП
Ватнос-
<реру
Черный щелок
♦ Пасса
Рис. 2.6. Установка непрерывной варки многотрубная:
ШП — питатель винтовой; А — аппарат варочный; Е1 — бак варочного раствора; Е2 —
устройство разгрузочное; ЕЗ — выдувной резервуар; КТ — конденсатор кожухотрубчатый;
Hl. Н2, НЗ - насосы
ь-О—НЗ
----t Черный щелок
а белый щелок
ВоЗа
Возник
СВежоя
gBooa
<1
Г/фюемтт/ь/й
конденсат
• линии питания различают установки с винтовыми и с ротор-
ными питателями. Как правило, в случае применения винто-
L вых питателей масса выгружается при помощи специальных
г разгрузочных устройств, а в случае применения роторных пи-
!' тателей — через,мельницы горячего размола. Такие установки
I применяются для варки полуцеллюлозы. Схема установки
£ с разгрузочным устройством показана на рис. 2.6.
? ОСТ 26-08-942—74 «Установки одно- и многотрубные. Ос-
I новные параметры» определен следующий ряд значений номи-
| нальной производительности: 30, 60; 120; 250 т воздуш^осу.хой
полуцеллюлозы или целлюлозы в сутки.
77
2.3.1. Дозаторы
Дозатор предиазиачеи для обеспечения постоянного во
времени и регулируемого объемного расхода щепы иа варку.
Дозатор (рис. 2.7) состоит из корпуса, ротора и торцевых
крышек.
Корпус сварной конструкции имеет входной и выходной па-
трубки прямоугольного сечения, причем патрубки смещены от-
носительно друг друга. Смещение патрубков позволяет увели-
чить коэффициент заполнения карманов дозатора практически
до единицы и улучшить условия выгрузки щепы из дозатора.
Верхним патрубком дозатор соединяется с загрузочной ворон-
кой, а иижиим — с питателем низкого давления. В нижием
патрубке расположен откидывающийся внутрь люк, исполь-
зуемый для отбора щепы во время определения коэффициента
заполнения. Верхний патрубок оборудован смотровыми стек-
лами для визуального наблюдения за работой дозатора. С бо-
ков корпус имеет фланцы для крепления крышек дозатора.
Ротор дозатора цилиндрической формы. Лопасти, заклю-
ченные между торцевыми дисками, установлены под некото-
рым углом к радиусу. С наружной стороны торцевых дисков
2.8. Техническая характеристика дозаторов
Наименование параметров Дозаторы
1 2
Объем карманов, м3 Производительность максимальная, м’уч Частота вращения, мин-1 Потребляемая мощность, кВт Габаритные размеры, м 0,07 62 4,9—14,8 4,0 1,35X1,45X1,29 0,16 121 6—18 5,5 1.24Х1.35Х 1,27
Продолжение
Наименование параметров Дозаторы
3 4
Объем карманов, м3 Производительность максимальная, м’/ч Частота вращения, мин-1 Потребляемая мощность, кВт Габаритные размеры, м 0,2 81,5 3,2—9,6 5,5 1,24X1,35X1,27 0,33 338 8—25 11 1,67x1,87x1,80
78
приварены два-три скребка для удаления опилок, попавших
между крышкой и торцевым диском ротора.
Привод дозатора всегда регулируемый. Собственно доза-
тором задается производительность всей установки. Привод
состоит из электродвигателя, редуктора, ценной передачи и
при применении механического способа регулирования—ва-
риатора. В современных установках применяют способ регули-
рования скорости привода, основанный па изменении частоты
тока. Техническая характеристика дозаторов, выпускаемых за-
водами химического машиностроения приведена в табл. 2.6.
2.3.2. Питатели
Питатели служат для непрерывной подачи щены в аппа-
раты и разделения зон с различным давлением. По конструк-
ции различают питатели винтовые и роторные. Питатели ро-
торного типа подразделяются па питатели низкого давления, пи-
татели высокого давления и роторные. Питатели низкого и вы-
сокого давления применяются в установках с вертикальным кот-
лом, а винтовые и роторные в многотрубных установках не-
прерывной варки.
Питатели низкого давления. Питатель низкого давления
(рис. 2.8) служит затвором роторного типа, обеспечивающим
непрерывную подачу щепы в пропарочную цистерну. Питатель
состоит из корпуса, ротора с цапфами, двух торцевых крышек
и механизма осевой присадки ротора.
Корпус питателя литой, имеет в верхней и нижней части
прямоугольные патрубки, при помощи которых он соединен
с дозатором и пропиточной цистерной. Внутренняя поверхность
корпуса имеет конусность 1 :20. На внутренней поверхности
верхнего патрубка установлен скребок, предназначенный для
очистки ротора от щепы. В верхней части корпуса имеются
два щелевых отверстия, предназначенных для отвода пара из
карманов ротора. Одно из отверстий в зависимости от направ-
ления вращения ротора закрыто заглушкой. С наружной сто-
роны корпус закрыт рубашкой с коллектором для подвода пара.
При остановке питателя корпус охлаждается быстрее и воз-
можно заклинивание ротора в корпусе. Во избежание этого
перед пуском питателя корпус обогревают паром.
Ротор литой конструкции имеет пять карманов. Для повы-
шения износостойкости наружная поверхность ротора наплав-
лена твердым сплавом толщиной 4—6 мм и выполнена с конус-
ностью 1 :20. По торцам ротора имеются приливы для уста-
новления и крепления цапф. Цапфы в местах соприкосновения
с сальниковым уплотнением защищены износостойкими втул-
ками. Механизм осевой присадки позволяет перемещать ротор
с цапфами вдоль оси на 60—100 мм, перемещение ротора в осе-
вом направлении фиксируется по шкале, установленной на не-
подвижном стакане.
«0
Работает питатель сле-
дующим образом. Через
верхний патрубок щепа
поступает в карманы ро-
тора. При повороте рото-
ра па 180° щепа высыпа-
ется из карманов, а кар-
ман наполняется паром
с тем же давлением, что
и в пропарочной ци-
стерне.
Для исключения вы-
броса пара из карманов
при подходе их к зоне
питающего патрубка в
корпусе питателя выпол-
нены щелевые отверстия,
соединенные с загрузоч-
ной воронкой. Через эти
отверстия избыток пара
удаляется, при этом дав-
ление в карманах стано-
вится равным давлению
в зоне загрузки.
При работе питателя
наблюдались сильные
толчки вследствие быст-
рого открытия щели реб-
ром ротора и выхода па-
ра из кармана, а также
одновременного разреза-
ния щепы всей плоско-
стью ребра ротора при
прохождении кромки ок-
на. Чтобы исключить это
отрицательное явление, в
последней конструкции
питателя ребро ротора
расположено под некото-
рым углом к его про-
дольной оси. Это обеспе-
чивает более плавное
раскрытие щели, проис-
ходит как бы дроссели-
рование пара, а перере-
зание попавшей в зазор
щепы происходит, как на
ножницах.
Рис. 2.8. Питатель низкого давления:
/ — механизм осевой присадки ротора; 2 —крышка левая; 3 — корпус; 4 — ротор; 5 — крышка правая; 6 — рубашка паровая; 7 — скребок
81
Привод питателя низкого давления состоит из электродви-
гателя, редуктора и цепной передачи. Привод размещается иа
пропарочной цистерне. Частота вращения ротора регулируется
при изменении частоты тока. В ОСТ 26-08-2008—77 «Питатели
щепы низкого давления» в качестве основного параметра при-
нят суммарный объем карманов. Выпускаются питатели с но-
минальным суммарным объемом карманов 0,170; 0,300; 0,600;
0,750 м3 (табл. 2.7). Такие питатели вполне обеспечивают по-
требность в иих для комплектации существующих и перспек-
тивных установок непрерывной варки с вертикальным котлом.
2.7. Техническая характеристика питателей низкого давления
Наименование параметров
Объем карманов, м3
Давление расчетное, МПа
Температура расчетная, °C
Коэффициент заполнения расчетный
Частота вращения, мин —1
Производительность по щепе, м3/ч
Потребляемая мощность, кВт
Масса, т
Габаритные размеры, м
Питатели
1 2
0,165 0,295
0,3 0,25
120 120
0,6 0,6
22 17
130 159
7 11
2,82 3,86
2,42Х8,ЗХ 1,0 2.76Х 1,37Х 1,12
Продолжение
Наименование параметров Питатели
3 4
Объем карманов, м3 0,600 0,750
Давление расчетное, МПа 0,3 0,3
Температура расчетная, °C 150 150
Коэффициент заполнения расчетный 0,6 0,5
Частота вращения, мин-1 18 20
Производительность по щепе, м3/ч 324 405
Потребляемая мощность, кВт 15 15
Масса, т 8,7 11,87
Габаритные размеры, м 3.7Х1.75Х 1,6 3,7Х 1,6Х 1,78
Питатели высокого давления. Питатель высокого давления
(рис. 2.9) является затвором роторного типа и служит для не-
прерывной подачи щепы с потоком щелока в варочный котел.
Питатель состоит из корпуса, ротора с цапфами, двух торце-
вых крышек и механизма прцрадки ротора. Механизм присадки
ротора по назначению и конструкции аналогичен механизму
присадки питателя низкого давления. Конструкция торцевых
крышек также аналогична конструкции крышек питателя низ-
кого давления за исключением сквозных отверстий, которые
служат для соединения полостей между крышками и ротором.
82
Рис. 2.9. Питатель высокого давления:
/ — механизм осевой присадки ротора; 2 —крышка левая;
труба; 6 — крышка правая; 7 — сито
Выравнивание давления в полостях обеспечивает постоянство
осевого усилия, действующего на ротор (возникает из-за раз-
ности диаметров торцов ротора) и исключает перегрузку упор-
ного подшипника механизма присадки ротора.
Корпус литой с запрессованной износостойкой втулкой из
специального медно-никелевого сплава. Внутренняя поверх-
ность втулки и наружная поверхность ротора выполнены с ко-
нусностью 1 :20. Корпус имеет два вертикальных (для за-
грузки) и два горизонтальных (для выгрузки) патрубка, разде-
ленных внутри перегородками. В нижний патрубок вставляется
сито с прямоугольными щелями, через которые отбирается
щелок, поступающий вместе со щепой из питающей камеры
в каналы ротора. Для уменьшения гидравлических уда-
ров при работе питателя во втулке имеются специальные ка-
налы. В горизонтальных патрубках корпуса отливают или при-
варивают специальные наклонные порожки, которые способ-
ствуют постепенному нарастанию давления в каналах ротора.
Расположение порожков и каналов корпуса зависит от направ-
ления вращения ротора.
Привод питателя состоит из электродвигателя и редуктора,
соединяемого с валом ротора зубчатой муфтой. Для возмож-
ности перемещения ротора в осевом направлении в период его
присадки зубчатая муфта выполнена с удлиненной обоймой.
Скорость привода регулируется в пределах 1 :3;
Ротор питателя— литой конструкции -с износостойкой на-
плавкой по наружной поверхности. Внутренняя полость ротора
посередине разделена плоской перегородкой, а каждая из по-
ловин фасонной перегородкой, представляющей собой двухпо-
лостной гиперболоид. Фасонные и плоские перегородки обра-
зуют в роторе четыре сквозных канала, расположенных под
углом 45° друг к другу. Окна каналов, выполненные таким
образом, перекрывают друг друга на половину своей ширины.
Щепа со щелоком из питающей камеры поступает через
верхний патрубок в каналы ротора. Щелок, отобранный через
сито питателя насосом, подсоединенным к нижнему патрубку
питателя, вновь подается в питающую камеру. При повороте
ротора на 90° щепа вымывается потоком щелока в котел. Та-
ким образом, за одйн поворот канал дважды загружается и
разгружается. Наличие четырех каналов, разгружаемых через
45° поворота ротора с перекрытием окон каналов, обеспечи-
вает необходимую равномерность загрузки котла щепой.
Производительность питателя высокого давления (м3/ч)
определяют по формуле
Q = 2 Vn ф 60,
где V — суммарный объем каналов ротора, м3; ц — частота
вращения ротора, мин-1; ф —коэффициент заполнения; 2 — ко-
эффициент загрузки каналов за один оборот.
84
В качестве основного параметра питателей высокого дав-
ления (табл. 2.8) принят суммарный объем каналов (ОСТ
26-08-1456—76). ОСТом определен ряд питателей с номиналь-
ным суммарным объемом каналов 0,265; 0,425; 0,750; 1,000 м3.
2.8. Техническая характеристика питателей высокого давления
Питатели’
Наименование параметров 1 2
Объем каналов, м3 Давление расчетное, МПа Температура расчетная, °C Коэффициент заполнения расчетный Производительность по щепе, м3/ч Частота вращения, мин —1 Потребляемая мощность, кВт Масса, т Габаритные размеры, м 0,260 1,2 120 0,65 81 4 11 7,52 2,8Х.1,12Х 1,1 0,420 1,6 150 0,65 131 4 14 0 37 3,67Х1,4Х 1,2
Продолжение 1 .
Питатели
Наименование параметров ' . 3 4
Объем каналов, м3 Давление расчетное, МПа Температура расчетная, °C Коэффициент заполнений расчетный Производительность по щепе, м3/ч Частота вращения, мин ~1 Потребляемая мощность, кВт Масса, т Габаритные размеры, м 0,740 1,25 120 0,65 289 5 ” ‘ 17 8,72 3.85Х1.35Х 1,25 1,000 2,5 200 0,65 437 5,6 30 26,25 5,0Х1,9Х 1,9
Питатели роторные (табл. 2.9). Питатель роторный
(рис. 2.10) применяется в многотрубных установках непрерыв-
ной варки. Питатель состоит из корпуса с втулкой, ротора
с валом, крышек и механизма осевой прирадки ротора. Корпус
питателя литой конструкции имеет верхний и нижний пат-
рубки. По оси корпуса, ближе к торцам, сбоку имеются два
отверстия для присоединения уравнительной трубы. Имеются
отверстия для выхода пара из карманов ротора. Крышки при-
соединяются к фланцам корпуса.
Внутри корпуса помещена на .шпонке износостойкая втулка.
От осевого смещения втулка фиксируется крышками через ди-
станционные кольца. Внутренняя поверхность втулки и наруж-
ная поверхность ротора выполнены с конусностью 1 :5.
85
Объем карманов, м3
Давление расчетное, МПа
Температура расчетная, °C
Коэффициент заполнения расчетный
Производительность по щепе, м3/ч
Частота вращения, мин-1
Потребляемая мощность, кВт
Масса, т
Габаритные размеры, м
2.9. Техническая характеристика роторных питателей
Наименование параметров
Питатели
1 2
0,080 0,117
' 1,25 1,25
180 180
0,5 0,5
36 105
15 30
15 20
5,0 7,83
2,71 X 1,12Х 1,4 3,0Х 1,72Х 1,48
Ротор питателя литой конструкции имеет семь карманов,
«г Ребра карманов, как и у питателя низкого давления, располо-
жены под углом к осевой линии ротора. Центральный вал са-
^В мого ротора полый и выступает за торцы ротора. Наружная
Щ поверхность полого вала, соприкасающаяся с сальниковой на-
бивкой, наплавлена износостойким электродом. В полый вал
Щ ротора на шпонках установлен несущий вал, которым он опи-
^В' рается на подшипники качения.
^В Каждая крышка питателя состоит из двух частей. Одна
В часть крышки воспринимает давление, в ней расположен саль-
ник. Другая часть крышки несет радиальную нагрузку от ро-
^В тора. В этой части крышки в стакане, имеющем возможность
^В перемещаться по втулке, расположен подшипник. С лицевой
^В стороны втулка крышки удлинена, и на ней смонтирован ме-
^В ханизм осевой присадки ротора, представляющий собой чер-
^В вячиый редуктор. Его привод имеет дистанционное управление.
^В Принцип действия роторного питателя такой же, как и пи-
^В тателя низкого давления, но благодаря наличию семи карма-
В иов он удерживает больший перепад давления (около0,5МПа).
^В Производительность (м3/ч) дозаторов и питателей ротор-
^В ного типа определяют по формуле
Q — УпфбО,
| где V — суммарный объем карманов ротора, м3; га — частота
I вращения ротора, мин-1; ф— коэффициент заполнения.
I Питатели винтовые. Питатель винтовой (рис. 2.11) применя-
I ется в многотрубных установках непрерывной варкн. Он со-
| стоит нз корпуса, конуса, пробкообразователя, пневмоклапана
| и винта. Корпус питателя литой с разъемом в месте располо-
I жения подшипникового узла. Внутри корпуса имеется прием-
I ник для щепы. Дно приемника перфорировано для отвода жид-
! кости, выделяющейся во время прессования сырья. Для нсклю-
87
Рис. 2.11. Питатель винтовой:
/-1-подшипниковый узел; 2 корпус; 3— винт; 4 — конус; 5 — нож; 6 — корпус пробкообразователя; 7 — пробкообразователь; 8— седло кла
пана; 9 — головка питателя; 10 — клапан; 11 — пневмоцнлиндр; 12 — вкладыш; 13 — шарик
чения вращения щепы с винтом на внутренней поверхности кор-
пуса выполнены ребра. Сверху приемник имеет прямоугольное
отверстие, через которое загружается питатель. Со стороны про-
тивоположной приводу на корпусе имеется фланец, к которому
присоединяется литой разъемный конус. Внутри конуса на
винтах установлены продольные иожи, способствующие пере-
мещению сырья вдоль оси питателя.
В зависимости от степени прессования сырья пробкообра-
зователи бывают цилиндрические, конические сходящиеся и
конические расходящиеся. Пробкообразователь состоит из кор-
пуса, представляющего собой цилиндрическую трубу с флан-
цами, и собственно пробкообразователя, вставленного в кор-
пус с небольшим зазором между корпусом и наружной поверх-
ностью конца пробкообразователя. В корпусе предусмотрено
отверстие для подачи пропиточного раствора непосредственно
в полость между корпусом и пробкообразователем. В этом
случае пробка сырья, сжатая в пробкообразователе, выходит
прямо в пропиточный раствор, где, расширяясь, максимально
впитывает его.
Винт — основной рабочий орган питателя. В зависимости
от вида сырья он изготавливается с тем или иным шагом й
конусностью. Каждому сырью соответствует винт определен-
ной конфигурации, т. е. определенного соотношения объемов
витков.
Наружная поверхность винта питателя в загрузочной части
цилиндрическая, в прессовой коническая. Сердечник, на кото-
ром расположены витки винта, конический. С приводным ва-
лом винт соединяется через шарик квадратным хвостовиком,
внутри которого имеется вкладыш из твердой стали. Такой спо-
соб соединения позволяет винту при работе самоустаиавли-
ваться в конусе. Для обеспечения долговечности винта наруж-
ная поверхность витков наплавлена износостойким сплавом.
Пневмоклапаи предназначен для предотвращения выброса
пара и щелока из аппарата и создания пробки в момент пуска.
Он состоит из пневмоцилиндра, опорного фланца и тарелки
клапана. Последняя с помощью втулки со сферической опор-
ной поверхностью может самоустанавливаться в седле кла-
пана, расположенного на противоположной стороне головки пи-
тателя.
Грловка питателя представляет собой цилиндр с двумя
патрубками, расположенными друг напротив друга. Во вход-
ном патрубке установлено седло клапана, а к противополож-
ному крепится опорный фланец пневмоклапана. Нижним флан-
цем головка соединяется с варочным аппаратом. Сверху го-
ловка закрыта крышкой, в которой расположены сопла для
подачи варочного раствора и пара на варку. Внизу с наруж-
ной стороны к головке приварена опорная плита для крепле-
ния на фундаменте.
89
При работе питателя необходимо постоянно следить за на-
грузкой приводного двигателя. Уменьшение нагрузки свиде-
тельствует о недостаточной плотности пробки. В этом случае
необходимо закрыть пневмоклапан, чтобы избежать выброса
щепы и пара из питателя. В установках непрерывной варки
приводной двигатель связан с пневмоклапаном и при уменьше-
нии нагрузки клапан автоматически прикрывает выходное от-
верстие.
Для существующих многотрубных варочных установок раз-
работан унифицированный винтовой питатель.
Техническая характеристика винтового питателя
Объем загрузочного витка, дм3.................. 24,4
Давление расчетное в головке питателя, МПа 1,0
Коэффициент заполнения расчетный................ 0,8
Производительность по щепе, м3/ч................. 51 .
Частота вращения винта, мин-1................... 44
Потребляемая мощность, кВт...................... 69
Масса, т....................................... 3,36
Габаритные размеры, м......................5,2x0,82x0,71
2.3.3. Аппараты трубные
Цистерны пропарочные. Цистерна пропарочная предназ-
начена для удаления воздуха из щепы при обработке ее насы-
щенным паром. Цистерна (рис. 2.12, а) состоит из корпуса,
транспортирующего винта и двух торцевых крышек. Корпус
цилиндрический сварной конструкций имеет по торцам флан-
цы, к которым крепятся крышки. На противоположных сторо-
нах сверху и снизу приварены патрубки прямоугольного сече-
ния для входа и выхода щепы. Верхним патрубком цистерна
соединяется с питателем низкого давления, а нижним — с пи-
тающей камерой.
Сверху в корпус цистерны вварены штуцера для отвода
паровоздушной смеси и входа сдувочных паров из котла.
Сверху же на одной оси с выходным патрубком расположены
смотровые окна для наблюдения за движением щепы. Внутри
корпуса концентрично расположен транспортирующий винт.
К тыльной стороне лопасти винта приварены штыри. Они рас-
положены параллельно оси вала по винтовой линии обратной
винтовой линии лопасти. С торцов корпус закрыт крышками.
Крышки сварной конструкции имеют гнездо для установки
подшипника и корпус сальникового уплотнения.
В последних конструкциях пропарочной цистерны пар на
пропарку подается снизу, а паровоздушная смесь отбирается
сверху. В этом случае пар пронизывает весь слой щепы, что
улучшает пропарку. В таких конструкциях снизу корпус пер-
форирован и закрыт кожухом со штуцером для подачи пара.
Но в этом случае конденсат пара уходит вместе со щепой в ва-
рочный котел и, разбавляя варочный щелок, увеличивает гид-
90
Рис. 2.12. Аппараты трубные:
о—цистерна пропарочная: / — смотровое окно; 2 — корпус; 3 — винт; 4 — штуцер входа пара; 5 — штуцер входа сдувок из котла; 6 —
щадка под привод питателя низкого давления и дозатора; 7 — штуцер входа щепы; 8 — крышка; 9 — штуцер выхода парогазовой смеси;
опора; И — штуцер выхода щепЫ; б —труба варочная: / — корпус; 2 —штуцер выхода сдувок; 3 — вннт; 4 — штуцер входа сырья;
опора; 6 — штуцер выхода сырья; 7 — крышка
ромодуль варки, что плохо сказывается на продвижении массы
в котле.
В более совершенной конструкции пар поступает сверху,
а паровоздушная смесь и конденсат отбираются снизу. В та-
кой цистерне также предусмотрена перфорация нижней части
корпуса, закрытая наклонным желобом, но площадь живого
сечения перфорации намного больше.
Цистерны выпускаются в составе установок непрерывной
варки целлюлозы и отдельно для замены существующих про-
парочных цистерн.
Трубы варочные. Трубы варочные (рис. 2.12,6) предназна-
чены для непрерывной варки целлюлозы и полуцеллюлозы.
Соединенные между собой трубы составляют варочный аппа-
рат. Все четные трубы аппарата имеют одинаковую конструк-
цию. Нечетные трубы так же одинаковы за исключением пер-
вой варочной трубы, которая имеет дополнительные штуцера
и входной патрубок большего диаметра, а при наличии в уста-
новке непрерывной варки двух винтовых питателей на пер-
вой варочной трубе имеется соответственно два входных пат-
рубка.
Варочная труба состоит из цилиндрического сварного кор-
пуса, транспортирующего винта и двух торцевых крышек. Кор-
пус варочной трубы имеет входной и выходной патрубки ци-
линдрической формы.
На корпусе первой варочной трубы предусмотрены штуцера
для сдувок, подачи пара в аппарат (при;комплектовании уста-
новки роторными питателями). Для предотвращения прово-
рачивания щепы с винтом и обеспечения продвижения ее
вдоль оси трубы внутри ее на нижней части приварены на-
правляющие. Снаружи к корпусу трубы приварены опоры йля
установки труб на раме. Первая варочная труба не имеет верх-
ней опоры. Для предотвращения смещения трубы в сторону
привода на варочных трубах предусмотрены боковые опоры.
Внутри корпуса концентрично расположен транспортирую-
щий винт, аналогичный по конструкции винту пропарочной ци-
стерны. Однако в отличие от последнего винт варочной трубы
имеет на выходном конце обратный виток для предотвращения
забивания щепой или массой пространства между выгрузоч-
ным патрубков и крышкой трубы.
Крышки варочных труб сварной конструкции. К плоскому
диску приварены кронштейны, на которых установлен корпус
подшипника. Сверху к кронштейнам приварен поддон, служа-
щий сборником жидкости, просочившейся через сальник.
В крышке имеется корпус сальника с каналом для охлаждения
сальника.
Производительность (м3/ч) трубных аппаратов определяют
по формуле
Q= 15 nD2Snty (1-№),
92
где D — диаметр винта, м; S — шаг вИнта, м; п — частота вра-
щения винта, мин-1; ip — коэффициент транспортирования;
K—dfD— отношение диаметра вала винта к диаметру винта.
Техническая характеристика варочных труб
Диаметр трубы внутренний, м................ 1
Расстояние между входным и выходным па-
трубками, м.................................10,5
Давление расчетное, МПа..................... 1,0
Температура расчетная, СС............... 180
Масса, т................................... 1,24
2.3.4. Камера питающая
Камера питающая является промежуточным устройством
между пропарочной цистерной и питателем высокого давления
и предназначена для принудительной подачи щепы в каналы
ротора питателя высокого давления посредством циркуляции
щелока. Постоянно поддерживаемый в камере уровень щелока
обеспечивает гидрозатвор, устраняющий попадание пара, воз-
духа в питатель высокого давления.
Камера питающая (рис. 2.13). состоит из двух Основных уз-
лов—корпуса и сита. Корпус сварной конструкции прямо-
угольного сечения имеет разъем, делящий камеру на верхнюю
и иижнюю части, соединенные между собой при помощи флан-
цев. Нижняя часть корпуса несколько увеличена в поперечном
сечении для размещения сита. Для его монтажа и демонтажа
одна из узких стенок корпуса съемная.
В последних конструкциях питающей камеры сита отсут-
ствуют. Они устанавливаются в стороне от питающих камер
в своих- корпусах со штуцерами подвода и отвода щелока.
Такое техническое решение позволяет иметь резервное сито.
При забивании одного из сит включают в работу резервное,
а отключенное подвергают очистке, не останавливая загрузоч-
ной линии установки.
В верхней части корпуса на противоположных широких
стенках расположены смотровые окна для наблюдения за дви-
жением щепы в питающей камере. На одной из стенок верхней
части корпуса размещены штуцера для подачи щелока, цирку-
лирующего через пйтатель высокого .давления во время его
загрузки. Стенки корпуса питщбщей камеры укреплены реб-
рами жесткости.
Питающие камеры выпускаются в составе установок не-
прерывной варки с вертикальным котлом.
2.3.5. Котел варочный
Варочный котел (рис., 2.14) предназначен для непрерывной
варки целлюлозы. Он состоит из следующих основных узлов:
корпуса, одного или двух (в зависимости от схемы питания)
93
Рис. 2.13. Камера питающая:
1 — верхняя часть корпуса; 2 — корпус; 3 — шту-
цер входа конденсата сдувок; 4 — штуцер входа
щелока; 5 — уровнемер; 6 — люк для чистки
94
сепарирующих (загру-
зочных) устройств, вы-
грузочного устройства и
опоры котла.
Корпус котла. Корпус
котла сварной конструк-
ции представляет собой
ступенчатую колонну
вертикального типа, ди-
аметр которой увеличи-
вается книзу, число сту-
пеней зависит от количе-
ства зон сит, установлен-
ных в котле. Ступенча-
тая форма корпуса не-
обходима для размеще-
ния внутри котла коль-
цевых циркуляционных
сит таким образом, что-
бы они не выступали за
внутреннюю поверхность
корпуса и не создавали
сопротивления движе-
нию содержимого котла
сверху вниз.
В верхнее эллиптиче-
ское днище в зависимо-
сти от схемы питания
ввариваются одна или
две горловины для мон-
тажа сепарирующих уст-
ройств. Внутри котла ус-
тановлены перегородки,
которые образуют одну
или две замкнутые каме-
ры. Из этих камер щелок
через соответствующие
штуцера отбирается к
насосам питателя высо-
кого давления. Несколь-
ко выше этих штуцеров
расположен патрубок по-
дачи варочного щелока
в котёл.
Центральные цирку-
ляционные трубы монти-
руются концентрично от-
носительно друг друга
(труба в трубе), проходят по оси котла. По наружной трубе
щелок подается в зону подогрева, по первой внутренней —
в зону варки, по второй — в верхнюю часть зоны диффузион-
ной промывки и по центральной — в среднюю часть зоны диф-
фузионной промывки. В каждой зоне установлены сита, имею-
щие по два внутренних коллектора. Из них циркулирующий
щелок отбирается через конические штуцера, вваренные в кор-
пус. В зоне диффузионной промывки установлены два пояса
сит, через которые щелок отбирается в цнклоны-расщирители.
В нижней части котла имеются пояс сит для отбора щелока
на циркуляцию и штуцера для подачи слабого щелока на диф-
фузионную промывку.
Циркуляционные сита, применяемые в современных котлах,
сварной конструкции, состоят из жесткой рамки и набранных
на стержни колосников. При работе сит попеременно они очи-
щаются столбом содержимого котла при движении его сверху
вниз.
Для подсоединения выгрузочного устройства в нижнее эл-
липтическое днище вварена литая горловина. К этому же
днищу приварена опора котла, представляющая собой усечен-
ный конус с нижним опорным кольцом, для установки на фун-
дамент. Опора имеет отверстия для монтажа и обслуживания
выгрузочного устройства и технологических трубопроводов.
Загрузочное устройство. Предназначено для отбора транспор-
тирующего щелока, поступающего вместе со щепой из пита-
теля высокого давления, непосредственно в верхней части ва-
рочного котла и подачи щепы под уровень жидкости. Загру-
зочное устройство (см. рис. 2.14,/) состоит из сепарирующего
сита, винта, крышки с корпусом и указателя уровня. Сепари-
рующее сито цилиндрической формы, сварной конструкции вы-
полняется из колосников. С наружной стороны имеет ребра
жесткости. В верхней части сито имеет фланец, которым оно
крепится к горловине котла. В нижней части к ситу приварен^
направляющие полукольца, которым оно фиксируется в опор-
ном кольце котла.
Винт служит для очистки сита и подачи щепы под уровень
варочного щелока. Он состоит из центрального вала, к наруж-
ной поверхности которого приварена лопасть, и цапфы, 1фи-
варенной к полому валу. Снизу Йолый вал закрыт плоской
плитой с отверстиями для уравнивания давления. Цапфа, винта
имеет сквозное отверстие, предназначенное для монтажа ука-
зателя уровня.
Крышка загрузочного устройства литая, эллиптической
формы. Совместно с приваренной к ней конической обечайкой,
ребрами жесткости и верхним - фланцем составляет жесткую
опорную конструкцию, на которой монтируются, остальные
узлы загрузочного устройства. В крышку вварены патрубок
для входа смеси щепы и щелока и штуцер отвода сдувочных
95
I
газов. На верхнем фланце крышки крепится корпус зубчатой
передачи, а на нем, на стойке, монтируется контактное уст-
ройство сигнализатора указателя уровня.
Разгрузочное устройство. Разгрузочное устройство (см.
рис. 2.14,//) предназначено для равномерной выгрузки массы
из котла. Нижняя часть разгрузочного устройства включает
следующие основные узлы: литой корпус с двумя штуцерами
для выхода целлюлозы, зубчатую передачу, смонтированную
в разъемном корпусе, и полый вал. Полый вал устанавливается
на двух подшипниках качения, на нем крепится зубчатое ко-
лесо, соединенное через промежуточную передачу с редукто-
ром привода разгрузочного устройства. Полый вал по обоим
концам уплотнен сальниками, имеющими принудительное ох-
лаждение. В сквозную полость вала на ребрах вварена труба.
К корпусу нижнего сальникового уплотнения на фланце кре-
пится литое колено с вваренным внутрь его коленом меньшего
диаметра. С помощью втулок, напрессованных на верхнюю
часть внутреннего колена и на трубу, осуществляется подвиж-
ное соединение этих элементов. Верхняя часть разгрузочного
устройства включает трубу с конусом, опорный конус и две
лопасти со ступицей, лопатками н скребками, составляющими
донный шабер. Вся эта конструкция через ступицу закреплена
на верхнем конце полого вала и вращается вместе с ним.
Узел трубы с конусом состоит из двух концентрично распо-
ложенных труб. Фланцем он крепится к торцу ступицы, при
этом обеспечивается соединение соответствующих зон данного
узла и полого вала. Верхний конец внутренней трубы заканчи-
вается защитным конусом и выпускными окнами. По этой
Трубе поступает щелок на диффузионную промывку. Наружная
труба заканчивается окнами и имеет козырек. По ней подается
щелок на разбавление и охлаждение массы.
2.3.6. Подвесное разгрузочное устройство
Подвесное разгрузочное устройство предназначено для вы-
грузки целлюлозной массы из многотрубного варочного аппа-
рата. Подвесное разгрузочное устройство <рис. 2.15) крепится
к выходному патрубку последней варочной трубы и не связано
с фундаментом (в первых конструкциях аппаратов разгрузоч-
Рис. 2.14. Котел варочный:
1 — устройство загрузочное; 2 — штуцер входа щепы со щелоком; 3 — штуцер отбора ще-
лока; 4—сито эоны подогрева; 5 — сито зоны варки; 6—привод разгрузочного устрой-
ства; 7 — разгрузочное устройство; Я —опора котла; 9 — сито зоны диффузионной про-
мывки; 10 — корпус; 11 — центральные трубы; 12 — штуцер входа белого щежжа и»
варку; I — загрузочное устройство: 1 — привод ' загрузочного устройства; 2 — корпус
с крышкой; 3 — сепарирующее снто; 4 — внит; 5 — указатель уровня- //—’разгрузочное
устройство: / — труба с конусом; 2 —наружная труба; 3 — опорный конус; 4 — донный
шабер; 5 — опорный фланец; 6 — штуцер выхода целлюлозы; 7 — полый вал; 8 — зубча-
тое колесо; 9 — литое колено; 10 — внутреннее колено
4 Заказ 2176 97
ное устройство устанавливалось на фундаменте). Корпус под-
весного устройства конической формы, литой конструкции
имеет четыре отверстия для выхода массы, два из которых за-
крыты заглушками. Четыре отверстия предусмотрены для
удобства разводки трубопроводов при монтаже. Внутри кор-
пуса помещается четырехлопастная мешалка якорного типа.
Она обеспечивает разбивание комков массы перед выдувкой,
Рис. 2.15. Подвесное разгрузочное устройство:
/ — мешалка с валом; 2 — корпус; 5 —штуцер выхода целлюлозы; 4 —коническая пере-
дача; 5—электродвигатель
очистку выдувных отверстий. Вал мешалки уплотнен сальни-
ковым устройством, имеет охлаждение. Снаружи к корпусу
мешалки присоединен корпус конической зубчатой передачи.
Электродвигатель привода разгрузочного устройства устанав-
ливается на площадке, которая крепится к серьгам, приварен-
ным к корпусу мешалки.
Техническая характерястика разгрузочного устройства
Давление расчетное, МПа . . .,............ 1,25
Температура расчетная, °C . . ........... 180
Частота вращения Мешалки, мин-х........... 115
Установленная мощность электродвигателя, кВт 22
Масса, т ...... . ....................... 1,82
' Габаритные размеры, м ...............'1,62x1,12x1,33
98
2.4. АППАРАТЫ ДЛЯ ПРИЕМА МАССЫ
Аппараты предназначены для приема, аккумулирования и
разбавления целлюлозы до определенной концентрации перед
подачей ее на дальнейшую переработку.
2.4.1. Выдувные резервуары
Предназначены для приема массы из варочных котлов, опо-
рожняемых способом выдувки, и для установок непрерывной
варки. Выдувные резервуары делятся на выдувные резервуары
емкостного типа и выдувные резервуары с подвижным дном.
Выдувные резервуары емкостного типа. В соответствии
с ОСТ 26-08-2033—78 выдувные резервуары выпускаются но-
минальным объемом 200, 400, 500 и 800 м3 и соответственно
рабочим объемом 140, 250, 400 и 630 м3 (табл, 2.10).
2.10. Техническая характеристика выдувных резервуаров
Наименование параметров Номинальный объем, ма
200 400 500 800
Давление расчетное, МПа 0,3 0,3 0,3 0,3
Температура расчетная, °C 130 130 130 130
Диаметр корпуса, м 5,5 6,0 6,4 8,0
Высота по фланцам, м 14,36 18,21 22,45 23,64
Частота вращения мешалки, мин —1 Установленная мощность, кВт 20 20 20 20
22 22 22 22
Масса, т 52 63,6 89,4 122
Выдувной резервуар (рис. 2.16) представляет собой крупно-
габаритный цельносварной сосуд с метальным устройством.
Корпус резервуара цилиндрической формы с двумя отборто-
ванными коническими днищами (с углом при вершине конуса
60°). Верхняя часть корпуса представляет собой цилиндриче-
скую обечайку с эллиптическим днищем. Здесь происходит от-
деление парогазовой смеси от целлюлозной массы. В эту же
обечайку ввариваются тангенциально один, два или три шту-
цера для приема массы. Для защиты от эрозии к внутренней
поверхности обечайки приварен отбойный лист. Для более эф-
фективного отделения парогазовой смеси к эллиптическому
днищу приварена труба большого диаметра. С наружной сто-
роны эллиптического днища на одной оси с трубой располо-
жен патрубок для отвода парогазовой смеси на теплоулавли-
вающую установку.
В нижней части выдувного резервуара расположен коллек-
тор с игольчатыми клапанами, через которые подается щелок
на разбавление массы перед выходом. Игольчатые клапаны
4*
99
Рис. 2.16. Выдувной резервуар:
J — отбойный лист; 2 — корпус; 3 — опор*
ные колонны; 4 — коллектор с соплами;
5 — мешалка; 6 — привод мешалки; 7 —
штуцер входа массы; 8 — штуцер выхода
парогазовой смеси
служат затворами, исключаю-
щими попадание массы в кол-
лектор. Давление в коллекторе
составляет 0,4 МПа, а игольча-
тые клапаны открываются при
давлении 0,36 МПа.
В нижнем коническом дни-
ще расположена трехъярусная
двухлопастная мешалка. В
нижней части конического дни-
ща расположены штуцера для
выхода массы и для заполне-
ния резервуара выше уровня
мешалки щелоком перед пус-
ком в работу. Для осмотра ме-
щалки и внутренней поверхно-
сти корпуса предусмотрены
люки. Выдувной резервуар ус-
танавливается лапами на опор-
ные колонны.
Для исключения уноса во-
локна с парогазовой смесью во
время работы выдувного резер-
вуара не допускается запол-
нять его более чем на 2/з номи-
нального объема.
Выдувные резервуары с
подвижным дном. Выдувные
резервуары (табл. 2.11) пред-
назначены для приема массы
из варочных аппаратов и отде-
ления паров вскипания, а так-
же применяются в составе мио-
готрубных установок. В вы-
дувных резервуарах этого типа
масса перед нагрузкой не раз-
бавляется, а подается на размол при высокой концентрации.
Выдувной резервуар (рис. 2.17) сварной конструкции со-
стоит из следующих основных узлов: корпуса, днища и разгру-
зочных винтов. Корпус имеет форму усеченной пирамиды с квад-
ратом в иижнем основании и кругом в верхнем. Вверху кор-
пус заканчивается цилиндрической обечайкой и эллиптическим
100
2
Рис. 2.17. Выдувной, резервуар с подвижным дном:
/ — корпус; 2_штуцер выхода паров вскипания; 3 — выход массы; 4 —вииты транс-
портирующие; 5 — смотровое окно; 6— штуцер входа массы
днищем. На цилиндрической обечайке тангенциально располо-
жены два штуцера для приема массы, один из которых резерв-
ный. Плоские стенки корпуса укреплецы ребрами жесткости.
Для визуального наблюдения за работой винтов на корпусе
предусмотрены два смотровых окна, очищаемые паром. Нижним
прямоугольным фланцем корпус присоединяется к днищу.
2.11. Техническая характеристика выдувных резервуаров с подвижным дном
Наименование параметров Объем номинальный, м3
8 20 60
Давление расчетное, МПа 0,25 0,25 Налив
Температура расчетная, °C НО 105 100
Количество винтов, шт. 4 6 4
Частота вращения винтов, 16—28 5,84—17,5 3—15
МИИ —1 Установленная мощность 14 15 30
электродвигателя, кВт Масса, т 21,8 13,5 33,35
Габаритные размеры, м 9,2X6,26X6,17 5,0X4,84X6,15 6,1X5,25X6,8
Днище сварной конструкции состоит из шести желобов, за-
канчивающихся со стороны противоположной приводу разгру-
зочным патрубком. На днище смонтированы опорные крон-
штейны с корпусами подшипников для установки разгрузоч-
ных винтов. Один из опорных кронштейнов приварен к съемной
крышке, которая предусмотрена для монтажа и демонтажа
винтов.
Разгрузочные винты Сварной конструкции предназначены
для перемещения массы в сторону разгрузочного патрубка.
Половина винтов имеет левое, а другая половина — правое на-
правление навивки лопасти. Это предусмотрено для того,
чтобы масса не скапливалась у стенок. Привод винтов также
разделен на две группы. Цапфы винтов уплотнены сальнико-
вым устройством с охлаждением и гидроподпором.
2.4.2. Вымывные резервуары
Предназначены для приема массы из варочных котлов, опо-
ражниваемых по методу вымывки. Вымывной резервуар
(рис. 2.18)—крупногабаритный вертикальный цилиндриче-
ский аппарат с нижним коническим и верхним сферическим
днищами. Угол при вершине нижнего конуса составляет 60°. По
оси аппарата на сферическом диище расположена цилиндриче-
ская обечайка. Масса в цилиндрическую обечайку вводится
102
Рис. 2.18. Вымывной резервуар объемом 1600 м’:
/ — штуцер выхода газовой смеси; 2 — штуцер входа массы; 3 — корпус; 4 — разбавнтель-
ные сопла; 5 — мешалки; 6 — привод мешалки; 7 — штуцер выхода массы
сбоку по касательной, газы и пары удаляются через централь-
ный патрубок в верхней части обечайки. В нижнем конусе ре-
зервуарЯ расположены в два ряда разбавительные сопла, пред-
5
Рис. 2.19. Вымывной бассейн объемом 600 м3:
1 — механизм подъема привода и мешалки; 2 — привод мешалки; 3 — мешалка; 4 — кол-
лектор с соплами; 5 — штуцер выхода целлюлозы; 6 — штуцер входа целлюлозы; 7 —
штуцер выхода газовой смеси
ставляющие собой изогнутые под определенным углом трубки
с наконечниками для придания скорости выходящим струям
жидкости. Для выравнивания концентрации массы в нижней
части конуса в зоне разбавления установлена вертикальная
104
пропеллерная мешалка. В зоне перехода цилиндрической ча-
сти в коническую аппарат опирается на железобетонный фун-
дамент, включающий кольцо и колонны.
Техническая характеристика вымывного резервуара
Расчетное давление ......... гидростатическое
Рабочий объем, м8................... 1600
Внутренний диаметр цилиндра, м 12,5
Высота по фланцам, м......... 23,75
Частота вращения мешалки,
мин-1........................ 121
Установленная мощность электро-
двигателя, кВт............... 10
Масса, т..................... 128,7
Вымывной бассейн (рис. 2.19) предназначен для приема
целлюлозной массы из варочных котлов, опорожняемых спо-
собом вымывки. В вымывном бассейне поддерживается по-
стоянная концентрация во всем объеме, а в вымывном резер-
вуаре заданная концентрация регулируется только в зоне вы-
грузки. Корпус бассейна цилиндрической формы с плоскими
днищами. Для придания жесткости корпус снаружи охвачен
обручами швеллерного проката. Для осмотра внутренней по-
верхности корпуса и внутренних устройств на корпусе в верх-
ней и нижней частях предусмотрены люки. На верхнем днище,
укрепленном профильным прокатом, смонтированы опора и
привод перемешивающего устройства, а так же подъемное
устройство для обслуживания привода и мешалки.
Мешалка трехъярусная с насадками из крестообразно со-
единенных труб. Два плеча мешалки из четырех имеют мень-
шую длину. При вращении такой насадки масса под действием
центробежных сил выходит из труб большего линейного раз-
мера и входит в трубы малого линейного размера.
В верхней части бассейна имеются штуцера для входа
массы и для выхода парогазовой смеси, а внизу — для выхода
массы. В нижней части бассейна располагается также кол-
лектор с разбавительными соплами.
Техническая характеристика вымывного бассейна
Объем номинальный, м3 . . . . 600
Объем рабочий, м8..................... 450
Давление расчетное............гидростатическое
Температура расчетная, °C . . . 100
Частота вращения мешалки,
мии-1.............................. 31,5
Установленная мощность электро-
двигателя, кВт....................... 40
Масса, т............................. 73,76
Диаметр внутренний, м......... 8,5
Высота общая, м ..................... 15,4
105
2.5. УСТАНОВКИ ТЕПЛОУЛАВЛИВАЮЩИЕ
Теплоулавливающие установки предназначены для нагрева
воды с использованием теплоты выдувочных паров котлов пе-
риодического действия. Установка (рис. 2.20) включает кон-
денсаторы смешения I и II ступени, бак-аккумулятор, фильтр
и пластинчатые теплообменники. В схеме установки четко, вы-
ражены два круга циркуляции воды: первый круг — бак-акку-
мулятор, конденсаторы смешения, бак-аккумулятор; второй —
бак-аккумулятор, фильтр, пластинчатые теплообменники, бак-
аккумулятор. Такое решение позволяет разделить грязную
горячую воду и чистую теплую воду, идущую на технологи-
ческие нужды. Это особенно необходимо при производстве цел-
люлозы, предназначенной для химической переработки, так как
подогретая вода из теплоулавливающей установки идет на по-
следнюю ступень промывки массы.
Поскольку поступление тепла с парами выдувки из выдув-
ного резервуара носит периодический характер, а последующие
технологические процессы (промывка, сортирование, размол)
непрерывные, появляется необходимость в буферной аккумули-
рующей емкости. Такой емкостью в теплоулавливающей уста-
новке служит бак-аккумулятор.
При использовании тепла выдувочных паров установок не-
прерывной варки, в которой осуществляется постоянная вы-
дувка, теплоулавливающие установки имеют меньшие размеры,
так как нет необходимости в аккумулирующей емкости.
Пары из выдувного резервуара поступают в конденсатор
смешения I ступени, где они орошаются охлажденным конден-
сатом, подаваемым из нижией части бака-аккумулятора насо-
сом Н1. Охлажденный конденсат, смешиваясь с парами и
газами, нагревается до температуры 90—95° С и стекает в верх-
нюю часть бака-аккумулятора. Несконденсированные в конден-
саторе I ступени пар и газ через верхнюю часть бака-аккуму-
лятора поступают в конденсатор смешения II ступени, где до-
полнительно орошаются конденсатом, подаваемым насосами.
Конденсаторы смешения устанавливаются непосредственно на
баке-аккумуляторе. Поддержание постоянной температуры
в пределах 90—95° С после конденсатора I ступени и 50—55° С
после конденсатора II ступени обеспечивается регулирующими
клапанами, установленными иа линии подачи охлажденного
конденсата с температурой 50° С в соответствующие конденса-
торы. Несконденсированные пары и газы в конденсаторе сме-
шения II ступени поступают в отделенную перегородкой верх-
нюю часть бака-аккумулятора, откуда отводятся на обезвре-
живание. Конденсат от конденсатора смешения II ступени
отводится в нижнюю часть бака-аккумулятора. Горячий кон-
денсат из бака-аккумулятора через фильтры Е2 отбирается
насосом Н2 и подается на пластинчатые теплообменники для
106
IPhc. 2.20. Установка теплоулавливающая:
£1 — бак-аккумулятор; KI — конденсатор смешения I ступени; К2 — конденсатор смеше-
ния 11 ступени; ТП — пластинчатые теплообменники; fit, Н2 — насосы
нагрева воды. Для периодической очистки фильтров предусмот-
рена противоточная промывка их водой.
На пластинчатые теплообменники ТП противотоком пода-
ется вода с температурой 40—50° С. За счет тепла горячего
конденсата она нагревается до 70—75° С. Температура поддер-
живается при помощи регулирующего клапана, установленного
на трубопроводе подачи воды в теплообменники. Нагретая вода
используется на технологические нужды. Горячий конденсат
с температурой 90—95 °C в теплообменниках охлаждается до
50° С и возвращается в нижнюю часть бака-аккумулятора. Во
избежание перемешивания холодного и горячего конденсата
в баке-аккумуляторе у днища устанавливается металлический
экран. Избыток охлажденного конденсата из бака-аккумуля-
тора удаляется через переливную трубу. При возрастании тем-
пературы охлажденного конденсата выше 50° С во всасываю-
щий трубопровод насоса Н1 подается свежая вода, количество
которой регулируется клапаном, установленным на линии по-
дачи. При достижении температуры охлажденного конденсата
50° С подача свежей воды прекращается.
Для контроля за работой установки на щите управления
размещены пусковая аппаратура, контрольно-измерительные
приборы и приборы автоматического регулирования.
Выбор теплоулавливающих установок (табл. 2.12) прово-
дится по суточной производительности целлюлозного завода и
продолжительности выдувки одного котла.
2.12. Техническая характеристика тенлоулавливающих установок
Наименование параметров Производительность завода, тсуг воздушносухой целлюлозы
180 207 280
Производительность по теплу, ГДж/ч 24,7 29,1 24,1
Продолжительность выдувки одного 20 30 15
котла, мин Объем бака-аккумулятора, м3 450 500 450
Установленная мощность электродви- 306 360 306
гателя, кВт Масса, т 85,9 98,5 84,1
3. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ
И РЕГЕНЕРАЦИИ ЩЕЛОКОВ
СУЛЬФАТЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Возможность регенерации химикатов и восполнения потерь щелочи и
серы дешевыми минералами — сульфатом натрия и известняком—одна из
основ экономической целесообразности сульфатного способа производства
целлюлозы. Технологический процесс регенерации щелоков и восполнения их
потерь, впериые осуществленный около 100 лет назад [36], до настоящего
108
времени практически не изменился. Принципиальная схема регенерации щело-
ков и восполнения потерь химикатов представлена иа рис. 3.1.
Отработанный черный щелок, отделяемый от целлюлозы в промывной
установке, с концентрацией сухих веществ 14—19% [29] поступает иа выпар-
ную установку, где упаривается до концентрации сухих веществ 55—60 %
(в новейших установках — до 65%). Упаренный щелок сжигается в топке
содорегеиерациоииого котлоагрегата, при этом органическая часть сухого
вещества сгорает, а минеральная выплавляется в виде, сульфатного плава.
Раствор сульфатного плава в воде или слабом щелоке, называемый зеленым
щелоком, поступает иа установку непрерывной каустизации. В этой установке
Рис. 3.1. Схема регенерации сульфатных щелоков и восполнения потерь
химикатов
в результате реакции взаимодействия зеленого щелока с известью основной
компонент зеленого щелока карбонат натрия превращается в активный едкнй
натр, а весь раствор — в крепкий белый щелок, который после отделения
выпавшего в осадок карбоната кальция (известкового шлама) направляется
в варочную установку для варки целлюлозы.
Отделенный от белого щелока и промытый шлам обжигается в известе-
регеиерациоииой печи с получением негашеной извести, используемой в кау-
стизациоииой установке. Потери извести восполняются подачей в печь дроб-
леного известняка, обжигаемого вместе со шламом. Потери щелочи воспол-
няются добавкой сульфата натрия в крепкий черный щелок перед его сжи-
ганием в топке содорегеиерациоииого котлоагрегата (СРК). Тепло, выделяе-
мое при сжигании черного щелока, используется для выработки технологиче-
ского пара.
3.1. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ВЫПАРИВАНИЯ ЧЕРНОГО ЩЕЛОКА
Назначение выпаривания черного щелока — повышение кон-
центрации в нем сухих веществ до пределов, при которых чер-
ный щелок может сгорать в топке СРК без дополнительного
сжигания вспомогательного топлива (мазута или газа). Это до-
стижимо при содержании сухих веществ в щелоке,, додаваемом
109
на сжигание, не менее 60% [18}. Обычно в выпарных установках
черный щелок упаривается до концентрации 50—55%, дальней-
шее повышение его концентрации происходит в газоконтактных
каскадных испарителях, входящих в схему содорегенерацион-
ной установки.
Оборудование для выпаривания черного щелока выпуска-
ется заводами химического машиностроения. Конструкции вы-
парных аппаратов и схемы выпарных установок подробно опи-
саны в специальной литературе [10, 29, 32, 35, 36} и в настоя-
щей книге не рассматриваются. Следует, однако, отметить, что
в последние годы, в связи с общей тенденцией создания обо-
рудования и установок большой единичной мощности (для вы-
парных установок производительность по испаряемой воде
350—400 м3/ч) схемы и конструкции пленочных аппаратов
становятся непригодными из-за низкой экономичности, боль-
шой металлоемкости, громоздкости, трудностей транспорти-
ровки в собранном виде и т. п. По этой причине современные
выпарные установки комплектуются аппаратами с принудитель-
ной циркуляцией, которые в 2—2,5 раза эффективнее пленоч-
ных, особенно при работе на щелоках повышенной концентра-
ции. На первых ступенях выпарки, где щелок имеет невысокую
вязкость, но склонен к пенообразованию, применяются пленоч-
ные аппараты. •
Существенное преимущество схемы, укомплектованной вы-
парными аппаратами с принудительной циркуляцией,— получе-
ние упаренного черного щелока с концентрацией сухих веществ
до 65%, т. е. пригодного для сжигания без доупаривания в кас-
кадном испарителе.
Заводами химического машиностроения выпускаются вы-
парные установки производительностью по испаряемой воде от
50 до 350 м3/ч.
3.2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СЖИГАНИЯ ЧЕРНОГО ЩЕЛОКА
Современная содорегенерационная установка включает тех-
нологическое оборудование для подготовки черного щелока
к сжиганию, содорегенерационный котлоагрегат с тягодутьевым
оборудованием, растворитель плава и оборудование для
очистки газопылевых выбросов. В настоящее время получили
наиболее широкое распространение две схемы содорегенераци-
онных установок. Отличаются они друг от друга тем, что в од-
ной схеме тепло дьПиовых газов используется для доупаривания
черного щелока в каскадных испарителях, а в другой — для
подогрева воздуха и питательной воды. Черный щелок в послед-
нем случае упаривается до необходимой концентрации на вы-
парной станции в специальных аппаратах-концентраторах. Оте-
чественные содорегенерационные установки построены по пер-
вой схеме (рис. 3.2).
НО
Подготовка черного щелока к сжиганию заключается в по-
вышении его концентрации в каскадном испарителе до содер-
жания сухих веществ 65—67% за счет использования тепла
отходящих дымовых газов, растворении в щелоке необходимого
количества свежего сульфата натрия для восполнения потерь
химикатов и подогреве черного щелока острым паром до тем-
Рис. 3.2. Схема содорегеиерациоииой установки:
/ — бак для опорожнения каскадного испарителя; 2— бак для хранения черного ще-
лока; 5 —смеситель уноса из электрофильтра; 4 —смеситель уноса из котла: 5 —испа-
ритель каскадный; 6 — ящик проточный: 7 — смеситель черного щелока с сульфатом; 5 —
бункер сульфата натрия; 9 — виброактиватор: 10— питатель винтовой; // — подогрева-
тель черного щелока; 12— растворитель плава; 13— установка для улавливания тепла
и уноса химикатов; /4—содорегенерациоииый котел; /5 — электрофильтр
пературы 110—115° С. Кроме того, в отдельных аппаратах-сме-
сителях в черном щелоке растворяется унос из содорегенера-
ционного котла, уловленный из дымовых газов в зольных бун-
керах и электрофильтрах, а в проточном ящике проводится
фильтрация черного щелока.
Полученный в результате сжигания черного щелока суль-
фатный плав растворяется в слабом щелоке в специальном ап-
парате — растворителе плава.
Для осуществления указанных операций выпускаются сле-
дующие виды оборудования: баки для хранения черного ще-
лока; смесители; испарители каскадные; проточные ящики;
установки для хранения, дозировки и подачи сульфата натрия
в составе бункера с виброактиватором, дозатора сульфата, сме-
сителя черного щелока с сульфатом, подогреватели черного ще-
лока и растнорители плава.
Ill
3.2.1. Содорегенерационные котлоагрегаты
Содорегенерационные котлоагрегаты (СРК) предназначены
для сжигания органической части черного щелока с получением
сульфатного плава и пара. Сульфатный плав, растворенный
в слабом щелоке или воде, в виде так называемого зеленого
щелока направляется на каустизацию для приготовления ва-
рочного щелока, а пар используется для выработки электро-
энергии и на технологические нужды. СРК является, таким
образом, энерготехнологическим агрегатом, надежностью и
экономичной работой которого в значительной степени опреде-
ляются ритмичность работы предприятия и рентабельность
производства сульфатной целлюлозы.
СРК (рис. 3.3.) в отличие от широко распространенных энер-
гетических котлов имеет целый ряд конструктивных особенно-
стей, определяемых условиями регенерации химикатов и свой-
ствами минеральной части черного щелока, имеющей низкую
температуру плавления [24].
Значительный унос химикатов и низкая температура плав-
ления минеральной части черного щелока, состоящей в основ-
ном из сульфата и карбоната натрия, являются причинами
быстрого загрязнения поверхностей нагрева. С целью уменьше-
ния уноса у современных СРК большая (до 30 м) высота то-
пок, низкая (до 3 м/с) скорость газов на выходе из топки, низ-
кие тепловые напряжения топочного объема. Фестон и паропе-
регреватели выполнены в виде ширмовых поверхностей с боль-
шим (333—460 мм) поперечным шагом. Котельные пучки труб
разреженные, высокоразвитые; горизонтальные сцеживающие
поды охлаждаются слабонаклонными участками труб перед-
него или заднего экранов топки.
Котлоагрегаты оборудованы большим количеством мощных
обдувочных аппаратов с программным автоматическим управ-
лением для очистки наружных поверхностей нагрева фестона,
пароперегревателя, конвективного пучка труб котла, а часто и
вертикального экономайзера. Воздух подогревается в паровых
калориферах.
Для обеспечения потребности целлюлозно-бумажной про-
мышленности в содорегенерационных котлоагрегатах разрабо-
тан типоразмерный ряд СРК производительностью по сухому
веществу черного щелока 350, 525, 700, 1050, 1400 и 1750 т
в сутки. Выпуск котлоагрегатов предусмотрен унифицирован-
ными сериями двух групп типоразмеров — малой и большой
[18]. Малая серия объединяет типоразмеры СРК-350, СРК-525
и СРК-700 производительностью по пару соответственно 50, 75
и 100 т/ч, а большая — типоразмеры СРК-1050, СРК-1400 и
СРК-1750 производительностью по пару 150, 200 и 250 т/ч. Для
всех типоразмеров серии продольный профиль котла одинаков.
При переходе к более мощному типоразмеру серии темпера-
112
Рис. 3.3. Содорегеиерациоииый котел СРК-350:
/ — топка; 2 — защитный фестон; 3 пароперегреватель; 4 — фурмы первичного воздуха;
5 — фурмы вторичного воздуха; 6 — фурмы третичного Воздуха; 7 — переходный газо-
ход; 8 — воздухоподогреватель 11 ступени; 9 — воздухоподогреватель I ступени: 10— кон-
структивная шахта; // — бункера для улавливания уноса; 12 — водяной экономайзер;
13 — растворитель плава; 14 — форсунки для подачн черного щелока
тура газов перед пароперегревателем уравнивается увеличением
количества труб по ходу газов в фестоне перед пароперегрева-
телем. Топочная камера выполняется из одинаковых блоков.
Обе серии унифицированы между собой по ширине топочных
блоков, шагам труб и другим элементам котла. Шаги в шир-
мах защитного фестона и пароперегревателя, диаметры труб,
разбивка на блоки, установка леток, сопл воздушного дутья,
форсунок, разводка труб для обеих серий выполнены одно-
типно. Параметры пара следующие: избыточное давление
4 МПа, температура перегрева 440°С, температура питательной
воды 145° С. При расчетных характеристиках щелока котлы
обеспечивают возможность работы при нагрузке 60% и более
без применения подсветки мазутом. Конструкция СРК пред-
ставляет собой однобарабанный котел с П-образной компонов-
кой поверхностей нагрева. Освоение производства мембранных
панелей позволило полностью обеспечить газоплотность топок
СРК. Подача воздуха в топочную камеру выполнена по трехъ-
ярусной схеме. Нижний ярус конструктивно оформлен в виде
прямоугольных сопл, равномерно расположенных по периметру
топки на высоте 1,2 м от пода (50% сопл можно перекрывать),
а второй и третий — соответственно на высоте 3,5 и 7,5 м от
пода. Дутье осуществляется через угловые сопла (четыре
в каждом ярусе), установленные тангенциально. Каждый ярус
дутья обеспечивает пропуск до 50% расчетного количества
воздуха. Таким образом, при работе трех ярусов можно пода-
вать до 150% воздуха. Щелоковые форсунки грубого распыла
расположены по высоте топки между вторым и третьим яру-
сами дутья. Сжигание мазута предусмотрено во втором ярусе
дутья (тангенциальном) как в режиме растопки и останова, так
и для подсветки.
Расположенные над топкой защитные фестоны и паропере-
греватель выполнены в виде ширм, с которых жидкоплавкая
зола стекает в топку. Температура газов иа входе в паропере-
греватель во избежание высокотемпературной коррозии стенки
пароперегревателя принята около 900° С. Температура газов на
входе в переходной газоход принята 520° С с тем, чтобы исклю-
чить попадание в него золы в жидком состоянии. В переходном
газоходе размещена вторая ступень воздухоподогревателя, вы-
полненная в виде ширм. Во избежание забивания золой газы
омывают поверхности воздухоподогревателя снаружи, а воздух
проходит внутри. В конструктивной шахте расположены поверх-
ности нагрева экономайзера и первой ступени воздухоподогре-
вателя.
Экономайзер сделан из горизонтальных змеевиков, располо-
женных в шахматном порядке.
Первая ступень воздухоподогревателя выполнена из гори-
зонтальных расположенных в шахматном порядке труб, по кото-
рым проходит воздух.
114
Рис. 3.4. Бак 206-01 для хранения черного щелока:
1 — корпус; 2 — привод перемешивающего устройства; 3 — лопастное перемешивающее
устройство; 4 — нижний подшипник; 5 — змеевик; 6, 7 — штуцера подачи черного ще-
лока; 8— штуцер выхода черного щелока; 9, 10 — штуцера подачи пара и выхода кон-
денсата; 11— люк
Рис. 3.5. Смеситель 204-127:
1 — корпус; 2 — перемешивающее устройство; 3 — иижиий подшипник; 4 — привод; 5 —
штуцер выхода черного щелока в каскадный испаритель; 6—штуцер подачи уиоса; 7 —
штуцер подачи черного щелока; 8 — штуцер отбора щелока иа смыв уноса из бунке-
ров; 9— штуцер для опорожнения; 10—люк
Поверхности нагрева пароперегревателя и второй ступени
воздухоподогревателя очищаются с помощью паровой обдувки,,
а конвективные поверхности экономайзера и воздухоподогре-
вателя — дробеочисткой.
| 3.2.2. Баки для хранения черного щелока
t Баки предназначены для создания запаса черного щелока
|. для обеспечения бесперебойной работы СРК, а также для опо-
I рожнения каскадного испарителя, другого технологического
I оборудования и трубопроводов черного щелока при остановах
I СРК. Последнее обстоятельство вызвано тем, что черный ще-
I лок высокой (до 67%) концентрацией при остывании затверде-
Р вает в густую, вязкую массу, забивающую трубопроводы и
[ оборудование. Как правило, в содорегенерационных установках
i устанавливается два бака, один из которых расходный, другой
| предназначен для опорожнения оборудования и трубопроводов.
5 115
3.1. Технические характеристики баков для хранения черного щелока
Наименование параметров Марка бака
206-01 206-02
Объем полный, м3 90 50
Объем рабочий, м3 68 45
Давление рабочее Г идростатическое
Температура щелока, °C 85—95 85—95
Частота вращения перемешивающего уст- 32 32
ройства, мин —1 Мощность электродвигателя привода, кВт 10 7,5
Площадь поверхности нагрева змеевика, мз 9,0 6,0
Давление греющего пара, МПа 0,5—1,3 0,5—1,3
Габаритные размеры, м: длина 5,7 4,8
ширина 5,6 4,5
высота 6,74 5,7
Масса, т 9,45 6,6
Баки одинаковы по конструкции и взаимозаменяемы по схеме
включения.
Баки для хранения черного щелока выпускаются двух ма-
рок (206-01 и 206-02), отливающиеся друг от друга по объему
(табл. 3.1). Бак 206-01 (рис. 3.4) представляет собой верти-
кальный цилиндрический резервуар из двухслойной стали
ВстЗ+12Х18Н9Т. Бак оснащен вертикальным лопастным пере-
мешивающим устройством, змеевиковым подогревателем, шту-
церами для подачи и выхода черного щелока, подачи слабого
щелока и воды, перелива, опорожнения, подачи пара и отвода
конденсата, а также люками на обечайке и крышке. Наружная
поверхность бака покрывается тепловой изоляцией.
3.2.3. Смесители
Смесители (табл. 3.2) предназначены для растворения суль-
фата натрия (как свежего, так и уловленного из дымовых га-
зов) в черном щелоке. Как правило, в содорегенерациоиных
установках предусматривается три смесителя: для растворений
уноса, уловленного в электрофильтрах, уноса, уловленного
в бункерах СРК, и свежего сульфата натрия, добавляемого
в черный щелок для восполнения потерь химикатов.
Смеситель (рис. 3.5) представляет собой сварной верти-
кальный цилиндрический аппарат из двухслойной листовой
стали. Смеситель оборудован вертикальным многоярусным ло-
пастным перемешивающим устройством, технологическими
штуцерами, люками и другими приспособлениями для обслу-
116
3.2. Технические характеристики смесителей
Марка смеси геля
Наименование параметров
204-127 292-62.01
Объем полный, м3
Объем рабочий, м3
Производительность по сумме продуктов,
м3/ч
Тип перемешивающего устройства
Мощность электродвигателя, кВт
Частота вращения перемешивающего уст-
ройства, мни -1
Площадь поверхности нагрева змеевико-
вого подогревателя, м2
Габаритные размеры, м:
длина
ширина
высота
Масса, т
3,0
48
2,52
1,91
3,85
1,7
Лопастное
8,0
7,0
50
5,5
31,5
11,7
2,41
2,41
5,71
4,0
живания и ремонта. Смеситель сульфата оснащен, кроме того,
змеевиковым подогревателем и ситом для удержания нерас-
творившихся кусков.
3.2.4. Испарители каскадные
Испарители каскадные (табл. 3.3) предназначены для уве-
личения концентрации черного щелока с 50—55 до 65—67%
путем испарения из него влаги за счет тепла дымовых газов
(газоконтактные) или нагретого воздуха (воздухоконтактные).
Кроме того, в каскадном испарителе улавливается часть хими-
катов, уносимых дымовыми газами из топки СРК. Конструк-
тивно каскадные испарители бывают дисковые и трубчатые.
В СССР изготовляются только трубчатые каскадные испари-
тели. Для СРК-350 и СРК-700 выпускаются каскадные испа-
рители 123-01 (рис. 3.6) и 123-01П в левом и правом (по при-
воду) исполнении. СРК-350 комплектуется одним каскадным
испарителем, СРК-700 — двумя. Для СРК-1400 разработай воз-
духоконтактный испаритель 131-2048 (в правом исполнении
131-2049).
Черный щелок из выпарной станции, предварительно сме-
шанный с уносом, уловленным в электрофильтрах и зольных
бункерах, поступает в боковой циркуляционный канал ванны.
Ротор с частотой вращения 4,9 мин~* обеспечивает циркуля-
цию щелока в ванне через боковые каналы. Трубы ротора при
его вращении периодически окунаются в черный щелок и вы-
носятся в поток горячего запыленного газа. Здесь происходит
как испарение влаги, так и улавливание из газового потока
пыли, налипающей на трубе. В результате черный щелок
в ванне уплотняется. Сконцентрированный щелок отводится
в проточный ящик через выходной штуцер. Прн переуплотне-
нии щелока он разбавляется слабым щелоком или водой, по-
даваемыми через специальные штуцера.
При необходимости снижения производительности каскад-
ного испарителя часть газов направляют по обводному газо-
Рнс. 3.6. Испаритель каскадный 123-01:
/ — ванна: 2 — крышка; 3 — штуцер подачи газа; / — штуцер выхода газа; 5 — ротор;
€ — привод
ходу мимо аппарата. При необходимости повышения произ-
водительности повышают температуру газов на входе, пропус-
кая часть газов мимо экономайзера.
Ротор испарителя представляет собой барабан, состоящий
из труб, закрепленных в торцевых трубных дисках, и насажен-
ный на полый вал. Для обеспечения транспортабельности по
железной дороге барабан выполнен из четырех секторов, соеди-
няемых между собой болтами. Материал вала барабана —
сталь 35, цапф — сталь 45, труб — 08Х22Н6Т. Вал барабана
облицован стадью 08Х22Н6Т. Размер труб 76 X 3,5x 3940, ко-
личество— 560 шт. Для исключения забивания труб и вызывае-
мого этим дебаланса ротора торцы труб загЛушены Секторы
барабана крепятся к ступицам вала с помощью шпилек. Ротор
118
3.3. Технические характеристики каскадных испарителей
Наименование показателей Марка аппарата
123-01 (123-01П) 131-2048 (131-2049)
Производительность: по упаренному щелоку, м3/ч 15,8 31,5
по сухому веществу черного щелока, 350 700
т/сут по испаряемой влаге, т/ч Температура газа (воздуха), °C: начальная 4,7 9,4
280 288
конечная 145 155
Влажность щелока, %: начальная 45 45
конечная 35 33
Диаметр барабана, м 4,66 6,0
Длина барабана, м 4,1 4,13
Количество труб, шт. 564 594
Площадь поверхности нагрева, м2 Мощность электродвигателя, кВт 520 590
37 55
Частота вращения барабана, мни-1 4,9 4,0
Габаритные размеры, м: длина 8,3 8,8
ширина 7,0 8,25
высота 6,16 6,66
Масса, т 49 65
опирается на подшипники качения, установленные на стойках
ванны.
Ванна каскадного испарителя представляет собой прямо-
угольный резервуар из двухслойной стали ВстЗсп2-}-12Х18Н10Т.
Наружные стенки ванны усилены ребрами жесткости. Для
обеспечения плавной работы ротора вдоль боковых стенок
ванны предусмотрены каналы для циркуляции щелока. Ванна
снабжена люками для осмотра и чистки, а также технологиче-
скими штуцерами. К наружным боковым стенкам ванны при-
варены стойки для подшипников ротора.
Крышка изготовлена из стали СтЗ. Наружные поверхности
крышки усилены ребрами жесткости. Крышка снабжена лю-
ками для осмотра и ремонта ротора, а также технологическими
штуцерами. Крышка крепится к ванне болтами.
Штуцера изготовленные из стали СтЗ, предназначены для
присоединения газоходов СРК-350 и СРК-700. Штуцера съем-
ные для обеспечения возможности применения каскадного
испарителя в установках, компоновка которых отличается от
компоновки указанных котлоагрегатов.
Привод состоит из электродвигателя марки 4А225М, индук-
ционной муфты скольжения ИМС-40 и редуктора ЦЗУ-500-63-2.
Привод соединяется с ротором с помощью цепной передачи.
119
Применение индукционной муфты скольжения обеспечивает
плавный пуск ротора и разгон его до частоты вращения
4,9 мин-1. Привод смонтирован на общей раме и крепится фун-
даментными болтами.
Каскадный испаритель 131-2048 (131-2049) конструктивно
отличается от описанного отсутствием боковых циркуляционных
каналов и индукционной муфты, а также применением откры-
той зубчатой передачи вместо цепной.
3.2.5. Проточные ящики
Проточные ящики (табл. 3.4) предназначены для очистки
упаренного черного щелока, поступающего из каскадного ис-
парителя, от нерастворившнхся частиц, а также для ограниче-
ния минимального уровня черного щелока в каскадном испа-
рителе.
3.4. Технические характеристики проточных ящиков
Марка аппарата
Наименование параметров
436-01 436-332 (436-333)
Производительность по упаренному ще-
локу, м3/ч:
номинальная
с учетом перегрузки и рециркуляции
Площадь поверхности фильтрации, м2
Влажность щелока, %
Температура щелока, °C
Частота вращения барабана, мин-1
Мощность электродвигателя, кВт
Габаритные размеры, м:
длина
ширина
высота
Масса, т
16,5
25
1,0
33
95—100
9,4
1,1
1,20
1,0
2,87
0,68
31,5
50
1,2
33
95—100
6,7
0,8
1,55
0,94
4,09
1,26
Проточный ящик 436-01 (рис. 3.7) предназначен для комп-
лектования СРК-350, а проточный ящик 436-332 (в правом ис-
полнении 436-333)—СРК-700 и СРК-1400. Для СРК-1400 не-
обходимо устанавливать два проточных ящика, по одному иа
каждый каскадный испаритель.
Черный щелок из каскадного испарителя через штуцер 7 и
перегородку 5 ограничения минимального уровня в каскадном
испарителе поступает к наружной поверхности ситового бара-
бана 3. Крупные включения нерастворившнхся частиц задер-
живаются на сите и гребенчатым шабером сбрасываются на
дно проточного ящика, где и происходит их растворение. Для
интенсификации растворения в проточный ящик через штуцер 6
120
Рис. 3.7, Ящик проточный 436-01:
/— корпус; 2 — крышка; 3 — барабан ситовый; 4— привод; 5 — наборная перегородка;
6 — штуцер для подачи пара; 7 —штуцер для подачн черного щелока; 8 — штуцер для
выхода черного щелока; 9— штуцер для опорожнения
Рис. 3.8. Подогреватель 120-01 для черного щелока:
/ — корпус; 2 — крышка; 3—барботер; 4—штуцер для подачи (выхода) щелока; 5 —
штуцер для выхода (подачи) щелока; 6 — штуцер для подачй пара
подается острый пар. Очищенный черный щелок через' шту-
цер 8 подается на дальнейшую обработку.
Корпус проточного ящика представляет собой сварной пря-
моугольный аппарат, разделенный внутренними перегородками
на три зоны — входную, выходную и зону для нерастворив-
шихся частиц.
На крышке проточного ящика смонтирован привод сито-
вого барабана, а также шабер для непрерывной прочистки
сита. Ситовый барабан проточного ящика 436-01 набран из
колец и непрерывная прочистка его осуществляется гребенча-
тым шабером, зубья которого заведены в щели между коль-
121
цами. Ситовый барабан проточного ящика 436-332 (436-333)
выполнен с отверстиями и непрерывная прочистка его осущест-
вляется продувкой паром через полый шабер. Ситовый барабан
установлен на крышке в опоре с двумя радиальными подшип-
никами. Привод проточного ящика состоит из электродвигателя
и редуктора.
Для ограничения минимального уровня черного щелока
в каскадном испарителе в проточном ящике установлена на-
борная из листов перегородка, высоту которой можно менять,
в крышке проточного ящика предусмотрены два люка для ос-
мотра и регулировки.
Все детали и узлы проточного ящика, соприкасающиеся со
щелоком, выполнены из стали 08Х22Н6Т.
3.2.6. Подогреватели черного щелока
Подогреватели (табл. 3.5) черного щелока предназначены
для подогрева черного щелока перед подачей его на форсунки
для сжигания в топке СРК. Для указанной цели в настоящее
время применяются исключительно подогреватели смешиваю-
щего типа, так как ранее применявшиеся трубчатые теплооб-
менники показали низкую надежность из-за быстрого забива-
ния труб щелоком.
3.5. Технические характеристики подогревателей черного щелока
Марка подогревателя
Наименование параметров 120-01 523-20 203-2414 (203-2042)
Производительность по черному ще- локу при нагревании с 85—95 до ПО— 115 °C, м®/ч: номинальная с учетом перегрузки и рециркуляции Объем подогревателя, м® Давление черного щелока, МПа Давление насыщенного пара, МПа Расход насыщенного пара, кг/ч Габаритные размеры, м: длина ширина высота Масса, кг 16,5 25 0,1 0,3—0,4 1,0—1,3 780 0,83 0,52 1,44 195 31,5 50 0,2 0,3—0,4 1,0—1,3 1560 0,75 0,61 2,36 285 65 100 0,3 0,3—0,4 1,0—1,3 3000 1,05 (3,54) 0,56 (0,56) 3,23 (0,83) 362 (371)
Подогреватели чёрного щелока выпускаются трех марок:
120-01, 523-20 и 203-2414 соответственно для СРК-350, СРК-700
и СРК'1400. Кроме того, для СРК-1400 может выпускаться по-
122
догреватель 203-2042, имеющий ту же техническую характери-
стику, что и 203-2414, но устанавливаемый в горизонтальном по-
ложении.
Подогреватель черного щелока (рис. 3.8) представляет со-
бой теплообменный аппарат смешивающего типа. Подогрева-
тель оснащен штуцерами для подачи и выхода черного щелока
и подачи пара. При необходимости назначение щелоковых шту-
церов может быть изменено на противоположное. Барботер по-
догревателя представляет собой трубу с просверленными вдоль
образующей отверстиями для выхода пара. Отверстия барбо-
тера у подогревателя 120-01 оснащены специальными сопло-
выми насадками для повышения интенсивности конденсации
пара в объеме щелока.
3.2.7. Установка для хранения, дозировки
и подачи сульфата натрия
Установка предназначена для хранения текущего запаса
сульфата натрия и подачи его в определенных количествах
в смеситель черного щелока с сульфатом. Черный щелок после
растворения в нем сульфата натрия и подогрева подается на
сжигание в топку СРК-
Выпускается установка марки 292-62 для СРК-350 и
СРК-700, а также питатель марки 742.336 с измерителем рас-
хода сульфата натрия для СРК-1400.
Установка 292-62 (рис. 3.9) состоит из бункера, виброакти-
ватора, винтового питателя с просеивающим устройством и сме-
сителя. Все оборудование смонтировано на общей металлокон-
струкции и поставляется комплектно. По требованию заказчика
возможна разрозненная поставка.
Бункер 292-62.03 предназначен для хранения запаса суль-
фата натрия. Рабочий объем бункера 21 м3. Бункер представ-
ляет собой вертикальный цилиндрический резервуар с кониче-
ским днищем. Для обеспечения свободного, без зависаний, опо-
рожнения бункера ось выгрузочного отверстия смещена от оси
цилиндрической части на 500 мм. Это смещение обеспечивает
разный уклон стенок конической части, что предотвращает сво-
дообразование. На крышке бункера размещены лаз и штуцер
для подачи сульфата. Коническая часть бункера заканчивается
выгрузочным штуцером диаметром 600 мм с фланцем для при-
соединения виброактиватора. Бункер оснащен приборами для
сигнализации верхнего и нижнего уровней сульфата.
Виброактиватор 292-62.04 (рис. 3.10) предназначен для не-
прерывной выгрузки сульфата натрия из бункера. Кроме того,
конструкция виброактиватора позволяет прекращать подачу
сульфата натрия при выключении электродвигателя, т. е. вибро-
активатор может играть роль запорного органа. Виброактива-
тор имеет корпус, к которому на амортизаторах подвешено
123
внбродннще. Внутри внбродннща расположен конический акти-
ватор с радиальными пластинами, предназначенными для обес-
печения равномерности выгрузки нз бункера и передачи вибра-
Рис. 3.9. Установка 292-62 для хранения, дозировки и подачи сульфата
натрия:
J — бункер; 2— виброактнватор; 3— питатель; 4 — смеситель; 5 — металлоконструкция
дни в толщу сыпучего материала. Снаружи виброднища при-
креплен вибратор, который гибкой муфтой связан с электродви-
гателем, установленным на стенке корпуса. Между корпусом и
виброднищем находится гибкий резиновый рукав. Возмущающая
сила вибратора регулируется изменением дебаланса грузов.
124
В качестве виброактиватора использован питатель с актива-
тором вибрационный марки ПА1-600.
Питатель винтовой 292-62-02 (рис. 3.11) предназначен для
точной дозировки необходимого количества сульфата натрия,
а также для отделения крупных кусков, бумаги, мусора и дру-
гих посторонних включений, находящихся в сульфате. Корпус
питателя сварной из углеродистой стали. Диаметр винта 160 мм.
Он имеет две секции: питающую с шагом, равным половине
диаметра, и транспортирующую с шагом, равным диаметру.
Увеличение шага в транспортирующей секции уменьшает коэф-
фициент заполнения питателя, вследствие чего снижается тре-
ние частиц сульфата о стенки корпуса и облегчаются условия
работы привода. Питатель подает сульфат натрия в просеиваю-
щий барабан, закрепленный с ним на одном валу. Просеиваю-
щий барабан составлен из параллельно расположенных колец
с зазором между ними 5 мм. Мелкий сульфат просеивается че-
рез кольцевые зазоры в смеситель, а крупные отходы удаляются
из аппарата через открытый торец просеивающего барабана.
Для обеспечения непрерывной прочистки просеивающего бара-
бана в зазоры между кольцами заведены зубья гребенчатого
шабера.
Привод питателя регулируемый, состоит из электродвига-
теля постоянного тока ПБ-42 и планетарного редуктора ПО2.
Регулирование частоты вращения винта обеспечивает плавное
изменение производительности питателя от 0 до 3,8 м3/ч. По-
скольку различные виды сульфата натрия (природный, техни-
ческий или синтетический) имеют насыпную плотность, изме-
няющуюся от 1 до 1,55 т/м3, максимальная производительность
питателя по сульфату составляет от 3,8 до 5,9 т/ч.
Для тарировки питателя на различные виды сульфата нат-
рия корпус снабжен специальным тарировочным штуцером. Для
производства тарировки заглушка штуцера снимается и суль-
фат в течение определенного времени (замеряемого секундоме-
ром) высыпается в специальную емкость и взвешивается.
Следует отметить, что для удовлетворительной работы виб-
роактиватора и питателя необходимо, чтобы применяемый при-
Техннческая характеристика установки 292-62
Производительность, м3/ч...................... от 0 до 3,8
Запас сульфата в бункере, м3.............. 21
Расход черного щелока, т/ч................ 35—70
Влажность черного щелока, %............... 33—35
Объем смесителя сульфата, м3.............. . 7
Мощность установленная, кВт............... 7,2
В том числе:
смесителя ..................................... 5,5
питателя....................................... 1,0
виброактиватора.................... . 0,7
Габаритные размеры, м.................... 8,98x3,77x13,5
126
родный или технический сульфат натрия по показателям влаж-
ности и размеру фракции соответствовал ГОСТ 6318—77.
Смеситель черного щелока с сульфатом 292-62.01 описан
выше.
3.2.8. Растворители плава
Растворители плава (табл. 3.6) предназначены для приема
жидкого плава, вытекающего по леткам из топки СРК, и рас-
творения его в слабом щелоке или воде. Полученный раствор,
называемый зеленым щелоком, подается на установку непре-
рывной каустизации для получения белого варочного щелока.
Растворитель плава представляет собой вертикальный бак ци-
линдрической или овальной (в плане) формы, оснащенный вер-
тикальными или горизонтальными перемешивающими устрой-
ствами.
3.6. Технические характеристики растворителей плава
Наименование параметров 204-126 204-95 204-65
Производительность СРК по су- хому веществу черного щелока, т/сут Расход: 350 700 1400
сульфатного плава, т/ч . слабого щелока, м3/ч 2,9—5,5 6,0—11,0 12,0—22,0
22—35 45—60 90—120
зеленого щелока, м3/ч 25—40 50—70 100—140
Температура зеленого щелока, °C 85—95 85—95 85—95
Количество леток плава, шт. 2 3 4
Мощность установленных электро- двигателей, кВт Габаритные размеры, м: 11,0 2X11,0 2X7,5
длина 6,7 10,37 10
ширина 5,28 4,89 5,82
высота 5,11 5,11 6,51
Масса, т 7,7 11 18 (без газо- очистки)
Выпускаются растворители плава марок 204-126, 204-95 и
204.-65 соответственно для котлоагрегатов СРК-350, СРК-700 и
СРК-1400.
Практика эксплуатации растворителей плава показала, что
приводы вертикальных перемешивающих устройств из-за близ-
кого расположения к топке и леткам плава работают в небла-
гоприятных температурных условиях и часто выходят из строя.
Кроме того, такое расположение приводов затрудняет обслужи-
вание леток плава. Во избежание этого растворители плава
204-126 и 204-95 (рис. 3.12.) оснащены горизонтальными пропел-
лерными перемешивающими устройствами. В растворителе
127
плава 204-65 перемешивающее устройство вертикальное, но
привод максимально удален от топки СРК и соединен с валом
перемешивающего устройства с помощью горизонтальной цеп-
ной передачи.
Рис. 3.12. Растворитель плава 204-95:
/ — корпус; 2 — крышка; 3 —устройство перемешивающее; 4 — привод; 5 — люк; 6 — шту-
цер вытяжной; 7 — бачок для установки датчика плотности; 8 — отверстия для подачи
плава
Растворитель плава 204-126 имеет одно перемешивающее
устройство, а растворитель 204-95 — два. В растворителе 204-65
установлены два вертикальных лопастных перемешивающих
устройства. Он оснащен также устройством для улавливания
тепла и уноса химикатов.
Во избежание попадания в растворитель крупных капель
плава, вызывающих усиленный взрывной шум, для улучшения
128
11 В »Я1аД1ЫЫММВ
дробления плава на мелкие капли к устью летки сверху через
специальное сопло подводится пар давлением 0,4—0,6 МПа, а
под леткой установлено щелоковое сопло, в которое подается
рециркулирующий щелок.
3.3. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КАУСТИЗАЦИИ ЗЕЛЕНОГО ЩЕЛОКА
Технология процесса каустизации (превращения карбоната
натрия — основного компонента зеленого щелока — в активный
едкий натр), за несколько десятилетий своего существования
практически не изменилась, однако ее аппаратурное оформле-
ние подверглось принципиальным изменениям, важнейшим из
которых явился переход на непрерывный режим работы. Техно-
логический процесс, ранее целиком проходивший в одном пе-
риодически действующем аппарате (миксе), расчленен на ряд
операций, каждая из которых осуществляется в непрерывно
действующих аппаратах. Важнейшие из этих операций: освет-
ление зеленого щелока; гашение извести и очистка известково-
щелочной смеси от непрогасившихся отходов; каустизация; ос-
ветление белого щелока; промывка шламов зеленого и белого
щелоков.
Технологические аппараты, выполняющие указанные опера-
ции, объединены в установки для непрерывной каустизации.
Установки непрерывной каустизации при всем их многообра-
зии можно разделить на три группы: установки с многокамер-
ными отстойниками; установки с однокамерными отстойниками;
установки с фильтрами.
Указанные группы установок отличаются по основному обо-
рудованию для осветления щелоков и промывки шламов. В ка-
устизационных установках первой группы в качестве основного
оборудования используются четырехкамерные отстойники. Из
ь перечисленных групп эта установка самая материалоемкая и
\ занимаемая ею удельная площадь наибольшая. Для строящихся
сейчас предприятий установки с многокамерными отстойниками
практически не применяются, однако в действующем парке обо-
; рудования их количество преобладает над всеми другими.
; В установках второй группы в качестве основного оборудо-
вания используются однокамерные отстойники, совмещенные
с баками для хранения осветленного щелока. Это самые эконо-
мичные установки с точки зрения капитальных и эксплуатаци-
онных затрат. Производственная площадь, занимаемая установ-
кой, несколько меньше за счет отсутствия баков для хранения
осветленного щелока.
В установках 3-й группы в качестве основного оборудования
используются барабанные вакуум-фильтры. Сравнение каусти-
зационных установок, включающих отстойники, и установок,
в состав которых входят фильтры, позволяет сделать следую-
щие выводы: капитальные затраты на оборудование примерно
5 Заказ 2176 129
равны, качественные показатели осветленного щелока примерно
одинаковы, эксплуатационные затраты на установку с фильт-
рами значительно выше (сложность оборудования, расход
ткани, простои на замену и промывку ткани, высокая потреб-
ляемая мощность вакуум-насосов и т. п.), но капитальные за-
траты на здание для этих установок примерно на 30% ниже;
эти установки имеют наименьшую металлоемкость и занимают
меньшую площадь. Установки с фильтрами рекомендуется
применять на стесненных промплощадках, где фактор экономии
площади имеет решающее значение.
Выпускается следующее основное комплектующее установки
технологическое оборудование: осветлители однокамерные; ос-
ветлители четырехкамерные; промыватели шлама четырехка-
мерные; гасители-классификаторы; каустизаторы; мешалки для
шлама; фильтры со сходящим полотном; бункеры для хранения
шлама; баки для хранения щелоков.
3.3.1. Осветлители однокамерные
В процессе каустизации операции осветления щелоков и
промывки являются самыми продолжительными по времени и
самыми значительными по массе оборудования и занимаемой
им площади.
Основным оборудованием каустизационных установок в на-
стоящее время являются осветлители (отстойники). Осветлители
используются на операциях осветления зеленого щелока, ос-
ветления белого щелока, промывки шламов белого и зеленого
щелоков.
Однокамерный осветлитель (рис. 3.13, а) представляет собой
вертикальный цилиндрический аппарат из двухслойной листо-
вой стали. Неосветленный зеленый щелок через штуцер посту-
пает в центральную трубу, выходя из которой, равномерно рас-
пределяется по сечению аппарата. Далее щелок медленно под-
нимается вверх, при этом осветляется и через регулируемую
стенку сливается в желоб и затем через штуцер удаляется из
аппарата. Шдам, осевший на днище, гребковым устройством
сгребается в центральный конус, откуда насосом откачивается
через штуцер на промывку.
Существенным усовершенствованием однокамерных освет-
лителей является совмещение их с баком для хранения освет-
ленного щелока (в качестве бака используется верхняя "часть
объема аппарата над зоной осветления), благодаря чему можно
обойтись без перекачки осветленного щелока в специальный
бак-хранилище. Такое устройство, кроме того, способуствует
лучшему осветлению и позволяет упростить обслуживание каус-
тизационной установки (отпадает необходимость в периодиче-
ской чистке баков и ремонте насосов).
130
Однокамерный осветлитель, совмещенный с баком для хра-
нения осветленного щелока, показан на рис. 3.13,6.
Однокамерные осветлители выпускаются в двух исполне-
ниях: с коническим и с плоским днищем. Коническое днище
обеспечивает лучшие условия сгребания шлама, однако устрой-
ство фундамента под коническое днище значительно сложнее.
Рис. 3.13. Осветлители:
а — однокамерный 292-57-02; б — однокамерный, совмещенный с баком, 292-57.01; /•—
штуцер для подачн неосветленного щелока? 2 — центральная труба; 3 — штуцер для от-
бора осветленного щелока; 4 — гребковое устройство; 5 — шламовый конус; 6—штуцер
для выхода шлама; 7 — регулируемая переливная стенка; 8— переливной желоб
Конусная поверхность в осветлителях с плоским днищем обес-
печивается с помощью укладки бетона или образуется из уплот-
ненного шлама.
Однокамерные осветлители (табл. 3.7) начинают приме-
няться для осветления и промывки шламов как зеленого, так и
белого щелоков, вытесняя применявшиеся ранее для этих опе-
раций многокамерные осветлители. Это объясняется существен-
ными технико-экономическими преимуществами однокамерных
осветлителей перед многокамерными, важнейшими из которых
являются: простота обслуживания (не требуется балансировать
5* 131
3.7. Технические характеристики однокамерных осветлителей
Обозначение осветлителя Диаметр корпуса, м Высота зоны осветле- ния, м Площадь осветле- ния, м2 Объем зоны хране- ния. м‘ Мощность привода. кВт
Механизма вращения Механизма подъема
208-02 8 6,9 50 3,0 2,2
292-57.02 11 6,9 95 — 3,0 2,2
208-01 12 3,5 115 900 3,0 2,2
292-58.10 14 6,9 155 — 3,0 2,2
208-03 16 3,5 200 1100 5,5 4,0
292-57.01 16 3,5 200 1700 5,5 4,0
292-58.01 23 3,5 415 2000 5,5 4,0
работу отдельных камер); стабильность качественных показа-
телей осветленного щелока (исключена возможность «проскока»
через камеру неосветленной жидкости); меныпие удельные ме-
таллоемкость и трудоемкость изготовления.
Практика работы однокамерных осветлителей показала, что
их производительность при осветлении, например, зеленого ще-
лока не ниже производительности многокамерных осветлителей
равного диаметра. При осветлении белого щелока производи-
тельность однокамерных осветлителей уменьшается по сравне-
нию с производительностью четырехкамерных осветлителей
только в 2—2,5 раза (теоретически она должна уменьшиться
в 4 раза). Это объясняется более равномерным распределением
потока суспензии по всей площади осветления, а также отсутст-
вйем взмучивания Щелока при выгрузке шлама с верхних яру-
сов.
Размер частиц шлама, подлежащих удалению в осветлите-
лях, составляет от 20 до 200 мкм, концентрация шлама в неос-
ветленном белом щелоке от 100 до 150 г/л. Однокамерные ос-
ветлители обеспечивают получение щелока С содержанием
шлама не более 100 мг/л. Расчетные значения удельных площа-
дей поверхности осветления (м2/м3 в сутки белого щелока): при
осветлении зеленого щелока — 0,1; белого щелока — 0,2; при
промывке шлама зеленого щелока — 0,04; при промывке шлама
белого щелока — 0,2.
Указанные удельные площади осветления определены как
средние из анализа работы осветлителей на ряде отечественных
и зарубежных предприятий. В действительности же производи-
тельность осветлителей может в значительной степени коле-
баться в зависимости от требований к чистоте белого щелока,
условий обжига и гашения извести, химического состава извест-
ково-щелочной суспензии, условий реакции каустизации, нали-
чия флокулирующих добавок и т. п.
В ОСТ 26-08-1369 — 74 «Установки непрерывной каустизации
с однокамерными отстойниками. Основные параметры» предус-
132
мотрен выпуск установок непрерывной каустизации с однока-
мерными осветлителями производительностью 1000, 1500, 2000,
3000 и 4000 м3/сут белого щелока. Исходя из этого ряда произ-
водительностей, а также из того, что установки производитель-
ностью 3000 и 4000 м3/сут имеют, как правило, по два потока
производительностью 1500 и 2000 м3/сут соответственно, разра-
ботан ОСТ 26-08-1481—76, «Осветлители щелоков. Основные
параметры» в котором предусмотрен следующий ряд площадей
осаждения однокамерных осветлителей: 38, 50, 80, 95, 115, 155,
200, 315, 415 м2, что соответствует диаметрам 7, 8, 10, 11, 12, 14,
16, 20 и 23 м.
Внедрение указанного ОСТа обеспечивает возможность
укомплектования однокамерными осветлителями (табл. 3.8)
установок непрерывной каустизации всех типоразмеров.
3.8. Применение однокамерных осветлителей
Производительность каустизационной установки, м3/сут белого щелока Площадь поверхности осаждения осветлителя, м2. при использовании на операциях
осветления зеленого щелока промывки шлама зеленого щелока осветления белого щелока. промывки шлама белого щелока
1000 115 38 155 155
1500 115 50 315 315
2000 200 80 415 415
3000 315 115 2X315 2X315
4000 415 155 2X415 2X415
3.3.2. Осветлители чётырехкамерные
Осветлители четырехкамерные предназначены для осветле-
ния белого щелока и промывки его шлама.
Современный четырехкамерный осветлитель (рис. 3.14) со-
стоит из корпуса, разделенного коническими днищами на четыре
камеры, гребковых устройств, закрепленных иа общем верти-
кальном валу, и привода вращения и подъема гребковых уст-
ройств.
Осветляемая известково-щелочная суспензия подается в цент-
ральную трубу и, опускаясь вниз, распределяется по камерам.
Расход суспензии через каждую камеру регулируется отбором
осветленного щелока по вертикальным трубам, верхние концы
которых посредством регулировочных клапанов сообщаются
с переливным желобом, откуда осветленный щелок удаляется
из аппарата.
Шлам, осевший на днище, гребковыми устройствами сгреба-
ется к центру, опускается вниз и насосом откачивается на даль-
нейшую переработку.
133
Рис. 3.14. Осветлитель четырехкамерный 208-04:
/ — корпус; 2 — гребковое устройство; 3 — привод; 4 — штуцер подачи неосветленного
щелока; 5 —переливной желоб; 6 — штуцер выхода шлама
Рис. 3.15. Промыватель четырехкамерный 208-05:
а — промыватель; б — гидрозатвор; / — корпус; 2 — центральная труба; 3— гребковое
устройство; 4 — привод; 5 — гидрозатвор; 6 — переливной ящик; 7 — распределительные
трубы; в—штуцер для подачи шлама на промывку; 9 — штуцер для выхода промытого
шлама; /0 —штуцер для выхода слабого щелока; // — затвор; /2—конус; 13 — лопасть;
14 — стакан
Материал корпуса — двухслойная сталь ВстЗ+12Х18Н10Т,
а деталей, соприкасающихся с обрабатываемой средой —
08Х22Н6Т.
Конструкция современных четырехкамерных осветлителей по
сравнению с конструкцией применявшихся ранее несколько уп-
рощена: подача осветляемой суспензии осуществляется только
в верхнюю камеру, а не во все четыре; осветленный щелок из
каждой камеры отбирается по прямым вертикальным трубам,
расположенным внутри аппарата (применявшиеся в осветлите-
лях старых конструкций наружные трубы вследствие наличия
поворотов на 90° неудобны при чистке), для балансировки ра-
боты отдельных камер вместо неудобных в экплуатации теле-
скопических труб применены клапаны.
Для обеспечения удовлетворительной чистоты белого щелока
(содержание взвеси не более 100 мг/л) удельная площадь по-
верхности осаждения для четырехкамерных осветлителей дол-
жна составлять (м2/м3 в сутки белого щелока): при осветлении
белого щелока 0,3—0,4; при промывке шлама белого щелока
(1-я ступень) 0,25—0,3; при промывке шлама белого щелока
(2-я ступень) 0,19—0,25.
В соответствии с ОСТ 26-08-1481 — 76 четырехкамерные ос-
ветлители выпускаются с поверхностью осаждения общёй пло-
щадью 315 и 615 м2.
3.3.3. Промыватели шлама четырехкамерные
Основное назначение четырехкамерных промывателей —про-
мывка шлама зеленого щелока. В отличие от четырех камерных
осветлителей, все камеры которых действуют параллельно, в че-
тырехкамерных промывателях шлама (рис. 3.15) камеры рабо-
тают по принципу противотока, что уменьшает расход воды на
промывку.
Шлам, подлежащий промывке, через штуцер и центральную
трубу поступает в верхнюю камеру, а промывная вода через
переливной ящик — в нижнюю. При работе промывателя жид-
кость с наименьшим удельным весом находится в нижней ка-
мере. Под действием разности удельных весов она поступает
135
через переливной ящик последовательно во 2, 3 и 4-ю (считая
снизу) камеры и постепенно промывает шлам. Концентрация
щелочи в промывной жидкости при этом возрастает. Слабый
щелок удаляется через переливной желоб и штуцер. Шлам,
сгребаемый с каждого днища, проходит через гидрозатворы, по-
сле которых разбавляется промывной жидкостью из перелив-
ного ящика. Отдавая избыточную щелочь, шлам опускается до
нижнего днища и откачивается из промывателя. Таким образом,
шлам и промывная жидкость движутся противотоком.
Устройство гидрозатвора изображено на рис. 3.15,6.
Шлам, как более тяжелый компонент, заполняет кольцевое
коническое пространство между неподвижным конусом и кони-
ческой наружной поверхностью затвора, вращающегося вместе
с валом, а также пространство между внутренней поверхностью
затвора и стаканом. Из этого пространства шлам непрерывно
лопастями перегружается внутрь стакана, сообщаемого с ниж-
ней камерой. Удельная площадь поверхности осаждения при
промывке шлама зеленого щелока 0,1 м2/м3 в сутки белого ще-
лока.
В соответствии с ОСТ 26-08-1481 —76 четырехкамерные про-
мыватели шлама выпускаются с поверхностями осаждения пло-
щадью 155 и 315 м2.
3.3.4. Применение четырехкамерных осветлителей
и промывателей
На предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности
в установках непрерывной каустизации различной производи-
тельности эксплуатируются многокамерные осветлители и про-
мыватели в основном зарубежного производства. При замене
изношенных аппаратов иностранных фирм на отечественное обо-
рудование (табл. 3.9) следует руководствоваться табл. 3.10.
3.9. Технические характеристики четырехкамериых осветлителей и промывателей
Оборудование Обозна- чение Диаметр корпуса, мм Высота камеры, мм Площадь поверх- ности осажде- ния, м3 Мощность устаиов* ленная, кВт
меха- низма вращения меха- низма подъема
Осветлители 208-06 10000 1950 315 5,5 4,0
» 208-04 14 000 1950 615 5,5 4,0
Промыватели 208-07 7 000 1950 155 3,0 4,0
» 208-05 10 000 1950 315 5,5 4,0
136
3.10. Применение четырехкамерных осветлителей и промывателей шлама
Производительность каустизациониой установки, м3/сут белого щелока Площадь поверхности осаждения аппара* тов, м2, на операциях
промывки шлама аеленого щелока осветления белого щелока промывки шлама белого щелока
До 1000 включительно 155 315 315
Свыше 1000 до 1700 включительно 155 615 315
» | 1700 до 2400 » 315 615 615
» 2400 до 3100 » 315 615 и 315 615
3.3.5. Гасители-классификаторы
Гасители-классификаторы (табл. 3.11) предназначены для
гашения извести осветленным зеленым щелоком и очистки по-
лученной известково-щелочной суспензии от камней, песка и
других крупных непрогасившихся отходов. Гасители-классифи-
каторы выпускаются двух типов: с реечным и с винтовым клас-
сификатором.
3.11. Технические характеристики гасителей-классификаторов
Обозначение Тип классификатора Производительность Объем гасителя, i “3 Объем класси- фикатора, м3 Мощность установлен- ная, кВт
по белому щелоку, м8/сут по суспен- зин, м8/сут по извести, т/сут
гасителя класси- фикатора
231-12 Винтовой 1000 1280 90 18 6 5,5 3,0
292-49.02 » 1500 1925 140 25 8 5,5 з',о
188-762 Реечный 1500 1925 140 25 10 5,5 5,5
292-58.02 Винтовой 2000 2560 180 35 8 7,5 3,0
Гаситель-классификатор реечного типа (рис. 3.16, а) пред-
ставляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с пере-
мешивающим устройством. В более старых конструкциях при-
менялись быстроходные перемешивающие устройства (турбин-
ные открытые, пропеллерные), в современных — низкооборотные
рамные, которые вследствие малой частоты вращения имеют
меньшую потребляемую мощность и в меньшей степени раз-
бивают частицы при перемешивании-. Последнее способствует
образованию крупнокристаллического легкоосаждаемого шлама.
137
Гаситель с рамным перемешивающим устройством разделен
промежуточным днищем на два отсека. Негашенная известь
через люк попадает на промежуточное днище, перемещается по
нему гребками и сваливается в центр нижнего днища, где и
происходит окончательное гашение. Непрогасившиеся отходы
через отверстие в стенке гасителя попадают в классификатор.
Рис. 3.16. Гасители-классификаторы:
а —реечный 188-762; б —винтовой 292-49.02; I — гаситель; 2 — классификатор; 3 —шту-
цер подачи извести; 4 — перемешивающее устройство; 5 — распределительный ящик; 6 —
штуцер выхода известково-щелочной смеси; 7 — гребковое устройство; 8 — винт
Длительность нахождения извести в гасителе составляет 15—
20 мин. Зеленый щелок поступает в гаситель-классификатор
через специальный распределительный ящик, который позво-
ляет направлять на гашение только необходимое (расчетное)
количество зеленого щелока; избыток щелока сливается в клас-
сификатор и используется для разбавления суспензии. Таким
образом, распределительный ящик обеспечивает оптимальные
условия гашения извести, необходимые для получения легко
осаждающегося шлама.
138
Работа гасителя автоматизирована: расход зеленого щёлока
стабилизируется с помощью индукционного расходомера, плот-
ность зеленого щелока регулируется в растворителе плава, рас-
ход извести задается питателем в зависимости от расхода зеле-
ного щелока, температура поддерживается постоянной подачей
пара непосредственно в гаситель или нагревом, щелока в от-
дельном теплообменнике.
Для снижения загрязнения окружающего воздуха и умень-
шения потерь извести гасители оснащаются небольшими полыми
скрубберами, которые устанавливаются на вытяжных трубах.
Скрубберы орошаются поступающим зеленым щелоком.
Классификатор представляет собой емкость с наклонным
(обычно под углом 18°) днищем, где грубые частицы размером
более 200 мкм осаждаются и затем с помощью гребкового уст-
ройства удаляются из аппарата. Перед выгрузкой отходы оро-
шаются горячей водой для отмыва щелочи.
Получил распространение для удаления отходов винтовой
классификатор (рис. 3.16,6), который имеет по сравнению с ре-
ечным гребковым устройством более простую конструкцию при-
вода. Кроме того, герметически закрытый классификатор позво-
ляет полностью исключить парение в производственное поме-
щение.
Недостатки винтового классификатора — большая длина, на-
личие опор винта под уровнем щелока, а также интенсивный
износ винта.
Следует отметить, что среди каустизационного технологиче-
ского оборудования гасители-классификаторы имеют самые низ-
кие показатели надежности и долговечности (наработки на от-
каз, межремонтного ресурса, коэффициента технического
использования, срока службы до списания и т. п.). Это объясня-
ется, во-первых, сильным абразивным действием извести и песка
и, во-вторых, сложностью привода реечного или большой длиной
винтового классификаторов. Кроме того, частой причиной отка-
зов и поломок аппарата является применение извести с вы-
соким содержанием крупной фракции, а также попадание
в гаситель крупных камней, металла и других посторонних
предметов.
Как в СССР, так и за рубежом ведутся исследовательские
работы, направленные на повышение степени перемешивания
с целью ликвидации застойных зон, увеличение надежности и
долговечности узлов, проверяются новые конструктивные реше-
ния удаления отходов, подбираются новые износостойкие ма-
териалы и покрытия.
Показатели работы гасителей-классификаторов в значитель-
ной степени определяются качеством поступающей извести и
в первую очередь содержанием активной СаО (должно быть
не менее 80%) и наибольшим размером частиц (допускается не
более 20 мм).
139
3.3.6. Каустизаторы
Каустизаторы (табл. 3.12) предназначены для проведения
реакции каустизации:
Na2CO3 + Са (ОН)2 2 NaOH + СаСО31.
3.12. Технические характеристики каустизаторов
Обозначение каустиза- тора Производи- тельность, м3/сут Рабочий объем, м3 Полный объем, м3 Установлен- ная мощ- ность, кВт Частота враще- ния перемеши- вающего устрой- ства, мин-1
207-06 320 25 32 5,5 129
207-07 500 40 50 10,0 129
292-49.03 640 55 63 13,0 129
207-05 1280 115 125 30,0 130
292-57.03 2500 200 220 45,0 НО
Реакция каустизации обратима и в производственных усло-
виях никогда не доходит до конца. Полноту прохождения реак-
ции характеризует степень каустизации — процентное отноше-
ние содержания едкого натрия к сумме едкого натрия и соды
в конечном продукте.
Реакционная смесь, поступающая в каустизатор, должна
быть получена гашением извести зеленым щелоком в гасителе-
классификаторе, основные параметры которого должны удов-
летворять ОСТ 26-08-2004 — 77.
Увеличению степени каустизации способствуют повышение
температуры суспензии, избыток извести, а также интенсифика-
ция перемешивания, так как реакция каустизации является гете-
рогенной.
Производительность каустизатора оценивается количеством
выходящей из аппарата известково-щелочной смеси со степенью
каустизации не менее 80%, содержанием активной СаО в шламе
не более 0,5%.
Так как вертикальные перемешивающие устройства обеспе-
чивают удовлетворительное перемешивание в аппаратах сравни-
тельно небольшого объема (до 55 м3), каустизаторы устанавли-
ваются группами по 3—4 шт. на технологическую линию,
чтобы общая продолжительность реакции составляла 1,5—2 ч.
Групповая установка каустизаторов необходима также для ис-
ключения проскока непрореагировавшей смеси.
На основании теоретических и экспериментальных работ Ле-
нинградского технологического института им. Ленсовета разра-
ботаны и освоены производством каустизаторы рабочим объе-
мом 25, 40 и 55 м3 с шарнирно закрепленным валом перемеши-
вающего устройства.
140
Конструкция каустизатора представлена на рис. 3.17, а. Вал
перемешивающего устройства соединен с приводом с помощью
шарнира Гука. Перемешивающее устройство комбинированное:
на общем валу закреплены закрытое турбинное перемешиваю-
щее устройство, дающее радиальный поток жидкости, и пропел-
лерное, обеспечивающее восходящий осевой поток.
Вследствие шарнирной подвески вала перемешивающие уст-
ройства под действием гидродинамических сил получают враще-
Рис. 3.17. Каустизаторы:
а — каустизатор 207-06; б — каустизатор большого объема 207-05; 1 — корпус; 2 — привод;
3 —шарнир Гука; 4 — штуцер для подачи реакционной смеси; 5 —штуцер для выхода
реакционной смесн; 6 — перемешивающее устройство; 7 — штуцер для подачи пара
ние не только вокруг собственной оси, но также вращение (пре-
цессию) вокруг оси аппарата, что обеспечивает высокое каче-
ство перемешивания суспензии по всему объему.
Промышленные испытания каустизатора с шарнирно закреп-
ленным валом перемешивающего устройства показали его
существенные технико-экономические преимущества перед кау-
стизаторами с жестким валом: более высокую надежность, мень-
шую потребляемую мощность, меньшую металлоемкость, высо-
кое качество перемешивания, обеспечивающее работу аппарата
без остановок на чистку.
Корпус каустизатора выполнен из двухслойной листовой
стали ВстЗ+12ХН10Т; вал, перемешивающие устройства, шар-
нир Гука — из стали 08Х22Н6Т.
141
Высокое качество перемешивания, обеспечиваемое валом
с шарнирной подвеской, позволило разработать каустизаторы
большого объема (один аппарат на поток) в соответствии с об-
щей тенденцией развития аппаратурного оформления техноло-
гических процессов. НИИЦмашем разработаны каустизаторы
рабочим объемом 115 и 200 м3 на производительности потоков
по белому щелоку 1000 и 2000 м3/сут соответственно. Каустиза-
тор большого объема изображен на рис. 3.17,6. Он имеет спе-
циальную форму днища, препятствующую образованию застой-
ных зон, мост для крепления привода, а также нижний отбор
реакционной смеси, предотвращающий накопление в аппарате
крупных частиц шлама, вызывающих его забивание.
Применение выпускаемых каустизаторов в установках непре-
рывной каустизации приведено в табл. 3.13.
3.13. Применение каустизаторов в установках непрерывной каустизации
Производитель- ность каустнза- циоииой уста- новки, м* сут белого щелока Обозн аче- ние каусти- затора Количе- ство, шт. Производитель- ность каустиза- ционной уста- новка, м5/сут белого щелока Обозначе- ние каусти- аатора Количе- ство, шт.
1000 207-06 4 2000 292-57.03 1
1000 207-05 1 3000 207-07 8
1500 207-07 4 3000 292-49.03 6
1500 292-49.03 3 4000 292-49.03 8
2000 292-49.03 4 4000 292-57.03 2
3.3.7. Мешалки для шлама
Мешалки для шлама (табл. 3.14) предназначены для пере-
мешивания известкового шлама с водой перед промывкой,
а также шлама зеленого щелока и отходов гашения извести
3.14. Технические характеристики мешалок для шлама
Наименование параметров Мешалки
204-116 204-661 292-58.03
Рабочий объем, м3 10,0 10,0 17,5
Полный объем, м3 12,5 12,5 20,0
Установленная мощность, кВт 5,5 5,5 7,5
Частота вращения переме- шивающего устройства, мин—1 129 129 59
Тип перемешивающего уст- Комбинированные с шарнир- Открытые тур-
ройства но-закрепленным валом бинные с кон- сольным валом
Исполнение Из нержавею- щей стали Из углеродис- той стали Из нержавею- щей стали
142
при их гидроудалении. Конструктивно мешалки для шлама
аналогичны каустизаторам, отличаются от них лишь меньшим
объемом бака и расположением штуцеров.
3.3.8. Фильтры со сходящим полотном
Осветлители щелока и промыватели шламов занимают до
80% производственной площади каустизационных установок.
При современной тенденции создания технологических линий
8 7
Рис. 3.18. Фильтр со сходящий полотном:
/ — барабан; 2 — корпус; 3 — мешалка; привод; 5 — уаел сходящего полотна; 6 —
спрыски; 7 — репульиер; 8 — ванна для кислоты
большой единичной мощности осветлители имеют диаметр до
23 м, высоту до 15 м, масса их без наполнения до 200 т, масса
в рабочем состоянии до 4500 т.
Естественно, что их доля в капитальных затратах на каус-
тизационные установки чрезвычайно высока.
Фильтр (рис. 3.18) состоит из следующих основных узлов:
барабана, мешалки, привода барабана, корпуса с вытяжным
колпаком, узла сходящего полотна.
143
Барабан фильтра сварной. Дренажное основание барабана
выполнено в виде перфорированных матрацев из полипропилена.
Ячейки барабана и бандажи относительно корпуса уплотняются
с помощью стандартного профиля из кислотощелочестойкой ре-
зины. Коллекторная система для отбора фильтрата из ячеек
смонтирована внутри барабана (в отличие от ранее применяв-
шейся торцевой схемы отбора) для обеспечения равномерного
дренажа барабана с учетом его большой длины (4,7 м), а также
необходимости удаления промывного фильтрата на весьма ма-
лой зоне до участка схода полотна с барабана.
Мешалка выполнена с центральной подвеской, с асиммет-
ричной конструкцией базовых рам. Привод мешалки состоит
из открытой зубчатой передачи и мотор-редуктора, привод ба-
рабана— из электродвигателя (7,5 кВт, 1450 мин-1), клиноре-
менной передачи и специального редуктора. Частота вращения
барабана регулируется с помощью тиристорного преобразова-
теля.
Корпус является несущей конструкцией, на которую опира-
ется барабан, мешалка с приводом, узел сходящего полотна.
Обечайка и торцевые стенки корпуса изготовлены из двухслой-
ной листовой стали ВстЗ+12Х18Н10Т.
Особенность конструкции узла сходящего полотна — наличие
ванны непрерывной химической регенерации ткани. Сходящая
с барабана фильтровальная ткань с осадком проходит над
двумя поддерживающими полотно валиками, огибает центри-
рующий и разгрузочный валики, где шлам отделяется от ткани,
и промывается с двух сторон горячей водой из форсунок. Далее
ткань огибает натяжной валик и входит в ванну, наполненную
растворителем — пятипроцентной ингибированной соляной кис-
лотой. Прошедшая регенерацию ткань огибает возвратный ва-
лик и вновь охватывает барабан фильтра. Поддерживающие
ткань с осадком валики состоят из трубы со свободно насажен-
ными пакетами колец из полипропилена. Центрирующий валик
гнутый, стрела прогиба 120 мм. На центрирующий валик также
насажены полипропиленовые кольца. Кислотная ванна, а также
все валики, кроме вышеописанных, гуммированы резиной
№ 1751.
Процесс фильтрования в барабанном фильтре включает сле-
дующие операции: фильтрование, предварительную просушку
осадка, промывку и вторую просушку, удаление осадка и реге-
нерацию фильтровальной ткани. Соответствующие технологиче-
ские зоны имеет распределительная головка. Отвод основного
фильтрата (крепкого щелока) и промывного фильтрата (сла-
бого щелока) раздельный, но вследствие сравнительно неболь-
шого расхода горячей воды на промывку содержание активной
ЫагО в слабом щелоке достигает 70—80 г/л, что позволяет сме-
шивать его с крепким щелоком и смесь направлять на варку.
Это мероприятие повышает эффективность работы фильтра в ка-
144
устизационной установке, так как увеличивается выход белого
щелока из зеленого.
В СССР освоен выпуск таких барабанных вакуум-фильтров
двух типоразмеров: БсхТШ 50-3,4К для осветления белого ще-
лока и промывки известкового шлама и БсхТШ 20-2,6К для
промывки шлама зеленого щелока (табл. 3.15).
3.15. Технические характеристики барабанных вакуум-фильтров
со сходящим полотном
Наименование параметров БсхТШ 50-ЗЛК БсхТШ 20-2.6K
Площадь поверхности фильтрования, м2 50 20
Диаметр барабана, мм 3400 3400
Длина барабана, мм 4700 1650
Угол погружения барабана, ° 200 200
Частота вращения барабана, мин-1 0,12—1,2 0,12—1,2
Вакуум, кПа Мощность электродвигателей привода, 80 80
кВт:
барабана 7,5 5,5
мешалки 5,5 3,0
Габаритные размеры, м: 7,7 3,5
длина
ширина 5,5 5,3
высота 4,5 4,5
Масса, т 24 13
Вакуум-насос ВВН-50 ВВН-25
Вакуум-фильтры поставляются комплектно с вакуум-насо-
сами, ресиверами, ловушками и конденсаторами.
3.3.9. Бункера для шлама и баки для хранения щелоков !
Установка непрерывной каустизации должна обеспечивать
резервный запас промытого известкового шлама. Этот запас
необходим для создания равномерного непрерывного потока из-
весткового шлама на обезвоживание перед подачей его в из-
вестерегенерационную печь. Кроме того, запас шлама служит
буфером при нарушении режима работы печи или каустизаци-
онной установки. Бункер представляет собой цилиндрический
резервуар с коническим днищем. Шлам перемешивается с по-
мощью сжатого воздуха.
Бункера для шлама выпускаются двух марок: 202-217 с ра-
бочим объемом 300 м3 (рис. 3.19) и 292-58.05 с рабочим объ-
емом 400 м3.
Для создания запаса щелоков в установках непрерывной ка-
устизации выпускаются баки из двухслойной листовой стали
ВстЗ + 12Х18Н10Т -.292-57.06 объемом 4000 м3, 292-58.07—200 м3,
145
292-58.08—60 м3, 292-58.09—7 м3. Баки снабжены измерителями
уровня щелока, штуцерами для подачи и отбора щелока, пере-
лива, опорожнения, вытяжки.
3.3.10. Установки комплектные для непрерывной каустизации
Комплектное проектирование, изготовление и поставка
оборудования — один из основных путей ускорения научно-
технического прогресса. НИИЦмашем разработаны проекты
Рис. 3.19. Бункер 202-27 для
шлама:
/ — корпус; 2— подача шлама; 3 —
штуцер для выхода шлама; 4 — шту-
цер для подачи воздуха для переме-
шивания
комплектных установок для не-
прерывной каустизации марок
292-57 и 292-58 производитель-
ностью соответственно 2000 и 4000
м3/сут белого щелока (табл.
3.16). Установки могут приме-
няться в системах регенерации
химикатов сульфатного и ней-
трального сульфитного (на нат-
риевом основании) способов
производства целлюлозы и пред-
назначены в основном для осна-
щения строящихся предприятий.
Основное оборудование устано-
вок — однокамерные отстойни-
ки, совмещенные с баками для
хранения осветленных щелоков.
Принципиальная схема кау-
стизационной установки 292-58
производительностью 4000 м3/сут
белого щелока представлена на
рис. 3.20, технические характери-
стики комплектных установок —
в табл. 3.16.
В комплект поставки устано-
вок 292-57 и 292-58 входят тех-
нологическое оборудование, на-
сосы, арматура, КИП и А, щиты
и пульты управления, трубопро-
воды в пределах установки, пло-
щадки обслуживания.
Технологический процесс
установок непрерывной каусти-
зации включает следующие опе-
рации: осветление зеленого шелока; промывку шлама зеленого
щелока; гашение извести; каустизацию; осветление белого ще-
лока; промывку шлама белого щелока; доосветление (поли-
ровку) белого щелока; дополнительную промывку и сгущение
шлама белого щелока.
146
Рис. 3.20. Схема установки непрерывной каустизации:
I — отстойник-осветлитель зеленого щелоку; 2—бункер для извести; 3 — скруббер; 4 — гасители-классификаторы; 5 — баки питающие; 6 —
конвейер; 7 — каустизатор; в — осветлители белого щелока; S —мешалка шлама; /0 — фильтр-пресс; 11, //' — баки; 12 — осветлитель-про-
мыватель (резервный); 13 — мешалки шлама; 14 — промыватели шлама зеленого щелока; 1S — промыватели шлама белого щелока; 16 — бун-
кер для шлама; 17 — центрифуга
3.16. Технические характеристики установок непрерывной каустизации
Нанменоваине параметров Марка установки
292-57 292-58
Производительность по белому щелоку, ма/сут Количество вырабатываемого слабого ще- лока, м’/сут Количество шлама, т абс. сухого вещест- ва/сут 2000 4000
2600 5200
275 550
Расход неосветленного зеленого щелока, м3/сут 2610 5220
Расход извести с содержанием активной СаО 80%, т/сут 175 350
Степень каустизации, % 80—85 80—85
Потери щелочи, % от общего количества перерабатываемого щелока Не более 1 Не более 1,1
Расход чистой горячей воды, м3/ч 30,5 192
Расход скрубберной воды, м3/ч 62,5 —
Содержание взвешенных веществ в освет- ленном белом щелоке, мг/л Не более 40 Не более 40
Сухость шлама после центрифуги, % Удельные площади осаждения в расчете на 1 м8/сут белого щелока, м2: 62—65 62—65
при осветлении белого щелока 0,208 0,208
» » зеленого » 0,104 0,104
при промывке шлама белого щелока 0,208 0,208
» » » зеленого » 0,0385 0,0385
Мощность установленных электродвигате- лей, кВт 1370 2296
Мощность потребляемая, кВт 720 1165
Занимаемая площадь, м2 3564 7018
Масса установки, т 1030 1737
Осветление зеленого щелока необходимо для удаления из
замкнутой системы использования и регенерации щелоков на-
капливающихся загрязнений. Кроме того, шлам зеленого ще-
лока впоследствии ухудшает осветление белого щелока. Освет-
ление зеленого щелока в обеих установках происходит в одно-
камерных отстойниках 1, совмещенных с баками для хранения
щелоков. Дополнительный запас осветленного зеленого щелока
может создаваться в резервном осветлителе 12, который в слу-
чае необходимости может работать как осветлитель зеленого
щелока, осветлитель белого щелока или промыватель шлама
белого щелока. Осветленный зеленый щелок насосом подается
в гаситель-классификатор 4, а шлам откачивается в мешалку 13,
установленную перед промывателем 14. Откачка шлама из ос-
ветлителя зеленого щелока периодическая: насос включается
через 10—30 мин на 30—180 с (продолжительность циклов ус-
танавливается при эксплуатации).
Промывка шлама зеленого щелока обусловлена высоким
(до 90%) содержанием в шламе после осветлителя крепкого зе-
леного щелока. Промывка осуществляется в однокамерном про-
148
мывателе 14, куда шлам поступает из мешалки после разбав-
ления в ней горячей водой. Промытый шлам зеленого щелока
периодически откачивается в общецеховой приямок, а из него—
с отвал. В связи с тем, что слабый зеленый щелок в даль-
нейшем смешивается со слабым белым щелоком и хранится
совместно с ним, промыватели шлама зеленого щелока не со-
вмещены с баками для хранения щелоков. Для обеспечения
устойчивой работы насосов, подающих зеленый щелок в гаси-
тель-классификатор, перед ними установлен питающий бак 5
объемом 7 м3, уровень в котором регулируется автоматически.
Гашение извести и очистка известково-щелочной смеси от
непрогасившихся отходов происходит в гасителе-классифика-
торе 4 (в установке 292-58 — 2 шт.). Осветленный зеленый ще-
лок из осветлителя насосом подается в распределительный ящик
гасителя-классификатора, направляющий 2/з поступающего ще-
лока в гаситель и */3— в классификатор. Негашеная известь
подается в гаситель дисковым питателем. Количество подавае-
мой извести должно строго контролироваться, так как недоста-
ток ее приводит к снижению степени каустизации, а избыток —
к перерасходу извести. Реакция гашения происходит при посто-
янном перемешивании.
Для обеспечения оптимальных температурных условий про-
текания реакции (в особенности в пусковой период) предусмот-
рена возможность автоматического регулирования температуры
в гасителе.
Отходы в классификаторе состоят главным образом из не-
прогасившейся извести, камней и песка. Эти отходы удаляются
из установки скребковым (в установке 292-58) или винтовым
(в установке 292-57) конвейером в приямок промытых отходов
или в бункер для сухой вывозки отходов.
Известково-щелочная суспензия из классификатора самоте-
ком поступает в бак питающий 5, откуда насосом подается на
каустизацию.
• Каустизация происходит в четырех последовательно установ-
ленных каустизаторах 7 (в установке 292-58 — два потока). Для
обеспечения подачи суспензии из одного каустизатора в другой
они установлены каскадно на фундаментах разной высоты. Тем-
пературный режим в каустизаторах поддерживается автомати-
чески. Неосветленный белый щелок из последнего каустизатора
поступает в бак 5, откуда насосом подается на осветление.
Осветление белого щелока и промывка его шлама произво-
дится в однокамерных осветлителях 8, совмещенных с баками
для хранения щелоков. Осветленный белый щелок насосами по-
дается на рамные фильтр-прессы для «полировки». Шлам из
осветлителя подается в мешалку, где разбавляется горячей
скрубберной водой, слабым зеленым щелоком и фугатом. Из
мешалки разбавленный шлам самотеком поступает в промыва-
тель шлама 15, а из него — в бункера 16. Количество шлама,
149
откачиваемого из осветлителей и промывателей регулируется
в зависимости от плотности шлама. Слабый щелок из промы-
вателя шлама насосом подается в содорегенерационный отдел
для растворения плава.
Доосветление («полировка») белого щелока осуществляется
фильтрованием его на рамных фильтр-прессах 10 марки ПМ
90-1000/45БК. Отфильтрованный щелок насосом подается в сбор-
ный бак 11, а из него — в варочный цех. Известковый шлам, за-
держанный тканью, образует на ее поверхности нарастающий
слой осадка. Когда сопротивление осадка возрастает настолько,
что дальнейшая работа фильтра становится нерациональной, по-
дачу белого щелока прекращают, осадок продувают сжатым воз-
духом, после чего разгружают в типовую мешалку 9 объемом
10 м3, откуда периодически откачивают в бункер шлама.
Дополнительная промывка и обезвоживание шлама в уста-
новках 292-57 и 292-58 осуществляется на центрифугах 17 марки
ОГШ-802Н-4, которые по сравнению с традиционно применяе-
мыми барабанными вакуум-фильтрами обеспечивают большую
сухость шлама. Для уменьшения потерь щелочи со шламом
в центрифугу подается горячая вода. Обезвоженный на центри-
фугах шлам поступает на питающий конвейер известерегенера-
ционной печи. Фугат, выходящий из центрифуги, поступает са-
мотеком в бак 1Г, после чего используется для промывки шлама
белого щелока.
Перечень основного технологического оборудования устано-
вок представлен в табл. 3.17,
Для перекачивания осветленных щелоков в установках при-
менены химические насосы типа X, а для перекачки неосветлен-
ных щелоков и шламов — типа АХ соответствующей производи-
тельности.
Электропривод установок непрерывной каустизации. В состав
установки 292-57 входят 60 электродвигателей общей установ-
ленной мощностью 1370 кВт, установки 292-58—85 электродви-
гателей общей мощностью 2296 кВт. В обеих установках мощ-
ность наибольшего двигателя 75 кВт, наименьшего 1,5 кВт. На-
пряжение тока 380/660 Вт, частота 50 Гц.
Аппаратура управления размещена на пяти (в установке
292-58 на шести) щитах станций управления с учетом располо-
жения технологического оборудования установки. Общая длина
щитов станций управления в установках 292-57 и 292-58 соот-
ветственно 30 и 40,8 м.
Для всех электроприводов предусмотрено местное и дистан-
ционное управление. Аппаратура местного управления распо-
лагается на индивидуальных или групповых постах местного уп-
равления.
Для того чтобы исключить забивание аппаратов или пере-
ливы при аварийных остановах оборудования или насосов, ос-
новные механизмы снабжены блокировками, исключающими
150
3.17. Основное технологическое оборудование установок непрерывной каустизации 292-57 и 292-58
Наименование оборудования Марка (индекс) Количество, шт.
292-57 292-58
Осветлитель зеленого щелока 292-57.0.1, 292-58.01 1 1
Осветлитель белого щелока 292-58.01-01 2 (в том резер 3 числе 1 вный)
Промыватель шлама зеленого ще- 292-57.02, 1 —-
лока 292-58.10 — 1
^Вк Промыватель шлама белого щелока 292-58.01-01 1 2
в Г аситель-классификатор 292-58.02 1 2
в Каустизатор 292-49.03 4 8
к Мешалка шлама зеленого щелока 292-58.03 1 1
в Мешалка шлама белого щелока 292-58.03 1 2
Транспортер отходов классифика- 292-57.04, 1 —
тора 292-58.04 — 1
Бункер для шлама 292-58.05 2 3
Рамный фильтр-пресс для доосвет- ления белого щелока ПМ-90-1000/45БК 2 4
Центрифуга для сгущения шлама ОГЩ-802Н-4 4 8
Баки 292-58.09, 292-58.08 3 2 5 2
- 292-59.07 1 1
| возможность пуска предыдущей (по схеме) единицы оборудо-
I вания при неготовности следующей. При местном управлении
| блокировки отключаются. При дистанционном управлении этими
| механизмами пуск возможен только в сблокированном режиме
| ив случае аварийного отключения одного из сблокированных
г электродвигателей отключаются в последовательности, задан-
I ной логикой схемы, все предыдущие. При любом виде управле-
| ния предусмотрена возможность аварийной остановки любого
I электродвигателя с местного поста управления.
I Аппаратура дистанционного управления располагается на
| щите управления, устанавливаемом в отдельном помещении.
[ Для электродвигателей, которые могут оказаться перегру-
I женными в процессе работы, предусмотрен контроль силы тока
р с помощью щитовых амперметров. Для всех электродвигателей
L предусмотрена сигнализация нормальной работы, предупреди-
। тельная, свидетельствующая о его перегрузке и требующая вме-
f. шательства в технологический процесс обслуживающего персо-
нала, и аварийная, свидетельствующая об останове электро-
[ двигателя.
| Автоматический контроль и регулирование. Задача систем
г автоматического управления установками — обеспечение беспе-
I ребойной работы оборудования, стабилизация основных пара-
F метров технологического процесса. Схема автоматического кон-
I троля и управления включает автоматическое регулирование,
L контроль и сигнализацию основных технологических парамет-
151
ров. Для контроля и регулирования предусмотрены датчики,
входящие в унифицированную систему электрических датчиков
ГСП, которые используются в комплекте со вторичными прибо-
рами, регуляторами и машинами централизованного контроля
и управления, что позволяет выдавать сигналы на ЭВМ.
Для обеспечения оптимальных температурных условий ре-
акций гашения извести и каустизации предусмотрено автома-
тическое регулирование температуры в гасителе и каждом
каустизаторе. Каждый бункер для шлама оснащен регулятором
расхода воздуха на перемешивание. Регуляторами уровня осна-
щены все питающие баки перед насосами, баки горячей воды
и полированного щелока. Плотность известкового шлама, отка-
чиваемого из осветлителей и промывателей, поддерживается ав-
томатическим регулятором плотности с радиоактивным дат-
чиком.
Кроме того, участки осветления зеленого щелока, белого ще-
лока и промывки шламов оснащены приборами для измерения
и записи: уровня, плотности, сульфидности крепкого белого ще-
лока, прозрачности белого щелока, содержания активной ще-
лочи в крепком и слабом белых щелоках.
На ЭВМ центрального диспетчерского пульта управления
целлюлозного завода выведены следующие параметры: уровни
в осветлителях зеленого и белого щелоков, в промывателях
шламов, в бункерах шлама, расходы неосветленного зеленого
щелока на установку и осветленного на каждый гаситель, креп-
кого белого щелока в варочный цех и слабого в содорегенераци-
онный, горячей воды, пара и воздуха на установку. Для обеспе-
чения оптимальных условий гашения извести и снижения ее
расхода автоматически регулируется соотношение расходов зе-
леного щелока и извести. Расход извести регулируется измене-
нием производительности тарельчатого питателя в 'зависимости
от расхода зеленого щелока на гаситель-классификатор.
Для предупреждения обслуживающего персонала о возмож-
ных нарушениях технологического режима в схеме автомати-
зации предусмотрена сигнализация предельных значений ос-
новных технологических параметров: уровней в осветлителях,
баках и бункерах, температуры в гасителях и каустизаторах,
давлений в трубопроводах, плотности зеленого щелока и извест-
кового шлама, щелочности сточных вод.
Комплексная автоматизация установок позволяет их экс-
плуатировать в нормальном режиме при обслуживании одним
оператором.
3.4. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ ИЗВЕСТИ
Как уже указывалось, промытый и обезвоженный известко-
вый шлам после каустизационной установки подвергается об-
жигу с целью регенерации из него извести. Обжиг известкового
152
шлама осуществляется в печах различной конструкции, наи-
большее применение из которых нашли вращающиеся трубча-
тые печи. В последнее десятилетие за рубежом начинают при-
меняться для обжига известкового шлама печи кипящего слоя,
однако широкого распространения эти печи пока не получили.
Серийно выпускаемые в СССР вращающиеся печи имеют
размеры от 0 2,5X61,5 м до 0 3,6X119 м и производитель-
ность от 60 до 250 т/сут обожженной извести. Установка для об-
жига известкового шлама кроме собственно печи включает хо-
лодильник, тягодутьевое и газоочистное оборудование. Все это
оборудование подробно описано в специальной литературе
и в настоящей книге не рассматривается.
4. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РАЗМОЛА
Размалывающее оборудование предназначено для разделения различных
полуфабрикатов па волокна, измельчения волокон и сообщения им опреде-
ленных свойств. В зависимости от способа производства волокнистых полу-
фабрикатов (механический, химико-механический или химический), исход-
ного состояния сырья и с учетом переработки вторичного сырья (макулатуры,
тряпья, бумажного брака, отходов древесномассного и целлюлозного произ-
водства и др.) применяются различные виды размалывающего оборудования:
дисковые мельинцы различного исполнения, конические мельницы, роллы, де-
фибреры, молотковые мельницы, гидроразбиватели, пульсационные мельницы
[15, 43]. На базе дисковых мельниц, которые могут работать при высокой
концентрации, а также при высоких давлении и температуре, созданы раз-
личные установки для получения полуфабрикатов, в которых основным про-
цессом является размол:►установки для производства древесной массы из
щепы; установки для пропарки и размола щепы при производстве химико-
механической древесной массы, полуцеллюлозы, массы для производства дре-
весноволокнистых плит; установки для горячего размола полуфабрикатов
высокого выхода; установки для сгущения и размола полуфабрикатов при
концентрациях 10—30% и др.
4.1. МЕЛЬНИЦЫ ДИСКОВЫЕ
Дисковые мельницы все совершенствуются и область приме-
нения их расширяется. Они применяются почти во всех потоках
и для всех видов размола при производстве целлюлозы, бумаги
и картона. На предприятиях, вырабатывающих массовые виды
бумаги и имеющих большую производительность, размол полу-
фабрикатов осуществляется почти исключительно на дисковых
мельницах [13, 47].
Широкое применение дисковых мельниц обусловлено глав-
ным образом быстрым развитием производства полуфабрикатов
высокого выхода. Они вытесняют другие виды размалывающего
оборудования (конические мельницы, роллы) благодаря ряду
преимуществ, основными из которых являются: возможность
153
размола при высокой концентрации (до 40%); более низкий
удельный расход энергии; большая единичная производитель-
ность и мощность, компактность, простота конструкции (при
одинаковых мощностях); более широкая область применения
(размол целлюлозы, полуфабрикатов высокого выхода, древес-
ной щепы, отходов сортирования древесномассного и целлюлоз-
ного производств и т. д.); возможность получения более одно-
родной по структуре массы благодаря более точной установке
размалывающих поверхностей и сохранению параллельного рас-
положения их при работе; простота обслуживания и смены раз-
малывающей гарнитуры; возможность применения размалываю-
щей гарнитуры различных типов и т. д,
Дисковые мельницы — машины непрерывного действия. Раз-
мол в них проводится между вращающимся и неподвижным или
двумя вращающимися в разные стороны дисками. Диски обли-
цованы размалывающей гарнитурой. В зависимости от особен-
ностей технологического процесса размол массы может осущест-
вляться при низкой (2—6%) или при высокой (до 30—40%)
концентрации.
В зависимости от количества зон размола и вращающихся
размалывающих поверхностей различают однодисковые, сдво-
енные и двухдисковые мельницы. Однодисковые мельницы
имеют одну эону размола с одной вращающейся и одной невра-
щающейся размалывающими поверхностями. По технологиче-
ским возможностям эти мельницы — наиболее универсальное
размалывающее оборудование, так как они могут быть исполь-
зованы при незначительных изменениях в их конструкции для
размола различных волокнистых материалов в широком диа-
пазоне значений концентрации, температуры и давления. Основ-
ной недостаток однодисковых мельниц — значительные осевые
усилия, возникающие при работе мельниц. Это усложняет кон-
струкцию машины, так как требует установки упорных подшип-
ников и обеспечения надежной их смазки.
Сдвоенные мельницы имеют две зоны размола с одной вра-
щающейся и одной невращающейся размалывающими поверх-
ностями в каждой зоне. Эти мельницы как бы объединяют
в себе две однодисковые мельницы и обеспечивают практически
удвоенную производительность на единицу площади. Кроме того,
эти мельницы не имеют осевых усилий на валу ротора, что су-
щественно упрощает их конструкцию по сравнению с одиодис-
ковыми. До последнего периода технологические возможности
сдвоенных мельниц были ограниченны, так как они использо-
вались для размола волокнистых материалов только при низкой
концентрации. В настоящее время выпускаются сдвоенные мель-
ницы и для размола щепы и массы высокой концентрации.
Двухдисковые мельницы имеют одну зону размола и две
вращающиеся в противоположные стороны размалывающие по-
верхности. Они нашли применение лишь в производстве дре-
154
весной массы из щепы. По технологическим возможностям эти
мельницы не имеют значительных преимуществ перед однодис-
ковыми и сдвоенными мельницами. Кроме того, верхний предел
концентрации размалываемого сырья из-за сложности подачи
массы через вращающийся диск и затрудненного отвода пара
из зоны размола ограничен и составляет практически 25—28%.
По конструктивным решениям двухдисковые мельницы значи-
тельно сложнее однодисковых (применяются специальные встро-
енные двигатели, двухвинтовые питатели и т. д.). v
Отечественной промышленностью освоено производство од-
нодисковых и сдвоенных мельниц. Основные параметры этих
мельниц установлены ГОСТ 23666 — 79 «Мельницы дисковые.
Типы и основные параметры», разработанным НИИЦмашем
в 1978 г.
Однодисковые мельницы выпускаются в трех исполнениях:
1) с закрытой камерой (напорные мельницы), рассчитанной на
4.1. Техническая характеристика дисковых мельниц
Типо- размер Испол- нение Диаметр размалы- вающей гарниту- ры, мм Электродвигатель Масса, т» не более Условное обозначение (марка мельницы)
Мощ- ность, кВт Частота враще- ния, мии-1 Условное обозначе- ние пара- метров
Мельницы однодисковые
МД-00 — 315 45 1500 — 3 МД-00
МД-0 —_ 500 ПО 1000 2 4,5 МД-02
мд-1 —- 160 750 4 5,5 МД-14
ш 630 160 1000 5 6 МД-1Ш5
ш 250 1500 7 7,5 МД-1Ш7
МД-2 315 750 5 12 МД-25
У 800 315 1000 5 14 МД-2У5
ш 400 1000 6 14 МД-2Ш6
МД-3 — 500 600 1 15 МД-31
У 630 750 5 17 МД-ЗУ5.
ш 1000 800 1500 7 17 МД-ЗШ7
У 1 000 1000 8 18 МД-ЗУ8
пг 1 250 1500 9 18 МД-ЗШ9
У 1 600 1000 9 20 МД-ЗУ9
МД-4 ш 1 000 1000 3 20 МД-41ИЗ
ш 1250 1 600 1000 6 25 МД-4Ш6
ш 2 500 1500 7 36 МД-4Ш7
МД-5 ш 1400 5 000 1500 1 45 МД-5Ш1
Мельницы сдвоенные
МДС-00 — 315 90 1500 —. 3.2 МДС-00
МДС-0 —- 500 200 1000 2 6 МД С-02
МДС-1 —-* 630 315 750 4 8 МД С-14
МДС-2 800 630 750 4 13 МД С-24
МДС-3 — 1000 1 000 600 3 22 МД С-33
МД С-4 ~— 1250 1 600 500 4 32 МД С-44
МДС-5 ш 1400 10 000 1500 1 60 МДС-5Ш1
155
подачу массы низкой концентрации (2—6%) в камеру и выход
из нее под давлением (типоразмеры 00, 0, 1, 2 и 3) —основное
исполнение; 2) с усиленной камерой (мельницы для горячего
размола), рассчитанной на работу при избыточном давлении до
2,4 МПа и температуре до 190° С (типоразмеры 2 и 3), испол-
нение У; устанавливаются после аппаратов непрерывной варки
или пропарочных камер; 3) с подачей массы винтовым пита-
телем, типоразмеры 1, 2, 3, 4 и 5 исполнение Ш; для размола
массы повышенной (до 15%) и высокой (до 30—40%) концен-
трации.
Сдвоенные мельницы выпускаются двух исполнений: 1) с за-
крытой камерой (напорные мельницы); подача массы и выход
под давлением (типоразмеры 00, 0, 1, 2, 3, 4), основное испол-
нение; для массы низкой концентрации (2—6%); 2) с подачей
массы винтовым питателем (5-й типоразмер), исполнение Ш
(только для установок по производству древесной массы из
щепы).
Обозначения и технические характеристики дисковых мель-
ниц, изготовляемых и предусматриваемых к освоению отечест-
венной промышленностью, приведены в табл. 4.1.
4.1.1. Основные параметры дисковых мельниц
К основным параметрам относятся (ГОСТ 23666 — 79): диа-
метр дисков по размалывающей гарнитуре, частота вращения
ротора, мощность приводного двигателя, производительность,
степень обработки полуфабриката, масса мельницы. Первые два
параметра относятся к категории конструктивных. Остальные
определяют важные потребительские характеристики мельниц.
Мощность, потребляемая дисковыми мельницами, работаю-
щими при низкой концентрации массы, складывается из полез-
ной мощности размола Nnon и непроизводительных затрат мощ-
ности (мощности холостого хода с массой NT. х).
Полезная мощность (кВт) может быть рассчитана по фор-
муле д ,
пол~ 1000 ’
где Вц удельная нагрузка на кромку ножа гарнитуры, Дж/км;
Ls — секундная режущая длина гарнитуры, км/с.
Секундная режущая длина гарнитуры зависит от конструк-
тивного исполнения ее рабочей поверхности и скорости вра-
щения ротора. Ориентировочно секундная режущая длина
(приближающаяся к максимально выполнимой) может быть
рассчитана по формуле
Z.s = 0,35D3n, (2)
где D — диаметр размалывающей гарнитуры, м; п — частота
вращения ротора, мин-1.
156
(1)
Удельная нагрузка на кромки ножей зависит от вида пере-
рабатываемого материала. Ее значение определяет характер
воздействия ножей на волокно: рубку или расчесывание и фиб-
риллирование. Оптимальные удельные нагрузки для различных
видов полуфабрикатов лежат в пределах от 500 до 3000 Дж/км
и зависят от требований, предъявляемых к качеству конечного
продукта.
Мощность холостого хода (кВт), расходуемая в основном на
вращение диска с гарнитурой в массе (трение о массу), перека-
чивание массы (перемещение ее вдоль ножей гарнитуры), по-
тери в сальниках и подшипниках, может быть ориентировочно
определена по следующей формуле:
Nx.x = Cfn3D5, (3)
где С/ — коэффициент непроизводительных затрат (коэффици-
ент сопротивления); для однодисковых мельниц он находится
в пределах 0,75- 10—6—0,95-Ю-6, для сдвоенных мельниц
1,3- 10-6—1,7-10-6.
На величину С/ оказывают влияние концентрация массы,
глубина канавок гарнитуры, наличие перегородок в них и не-
которые другие факторы. С достаточной точностью при расче-
тах могут быть взяты средние в указанных диапазонах значе-
ния Cf.
Установочную мощность (кВт) двигателя мельницы рассчи-
тывают по формуле
муст=А(^пол+^х х)> (4)
А
где К—коэффициент загрузки двигателя, в расчетах обычно
принимается 0,9.
Правильность выбора параметров мельниц в достаточной
степени может характеризовать условный коэффициент эффек-
тивности мельницы, иногда называемый коэффициентом полез-
ного действия т]%:
АГуст-^х.х ,100 (5)
АГ уст
В табл. 4.2 приведены сводные данные по значениям мощно-
сти холостого хода, полезной нагрузки, установочной мощности
привода и некоторым другим характеристикам дисковых мель-
ниц для размола массы низкой концентрации.
При размоле массы высокой концентрации (более 15%)
и в процессе производства древесной массы из щепы непроизво-
дительные затраты энергии незначительны. Они складываются
из мощности на перемещение и ускорение волокнистого мате-
157
риала вдоль ножей гарнитуры (1—3% от общей мощности)
и затрат мощности на механические потери в подшипниках,
сальниках и т. п. (4—5% общей мощности). В связи с неболь-
шим процентом потерь мощности в таких случаях ими при рас-
четах, как правило, пренебрегают или вводят поправочный ко-
эффициент 0,9—0,95.
4.2. Некоторые характеристики дисковых мельниц для размола массы низкой
концентрации
Марка мельницы Диаметр размалы- вающей гарни- туры, мм Частота враще- ния ротора, мии—1 Устано- вочная МОЩ- НОСТЬ, кВт Мощ- ность холостого хода, кВт Возмож- ная полезная мощ- ность, кВт Условный коэффи- циент эффектив- ности, °6 Окруж- ная скорость диска, м с
Однодисковые мельницы
МД-00 315 1500 45 10 35 77 24,8
МД-02 500 1000 ПО 30 80 73 26,1
МД-14 630 750 160 40 120 75 24,8
МД-25 800 750 315 115 200 63 31,4
МД-31 1000 600 500 175 325 65 31,4
Сдвоенные мельницы
МДС-00 315 1500 90 20 70 77 24,8
МДС-02 500 1000 200 50 150 75 26,1
МДС-14 630 750 315 65 250 78 24,8
МДС-24 800 750 630 210 420 67 31,4
МДС-33 1000 600 1000 320 680 68 31,4
МДС-44 1250 500 1600 500 1100 69 32,7
Обработка массы при высокой концентрации осуществляется
в основном за счет трения волокон друг о друга. Ножи лишь
предотвращают проскальзывание волокон относительно поверх-
ности дисков. Поэтому при размоле массы высокой концентра-
ции расчет мощности ведется не по удельной нагрузке на кромку
ножа В3, а по среднему давлению между дисками.
В общем случае мощность (кВт), затрачиваемая на размол
массы высокой концентрации, может быть определена по фор-
муле
ЛГр = СррпГ)Ц1—£3), (6)
где СР — коэффициент размола; р — давление между дисками
(200—300 кПа); п — частота вращения ротора, с-1; k = dfD —
коэффициент, характеризующий отношение малого диаметра d
размалывающей зоны гарнитуры к большому D.
Коэффициент размола при давлении 200—300 кПа находится
в пределах 5,0—7,5.
158
Коэффициент k зависит от типа гарнитуры и имеет большие
значения (6,5—7,5) для мельниц первой ступени размола щепы,
а также для мельниц, используемых для размола грубых отхо-
дов (щепы после молотковых мельниц, сучков, непровара ит. п.)
и массы при очень высокой концентрации (25% и выше). В ос-
тальных случаях k равен 5,0—6,5.
Указанной выше зависимости соответствуют значения мощ-
ности дисковых мельниц отечественного производства; работаю-
щих на размоле массы высокой концентрации.
Интенсивность и характер обработки массы в дисковых мель-
ницах могут изменяться в широком диапазоне. В одних случаях
прирост степени помола 2—3° ШР является достаточным, в дру-
гих случаях необходимо ее увеличивать на 10, 20° ШР и более,
для одних материалов оптимальная удельная нагрузка на
кромку ножа не превышает 500 Дж/км, для других и 3000 Дж/км
не предел.
Установка на мельницу гарнитуры с различной Ls может из-
менить результаты обработки волокна, возможно также сущест-
венное изменение потребляемой мельницей мощности.
Количественная зависимость между расходом энергии, про-
изводительностью и результатами обработки массы для различ-
ных материалов будет изложена ниже. Здесь же ограничимся
общими рекомендациями. Ориентировочно определить диапазон
производительности той или другой мельницы при размоле
массы низкой концентрации можно по минимальному и макси-
мальному значениям удельного расхода энергии на 1 т массы.
Эти показатели выведены на основе анализа работы большого
количества дисковых мельниц различных типоразмеров. В ана-
лиз включены мельницы, параметры которых (диаметр диска,
частота вращения ротора, установочная мощность) имеют опти-
мальные значения.
Дисковые мельницы на предварительном и массном
размолах начинают давать ощутимый эффект, когда удельный
расход энергии при одноразовом проходе массы через мель-
ницу будет не менее 145—180 МДж/т. По этой величине мо-
жет быть определена максимальная производительность
мельниц.
Максимальный расход энергии, который может быть реали-
зован на дисковых мельницах, работающих при низкой концен-
трации массы, находится в пределах 720—900 МДж/т, дальней-
шее его увеличение приводит к непосредственному контакту
размалывающей гарнитуры ротора и статора и быстрому ее из-
носу. Эта; величина дает возможность определить минимальную
производительность мельниц.
Производительности дисковых мельниц исполнений У и Ш
рассчитываются только по удельному расходу энергии на раз-
моле конкретных видов полуфабрикатов с учетом коэффици-
ента загрузки 0,9.
159
Ниже приведен расход энергии (за один проход) на размол
в дисковых мельницах различных видов волокнистых материа-
лов при повышенной и высокой концентрациях (МДж/т):
Внутрипоточный размол целлюлозы и полуфабрикатов высокого
выхода................................................... 145—250
Предварительный размол (роспуск на волокна) без давления
полуфабрикатов высокого выхода при концентрации 8—15 % 360—720
Размол массы после промывки (с целью окончательного роспус-
ка иа волокна и удаления костры):
целлюлозы высокого выхода (50 — 60 %)................. 290—580
полуцеллюлозы с выходом 65 — 80 %..................... 540—720
Размол отходов сортирования древесной массы.............. 1100—3600
Массный размол небеленой сульфатной целлюлозы............ 580—870
Размол сучковой массы.................................... 540—720
Размол щепы в производстве древесной массы:
первая ступень.......................................... 2800—5000
вторая ступень........................................ 2100—4200
Размол массы в производстве древесноволокнистых плит и
в производстве химической древесной массы (первая ступень) 720—900
4.1.2. Конструкция дисковых мельниц
Отечественным машиностроением выпускается более 20 ма-
рок дисковых мельниц (без учета вариантов по исполнению
главного двигателя и рабочего напряжения), позволяющих
укомплектовать ими все существующие технологические потоки,
а также вновь вводимые в эксплуатацию линии.
Мельницы однодисковые. Однодисковые мельницы с закры-
той камерой изготавливаются четырех типоразмеров и двух раз-
личных конструкций. Мельницы типоразмеров 00, 0 и 1 (рис. 4.1)
выполнены с консольным расположением диска ротора и с при- .
садкой невращающегося диска. Станина мельницы, являющаяся
—оснойнои корпусной деталью, выполнена из чугуна заодно с раз-
мольной камерой, облицованной внутри нержавеющим материа-
лом. Крышка камеры чашеобразной формы установлена на пет-
лях и может открываться в обе стороны, обеспечивая доступ
к размалывающей гарнитуре. Во внутренней полости крышки
на трех стаканах с винтовыми парами установлен невращаю-
щийся диск (статор), подвижный в осевом направлении. На ли-
цевой стороне крышки смонтировано электромеханическое уст-
ройство присадки, представляющее собой двухступенчатый чер-
вячный редуктор, приводящий в движение статор с помощью
винтовых пар, связанных между собой цилиндрической переда-
чей. В центральных расточках станины установлен ротор мель-
ницы, вращающийся диск которого в паре со статором обра-
зует размалывающую зону. Смежные поверхности дисков об-
лицованы сменными размалывающими секторами. Вал ротора
установлен в двух радиальных сферических двухрядйых роли-
ковых подшипниках и для восприятия осевых усилий имеет один
упорный сферический роликоподшипник. Для обеспечения
160
Рис. 4.1. Однодисковая мельница 1-го типоразмера с закрытой камерой:
1 — муфта; 2 — станина; 3 — ротор; 4 — камера размольная; 5 —диск ротора; 6 — статор;
7 — крышка камеры; Я — механизм .присадки; 9 — цилиндрическая передача; 10 — винто-
вые лары; 11 — размалывающая гарнитура
Рис. 4.2. Однодисковая мельница 3-го типоразмера ,с закрытой камерой:
/ — станина: 2 — размольная камера; 3 — неподвижный диск; 4 — размалывающая гарни-
тура: 5—крышка камеры; 5 —диск ротора; 7 —ротор; Я — траверса.передняя; 9 — гидро-
цилиндр присадки; 10— механизм регулировки зазора; // — траверса задняя; /2—муфта;
13 — агрегат смазки
О Заказ 2176
смазки и охлаждения подшипников мельницы снабжаются цир-
куляционными системами подачи масла.
Привод ротора мельницы осуществляется от выносного элек-
тродвигателя через зубчатую (первый типоразмер мельницы)
или втулочно-пальцевую (нулевой типоразмер) муфту. Приборы
управления и контроля за работой мельницы размещаются на
пульте и в Шкафах управления.
Однодисковые мельницы 2-го и 3-го (рис. 4.2) типоразмеров
с закрытой камерой выполнены также с консольным располо-
жением диска ротора, но в отличие от описанных выше машин
имеют.аксиальноподвижныйротоо.
В передней части чугунной станины мельниц установлена
размольная камера, имеющая горизонтальный разъем выше оси
ротора и состоящая из корпуса и крышки, изготовляемых из не-
ржавеющих сталей. Внутри камеры размещены два диска: не-
подвижный (крепится на стенке корпуса камеры) и вращаю-
щийся, закрепленный на конце вала, входящего в камеру. Вал
установлен на двух подшипниковых опорах, корпуса которых
могут аксиально перемещаться в траверсах, закрепленных на
. станине. Передняя опора комбинированная: она состоит из ра-
диального сферического двухрядного й упорного сферического
роликоподшипников. . Задняя опора имеет один радиальный
сферический двухрядный роликоподшипник. Смазка передних
и заднего подшипников циркуляционная от насоса. Между под-
шипниковыми опорами установлен гидроцилиндр присадки
и механизм регулировки зазора между дисками.>,В средней части
станины в проемах размещены агрегаты системы подачй масла
в гидроЦилиндр присадки и смазки к подшипникам вала ротора.
Привод вращающегося диска производится от электродвигателя
через зубчатую муфту. t
f Гидравлические присадки не имеют преимуществ пер^д
электромеханическими (рекламируемое Зарубежными фирмами
преимущество гидроприсадок в части предотвращения поломок
при попадании металла в зону размола за счет отвода диска
. практикой не подтверждено), но значительно сложнее, в изго-
( товлении, имеют большое количество приборов, деталей, сое-
динений, трудоемки в с|бслуживанин и менее надежны в работе.
Поэтому для однодискрвых мельниц 2-го и 3-го типоразмеров
разработаны также элёктромеханические системы присфдки, ко-
торыми в ближайшие годы они будут снабжаться. Э1и меха-
Г низмы присадки устанавливаются вместо гидроцилиндра и пред-
[ вставляют собой, как и в мельницах 1-го типоразмера, двухсту-
пенчатый червячный редуктор, приводящийся во вращение от
рлектродвигателя.
| Срок службы систем электромеханической присадки (при
/ правильно выбранных параметрах передач) практически неог-
’ раничен, так как время их работы очень мало (только в период
присадки и отсадки дисков) и несопоставимо со временем ра-
162 !
боты мельницы. Механизмы присадки гидравлические* (насосные
агрегаты, золотники, трубопроводы, гидроцилиндры и т. д.) ак-
тивно работают иа протяжении всего периода работы мельницы
и подвергаются повышенному износу. Почти все мельницы, снаб-
женные электромеханическими присадками, могут продолжать
работу и в случае выхода из строя электродвигателя механизма
присадки (с приводом от штурвала вручную), мельницы же
с гидравлической присадкой такой возможности не имеют и тре-
буют срочной замены вышедшего из строя электродвигателя.
Вышеуказанные конструкции однодисковых мельниц основные.
По типу этих мельниц разработаны и изготавливаются практи-
чески все остальные дисковые мельницы.
Рассматривая недостатки и преимущества той или другой
конструкции, можно отметить, что мельницы 2-го и 3-го типо-
размера несколько сложнее по конструкции, имеют большую
удельную металлоемкость по сравнению с мельницами О-гои 1-го
типоразмеров и требуют применения большого количества не-
ржавеющих материалов. Кроме того, на базе этих мельниц не-
возможно изготавливать сдвоенные дисковые мельницы. Однако
общее конструктивное решение мельниц 2-го. д.Д-го типоразме-
ров наиболее подходяще для мельниц с усиленной камерой
(исполнение У), применяемых на грряче^ размоле волокнистых
полуфабрикатов при высоком давлении и. высокой температуре.
Специфические преимущества этой конструкции мельнйр дпре-
деляются в основном двумя ее особенностями: 1) наличием го-
ризонтального разъема камеры выше оси вала ротора, что поз-
воляет удобно и быстро менять размалывающую гарнитуру,
сняв только крышку камеры; при этом не требуется проведения
трудоемких операций по рассоединению подводящих и отводя-
щих патрубков, к которым прикрепляются загрузочные (винто-
вые питатели, подающие трубопроводы, элементы пропарочных
камер) и выгрузочные устройства (клапаны, заслонки); разъем
камеры прост и надежно уплотняется; 2) применением1 проме-
жуточных дисков для крепления размалывающей гарнитуры,
позволяющим заранее подготавливать новые комплекты гарни-
туры для замены изношенной, что еще больше ускоряет смену
размалывающей гарнитуры.
Указанные преимущества определили конструкцию однодис-
ковых мельниц исполнения У (с усиленной камерой), и выпус-
кающиеся мельницы 2-го и 3-го типоразмеров этого исполнения
аналогичны по конструкции однодисковым мельницам 2-го и 3-го
типоразмеров с закрытой камерой (коэффициент унификации
более 0,9) и отличаются от последних лишь более мощной ка-ч
мерой и сальниковым узлом, способными выдерживать давле-
ние до 2,4 МПа.
Рассмотренные выше дисковые мельницы 0-го и 1-го типо-
размеров, имеющие электромеханическую присадку статора об-
ладают рядом достоинств, позволяющих принять эту конетрук-
6* - !6S
цию для всех исполнений мельниц, кроме однодисковых с уси-
ленной камерой. Основные достоинства следующие: жесткая ус-
тановка ротора мельницы в одном корпусе, обеспечивающая
более надежную работу подшипников мельницы; совмещение
загрузочной горловины и механизма присадки в крышке камеры
дает возможность упростить конструкцию и создать компактные
мельницы (особенно важно это для мельниц, снабженных вин-
товыми питателями); возможность создания на базе однодиско-
вых мельниц с закрытой камерой дисковых мельниц с питате-
лем и сдвоенных мельниц с большим коэффициентом унифика-
Рис. 4.3. Одноднсковая мельница 1-го типоразмера с питателем:
1 Читатель; 2 — загрузочная горловина; 3 — выпускной проем
ции в пределах одного типоразмера ,(до 0,8 и выше); возмож-
ность создания на базе подобной конструкции надежных и срав-
нительно простых мельниц большой единичной мощности, обес-
лечениая жесткой установкой ротора; меньшее количество де-
талей; хороший внешний вид.
Конструкция дисковых мельниц 1-го и 2-го типоразмеров ис-
полнения Ш показана на рис. 4.3. От однодисковых мельниц
с закрытой камерой 0-го и 1-го типоразмеров они отличаются
лишь тем, что в нижней части размольной камеры имеется ши-
рокий проем для свободного выхода массы высокой концентра-
ции, а на крышке камеры установлен питатель, обеспечиваю-
щий подачу волокнистого материала в зону размола. Кроме
того, загрузочная горловина у этих мельниц имеет большие раз-
меры. Остальные узлы и детали мельниц выполнены так же,
как и в однодисковых мельницах, работающих на низкой кон-
центрации массы, и в пределах типоразмера полностью унифи-
цированы.
Дисковые мельницы 3-го и 4-го типоразмеров для размола
массы высокой концентрации по конструктивной схеме подобны
164
мельницам 1-го и 2-го типоразмеров. Однако в связи с тем, что
при больших диаметрах размалывающих дисков возникают зна-
чительные осевые усилия (до нескольких десятков тонн), соче-
тающиеся с высокой частотой вращения вала ротора (1000—
1500 мин1), они снабжены мощными упорными подшипниками
скольжения колодочного типа-и высокопроизводительными си-
стемами циркуляционной подачи масла (до 70 л/мин), обеспе-
чивающими охлаждение и смазку подшипников мельницы.
Обычно эти системы встроены в станину мельницы.
Дисковые мельницы 4-го типоразмера для размола массы
высокой концентрации (рис. 4.4) могут быть выполнены с двумя
механизмами присадки, позволяющими кроме присадки статор-
ного диска осуществлять изменение взаимного положения внут-
ренней и периферической зон размалывающей поверхности.
Это достигается тем, что' статор выполнен с полостью, в ко-
торой размещено статорное кольцо с размалывающей гарниту-
рой внутренней зоны. Статорное кольцо установлено на шести
штангах-винтах и перемещается относительно статорного диска
с помощью механизма, выполненного в виде одноступенчатого
червячного редуктора с ручным приводом. По наружному
н внутреннему диаметрам статорное кольцо уплотнено и вместе
со статором образует герметичную полость, в которую под дав-
лением подается вода. Это позволяет разгрузить механизм при-
садки статорного кольца от действия осевых нагрузок и облег-
чить управление нм.
Зазор между дисками при работе устанавливается, как и в ра-|
нее рассмотренных мельницах, с помощью механизма присадки/
статора от электродвигателя или маховика.
—Взаимное положение внутренней н наружных зон размола
статора зависит\от производительности (пропускной способно-
сти) мельницы: при большей производительности зазор во внут-
ренней зоне больще. Ввиду более интенсивного износа секторов
периферической зоны внутренние секторы могут использоваться
2. раза и более, при этом требуется подрегулировка взаимного
положения их с вновь установленными периферическими сек-
торами.
Рассмотренные конструкции дисковых мельниц для размола
массы высокой концентрации имеют свободный выход массы из
размольной камеры. Эти мельницы выпускаются с мощностью
двигателя до 1600 кВт. Более мощные одноднсковые мельницы
4-го типоразмера (2500 кВт), а также однодисковые мельницы
5-го типоразмера (5000 кВт) применяются главным образом
в производстве древесной массы термомеханическим способом
для размола предварительно пропаренной щепы или для раз-
мола щепы без пропарки.
Конструкция этих мельниц (рис. 4.5} во многом подобна кон-
струкции мельниц 3-го и 4-го типрразмеров. Основным отличием
их является то, что с целью обеспечения лучших условий
165
Рис. 4.4. Одноднсковая мельницу 4-го типоразмера с питателем: |
/ — винтовые пары статора; 2 — винтовые пары статорного кольца; 3 -статор; ( 4 — статорное кольцо- 5-гарнитура периферическая- 6-
гарнитура центральная; 7 — упорный подшипник скольжения ' — F р * .
Рис; 4.5., Одноднофвые мельницы 4-го и 5-го типоразмеров для установок по производству древесной массы из щепы:
/ — питатель; 2 —крышка размольной камеры; 3 —переходные диски; 4—двусторонний упорный подшипник скольжения; 5 —выпускное от-
верстие; F — механизм присадки
обслуживания (смены гарнитуры н т. п.) и ремонта они, как
и мельницы исполнения У, имеют разъем камеры выше оси ро-
тора и переходные диски для установки размалывающих сек-
торов. Это позволяет обойтись без рассоединения фланцев в рай-
оне загрузочного патрубка и питателя при смене гарнитуры
и замене ротора, что особенно важно для дисковых мельниц
при термомеханических способах производства древесной массы
из щепы, так как соединения всех механизмов должны быть гер-
метичными.
Для восприятия радиальных нагрузок применены радиаль-
ные подшипники с цилиндрическими роликами. Осевые усилия
воспринимаются упорным подшипником скольжения двусторон-
него действия. Основная сторона подшипника, воспринимающая
усилия размола, рассчитана на осевую нагрузку до 0,4 МН,
противоположная — до 0,06 МН. Смазка подшипников мель-
ницы, а также подшипников главного двигателя (в случае не-
обходимости) осуществляется от циркуляционных систем по-
дачи смазки, устанавливаемых отдельно.
Зазор в зоне размола регулируется также за счет при-
садки статора (невращающегося диска). Ротор установлен не-
подвижно в станине мельницы, что обеспечивает большую жест-
кость конструкции и снижает вероятность возникновения повы-
шенных вибраций.
Различные способы производства древесной массы из щепы
требуют исполнения размольной камеры как с открытым вы-
ходом (работа без давления лара), так и закрытой (работа
с предварительным пропариванием щепы и выдувка массы из
камеры с помощью пара). Поэтому мельницы выполняются в не-
скольких вариантах: с закрытой камерой и ленточным винто-
вым питателем используются для размола Щепы на первой сту-
пени при термомеханических способах производства древесной
массы из щепы (МД-4Ш7, МД-5Ш1); с закрытой камерой и спе-
циальным винтовым питателем (например, двухзаходным, по-
лым) используются для размола щепы на второй ступени прн
термомеханическом способе производства древесной массы нз
щепы С размолом под давлением на двух ступенях (МД-4Ш7-1,
МД-5Ш1-1); с открытой камерой н ленточным питателем ис-
пользуются для всех ступеней размола при свободном выходе
массы из камеры, а также для размола отходов сортирования
при производстве древесной массы (МД-4Ш7-2, МД-5Ш1-2).
Последний вариант мельниц может применяться на размоле
различных волокнистых материалов прн повышенной и высокой
концентрации^ как и подобные мельницы 1-го, 2-го, 3-го и 4-го
типоразмеров меньшей мощности (160—1600-кВт).
Мельницы дисковые сдвоенные. Сдвоенные дисковые мель-
ницы в настоящее время являются основным видом оборудова-
ния для размола волокнистых материалов прн низкой концен-
трации. Поэтому количество типоразмеров этих мельниц наи-
168
большее. Шесть типоразмеров сдвоенных дисковых мельниц по-
зволяют подобрать оборудование как для самых маленьких,
так н самых мощных технологических потоков.
Рис. 4.6. Сдвоенная дисковая мельница 1-го типоразмера:
/ — винтовая пара; 2 — крышка камеры; 3 — статор; 4 — диск ротора; 5 — гарнитура раз-
малыаающая; 6 — станина; 7 — ротор; в — муфта
Рис. 4.7. Схемы подачи массы в сдвоенные дисковые мельинцы:
а — двухпоточная однотрубная; б — двухпоточная двухтрубная; в — однопоточиая; I —
вход массы; 2 — выход массы; 3 — рециркуляционный трубопровод
Конструкцию сдвоенных дисковых мельннц типоразмеров 00,
0, 1 и 2 рассмотрим на примере мельницы 1-го типоразмера, по-
казанной на рис. 4.6. Эти мельницы разработаны на базе одно-
дисковых мельниц с закрытой камерой. В отлнчне от последних
ротора сдвоенных мельннц не нмеёт упорного подшипника (вы-
169
полнен «плавающим»). Диск ротора облицован размалывающей
гарнитурой с двух сторон. На задней стенке камеры мельницы,
как и на передней, установлена статорная гарнитура и располо-
жен также впускной патрубок для подачи массы в камеру. Это
и дает возможность создать в мельнице две зоны размола. Ос-
тальные узлы мельницы полностью заимствованы от однодис-
ковой. Крышка камеры может откидываться в обе стороны,
обеспечивая дбступ к размалывающей гарнитуре.
Все рассматриваемые сдвоенные дисковые мельницы снаб-
жены зубчатыми муфтами, которые соединяют их с выносными
приводными электродвигателями и обеспечивают возможность
осевого перемещения ротора мельницы во время изменения за-
зоров в зоне размола.
; Все сдвоенные мельницы имеют четыре присоединительных
патрубка, через; которые масса может подаваться в камеру и вы-
ходить из нее. При этом возможны следующие схемы подачи
размалываемого материала (рис. 4.7): масса подается в патру-
бок на задней стенке камеры и разделяется на два параллель-
ных потока: один;поток проходит в ближайшую зону размола,
второй — через отверстия в роторе во вторую зону размола;
далее оба потока объединяются и отводятся из камеры через
верхний или нижний патрубок; масса подается в камеру двумя
параллельными потоками и отводится в одно из выходных от-
верстий камеры (верхнее или нижнее) одним потоком; масса
проходит зоны размола последовательно, для чего она подается
в один из входных патрубков и удаляется в другой, выходные
патрубки в камере и отверстия в роторе при этом должны быть
заглушены.
Предпочтительнее подача массы по первому способу, так
как в этом случае при обслуживании мельницы (замене гарни-
туры и других;операциях) не требуется отсоединений трубопро-
водов. Второй способ предусмотрен как возможный вариант. Он
обеспечивает наилучшие условия подачи массы двумя парал-
лельными потоками и наибольшую производительность, но ус-
ложняет систему массных трубопроводов. Третий Вариант мо-
жет применяться в тех случаях, когда не требуется большая
производительность, а необходима более значительная степень
разработки массы, производительность снижается на 40—50 %.
Необходимый зазор в зонах размола регулируется переме-
щением с помощью механизма присадки, установленного
в крышке, аксиально подвижного статорного диска. Выравни-
вание зазоров в обеих зонах происходит за счет перемещения
ротора (под действием разности давления массы и нормальных
усилий размола) до тех пор, пока суммарная осевая нагрузка
с обеих сторон не выравняется. Сдвоенные мельницы типораз-
меров 00, 0, 2 по своему конструктивному исполиеиию полно-
стью повторяют описанную выше мельницу 1-го тйпоразмера н
отличаются практически только габаритом.
170
В третьем типоразмере в настоящее время выпускается сдво-
енная мельница, по конструкции отличающаяся от вышеописан-
ных. Герметичное пространство размольной камеры у этой мель-
ницы (рис. 4.8) образовано двумя корпусами — подвижным и не-
подвижным. Корпусы имеют разъем в вертикальной плоскости.
Они соединены болтами в одно целое и устанавливаются на
станину, причем их взаимное центрирование производится по
Рис. 4.8. Сдвоенная дисковая мельница 3-го типоразмера, со средним распо-
ложением диска: . ,
1 — станина; 2 — гидроцнлнидр присадки; 3 — корпус подвижный; 4 — статор подвижный;
5 —гарнитура размалывающая; « — сальник; 7—корпус неподвижный; а—ротор .
обработанной направляющей поверхности станины. Подвижный
корпус после его отсоединения может отводиться для обеспе-
чения доступа при.замене и осмотре гарнитур», Ротор мельницы
также Подвижен в осевом направлении («плавающий» ротор).
Выходы вала цз корпусов уплотнены.сальниками.
Эта мельница имеет два присоединительных,патрубка, через
которые масса подается в зоны размола самостоятельными по-
токами. Из камеры может выходить через один патрубок.
. При .работе мельницы подвижный .статор находится в рав-
новесии под действием осевых усилий в зонах размола и усилия
трех гидроцилиндров механизма присадки. •
1.7 г
Давление масла, определяющее усилие в гидроцилиндрах,
устанавливается с помощью напорного золотника на пульте уп-
равления и поддерживается постоянным. При износе гарнитуры
или при колебаниях количества массы, проходящей через мель-
ницу, статор за счет изменения зазоров в зонах размола авто-
матически находит равновесное состояние при постоянном уси-
лии гидроприсадки.
Самопроизвольное соприкосновение дисков при прекраще-
нии подачи массы предотвращается с помощью реле давления,
датчики которого установлены на впускных патрубках мель-
ницы, при прекращении подачи массы или при падении давле-
ния ее на входе ниже заданного реле отключает приводной дви-
гатель и статор отводится гидроцилиндрами.
Привод ротора от электродвигателя осуществляется через
специальную роликовую муфту, обеспечивающую его сво-
бодное перемещение в осевом направлении. В роликовой
муфте по сравнению с зубчатой возникают значительно мень-
шие по величине осевые нагрузки, передаваемые на вал дви-
гателя.
К преимуществам этой мельницы можно отнести неконсоль-
ное расположение диска, что желательно при значительных вра-
щающихся массах. Однако эта конструкция мельцицы имеет ряд
существенных недостатков; как у всех мельниц со средним рас-
положением диска недостаточно хороший доступ к размалываю-
щей гарнитуре, что затрудняет ее замену; сложность конструк-
ции и нетехнологичность в изготовлении; ограниченные воз-
можности варьирования схем подачи массы; необходимость
применения гибкого подводного шланга или компенсирующего
устройства для подачи массы в патрубок подвижного корпуса.
Поэтому разработаны новые конструкции сдвоенных мельниц
3-го и 4-го типоразмеров, обладающие всеми преимуществами
сдвоенных мельниц, рассмотренных ранее.
Учитывая, что частота вращения ротора сдвоенных дисковых
мельниц больших величин невелика (500—600 мин-1) и что ро-
торный диск сдвоенной мельницы при работе как бы зажат
между двумя поверхностями (через массу), консольное рас-
положение диска, даже при «плавающем» роторе вполне до-
пустимо.
Конструкция сдвоенных мельниц 3-го и 4-го типоразмеров
с консольным расположением вращающегося диска показана
на рис. 4.9. Этн мельницы, как и сдвоенные мельницы |-го ти-
поразмера, имеют станину, отлитую из чугуна, в передней части
которой выполнен чашеобразный прилив, облицованный внутри
нержавеющим материалом. Прилив вместе с закрывающей его
крышкой и задней стенкой образует герметичное пространство
размольной камеры. Внутри камеры у задней стенки распола-
гается подвижный в осевом направлении невращающийся диск
статора, закрепленный на трех штангах, имеющих реВьбу, в ко-
172
торую ввинчены три винта, установленные в подшипниковых
опорах, закрепленных в станине.
Вращение от механизма присадки, размещенного в задней
части станины, передается на один из винтовых механизмов,
шестерня которого через центральное синхронизирующее колесо
приводит во вращение два других винтовых механизма.
Ротор мельницы своим подшипниковым стаканом также ус-
тановлен в расточках станины, и стакан ротора зафиксирован
Рис. 4.9. Сдвоеииая дисковая мельница 3-го и 4-го типоразмеров с консоль-
ным расположением дисков:
/ — станина; 2 — ротор; 3—механизм присадки; 4 — размалывающая гарнитура; 5 —
муфта
от проворачивания, но подвижен в осевом направлении. Выход
вала мельницы из размольной камеры герметизирован саль-
ником.
Мельница имеет присоединительные патрубки, через кото-
рые масса может подаваться в камеру и выходить из иее, при
этом возможны все три ранее рассмотренные схемы подачи
массы.
Сдвоенные дисковые мельницы новой конструкции обладают
рядом преимуществ перед ранее рассмотренной сдвоенной мель-
ницей третьего типоразмера. Основными из них являются: мень-
шая 1 Металлоемкость, лучшая технологичность изготовления;
применение электромеханической присадки более надежной
и простой. в эксплуатации; лучшее условия смены гарнитуры;
уменьшение габаритных размеров; уменьшение шума, созда-
ваемого мельницей, за счет отделения статора от задней стенки
173
и выполнения крышки камеры с двойными стенками; лучшие
условия ремонта (замены подшипников, втулки защитной,
муфты и др.); применение жидкой смазки подшипников мель-
ницы (масляной ванны) вместо консистентной, что обеспечи-
вает лучшие условия работы подшипников; наличие одного саль-
никового узла вместо двух.
Сдвоенные мельницы 5-го типоразмера найдут применение
только в технологических линиях по производству древесной
массы из щепы. Эти мельницы (рис. 4.10) в настоящее время
77 1В 19
Рис. 4.10. Сдвоенная дисковая мельница 5-го типоразмера:
1, 15— опоры ротора; 2, 14 — ленточные питатели; 3, 11 — полукорпусы; 4, /3—отводные
паропроводы; 5, 12 — подводные патрубки; 6, /0 —статоры; 7, 9 — гарнитура размалыва-.
ющая; 8 — диск ротора; 16 — муфта; 17, 19 — винтовые пары; 18 — выпускное отверстие
разрабатываются. Они будут иметь среднее расположение вра-
щающегося диска (между подшипниковыми опорами вала)
и снабжены двумя электромеханическими присадками, произ-
водящими перемещение обоих статорных дисков и устанавли-
вающих необходимые зазоры в своих зонах размола. Для по-
дачи массы в зоны размола на валу мельницы с обеих сторон
вращающегося диска установлены ленточные винтовые пита-
тели. Отвод пара из зон размола осуществляется через специ-
альные трубопроводы. '.
4.1.3. Электропривод и система управления
Для привода дисковых мельниц мощность^) до 200 кВт при-
меняются асинхронные электродвигатели на напряжение 380,
500 н 660 В, предусмотрено также комплектование мельниц при
мощности двигателей 160 и 200 кВт асинхронными двигателями
на напряжение 6000 В.
>74
Привод дисковых мельниц мощностью 250 кВт и выше осу-
ществляется, как правило, от синхронных закрытых электродви-
гателей на напряжение 6000 В при мощности двигателей до
1000, кВт и на напряжение 6000 й 10 000 В при мощности дви-
гателей 1000 кВт и более. Возбуждение синхронных двигателей
осуществляется от тиристорных возбудительных устройств.
Синхронные закрытые электродвигатели разработаны спе-
циально для привода дисковых мельниц. Они имеют замкну-
тую систему вентиляции через встроенный охладитель, преду-
смотрена также возможность подвода свежего воздуха внутрь
двигателя. Это позволяет при установке мельниц в помещениях
с агрессивной средой обеспечить их надежную и долговечную
работу.
Синхронные закрытые электродвигатели укомплектовы-
ваются датчиками температуры охлаждающего воздуха и воды,
а при мощности двигателей 1000 кВт и более, кроме того, дат-
чиками температуры подшипников, железа и обмоток каждой
фазы статора.
На трубопроводах подачу охлаждающей воды н воздухоох-
ладитель двигателя предусмотрена установка регулятора тем-
пературы, обеспечивающего поддержание постоянного тепло-
вого режима во время работы двигателя и автоматич'ёское от-
ключение воды после его останова.
Мельницы могут комплектоваться системами местного уп-
равления или автоматического. Автоматическая система управ-
ления содержит те; же узлы, что и система местного управле-
ния, и отличается лишь тем, что в шкаф местного управления
дополнительно устанавливаются блоки программного пуска
и автоматической присадки. Блок программного пуска обеспе-
чивает автоматическое включение и отключение механизмов
мельницы по определенной программе по команде оператора
или управляющей вычислительной машины. Блок автоматиче-
ской присадки осуществляет автоматическую присадку (или от-
садку) дисков в зависимости от мощности приводного двига-
теля мельницы и поддерживает заданную мощность автома-
тически.
Во время работы мельницы электрическая схема управления
обеспечивает также контроль нормальной работы всех механиз-
мов и узлов мельницы и осуществляет предупредительную сиг-
нализацию или отключение мельницы при каких-либо наруше-
ниях в работе.
4.1.4. Размалывающая гарнитура для дисковых мельннц
Размалывающая гарнитура — основной рабочий орган мель-
ницы, осуществляющий непосредственное воздействие на во-
локна в процессе их обработки, рабочая повёрхность гарни-
туры характеризуется числом и размерами ножей и канавок
175
a
з
и их расположением иа поверхности. В совокупности с частотой
вращения роторного диска и потребляемой мощностью пара-
метры гарнитуры определяют качество размола массы, транс-
портирующую способность мельницы, ее технико-экономические
показатели.
В мировой практике разработано большое число различных
типов Гарнитуры, отличающихся конфигурацией рабочей по-
верхности. К сожалению, несмотря иа накопленный опыт, вы-
бор оптимального для данного процесса варианта гарнитуры
часто осуществляется эмпирическим путем.
Основное значение при размоле массы низкой концентрации
имеет количество и длина ножей на рабочей поверхности гар-
нитуры. При заданной частоте вращения эти параметры одно-
значно определяют секундную режущую длину мельницы.
С точки зрения числа метрорезов можно выделить три ос-
новных разновидности гарнитуры: с максимальным, средним
и минимальным числом метрорезов. Первый тип гарнитуры при
прочих равных условиях способствует преимущественному фиб-
риллированию волокон, третий — укорочению, второй тип гар-
нитуры оказывает то и другое действие.
Второй тип гарнитуры подходит для большинства видов раз-
мола. В тех случаях, когда требуется увеличить режущее дей-
ствие этой гарнитуры, необходимо увеличить загрузку мельницы
(уменьшить зазор в зоне размола), когда режущее действие
нежелательно, загрузку надо уменьшить (увеличить зазор).
Лишь в тех случаях, когда невозможно достичь желаемых ре-
зультатов иа оптимальном типе гарнитуры, следует применять
другие ее разновидности.
Наиболее характерные схемы расположения иожей иа ра-
бочей поверхности гарнитуры, применяемой на отечественных
дисковых мельницах, представлены иа рис. 4.11. Характери-
стика основных типов гарнитуры для различных типоразмеров
мельииц приведена в табл. 4.3.
Гарнитура для отечественных дисковых мельииц, применя-
емых для размола массы низкой концентрации, по количеству
иожей приближается ко второму условному типу гарнитуры.
Она имеет три зоны (реже две)—заходиую, среднюю и пери-
ферическую. Заходиая зона служит для создания определенной
направленности потока массы и иа результаты размола влия-
ния не оказывает. Средняя зона имеет, как правило, боЛее
крупные и реже расположенные ножи, чем периферическая.
Рис. 4.11. Гарнитура размалывающая для дисковых мельниц:
а — нарезная из цельных дисков; б — для размола щепы и массы высокой концентра-
ции; в—радиальная; г —с параллельно расположенными ножами н с перемычками; о —
шипообразная; е — радиальная со спирально расположенными перемычками; ж — с па-
раллельно расположенными ножами н с разделительной канавкой; з — радиальная с пере-
мычками для предварительного размола
177
4.3. Характеристика основных типов гарнитуры для дисковых мельниц
отечественного производства
Типо- размер мель- ницы Обозначение гарнитуры Ширина ножа, мм Ширина канавки, мм Наличие перего- родок в канав- ке Режу- щая длина за 1 оборот, ' км Коли- чество секторов в диске, шт.
00 МДС-00.00.002 (МДС-00.00.004) МДС-00.00.002-01 3 3 0,96 1 .
(МДС-00.00.004-01) 4 4 — 0,56 i
0 Р-500.001 (Р-500.002) ,}3 4 + 2,46 4
Р-500.005 4 5 + 1,2 4
1 Р-630.002 (Р-630.004) } 3 4,5 + 5,9 6
Р-630.007 4 6,3 + 2,0 6
2 Р-800.003 3 4 7,1 6
Р-800.011 (Р-800.012) )3 5 — 9,6 6
Д-800.001 3 8 + 1,9 6
3 Р-1000.002 3 5 + 18,0 8
Р-1000.013 (Р-1000.014) } 2,6 5,2 19,0 8
МД-56.01.005 У1 3 8 4,0 , 8
Примечание. В скобках указана гарнитура для второй зоны сдвоен-
ных мельниц. Она подобна предыдущей, ио имеет другой угол наклона иожей.
Опыт эксплуатации гарнитуры с различной конфигурацией
рисунка рабочей поверхности иа массном размоле полуфабри-
катов показывает, что с точки зрения пропускной способности
и равномерности износа рабочей поверхности, расположение но-
жей по рис. 4.11, г и ж является более оправданным, чем по
рис? 4.11, в. Ножи и канавки этой гарнитуры имеют одинако-
вое сечение вдоль радиуса, поэтому наличие местного износа
из-за неравномерности проходного сечения на гарнитуре этого
типа, как правило, не наблюдается.
Для интенсификации размола за счет увеличения пути дви-
жения волокон в рабочем зазоре используют гарнитуру с пере-
городками в межножевых канавках, которые препятствуют
сквозному продвижению массы по канавкам и выводят ее
в зону размола. Перегородки в целях исключения неравномер-
ного износа поверхности устанавливают, как правило, по спи-
рали. При отсутствии перегородок в межножевых канавках ра-
бочую поверхность гарнитуры иногда разделяют кольцевой
канавкой, которую располагают на расстоянии 70—100 мм от
периферии диска. Наличие такой канавки изменяет площадь
проходного сечения в основной рабочей зоне и приводит к пере-
распределению скоростей потока массы. Это способствует йнтен-
178
сификации воздействия на волокна режущих кромок ножей,
расположенных на периферии диска.
. Для размола грубой массы (отходов сортирования, древес-
ной массы для древесноволокнистых плит на второй ступени
и т. п.) при низкой концентрации и при работе мельниц с ма-
лой производительностью также рекомендуется использовать
гарнитуру с перемычками в канавках (рис. 4.11, е и г). Подоб-
ная же гарнитура применяется на предварительном размоле
целлюлозы и полуфабрикатов высокого выхода, но размол при
этом осуществляется при больших зазорах.
Для размола щепы и массы высокой концентрации приме-
няется гарнитура, имеющая не менее трех зон размола, что
обеспечивает постепенную обработку материала (роспуск на
пучки волокон, потом на волокна, затем обработку волокон).
По сравнению с гарнитурой для низкой концентрации массы
эта гарнитура (рис. 4.11, б) имеет узкий плоский участок на
периферии. Остальная часть выполнена конусной, в средней ча-
сти конусность составляет 1—2°, в заходной 5—15°. Заходная
часть выполняется более развитой, что необходимо для обеспе-
чения транспортирующей способности мельниц.
В канавках гарнитуры в средней и периферической зонах
располагаются перегородки, высота которых к периферии по-
1 степенно увеличивается до высоты ножей.
Для предварительного размола полуцеллюлозы, пропарен-
ной щепы в производстве древесноволокнистых плит (1-я сту-
пень размола) применяется размалывающая гарнитура
(рис. 4.11, в), которая имеет небольшое количество высоких
ножей, перемычки и развитую заходную зону. Реже для этих же
целей применяется щипбобразная гарнитура (рис. 4.11, д).
На отечественных дисковых мельницах применяется в ос-
новном размалывающая гарнитура, выполненная в виде от-
дельных секторов методами точного литья в оболочковые формы
(литая гарнитура). Лишь для самых маленьких мельниц (ти-
поразмеры 00 и 0) гарнитура выполняется Путем нарезки но-
жей механической обработкой (нарезнаягарнитура,рис.4.II,а)
в виде цельных дисков. Гарнитура поставляется термически и
механически обработанной, комплекты гарнитуры, устанав-
ливаемые на ротор мельницы; подвергаются баланси-
ч ровке.
В зависимости от требуемой коррозионной стойкости литая
гарнитура изготавливается из специальной, стали 40Х17Н2М,
легированной хромом, никелем и молибденов, или’ из стали
; 95X18. Твердость отливок 400—500 НВ. Нарезная гарнитура
г. изготавливается из сталей 12Х18Н9ТЛ с твердостью 220—
300 НВ. Толщина диска такой гарнитуры значительно больше
толщины секторов литой гарнитуры. Это позволяет методами
механической обработки производить перенарезку ее рабочей
- поверхности повторно (до 3—4 раз). Ввиду малой твердости
179
рабочей поверхности нарезной гарнитуры износостойкость ее,
как правило, значительно ниже, чем литой.
В последнее время в нашей стране и за рубежом прово-
дятся широкие исследования по использованию новых, более
износостойких материалов для изготовления гарнитуры, таких,
например, как высокопрочный чугун, легированный бором.
Предпринимаются попытки использования и неметаллических
материалов (керамических, базальтовых и др.).
4.1.5. Применение дисковых мельниц
Изготавливаемые отечественными заводами дисковые мель-
ницы позволяют укомплектовать любые технологические по-
токи, базирующиеся как на традиционной, так и на появив-
шейся в последние годы новой технологии производства полу-
фабрикатов.
Все виды обработки (размола) волокнистых материалов,ко-
торые осуществляются на дисковых мельницах, можно разде-
лить на следующие группы: предварительный размол, разделе-
ние непроваренной щепы, сучков, пучков волокон, костры на
волокна, этот вид обработки осуществляется в основном в ва-
рочных цехах; массный размол — основной вид размола —
обеспечивает придание волокнам определенных технологиче-
ских свойств и осуществляется в размольно-подготовительных
цехах, может проводиться как при низкой, так и при высокой
концентрации массы; размол щепы в производстве древес-
ной массы термомеханическим и другими способами для раз-
личных видов бумаги, картона, древесноволокнистых плит
(сюда же необходимо отнести размол химической древесной
массы, полуцеллюлозы высокого выхода); размол отходов сор-
тирования древесномассного и целлюлозного производств, пред-
варительный размол крупных кусков древесины и пучков волокон
осуществляется в основном при высокой концентрации, а пос-
ледующий их размол при низкой концентрации; размол массы
перед подачей на бумагоделательные и картоноделательные
машины с целью расщепления сгустков волокон и выравнива-
ния массы; прочие виды размола, например размол маку-
латуры после ее термодисперсионной обработки, размол макула-
туры после гидроразбивателей, дополнительный размол дефиб-
рерной массы, размол тряпичной полумассы после тряпкору-
бок и др.
Предварительный размол. Этот вид размола осуществляется
в варочных цехах; может быть одностадийным или двухста-
дийным. Одна из стадий дефибрирования, как правило, прово-
дится до промывки полуфабриката в присутствии щелока, вто-
рая— после промывки. Двухстадийный процесс подготовки
массы на дисковых мельницах в варочных цехах находит все
большее применение в связи с тем, что разработаны различные
180
способы производства полуфабрикатов высокого выхода (цел-
люлозы с выходом 50—60 % и полуцеллюлозы с выходом
70-85 %).
Как первый шаг по пути увеличения выхода целлюлозы при-
меняется размол массы низкой концентрации после выдувного
резервуара в присутствии щелоков при температуре 80—90° С
в дисковых мельницах с закрытой камерой. При этом перед
дисковыми мельницами обычно производится дробление круп-
ной щепы и сучков на цилиндрических мельницах, разбивате-
лях, встроенных в выдувные резервуары, конических мельни-
цах, работающих с большим зазором, или фибрилляторах,
снабженных перфорированными ситами с диаметром отверстий
около 20 мм. Это повышает качество размола на дисковых
мельницах и способствует снижению общего расхода энергии.
Лучшим устройством, устанавливаемым перед дисковой мель-
ницей, необходимо считать фибриллятор, так как он кроме
дробления крупной щепы обеспечивает удаление посторонних
предметов (металла, камней и т. п.), размер которых больше
размера отверстий сита, и тем самым защищает мельницы
от поломок, а также создает достаточный для подачи массы
в мельницы напор.
Для размола целлюлозы высокого выхода можно приме-
нять однодисковые и сдвоенные мельницы с закрытой камерой.
Производительность мельниц при этом будет максимальной.
Размол осуществляется в один проход при концентрации массы
не менее 4%. Более высокая концентрация массы позволяет
уменьшить количество отходов сортирования и сохранить длину
волокон. На размол затрачивается энергии от 145 до
250 МДж/т, в зависимости от выхода целлюлозы и породы
древесины. Масса в мельницы должна подаваться под давле-
нием 0,1—0,25 МПа.
После предварительного размола в дисковых мельницах
масса обычно подается на сортирование. Отсортированную
массу направляют на промывку, а отходы сортирования вновь
поступают в выдувной резервуар и циркулируют в системе до
тех пор, пока не пройдут через сортировки.
В некоторых Технологических потоках отходы сортирования
направляют на повторную варку (это упрощает схему, но
уменьшает общий выход целлюлозы).
Такой размол массы вполне пригоден для получения цел-
люлозы с выходом до 50—52%. При большем выходе целлю-
лозы размол только в мельницах с закрытой камерой не обес-
печивает сокращения количества отходов до приемлемого пре-
дела. Повышение расхода энергии не дает требуемого эффекта,
так как сопровождается существенным уменьшением длины
волокон.
Оптимальный расход энергии должен определяться индиви-
дуально для каждого потока.
181
В таких случаях оправдывает себя применение второй сту-
пени размола при высокой концентрации. Эта вторая ступень
размола осуществляется в дисковых мельницах со свободным
выходом массы при концентрации 12—15% и удельном рас-
ходе энергии 180—580 МДж/т. Второй ступени размола пред-
шествует, как правило, промывка.
После промывки целлюлозу в дисковые мельницы подают
системой винтовых конвейеров. В этом случае мельница может
быть размещена в непосредственной близости от промывной
установки. После дисковой мельницы размолотая масса насо-
сом высокой концентрации откачивается в бассейн. Дисковые
мельницы можно размещать непосредственно на бассейне вы-
сокой концентрации. В этом случае масса к мельнице от
промывной установки подается насосом высокой концент-
рации (подача должна быть обязательно равномер-
ной). J
Потребление энергии на размалывающих установках высо- |
кой концентрации зависит от. выхода целлюлозы и от степени
разделения массы на волокна в первой ступени. Следует от-
метить, что во второй ступени размола степень помола увели-
чивается незначительно, достигается лишь разделение массы
на волокна без их укорочения.
Размол на второй ступени (при повышенной концентрации)
должен осуществляться в легком режиме. Для проведения
этого процесса требуется применять мельницы с большой раз-
малывающей поверхностью гарнитуры и высокой окружной
скоростью дисков ротора.
Для этих целей рекомендуется применять дисковые мель-
ницы исполнения Ш 3-го и 4-го типоразмеров с диаметрами
дисков 1000 и 1250 мм, снабженные питателем и обеспечива-
ющие на таком виде размола производительность от 65 до
400 т/сут.
В производстве сульфатной целлюлозы высокого выхода
в последние годы получил распространение так называемый
внутрипоточный размол. При этом способе предварительного
размола обработка массы осуществляется в мельнице, уста-
навливаемой непосредственно на линии выдувки, при высоком
давлении и температуре 80—100° С (низкотемпературная вы-
дувка). Давление и количество поступающей В; мельницу массы
регулируются выдувным клапаном котла. Этот способ размола
может полностью заменить предварительный: размол массы
в дисковых мельницах при низкой концентрации. Разделение
массы на волокна здесь осуществляется без повышения сте-
пени помола при минимальном укорочений волокна. Несмотря-
на малый удельный расход энергии, значительно снижается со-
держание в массе костры и непровара, что увеличивает эффек-
тивность промывки. Закрытая система уменьшает ценообразо-
вание.
182
Для внутрипоточного размола массы применяются мель-
ницы исполнения У, способные работать при высоких давлениях
(до 2,4 МПа), что соответствует сумме рабочего и статического
давлений в варочном котле.
Для этих целей могут быть применены дисковые мельницы
марок МД-2У5, МД-ЗУ5, МД-ЗУ8 и МД-ЗУ9, имеющие усилен-
ные камеры и мощные сальниковые узлы. Производительность
этих мельниц при таком применении составляет от 100 до
750 т/сут. Необходимо учитывать, что нормальная работа мель-
ниц на линии выдувки не может быть обеспечена, если в массе
имеются посторонние включения (камни, металл и др.). Поэто-
му должна быть обеспечена обязательная очистка щепы
перед варкой (сухим или мокрым способом) или варочные
котлы должны снабжаться встроенными сепараторами, улав-
ливающими инородные включения.
В случае применения внутрипоточного размола выход цел-
люлозы может быть увеличен на 3—4% без ухудшения каче-
ства массы. Правильное применение указанных выше способов
размола в варочном отделе может обеспечить выход целлю-
лозы до 60%. При этом может быть исключено сортирование
массы полностью или той ее части, которая применяется для
основного слоя картона. При производстве белимых сортов
целлюлозы процесс сортирования также может быть упрощен,
но варка щепы должна проводиться до разделения ее на во-
локна.
Рассмотренные выше способы размола в основном отно-
сятся к производству целлюлозы в установках непрерывной
варки с вертикальным котлом. При производстве целлюлозы
в многотрубных аппаратах предварительный размол осуществ-
ляется, как правило, в две ступени. Первая ступень — на мель-
ницах для горячего размола (исполнения У) непосредственно
после варочного аппарата до выдувного резервуара, т. е. так
же, как и в выше рассмотренных вариантах, йа линии выдувки
при высоком давлении и температуре.
Надо иметь в виду, что в связи с особенностями передачи
сваренной щепы от варочного аппарата к мельнице перед пос-
ледней должен быть установлен загрузочный питатель, подаю-
щий массу в зону размола мельницы. Он может быть выпол-
нен как элемент варочного аппарата либо поставляться вместе
с мельницами в виде установок.
После мельниц устанавливаются выдувные устройства, вы-
полняемые обычно в виде клапанов, регулирующих проходное
сечение выпускных отверстий. Очистка щепы от инородных
включений и в этом случае является также обязательным ус-
ловием для нормальной работы мельниц.
Вторая ступень размола осуществляется после промывки
массы и может производиться как. при низкой концентрации
(4—5%) в мельницах с закрытой камерой, так и при повышен-
183
ной концентрации (8—15%) в мельницах со свободным вы-
ходом.
Массный размол. Этот вид размола проводится, как пра-
вило, в размольно-подготовительных отделах и предназначен
для придания волокнам определенной структуры, размеров по
длине и толщине, гибкости и пластичности. Этот вид размола
применяется для полуфабрикатов, в основном уже разделен-
ных на волокна, и может проводиться при низкой концентра-
ции (2—6%), что является наиболее распространенным спо-
собом приготовления бумажной массы, а также при высокой
(10—30%) концентрации. Массный размол при низкой кон-
центрации осуществляется на однодисковых и сдвоенных мель-
ницах с закрытой камерой. Предусмотренные стандартом мель-
ницы этого исполнения обеспечивают производительность до
650 т/сут. При размоле массы повышенной и высокой концент-
рации применяются мельницы, снабженные питателем и имею-
щие свободный выход массы. Они от мельниц, применяемых
для предварительного размола, отличаются лишь размалываю-
щей гарнитурой.
Размол массы высокой концентрации проводится на спе-
циальных установках, включающих сгущающее оборудование,
транспортные средства и дисковые мельницы. Описание и ос-
новные параметры таких установок приведены ниже. После
размола массы при высокой концентрации (обычно только
в одну ступень), как правило, требуется последующий размол
при низкой концентрации.
Размол массы при низкой концентрации наиболее прост
с точки зрения организации технологических потоков и мобиль-
ности изменения технологических схем. При размоле массы
высокой концентрации дополнительно требуется сгущающее
оборудование, транспортирующее устройство и т. д., кроме
того, увеличивается удельный расход энергии. Это оправданно
в производстве ограниченного ассортимента бумаг (мешочной
и некоторых других), при переработке полуфабрикатов из ли-
ственных пород древесины и отходов сортирования древесной
массы. Поэтому в тех случаях, когда качество массы, размоло-
той при низкой концентрации, позволяет получить бумагу с не-
обходимыми свойствами, а также в потоках небольшой про-
изводительности предпочтение следует отдавать такому раз-
молу.
Оптимальным режимом размола большинства волокнцстых
полуфабрикатов является такой,, при котором прирост степени
помола за одну ступень составляет 5—15° ШР. Нижние пре-
делы (5—8° ШР) рекомендуются для трудиоразмалываемых
материалов (сульфатной целлюлозы, хлопковой целлюлозы и
др.), верхние (8—15°ШР) для легкоразмалываемых (сульфит-
ной беленой целлюлозы, нейтрально-сульфитцой полуцеллюлозы
и т. п. ).
184
На дисковых мельницах за один проход особенно легкораз-
малываемых материалов можно повысить степень помола на
20—25° ШР, но при этом резко сокращается длина волокон.
Достигается это увеличением степени загрузки мельницы и
уменьшением производительности. Срок службы гарнитуры при
таких режимах работы уменьшается в несколько раз. В случае
необходимости, уменьшив загрузку мельницы и увеличив ее
производительность, можно уменьшить степень помола мате-
риала, при этом будет преобладать фибриллирование волокон,
срок службы гарнитуры будет наиболее высоким.
Как уже было сказано, характер воздействия гарнитуры на
волокно зависит от удельной нагрузки. Максимально допусти-
мые для некоторых видов материалов удельные нагрузки, при
которых еще обеспечиваются хорошие физико-механические
свойства бумаги, приведены в табл. 4.4. В этой таблице даны
также рекомендуемые значения удельной нагрузки с учетом до-
стигаемой направленности процесса размола для целлюлоз из
древесины хвойных пород.
4.4. Удельная нагрузка при размоле некоторых видов волокнистых материалов
Вид размалываемого материала Удельная нагрузка, Дж/км
максималь- ная рекомендуемая для укорочения волокон рекомендуемая для фибриллиро- вания волокон
Сульфатная небеленая хвойная целлюлоза 2500—2700 1800—2700 1000—1200
Сульфатная беленая хвойная целлюлоза 1800—2000 1500—2000 800—1000
Сульфитная небеленая хвойная целлюлоза 1400—1600 1200—1600 600—800
Сульфитная беленая хвойная целлюлоза 800—1200 1000—1200 500—700
Сульфатная беленая листвен- ная целлюлоза 1100—1300 — —
Хвойная полуцеллюлоза 1300—1500 — —
Лиственная полуцеллюлоза 1000—1200 — —
Отходы сортирования древес- ной массы 1500 —- —
Тростниковая сульфатная цел- люлоза 800 — —
Поскольку йа процесс размола оказывает влияние практи-
чески только полезная мощность Мюл/для расчета размалыва-
ющих машин целесообразно ввести показатель удельного по-
лезного расхода энергии Ао, который показывает, какая работа
затрачивается в межножевом зазоре мельницы для того, чтобы
увеличить степень помола 1 т волокна на 1° ШР. Этот показа-
тель при постоянном удельном давлении в зазоре не зависит
185
от типа размалывающей машины и определяется видом во-
локна, его сопротивляемостью размолу.
Процесс размола характеризуется начальным периодом (от
13—15 до 27—30° ШР) со значительным удельным расходом
энергии, средним (от 27—30 до 65—70° ШР), удельный расход
энергии на 1°ШР на этом участке наименьший, и заключитель-
ным периодом, когда удельный расход энергии достигает мак-
симума.
Средние значения удельных расходов энергии Ло на раз-
моле для некоторых видов полуфабрикатов приведены
в табл. 4.5.
4.5. Средние значения удельных расходов энергии Ао при размоле некоторых
видов волокнистых полуфабрикатов
Вид размалываемого материала Полезный удельный расход энергии, МДж (т-°ШР)
Начальный период Средний период Заключительный период
Сульфатная хвойная небеленая 43—54 21—25 90—НО
целлюлоза Сульфатная хвойная бёленая’ 40—43 18—21 (до 96 °ШР)
целлюлоза Сульфитная хвойная небеленая . 25—32 15—18 —
целлюлоза Сульфитная хвойная беленая 21—25 11—14 50—58
целлюлоза Сульфатная , лиственная беле- '— *. 36.(20—80 °ШР) (до 90 °ШР)
ная целлюлоза 1 • • .
Размол щепы в производстве древесной массы. Производи
ствр древесной массы из щепы рассмотрено в разделе 6. Здесь
укажем лишь следующее.
В зависимости от технологии производства древесной массы
из щепы (термомеханический способ, полутермомеханический,
размол щепы без проварки и т. д.) требуется применение дис-
ковых мельниц, снабженных питателями и работающих как
под давлением, так н со свободным выходом массы.
Для размола щепы применяются однодисковые мельницы
4-го и 5-го типоразмеров (МД-4Ш7, МД-5Ш1), обеспечиваю-
щие производительность от 35 до 120 т/сут, а также сдвоенные
мельницы 5-го типоразмера (МДС-5Ш1) производительно-
стью до 240 т/сут. При производительности меньше .35 т/сут
могут быть использованы и дисковые мельницы 3-го типораз-
мера, например МД-ЗШ9 (18—30 т/сут);
В производстве химической древесной массы, полуцеллю-
лозы высокого выхода для размола при высоки? давлении и
температуре предварительно пропитанной- химикатами и ча-
186
стично проваренной щепы, а также для размола при давлении
0,8—1,2 МПа предварительно пропаренной щепы в производ-
стве массы для древесноволокнистых плит применяются одно-
дисковые мельницы с усиленной камерой. Эти мельницы, как
правило, поставляются в составе установок для горячего раз-
мола, которые будут рассмотрены ниже. *
Все эти процессы и особенно процесс получения древесной
массы из щепы на мощных дисковых мельницах (2500 кВт
и выше) характеризуются тем, что разделение на волокна
и размол осуществляются в одной и той же мельнице по мере
прохождения волокнистого материала от внутренней зоны раз-
малывающей гарнитуры к периферической.
При реализации всей мощности, требуемой для получения
полуфабриката определенного качества, что мощные дисковые
мельницы позволяют сделать, размол может осуществляться
в одну ступень.
Размол отходов сортирования. Отходы сортирования харак-
теризуются высоким содержанием крупных частиц волокнистых
материалов. Они должны быть предварительно- разделены на
волокна без значительного укорочения последних, а затем раз-
молоты для получения полуфабриката с определенными свой-
ствами. Правильное проведение размола отходов сортирования
позволяет получить из них массу, часто не уступающую по ка-
честву отсортированной массе.
Размол отходов сортирования осуществляется как при низ-
кой, так н при высокой концентрации. Предварительный размол
(в основном разделение на волокна) целесообразно вести при
высокой концентрации, окончательный — при низкой. Для этих
целей применяются те же дисковые мельницы, что и на мас-
сном размоле: на первой ступени — мельницы с питателем и
свободным выходом массы, иа второй — однодисковые или
сдвоенные мельницы с закрытой камерой. Для размола отхо-
дов на первой ступени используются те же самые установки,
что и для массного размола целлюлозы и полуфабрикатов вы-
сокого выхода.
При незначительном количестве отходов (менее 50 т/сут)
их размол производят только при низкой концентрации (ус-
ложнение технологической лиини в этом случае неоправданно)
в две-три ступени или в одну ступень с введением рецирку-
ляции.
Размол (выравнивание) массы перед подачей на бумагоде-
лательные и картоноделательные машины. Дополнительный
размол (выравнивание) отсортированной и очищенной массы
перед подачей на машину находит все большее распростране-
ние в связи с возрастающим применением полуфабрикатов
высокого выхода, древесной массы, а также в связи с повы-
шенными требованиями к качеству подаваемой на машину
массы. Основное назначение дополнительного размола — рас-
187
щепление сгустков волокон в массе. Дополнительный размол
необходим и потому, что качество полуфабрикатов периодиче-
ски может меняться (в зависимости от режима варки, состоя-
ния гарнитуры на мельницах в размольно-подготовительных
цехах и др.). С помощью выравнивающих мельниц машинист
бумагоделательной машины может быстро подкорректировать
качество поступающей на отлив бумажного полотна массы.
Прочие виды размола. При утилизации загрязненных видов
макулатуры (битумированной, парафинированной и т. п.) они
после термодисперсионной обработки в паровой среде подверга-
ются горячему размолу в дисковых мельницах исполнения У,
при этом частицы загрязнений (битум, парафин) размельча-
ются и равномерно распределяются между волокнами.
Применение на дисковых мельницах размалывающей гар-
нитуры с большим числом ножей обеспечивает сохранение
длины волокон и позволяет эффективно использовать мельницы
на обработке (подмоле) макулатурной массы после гид-
роразбивателей.
Дополнительный размол дефибрерной древесной массы на
дисковых мельницах как при низкой, так и высокой концент-
раций позволяет не только улучшить качество полуфабрика-
тов,' но и увеличить производительность дефибреров за счет
ужесточения режима дефибрирования.
Применяются дисковые мельницы и на размоле тряпичной
полумассы. Ряд исследований показывает, что этот процесс
более экономичен, чем размол в роллах, и тряпичная масса
после дисковых мельниц имеет более высокие механические
показатели.
4.1.6. Определение производительности мельниц
Производительность мельнйц определяют^ исходя из уста-
новленной мощности привода ротора, степени загрузки и тре-
буемого качества конечного продукта.
В качестве обобщенного показателя, косвенно характе-
ризующего изменение волокон в процессе размола, в ГОСТ
23666 — 79 «Мельницы дисковые. Типы и основные параметры»
приводится изменение степени помола, выраженное в градусах
Шоппер-Риглера (°ШР).
В табл. 4.6, 4.7, и 4.8 приведены рекомендации по примене-
нию дисковых мельниц, возможные результаты размола за один
проход полуфабриката через мельницу'и'диапазоны рекомен-
дуемых значений производительности дисковых мельниц в за-
висимости от их применения.
При определении производительности мельниц на предва-
рительном размоле (внутрипоточный размол, роспуск на во-
локна при низкой или повышенной концентрации в присутствии
щелоков, окончательный роспуск после промывки при повы-
188
4.6. Рекомендуемое применение дисковых мельниц с закрытой камерой, их производительность и степень обработки массы (размол при-концентрации до 6%) Производительность, тсут» МДС-44 i 00 — со
МДС-14 МДС-24 МДС-33 170—240 270—4001 35—70 70—140 110—220 35—70 70—140 110—220 70—120 140—240 220—400 70—100
МДС-02 О о VO С"- 1 1 g 3
1 МДС-00 i 10—15 15—30 1 ' .
МД-31 135—200 50—120 50—100 120—200 50—70
МД-25 S о о 5$ LO >£ 1О 00 , со СО CQ
МД-14 20—40 40—60
МД-02 О Ю сч со
МД-00 00 2 00
аШо ‘Лйин -чти еэйэь tfoxodu hhVo ее ехеяиЦреф -Xirou олозэиняокое В1ГОЯОЦ чнэпэхэ — 8 88 о* — 1 . 1 Д । х I 1 " §3 S8 =
Применение Предварительный раз- мол целлюлозы высо- кого выхода Размол целлюлозы Размол отходов сорти- рования древесной массы: первая ступень ‘ вторая » Выравнивание массы перед бумагодела- тельной машиной, обработка макула- турной массы Размол • массы для древесноволокн истых плит на второй ступени
* Производительность сдвоенных мельниц указана при работе их с параллельными потоками. При последовательном про-
хождении массы через зоны размола производительность должна быть уменьшена в 2' раза.
189
4.7. Рекомендуемое применение дисковых мельниц исполнения Ш, их производительность и степень обработки массы
ims-oVw 120—160 140—240 160—440
ims-Vw 200—400 116—200 60—80 70—120 80—220
zmfr-tfw 130—260 70—130 30—40 35—60 40—110 80—160
9m»-tfw 170—340 80—160 45—80 50—100
imrVw 105—210 100—200 55—100 1 30—60
бпк-tfw 130—260 65—130 35—65 40—80
zmc-Vw 85—170 25—50
9mz-tfw 40—80 20—55
zmi-Vw О Ю Ю co 1 1 CM —
smrVw 8—25
dnio 'ft»» -qiraw cadah tfoxodu HHtfo 86 ехея^деф -Kirou OJOiSHHMoiroa bitohou чнаиэхэ 2 2 2 - 3 SSg 1 1 II : 1 ’ M? 2 2 2 2 g ' 838
Применение . m 6 4 6 i El О Ct'S s to 8 m Sj A “Jud ct 5 о 8 p 2 3 я ь я £ 2 3 ct з и c g твой ct о ctg е-а ® я e § 0 = x я о 2 « x a « g -. л 8 S S § 5 i § Из 3 S-5 « E я X чО, я XQ. чО. X ® я гО я чЧ 1 ч л о
190
4.8. Рекомендуемое применение дисковых мельниц с усиленной камерой,
их производительность н степень обработки массы (размол под давлением
0,8—2,4 МПа)
Применение Степень помола во- локнистого полуфабри- ката за одни проход через мельницу, °ШР Производительность, т/сут
МД-2У5 МД-ЗУ5 мд-зув МД-ЗУ9
Внутрипоточный раз- мол, термодисперсионная обработка макулатуры Размол щепы при произ- водстве химической дре- весной массы н массы для древесноволокнис- тых плит (на первой сту- пени) 13—16 8-10 100—150 25—35 200—300 50—70 300—500 75—100 500—750
шенной концентрации и т. п.) необходимо руководствоваться
ранее приведенными рекомендуемыми удельными затратами
энергии в мегаджоулях на тонну (МДж/т).
Для конкретных значений производительности мельницы и
степени ее загрузки, отличающихся от номинальных, достигае-
мые при размоле значения степени помола (°ШР) могут, быть
определены по графикам (рис. 4.12).
При расчете мощность^ затрачиваемая на размол, Np для
каждой мельницы может быть принята различной.
Производительность однодисковых мельниц с закрытой ка-
мерой рассчитывают следующим образом:
определяют по табл. 4.2 мощность холостого хода Nx.j,;
находят полезную мощность Мпол (кВт) по формуле
. • ^ол-^р-Ух.х, . (7)
определяют производительность Q по графикам (рис. 4:12, а
и б) для заданной степени помола волокнистого полуфабриката
по рассчитанному значению Уп'ол.
Производительность однодисковой мельницы исполнения Ш
определяют также по графикам, (рис. 4.12, виг), исходя из
заданной степени помола волокнистого полуфабриката и зна-
чения полезной мощности АГпол» которая может быть принята
равной мощности, затрачиваемой на размол, Мр (незначитель-
ными непроизводительными потерями мощности, как правило,
пренебрегают).
. При выравнивании массы производительность мельницы
(т/сут) определяют по формуле
Q = _ (8)
191
где Bs — удельная нагрузка на кромку ножа (принимается не
более 0,4 кДж/км); Ls — секундная режущая длина гарнитуры,
км/с; qe — удельный полезный расход энергии (36-Ю3 кДж/т).
При выборе конкретного типа гарнитуры к мельнице (на-
пример, в соответствии с табл. 4.3) секундная режущая длина
Ls может быть получена по формуле
где п — частота вращения ротора, мин-1; Lo — режущая длина
за один оборот, км.
49.93 120 160 200240280320308 38 ЮН 150 2№ 25В
т/сут т/сут
Рис. 4.12. Производительность дисковых мельниц в зависимости от полезной
мощности Л^пол н требуемой степени помола, °ШР:
в — на размоле массы низкой концентрации ( — сульфатная целлюлоза;-сульфитная
целлюлоза; —нейтрально-сульфитная полуцеллюлоза); б —на размоле отходов сор-
тирования древесной массы при низкой концентрации (-исходная степень помола
15’ШР; — 35’ШР); а — иа размоле отходов сортирования древесной массы нри высокой
концентрации и исходной степени помола 15° ШР; г — на размоле щепы при произ-
водстве древесной массы (— одноступенчатый размол или первая ступень при двухступен-
чатом размоле;------вторая ступень при двухступенчатом размоле в исходной сте-
пени помола 30’ ШР)
Порядок выбора дисковых мельниц для технологических по-
токов при многоступенчатом размоле по заданной производи-
тельности потока Qn, виду массы, определяющему удельную
нагрузку на кромку ножа Bs, и изменению степени помола
(2Д°ШР) следующий:
1. Выбирают количество мельниц, на одной ступени ис-
ходя из следующих рекомендаций. При использовании мельниц,
большой мощности, например по одной на ступень, а при од-
ноступенчатом размоле, следовательно, по одной на поток, воз-
никает проблема нестабильности качества продукции в пери-
192
оды первоначальной приработки гарнитуры и завершающего
этапа работы гарнитуры перед ее снятием. Кроме того, произ-
водительность мельницы в зависимости от состояния гарнитуры
меняется, уменьшаясь по мере ее износа. Наступает такой пе-
риод работы, когда необходимые показатели массы еще могут
быть достигнуты, но производительность окажется недостаточ-
ной и гарнитуру, которая еще может работать, потребуется за-
менить. При работе нескольких мельниц параллельно при до-
работке подношенной гарнитуры на одной из них другие ком-
пенсируют недостаточную производительность.
На каждой ступени размола желательно устанавливать две-
три работающие мельницы и одну резервную. При очень ма^-
ленькой производительности потока (3—50 т/сут), сопоставимой
с производительностью мельниц небольшой мощности, на каж-
дой ступени размола, естественно, может быть установлена
только одна работающая мельница.
2. Определяют требуемую производительность Q одной
мельницы:
Q = Qn//ni-
3. Определяют количество ступеней размола пц:
т2 = 2 А° ШР/Д° ШР,
где Д°ШР — рекомендуемый прирост степени помола за один
проход массы.
В некоторых случаях можно (например, при размоле от на-
чальной степени помола до 30—40° ШР) ограничиться одной
ступенью размола. Но при таком решении будет происходить
слишком большой прирост степени помола массы в одной мель-
нице, что может неблагоприятно отразиться на самом качестве
размолотой массы и на сроках службы гарнитуры.
По производительности Q выбирают конкретную марку мель-
ницы, а по произведению т.\, т-2 — количество мельниц в тех-
нологическом потоке.
4.1.7. Некоторые дополнительные рекомендации по выбору,
установке и эксплуатации дисковых мельниц
Массу на дисковые мельницы, работающие при низкой кон-
центрации, рекомендуется подавать насосом при давлении 0,1—
0,2 МПа. Большее давление приводит к повышению нагрузок
на механизм присадки, подшипники и т. д.
Для сокращения затрат энергии на перекачивание целесо-
образно повышение концентрации массы. Кроме того, что при
более высокой концентрации между дисками находится больше
волокна, это способствует лучшему фибриллированию и мень-
шему укорочению волокон. Размол в дисковых мельницах при
концентрации ниже 2,5% нежелателен, так как из-за малого
7 Заказ 2176 - 193
количества волокна в рабочей зоне возможен прямой контакт
ножей гарнитуры ротора и статора и нх интенсивный износ.
Последовательная установка дисковых мельниц без проме-
жуточных бассейнов нежелательна, так как значительно увели-
чивается давление массы в системе. Кроме того, при разном
износе гарнитуры мельниц затрудняется регулировка системы.
Допустима последовательная работа дисковых мельниц без
промежуточных бассейнов не более чем в две ступени.
Практика показывает, что в параллельно включенных инор^
мально работающих мельницах при одинаковой нагрузке и про-
изводительности получается одинаковая по качеству масса.
Для придания процессу размола большей гибкости и обес-
печения возможности изменять производительность потока и
связанную с этим степень обработки массы в широком диапа-
зоне целесообразна организация рециркуляции массы — ее ча-
стичный возврат после мельницы в бассейн исходной массы или
во входной патрубок мельницы. Рециркуляция всегда полезна,
но особенно необходима в тех случаях, когда требуемая про-
изводительность потока меньше рекомендуемой минимальной
пропускной способности мельницы. Как известно, производи-
тельность мельниц регулируется степенью открытия выпускной
задвижки. Прн значительном дросселировании потока может
произойти ее забивание, кроме того, давление массы на выходе
значительно возрастает, а это, как указывалось выше, увели-
чивает нагрузку на узлы и детали мельниц.
Давление массы на выходе из мельницы, работающей наниз-
кой концентрации, зависит от давления на входе и от произво-
дительности мельницы (регулируется задвижкой на выходе).
При минимальной производительности для данной мельницы
будет наблюдаться на выходе прирост давления, при макси- '
мальной — незначительное уменьшение. Для определения дав-
ления на выходе из мельницы можно руководствоваться графи-
ком, приведенным на рис. 4.13. График выведен на основании
данных по испытанию и эксплуатации большого количества ди-
сковых мельниц. Qmin и Отят — минимальная и максимальная
производительность конкретной мельницы, рекомендуемая для
нее на размоле и выравнивании массы.
В композиции бумаги часто применяются несколько видов
полуфабрикатов. Раздельный размол в этих случаях, как пра-
вило, предпочтительнее совместного, поскольку позволяет ор-
ганизовать процесс с учетом специфических свойств каждого
компонента, входящего в композицию конечного продукта. Од-
нако при этом значительна увеличивается набор размалываю-
щего и вспомогательного оборудования, усложняются техноло-
гические схемы, затрудняется организация и управление про-
цессом размола. -
При совместном размоле различных полуфабрикатов затра-
чивается значительно меньше электроэнергии (иногда на 25%).
194
Рис. 4.13. Прирост давления в дисковых
мельницах прн работе на массе низкой
концентрации в завнснмостн от произ-
водительности
Рис. 4.14. Мельницы конические:
а — с литой металлической гарнитурой; б —
с базальтовой гарнитурой; 1 — муфта зубча-
тая; 2, 7 — задний и передний подшипники;
3, 6 — сальники; 4 — статор; 5—ротор; 8 —
механизм прнсадкн
Это объясняется возможностью применения более мощных
мельниц и меньшими непроизводительными затратами.
Результаты размола зависят в большей мере от однородно-
сти подаваемой на размол массы и равномерности ее подачи.
Это относится к размолу массы как при низкой, так и при вы-
сокой концентрация.
При монтаже мельниц для размола массы высокой кон-
центрации, имеющих выход через нижний проем размольной
7* 195
камеры, необходимо обеспечить свободную разгрузку массы.
Это может быть достигнуто установкой мельниц над бассейном,
за счет смыва массы водой, удаления ее с помощью транспор-
тирующих устройств.
4.2. МЕЛЬНИЦЫ КОНИЧЕСКИЕ
До недавнего времени конические мельницы были одним из
основных видов размалывающего оборудования, применяемого
на целлюлозно-бумажных предприятиях при непрерывном про-
цессе размола волокнистых материалов.
В мировой практике встречаются различные по конструкции
конические мельницы, отличающие друг от друга расположе-
нием вала, углом конуса, направлением движения массы, при-
садкой ротора или статора и другими признаками. Наибольшее
распространение получили конические мельницы с горизонталь-
ным расположением вала, малым углом конуса (16—22°), при-
садкой ротора и направлением движения массы от малого диа-
метра ротора к большому.
В СССР конические мельницы изготовляются трех типов:
с литой (МКЛ), наборной (МКН) и базальтовой (МКБ) гар-
нитурой. Основные параметры конических мельниц, изготовля-
емых в СССР, приведены в табл. 4.9. Конические мельницы
с литой гарнитурой изготовляются четырех типоразмеров. Мель-
ницы первого и второго типоразмеров имеют одинаковое кон-
структивное устройство и отличаются лишь размерами деталей.
Конструкция мельниц показана на рис. 4.14, а. Корпус мель-
ницы (статор) отлит из чугуна заодно с опорой подшипника
приводной стороны. Ножевая рубашка статора устанавлива-
ется в~ корпус, к нему же в передней части крепится крышка,
являющаяся одновременно опорой переднего, подшипника.
Вал ротора установлен на двух подшипниковых опорах. Но-
жевая рубашка ротора закрепляется на дисках, установленных
на вал, в зонах контакта с сальниками вал облицован защит-
ными втулками. Корпусы подшипников могут перемещаться
в осевом направлении для того, чтобы обеспечить изменение
зазора между гарнитурой ротора и статора. Осевое перемеще-
ние ротора осуществляется с помощью механизма присадки,
винт которого через гайку соединен с крышкой переднего под-
шипника. Вращение от приводного двигателя на вал мельницы
передается через зубчатую муфту, закрытую кожухом.
Мельница МКЛ-01М вместе с двигателем установлена на
общей фундаментной плите, что значительно упрощает монтаж-
ные работы.
Мельницы третьего и четвертого типоразмеров не имеют
единого корпуса. Ножевая рубашка статора выполняет функ-
ции корпусной детали, соединяя остальные узлы в единое
целое.
196
к К
го-gw IO 7 8 £$ s 3 I SKS8 Ю *" О 00 n О o' С4 CM
ю-gw <d 7 8 £§ 8 3 1 S3SS Ю. ° 00 CO о" о —*
WHUW о Q сч £? Q Q о см o — oo j, § -7 § i 2 £ ' “-7-Г-5-
>..,.....^ . ~ 4.9. Технические характеристики конических мельниц eo-hw 8 Q тй 04 Q „ “5 r^oom ю £ °. co co oo - ст> ст « 1 r*— en О “ »• * * Ю 1 —- ' cq ^-ooco
го-HW о _ CO r 1.0 Ю t''' CM t'--- 1 t2 s 7- << °§ й да °o CO ° эт 04 CO О О 04
. io-hw 0 8 2* 8 Г 2 ° 4 ° ” -» co’ о о —
WSO-IfW 10—70 600 22 0,70 200 380 73 48,0 4,17 1,17 1,16 7,40
wio-irw 7 8 К 8 8 7 SSS3J5 J. — ° ” — CO o' О 04
t’O-ir'MW 2 CS1S 2 Я «г ° CO—OO О J —• io — Ю — — 00
EO’IfW “? 2 cm 2 Я 2 00 to co о-, о 1 Й - § S » ® oi-.0.55. co — —
го-irW S сой ° 2 О 00 ONC4- 3 2^. 2 ® о — ®2.о.<» g - о 55 - C4 ^ooc*
10-IfW Ю — ” О cd — ° o OJ CO lOQO- о S 2*- = « S Ю ,4QO>.«. — ° ™ — CO — О CM
Наименование параметров Л s x X®£- § S " = 5 O. s & S = Kg? as s t- S S"g о 3- а О. ш о = S- c X И §. S3 s^0, H £“* 1! 89$«!=8^ S Ё « S-gS. » Ё £ 3 . J » = ° K-^ S § 4 ч . 2я.ао.е1.<а£л?,й5 5 * 3 о « •x’5S»£P- - x w h egsScgxSoS'go «йсп2§®Л£ 2 X fc . ^xgaB^SaS . q.” & 6 x «aS. S g о* 8 « Ec aB4 cu>>tE JjuxSxpKxcnxiS St-, о js S
197
Мельницы могут быть снабжены автоматами присадки, поз-
воляющими изменять зазор в зоне размола дистанционно или
автоматически, с поддержанием постоянной загрузки мельницы
по мощности.
Конические мельницы с наборной гарнитурой изготовляются
также четырех типоразмеров. Устройство их за исключением
размалывающей гарнитуры аналогично устройству мельниц
с литой гарнитурой, большое количество узлов и деталей уни-
фицировано. В ножевую рубашку статора набираются ножи
с деревянными клиньями и прокладками, набор крепится спо-
собом запрессовки. Ротор также имеет набор вставных ножей,
ножи устанавливаются в пазы корпуса и раскрепляются дере-
вянными клиньями и прокладками.
Конические мельницы с базальтовой гарнитурой (рис. 4.14, б)
изготовляются только первого и второго типоразмеров. Основ-
ное отличие этих мельниц состоит в том, что ротор и статор
снабжаются гарнитурой из природного базальтового камня.
Гарнитура статора набирается из шести конусных сегментов,
крепление их осуществляется с помощью цементного раствора
или эпоксидного клея-. Гарнитура ротора изготовляется из цель-
ного камня, базальтовый конус устанавливается между двух
конусных шайб и зажимается с торцов.
В последнее время интерес к коническим мельницам значи-
тельно уменьшился. Практически во всех мощных новых техно-
логических потоках устанавливаются только дисковые мельницы,
которые, как было указано выше, имеют ряд существенных
преимуществ перед коническими. Однако конические мельницы
все еще находят применение на целлюлозно-бумажных пред-
приятиях, особенно в потоках небольшой производительности
(2—30 т/сут).
Мельницы с базальтовой гарнитурой используются в основ-
ном в тех случаях, когда требуется достижение высокой степени
помола при незначительном укорочении волокна, базальтовая
гарнитура также не загрязняет обрабатываемый полуфабри-
кат металлическими продуктами износа, что имеет большое
значение в производстве бумаги для электротехнических из-
делий. Имеется также положительный опыт использования
конических и дисковых мельниц, оснащенных металлической
гарнитурой, в производстве конденсаторной бумаги. Примене-
ние мельниц с металлической гарнитурой, особенно дисковых,
взамен мельниц с базальтовой гарнитурой позволяет умень-
шить число ступеней размола, снизить затраты электроэнергии
на размол, упростить обслуживание оборудования. Поэтому ко-
нические мельницы с базальтовой гарнитурой будут иметь ми-
нимальное применение.
Поскольку способ образования рабочей поверхности метал-
лической гарнитуры (литье, набор из пластин) не оказывает
влияния на ход и результаты процесса размола, параллельное
198
существование мельниц с наборной и литой гарнитурой не оп-
равдано. Поэтому мельницы целесообразно оснащать одним ти-
пом ножевой гарнитуры — литой, применение которой предпоч-
тительнее по следующим причинам: имеется возможность раз-
личного расположения ножей на поверхности конуса; методом
литья можно получать гарнитуру с большим числом ножей при
тех же размерах конуса; известные способы крепления набор-
ных ножей не позволяют устанавливать их близко друг к другу;
литая гарнитура не имеет практически ограничений по скоро-
сти вращения; недостаточная надежность крепления ножей на-
борной гарнитуры не позволяет использовать ее при высоких
окружных скоростях вращения ротора; установка в мельницу
и замена литой гарнитуры значительно проще, чем наборной.
Модернизированные конические мельницы с литой гарниту-
рой первого и третьего типоразмеров (МКЛ-01М и МКЛ-ОЗМ)
оптимизированы по их основным параметра.м (мощности при-
вода, частоте вращения ротора), пожи гарнитуры уменьшены
по ширине, количество их увеличено и они расположены спи-
рально. Это позволяет значительно уменьшить расход энергии
на размол по сравнению с расходом на старых конических мель-
ницах. Кроме того, существенно снижен шум, издаваемый мель-
ницей под нагрузкой.
Конические мельницы могут применяться на размоле волок-
нистых полуфабрикатов только при низкой концентрации. При-
сущие им конструктивные особенности не позволяют вести раз-
мол при концентрации более 4—5% или применять их на
горячем размоле под давлением и в других специфических ус-
ловиях. Они могут применяться на массном размоле, размоле
отходов сортирования, при выравнивании массы перед бумаго-
и картоноделательными машинами, часто используются на до-
роспуске и размоле макулатурной массы, сухого и мокрого
брака.
Диапазоны значений производительности конических мель-
ниц приведены в табл. 4.9. В тех случаях, когда требуется оп-
ределить степень размола прй промежуточных значениях про-
изводительности мельницы и степени ее загрузки (или решить
обратную задачу), можно воспользоваться методами расчета,
изложенными для дисковых мельниц, используя те же фор-
мулы и исходные данные графиков. Затраты энергии на холос-
той ход в конических мельницах приведены также в табл. 4.9,
здесь же даны параметры, характеризующие размалывающую
гарнитуру.
4.3. РОЛЛЫ
Роллы применяются главным образом при производстве не-
которых тонких видов бумаги, требующих длительного размола,
а также для размола тряпья и тряпичной полумассы. Кроме
199
того, роллы применяются в тех случаях, когда требуется вы-
рабатывать разнообразный ассортимент бумаги и производи-
тельность потоков очень мала (иногда лишь сотни килограммов
в сутки).
Отечественным машиностроением выпускаются роллы масс-
ные с вместимостью ванны 5 м3 марок РМВ-5, РМВЦ-5 и полу-
массные РПВ-5 и РПВЦ-5, а также 9 базальтовой гарнитурой
РМБ-5 и массные роллы с вместимостью ваины 8 м3 марки
РМВ-8.
Рис. 4.15. Ролл РМВ-8-1:
1 — планка; 2 — пневмокамеры; 3 — ванна; 4—-механизм перемещения барабана; 5 — шн-
бер с приводом; 6 — барабан; 7 — щит-фракционатор; 8 — колпак; 9 — валик-очнстнтель;
10 — задвижка; 11 — лоток
Конструкция этих роллов общеизвестна. Роллы РМВЦ-5
и РПВЦ-5 выполнены из нержавеющих и цветных металлов
н применяются при производстве специальных видов бумаги,
в которых не допускается присутствие окислов железа. Роллы
РМБ-5, имеющие базальтовую гарнитуру барабана и планки,
используются для получения массы жирного помола, идущей
на изготовление специальных видов бумаги — папиросной, элек-
троизоляционной, конденсаторной и др.
Роллы РМВ-8 широко применяются в установках непрерыв-
ного действия при размоле тряпья в производстве картона, толя
и других подобных материалов на заводах Министерства стро-
ительных материалов. Установка представляет из себя линию,
состоящую из пяти-шести роллов, соединенных лотками для
передачи массы от ролла к роллу. В связи с тем, что тряпье
содержит большое количество инородных включений (металли-
ческие пуговицы, гайки, болты, гвозди, монеты, п^сок и т. д.),
размол его в других аппаратах без хорошей очистки невозмо-
200
жен. Роллы надежно могут работать и на загрязненном тряпье,
и это — одна из причин их широкого применения для размола
этого вида вторичного сырья.
Разработан и изготовлен ролл массный новой конструкции
марки РМВ-8-1, обеспечивающий возможность создания авто-
матизированных установок непрерывного действия для размола
тряпья. Отличительная особенность нового ролла (рис. 4.15) —
под колпаком, закрывающим барабан, установлен подвижный
шибер и щит-фракционатор с ручными приводами, а под бара-
баном расположены три подвижные планки, перемещаемые
пневмокамерами, в которые подается воздух с давлением до
0,3 МПа. Кроме того, на отводящем массопроводе колпака ус-
тановлена шиберная задвижка с электроприводом, которая
служит для автоматического регулирования уровня массы
в ванне последующего ролла. Сигналы для управления двига-
телем задвижки поступают от датчика уровня массы, установ-
ленного в ванне последующего ролла. В конструкции ролла
предусмотрена также жесткая фиксация планок. В этом случае
зазор между ножами барабана и планок регулируется переме-
щением барабана с помощью механизма, состоящего из редук-
4.10. Технические характеристики роллов
Наименование параметров РМБ-5 РМВ-5; РМВЦ-5 РПВ-5; РПВЦ-5 РМВ-8-1 РМВ-8 РМВ-02
Производительность по воздушносухому волок- ну, т/сут __ 3,4 3,4 6—8 4,2 0,16
Концентрация массы, %, не более — 6 4 6 6 4
Объем ванны, м3 5 5 5 8 8 0,2
Диаметр размалываю- щего барабана, м 1,35 1,35 1,35 1.5 1,5 0,45
Количество ножей в ба- рабане, шт. 12 84 84 90 90 48
Количество ножей в планке, шт. базальт 16 16 51 20 16
Количество планок 3 2 1 3 2 1
Окружная скорость ба- рабана, м/с Давление в зоне размола, МПа, не более: 10,6 10,6 10,6 П.4 10 8
прн металлической гарнитуре — 1,0 1,0 3,1 1,13 1,0
при базальтовой гар- 0,15 — — -— — 0,2
Мощность двигателя, кВт Габаритные размеры, м: 75 75 75 132 но 7,5
длина 5,93 6,25 6,25 7,00 6,85 . 1,70
ширина 4,34 4,05 4,05 5,10 5,21 1,42
высота 1,95 1,95 1,95 2,45 2,21 1,48
Масса (без железобетон- ной ванны), т 11 9,4; 9,6 Ю,1; 10,2 17,5 15,2 1,95
201
тора, двух траверс с соединительным валом и двух стоек. Ре-
дуктор имеет электромеханический и ручной приводы.
При работе ролла основная часть массы размалывающим
барабаном перебрасывается через горку и самотеком по об-
ратному каналу возвращается в зону размола. Меньшая часть
массы (до 25%) перебрасывается через барабан ролла, ударя-
ется о гофрированный металлический щит-фракционатор и те-
ряет свою кинетическую энергию. Крупные фракции массы по-
падают в ванну, а наиболее подвижные и мелкие стекают по
щиту в лоток приемника колпака и далее отводятся от ролла.
Для съема со щита-фракционатора и кромки приемника длин-
ных нитей и узелков в колпаке установлен вращающийся ва-
лик-очиститель, который сбрасывает их в ванну ролла. Вра-
щение валику передается от вала размалывающего барабана.
Управление роллом осуществляется как с местного, так и с цен-
трального пультов.
С 1977 г. выпускается также ролл малых размеров марки
РМВ-02, который можно использовать в потоках небольшой
производительности.
В табл. 4.10 приведена краткая техническая характеристика
всех роллов, выпускаемых отечественными заводами.
4.4. ПУЛЬСАЦИОННЫЕ МЕЛЬНИЦЫ
Пульсационные мельницы табл. 4.11 применяются в техно-
логических потоках по переработке (роспуску) макулатуры и
брака с бумаго- и карт'оноделательных машин, на выравнива-
нии массы перед машинами, при обработке целлюлозы перед
размолом и т. п. [45].
4,11. Технические характеристики пульсационных мельииц
Наименование параметров МП-00 МП-03 МП-04 МП-05
Производительность по воздушносу- хому волокну, т/сут 3—25 40—90 80—160 150—250
Концентрация массы, % 2—5 2—5 2—5 2—5
Давление массы на входе, МПа, не ме- 0,05 0,05 ' 0,1 0,1
нее
Диаметр ротора, мм 190 250 400 425
Число рабочих зон 3 3 3 3
Частота вращения ротора, мин-1 3000 3000 1500 1500
Мощность приводного электродвига- теля, кВт Габаритные размеры, м: 22 75 НО 160
длина 1,56 1,96 2,44 —
ширина 0,40 0,71 0,83 —
высота 0,73 0,93 Г,20 —
Масса, т 0,78 1,40 2,30 —
202
Пульсационная мельница (рис. 4.16) состоит из станины,
отлитой заодно с размольной камерой, в которой установлена
статорная гарнитура. Роторная гарнитура крепится на конце
вала, входящем в размольную камеру. Гарнитура ротора и ста-
тора выполнена из износоустойчивой стали и имеет по три ряда
пазов и выступов на конических поверхностях. Вал ротора вра-
щается в подшипниках, установленных в подвижном стакане.
Ротор может перемещаться в осевом направлении в расточках
станины. Осевое перемещение ротора осуществляется с по-
мощью механизма установки зазора, работающего по принципу
винт — гайка. Мельницы с диаметром ротора свыше 250 мм
имеют еще и червячный редуктор для снижения рабочего уси-
лия оператора при управлении этим механизмом. Привод вала
ротора мельницы осуществляется от электродвигателя через
зубчатую муфту. Мельница и электродвигатель установлены на
общей плите.
Принцип работы пульсационных мельниц основан иа ис-
пользовании гидродинамических пульсаций давления и высоких
градиентов скоростей для разделения пучков и лепестков во-
локон.
Рабочие поверхности ротора и статора удалены друг от
друга на такое расстояние, что они не соприкасаются, а зазор
при оптимальной регулировке в десятки раз превышает сред-
нюю толщину волокна.
При вращении ротора происходит периодическое перекры-
тие канавок ротора выступами статора, в результате чего пло-
щадь живого сечения для прохода массы резко сокращается,
что вызывает гидродинамические удары. Таким образом, пери-
одически происходит переход кинетической энергии потока
массы в потенциальную энергию давления. Скорость чередую-
щихся гидродинамических ударов, т. е. частота пульсации дав-
ления, зависит от частоты вращения ротора и числа канавок
каждого ряда гарнитуры ротора и статора и может достигать
2000 пульсаций в секунду.
Даже при одноразовом пропуске массы через мельницу до-
стигается степень роспуска 96—98%. При полном разделении
массы иа волокна степень помола увеличивается незначительно,
на 1 — 2° ШР. Это — важная особенность пульсационной мель-
ницы. Мельница позволяет получать массу, волокна которой
сохраняются такими, какими они были получены перед первич-
ным формованием картона или бумаги. Другая особенность
пульсационной мельницы — ее низкая энергоемкость. Удель-
ный расход электроэнергии составляет 57,6—72 МДж/т, что
в 3—5 раз ниже, чем в случае применения конических мельниц.
Потребляемая мощность пропорциональна объемному расходу
массы, поэтому нагрузка электродвигателя регулируется за-
движкой, устанавливаемой на выходном трубопроводе.
203
I
4.5. МЕЛЬНИЦЫ МОЛОТКОВЫЕ
Мельницы молотковые предназначены для измельчения дре-
весных отходов (щепы, сучков, непровара) в древесномассном
и целлюлозном производствах. На предприятиях целлюлозно-
бумажной промышленности эксплуатируются мельницы отече-
ственного производства ММ-01 и ММ-02. С 1980 г. начат вы-
пуск усовершенствованных образцов молотковых мельниц
ММ-01-1, ММ-02-1 и ММ-03 (табл. 4.12).
4.12. Технические характеристики молотковых мельниц
Наименование параметров ММ-01-1 ММ-02-1 ММ-03
Производительность (по щепе), в. с. в., 5—7 9—12 16—20
т/сут * Частота вращения ротора (синхрон- 1500 1500 1500
ная), мин-1 Рабочая длина ротора (по молоткам), 348 528 708
ММ Диаметр ротора, мм 594 594 594
Мощность привода, кВт 75 132 200
Габаритные размеры, м: длина 2,31 2,79 3,00
ширина 0,96 0,96 0,96
высота 1,15 1,15 1,15
Масса, т 2,19 2,76 3,38
* Для мельниц с перфорацией сит 10 мм.
Конструктивно все три типоразмера мельниц выполнены
одинаково. Различаются они в основном по рабочей длине ро-
тора и мощности привода. Мельницы (рис. 4.17) состоят из сле-
дующих основных узлов: разъемного корпуса, ротора, привод-
ного двигателя. Нижняя часть корпуса, станина мельницы, от-
лита из чугуна и является основной несущей деталью. Вместе
с верхней частью корпуса, крышкой, она образует размольную
камеру. Поверхности, соприкасающиеся с массой, облицованы
листами из коррозионностойкого материала. На станине кре-
пится сменное сито, охватывающее ротор по дуге, соответству-
ющей углу 180°. Сита могут быть выполнены с отверстиями ди-
аметром от 10 до 20 мм.
В крышке предусмотрено крепление отбойных плит, кото-
рые после износа могут быть заменены. В патрубке крышки
расположены спрыски. Размеры загрузочного окна мельницы
и положение спрысков выбраны такие, чтобы обеспечить наи-
лучшие условия продвижения материалов в мельницу. Патру-
бок крышки позволяет изменять направление подачи матери-
ала при изменении направления вращения ротора.
205
Рис. 4.17. Мельница молотковая:
1 — станина; 2 — крышка; 3 — ротор; 4 — двигатель: 5 — спрыск; 6 — заслонка; 7 — отбой
ная плита; 8 — сито; 9 — молотки; 10 — маховик
Ротор мельницы состоит из вала с набором дисков. На
пальцах ротора шарнирно закреплены молотки. Для сглажи-
вания пиковых нагрузок на двигатель, обусловленных разли-
чием размеров и периодичностью загрузки материала, ротор
снабжен маховиком.
Измельчение в молотковых мельницах происходит в присут-
ствии воды за счет дробления материала молотками ротора,
ударов о стенки корпуса, раздавливания и истирания на сите.
При этом материал размалывается до размеров, обеспечиваю-
щих прохождение его через отверстия сита.
Новые мельницы отличаются от ранее выпускавшихся ре-
версивным исполнением ротора, возможностью переработки от-
ходов всех размеров, в том числе обмолышей и горбылей, а
также максимальной унификацией узлов и деталей мельниц.
Рис. 4.18. Установка горячего размола:
/ — загрузочное устройство: 2 — выдувной клапан; 3 — мельница досковая
206
Поскольку все части мельниц, соприкасающиеся с массой, вы-
полнены в коррозионностойком исполнении, вместо свежей воды
на спрыски можно подавать оборотную. В старых, нереверсив-
ных, мельницах, после износа рабочих граней молотков с од-
ной стороны требовалось поворачивание их на 180°, что явля-
ется трудоемкой и длительной операцией. В новых, реверсив-
ных, мельницах в таких случаях достаточно повернуть и
закрепить в соответствующем положении патрубок крышки
и переключить двигатель на обратное вращение. Другие детали
и узлы в реверсивных мельницах изнашиваются также более
равномерно.
4.6. УСТАНОВКИ ГОРЯЧЕГО РАЗМОЛА
Установки горячего размола (табл. 4.13) предназначены для
роспуска на волокна (дефибрирования) полуфабрикатов вы-
сокого выхода непосредственно после многотрубных варочных
аппаратов или им подобных. Роспуск проводится при тех же
значениях давления и температуры, при которых протекает про-
цесс в варочном аппарате.
4.13. Технические характеристики установок горячего размола
Наименование параметров Установка
на базе мель* ницы 3-го типоразмера (УГР-01) на базе мель- ницы 2-го типоразмера эксперимен- тальная (УЭ-224)
Производительность, т/сут До 250 До 125 До 10
Концентрация массы, % Рабочее давление, МПа 10—40 10—40 10—40
До 1,2 До 1,2 До 2,0
Температура, °C До 190 До 190 До 205
Диаметр размалывающих дис- 1000 800 500
ков мельницы, мм (МД-ЗУ 5) (МД-2У5)
Мощность приводного двигателя мельницы, кВт 630 315 ПО
Частота вращения ротора мель- ницы, мин-1 Габаритные размеры установки, 750 1000 1000
длина 6,80 6,80 3,81
ширина 2,20 2,20 1,18
высота 2,42 2,42 1,26
Масса, т 16,0 14,0 4,2
Установки (рис. 4.18) состоят из загрузочного устройства,
дисковой мельницы, являющейся основным агрегатом уста-
новки, и выдувного клапана. Для установок горячего размола
используются дисковые мельницы исполнения У второго
(МД-2У5) и третьего (МД-ЗУ5) типоразмеров.
, 207
Загрузочное устройство обеспечивает транспортирование
массы к зоне размола мельницы и представляет собой консоль-
ный винтовой конвейер, установленный на двух опорах, имею-
щих радиальные подшипники и упорный подшипник для вос-
приятия осевой нагрузки. Рабочая часть винтового конвейера
расположена в специальном литом корпусе, вертикальный рас-
труб которого является загрузочным патрубком винтового кон-
вейера и имеет фланец для присоединения к варочному аппа-
рату. Вращение винтовому конвейеру передается от электро-
двигателя через редуктор или через редуктор и цепную
передачу.
Выдувной клапан предназначен для регулирования сечения
выпускного отверстия на выходе массы из мельницы. Он вы-
полнен с плоской поперечной заслонкой в виде флажка. Ре-
гулирование режима выпуска осуществляется перемещением
заслонки с помощью червячного механизма вручную или с по-
мощью следящего пневмопривода, обеспечивающего дистанци-
онное управление разгрузочным устройством.
Кроме установок, выполненных на базе серийно изготавли-
ваемых дисковых мельниц, разработаны и изготовлены уста-
новки меньшего типоразмера с дисковой мельницей, имеющей
диаметр 500 мм. Эти аппараты применяются для укомплекто-
вания экспериментальных установок, предназначенных для про-
ведения исследовательских работ по получению полуфабрика-
тов высокого вухода различными способами.
4.7. УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОПАРКИ И РАЗМОЛА ЩЕПЫ
Установки предназначены для пропарки и размола щепы
в волокнистую массу. Они используются для комплектования
технологических линий по производству древесноволокнистых
плит сухим или мокрым способом, а также на первой ступени
размола в установках для получения термомеханической массы
в производстве кровельного картона. Эти установки в соответ-
ствии с их назначением используются на предприятиях целлю-
лозно-бумажной, лесной и деревообрабатывающей промышлен-
ности и промышленности строительных материалов.
В СССР выпускаются установки УГР-02-1 производительно-
стью 50—60 т/сут. и УГР-03 производительностью 25—35 т/сут
(табл. 4.14). Ниже приводится описание устройства и принципа
действия установки УГР-02-1. Основные узлы установки (рис.
4.19) —вертикальная пропарочная камера и дисковая мель-
ница. В камере происходит пропаривание щепы и при необхо-
димости смешивание ее с гидрофобной добавкой или щелоком,
а в мельнице пропаренная щепа размалывается в волокнистую
массу.
Вертикальное положение пропарочной камеры , определяет
общую компоновку установки: вверху расположен короб загру-
208
4.14. Технические характеристики установок для пропарки и размола щепы
Наименование параметров УГР-02-1 УГР-03
Производительность Во воздушносухому 50—60 25—35
волокну, т/сут Диаметр размольных дисков, мм 1000 800
Частота вращения дисков, мни-1 750 1000
Мощность главного двигателя, кВт 630 315
Температура пара, подаваемого на про- 170—190 170—190
парку, °C Рабочее давление в пропарочной камере, 0,7—1,2 0,7—1,2
МПа Продолжительность пропарки, мин До 5 До 1
Габаритные размеры, м: длина 8,57 10,29
ширина 4,25 3,89
высота 7,08 4,46
Масса, т 26,4 16,9
зочного устройства, на площадке обслуживания в средней ча-
сти— конический пробкообразователь, основное оборудование
установлено на уровне пола.
От загрузочного цехового конвейера щепа через вибролоток
подается в бункер загрузочного устройства, а затем идет в кор-
пус пробкообразователя, который приводится во вращение от
двигателя через клиноременную передачу и зубчатый редуктор.
Спрессованная щепа проталкивается в вертикальную пропа-
рочную камеру, преодолевая давление пара и усилие запорного
клапана, и падает вниз. Плотность спрессованной щепы доста-
точна для того, чтобы воспрепятствовать выходу пара из про-
парочной камеры через загрузочное отверстие.
Для предотвращения слеживания и зависания щепы в про-
парочной камере последняя снабжена мешалкой, приводимой
от мотор-редуктора. В нижней части пропарочной камеры рас-
положен питатель, который подает щепу к дискам мельницы.
Размолотая масса через выдувной клапан под действием дав-
ления пара выбрасывается по трубопроводу в циклон,
В установке применен выдувной клапан флажкового типа,
который полностью заимствован из установки горячего размола
УГР.-01. Управление им может осуществляться как вручную,
так и дистанционно, с помощью следящего пневмопривода. Де-
тали, подверженные воздействию агрессивной среды, выпол-
нены из коррозионностоййих сталей.
В комплект установки включено устройство для введения
в пропарочную камеру парафина (служит для придания древес-
новолокнистым плитам водоотталкивающих . свойств), состоя-
щее из плунжерного насоса и бака объемом 1 м8 с паровым обо-
гревом для расплавления парафина. Насос приводится от дви-
209
гателя питателя мельницы, что позволяет поддерживать посто-
янное соотношение количеств парафина и щепы при изменении
производительности установки.
Производительность установки определяется частотой вра-
щения питателя мельницы. Результаты размола в наибольшей
мере зависят от температуры и продолжительности пропарки
Рис, 4.19. Установка УГР-02-1:
1 — бункер; 2 — внбролоток; 3 — пробкообразователь винтовой конический; 4 — запорный
клапан; 5 — пропарочная камера; 6 — мешалка; 7 — питатель мельницы; 8 — выдувной
клапан; 9 — мельница дисковая
щепы, от потребляемой мощности. Температуру, как функцию
давления пара, можно регулировать при помощи редукцион-
ного клапана. Продолжительность пропарки определяется
высотой уровня щепы в пропарочной камере и производительно-
стью установки. Заданная продолжительность пропарки поддер-
живается автоматически при помощи измерителя уровня, обо-
рудованного изотопными излучателями и датчиками.
Когда уровень щепы опускается до нижнего датчика, пос-
ледний дает сигнал в систему управления двигателем пробко-
образователя, который увеличивает частоту вращения, и коли-
210
чество щепы, поступающей в пропарочную камеру, возрастает.
Когда уровень поднимается до верхнего датчика, последний
даст сигнал на понижение скорости вращения двигателя проб-
кообразователя и количество подаваемой щепы уменьшится.
Диапазон колебания рабочего уровня 250 мм.
В составе измерителя уровня имеется также аварийный дат-
чик. Когда из-за какой-либо неисправности уровень щепы дос-
тигнет зоны действия этого датчика, то он посредством звуко-
вого и светового сигнала известит обслуживающий персонал
о наличии неисправности и остановит пробкообразователь.
Установка оборудована центральным и местным пультами
управления. С центрального пульта управления осуществляется
пуск и останов всех механизмов установки. С местного пульта
можно управлять только тремя механизмами: вибратором бун-
кера, вибратором лотка и пробкообразователем. Возможно ав-
тономное централизованное управление работой установки и
внешнее централизованное управление с центрального пульта
цеха.
В конструкции установки предусмотрены контроль и сиг-
нализация работы и аварийного отключения всех приводов,
контроль и сигнализация отклонения от нормы параметров, оп-
ределяющих ее технологический режим работы, а также состо-
яние отдельных агрегатов установки.
Установка УГР-03 принципиально не отличается от УГР-02-1.
Основное конструктивное отличие установки УГР-03 от
описанной выше заключается в ее горизонтальной компоновке.
Эта установка (рис. 4.20) разработана на замену ранее выпу-
скавшейся установки МД-13 и отличается от последней только
применением более мощной дисковой мельницы.
Пропарка щепы в установке УГР-03 производится в гори-
зонтальной пропарочной камере длиной около 1200 мм. Проб-
кообразователь приводится от четырехскоростного асинхронного
двигателя. Питатель направляет щепу в дисковую мельницу.
Размолотая щепа через клапан флажкового типа выдува-
ется в циклон. В циклон подается в необходимом количестве
вода, затем разбавленная масса направляется в смеситель и
далее в бассейн. При сухом способе производства плит про-
дукты размола щепы в циклоне не увлажняются, а направля-
ются на сушку.
Производительность установки изменяется переключением
частоты вращения двигателя пробкообразователя..
4.8. УСТАНОВКИ ДЛЯ СГУЩЕНИЯ И РАЗМОЛА МАССЫ
ПРИ ВЫСОКОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ
Установки для сгущения и размола массы предназначены
для размола различных волокнистых материалов при концент-
рации 10—30%. Основные параметры этих установок при при--
212
4.15. Основные характеристики установок для сгущения и размола массы
при высокой концентрации
Типоразмеры Произво- дитель- ,ность, т/сут Концентрация массы, % Прирост степени помола, °ШР Оборудование, марка
посту- пающей размалы- ваемой сгущающее размалы- вающее
Размол отходов сортирования древесной массы.
УР-1 50 1,5—5,0 10—30 15 С2Б-Ю МД-4ШЗ
УР-2 63 1,5—5,0 10—30 15 С2Б-Ю МД-ЗШ9
УР-3 85 1,5—5,0 10—30 15 С2Б-16 МД-4Ш&
УР-4 125 1,5—5,0 10—30 15 С2Б-16 МД-4Ш7
Размол сульфатной целлюлозы
УР-1-01 80 3,0—5,0 10—30 2—4 С2Б-10 МД-4ШЗ
УР-2-01 100 3,0—5,0 10—30 2—4 С2Б-10 МД-ЗШ9
УР-3-01 125 3,0—5,0 10—30 2—4 С2Б-16 МД-4Ш6-
УР-4-01 200 3,0—0,5 10—30 2—4 С2Б-16 МД-4Ш7
менении их на размоле отходов сортирования древесной массы
и размоле сульфатной небеленой целлюлозы, установленные
отраслевым стандартом, приведены в табл. 4.15. В таблице
указаны также марки применяемого в установках оборудо-
вания.
В установках применяются двухбарабанные сгустители и
дисковые мельницы с питателями и со свободным выходом
массы из размольной камеры.
Так как в некоторых случаях возникает необходимость
в различном расположении входящего в установки оборудова-
ния, предусмотрено несколько вариантов их компоновки. На
рис. 4.21 показаны два основных варианта компоновки уста-
новок: одноэтажное, с наклонным винтовым конвейером, и
двухэтажное, с горизонтальным конвейером.
Длина этого конвейера выбрана такой, чтобы дисковая
мельница располагалась вне сгустителя. Это обеспечивает до-
ступ к ней при ремонтах и обслуживании. Транспортирующий
винтовой конвейер, кроме того, позволяет сгладить колебания
в подаче массы к мельнице в тех случаях, когда происходит на-
рушение равномерности схода папки со сгустителя.
При размещении установки не всегда возможно установить
дисковую мельницу непосредственно над бассейном. В этих
вариантах компоновки возможно применение специального сме-
сителя, который устанавливается в фундаменте мельницы под
ее разгрузочным проемом. Смеситель перемешивает густую
размолотую на мельнице массу с оборотной водой, и она са-
мотеком или с помощью насосов может направляться в бас-
сейн. Степень разбавления массы оборотной водой в смесителе
213
устанавливается регулирующим клапаном или задвижкой. Как
известно, обязательным условием нормальной работы сгусти-
теля является стабилизация давления массы в ванне сгусти-
теля. Она может быть осуществлена регулированием с по-
Рис. 4.21. Установка для сгущения и размола:
а — одноэтажное расположение; б — Двухэтажное расположение; 1 — сгуститель; 2 — кон-
вейер; 3 — мельница дисковая; 4 — смеситель
мощью задвижки, устанавливаемой на входе массы в сгусти-
тель, или установкой бака постоянного напора. Второй вариант
предпочтительнее первого, так как обеспечивает лучшую ста-
билизацию давления.
С целью снижения концентрации массы при размоле (для
некоторых случаев может потребоваться размол при концент-
рации массы ниже предела стабильной работы сгустителя) пре-
дусматривается трубопровод, по которому масса от насоса (не
214
прошедшая сгущение) смешивается со сгущенной массой непо-
средственно перед мельницей. Количество подаваемой несгу-
щенной массы в мельницу регулируется задвижкой.
5. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СОРТИРОВАНИЯ,
ОЧИСТКИ И СГУЩЕНИЯ МАССЫ
Загрязнения волокнистой массы имеют различное происхождение, форму
и размеры. Они представляют собой минеральные, металлические, волокни-
стые частицы, кусочки пленки, резины, лепестки недораспущеиной бумаги или
картона и др. Способ удаления загрязнений из массы в основном опреде-
ляется их плотностью.
Загрязнения с плотностью большей плотности волокна (частицы металла,
песок, окалина, уголь и т. п.) эффективнее всего удаляются в вихревых очи-
стителях наряду с тяжелыми загрязнениями, ио в них в меньшей степени
удаляются загрязнения органического происхождения, имеющие форму близ-
кую к шарообразной (кора, костра и т. п.). В некоторых технологических по-
токах для удаления металлических ферромагнитных частиц применяются ап-
параты для магнитного сепарирования массы. Такие загрязнения, как сучки,
непровар, щепки, костра, кора, луб, узелки волокон, обрывки веревок, ниток,
лепестки бумаги, картона, кусочки полиэтилена, удаляются в сортировках
различных конструкций.
Необходимая эффективность сортирования определяется загрязненно-
стью исходной массы н требованиями к качеству готовой продукции. Кон-
тролируются соринки площадью от 0,06 до 5 мм2, что соответствует значи-
тельному диапазону линейных размеров н формы частиц от точечного сора
до частиц толщиной 0,3—0,5 и длиной до 7 мм и более.
Концентрация сортированной и очищенной массы при выработке различ- /
ных видов волокнистых полуфабрикатов составляет 0,5—1,5%. Для сокра-
щения материальных затрат на хранение и транспортировку волокнистая
масса обезвоживается. Сгущение применяется также перед, размолом, при
промывке и отбелке целлюлозы, полуцеллюлозы, химической древесной массы
и при других технологических операциях, а также при выработке товарной
продукции. Большую роль играет сгущение для сохранения теплового ба-
ланса в древесномассных цехах и прн замкнутом водопользовании на цел-
люлозных заводах. В зависимости от требований производства н принятой
технологии’концентрация сгущенной массы составляет от 3 до 50%.
5.1. СОРТИРУЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ
5.1.1. Схемы сортирования
Исходная масса разделяется сортировкой на два потока —
сортированной массы и отходов. Поскольку через отверстия
сортирующего сита вместе с волокнами проходят загрязнения,
имеющие размеры меньше размеров отверстий, то в потоке
сортированной массы остается часть загрязнений. В то же
215
время в отходах сортирования оказывается значительное ко-
личество доброкачественного волокна. Для выделения этого
волокна из отходов они подвергаются дополнительному сорти-
рованию в одну или несколько ступеней. Поток сортированной
массы с этих ступеней либо направляется для выработки про-
дукции более низкого качества, либо возвращается на преды-
дущую ступень сортирования (каскадная схема сортирования).
При выработке высококачественных видов бумаги и целлю-
лозы сортированная на первой ступени волокнистая масса по-
вторно очищается на сортировках другого типа, либо на таких
же, но с меньшим размером отверстий сит или с отверстиями
иной формы (после сит с круглыми отверстиями применяются
сита со щелевыми или наоборот).
В ходе производства волокнистых полуфабрикатов масса
сортируется неоднократно. Древесная масса сортируется после
дефибрирования и в композиции с другими составляющими
перед бумагоделательной машиной, целлюлоза — после варки,
перед отбелкой, после отбелки, перед пресспатом или бумаго-
делательной машиной, макулатурная масса — после роспуска
и перед картоноделательной машиной.
Состав сортирующего оборудования и схемы сортирования
зависят от сорности исходной массы, наличия таких технологи-
ческих операций, как размол, отбелка и др., требований к чи-
стоте готовой продукции.
5.1.2. Типы оборудования для сортирования волокнистой массы
Все оборудование для сортирования волокнистой массы по
назначению можно разделить на две группы: для грубого и
тонкого сортирования. При грубом сортировании из волокни-
стой массы удаляются включения большого размера: сучки и
непровар из целлюлозы, щепки, обмолыши, куски древесины из
дефибрерной древесной массы, нераспущенные лепестки бумаги
и картона, обрывки веревок, скрепки, кусочки целлофана,
фольги из макулатурной массы. При тонком сортировании
из массы удаляются костра, кора, луб, пучки и узелки волокон.
Для грубого сортирования древесной массы выпускаются
плоские вибрационные сортировки (сучколовители и щепо-
ловки); центробежные сортировки:сучколовйтёли'и так называ-
емые протирочные сортировки для макулатурной массы.
Плоские вибрационные сортировки-сучколовители типа СВ
предназначены для сортирования промытой целлюлозы после
варки, близкая по конструкции плоская вибрационная сорти-
ровка-щеполовка типа ЩВ — для грубого сортирования дре-
весной массы после дефибреров. Вибрационные сучколовители
н щеполовки применяются также для грубого сортирования
макулатурной массы и отходов после узлоловителей, установ-
ленных перед бумаго- и картоноделательными машинами.
216
Для грубого сортирования непромытой целлюлозы, имею*
щей высокую температуру, выпускаются центробежные сучко-
ловителн типа СЦС. Полностью закрытая конструкция этих
машин исключает пенообразование. В последние годы центро-
бежные сучколовители все шире используются и на сортирова-
нии промытой целлюлозы. Для грубого сортирования макула-
турной массы после гидроразбивателей отечественным машино-
строением в течение многих лет выпускаются протирочные
сортировки типа СМ. Отличительная особенность этих машин
в том, что одновременно с сортированием с помощью установ-
ленных на роторе скребков производится растирание недорас-
пущенных в гидроразбивателе комков массы. По мере совер-
шенствования технологии производства макулатурной массы
протирочные сортировки заменяются на более современное обо-
рудование.
Для тонкого сортирования волокнистой массы выпускаются
центробежные, напорные и вибрационные цилиндрические сор-
тировки.
___Центробежные сортировки типа СЦ обеспечивают высокую
эффективность сортирования и применяются для тонкого сор-
тирования практически всех видов волокнистой массы. Сорти-
ровки этого типа работают при относительно низком давлении
на входе массы (0,015—0,03 МПа) и со свободным (без под-
пора) выходом сортированной массы и отходов. Поэтому регу-
лирование работы центробежных сортировок может осущест-
вляться только по потоку поступающей массы.
В напорных сортировках истечение суспензии через сито
происходит"под "Действием перепада давления на нём. Отходы
и сортированная масса из напорных сортировок выходят под
давлением. Отечественное машиностроение выпускает следую-
щие конструкции напорных сортировок: односитовые типа
УЗ-01 с гидродинамическими лопастями на роторе, располо-
женными в зоне сортируемой массы, эти сортировки использу-
ются в основном перед, бумаго- и картоноделатеЛьИыми ма-
шйгши именуются узлоловителями; двухситовые типа УЗ-12
и СЗ-12 с гидродинамическими лопастями, расположенными
в зоне сортируемой массы; рдноситовые типа УЗШ с гидроди-
намическими лопастями на роторе, расположенными в зоне
сортированной массы, этн сортировки предназначены для сор-
тирования загрязненной массы перед картоноделательиой ма-
шиной и имеют ограниченное применение; одиоситовые типа
СЦН с цилиндрическим ротором, предназначенные для сорти-
рования различных видов массы при концентрации до 3%.
Вибрационные цилиндрические сортировки типа СВЦ при-
меняются главным образом для сортирования высококачествен-
ных видов целлюлозы.
К группе сортирующего оборудования следует отнести от-
делитель волокна и мельницу-сортировку. Отделители волокна
21?
предназначены для выделения из массы мелкого волокна и
улавливания волокнистых частиц из оборотных вод. В отличие
от сортировок рабочим (фракционирующим) органом у отде-
лителя служат сетки.
5.1.3. Сита сортировок
Принцип действия сортировок основан на разделении массы
на фракции, различающиеся размерными характеристиками,
при прохождении под давлением через сортирующее сито.
В зависимости от конструкции сортировок сито выполняется
в виде лотка, цилиндра или диска. Цилиндровое сито изготав-
ливается из нескольких сегментов, скрепленных между собой
разъемным соединением (в центробежных сортировках), или
в виде перфорированной обечайки с несущим каркасом или
двумя установочными кольцами для крепления его в сорти-
ровке.
В сортировках для волокнистой массы применяются сита
с круглымич и щелевыми отверстиями. Сита с круглыми отвер-
стиями лучше задерживают загрязнения продолговатой формы,
со щелевыми — шаровидной, кубической и приближающейся
к ним формы.
Сита с круглыми отверстиями изготавливаются сверлением
и штампованием. Микротрещины и остаточные напряжения по-
сле штамповки существенно снижают срок службы сит, по-
этому сита соштампованными отверстиями находят ограничен-
ное применение.
Конструкция и размеры сит со сверлеными и фрезерован-
ными отверстиями установлены отраслевым стандартом [38],
разработанным с учетом обеспечения наибольшей пропускной
способности и необходимой прочности. Стандарт определяет
схемы расположения, профиль и размеры отверстий, требова-
ния к качеству изготовления сит, а также предельные габарит-
ные размеры ситовых листов.
Для обеспечения равной прочности .сита во всех направле-
ниях круглые отверстия в нем должны распределяться на оди-
наковом расстоянии друг от друга. Щелевые отверстия распо-
лагаются на листе рядами. На концах рядов щели выполня-
ются меньшей длины для снятия остаточных напряжений после
фрезерования. В табл. 5.1. приведена характеристика перфора-
ции сит с круглыми отверстиями.
Исходя из назначения операции сортирования на различ-
ных стадиях подготовки волокнистых полуфабрикатов, выпу-
скают сита с круглыми отверстиями диаметром от 1,2 до 12 мм
и щелевыми отверстиями от 0,2 до 3 мм. Сита с круглыми от-
верстиями диаметром от 0,8 до 3 мм и щелерые сита применя-
ются в сортировках для тонкого сортирования волокнистой
массы, свыше 3 мм —для грубого сортирования. Выбор раз-
218 .
мера отверстий сит зависит от требований к чистоте готового
полуфабриката или бумаги, концентрации сортируемой массы
и в какой-то мере от конструкции сортировки.
Круглые отверстия различаются по профилю и могут быть
цилиндроконическими, ступенчатыми цилиндрическими или ци-
линдрическими. Исследованиями [44] установлено, что сита
с отверстиями цилиндроконической формы имеют по сравнению
с ситами с цилиндрическими отверстиями меньшее гидравли-
ческое сопротивление. Однако изготовление этих сит требует
больших затрат, так как для их сверления требуется более
сложный режущий инструмент. По этой причине отверстия ци-
линдроконической формы изготавливаются диаметром только
до 3 мм, т. е. в ситах, имеющих наибольшее гидравлическое
сопротивление.
Кроме размеров и профиля отверстий важными характери-
стиками сита являются шаг отверстий, коэффициент перфора-
ции, толщина ситового листа. Толщина сит составляет 2—5 мм.
Сита толщиной до 3 мм применяются в ситовых барабанах
каркасной конструкции, толщиной 4 и 5 мм — в бескаркасных
вариантах. Шаг t и диаметр отверстий d определяют степень
перфорации сита (коэффициент перфорации К). Коэффициент
перфорации при равномерном расположении отверстий может
быть определен по формуле K=0,907d2//2. Коэффициент пер-
форации имеет большое значение для обеспечения стабильной
работы и высокой производительности сортировки. Исследова-
ния [21] показали, что при ширине перемычки между отвер-
стиями меньшей длины волокон сортируемой массы они могут
зависать на перемычках. Это уменьшает живое сечение сита
и способствует его забиванию. Значение коэффициента перфо-
рации сит, нормируемое стандартом, зависит от вида сортируе-
мой массы и типа сортировки и изменяется от ,0,08 до 0,44.
В табл. 5.2 приведена характеристика перфорации щелевых
сит. Щелевые отверстия выполняются с расширением в направ-
лении движения волокнистой суспензии. Сита с шириной щелей
до 0,4 мм применяются для тонкого сортирования целлюлозной
массы из лиственной древесины, беленой целлюлозной массы
из хвойной древесины, небеленой целлюлозной массы для тон-
ких видов бумаг, массы из облагороженной макулатуры для
покровных слоев и высококачественного картона и т. п.
Небеленая целлюлозная масса из хвойной древесины, дре-
весная масса для писчей и типографской бумаги сортируется
при ширине щелей от 0,5 до 0,8 мм, макулатурная масса для
средних и нижних слоев картона — при ширине щелей выше
1 мм.
До недавнего времени щелевые сита применялись исключи-
тельно в вибрационных сортировках. В последние годы сита
этого типа получают все большее распространение и в напор-
ных сортировках различных конструкций.
220
5.2. Характеристика перфорации сит со щелевыми отверстиями
(размеры в мм)
Профиль и схема расположения отверстий
X арактеристика
перфорации
ь
0,20; 0,25
0,30; 0,35
0,40; 0,50;
0,60; 0,70
0,80; 1,00;
1,20; 1,40;
1,60; 1,80;
2,00; 2,50
3,00
t в'
2,5 1,0
3,0 1,0
5,0 3,0
5,5 3,5
Для обеспечения наибольшей пропускной способности сор-
тировок и снижения сопротивления потоку качество рабочей
поверхности сит должно удовлетворять высоким требованиям.
Поверхность должна быть гладкой, не иметь рисок, кромки
отверстий не должны быть острыми, для чего сита полируются
электролитическим способом.
Производство сит со сверлеными и фрезерованными отвер-
стиями является дорогостоящим, поэтому ведутся поиски бо-
лее технологичных конструкций сит. Так, в нашей стране раз-
работана конструкция и технология изготовления щелевых
штампованно-сварных сит и сит с фасонными отверстиями [30].
Такие сита свариваются из деформированных стержней опреде-
ленного профиля или изготавливаются путем спиральной на-
вивки и сварки профилированной проволоки.
5.1.4. Оборудование для грубого сортирования
Плоские вибрационные сортировки. Этот вид оборудования
благодаря простоте конструкции, малому потреблению электро-
энергии, возможности применения в различных схемах сорти-
рования в течение длительного времени находит широкое при-
менение в целлюлозно-бумажном производстве. Сортировки
этого типа отличаются друг от друга в основном формой си-
тового лотка, конструкцией вибрационного механизма и амор-
тизаторов.
221
В нашей стране плоские вибрационные сортировки выпуска-
ются пяти типоразмеров — три типоразмера (СВ-01А, СВ-02,
СВ-03) сучколовителей (табл. 5.3) и два типоразмера (ЩВ-01
и ЩВ-04) щеполовок (табл. 5.4).
Все сучколовители имеют однотипную конструкцию (рис. 5.1)
и отличаются только площадью сортирующего сита и раз-
мерами. Лоток с ситом криволинейного профиля приводится
в колебательное движение вибрационным валом с дебалан-
сами. Крутящий момент от электродвигателя к валу переда-
7 8
Рис. 5.1. Вибрационный сучколовитель:
/ — сито; 2 — вибрационный вал; 3 —ванна; 4 — амортизаторы; 5 —спрысковые трубы;
6 — колпак; 7 — щит для отвода отходов; 8 — подпорный щит
5.3. Технические характеристики вибрационных сучколовителей
Наименование параметров ' Сучколоввтелв
СВ-ОГА СВ-02 СВ-03
Площадь сита, ма 1,25 1,80 2,50
Наибольшая производительность 100 150 200
по воздушносухому волокну при гру- бом сортировании целлюлозы, т/сут Концентрация сортируемой массы, До 3,0 До 3,0 До 3,0
Частота колебаний сита, мин**1 1430 1430 1450
Амплитуда колебания сита, мм 2,2 2,2 2,2
Мощность электродвигателя, кВт 3 3 4
Габаритные размеры, м: длина 2,64 2,28 2,64
ширина 1,60 2,08 2,39
высота 1,22 1,06 1,22
Масса с приводом, т 0,72 . 1,16 . 1,00
222
ется через эластичную муфту. Лоток установлен в ванне на
резинометаллических амортизаторах. В конце лотка со сто-
роны выхода отходов установлены спрысковые трубы с насад-
ками и разбрызгивателями для отмыва волокна от сучков.
Корпус сучколовители закрыт колпаком с крышкой. В торце-
вой части ванны смонтирован щит для отвода отходов,
в ванне — подпорный щит для регулирования уровня массы.
Детали сучколовителя, соприкасающиеся с массой, изготавли-
ваются из коррозионностойкой стали.
Рис. 5.2. Вибрационная щеполовка:
1 — сито; 2 — лоток; 3 -г амортизаторы; 4 — коробчатые лапы; 5 — вибратор; 6 — ванна
Волокнистая суспензия через патрубки подается на сито и
под действием силы тяжести проходит через отверстия сита
в ванну. Отходы, задержанные ситом, под напором вновь по-
ступающей суспензии и благодаря вибрации сита продвигаются
вдоль ситового лотка к выходу, сбрасываются на щит, а затем
поступают в общий канал для отходов.
В зависимости от места установки сучколовителя в техноло-
гическом потоке используются сита с различными диаметрами
отверстий. При грубом сортировании целлюлозы применяются
сита с отверстиями 6, 8, 10 мм, при сортировании макулатур-
ной массы — 4, 5, 6 мм и при сортировании отходов после уз-
лоловителей—1,6; 2; 3 мм. Производительность сучколовите-
лей зависит главным образом от концентрации сортируемой
массы и диаметра отверстий сита. С повышением концентра-
ции массы производительность растет. Зависимость имеет эк-
стремальный характер.
223
Вибрационные щеполовки (рис. 5.2) имеют плоское сито,
установленное под уклоном в сторону напуска массы. Лоток
четырьмя резинометаллическими амортизаторами опирается на
фундамент. Боковые стенки лотка в верхней части соединены
с помощью четырех коробчатых лап с вертикальным листом,
к которому прикреплен вибратор направленного действия. Кор-
пус вибратора — закрытый цилиндр, в котором расположены
два вала с дебалансами, соединенные шестернями. Привод ви-
братора осуществляется от электродвигателя через промежу-
точный вал. Масса поступает на сито из напускного канала
через переходное соединение. Сортированная масса проходит
в ванну, а щепа по наклонному щиту поступает в общий канал
для отходов. Все детали щеполовок, соприкасающиеся с мас-
сой, изготавливаются из коррозионностойкой стали.
Для грубого сортирования дефибрерной массы на щеполов-
ках применяются сита с' отверстиями диаметром 6, 8, 10 и
12 мм. Производительность щеполовок, как и вибрационных
сучколовителей, зависит главным образом от концентрации
сортируемой массы и диаметра отверстий сита.
5.4. Технические характеристики вибрационных щеполовок
Наименование параметров ЩВ-01 ЩВ-04
Площадь ента, м2 1,2 2,4
Наибольшая производительность по воз- 80 160
душносухому волокну при грубом сорти- ровании древесной массы с использова- нием ент с отверстиями диаметром 10 мм, т/сут Концентрация сортируемой массы, % До 2,5 До 2,5
Частота колебаний сита, мин-*1 1420 1400
Амплитуда колебаний сита, мм 1,1 1,1
Мощность электродвигателя, кВт 1,5 1,5
Габаритные размеры; м: длина 1,93 2,24
ширина 1,55 2,07
высота 1,00 1,40
Масса с приводом, т 0,50 0,71
Щеполовки —единственное оборудование, применяемое для
грубого сортирования древесной массы. Из-за специфики по-
сторонних включений в массе (размочаленных щепок, обмолы-
шей, кусков древесины) использование другого сортирующего
оборудования для этой операции связано с большими трудно-
стями. Кроме того, щеполовки могут быть использованы для
грубого сортирования макулатурной массы и отходов после
узлоловителей. В этом случае на щеполовках устанавливают
224
сита с такими же отверстиями, как у вибрационных сучколо-
вителёй, применяемых иа этих операциях.
Недостаток плоских вйбрационных сортировок — относи-
тельно низкая надежность и долговечность из-за воздействия
на основные их узлы значительных знакопеременных динами-
ческих нагрузок. Сортировки этого типа—источник интенсив-
ного шума. Однако благодаря известным достоинствам плоские
вибрационные сортировки будут и впредь использоваться в цёл-
люлозно-бумажном производстве.
Центробежные сучколовители. Используются для грубого
сортирования промытой и непромытой целлюлозы. Последний
вариант применения' позволяет интенсифицировать процесс по-
следующей промывки, улучшить- условия труда обслуживаю-
щего персонала. Сучколовители центробежного типа произво-
дительны, надежны и долговечны, требуют небольших затрат
на ремонт. Недостатки их — повышенная энергоемкость и отно-
сительно большое содержание волокна в отходах по сравне-
нию с этими показателями в случае применения вибрационных
сучколовителей.
5.5. Технические характеристики центробежных сучколовителей . ,
Наименование показателей f СЦС-07 СЦС-08 сцс-ю
Площадь сита, ма С Наибольшая производитёль- у - иость по воздушносухому во-, локну при сортировании цел- ft. люлозы концентрацией 1,8— 2,0% и диаметре отверстий сита 1? 10 мм, т/сут Максимальная концентрация р иоступающей массы, % L.' Давление массы на входе, МПа < Максимальное давление раз- f бавительиой жидкости, МПа / Количество разбавительной р. жидкости 1 Диаметр ситового барабана, мм £ Диаметр отверстий сита, мм F Количество лопастей ротора, шт, К Частота вращения ротора, I мин-1 Мощность электродвигатели, Г кВт [г Габаритные размеры; м: Ь длина f ширина L Высота Е' Масса с электродвигателем, т Е. 8 заказ 2176 2,1 250 2,5 0,015—0,035 ОД До 15% от р 800 6; 8; 10 8 200 22 2,53 . 1,41 / $ 2,8 320 2,5 0,015—0,035 ОД асхода сортиров! 800 . 6; 8; 10 10 180 30 , 2,89 1,38 • ЭДЗ 3,40 4,3 500 2,5 0,015-0,035- 0,1 шиой массы 800 6г 8; 10 10 150 55 3,30 1^4 . 2,40 5,00 . 225-
<- •
Отечественным машиностроением выпускаются центробеж-
ные сучколовители трех типоразмеров (СЦС-07, СЦС-08 и
€ЦС-10), они однотипны по конструкции и отличаются разме-
рами (табл. 5.5).
Опорным элементом сучколовителя (рис. 5.3) служит свар-
ной статор цилиндрической формы. Статор имеет боковые люки
для доступа во внутреннюю полость сучколовителя, закрывае-
Рис. 5.3. Центробежный сучколовнтель СЦС-08:
/ — статор; 2 — ротор;. 3 — ситовый барабан; -4 — перегородки; 5 — передняя крышка; 6 —
задняя крышка; 7 — подающий патрубок; S — патрубок для выхода отходов; 9 — пат
трубки подвода разбавительной жидкости; 10 — электродвигатель
мые быстросъемными щитами. Сниду к статору приварен па-
трубок для выхода сортированной массы, к торцевым частям
крецятся передняя крышка с подающим патрубком и задняя
крышка, имеющая патрубки Для выхода отходов и для подачи
разбавительной жидкости. На кольцевых выступах передней н
ладней крышек крепится ситовый барабан, состоящий из трех
секторов. Ротор сварной конструкции опирается на подшип-
ники, расположенные в подающем патрубке и задней крышке.
Ротор включает составной вал, лопасти и поперечные перего-
родки, образующие трн зоны сортирования. Часть вала с при-
водной стороны выполнена в виде трубы, по ней подается
разбавительная жидкость внутрь сучколовителя через сальник-
колено. Статор, ситовый барабан и ротор расположены концент-
226
рично. Приводной электродвигатель расположен сверху статора
на специальном устройстве, обеспечивающем натяжение при-
водных клиновых ремней.
Несортированная масса по подающему патрубку поступает
внутрь ситового барабана, подхватывается лопастями ротора,
приобретает вращательное движение н центробежной, силой
отбрасывается на сито первой зоны сортирования. Большая
часть годного волокна вместе с жидкостью проходит сквозь
сито. Оставшиеся на сите сучки, непровар и часть волокна под
давлением вновь поступающей массы продвигаются по спирали
во вторую зону сортирования, где происходит дальнейшее от-
' деление годной массы от отходов. Для- разбавления сгустив-
< шейся массы через полый вал ротора во вторую зону сортиро-
вания подается вода или щелок. Остаток со второй зоны пере-
мещается в третью зону сортирования. Сюда через два
патрубка, укрепленных на крышке статора, подается разбави-
тельная жидкость для дополнительного отмыва отходов от
годного волокна и придания им текучести. Торцевой частью
лопастей отходы отбрасываются в патрубок, расположенный
" внизу задней крышки- статора." Масба^. прошедшая через снто,
выводится из сучколовителя через., патрубок в нижней части
1 статора. Установленные на роторе между зонами кольцевые пе-
регородки увеличивают время пребывания массы в сучколови-
: теле, и тем самым улучшается отделение волокна от отхбдОВ-
Все детали сучколовителя, соприкасающиеся с массой, выпол-
нены из коррозионностойкойлеталш.
Производительность центробежных сучкрловйтелей зависит
от диаметра отверстий сита, концентрации сортируемой-Массы^
количества непровара в массе и в меньшей мере от других
факторов (давления массы на входе, количества разбавитель-
ной жидкости). С уменьшением отверстий сита производитель-
ность снижается. Для каждого из указанных диаметров оу-,
верстий существует оптимальный диапазон концентрации
; массы, при котором достигается наибольшая производитель-
ность. Для центробежных сучколовителей- этот диапазон на-
ходится в пределах примерно 1,8—2%. Уменьшение или увели-
чение концентрации сортируемой массы против указанных ве-
личин приводит к снижению-производительности. Увеличение
количества непровара в- массе также приводит к снижению*
производительности., .
Протирочные сортировки. Для сортирования макулатурной
массы лосле гидроразбивателей на некоторых предприятиях'.
, в старых технологических потоках применяются так называе-
: мые протирочные сортировки (или сортировки для макулатур--'
f ной массы). Отечественным машиностроением выпускаются
сортировки двух типоразмеров СМ-ОГА и СМ-02А (табл. 5.6)..
Сортировка типа СМ (рис. 5.4) состоит из корпуса, ротора
и двух сит. В центре крышки корпуса расположен патрубок
' 8* 227"
для подвода массы, в верхней части корпуса имеются патрубки
для выхода сортированной массы и удаления отходов. Сита
представляют собой плоские перфорированные диски. Кон-
сольно закрепленный ротор расположен между ситами, имеет
четыре лопасти, на каждой из которых закреплено по два
скребка, прилегающих к ситам. Стальной контрнож, установ-
Рис. 5.4. Сортировка типа СМ.
J — корпус; 2 — ротор; 3 —- сита; 4 — подводящий патрубок; 5 — патрубки выхода сорти
роваииой массы; 6 — патрубок выхода отходов; 7 — скребок
ленный в горловине крышки сортировки СМ-02А, и нож на
крыльчатке ротора предназначены для предварительной обра-
ботки массы при входе в сортировку./Ротор приводится от
электродвигателя через клиноремениую передачу.
Макулатурная масса через входной патрубок поступает
в полость между ситами. Под действием центробежной силы,
создаваемой вращающимся ротором, посторонние включения
отбрасываются на периферию рабочей камеры и выводятся
через патрубок, отходов. Годная масса под действием стати-
ческого давления проходит через сита и отводится по патруб-
кам для дальнейшей обработки. Очистка сит производится
скребками, укрепленными на лопастях ротора, одновременно
происходит некоторое растирание нераспущенных лепестков
бумаги.
228
5.6. Технические характеристики протирочных сортировок
Наименование показателей
СМ-01 А
СМ-02А
Площадь сит, м2
Производительность, т/сут
Концентрация массы, %
Диаметр отверстий сит, мм
Частота вращения ротора, мин—1
Мощность электродвигателя, кВт
Габаритные размеры, м:
длина
ширина
высота
Масса с электродвигателем, т
0,35
20—30
0,5—1,5
3—5
350
22
1,87
1,70
1,00
1,16
1,00
50—100
0,5—1,5
3—5
300
22
2,46
2,40
1,47
2,24
Сортировки типа СМ выпускаются преимущественно для
замены изношенных машин аналогичного типа. В новых, модер-
низированных, потоках для. сортирования макулатурной массы
будут все более широко применяться односитовые напорные,
сортировки типа СЦН.
5.1.5. Оборудование для тонкого сортирования массы
Центробежные сортировки. Предназначены для тонкого
сортирования сульфитной и сульфатной целлюлозы, полуцел-
люлозы, древесной и макулатурной массы. Отечественным ма-
шиностроением выпускаются центробежные сортировки типо-
размеров СЦ-0,4-01 ;СЦ-1,0-01; СЦ-1,6-01; СЦ-2,6-01 (табл. 5.7)
Эти сортировки по устройству близки к центробежным сучко-
ловителям и отличаются от них в основном размерами отвер-
стий сит, конструкцией ротора, а также большей мощностью
приводного электродвигателя. Схематическое изображение
центробежной сортировки представлено на рис. 5.5.
Полый вал ротора используется для раздельной подачи
разбавительной воды во II и III зоны сортирования. Во II зону
вода подводится по глухой трубе, вставленной в полый вал, и
через отверстия второй зоны вала; в III зону — по зазору ме-
жду трубой и внутренней поверхностью вала ротора через от-
верстия /// зоны вала.
Масса под давлением 0,012—0,024 МПа через входной па-
трубок и отверстие в стойке подается в / зону сортирования,
где она подхватывается лопастями вращающегося ротора и
отбрасывается к ситу. Под действием статического давления
перед входом и скоростного, созданного вращающимися лопа-
стями, основная часть массы проходит через отверстия сито-
вого барабана, остальная сгустившаяся часть массы поступает
229
5.7. Технические характеристики центробежных сортировок
Наименование параметров СЦ-0,4-01 сц-1,0-01 СЦ-1.6-01 СЦ-2,6-01
Площадь сита, м2 Производительность по воздушносухому волокну т/сут: сульфитная целлю- 0,4 1,0 1,6 2,6
25—30 60—80 90—125 150—200
лоза при диаметре отверстий сита 2,2 мм (с— 1,2... 1.4%) древесная масса при 20—28 50-70 80—100 130—170
диаметре отверстий сита 1,8 мм (с = =-- 1,2 .. . 1,4%) Максимальная кон- 2,5 2,5 2,5 2,5
цеитрацня сортир уе- мой массы, % Давление , сортируем 0,012—0,024 0,012—0.024 0,012—0,024 0,012—0,024
мой массы, МПа .Давление разбавн- 0,035—0,04 0,035—0,04 0,035—0,04 0,035-0,04
тельной воды, МПа Количество разбави- 10—30 10—30 10—30 10—30
тельной воды, % от ко- личества сортирован- ной массы Количество лопастей, 6 8 8 10
шт. Частота вращения ро- 1250 600 690 480
тора, мин-2 Мощность ' электро- 22 ' 30 75 100
двигателя, кВт
Габар итные р азмер ы, Ml длина 1,12 2,53 2,66 3,21
ширина 0,59 1,22 1,35 1,54
высота 1,04 1,70 2,05 2,28
Масса с электродви- 0,51 2,2 2,8 3,77
гателем, т
во II зону, где разбавляется водой и частью свежей массы,
поступившей через зазор между перегородкой и валом ротора.
Масса, не прошедшая через отверстия сита во II зоне, переме-
щается в III зону, где разбавляется только оборотной водой,
. сортируется. Остаток массы в III зоне, являющийся отходами
сортирования, удаляется из сортировки через патрубок отхо-
дов. Масса, прошедшая через сито, и отходы из сортировки
отводятся свободно, без противодавления. По этой причине
центробежные сортировки называют иногда открытыми сор-
тировками. При работе сортирующее пространство открытой
сортировки заполнено массой частично.
230
На производительность сортировки главным образом вли-
яют вид и концентрация сортируемой массы, размер отверстий
сита. Режим работы сортировки подбирается отдельно на каж-
дом предприятии.
Работоспособность сортировки заметно снижается при рез-
ких колебаниях концентрации массы и степени ее засоренно-
сти. Поэтому необходимо поддерживать постоянную концентра-
цию массы и выводить отходы в отдельный поток, чтобы они
не замыкались в цикле сортирования.
Рис. 5.5. Центробежная сортировка:'
1 — статор; 2 — ротор; 3 — ситовый барабан; 4 — электродвигатель
Центробежные сортировки обеспечивают эффективные уда;
леиия из массы различных загрязнений* но по производитель-
ности и возможности автоматизации процесса уступают на-
порным сортировкам. Создание центробежных Сортировок
больших типоразмеров не предполагается. ;
Напорные сортировки. Применяются для, тонкого и грубого
сортирования Всех видов волокнистой массы, отличаются боль-.
шим многообразием конструкций и исполнения. Различия ка-
саются в основном количества ситовых барабанов (один или
два), конструкции ротора (с: гидродинамическими лопастями
или в виде цилиндра’с выступами иа поверхности), взаимного
расположения 'гидродинамических лопастей ротора и сита (Ло-
пасти расположены внутри или снаружи ситовых барабанов),
направления движения сортируемой маСсы (снаружи внутрь
ситового барабана или наоборот), расположения гидродина-
мических лопастей в зоне сортированной или несортированной
массы.
В нашей стране выпускаются напорные односитовые и двух-
ситовые сортировки с гидродинамическими лбпастйми, распо-
ложенными в зоне несортированной массы, типа УЗ и СЗ, и
сортировки с цилиндрическим ротором.
На целлюлозно-бумажные предприятия поставлялись одно-
ситовые напорные сортировки с гидродинамическими лопа-
стями (узлоловители) четырех типоразмеров: УЗ-01, УЗ-02,
УЗ-ОЗ, УЗ-04, две последние сейчас сняты с производства
в связи с освоением выпуска двухситовых напорных сортиро-
вок. Из числа односитовых сортировок в дальнейшем планиру-
ется к выпуску только УЗ-01 для технологических потоков не-
большой производительности.
Сортировки УЗ-01 и УЗ-02 (табл. 5.8) используются в по-
давляющем большинстве для сортирования массы непосредст-
венно перед бумаго- и картоноделательными машинами, од-
нако они могут применяться и на других стадиях тонкого сор-
тирования волокнистой массы. Сортировки (узлоловители)
УЗ-01 (рис. 5.6) и УЗ-02 имеют однотипную конструкцию.
В вертикально расположенном корпусе установлены цилиндри-
ческое сито и ротор с двумя лапастями, наклоненными под уг-
лом 10° к вертикали. В верхней части корпуса тангенциально
расположен патрубок для входа массы, в средней — имеется
патрубок для выхода сортированной массы, а в днище корпуса
5.8. Технические характеристики сортировок У3-01 и УЗ-02
Наименование параметров УЗ-01 УЗ-02
Площадь сита, м2 0,64 1,17
Производительность по воздушносухому 10-50 25-50
волокну, т/сут
Наибольшая концентрация сортируемой 1,3 1,3
массы, %
Перепад давления, МПа 0,015—0,035 0,015—0,035
Наибольшее расчетное давление, МПа 0,5 0,5
Число лопастей ротора, шт. 2 2
Частота вращения ротора, мин—1 300 300
Диаметр сита, мм 610 610
Высота сита, мм 335 610
Дваметр отверстий сита, мм 1,2—2,4 1,2-2,4
Мощность электродвигателя, кВт 5,5 ; 10,0
Габаритные размеры, м:
Длина 1,43 2,00
ширина 1,04 1,28
высота 1,50 .1,99
Масса с электродвигателем, т U 1,8
232 '
выполнен желоб с патрубком для удаления отходов. Осейшие
на дно желоба более тяжелые загрязнения отводятся через от-
верстия в грязевик. Для опорожнения грязевика на патрубке
для отвода загрязнений установлена задвижка с ручным управ-
лением. Сверху корпуса установлена крышка, оборудованная
рис. 5.6. Односитовая напорная сортировка (узлоловитель) УЗ-01:
/ — корпус; 2 — ротор; 3 — лопасти;" 4 — сито; 5 —патрубок впуска Массы; 6— иатрубоК
выхода сортированной массы; 7 —желоб для отходов; 3 — электродвигатель; S-мано-
метр
механизмом подъема. Привод ротора осуществляется от элект-
родвигателя через клиноремениую передачу.
Масса из верхней части сортировки под давлением цосту-
, пает тангенциально внутрь ситового барабана, н отсортирован-
ное волокно удаляется по отводящему патрубку* а отходы под
давлением вновь поступающей массы и действием наклонных
лопастей — в нижний желоб. Тяжелые включения провалИва-
233
ются из желоба в грязевик, а легкие отходы (костра, щепки,
пучки вод окон и др.) выводятся из сортировки. Количество от-
ходов регулируется с помощью задвижки. Тяжелые отходы
удаляются из грязевика периодически.
Рабрчая поверхность сит очищается лопастями со специаль-
ным гидродинамическим профилем. При вращении лопастей на
поверхности сита поочередно создаются избыточное давление и
разрежение. Зона повышенного давления формируется в ло-
бовой части ротора, разрежение — в хвостовой. Эффект пуль-
сации давления, 'способствующий очистке сита, зависит от
расстояния лопасти до сита, «угла атаки», частоты вращения
лопастей и их количества. При изготовлении сортирующих ма-
шин этого-типа большое внимание должно быть уделено пра-
вильной цилиндрической форме ситового барабана, и достаточ-
ной жесткости ротора и самих лопастей.
При вращении в напорной сортировке массы из нее выде-
ляется газ, который собирается в центре верхней части сорти-
ровки, образуя так называемый воздушный колокол. Поэтому
у всех напорных сортировок применен постоянный отвод газа
из-под крышки ^корпуса через специальный кран н гибкий
шланг.
Двухситовые напорные сортировки выпускаются с концеит-
рично расположенными ситами, у которых гидродинамические
лопасти вращаются в межситовом пространстве в зоне несор-
тированной массы в двух исполнениях УЗ и СЗ. Сортировки
СЗ отличаются от сортировок УЗ большим количеством ло-
пастей и более высокой мощностью привода. Кроме того, в от-
личие от двухситовых сортировок УЗ в сортировки СЗ подво-
дится вода для разбавления массы и они могут работать на
массе, более загрязненной и имеющей концентрацию до 2%
(вместо 1,3% для сортировок УЗ).
Двухситовые напорные сортировки применяются для сорти-
рования различных видов волокнистых полуфабрикатов: цел-
люлозы, древесной массы, макулатурной массы и др. Сорти-
ровки УЗ наиболее целесообразно применять для предвари-
тельно сортированной и очищенной массы. Как правило, Эти
сортировки устанавливаются непосредственно перед бумаго- и
картоноделательными машинами.
Напорные сортировки в отличие от ранее выпускавшихся
открытых сортиробок называют закрытыми, а сортировки
с меньшим количеством лопастей, применяемых перед бумаго-
и картоноделательными машинами,—узлоловителями. Поэтому
в отечественной литературе и в технической документации двух-
ситовые напорные сортировки называются * сортировками -за-
крытыми р узлоловителями закрытыми. - л
Конструкцию двухеитовых напорных сортировок рассмот-
рим на примере сортировки СЗ-13 (рис. 5.7),. Основные узлы
сортировки: корпус, ротор, ситовые барабаны й привод. Корпус
234
сортировки разъемный. Он состоит из основания, верхней части
корпуса, опоры ротора, желоба для легких отходов, крышки,
соединенных между собой болтами. Внутри корпуса в кольце-
образном пространстве установлены два цилиндрических сита.
Сита закрепляются в корпусе нажимными кольцами и фикси-
руются при помощи конических поверхностей на обечайках
ситовых барабанов. Корпус имеет патрубки подачи исходной
суспензии и выхода сортированной массы, два патрубка отвода
легких отходов и два патрубка подачи разбавительной жидко-
сти. Тяжелые отходы удаляются в грязевик через тангенциаль-
ный патрубок, расположенный во впускной части корпуса. Гря-
зевик выполнен в виде патрубка с двумя задвижками. Крышка
с патрубком для отвода воздуха крепится к корпусу легкосъем-
ными болтами.
Ротор сортировки состоит из вала, подшипников с корпу-
сами, крышки с уплотнительной камерой, приводного диска,
крестовины и восьми лопастей, входящих в кольцевое прост-
ранство между внутренним и наружным ситами. Лопасти
имеют гидродинамический профиль, наклонены под углом
к вертикали и связаны между собой двумя, кольцами. Ротор
приводится во вращение от электродвигателя через клииоре,-
мениую передачу. ..........
Количество.удаляемых отходов регулируется двумя задвиж-
ками на патрубках -отходов.. Всё части сортировки, соприкаса-
ющиеся с массой, выполнены из коррозионностойких: мате-
риалов.
Исходная масса через тангенциально расположенный па-
трубок (на рис. 5.7. не показан) поступает под давлением
в верхнюю часть корпуса сортировки. Под действием центро-
бежной силы тяжелые включения отбрасываются к наружной
стенке корпуса, тормозятся и опускаются в грязевик, откуда
периодически удаляются. Масса переливается через кольцевой
ворог в пространство между ситамн и под действием напора
проходит через отверстия снт в две соединяющиеся внизу по-
лости. Остаток массы, не прошедший через сито, опускается
вниз. Для отмыва волокна от отходов и разбавления остатка
снизу через два патрубка в пространство между ситами пода-
ется разбаВительная вода. Лопасти ротора, разрушая слой во-
локна, отложившийся иа ситах, очищают рабочие поверхности
сит, обеспечивая этим непрерывность работы сортировки.
Конструкция и прйнцнп работы напорных двухснтовых сор-
тировок других типоразмеров аналогичны. Техническая харак-
теристика этих сортировок'приведена в табл. 5.9.
Производительность напорных сортировок' зависят от харак-
теристики сортируемой массы, ее концентрации и диаметра
отверстий сит. Для примера в табл. 5.10 приведена произво-
дительность сортировки УЗ-12 в зависимости от концентрации
сортируемой Массы и диаметра отверстий сит.
236 . ~ .
5.9. Технические характеристики двухситовых напорных сортировок
Наименование параметров УЗ-09 УЗ-12 УЗ-13
Площадь сита, м2 0,90 1,60 2,92
Производительность по воздушносухому волок- ну, т/сут 30—60 45—110 60—200
Концентрация сортируе- мой массы, % 1,3 1,3 1,3
Перепад давления, МПа 0,02—0,05 0,02—0,05 0,02—0,05 .
Число лопастей ротора* шт. 4 4 4
Максимальное давление поступающей массы, МПа 0,5 0,5 0,5
Расход разбавительной воды, л/мни -г- —* — •
Частота вращения ро- тора, мии—1 478 424 310
Диаметр отверстий сит, мм 1,4—2,4 1,4—2,4 1,4—2,4
Мощность электродвига- теля, кВт Габаритные размеры, м: 10 17 30
длина 1,58 2,20 2,60
ширина 1,30 1,32 1,74
высота 1,38 1,42 1,74
Масса, т 0,88 1,87 3,00
Пр од о л ж е и и е
Наименование параметров УЗ-15 СЗ-09 С 3-12 C3-13
Площадь сита, м2 Производительность по воздущносухому ВОЛОК: ну, т/сут . Концентрация сортируе- мой массы, % Перепад давления, МПа Число лопастей ротора, шт. Максимальное давление поступающей массы, МПа Расход разбавйтельиой воды, л/мии Частота вращения ро- тора, мии—* Диаметр отверстий сит, мм Мощность электродвига- теля, кВт Габаритные размеры, м: длииа ширина высота Масса, т 5,60 100—400 1.3 0,02—0,05 6 0,5 210 1,4—2,4 75 4,01 3,03 2,65 8,30 0,90 30—70 2,0 0,02—0,05 6 0,5 До 500 478 1,4—3,0 17 1,58 1,30 1,38 1,00 1,60 50—120 2,0 0,02—0,05 8 0,5 До 750 428 1,4—3,0 30 2,21 1,34 1,37 2,60 2,92 150—250 2,0 0,02—0,05 8 0,5 До 1100 330 1,4—3,0 55 2,61 1.79 1,80 4,20
237
5.10. Производительность сортировки УЗ-12 по воздушиосухому волокну, т/сут
Вид массы Концент- рация массы, % Диаметр отверстий сит, мм
2,4 2,2 2,0 13 1,6 1.4
Беленая целлюлоза 0,1 20 20 15 15 15 10
Беленая целлюлоза в ком- 0,3 50 50 45 45 40 35
позиции с белой древесной 0,5 80 70 70 65 60 50
массой 0,7 100 95 90 80 75 65
Масса для газетной бумаги 0,9 ПО 105 100 90 85 75
1,1 100 95 90 80 75 65
! 1,3 75 70 : 65 60 55 50
Напорные сортировки с гидродинамическими лопастями бу-
дут находит^ все большее применение в различных технологи-
ческих потоках целлюлозно-бумажного производства. Этот тип
сортировок — основное оборудование для очистки массы непо-
средственно реред бумагот и картоноделательными машинами.
В дальнейшем напорные сортировки с Гидродинамическими
лопастями будут применяться вместо центробежных и вибра-
ционных цилиндрических I сортировок для подготовки волок-
нистых полуфабрикатов, к которым предъявляются повышен-
ные требования по сорности.
Наиболее высокую производительность, отнесенную к еди-
нице площади сита, имеют и обеспечивают довольно хорошую
эффективнбсть сортирования односитовые напорные сортировки
с цилиндрическим ротором. Большая производительность до-
стигается . за счет высокой частоты пульсаций сортируемой
массы, а эффективность сортирования обеспечивается приме-
нением сита с отверстиями малого размера. Применяются для
сортирования целлюлозы, древесной массы и макулатурной
массы. Могут использоваться также для I сортирования непро-
мытой целлюлозы. Наиболее" Эффективно они работают при.
повышенной концентрации массй (1,5—3%^).
Целлюлозно-бумажным машиностроением выпускаются сор-
тировки трех типоразмеров СЦН-0,4; СЦН-0,9 и СЦН-2,0
(табл. 5.Й). Они имеют однотипное конструктивное решение
и отличаются в основном размерами, кроме того привод сор-
тировок сЦН-0,4 и СЦН-0,9 осуществляется от двигателя черед
клинбремерную передачу, а | сортировки ' СЦН-2,0—через
муфту; Корпус сортировки (рцс. 5.8> цилиндрической формы,
расположен вертикально, Имеет! три кольцевые полости, разде-'
ленные перегородками-дисками^ в верхнюю' полость поступает
несортированная масса, средняя служит для накапливания и
вывода сортированной массы, И нижняя-j-для сбора и .удале-
ния отходов. В корпусе имеются патрубки для массы, отходов
и для подвода фазбаЬительной жидкости. Крышка крепится йа'
238
5.11. Технические характеристики напорных сортировок
с цилиндрическим ротором
Наименование параметров СЦН-0,4 СЦН-0,9 СЦН-2,0
* Площадь сита,- м® J Производительность по воздушносухо- • хому волокну, т/сут -7, Максимальная концентрация сортируе- мой массы, % Е Перепад давления в сорМровке, МПа Г Давление поступающей массы, МПа > | Расход ризбавительной воды, л/мин ; * Частота вращения ротора, мин-1 & Диаметр ситового барабана, мм ! Высота ситового барабана, мм t ’ Размер отверстий сита, мм: диаметр ширина щелей Мощность электродвигателя, кВт ; Габаритные размеры, м; к длина ' ширина j высота j Масса, т 0,45 30—160 До 3 ' До 0,04 0,07—0,4 До 800 1460—1820 380 380 1,2—3,0 0,25—0,70 55 1,97 1,02 1,42- 1,70 •0,9 75-300 До 3 До 0,04 0,07—0,6 До 2000 1035—1160 530 560 1,2—3,0 0,25—0,70 100 2,58 1,29 1,87 2,79 2,0 150—600 До 3 До-0,04 0,07—0,46 До 1400 820—985 800 800 1,2—3,0 0,25—0,7 250 3,38 1,87 2,84 6,27
г поворотном кронштейне, что облегчает ее демонтаж при ре-
| монтных работах. В верхней части крышки имеется патрубок
для удаления газа из сортировки. В корпусе., установлен сито-
| вый барабан, ротор и прижим, выполненный в виде обечайки.
В Ситовый барабан состоит из цилиндрического сита и двух при-
I варенных к нему колец с конической наружной поверхностью,
к служащих для закрепления барабана в корпусе. В верхней ча-
I сти корпуса установлен прижим, выполненный в виде обе-
I чайки. Прижим в верхней полости корпуса образует кольцевой
к канал. Ротор сварной конструкции служит для со'зданйя
| в массе, находящейся в зоне сортирования, пульсаций высокой
I частоты, . очищающих сито и обеспечивающих прохождение
I массы через отверстия. Ои выполнен в виде сплошного цилинд-
Е рического стакана, обращенного дном вверх. На его боковой
I. поверхности по спирали расположены полусферические вы-
I ступы, обеспечивающие при вращении ротора пульсацию
I массы. Исходная масса по тангенциальному патрубку под дав4
I леиием поступает, в кольцевой канал, образованный прнжимбм
| и корпусом. Тяжелые включения под действие!# центробежной
силы выделяются из массы; опускаются вниз и удаляются че-1
| рез патрубок в грязевик. Очищенная масса, переливаясь через
г кольцевую перегородку прижима, попадает в зону сортирова-
| ния — зазор, образованный внутренней поверхностью ситового
I барабана и наружной .цилиндрической поверхностью ротора.
F ' 23»
Под действием разности давлений внутри* н вне ситового
барабана масса проходит через отверстия сита н выводится из
сортировки. Грубые волокна, костра, кора, пучки волокон и
другие загрязнения, опускаясь вниз, собираются в нижней по-
лости корпуса и через патрубок отходов выводятся нз сорти-
ровки. При сортировании массы повышенной концентрации по
Рис. 5.8. Односитовая напорная сортировка с цилиндрическим ротором
СЦН-0,9:
Л —корпус; 3— ротор; 3 — сито; 4 — опора ротора; 5 —прижим; 6 — патрубок ввода
массы; 7 — патрубок сортированной массы; 8 — патрубок тяжелых отходов; 3 — патрубок
легких отходов; 10 — электродвигатель
патрубку внутрь ротора подается разбавительная жидкость.
Через отверстия в стенке ротора она поступает в зону сорти-
рования. При необходимости жидкость может подаваться в па-
трубок вывода отходов. Количество отходов регулируется
с помощью задвижки, установленной на выходе. Все детали
сортировки, соприкасающиеся с массой, выполнены из корро-
зионностойкой стали,
. Производительность односитовых напорных сортировок
с цилиндрическим ротором, как н сортировок других типов, за-
висит от вида и концентрации сортируемо^ массы, размера
240
отверстий снта. В табл. 5.12 для примера приведена произво-
дительность сортировок при различных размерах отверстий и
концентрации сульфатной небеленой целлюлозы из хвойных по-
род древесины.
5.12. Производительность сортировок по воздушносухому
волокну, т/сут
Диаметр отверстий сита сортировки, мм СЦН-0,4 СЦН-О.9 СЦН-2,0
Концентрация массы 1—2%
1,4 30—50 75—125 150—250
1.6 30—60 * 100—150 200—300
Концентрация массы 1,5—2,5%
1,8 60—80 150—200 300—400
2,0 80—110 200—275 450—550
Напорные сортировки с цилиндрическим ротором — наибо-
лее универсальный современный тин сортирующего оборудова-
ния. Наряду с напорными сортировками с гидродинамическими
лопастями они будут находить все большее применение для
сортирования различных видов волокнистой массы при кон-
центрации более 1%. Однако для сортирования бумажной и
картонной массы онн, по-видимому, не найдут применения
из-за ее низкой концентрации.
Вибрационные цилиндрические сортировки. Вибрационные
цилиндрические сортировки не получили в целлюлозно-бумаж-
ном производстве столь широкого применения, как центробеж-
ные и напорные. Они используются на некоторых предприя-
тиях при производстве тонких бумаг и бумаги для печати,
сульфитной беленой целлюлозы и других видов продукции, в ко-
торых строго ограничивается содержание сора. По сравнению
с центробежными и напорными вибрационные сортировки бо-
лее громоздки, имеют низкую производительность и малую
надежность.
В нашей стране выпускаются вибрационные цилиндрические
сортировки двух типоразмеров СВЦ-04 и СВЦ-05 (табл. .5.13).
Вибрационная цилиндрическая^ сортировка (рис. 5.9) со-
стоит из следующих основных узлов: ванны, цилиндра, вибра-
ционного механизм аи устройства для промывки сита. Ванна
установлена на фундаменте иа пружинах, имеет отверстие для
входа сортируемой-массы и выхода отходов, грязевой люк и
устройство для регулирования уровня массы. Ситовый цилиндр
241
Рис. 5.9. Вибрационная цилин-
дрическая сортировка:
а — общий вид; б — принцип рабо-
ты; / — ванна; 2 — ситовый ци-
линдр; 3 — вибрационный механизм;
4 — устройство для промывки сита;
5 привод
Рис. 5.10. Отделитель ^олокиа:
I — корпус; 2 — вертикальные пере-
городки; 3 — фракционирующие ра-
мы с сетками; 4 — сопла; 5 — па-
трубки; 6 — распределительный кол.
лектор; 7 — патрубки для выхода
задержанного волокна; 8 — патру-
бок для удаления мелочи . (освет-
ленного фильтрата)
эксцентрично установлен в ванне и совершает вращательное и
колебательное (с круговой траекторией) движения. Сортиро-
ванная масса выводится через полую цапфу цилиндра с лицевой
стороны сортировки. Другая цапфа соединена с приводом ци-
линдра. Сито со щелевыми отверстиями выполнено из отдель-
ных сегментов. Внутри цилиндра консольно- установлено уст-
ройство подачи спрысковой воды на сито для прочистки отвер-
стий. Загрязнения удаляются в специальный желоб.
Вибрационный механизм состоит из двух коромысел, под-
держивающих цилиндр, и двух вибрационных валов с деба-
лансами, которые синхронно вращаются в одном направлении.
Коромысла установлены на ванне с помощью четырех пружин.
Привод вибрационного механизма осуществляется, от электро-
двигателя через цепную передачу. •-
242
Масса движется из ванны внутрь цилиндра вследствие раз-
ности ее уровней в них. Отходы переливаются через наборную
перегородку, регулирующую уровень массы в ванне, и удаля-
ются нз нее.
5.13. Технические характеристики вибрационных цилиндрических сортировок
Наименование параметров СВЦ-04 СВЦ-05
Площадь сита, м2 2,34 3,14
Производительность по воздушносухому 15—75 20—100
волокну, т/сут Максимальная концентрация сортнруе- 1,5 1,5
мой массы, % 0,25—0,7
Ширина щелей, сита, мм 0,25—0,7
Частота вращения цилиндра, мин-1 5,8 5,8
Частота колебаний цилиндра, мин-1 1250 1250
Мощность электродвигателя привода ци- 1,1 1,1
лнндра, кВт Мощность электродвигателя привода ви- 13 .13
брационного механизма, кВт
Габаритные размеры, м: 2,85 2,83
длина
ширина 3,56 3,70
высота 2,35 2,37
Масса, т 4,20 4,45
Вибрационные цилиндрические сортировки будут заме-
няться по мере совершенствования технологии целлюлозно-бу-
мажного производства центробежными и напорными сорти-
ровками.
5.1.6. Отделитель волокна
Предназначен для снижения содержания мелкого- волокна -
J и смолы в целлюлозе и улавливания взвешенных частиц из
; оборотных и сточных вод целлюлозно-бумажных предприятий.
Кроме того, эти аппараты могут быть использованы для разде-
ления массы на фракции по длине волокна.
В нашей стране разработан и выпускается отделитель во- -
локна ОВ-06. Корпус отделителя (рис. 5.10) прямоугольного
сечения. Две вертикальные перегородки’ делят -его5 внутреннюю
полость на три отделения. В каждую вертикальную перего-
родку вмонтированы съемные, фракционирующие рамыг Рама
выполнена в виде каркаса, на котором закреплены подкладоч-
ная и фракционирующая сеТки. Зазор между сетками при-
мерно 2 мм. Против'каждой фракционирующей рамы в'боко-
вых отделениях Корпуса расположено по четыре сопла. Сопла
тангенциально расположёнными патрубками соединены с
243
распределительным коллектором. В нижней части корпуса име-
ются патрубки для отвода задержанного сетками волокна и
удаления волокнистой мелочи или осветленной воды, прошед-
ших через фракционирующие сетки. На патрубке для удаления
суспензии из средней части корпуса установлена дроссельная
заслонка регулятора вакуума (на рисунке не показана).
Исходная масса или оборотная вода под давлением 0,06—
0,10 МПа через распределительные коллекторы и сопла пода-
ется на фракционирующие сетки. Мелкое волокно или освет-
ленный фильтрат проходит через сетки в среднее отделение
и далее по барометрической трубе выводится из отделителя,
а крупное задержанное сетками волокно самотеком по патруб-
кам в боковых отсеках корпуса поступает на дальнейшую об-
работку.
Истечение массы через сетку происходит под действием ско-
ростного напора струй и небольшого вакуума в среднем отде-
лении. Вакуум поддерживается в зависимости от требуемого
качества фракционирования и изменяется в пределах 0,1—
3,0 кПа. Вакуум регулируется автоматически, за счет впуска
различного количества воздуха в трубопровод мелкой фрак-
ции. Пульсация струй массы, выходящих из сопл, и специаль-
ная конструкция фракционирующих рам обеспечивают непре-
рывную вибрацию и, как следствие этого, очистку сеток.
Расход массы через отделитель регулируется изменением
следующих параметров: давления поступающей массы, рассто-
яния сопл от фракционирующих сеток, подбором номера сеток,
вакуума в среднем отделении аппарата.
Техническая характеристика отделителя мелкого волокна ОВ-06
Пропускная способность всех сопл аппарата, л/мин 6550—9000
Количество сопл, шт............................ 16
Концентрация поступающей массы, % ...... 0,7—1,0
Давление массы в соплах, МПа . .'..............0,06—0,10
Степень улавливания волокна из оборотной во-
ды, % . . . . ................................. 90—99
Габаритные размеры, м:
длина . . . . 2,60
ширина ..................................... 2,66
высота........................................ 2,20
Масса, т........................ . .......... 1,55
5.2. ОЧИСТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
5.2.1, Вихревые конические очистителя
Вихревые очистители выполняют те же функции, что и сор-
тировки, • дополняя их в схемах сортирования, обеспечивают
получение полуфабрикатов и готового продукта с низким со-
держанием инородных включений, \Как отмечалось, вихревые
244
1
Рис. 5.11. Принципиальная схема вихревого кони-
ческого очистителя:
1 — корпус; 2 — питающий патрубок; 3 — патрубок очи-
щенной массы; 4 — патрубок отходов; 5 — внешний по-
ток; 6 — внутренний поток; 7 — воздушный столб
очистители удаляют из массы преимуще-
, ственно загрязнения, плотность которых
больше плотности волокна. Однако в
них отделяются также кора, костра.
Вихревые очистители получили самое
широкое распространение на всех совре-
менных предприятиях в схемах подготов-
ки волокнистых полуфабрикатов.
Принципиальное конструктивное ре-
шение очистителя и схема его работы
представлены на рис. 5.11. В вихревом
очистителе возникают два основных по-
тока суспензии: внешний; направленный
к вершине конуса, и внутренний, направ-
ленный в противоположную сторону. При
движении внешнего потока небольшая часть суспензии выходит
через патрубок отходов, а часть отделяется и, дВигаяс^» ради-
ально, вливается во внутренний поток. Основное количество
суспензии у вершины конуса изменяет направление и, образуя
внутренний восходящий поток, удаляется через центральный
патрубок для выхода очищенной массы. В центре очистителя,
вдоль его оси, вследствие разрыва сплошности жидкости из-за
большой центробежной силы образуется воздушный столб.
В каждой точке очистителя скорость движения суспензии
может быть разложена на три составляющие: тангенциальную,
направленную перпендикулярно радиусу вращения; осевую,
направленную вдоль оси очистителя, и радиальную, направлен-
ную по радиусу очистителя. Центробежная сила, действующая
на частицы в очистителе, обусловлена тангенциальной ско-
ростью, которая на один-два порядка выше осевой и радиаль-
ной скоростей.
Экспериментальными исследованиями установлено, что ме-
жду тангенциальной скоростью и и радиусом вращения г су-
ществует зависимость
vrn = const,
где п — перемеииая величина, зависящая от зоны и радиуса-
вращения.
С увеличением радиуса тангенциальная скорость уменьша-
ется, поэтому действие центробежной силы на частицу в очи-
стителе убывает от оси к периферии.
245
Основные эксплуатационные показатели вихревых очистите-
лей — эффективность очистки массы и производительность, или
пропускная способность,— зависят от следующих основных кон-
структивных и режимных параметров очистителей: диаметра
цилиндрической части; размеров й формы питающего патрубка;
размеров патрубков выхода очищенной массы и отходов; угла
конусности; соотношения длины цилиндрической и конической
частей очистителя; глубины погружения патрубка для выхода
очищенной массы; давления питания; противодавления на вы-
ходе очищенной массы и отходов; концентрации массы.
Известно, что наибольшая эффективность очистки массы
достигается в вихревых очистителях небольших диаметров
(75—100 мм). При равных диаметрах лучшая эффективность
очистки массы обеспечивается в очистителе с меньшей про-
пускной способностью, так как увеличивается продолжитель-
ность пребывания в нем массы.
Уменьшение размеров питающего патрубка и выходного
(для очищенной массы) приводит к повышению эффективности
очистки массы, но при этом снижается производительность очи-
стителя, увеличивается количество волокна в отходах и растут
затраты электроэнергии. Выявлено, что оптимальное отноше-
ние диаметра питающего, патрубка к диаметру очистителя со-
ставляет 0,21, а диаметра патрубка очищенной массы к диа-
метру очистителя— 0,225.
Увеличение отверстия В вершине конуса (при свободном
сливе отходов) приводит к повышению пропускной способности
очистителя и .эффективности очистки. Оптимальное отношение
диаметра отверстия выхода отходов к диаметру очистителя
составляет 0,06—0,08. Увеличение этого соотношения хотя и
приводит к улучшению очистки, сопровождается значительным
ростом количества отходов и потерь волокна.
В современных конструкциях вихревых очистителей угол
конусности составляет 5—10°, длина цилиндрической части
равна одному-двум диаметрам очистителя, а глубина погруже-
ния патрубка для выхода очищенной массы 1 —1,5 диаметра
очистителя.
Процесс очистки в вихревом очистителе протекает при на-
личии перепада давления на входе в очиститель и выходе очи-
щенной массы. Повышение перепада давлений приводит к уве-
личеиию эффективности очистки и пропускной ‘ способности очи-
стителей. Однако увеличение давления связано со значитель-
ным возрастанием энергозатрат иа прокачку массы через очи-
ститель. Поэтому некоторые зарубежные фирмы идут по пути
снййсёнйя давления иа входе, при этом'"необходимая степень
удаления загрязнений достигается за счет применения очисти-
телей Малых диаметров. Вихревые очистители;современной кон-
струкции работают, как правило,, с’ противодавлением на вы-
ходе отходов. Количество отходов в Таких очистителях состав-
246
ляет 10—20% и в отдельных случаях достигает 30% от посту-
пающей массы.
Достаточно высокая степень очистки массы может быть до-
стигнута при относительно низкой концентрации волокна в сус-
пензии. При тонкой очистке массы она не должна превышать
1%. Повышение концентрации приводит к ухудшению» удале-
ния загрязнений. В последние годы все большее применение
находят офис^^тели относительно небольших диаметров, про-
изводйт4льйосД|>ю от 100 до 300—400 л/мин. Переход иа очи-
стители ;небольших размеров объясняется упомянутым ранее
стремлением повысить эффективность очистки при некотором
снижений энергозатрат.
В наш^й стране разработаны и выпускаются вихревые очи-
стители двух типов: вихревые очистители ОМ, предназначен-
ные длягрубой очистки волокнистой массы концентрацией до
5%; внхрёвыё очистители ОК, предназначенные для очистки во-
локнистой массы концентрацией до 1%.
Вихревые очистители ОМ выпускаются трех типоразмеров
(ОМ.-01, ОМ-02 и QM-03), а очистители типа ОК —четырех
типоразмеров (OK-01, OK-02, ОК-04 и ОК-08). Вихревые очи-
ститёли бК первых трех типоразмеров предназначены для тон-
кой очистки массы, а очиститель ОК*08 большого диаметра —
для грубой очистки.
Вихревые очистители ОМ (табл’. 5.14) имеют принципи-
ально одинаковую конструкцию и отличаются размерами и
пройускной способностью. Вихревой очиститель ОМ (рис. 5.12)
состоит из головки, конуса, смотрового цилиндра, грязевика,
задвижек и опорной конструкции. Головка очистителя имеет
тангенциально расположенный сужающийся патрубок для
ввода массы, поперечное сечение которого в зоне соединения
с головкой выполнено прямоугольным, и патрубок для выхода
очищенной массы, расположенный соосно с очистителем. На
патрубке ввода массы и патрубке очищенной массы установ-
5.14. Технические характеристики очистителей типа ОМ
Наименование параметров / ОМ-01 ОМ-02 ОМ-рЗ
Диаметр очистителя, мм - Пропускная способность, л/мин Эффективность очистка массы от ми- неральных включений размером бо- лее Змм, скрепок, кнопок нт. П;, % Габаритиые размеры, м: - ' длина - ширина высота М асса, т 140 670 . Не ме . . 1,02 0,94 2,66 0,33 215 1000 {ее 80 . 1,02 0,94 3,35 0,37 А: . . : :- 405 1800 Не менее. 70 1,04. 1,04. 3,93 0,56
247
Рис. 5.12. Внхр-евой очиститель типа ОМ:
/ — головка; 2 — конус; 3 — смотровой цилиндр;
4 — грязевик; 5 — задвижки с пневмоприводом;
6 — опорная конструкция
леиы задвижки. Головка с патруб-
ками и коиус изготавливаются из
нержавеющей стали (конус имеет
внутри износостойкое полиуретано-
вое покрытие), смотровой цилиндр
выполнен из стекла. Грязевик слу-
жит для сбора йагрязиеиий. Он
имеет патрубок для отвода отходов
и патрубок для подвода воды (на
рисунке не показан).
Масса поступает в очиститель
по тангенциально расположенному
патрубку. Под действием центро-
бежной силы, возникающей .в вих-
ревом потоке, тяжелые включения
отбрасываются к периферии и опу-
скаются вниз, скапливаясь в гря-
зевике. Очищенная масса сосредо-
точивается в центральной зоне и по
восходящему потоку через патру-
бок головки выводится из очисти-
теля. При работе очистителя раз-
бавительиая вода через открытую
верхнюю задвижку грязевика за-
полняет нижнюю полость конуса,
отмывает волокно от отходов и
снижает концентрацию очищаемой
массы, способствуя тем самым лучшему отделению загрязне-
ний. Уровень воды в очистителе контролируется в' зоне смот-
рового цилиндра.
Отходы из грязевика выгружаются периодически. При этом
закрывается верхняя и открывается нижняя задвижка. Посту-
пающая в грязевик вода полностью его очищает. Управление
задвижками осуществляется автоматически.
Вихревые очистители типа ОМ работают при концентрации
очищаемой массы до 5%, оптимальный перепад давления
0,16 МПа, наибольшее давление на входе в очиститель
0,24 МПа, давление разбавитедьной воды/0,40 МПа. Они на-
ходят наибольшее применение в потоках производства массы
из макулатуры. Как правило, устанавливаются после гидро-
разбивателя й используются для предварительной, грубой очи-
стки массы. Сходную конструкцию с очистителями ОМ имеет
248 .
очиститель ОК-08. Он отличается от последних в основном раз-
[ мерами и отсутствием разбавления очищаемой массы.
' Вихревые очистители типа ОК, предназначенные для тонкой
очистки массы, имеют принципиально однотипную конструкцию
► и отличаются друг от друга в основном размерами и исполне-
нием системы узла удаления отходов. Очистители ОК-01.ОК-02
[ и ОК-04 в отличие от очистителей ОК-08 и типа ОМ приме-
| няются в технологических линиях как многоступенчатые уста-
f новки. В зависимости от использования очистителей иа той или
I иной ступени они могут иметь некоторые конструктивные осо-
, бенности.
t Очистители всех типоразмеров состоят из головки с патруб-
| ками входа и выхода массы, конической части, в вершине Ko-
i' торой имеется отверстие для выхода отходов. В зависимости
и от исполнения очистители могут оснащаться камерами раз-
личной конструкции для отвода отходов.
Очистители типоразмера ОК-01, как правило, применяются
<. без камер отходов. Очистители ОК-02 используются как с ка-
L мерами, так и без них. На последней ступени установок эти
F очистители всегда применяются с камерами для отмыва во-
локна от отходов и регулирования количества отходов. Очи-
I стители ОК-04 в установках иа всех ступенях применяются
| с камерами отходов, в зависимости от ступени установки ка-
I меры имеют различную конструкцию.
। Оснащение вихревых очистителей большого типоразмера,
г предназначенных для тонкой очистки массы, камерами для от-
г вода отходов обусловлено следующим. В современных кон-
[ струкциях очистителей для снижения возможности забивания
I отверстие в вершине конуса выполняется большого размера
| (в очистителе ОК-04 оно достигает 75 мм). Для ограничения
| потока отходов через такое отверстие очистители работают
с подпором на линии отходов. В связи с этим создаются ус-
г ловия частичного возврата загрязнений из коллектора в очи-.
I ститель. Для устранения этого явления в очистителях приме-
I? няются камеры различных конструкций.
I На рис. 5.13, а показан очиститель ОК-04 с камерой отхо-
I дов, оснащенной патрубком для удаления воздуха из массы
I (используется йа первой ступени установки); Камера' состоит
I из корпуса цилиндрической формы, в днище которого имеется
I патрубок для отвода отходов. Внутрь корпуса вставлена съем-
I ная чашка из износостойкбго материала. В центре камеры со-
I осно с очистителем установлен патрубок для удаления воздуха
F из массы. Этот патрубок соединяется с вакуумной системой.
В Камера крепится к очистителю с помощью фланцев.
I Загрязнения вместе с волокном по нисходящему потоку че-
I рез отверстие в вершине конуса очистителя поступают в ка^
| меру отходов, заполняют ее и под действием перепада давле-
инй в зоне камеры выводятся из очистителя. Воздух, скапли-
249
Рис. 5.13. Викревой очиститель ОК-04 с камерой отходов (а) и с устройством
для регулирования колйчества отходов (б):
/—вихревой Очиститель; Т— конус; Л —прозрачный цилиндр;. 4 — камера отходов; 5 —
натрубоИ разбавительной воды; « — патрубок для., удаления отходов; 7 —патрубок для
удаления воздуха па массы
вающийся вдоль оси очистителя, удаляется через центральный
патрубок камеры под действием разрежения в вакуумной си-
стеме.
Камеры очистителей ОК-04 иа последующих ступенях
(кроме последней) отличаются от приведенной на рис. 5.13, а
отсутствием патрубка для удаления воздуха.
Вихревой очиститель ОК-04 с устройством для отмыва во-
локна от отходов и регулирования количества отходов, исполь-
зуемый на последней степени установок, показан на рис.
5.13,6. Назначение этого устройства — сократить до минимума
количество волокна в отходах. Устройство состоит из конуса,
прозрачного цилиндра и камеры для удаления отходов. В верх-
ней части конуса имеется тангенциально расположенный патру-
бок для подвода разбавительной воды. Прозрачный цилиндр
служит для визуального контроля за работой устройства.
В диище камеры имеется патрубок для удалений отходов, жи-
вое сечение которого регулируется с помощью заслонки.
Отходы из очистителя поступают во внутреннюю полость
конической части устройства, где под действием струи воды,
подведеииой тангенциально, приобретают вращательное движе-
ние и разбавляются. Загрязнения отбрасываются к периферии,
опускаются вниз и через прозрачный цилиндр поступают в ка
меру отходов, откуда через патрубок в днище удаляются
в сток. Годное волокно при вращении потока движется к центру
и по восходящему потоку возвращается в очиститель. Степень
отмыва отходов от волокна и количество отходов, удаляемых
из очистителя, регулируются изменением расхода воды и сте-
пени открытия заслонки патрубка выхода отходов. Устройство
для регулирования отходов крепится к очистителю с помощью
фланцевых соединений.
Технические характеристики очистителей типа ОК приве-
дены в табл. 5.15.
Указанная в таблице пропускная способность вихревых очи-
стителей соответствует приведенным там же значениям пере-’
рада давления.
Изменяя перепад давления, можно варьировать в широких
пределах пропускную способность вихревых очистителей. Однако
надо иметь в виду, что с уменьшением перепада давления не-
сколько снижается, эффективность очистки массы.
В табл. 5.15 указана эффективность очистки массы от коры,
прошедшей сульфитную варку. От песка масса очищается зна-
чительно лучше. Так, очистители OK-01, ОК-02. и ОК-04 удаляют
из массы не менее 70% песчинок размером соответственно 0,020,
0,027 и 0,065 мм.
Исходя из сепарационных возможностей,. определяют и об-
ласть применения вихревых очистителей того или иного типо-
размера. Опыт эксплуатации очистного оборудования показы-
вает, что очистители ОК-04 наиболее целесообразно применять
5.15. Технические характеристики очистителей типа ОК
Наименование параметров OK-01 ОК-02 ОК-04 ОК-08
Диаметр очистителя, мм 80 160 305 800
Пропускная способность, л/мин 125 400 1900 10 000
Эффективность очистки массы от коры размером 0,5—1 мм, %, не менее 60 50 30 80 (от песка размером свыше 3 мм)
Оптимальный перепад давле- ния, МПа Давление разбавительной воды на последней ступени установок, МПа Наибольшее давление на входе в очиститель, МПа 0,26 0,24 0,32 0,11
До 0,30 0,32 До 0,32 0,45 0,60
Концентрация поступающей массы, % До 1 До 1,0 До 1.0 До 1,0
перед бумаго- н картоноделательными машинами, ОК-02 — для
очистки древесной массы и тех видов целлюлозы, к которым не
предъявляются высокие требования по содержанию сора, очи-
стители OK-Q1 — для очистки тех волокнистых полуфабрикатов,
в которых строго регламентируется количество сора. .
5.2.2. Установки вихревых конических очистителей
С. целью снижения потерь волокна с отходами вихревые ко-
нические очистители комплектуются в установки по трех- или
четырехступенчатой схеме. В этих установках отходы с преды-
дущей ступени поступают на последующую ступень. Благодаря
многократному последовательному пропуску через вихревые очи-
стители отходов очистки с первой ступени количество волокна
в ннх снижается до минимума.
Современные конструкции установок вихревых конических
очистителей имеют полностью закрытую систему, работают
с противодавлением на выходе отходов, при применении перед
бумаго- или картоноделательными машинами оснащаются уст-
ройствами для деаэрации массы или работают совместно с та-
кими устройствами.
Очистные установки отличаются друг от друга в основном
схемами расположения очистных элементов в секциях. Вихре-
вые. очистители могут располагаться вертикальными и горизон-
тальными рядами.
Варьирование конструкций очистных установок — результат
поиска путей обеспечения надежного контроля за работой очи-
стных элементов, снижения до минимума возможности их заби-
вания и сокращения занимаемой производственной площади.
252
В нашей стране разработаны и выпускаются установки вих-
ревых конических очистителей производительностью 40—
700 т/сут и подлежат освоению установки производительностью
15 и 1400 т/сут. В зависимости от назначения они комплекту-
ются очистителями ОК-01, ОК-02 или ОК-04. Производитель-
ность установок соответствует мощности технологических пото-
ков по выработке различных видов волокнистых полуфабрика-
тов в целлюлозно-бумажной промышленности.
В обозначение установок очистителей входят буквы УВК,
далее цифры, указывающие производительность установки по
очищенной массе в тоннах воздушносухого волокна в сутки
(т в.с.в/сут), за ними приводится обозначение типоразмера при-
мененного вихревого конического очистителя. Например, уста-
новка вихревых конических очистителей производительностью
400 т в.с.в/сут, укомплектованная вихревыми очистителями ОК-
02, обозначается УВК-400-02. Установки, укомплектованные
очистителями ОК-01 и ОК-04, соответственно обозначаются
УВК-...-01 н УВК-...-04.
Спроектированы установки с вихревыми, очистителями ОК-01
на производительность 15, 40, 90, 180, 300 и 800 т/сут; с очисти-
телями ОК-02—на 50, 120, 180, 300, 500 и- 700 т/сут; с очисти-
телями ОК-04— на 90, 150, 300, 500 и 700 т/сут.
Все этн установки трехступенчатые, укомплектованы вихр!е-
выми очистителями с увеличенным диаметром отверстия выхода
отходов, работают с противодавлением на выходе отходов,
имеют полностью закрытую систему. Установки УВК-. ..-02 и
УВК-.--04 на последней ступени оснащены устройствами для
отмыва волокна и регулирования количества отходов;
Вихревые очистители в установках УВК*.. .011 (кроме уста-
новки УВК-800-01) располагаются вертикальными грядами по
8 шт. в одном блоке (рис. 5.14). Корпус блока представляет со-
бой замкнутую емкость, разделенную в горизонтальной плоско-
сти на две части. Нижняя часть корпуса имеет патрубок для
подвода исходной массы,, верхняя — патрубок для выхода очи-
щенной массы. .Вихревые очистители соединяются с корпусом
блока таким образом, что входные отверстия располагаются
в нижней части корпуса (в зоне неочищенной массы), а выход-
ные в верхней части ( в зоне очищенной массы). Каждый блок
с помощью патрубков и фланцев соединяется с коллекторами .
поступающей и очищенной массы. В некоторых конструкциях
установок УВК--- -01 на патрубках, соединяющих блок с кол-
лекторами, устанавливается запорная арматура. Это позволяет
отключать отдельные блоки для ревизии и. ремонта на работав
ющей установке. Отверстия для выхода отходов из очистителей
соединяются с коллекторами отходов с помощью прозрачных
цилиндров. Группа блоков с соответствующими коллекторами
запорной арматурой и манометрами образует секцию, которая
устанавливается на фундаменте с помощью несущей металло-
253
конструкции (см. на рис. 5.15). Количество блоков в секцйи
и самих секций на каждой ступени установки зависит от ее
производительности. Масса с предыдущей иа последующую сту-
пень подается по трубопроводам насосами. Все детали, сопри-
касающиеся с массой, изготавливаются из коррозионностойких
материалов.
Рис. 5.14. Блок очистителей установки УВК-.. .-01;
/ — корпус бдока; 2—патрубок подвода массы; 3 — патрубок очищенной массы; 4 — вих-
ревые очистители
♦ .
Принципиальная .схема - установки приведена на рис. 5.16.
Исходная масса насосом по коллектору подается в очистители
первой ступени, очйщенная масса направляется в технологиче-
ский поток. Отходы очистки поступают в сборный коллектор,
разбавляются н насосом по трубопроводу подаются на вторую
ступень установки. Очищенная масса со второй ступени под дей-
ствием остаточного давления возвращается > исходную- массу
254
перед первой ступенью. Отходы со второй ступени разбавляются
и насосом подаются иа третью ступень установки. Очищенная
масса с третьей ступени возвращается для очистки на вторую
ступень, а отходы выводятся из установки.
В период эксплуатации установок может происходить заби-
вание очистных элементов. Для првЙывки очистителей в период
работы блок очистителей можно отключать от коллекторов по-
ступающей и очищенной массы и коллектора отходов. Отдель-
ные очистители во время работы могут прочищаться также про-
мывной водой, подведенной к отверстию выхода отходов.
В отличие от рассмотренной конструкции в установке УВК-
800-01 вихревые очистители располагаются горизонтальными
рядами, образуя блок в виде цилиндров с горизонтальной осью.
Принцип работы установки аналогичен приведенному выше.
Технические характеристики установок, укомплектованных
вихревыми очистителями ОК-- ..-01, приведены в табл. 5.16.
5.16. Технические характеристики установок УВК- ... -01
Наименование параметров увк-15-Oij УВК-40-01 S . а - % >> УВК-180-01 УВК-300-01 УВК-в00-01
Производительность по 15 40 90 180 300 800
воздушиосухому волок- ну, т/сут Количество очистителей, шт.: I ступень 19 48 Н2 208 384 992
II » 4 8 16 32 48 32в
III » 1 4 8 8 16 80
Установленная мощ- 39 102,5 297 577 610 1737
иость, кВт Габаритные размеры, м: длина 3,60 5,74 8,40 12,23 9,40 17,60
ширина 2,24 2,74 2,80 2,80 9,24 5,69
высота 2,24 3,20 2,64 2,64 3,69 5,97
Масса, т 1,34 5,27 7,80 15;зо 14,30 50,05
Оптимальная концентрация массы, поступающей на уста-
новки типа УВК-...-01, 0,5%; давление массы иа входе в уста-
новки 0,28 МПа (за исключением установки УВК-$0О-О1, где
давление на входе составляет 0,18 МПа), давление',очищенной
массы 0,02—0,03 МПа, давление Иа выходе отходов 0,05—
.0,06 МПа. -
Й установках вихревых конических очистителей УВК-...-02
(рис. 5.17) очистные элементы располагаются вертикально в дца
ряда, образуя совместно с коллекторами поступающей, очищен-
ной массы и отходов секции, которые монтируются на общей
256
Рис. 5.17. Установка вихревых конических очистителей УВК-50-02:
/-вихревые очистители; 3-коллектор поступающей массы; 3-коллектор очищенной массы; 4 -коллектор отходов;
нительные патрубки
металлоконструкции — раме. С коллекторами поступающей и
очищенной массы вихревые очистители соединяются с помощью
гибких или металлических патрубков с задвижками. Отверстия
для выхода отходов из очистителей соединяются с коллектором
отходов с помощью гибких рукавов и прозрачных цилиндров;
В некоторых конструкциях установок могут применяться, как
отмечалось раньше, вихревые очистители с камерами для отхо-
дов. На последней ступени все установки оснащаются очистите-
лями с устройствами для разбавления и регулирования количе-
ства отходов. Количество очистителей в секциях и количество
секций в ступенях установки обусловливаются производитель-
ностью установки.
Для прочистки очистителей во время работы их нужно от-
ключать от коллекторов с помощью задвижек (от коллекторов
поступающей и очищенной массы) или струбцин. Все детали
установок УВК-.. .-02 изготавливаются из коррозионностойких
материалов, подверженные быстрому износу нижние конусы очи-
стителей — из спеченного корунда.
Принципы действия установок УВК-- .02 (табл. 5.17) и ра-
нее описанной УВК-.. .-01 аналогичны.
5.17. Технические характеристики установок вихревых конических
очистителей УВК- ... -02
Наименование параметров УВК-50-02 УВК-120-02 УВК-180-02 •УВК-300-02 8 8 X У В к-500-02 УВК-700-02
Производительность по воз- 50 120 180 300 400 500 700
душносухому волокну, т/сут Количество очистителей, шт.: I ступень 20 46 70 114 160 184 266
II » 6 12 18 28 32 34 76
III » 2 4 3 8 6 8 20
Установленная мощность, кВт 90 327 555 610 945 1495 2037
Габаритные размеры, м: длина 5,84 12,95 6,34 8,72 19,34 7,39 14,92
ширина 2,97 2,14 6,79 5,93 7,896 5,48 5,63
высота 2,46 2,65 3,15 3,20 3,20 2,82 3,66
Масса, т * 4,69 10,45 17,89 14,70 35,95 74,40 47,64
* Без учета массы задвижек для отключения очистителей.
Оптимальная концентрация поступающей массы 0,5 %; дав-
ление массы на входе в установки 0,26 МПа, давление очищен-
ной массы 0,02 МПа, давление на выходе отходов 0,03—
'0,06 МПа.
Установки вихревых конических очистителей УВК-.. .-04, как
уже отмечалось предназначены в основном для очистки и деаэ-
258
Рис. 5.18. Принципиальная схема J ступени
установок УВК-... -04:
вихревые очистители; 2 — коллектор поступа-
ющей массы; 3 — коллектор очищенной массы;
4 — коллектор отходов; 5 —- вакуумная магистраль;
б — водоотделитель; 7 — вакуумный иасос; 8 —
насос для удаления жидкости на водоотделителя
рации бумажной и картонной массы
перед подачей на бумаго- и кар-
тоноделательные машины. Компо-
новка вихревых очистителей в уста-
новках УВК-. ..-04 такая же, как и
в установках УВК-.. .-02. Установки
УВК-.. .-04 в отличие от рассмот-
ренных конструкций оснащены на
первой ступени вихревыми очисти-
телями с трубками для удаления
воздуха из очищаемой массы.
Известно, что деаэрация бумажной массы перед напорным
ящиком позволяет повысить сухость полотна, уменьшить или
полностью исключить ценообразование, улучшить стабильность
потока массы из напорного ящика, повысить плотность мокрого
полотна и сократить обрывы. Кроме того, деаэрация массы при-
водит к повышению производительности смесительных насосов
и уменьшению слизеобразования в трубопроводах. Все эти
5.18. Технические характеристики установок УВК- ... -04
Наименование параметров 3 £ * >> 3 8 и УВК-300-04 УВК-500-04 УВК-70О-04
Производительность по воз- 90 150 300 500 700
душносухому волокну, т/сут Количество очистителей, шт.: I ступень 6 10 16 26 36
II » 2 4 6 10 8
III » 1 2 2 4 2
У становочи ая мощность, кВт 327 411 701 1096 907
Габаритные размеры (без на- сосов), м: длина 5,50 5,89 13,93 10,11 ' 11,04
ширина 3,77 6,52 3,88 6,52 6,01
высота 3,73 4,00 4,95 4,29 3,69 29,20
Масса, т 9,81 13,45 25,47 28,24
факторы приводят к росту производительности бумагоделатель-
ных машин. При работе бумагоделательных машин на деаэриро-
ванной массе улучшаются такие показатели бумаги, как раз-
рывная длина, сопротивление продавливанию, гладкость, умень-
шается пористость, улучшаются печатные свойства бумаги.
Удаление воздуха из волокнистой массЁг в практике целлю-
лозно-бумажного производства осуществляется в основном
двумя способами: в специальных устройствах (декулаторах) и
в вихревых очистителях.
В нашей стране для очистки и деаэрации массы выпуска-
ются установки типа УВК-. ..-04 (табл. 5.18). На рис. 5.18 пока-
зана принципиальная схема I ступени установок УВК-. ..-04.
Выделившийся из очищаемой массы воздух сосредоточивается
в центральной разреженной зоне. Из этой зоны воздух с не-
большим количеством массы через заборную трубу в вершине
конуса (см. рис. 5.13) поступает в водоотделитель, в котором
с помощью вакуумного насоса поддерживается разрежение
0,07—0,09 МПа. Из водоотделителя жидкость удаляется насо-
сом. Ее уровень контролируется дифманометром и автоматиче-
ски поддерживается в заданных пределах.
Оптимальная концентрация поступающей массы для всех
установок УВК-. ..-04 0,7%, давление массы на входе в уста-
новки 0,34 МПа, давление очищенной массы 0,02 МПа, давле-
ние на выходе отходов 0,06—0,10 МПа, в вакуум-магистрали
0,07—0,09 МПа.
5.2.3. Аппараты для магнитного сепарирования
Наряду с вихревыми коническими очистителями для очистки
массы в отдельных случаях применяются аппараты для магнит-
ного сепарирования. Они предназначены для улавливания фер-
ромагнитных включений из волокнистых суспензий. Применение
этих аппаратов позволяет защитить последующее технологиче-
ское оборудование от попадания металлических частиц, что
улучшает условия его работы, позволяет увеличить межремонт-
ный период. В нашей стране выпускаются магнитные сепара-
торы АМС трех типоразмеров (табл. 5.19). Все аппараты имеют
одинаковую конструкцию и отличаются только размерами и
производительностью.
Аппарат для магнитного сепарирования (рис. 5.19) пред-
ставляет собой сварной герметичный корпус, внутри которого
располагаются магнитный барабан и шабер. Магнитный бара-
бан сборной конструкции. Несущая часть барабана — сварное
основание из магнитомягкой стали. Основание состоит из торце-
вых дисков с цапфами и продольных связей, граней (5 шт.), ,
на которых закрепляются магнитные полюса, изготавливаемые
в виде блоков из плоских керамических магнитов. На одной
грани устанавливаются магнитные полюса одинаковой поляр-
260
ности, на соседних гранях — полюса противоположной поляр-
ности. Сверху полюса закрываются рубашкой, которая привари-
вается к торцевым дискам основания. Вращение барабана в пе-
риод его очистки от ферромагнитных частиц осуществляется
от мотор-редуктора, установленного на правой крышке корпуса.
Рис. 5.19. Аппарат для магнитного сепарирования:
, 2 3 4 —патрубки подвода, отвода массы и удаления загрязнений: 5 — вал;
6 - магнитный барабан; 7-шабер; «-грязевик; 5>-задвнжкн с пневмоприводом; 10-
патрубок с вентилем
Масса, двигаясь под давлением, огибает магнитный барабан.
Включения, обладающие ферромагнитными свойствами, задер-
живаются на рубашке барабана и выводятся из сепаратора. Пе-
риодически, через 1—8 ч (в зависимости от количества частиц
в массе), поверхность магнитного барабана очищается при
его повороте на один оборот против направления движения ча-
стиц массы. В нижней части корпуса для съема с барабана
261
5.19. Технические характеристики аппаратов для магнитного
сепарирования
Наименование параметров АМС-2 АМС-4 АМС-10
Производительность, т/сут 50 100 250
Пропускная способность, л/мин 1030 2060 5150
Диаметр магнитного барабана, мм Размеры рабочей зоны, мм: 500 500 500
средняя длина 1100 1100 1100
ширина 200 400 1000
высота 100 100 100
Мощность двигателя привода барабана, кВт . Габаритные размеры, м 0,8 0,8 0,8
длина 1,37 1,25 1,99
ширина 1,16 1,36 1,96
высота 1,55 1,88 2,26
Масса (без шкафа управления), т 0,83 0,96 1,80
загрязнений шарнирно закреплен шабер. Задержанные ферро-
магнитные включения скапливаются в грязевике, оснащенном
двумя задвижками с пневмоприводом. Для промывки грязевика
в нем имеется тангенциальный патрубок, снабженный вентилем
с электромагнитным приводом.
Оптимальная концентрация массы 3 %, избыточное давление
0,4 МПа, средняя скорость потока массы в рабочей зоне
0,86 м/с.
Аппараты для магнитного сепарирования удаляют из массы
только ферромагнитные частицы. Однако их применение позво-
ляет снизить содержание твердых включений в массе перед вих-
ревыми очистителями и тем самым создать наиболее благопри-
ятные условия для работы очистного оборудования, снизив воз-
можность его забивания и износа.
5.3. СГУЩАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Процесс сгущения основан на разделении волокнистой сус-
пензии при помощи фильтровальной перегородки на влажный
осадок и жидкую фазу — фильтрат. При этом фильтрат с не-
которой частью мелкого волокна проходит сквозь перегородку,
а сгустившаяся масса откладывается на ее поверхности, образуя
слой волокна, который непрерывно удаляется. Движущая сила
процесса сгущения — разность давлений по обеим сторонам
фильтровальной перегородки. Скорость истечения фильтрата че-
рез перегородку прямо пропорциональна перепаду давлений и
обратно пропорциональна сопротивлению перегородки и отло-
жившегося слоя волокна. Сопротивление волокнистого осадка
значительно выше сопротивления фильтровальной перегородки
262
(в сгустителях целлюлозно-бумажного производства в качестве
фильтровальных перегородок используются сетки и сита). В рас-
четах необходимо учитывать существенное повышение сопро-
тивления фильтрованию осадков волокнистых материалов с ро-
стом разности давлений.
К наиболее важным показателям массы, от которых зависит
производительность сгущающего оборудования, можно отнести
степень помола, концентрацию, температуру, фракционный со-
став, вид массы.
Для сгущения волокнистой массы применяется разнообраз-
ное по конструкции и назначению сгущающее оборудование.
В нашей стране выпускаются барабанные бесшаберные и ша-
берные сгустители для повышения концентрации массы от 0,2—1
до 1,5—7%, барабанные сгустители с подачей массы внутрь
барабана и сгущающие транспортеры для сгущения садких масс
до концентрации 4—7%, двухбарабанные сгустители для сгу-
щения массы до концентрации 20—50%.
5.3.1. Шаберные и бесшаберные барабанные сгустители
Предназначены для сгущения различных видов волокнистой
массы. Шаберные сгустители. преимущественно применяются
для сгущения древесной массы, бесшаберные — целлюлозы.
В нашей стране выпускаются шаберные сгустители четырех
типоразмеров СШ-06, СШ-12, СШ-19, СШ-25 и бесшаберный
сгуститель СЦБ-0,4, подлежит освоению шаберный сгуститель
СШ-32 (табл. 5.20).
Принципиальная конструкция шаберного сгустителя пока-
зана на рис. 5.20. Основной рабочий орган сгустителя — ци-
линдр вращается в сварной ванне, над цилиндром установлен
прижимный вал с шабером. Для сохранения тепла в оборотной
воде и предотвращения разбрызгивания массы ванна сверху
закрыта колпаком.
Цилиндр выполнен сварным из нержавеющей стали. На
трубчатый вал со звездочками приварены обечайки со сверле-
ными отверстиями. Обечайки образуют цилиндрическую поверх-
ность, которая покрывается подкладочной и фильтровальной
сетками. Фильтрат из цилиндра сливается только с одной сто-
роны. Вторая сторона цилиндра закрыта приваренным листом.
Вал цилиндра опирается на подшипники качения.
Для регулирования уровня оборотной воды в цилиндре
к торцевой стенке неприводной стороны ванны приварена коробка
шибера, который состоит из верхнего и нижнего щитов (на
рисунке не показаны). Для обеспечения наибольшего перепада
уровней в ванне и цилиндре (обычно при сгущении древесной
массы) пользуются нижним щитом. В тех случаях, когда нужен
небольшой перепад (например, при сгущении целлюлозы), поль-
зуются верхним щитом, нижний щит при этом закрывается.
263
5.20. Технические характеристики шабериых и бесшабериых сгустителей
Наименование параметров СШ-06 СШ-12 СШ-19
Боковая поверхность цилиндра, м2 6 12 19
Производительность по воздушносу- хому волокну, т/сут: древесная масса 10—15 20—30 30—50
целлюлоза 20—25 30—45 50—75
масса из макулатуры 8—12 15—25 25—40
Концентрация поступающей на сгуще- 0,4—1,0 0,4—1,0 0,4—1,0
ние массы, % Концентрация сгущенной массы, % 5—7 5—7 5—7
Частота вращения цилиндра, мин-1 12,8; 14,4; 16 12,8; 14,4; ifi 14, 16, 18
Диаметр шаберного вала, мм 460 460 665
Мощность электродвигателя, кВт 2,2 4,0 7,5
Габаритные размеры, м: длина 3,16 4,66 4,76
ширина 2,16 2,16 2,97
высота 2,09 2,09 3,10
Масса, т 4,00 5,50 10,78
Продолжение
Наименование параметров СШ-25 СШ-32 СЦБ-04
Боковая поверхность цилиндра, м2 25 32 14
Производительность по воздушиосу- хому, волокну, т/сут: древесная масса целлюлоза 40—60 70—90 50—80 90—120 40—55
масса из макулатуры Концентрация поступающей на сгуще- 30—50 ' 0,4—1,0 40—65 0,4—1,0 0,2—0,4
иие массы, % Концентрация сгущенной массы, % 5—7 5—7 1,5—3,0
Частота вращения цилиндра, мин-1 14, 16, 18 14, 16, 18 8, 10, 12, 14
Диаметр шаберного вала, мм 665 665
Мощность электродвигателя, кВт 11,0 15,0 5,5
Габаритные размеры, м': длина 5,85 ' 6,50 4,70
ширина 2,97 2,97 2,50
высота 3,10 3,10 2,30
Масса, т 13,00 13,30 5,50
Внутри ванны установлены регулировочный- и успокоительный
щиты. Ванна имеет два отверстия для подачи массы в сгусти-
тель и три люка для промывки.
Прижимный, или шаберный, вал изготовлен из стальной
трубы и покрыт мягкой гидрофильной резиной. Вал опирается
264
на шарикоподшипники, смонтированные в шарнирно-закреплен-
ных рычагах. Подвижный конец каждого рычага опирается на
прижимную опору. Усилие прижима вала к цилиндру регулиру-
ется изменением сжатия пружины. При необходимости прижим-
ный вал может быть вывешен полностью. К рычагам прижим-
ного вала крепится корпус шабера. Шабер за счет эксцентри-
Рис. 5.20. Шаберный сгуститель типа СШ:
/ — цилиндр; 2 — ванна; 3 — шаберный вал; 4 — шабер; 5 — механизм прижима шабер-
лого вала; 6 — регулировочный щит; 7 — успокоительный щит; в —спрыск; Й— наклон-
ный щит; /0 —иолпак
ситета оси корпуса постоянно прижимается к валу. Зазор
между шабером и валом регулируется специальными винтами.
Промывка сетки в период работы сгустителя осуществляется
с помощью неподвижного спрыска. Спрыск выполнен в виде
трубы с отверстиями. Промывка сетки производится периоди-
чески.
Приводится цилиндр от электродвигателя через клиноремен-
ную- передачу, редуктор и пару цилиндрических шестерен.
265
Масса на сгущение поступает в приемный отсек через два
отверстия, расположенных в нижней части ванны на равном
расстоянии от ее середины. При достижении верхней части ре-
гулировочного щита масса переливается через него и заполняет
ванну. Под действием статического давления, создаваемого за
счет разности уровней массы в ванне и оборотной воды в ци-
линдре, вода с частью мелкого волокна проходит через сетку
внутрь цилиндра и удаляется через его торец и шиберное уст-
ройство из сгустителя. На поверхности цилиндра образуется
слой сгущенной массы, которая в зазоре между цилиндром и
прижимным валом дополнительно обезвоживается, переходит
с сеточного цилиндра на прижимный вал, снимается с него ша-
бером и по’ наклонному щиту через приемный бункер выво-
дится из сгустителя в бассейн сгущенной массы.
Для сбора скапливающейся на верхней части цилиндра
у торцов прижимного валика массы устанавливаются приемные
карманы, по которым масса стекает в приемный бункер сгущен-
ной массы. Зазор между торцом цилиндра и бандажным коль-
цом ванны уплотнен жгутом из полихлорвинила.
Основное отличие бесшаберного сгустителя СЦБ-04 от ша-
берных типа СШ заключается в том, что в его конструкции от-
сутствует прижимный валик с шабером. Сгущенная масса пере-
мещается в бесшаберном сгустителе и выгружается из него
с помощью закрепленных на поверхности цилиндра двух диа-
метрально расположенных сбрасывателей, выполненных в виде
планок.
Производительность сгустителя возрастает при повышении
концентрации и температуры, снижении степени помола массы,
увеличении давления и частоты вращения цилиндра. Большое
значение для работы сгустителя имеет чистота фильтрующей
сетки. При загрязнении волокном и засмоливании сетки произво-
дительность сгустителей снижается.
5.3.2. Барабанные сгустители с подачей массы внутрь барабана
Предназначены для сгущения массы - с низкой степенью
помола, главным образом отходов сортирования древесной массы
н целлюлозы. В нашей стране спроектированы сгустители двух
типоразмеров СБ-15 и СБ-60 (табл. 5,21). Они носят название
«сгуститель барабанный». Сгуститель СБ-15 выпускается се-
рийно, СБ-60 подлежит освоению.
Отличительная особенность этих сгустителей (рис. 5.21) —
масса подаётся внутрь перфорированного барабана. При враще-
нии барабана масса сгущается и перемещается винтовым кон-
вейером, прикрепленным к внутренней поверхности барабана,
к выгрузочному патрубку. Фильтрат поступает в ванну, располо-
женную под барабаном, и через патрубок выводится из сгусти-
теля. Сгустители типа СБ имеют конструкцию принципиально
266
Рис. 5.2L Барабанный сгуститель СБ-60:
1 — перфорированный барабан; 2 — винт; 3 — вал; 4 — патрубок подвода массы; 5 — ванна для фильтрата; S — патрубок сгущенной массы;
7 — патрубок для отводи фильтрата; 8 — привод
5.21. Технические характеристики барабаииых сгустителей
Наименование параметров СБ-15 СВ-60
Боковая поверхность барабанов, м2 2,25 14
Производительность по воздушносухому 6—20 40—80
волокну, т/сут Концентрация поступающей массы, % Концентрация сгущенной массы, % Давление воды в спрысках, МПа 0,6—2,0 0,6—2,0
2—7 2—7
. 0,2—0,4 0,2—0,4
Частота вращения барабана, мин-1 23,7; 33,5; 47,4 20; 30
Угол наклона барабана к горизонту, ° 2—5 2
Мощность электродвигателя, кВт 1,1 3,0
Габаритные размеры, м: длина 2,42 ' 5,19
ширина 1,03 1,87
высота 1,35 2,55
Масса, т 0,60 2,06
аналогичную водоотделительным барабанам, рассмотренным
в разделе 1, и отличаются от последних узлами подшипников и
привода.
Производительность сгустителей СБ и концентрация сгу-
щенной массы зависят главным образом от вида, степени по-
мола, количества и концентрации поступающей в барабан
массы. С увеличением производительности концентрация сгу-
щенной массы снижается. Наибольшая производительность и
концентрация сгущенной массы обеспечиваются при обезвожи-
вании отходов грубого сортирования древесной массы, измель-
ченных в молотковой мельнице.
5.3.3. Сгущающие транспортеры
На некоторых целлюлозно-бумажных предприятиях нашей
страны эксплуатируются отечественные сгустители с плоским
ситом (табл. 5.22). К ним относятся сгущающие транспортеры
ТС-15 и дренирующие конвейеры ДК-10. Это оборудование
5.22. Технические характеристики сгустителей с плоским ситом
Наименование параметров ТС-15 ДК-ю
Производительность, по воздушносухому 10—,15 40—60
волокну, т/сут ' Концентрация поступающей массы, % 1,0—1,5 1,0—1,5
Концентрация сгущенной массы, % 4—5 5—8
Скорость движения скребковой цепи, м/с 0,3 0,32
Мощность электродвигателя, кВт 2,2 ' 3,0
Габаритные размеры, м: 3,94 6,33
длина
ширина 1,11 1,61
высота 1,40 • 2,02
Масса, т 1,5 3,2
268
предназначено для сгущения отходов сортирования целлюлозы
и древесной массы перед размолом в дисковых мельницах. По
конструкции транспортер ТС-15 и конвейер ДК-10 аналогичны
дренирующим конвейерам КД-Н, предназначенным для обезво-
живания коры, рассмотренным в разделе 1. Поэтому отметим
здесь только, что сгущающий транспортер ТС-15 и дренирую-
щий конвейер ДК-10 отличаются от дренирующего конвейера
КД-И в основном размером отверстий сита. Кроме того, у дре-
нирующего конвейера ДК-Ю для улавливания ферромагнитных
частиц, находящихся в массе, под дном ванны установлены по-
стоянные магниты.
5.3.4. Двухбарабанные сгустители
В целлюлозно-бумажном производстве все более широкое
применение находит сгущение массы до концентрации 20—50%.
Для этих целей в зарубежной практике используется оборудо-
вание различных конструкций. Наибольшее распространение
получают винтовые и двухбарабанные прессы. В сравнение
с винтовыми двухбарабанные прессы имеют ряд преимуществ.
Они более надежны в эксплуатации, менее энергоемки, могут
работать при более низкой концентрации поступающей
массы, в них не происходит сплетения волокон в узелки.
Двухбарабанные прессы (сгустители) применяются для сгу-
щения массы перед размолом в дисковых мельницах, в линиях
отбелки волокнистых полуфабрикатов и аэрофонтанной сушки
целлюлозы, в цехах с замкнутым водопользованием, где необхо-
димо обеспечивать максимальный отбор воды из массы.
В нашей стране первый опытный образец двухбарабанного
сгустителя с общей площадью боковой поверхности 1,87 м2 был
изготовлен в 1970 г. В последующие годы на базе эксперимен-
тальных исследований были спроектированы двухбарабанные
сгустители С2Б-07, (рис. 5.22), С2Б-10, С2Б-16, С2Б-22-35 (табл.
5.23) производительностью до 500 т/сут при обезвоживании
сульфатной небеленой целлюлозы, По конструкции эти сгусти-
тели аналогичны, однако сгуститель С2Б-22-35, спроектирован-
ный в более поздний период, имеет ряд конструктивных усо-
вершенствований.
Рабочий орган сгустителей этого типа — два перфорирован-
ных барабана, расположенных в ванне. Герметизация бараба-
нов в ванне осуществляется уплотнениями по торгам й образу-
ющим барабанов. Каждый барабан состоит из обечайки, цапф
с дисками, закрепленными внутри обечайки и сита. На наруж-
ной поверхности обечайки выполнена виитоваи нарезка, между
витками которой имеются радиальные отверстия для отвода
фильтрата, прошедшего через сито. Папка волокна, отложив-
шаяся на поверхности барабанов, снимается шаберами. Сита
очищаются спрысками.
269
Корпус сгустителя сварной и состоит из трех отсеков. Сред-
ний отсек является ванной сгустителя, а два крайних служат
для сбора фильтрата. Ванна имеет патрубки для подвода массы
и для ее опорожнения, крайние отсеки — патрубки для отвода
фильтрата. Корпус сгустителя с помощью болтовых соедине-
нений крепится к левой и правой опорам. Опоры сварные — ос-
новные несущие элементы сгустителя. Кроме корпуса сгустителя
к опорам крепятся корпуса подшипников барабанов н рыхли-
Рис. 5.22. Двухбарабанный сгуститель С2Б-07:
/ — барабаны; 1 — ванна; 3 — шаберы; / — отсек для сбора фильтрата; 5—патрубок под-
вода массы; 6 — патрубки для выхода фильтрата; 7 — наклонный лоток; 3 — рыхлитель;
9 — спрыски; 10 — патрубок для опорожнения ванны; 11 — колпак
тель сгущенной массы. Сверху сгуститель закрывается кол-
паком. ,
Масса под давлением по коллектору подается в ванну сгу-
стителя. Под действием перепада давления на фильтрующей по-
верхности вода через отверстия сит и обечайки барабанов про-
ходит внутрь барабанов и через их торцы сливается в отсеки
оборотной воды и далее через патрубки выводится из сгусти-
теля. На поверхности барабанов откладывается папка волокна,
которая в зазоре между ними прессуется и дополнительно обез-
воживается. Сгущенная масса с поверхности барабанов снима-
ется шаберами и по наклонному лотку поступает к рыхлителю,
измельчается и далее направляется по технологическому Потоку.
У сгустителей С2Б-07, С2Б-10 С2Б-16 барабаны в период
работы находятся на определенном расстоянии друг от друга;
Это .расстояние, или зазор, устанавливается перед пуском сгус-
тителя в работу перемещением одного из барабанов с помо-
гло.
5.23. Технические характеристики двухбарабаиных сгустителей
Наименование параметров С2Б-07 С2Б-10 С2Б-16 С2Б-22-35
Боковая поверхность ба- 7 10 16 22
рабанов, м2 Производительность по воздушиосухому волок- ну, т/сут: сульфатная небеленая 18—100 25-140 40—225 265—550
целлюлоза отходы тонкого сорти- 35-155 50—225 80—360 до 800
рования древесной Массы Концентрация массы, % : поступающей 1,5—5,0 1,5—5,0 1,5—5,0 3,0—5,0
сгущенной 20—50 20—50 20—50 20—35
Давление массы в ваине, 0,08 0,08 0,08 0,08
МПа, не более Давление воды в системе 0,6—0,8 0,6—0,8 0,6 0,6
спрысков, МПа Частота вращения бара- 0,64—6,6 0,64—5,0 0,87—4,3 7,4—14,7
банов, мин~х Зазор между барабанами, 0—24 0—24 0—24 0—20
мм Мощность электродвига- телей, кВт: привода барабанов 22 30 55 110
привода рыхлителя 1,5 2,2 3,0 15,0
Габаритные размеры, м: длина 3,19 4,61 6,40 7,40
ширина 2,83 3,21 4,33 3,40
высота 1,84 1,85 3,50 2,63
Масса, т 12,77 17,40 26,90 30,70
щью винтов, закрепленных в корпусах подшипников барабана.
У сгустителя С2Б-22-35 один из барабанов плавающий, в пе-
риод работы он может перемещаться относительно второго ба-
рабана. Перемещение подвижного барабана обеспечивается
с помощью пиевморычажных механизмов. Такая конструкция
обеспечивает постоянное заданное давление в зоне прессования
независимо от толщины отложившегося слоя волокна. Давление
между барабанами регулируется изменением давления воздуха
в пневмоцилиндрах механизма прижима барабанов.
Привод барабанов у сгустителей С2Б-07, С2Б-10 и С2Б-16
осуществляется от электродвигателя через клиноременную пе-
редачу, редуктор и зубчатую передачу, у сгустителя С2Б-22-35 —
от электродвигателя, через редуктор и зубчатую передачу. Ско-
рость вращения барабанов у всех двухбарабанных сгустителей
регулируется изменением частоты тока с, помощью преобразова-
теля частоты. Привод рыхлителя осуществляется от электро-
двигателя через клииоременную передачу,
271
К основным факторам, обусловливающим производитель-
ность двухбарабанных сгустителей, относятся: концентрация
и степень помола поступающей на сгущение массы, частота
вращения барабанов. На концентрацию сгущенной массы кроме
приведенных факторов оказывает влияние зазор между бара-
банами.
Рис. 5.23. Зависимость удельного съема и концентрации сгущенной массы от
концентрации поступающей массы и частоты вращения барабанов (1, 2, 3,
4 мии-1 — прямые 1—4) (давление массы в вание 0,08 МПа, зазор между
барабанами 10 мм):
— удельный съем сгущенной массы;-------— концентрация сгущенной массы
На рис. 5.23 приведены графики зависимости концентрации
сгущенной массы и съема массы с 1 м2 боковой поверхности
барабанов от концентрации поступающей массы и частоты вра-
щения барабанов для отходов тонкого сортирования древесной
массы степенью помола 17 °ШР. Из графике® следует, что кон-
центрация сгущенной массы и производительность сгустителей
прямо пропорциональны концентрации сгущаемой массы. Повы-
шение частоты вращения барабанов приводит к росту прризво-
272
дительности и снижению концентрации сгущенной массы. Ис-
следованиями, проведенными в НИИЦмаше, установлено, что
в целом рост производительности с увеличением частоты вра-
щения барабанов имеет затухающий характер. Изменение за-
зора между барабанами оказывает влияние только на концент-
рацию сгущенной массы и практически не приводит к измене-
нию производительности. Повышение степени помола приводит
к снижению производительности сгустителя. Так, повышение
степени помола с 17 до 34° ШР при обезвоживании отходов
тонкого сортирования древесной массы приводит к снижению
производительности двухбарабанного сгустителя в 2 раза.
Двухбарабанные сгустители будут находить все более широ-
кое применение в целлюлозно-бумажном производстве. Работы
по созданию и освоению их выпуска проводятся на основании
отраслевого стандарта ОСТ 26-08-2010 — 77 «Сгустители. Типы
и основные параметры».
В соответствии с требованиями этого стандарта двухбара-
банные сгустители будут изготовляться двух исполнений: для
повышения концентрации массы от 3—5 до 20—35 % и от 1,5—5
до 20—50 %.
Развитие конструкций сгустителей этого типа будет идти по
пути повышения съема массы с 1 м2 боковой поверхности бара-
банов, совершенствования узлов съема и удаления из сгусти-
теля готового продукта, автоматизации управления сгустителем.
В их конструкции будут применяться плавающие барабаны
с бесступенчатым регулированием частоты вращения.
6. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
ДРЕВЕСНОЙ МАССЫ
В отличие от химического способа производства полуфабрикатов, где7
разделение древесины иа волокна происходит вследствие растворения части
межклеточного вещества, производство древесной массы базируется на меха-
ническом разделении волокон под действием иа балансы абразивных зерен
дефибрерного камня или при истирании н размоле щепы в дисковых мель-
ницах.
Древесная масса —одни из самых экономичных полуфабрикатов, при
ее изготовлении достигается максимальный (95—96%) выход продукта из
древесины. В ее производстве Отсутствуют процессы, свнзаииые с варкой,
приготовлением и регенерацией химикатов, что способствует значительному
снижению загрязнения'окружающей среды, ие требуется строительства доро-
гостоящих очистных сооружений [12, 23]. Однако производство белой дре-
весной массы имеет и ряд недостатков: высокий удельный расход электро-
энергии, достигающий 3400—4700 МДж/т прн дефибрерном и 6500—
8000 МДж/т прн рафинерном способе, продукт характеризуется малой по
сравнению с целлюлозой прочностью волокна^ к качеству исходного сырья —
балансам и щепе предъявляются весьма высокие требования.
273
По виду исходного сырья производство древесной массы можно подраз-
делить иа два процесса: дефибрериый (древесная масса производится из ба-
лансов в дефибрерах) и рафинерный (масса иырабатывается из щепы в дис-
ковых мельницах).
«Л. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ДРЕВЕСНОЙ МАССЫ
ИЗ БАЛАНСОВОЙ ДРЕВЕСИНЫ
6.1.1. Схема производства дефибрерной древесной массы
Балансовая древесина в виде бревен длиной 5—6 м водным
или железнодорожным путем поступает на лесную биржу цел-
люлозно-бумажного предприятия. Далее древесина подается
на слешерные установки, где распиливается на балансы длиной
1—1,20 м, в зависимости от типа дефибреров, установленных на
предприятии. Со слешерной установки неокоренные балансы
конвейерами подаются на линию загрузки корообдирочных ба-
рабанов и распределяются по барабанам. Очищенные от коры
балансы направляются на склад или непосредственно на линию
загрузки дефибреров. В период останова корообдирочных бара-
банов на ремонт балансы подаются на линию загрузки дефибре-
ров по системе конвейеров непосредственно со склада. В де-
фибрере происходит разделение древесины на волокна, которые,
смешиваясь с водой, подаваемой на спрыски, образуют древес-
ную массу концентрацией 1,5—2,5%. Далее эта суспензия по-
ступает в массный канал и при концентрации 1—1,5% проходит
грубую очистку на щеполовках. Щепа, обмолыши, крупная ко-
стра направляются на размол в молотковые мельницы, а очи-
щенная масса — в бассейны. Из бассейна она подается на тон-
кое сортирование, очистку и далее направляется в композицион-
ный бассейн. Грубая древесная масса, полученная после обра-
ботки отходов в молотковых мельницах, а также отходы тонкого
сортирования направляются в рафинерный узел, где они сгу-
щаются и размалываются при концентрации 20—25%. Размо-
лотые отходы проходят сортирование вместе с массой основного
потока или в отдельных аппаратах. Технологическое оборудова-
ние для древесномассиых цехов любой производительности
выпускается заводами химического машиностроения. Описания
конструкции этого оборудования и его характеристики приве-
дены в предыдущих разделах. Здесь приводятся сведения, каса-
ющиеся только дефибреров и линий загрузки к ним.
Конструкции дефибреров характеризуются большим разно-
образием и принципиально отличаются в части организации по-
дачи балансов к рабочему органу — камню.' Одиако в ходе тех-
нического прогресса получили наибольшее развитие и распро-
странение в промышленности только два типа дефибреров —
цепные и двухпрессовые (табл. 6.1).
.274
6.1. Технические характеристики дефибреров
Наименование параметров дц-06 ДЦ-03 А ДЦ-04-1 ДП-оз
Е Производительность по воз- 20 40 55 100
[ душносухой белой древесной С массе при степени помола 65—700 ШР и разрывной длине 2900 м, т/сут 1,5 1,8 1,8
1. Диаметр камня, м ( Размеры балансов, мм: 1,8
£ длина 1200±20 1200±20 1200±20 1500±20
диаметр 60-230- 60—350 60—350 60—400
Мощность главного даига- 1250 2500 3200 6300
теля, кВт 250
Частота вращения вала, 300 300 300
мнн-1
Давление воды для спрыс- ков, МПа ; Габаритные размеры, м длина (по оси вала) 0,3—0,4 0,3—0,4 0,5—0,6 0,8—0,9
7,85 8,74 8,86 13,34
ширина 4,40 6,82 6,82 9,45
высота от уровня пола 4,08 9,61 9,61 4,40
Масса, т 60,0 123,8 125,0 152,0
р Все крупные предприятия целлюлозно-бумажной промыш-
| ленности страны — Кондопожский, Соликамский, Балахнинский
Г и Камский ЦБК —оснащены ценными дефибрерами марок
| ДЦ-01, ДЦ-03, ДЦС-02, ДЦ-04-1, а также типа «2В-Европа»
I фирмы «Фойт». Производительность этих дефибреров 40—55
г т/сут на одиночных и 80 т/сут — на спаренных. В настоящее
к. время дефибреры ДЦ-01, ДЦ-03, ДЦС-02 сняты с производства.
К' Вместо них изготовляются дефибреры ДЦ-ОЗА и ДЦ-04-1 не-
I скольких модификаций.
I 6.1.2. Дефибреры цепные
I Устройство и работу цепных Дефибреров рассмотрим на при-
I мере дефибрера ДЦ-04-1 (рцс. 6.1). Рабочий орган дефибрера —
г керамический камень диаметром 1800 мм, расположенный
g внутри станины. Чугунная литая станина в целях защиты от
» коррозии облицована листовой нержавеющей сталью. _
В Привод дефибрера осуществляется через эластичную ремен-
| ную муфту от синхронного двигателя мощностью 3200 кВт (ча-
I стота вращения 300 мин-1, напряжение 6000 В). Пуск двигателя
прямой, асинхронный от полного напряжения сети. По желанию
С заказчика дефибрер поставляется с главным валом на подшип-
никах качения или скольжения.
275
Рис. 6.1. Дефибрер цепной ДЦ-04-1:
I — станина; 2 — камень дефибрериыйг 3 — главный вал; 4 — электродвигатель привода
цепей дефибрера; 5—шахта; в — цепи дефибрера; 7 — механизм подъема шахты; 8 —
спрысковые трубы; 9 — ковочный аппарат; 10 — ванна
Над камнем подвешивается на четырех винтах шахта. Ниж-
няя часть шахты, воспринимающая значительные распорные
усилия балансов, выполнена из стальных отливок, которые, как
и станина, облицованы нержавеющей сталью. Верхняя часть
шахты сварная из гнутого профиля. В нижней части шахты
вдоль образующей камня закреплёны гребенки, удерживающие
баланс в зоне дефибрирования. Во время работы между гребен-
кой и камнем должен быть зазор -4—3 мм. При ббльших зазо-
рах значительно увеличивается количество крупной щепы, вы-
носимой из зоны дефибрирования в ванну дефибрера.
Торцевые поверхности камня закрыты гребенками, прикреп-
ленными к шахте. Оии предотвращают попадание обмолышей
в ванну дефибрера. Вертикальное перемещение шахты, необхо-
димое для ее подъема при смене камня и для регулировки за-
зора между гребенкой шахты и работающим камнем, осуще-
ствляется специальным механизмом с приводом от асинхронного
двигателя через цилиндрический и четыре червячных редуктора.
Натяжение цепей производится винтовым механизмом, располо-
женным в верхней части шахты.
Привод механизма подачи балансов осуществляется двигате-
лем постоянного тока по системе тиристорный преобразова-
тель — двигатель. Диапазон регулирования частоты вращения
ротора двигателя 1:10. Передача крутящего момента от двига-
теля постоянного тока к валу привода цепей подачи балансов
осуществляется Через клиноременную передачу, зубчато-червяч-
ный редуктор и открытое зубчатое зацепление с общим переда-
точным числом, около 13000. Скорость движения цепей может
регулироваться в пределах от 0 до 220 мм/мин.
В станине установлены спрысковые трубы, через которые на
камень подается оборотная вода для его охлаждения и очистки
от древесных волокон.
Дефибрер оснащен ковочным аппаратом для периодической
насечки камня. Для ковочного аппарата применен двухскорост-
ной двигатель, обеспечивающий перемещение ползуна с шарош-
кой на 120 или 230 мм/с. Схема управления обеспечивает два
режима работы ковочного аппарата — режим правки и режим
насечки. В режиме правки ползун совершает автоматически
возвратно-поступательное движение. Ход ползуна в крайних по-
ложениях ограничивается бесконтактными путевыми выключа-
телями. Пуск и останов. двигателя в этом режиме можно осу-
ществить при любом положении ползуна, Для работы в.режиме
насечки ползун предварительно устанавливают в одно из край- z.
них положений. Затем после пуска двигателя ползун совершает
один ход и останавливается в другом крайнем положении.
В обоих режимах работы ковочные аппараты могут переме-
щаться на любой из двух скоростей. Обычно правка дефибрер-
ного камня проводится на меиыпей, а иасечка на большей ско-
рости, при насечке ползун движется слева направо. Для обеспе-
277
чения точной остановки ползуна и сокращения пути торможения
(выбега) в приводе ковочного аппарата предусмотрено регули-
руемое с помощью резисторов, включенных в статор двигателя,
торможение противовключением.
Нагрузка главного двигателя меняется изменением скорости
подачи балансов на вращающийся камень, т. е. изменением ча-
стоты вращения двигателя подачи.
Система управления обеспечивает два режима работы: авто-
матический, когда заданное значение мощности главного двига-
теля поддерживается изменением скорости движения балансов
(частоты вращения двигателя подачи), точность регулирования
4%; ручной, когда задается определенная скорость подачи ба-
ланса (частота вращения двигателя подачи). В этом случае ме-
няется во времени нагрузка главного двигателя. Во избежание
перегрузки максимальное значение потребляемой мощности ог-
раничено уставкой элементов токовой защиты (токовое реле).
Защита двигателя подачи от перегрузки (при заклинке баланса)
действует на отключение с выдержкой времени.
Дефибрер- ДЦ-04-1 комплектуется щитом, пультом и постом
управления. Пост управления предназначен для управления ра-
ботой ковочного аппарата. С пульта управления осуществляется
дистанционное управление всеми остальными вспомогательными
двигателями, а управление главным двигателем — со шкафа ТВУ,
который монтируется в щите управления. Дефибрер может изго-
тавливаться с левым или правым расположением двигателя от-
носительно выхода массы.
Основными конструктивными отличиями дефибрера ДЦ-04-1
от эксплуатируемых на предприятиях отечественного ДЦ-03 и
«2В-Европа» фирмы «Фойт» являются: повышенная окружная
скорость камня, большая мощность главного двигателя и ско-
рость рабочих цепей, усиленный привод рабочих цепей, мощная
система спрысков. Это обеспечивает производительность дефиб-
рера ДЦ-04-1 иа 35—40% ббльшую, чем у дефибрера ДЦ-03 и
«2В-Европа» при одинаковой массе и занимаемой ими-производ-
ственной площади.
При первом пуске цепного дефибрера балансы в шахту ук-
ладывают вручную. В дальнейшем он поступает в шахту с ли-
нии загрузки дефибреров. Под давлением выступов движущихся
цепей штабель балансов в шахте перемещается со скоростью
80— 100 мм/мин вниз, к вращающемуся камню. Под воздействием
абразивных зерен камня происходит циклическое сжатие слоев
Волокон древесины, непосредственно прилегающих к поверх-
ности камня. Быстрая смена' циклов сжатия приводит к повыше-
нию температуры в зоне дефибрирования, размйгчёнию лигиина
и ослаблению связей между волокнами. В результате волокна
отрываются и выносятся из зоны дефибрирования. С поверхно-
сти камня волокна смываются струями оборотной воды, посту-
пающей из Спрысков. Образовавшаяся древёсйая масса собн-
278
fe рается в ванне дефибрера и через переливной щит перетекает
I в массный канал. Производительность дефибрера регулируется
р изменением скорости движения цепей.
" Для замены эксплуатируемых на предприятиях дефибреров
| малой производительности устаревшей конструкции и физически
| изношенных спроектирован цепной дефибрер марки ДЦ-06 про-
[ изводительиостью 20 т/сут. Этот дефибрер от дефибреров
I ДЦ-ОЗА и ДЦ-04-1 отличается жесткой установкой шахты на
L станину. Благодаря такой конструкции ДЦ-06 имеет меньшую
" металлоемкость и более прост в обслуживании. Окружная ско-
рость камня диаметром 1500 мм 23,5 м/с.
\ Технические характеристики цепных дефибреров приведены
в табл. 6.1.
6.1.3. Дефибреры прессовые
Разработан и изготовлен двухпрессовый гидравлический де-
фибрер марки ДП-03 (см. табл. 6.1) производительностью
100 т/сут, с мощностью главного электродвигателя 6300 кВт,
; окружной скоростью камня 28,3 м/с. Дефибрер рассчитан на
‘переработку балансов длиной 1500 мм- Конструкция дефибрера
показана на рис. 6.2. Слева и справа от оси камня под углом 7°30'
к горизонту расположены две прессовые камеры, образованные
боковыми стенками станины, донными плитами и задвижками,
имеющими привод от гидроцилиндров. В дойных плитах и
в верхней плите в зоне их примыкания к камню закреплены гре-
бенки, предотвращающие вынос щепы и. неразмолотых кусков
древесины в ванну дефибрера. Как и в цепных дефибрерах, за-
зор между зубьями гребенок и поверхностью камня должен
быть, около 1 мм. По мере износа камня нижняя и верхняя
гребенки при помощи винтовой пары подаются на камень. Гре-
бенки, расположенные на боковых стейках станины, заходят за
торец камня, и регулировать их нет необходимости.
Торец прессовой камеры закрыт плитой литой конструкции,
на которой закреплен гидроцилиндр пресса, его шток соединен
при помощи сферического шарнира с нажимным башмаком. По-
верхность башмака, обращенная к камню, рифленая (имеет на-
сечку), что исключает подвижность баланса при прижиме его
к камню.
Над прессовыми камерами расположены магазины, предназ-
наченные для размещения-балансов иа разовую загрузку. Ниж-
нюю часть магазина закрывает заслойка, отделяющая его от
прессовой камеры.
Ковочный аппарат, имеющий привод от электродвигателя
мощностью 4 кВт, установлен над. камнем на чугунной плите.
Дефибрер снабжен мощной системой спрысков для очистки
камня от массы. Датчики температуры, установленные в зубьях
гребенок каждой прессовой камеры, с помощью регулирующей
279
• Рис. 6.2. Дефибрер прессовый ДП-03:
I
«О
К аппаратуры поддерживают заданную температуру массы в ванне
К дефибрера.
Р Главный вал дефибрера, на котором закреплен дефибрерный
КГ камень, соединяется с электродвигателем при помощи промежу-
К точного вала и двух муфт: зубчатой и фланцевой. С целью обес-
печения точной центровки промежуточный вал установлен в под-
К шипнике с регулируемой по высоте и в горизонтальной плоско-
к сти опорой. Наличие промежуточного вала обеспечивает
к возможность размещения автоматизированной линии загрузки
К дефибрера балансами. Учитывая тяжелые условия работы под-
& шипников предусмотрена их смазка с помощью циркуляционной
системы.
К Управление работой дефибрера осуществляется с цент-
Е- рального или местного пульта и может быть выполнено в ди-
Е станционном или автоматическом режиме. Кроме того, преду-
* смотрено ручное управление работой прессов при помощи кра-
► нов управления, установленных на каждом прессе.
£ Порция балансов автоматически при помощи механизмов
к линии загрузки подается в загрузочный магазин на задвижку.
После истирания предыдущей порции балансов башмак отво-
дится от камня в исходное положение, задвижка открывается
I и подготовленная порция балансов проваливается в прессовую
г камеру. По истечении некоторого времени, достаточного для про-
1 хождения балансов в прессовую камеру, задвижка закрыва-
I ется и гидроцилиндр пресса начинает рабочий ход. В начальной
Е, стадии рабочего хода, пока происходит уплотнение балансов,
К' башмак двигается быстро, затем скорость его замедляется —
Г начинается истирание древесины. В это время в загрузочный
В. магазин с линии загрузки поступает новая порция балансов,
в Вся работа дефибрера происходит в автоматическом режиме.
Е Продолжительность дефибрирования порций балансов разовой
г загрузки составляет 8—10 мин.
Е 6.1.4. Дефибрерные камни
К7 t
е Дефибрерные камни состоят из армированного бетонного
I сердечника и наружного рабочего слоя. В зависимости от мате-
риала рабочего слоя камни бывают цементные и керамические.
Б У первых в качестве связующего рабочего слоя используется
Е цемент, а абразивом служит кварцевый песок или дробленый
I кварц (кварцево-цементные камни) или электрокоруид нормаль-
I ный (электрокбруидовые камни). У керамических камней рабо-
I чнй слой состоит из отдельных сегментов, прикрепленных на
|р штырях к сердечнику. Абразивным материалом сегментов явля-
I ется электрокорунд, карбид кремния илн естественный корунд,
£ а связующим — стекловидное вещество, получаемое обжигом
I' специального состава, в основе которого лежат глииа и полевой
Г/ шпат: Пространство между сегментами заполнено составом,
I 281
который при дефибрировании изнашивается так же, как и сами
сегменты. Дефибрерные камни изготавливаются с наружным
диаметром от 1400 до 1800 мм и длиной (шириной) рабочей
поверхности от 580 до 1370 мм.
Во внутреннем отверстии камня, через которое проходит вал,
с каждого торца расположено по четыре болта для центровки
камня относительно вала.
Основной характеристикой камня является зернистость, кото-
рая определяет средний размер абразивного материала рабо-
чего слоя и твердость. Камни выпускаются 10 ступеней зерни-
стости от 25 до 120, чему соответствуют размеры зерен от 0,25
до 1,2 мм.
В производстве древесной массы для газетной бумаги наи-
большее применение находят керамические камни зернистостью
25—40 и средней твердостью CTi или СТ2. .
Ввод в режим нового камня проводится постепенно, в стро-
гом соответствии с инструкцией. Быстрый нагрев камня может
вызвать его растрескивание и разрушение. Цикл ввода нового
керамического камня на полную нагрузку на дефибрере с дви-
гателем мощностью 3200 кВт длится около 60 ч, а кварцево-
цементного камня на дефибрере с двигателем мощностью 2500
кВт — около 90 ч. При пуске дефибрера после останова нагрузка
на камень дается тоже постепенно. Скорость подъема нагрузки
зависит от продолжительности перерыва в работе.
Качество древесной массы и технико-экономические показа-
тели работы дефибрера во многом зависят от состояния поверх-
ности дефибрерного камня. Для придания ей необходимых
свойств производится так называемая насечка или ковка. Она
выполняется специальным инструментом — шарошкой, имеющей
на наружной цилиндрической поверхности выступы. Обычные
размеры шарошки: диаметр около 125 мм, длина 60 мм. В зави-
симости от формы выступов различают шарошки пирамидаль-
ные и спиральные. У первых выступы имеют форму пирамиды
с квадратным основанием, а у вторых зубья имеют треугольную
форму и расположены под углом 35° к оси шарошки. Пирами-
дальные шарошки служат для выравнивания поверхности
камня, т. е. для подготовки ее к насечке, а спиральные — для
насечки камня — создания на поверхности камня спиральных
канавок.
При производстве газетной бумаги для насечки камня ис-
пользуются в основном шарошки №8 и 10. Номер шарощки
обозначает число ее зубьев, приходящееся на 2,54 см длины по
окружности наружной поверхности.
При насечке установленная на ковочном, аппарате шарошка
прижимается к вращающемуся дефнбрерному камню, внедря-
ется в него на некоторую глубину и затем с помощью ползуна
ковочного аппарата перемещается вдоль образующей камня.
В процессе иасечки на поверхности камня создается рельеф,
282
^соответствующий профилю выступов шарошки. Скорость пере-
|мещения ковочного аппарата рассчитывают так, чтобы за один
поборот камня шарошка перемещалась на расстояние несколько
меньшее своей ширины. Это необходимо^ для того, чтобы на
камне не было не обработанной шарошкой поверхности.
Перед насечкой снижается нагрузка дефибрера и затем про-
водится тупление камня с целью выравнивания его поверхности,
сглаживания острых вершин и граней и удаления расшатанных
зерен. Для тупки используют кусок обработанного керамиче-
ского или кварцево-цементного камня, «тупик», укрепленный на
металлическом стержне. Этот тупик прижимается к камню вруч-
ную, а поступательное движение вдоль камня придается ему
ковочным аппаратом.
Перед насечкой нового камня необходимо тщательно вы-
ровнять его поверхность. Для этой цели используют пирами-
дальную шарошку. При этом ковочный аппарат работает в ре-
жиме возвратно-поступательного движения. Затем проводится
насечка камня за один проход ковочного аппарата. Глубина
‘ внедрения шарошки в камень устанавливается с помощью спе-
jr циального указателя на ковочном аппарате; Обычно она равна
Г 0,2—0,4 мм. Но -чаще глубину насечки определяют на слух.
v Необходимо отметить, что качество массы в период между
I насечками непостоянно. Сразу после насечку масса идет гру-
i бая, неразработанная, дефибрер идет легко, производительность
[ большая, ио нагрузка t незначительная. По мере затупления
t камня производительность снижается, нагрузка на дефибрер
к возрастает, качество массы улучшается и затем стабилизируй
i ется. В конечной стадии цикла производительность падает, по-
требляемая двигателем мощность достигает максимума, в массе
‘ появляется много мелочи, возрастают разрывная длина и степень
t помола массы. Возникает необходимость в новой насечке камня,
t Весь период между насечками, таким образом, можно ус-
t ловно разбить на три стадии: период кондиционирования цо-
f верхности камня, период нормальной работы и период затуплен
ння. Для сокращения продолжительности первой стадии иногда
I‘ сразу же после насечки применяют легкую тулку камня. При
L этом сглаживаются острые режущие кромки зерен камня, вы-
I зывающне образование грубой, неразработанной массы. На-
I сечка керамических камней проводится через 6—10 суток.
‘ Иногда продолжительность работы дефнбрера^между пасечкамц
i достигает 30 суток. Это зависит от твердости камня и нагрузки,
; ' Как уже отмечалось, перед насечкой и после нее качества
г массы, получаемой на 'дефибрере, отличается от требуемога
I по технологическому регламенту. Для того чтобы стабилизиро-.
f вать качественные показатели массы в общем потоке древеСно-
J массного завода, ковка камней дефибреров, работающих в од-
г ном потоке, должна по возможности равномерно распределяться
; по времени.
283
*4*1
6.1.5. Линии загрузки дефибреров
Загрузка дефибреров балансами — трудоемкая операция,
требующая большой затраты физического труда. От качества
укладки балансов зависит эффективность работы дефибрера —
производительность, качество древесной массы, расход электро-
энергии.
Реализация этой задачи осуществляется несколькими спосо-
бами в зависимости от типа загружаемых дефибреров, их коли-
чества и компоновки в цехе.
Рис. 6.3. Схема системы линий поточной загрузки цепных дефибреров:
1 — ленточный конвейер; 2 — распределительный стол; 3 — роликовые конвейеры; 4 —
приемное устройство; 5 — накопительные транспортеры; 6 — шахтная надстройка; 7 —
шахта дефибрера; 8— заслонка; 9— наклонная плоскость; 10— стрелка
Применявшиеся ранее способы загрузки дефибреров были
трудоемки и не обеспечивали надлежащей укладки балансов. ч
Получили распространение системы поточной конвейерной за-
грузки дефибреров. Организация загрузки балансами во всех
предыдущих системах базировалась на операциях поштучной
транспортировки и укладки древесины в дефибрер. В новых
системах поточных линий балансы в процессе загрузки рассмат-
риваются как сыпучая масса, поступающая в дефибрер непре-
рывным потоком под действием силы тяжести.
На рис. 6.3 показана схема системы линий поточной за-
грузки марки ПДК-2. Баланс, из подготовительного отдела или
со склада прступает на распределительный стол тракта подачи
284
системы линий поточной загрузки. На распределительном столе
общий поток балансов делится на два примерно равных потока,
направляемых к разным линиям загрузки. Пройдя распредели-
тельный стол, балансы попадают на ускорительный роликовый
конвейер, назначение которого ориентировать балансы в направ-
лении оси конвейера и разогнать их до скорости, обеспечиваю-
щей правильную укладку балансов в приемном устройстве.
Балансы, поступившие в приемное устройство, ударяются
об отбойный лист и скатываются по наклонной плоскости на
ленточный конвейер приемного устройства. П^и этом балансы,
задевая за шарнирно подвешенную массивную заслонку, прини-
мают необходимое положение (поперек ленты транспортера).
Из приемного устройства балансы поступают на первый по ходу
накопительный конвейер.
Поскольку скорость движения ленты накопительного конвей-
ера меньше скорости ленты приемного устройства, то у места
перехода с одного конвейера на другой балансы скапливаются
в виде небольшого штабеля, который транспортируется до пер-
вой по ходу шахты дефибрера. Балансы заполняют промежуток
между накопительными конвейерами, образуя мост, через кото-
рый они перекатываются на следующий по ходу накопительный
конвейер. Перемещение балансов через этот промежуток проис-
ходит под напором образовавшегося на конвейере штабеля ба-
лансов. По мере работы дефибрера баланс под действием силы
тяжести самостоятельно опускается в шахту через шахтную над-
стройку и затем захватывается выступами рабочих цепей.
Процесс загрузки последующих шахт дефибреров и переход
балансов на следующие накопительные конвейеры повторяется
аналогично описанному ранее с той лишь разницей, что вы-
сота штабеля растет по мере удаления от начала линии. В конце
линии загрузки установлена поперечная стенка, ограничиваю-
щая перемещение балансов. Высоту штабеля по всей линии ре-
гулирует оператор изменением режимов работы конвейеров. Пе-
ред пуском системы линий в работу шахты дефибреров должнц
быть заполнены балансом до уровня верхней ленты накопитель-
ных конвейеров с целью исключения кострения балансов
в шахте дефибрера.
В процессе работы линии может возникнуть необходимость
прекратить подачу балансов в шахту дефибрера (при смене
камня, ремонте и т. п.). В этом случае оператор реверсирует
накопительный конвейер, расположенный перед данной шахтой.
Остальные конвейеры работают в прежнем режиме. При этом
промежуток между конвейерами дсвобождается от балансов
и закрывается специальной крышкой. Затем рператор пускает
реверсированный Конвейер в прямом направлении.
При необходимости весь rfoTOK балансов с ленточного кон-
вейра может быть поборотом стрелки делительного стола- на-
правлен для питания только одного ряда дефибреров.
285
В обязанности оператора входит наблюдение за поддержа-
нием необходимой высоты штабеля, и в некоторых случаях ему
необходимо поправлять балансы для придания им нужной ори-
ентации. Работа на такой линии требует минимальных физиче-
ских усилий.
Система поточных линий ПДК-2 рассчитана на загрузку
10 дефибреров иг обслуживается тремя операторами.
Основное условие надежной работы новых линий загрузки —
обеспечение необходимого соотношения между размерами загру-
жаемых балансов и шириной шахт дефибреров (длина балан-
сов должна быть на 100 мм короче ширины шахты дефибрера).
Балансы определенной длины должны подаваться к приемному
устройству ориентированно, без скоплений.
В зависимости от количества дефибреров, их требуемой ком-
поновки в цехе могут быть спроектированы и поставлены линии
загрузки цепных дефибреров для конкретного предприятия.
Принцип действия и основные элементы линии загрузки при
этом полностью заимствуются из ПДК-2.
Техническая характеристика системы лини*
поточной конвейерной загрузки марки ПДК-2
Количество загружаемых дефибреров
типа ДЦ-04, шт., не более............... 10
Расчетная производительность системы
линий по приему балансов, м3/ч . . . 220
Размеры транспортируемых балан-
сов, мм:
диаметр............................ 60—350
длина ............................. 1200 ±20
Общая установочная мощность, кВт . . 245,2
В том числе:
тракта подачи ..................... 61,2
линий загрузки ..................... 184
Запас балансов иа 2 линиях загруз-
ки, м* ................................ 160
Масса, т......................... . 447
6.2. ПРОИЗВОДСТВО ДРЕВЕСНОЙ массы из щепы
Способ производства древесной массы из щепы получил широкое при-
менение. По этому способу в мире вырабатывается более 4 млн. т древес-
ной массы'в год. Ежегодный прирост производства древесной массы состав-
ляет 1,2—1,4 млн. т, нз них 90—95% приходитси иа долю древесной массы
из щепы в дисковых мельницах.
Предпочтение, отдаваемое этому способу производства древесной массы,
обусловлено возможностью более полного, комплексного использования
сырья, доставляемого на целлюлозно-бумажные предприятия, в том числе н
древесины листвеииых пород. Кроме того, этот способ позволяет вовлечь
в производство древесной массы такое сырье, которое не может быть пере-
работано классическим дефибрерным способом (ДДМ),— отходы лесопиле-
ния, лесозаготовок и т. п.
286
Быстрый рост производства термомеханической массы (ТММ) обус-
ловлен очевидными преимуществами нового полуфабриката. Известно, что
прн выработке газетной бумаги с применением ТММ уменьшается расход
целлюлозы, затраты энергии на выработку которой в 2 раза выше, чем
в производстве ТММ, а выход из древесины вдвое ниже. В табл. 52 приведены
основные характеристики дефибрерной и термомеханической древесной массы
равной степени помола. Следует подчеркнуть то обстоятельство, что у ТММ
выше прочность во влажном состоянии, чем у ДДМ,*что являетси резервом
для повышения скоростей бумагоделательных машин или сокращения доли
целлюлозы в композиции бумаги.
в.2. Сравнительные данные дефибрерной и термомеханической древесной массы
прн степени помола 100 CSF (приводится по [14])
Показатели Дефибрернаи Термомехаиическая
масса масса
Коэффициент раздирания 35—42 65—80
Разрывная длина, м 2500—3200 3000—4500
Площадь продавливания, м8 Содержание костры, SV, % То же, в отсортированной массе, SV, % 13—16 17—25
1,5 0,7—0,8
0,2 0,08
Белизна, GE 62—63 59—60
Пухлость, см’/г 2,10 2,35
Расход энергии, МДж/т 4300 6100—6850
Расход пара, кг/т . — 0—300
Влагопрочность, % 300—400 450—550
Выход, % 96 93
Однако термомехаинческий способ производства древесной массы имеет
и рид существенных недостатков, в числе которых потеря белизны иа 4—5
единиц и больший удельный расход энергии, чем при выработке ДДМ.
Термомеханическая древесная масса используется в производстве обыч-
ной и тонкой (36—44 г/м8) газетной бумаги, офсетной бумаги для печатй,
бумаги-основы для мелования, гофрированного картона.
Содержание термомеханической массы в композиции бумаг колеблется
в значительных пределах и зависит от типа бумаги и принятого на целлю-
лозно-бумажном предприятии технологического режима. Рядом. зарубежных
фирм проведены успешные опытные выработки газетной бумаги из 100%
ТММ [58, 70], при этом отмечалось снижение количества обрывов бумажного
полотна, увеличилась эффективность использования бумагоделательных
машин.
В СССР для газетной, писчей и других видов бумаги, а также для кар-
тона используется в основном древесная масса, вырабатываемая иа дефибрерах.
Дефибрирование — пока самый дешевый способ приготовления древес-
ной массы, и следует ожидать, что, несмотря иа все более широкое внедре-
ние производства древесной массы из щепы в дисковых мельницах, дефиб-
рерный способ в СССР в ближайшие годы сохранится на прежнем уровне.
287
Внедрение термомеханического способа производства древесной массы пла-
нируется в основном иа предприятиях, вырабатывающих дефибрериую массу.
Такое сочетание способов производства древесной массы позволит четко ре-
гулировать композицию и свойства массы и более полно решать проблему
комплексного использования сырья.
Схемные решения производства древесной массы из щепы,
состав и компоновка оборудования могут варьироваться. Ниже
дается описание наиболее распространенного способа производ-
ства ТММ.
Технологическая схема производства ТММ представлена на
рис. 6.4. Щепа, привозная или приготовленная на предприятии,
/7 23 24 19 20
Рнс. 6.4. Двухступенчатый способ производства ТММ:
1, б. 9, /3 —циклоны-, 2 —бункер для щепы; 3, 7, 11, 14 — питатели; 4—промыватель;
5, 8 — пневмотранспортеры; 10 — пропарочная камера; 12 — дисковая мельница под дав-
лением; 15 — дисковая мельница; 16, 19, 23—массные бассейны; 17, 20, 24 —насосы; 18 —
сортировка; 21 — установка вихревой очистки массы; 22, 25 — вакуумный сгуститель
по щепопроводу через циклон подается в силосный бункер, яв-
ляющийся буфером для создания промежуточного запаса щепы.
Далее через дозатор конвейером щепа подаётся на промыва-
тель. Там она освобождается от посторонних включений (ме-
талла, песка и камней). Промытая щепа воздуходувкой через
циклон подается по пневмотранспорту к дозатору, далее она
поступает в пропарочную камеру. Избыток щепы возвращается
в силосный бункер. В камере при температуре НО—135° С в те-
чение 2—3 мин щепа пропаривается, а затем через питатель-
дозатор подается на дисковую мельницу первой ступени раз-
мола, работающую под тем же давлением, что и пропарочная
камера (или несколько большим). Далее через выдувной цик-
лон масса направляется иа мельницы второй ступени размола.
Из этих мельниц масса свободно выгружается в бассейн, где
она выдерживается в течение 20—30 Мин для снятия явления
латеисии. Разбавленная масса подается на/сортировки, очисти-
тели, сгустители, отбельные бащни и далее в емкость для хра-
нения.
Модификациями данного способа являются одноступенчатая
и трехступенчатая схемы размола. В первом варианте отсутст-
288
вует вторая ступень размола. Размол завершается в одном
аппарате и масса из мельницы 12 (см. рис. 6.4) поступает не-
посредственно в бассейн 16. Последний вариант включает до-
полнительную обработку массы при концентрации 3—4% на
третьей ступени дисковых мельниц.
Способ «Тандем» отличается от описанного тем, что масса
на вторую ступень размола транспортируется под давлением
пара в камерах мельниц предыдущей ступени. Это упрощает
процесс транспортирования размолотой массы, позволяет ис-
ключить между ступенями такое оборудование, как насосы
высокой концентрации, воздуходувки или промежуточные ем-
кости с подвижным дном, винтовые конвейеры. Масса после
второй ступени через смеситель непосредственно подается
на отбелку и затем в бассейн латенсии. Производство массы
по способу «Тандем» обеспечивает лучшую утилизацию тепла,
уменьшается количество обезвоживающего оборудования, не
требуются дополнительные затраты на нагрев и сгущение массы
перед отбелкой. .
Процесс получения химической термомеханической древес-
ной массы представляет собой усовершенствованный термоме-
ханнческий процесс. Он включает обработку щепы перед раз-
молом растворами гидроокиси натрия и сульфита; натрия при
температуре 30—80° С с целью уменьшения степени потемнения
массы в процессе пропарки. Этот способ производства древес-
ной массы в наибольшей степени позволяет сохранить длину
волокна и потому применяется при использовании в качестве
сырья щепы кбротковолокнистых (лиственных) пород древе-
сины.
Основное оборудование в линиях производства древесной
массы из щепы —дисковая мельница. В зависимости от техно?
логии производства применяются дисковые мельницы с пита-
телями, работающие как под давлением, так и со свободным
выходом массы, либо те и другие в одной линии.
Предусмотрен выпуск однодисковых мельниц 4-го и 5-го ти-
поразмеров марок МД-4Ш7 и МД-5Щ1 производительностью от
35 до 120 т/сут-и сдвоенных дисковых мельниц 5-го типораз-
мера марки МДС-5Ш1 производительностью до 240 т/сут.
Выбор мельниц для технологических линий по производству
древесной массы из щепы осуществляется в соответствии с при-
веденной в разделе 4 методикой расчета производительности
дисковых мельниц. .Однако при' этом .следуёт учитывать следую-
щие особенности. При одной и той же мощности установленного
электродвигателя производительность мельницы Может меня-
ться в широком диапазоне в зависимости от способа производ-
ства древесной массы, количества ступеней размола, . породы
древесины и требований к качеству конечного продукта. <
По данным зарубежных фирм [58, 69, 70], удельный расход 1
энергии в производстве древесной массы из щепы! для разли!Ч-'
Ю Заказ 2176 289
в.З. Применение дисковых мельниц в производстве древесной массы из щепы
Производитель- ность, т/сут ю ю 2 ю Som 88ю ю 2 Г- 00 — О — СТ> СТ> — — Ь- 00 ~ 1 12 1 1 II1 Ml 12 1 2 Й 8 й 23Й 28S й S —• —< — — —«—* —* —* сч *« —« —*
Удельный расход . энергии, мДж/т a dhta и ftll й йй s Й id 5}Й g Е s Р 25 ж 5 А 1g -В Sg t
Вид конечного продукта 3 3 3 3 s s э я я 5 S CQ СП СП 03 О) О> О> О 3 3 _ 3 з я - ® 2 в S S 5 gB.5 2 Н 1 i s. h§. | | i . >О g'0Gg'0^ '0 111» -!У81 h01
Применение 1-я ступень размола при термо- механических способах 2-я ступень размола при термо- мехаиическом способе «Тан- дема Размол отходов сортирования 2-я ступень размола (работа без давления) 1 -я ступень при размоле щепы без пропарки
Марка мельницы МД-5Ш1 к. МД-5ПИ-01 МД-5ПИ-02
290
ных вйДой бумаги и картона колеблется от 4300 до 8650 МДж/t'
и составляет в случае белой древесной массы для картонов
4300—6500, для газетной бумаги 6100—7600, киижно-журиаль-
ной бумаги 6500—8600 МДж/т.
В расчетах необходимо учитывать, что устаиовлеииая мощ-
ность привода дисковых мельниц должна быть принята иа 10—
15% выше рассчитанной по удельному расходу энергии на раз-
мол, так как в процессе эксплуатации неизбежны колебания
мощности из-за неравномерности подачи щепы в зону размола,
противотока пара относительно направления движения щепы
в зоне размола, ухудшения состояния поверхности размалы-
вающей гарнитуры и других факторов.
При всех вариантах производства древесной массы из щепы
размол отходов сортирования этой массы осуществляется в дис-
ковых мельницах, имеющих свободный выход массы. Обычно
они снабжаются таким же приводным двигателем, как и основ-
ные мельницы. Размол отходов осуществляется при концентра-
ции 20—30%, а удельный расход энергии составляет 2100—
4300 МДж/т. Количество отходов зависит от принятой техноло-
гии или набора оборудования в потоке. Обычно количество
отходов, в потоке таково, что загрузить, мельницы полностью
не удается. Иногда с целью снижения затрат на оборудование
отходы сортирования обрабатываются на мельницах второй сту-
пени размола основного потока.
Производительность дисковых мельииц МД-5Ш1, МД-5Ш1-
01 и МД-5Ш1-02 с учетом коэффициента загрузки 0,9 и доли
расхода энергии на первой ступени 0,5—0,6 от ее общего рас-
хода может быть принята в соответствии с данными, приведен-
ными в табл. 6.3.
Конкретная производительность мельниц должна уточняться
в соответствии с принятой технологией производства древесной
массы и схемой установки мельииц в потоке (например, одна
на 1-й ступени и одна на 2-й ступени, или две иа 1-й ступени
и одна на 2-й и Т. п.), количеством отходов сортирования после
основных ступеней размола и т. д.
7 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОТБЕЛКИ ПОЛУФАБРИКАТОВ
Цель отбелки— придание конечному продукту стабильной белизны , ц
требуемой химической чистоты. При производстве некоторых видов целлю-
лоз для химической переработки требуется также обеспечение определенной
степени полимеризации и связанной с ней вязкости растворов.
Основными компонентами древесного волокна, влияющими на белизну,
являются лигнин И смолы, обладающие способностью поглощать свет. При-
дание белизны целлюлозе Достигается двумя способами: изменением струк-
туры лигиииа и смол в целлюлозе, обеспечивающим уменьшение их способ-
ности поглощать свет, или извлечением этих компонентов из целлюлозы [36,
42]. При отбелке древесной, термомехаиической массы и полуцеллюлозы лиг-
10* 291
иии, как правило, ие растворяют во- избежание значительного уменьшения
выхода этих полуфабрикатов из древесины. Последнее привело бы к потере
основных преимуществ, связанных с их производством. В этих случаях по-
вышение белизны продукта достигается изменением структуры лигнина
в твердом состоянии и смол, достигаемым при обработке массы перекисями
или гидросульфитами, а в некоторых случаях теми и другими реагентами.
Белизна полуфабрикатов при такой отбелке заметно ие повышается даже
при больших избытках отбеливающих реагентов. Считают, что при таком
способе отбелки экономически целесообразно ограничиваться достижением
белизны 70—80 % [42].
Отбелку с извлечением лигнина из полуфабрикатов обычно рассматри-
вают как продолжение процесса варки. Существующие способы варки ие
обеспечивают полного извлечения лигнина, и белизна небеленой целлюлозы
колеблется в пределах 20—65%.
При отбелке полуфабрикатов лигиин удаляют окислением и последую-
щим растворением в водных растворах щелочи. В качестве окислителей лиг-
нина используют такие вещества, как хлор, гипохлорит кальция или натрия,
двуокись хлора, кислород и др. Окисление проводят обычно в нейтральной
или восстановительной среде.
Любой окислитель, обеспечивающий разрушение лигнина при отбелке,
одновременно вызывает деградацию целлюлозы и гемицеллюлоз. Степень до-
стижении белизны и степень деградации целлюлозы при отбелке зависят
от относительной скорости этих реакций. В случае применения любого спе-
цифического окислителя необходимо обеспечииать оптимальные условия обра-
ботки массы, ускоряющие взаимодействие реагента с лигиииом и замедляю-
щие реакции окисления углеводов (целлюлозы и Гемицеллюлоз).
К основным факторам, влияющий на условий обработки массы, отно-
сится: продолжительность и Температура обработки, pH среды, концентра-
ция массы. Рациональное использование белящих реагентов при достижении
требуемых свойств обеспечивает многоступенчатая Отбелка.
Дли каждого вида целлюлозы (с учетом требований к конечному про-
дукту) подбирают наиболее рациональную схему отбелки и условия обра-
ботки, обеспечивающие получение заданных свойств. На практике число сту-
пеней отбелки целлюлозы колеблется от 3 до 11. Например, при отбелке
сульфитной целлюлозы для бумаг применяют от 3 до 7 ступеней по схемам
[42]: X—Щ—Г; Х-Щ-Г-Д; Х-Щ—Д-Щ-Д; Х-Щ-Г-Г-Д-К;
X—X—Щ—Г—Г—Д—К. Здесь и далее приняты следующие условные обо-
значения: X — хлорирование; Щ — щелочная экстракция; Г — обработка ги-
Похлоритом; Д — обработка двуокисью хлора; К — кисловка; П — обработка
перекисью; ГС — обработка гидросульфитом; КЩ — кислородно-щелочиая
обработка; А — обработка аммиаком; Х/Д — обработка хлором в смеси
с двуокисью хлора. Белизна целлюлозы в зависимости от исходного сырья;
схемы и'режимов обработки может колебаться от 85 до 95 единиц при ис-
ходной белизне сульфитной целлюлозы после варки £5—65 единиц.
Современные схемы отбелки сульфитной целлюлозы могут быть приме-
нимы для обработки бисульфитиой И иейтральио-сульфитиой целлюлозы.
Сульфатная целлюлоза, имеющая после варки белизну 18—28 единиц, •
труднее поддается отбелке. При сохранении высокой прочности волокна ее
292
ие удаётся отбелить более чем до 75 единиц [36]. Современные схемы отбелки
позволили обеспечить повышение белизны сульфатной целлюлозы до 85 еди-
ниц при уменьшении прочности волокна иа 5—7% [42].
Применяемые схемы отбелхи сульфатной целлюлозы: X—Щ—Г—Щ—Г;
X—Щ-Х-Щ—Г-Щ— Г; X—X—Г —Щ—Г—Щ—Г—К; X—Щ-Г—Щ—Г—Д.
Сегодня наиболее распространены схемы X—Щ—Д—Щ—Д и X—Щ—Г—Д—
—Щ—Д. В некоторых случаях на первой ступени обработку целлюлозы про-
изводят смесью хлора с двуокисью хлора.
Обработка древесной массы, как указывалось выше, осуществляется бе-
лящими реагентами, ие приводящими к деструкции компонентов волокна.
Отбелка древесной массы гидросульфитом дает прирост белизны иа 4—
6 единиц. При обработке перекисью можно достичь увеличения белизны иа
10—12 единиц. Схемы отбелки П—ГС; ГС—П.
По указанным схемам без промывки между ступенями отбелки можно
достичь белизны древесной массы из лиственной древесины до 80 единиц [42].
Аналогичные схемы применяют сегодня для отбелки термомехаиической
массы. Белизна ее после отбелкн, при использовании хвойных пород древе-
сины, составляет 72 единицы. Опыт показывает, что наиболее высокой бе-
лизной обладает масса, полученная из свежесрублениой качественной дре-
весины.
Отбелка полуфабрикатов является одним из дорогостоящих процессов,
оказывающих наиболее сильное влияние иа загрязнение окружающей среды.
Из большого числа возможных вариантов отбелки предпочтение отдают тем
способу и схеме, которые требуют наименьших капитальных затрат и йкс-
плуаТациоииых расходов.
Отбелка целлюлоз может производиться иа установках непрерывного
или периодического действия. Широко применяются установки первого типа,
как более производительные и экономичные. Отбельные установки периоди-
ческого действия в настоящее время используют в основном при производ-
стве специальных высококачественных видов бумаг. В данном разделе они
не рассматриваются.
7.1. УСТАНОВКИ НЕПРЕРЫВНОЙ ОТБЕЛКИ ПОЛУФАБРИКАТОВ
Установки данного вида обеспечивают непрерывность про-
цесса, требуемую последовательность обработки целлюлозы н
возможность применения автоматизированных систем управле-
ния. Состав н конструкция оборудования различных отбельных
установок значительно отличаются в зависимости от применя-
емого способа отбелки. К настоящему времени в практике опре-
делились три основных способа отбелкн: 1) отбелка полуфаб-
рикатов в водных растворах химических реагентов; 2) газовая
отбелка; 3) динамическая отбелка, или отбелка вытеснением.
Рассмотрим схемы отбельных установок каждого из этих спо-
собов.
293
7.1.1. Установки непрерывной отбелки полуфабрикатов
в водных растворах химических реагентов
Установки'этого типа получили наибольшее распространение
на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности. В ка-
честве примера на рис. 7.1 показана технологическая схема
Шестиступенчатой отбелки сульфатной целлюлозы для бумаги
с промывкой иа фильтрах.
Основным звеном технологической схемы установки явля-
ется ступень отбелки. На каждой ступени целлюлозная масса
подвергается обработке раствором определенного отбеливаю-
щего реагента и по окончании реакции — промывке. Название
ступени определяется белящим реагентом. Наиболее распрост-
ранены ступени отбелки: хлорирование, щелочная экстракция,
обработка гипохлоритом, двуокисью хлора, кисловка и т. д.
В состав ступени обычно входит следующее оборудование:
смеситель-подогреватель массы, смеситель массы с химикатами,
транспортирующие насосы, отбельная башня, промывной ап-
парат. Полная принципиальная схема установки обусловлива-
ется выбором онтимального сочетания числа и типов ступеней
отбелки в зависимости от исходного сырья и требований к ко-
нечному продукту.
Различия условий обработки массы на каждой ступени обус-
ловливают некоторые особенности в аппаратурном оформлении.
Это выражается в применении различных конструкций отбель-
ных башен, смесителей массы и другого оборудования.. Так,
ступень хлорирования в отличие от ступени обработки дву-
окисью' хлора ие требует подогрева массы, а следовательно, и
не имеет в своем составе подогревателя массы.
В "тех случаях, когда для ведения процесса отбелки необхо-
димо повысить температуру (при обработке двуокисью хлора,
гипохлоритом, щелочью), массу предварительно нагревают па-
ром в смесителе-подогревателе (прямой нагрев).
Масса с реагентами смешивается (в зависимости от токсич-
ности и растворимости химикатов в воде) либо в отдельном
смесителе, либо В смесителе-подогревателе. Так, в рассматри-
ваемой схеме (см. рис. 7.1) масса со щелочью смешивается
в смесителе-подогревателе, устанавливаемом непосредственно
за вакуум-фильтром. В этом случае химикат целесообразно По-
. давать спрыском непосредственно на папку массы, сходящей
с фильтра, . что обеспечит более равномерное распределение
щелочи. .
Для смешивания массы с двуокисью хлора, выделяющейся
из раствора при нагреве, используют отдельный смеситель, рас-
полагаемый перед башней за смесителем-подогревателем и на-
сосом массы высокой концентрации.
Обработка массы в отбельных башнях всех ступеней, кроме
хлорирования, проводится обычно при концентрации 10—14%.
294
Рис. 7.2. Установка отбелки сульфатной целлюлозы для бумаги с промывкой иа диффузорах:
/ — смеситель массы с химикатами; 3 — башни хлорирования; 3 —б4шин щелочения; 4 — башня гнпохлоритной отбелки; 5 — башни отбелки
двуокисью хлора; 6 — бассейн массы высокой концентрации
Хлорирование массы производится при концентрации 3—5%
в основном из-за низкой растворимости хлора в воде и для об-
легчения смешивания массы с реагентом.
Значения основных параметров, характеризующих режим Р
обработки [42] целлюлозной массы иа различных ступенях от-
белки, приведены в табл. 7.1.
7.1. Основные параметры режимов обработки целлюлозы по ступеням отбелкн
Наименование ступени отбелки 2.3 ь S « Sf я О м «и* Продолжи- тельность обработки реагентом, мин Темпе- ратура процес- са, °C pH среды Наименова- ние отбели- вающего реагента Расход отбеливаю- щего реагента, кг/т а. с. в.
Хлориро- вание 3—5 40—90 10—20 2—3 Хлор-газ. 30—90
Щелочение 10—14 60—120 60 11—12 Раствор едкого натра 10—25
Гипохлорнт- иая об- работка 10—14 60—240 30—60 11—12 Раствор 1 гипо- хлорита кальция или натрия 20—40 (активного хлора)
Обработка двуокисью хлора 10—14 60—24Q 70 4,5 Раствор двуокиси хлора 15—30 (активного хлора)
Горячее облагора- живание 10—14 120—240 100—145 11 Раствор едкого натра 60—100
На каждой ступени по окончании реакции масса разбавля-
ется в нижней части, башни оборотной водой, перемешивается
и при концентрации 1,5—2,5% насосом подается на промывку
в ванну барабанного фильтра. Здесь масса дополнительно раз-
бавляется до концентрации 0,8—2% (последнее обусловлено
режимом работы фильтра). Промывка массы на барабане осу-
ществляется оборотной либо свежей водой (теплой или горячей
в зависимости от схемы использования вод на предприятии и
схемы отбелки) . Концентрация промытой массыв ванне фильтра
составляет 10—14%. .
Применение диффузоров непрерывного действия вместо про-
мывных барабаииых фильтров существенно изменило традици-
онную схему отбельной установки (риё, 7.2). Применение диф-
фузоров непрерывного действия в отбельных установках дает
ряд преимуществ [54]:
масса после диффузора ступени хлорирования, имея кон-
центрацию 10—12%, проходит по всей отбельной установке без
разбавления, что исключает циркуляцию оборотной воды в си-
296 '
стеме бак фильтрата — нижняя часть отбельной башии и не-
обходимость ее перемешивания в зоне разбавления, при этом
отсутствует контакт оборотной воды с воздухом, а следова-
тельно, и условия пенообразования;
исключается система коммуникаций удаления газовоздуш-
ной смеси, необходимая при промывке на барабанных филь-
трах;
исключение системы циркуляции оборотных вод и уменьше-
ние потерь тепла при промывке позволяет сократить расход
пара на отбелку.
В установках рассматриваемого типа масса с химикатами
смешивается в нижней части отбельной башни, здесь располо-
жен радиальный смеситель. Масса нагревается в диффузоре
в процессе промывки горячей водой. Такая установка компакт-
нее установки с промывкой массы на фильтрах, имеет меньшую
металлоемкость и занимает меньшую площадь.
Несмотря на преимущества, отбельные установки с промыв-
кой массы на диффузорах не заменили еще полностью отбель-
ные установки с промывкой массы на фильтрах даже в новых
разработках. Это новый вид оборудования требует широкого
подтверждения своих преимуществ в промышленном масштабе
и определенной доработки. Работающие установки не иа всех
ступенях отбелки смогли обеспечить требуемое качество про-
мывки в диффузорах. В частности, возникла необходимость
в дополнительной промывке массы на ступени хлорирования.
Кроме того, появляются новые способы отбелки, могущие в про-
мышленных масштабах конкурировать с установками отбелки
с диффузионной промывкой.
7.1.2. Установки отбелки полуфабрикатов газообразными
реагентами
Сущность этого способа отбелки заключается в обработке
распущенной целлюлозной массы концентрацией 30—40% газо-
образными реагентами. Принципиальная схема установки от-
белки целлюлозы высокой концентрации в газовых потоках
показана на рис. 7.3. - . • •
Количество ступеней отбелки может быть различным.
В установках такого типа предполагаются следующие сочета-
ния ступеней отбелки: Д—П—Д; X—А-—Д—А—Д. .
Обычно ступень отбелки в газовой фазе включает следую-
щее оборудование: обезвоживающий пресс барабанного типа,
сгущающий массу от концентраций с 3—5 до 30—40%; питаю-
щее устройство, обеспечивающее герметизацию реактора; рых-
литель массы; реактор; уплотнитель, используемый на раз-
грузке массы. Между ступенями- отбелки масса разбавляется
промывной водой. Отжим промывной воды осуществляется на
прессе последующей-ступени обработки. В качестве питающего
297
устройства применяют винтовой пресс или насос массы высокой
концентрации.
Продолжительность отбелки массы в установках этого типа
незначительна. Так, процесс хлорирования осуществляется в те-
чение 1—5 мин, длительность обработки аммиаком измеряется
в секундах, продолжительность делигнификации* двуокисью
хлора около 20 мин.
С учетом возможного образования токсичных продуктов
реакции между хлором и аммиаком Канадским исследователь-
ским институтом бумаги предложена следующая схема уста-
Рис. 7.3. Установка отбелки целлюлозы высокой концентрации в газовых
потоках:
/—пресс обезвоживающий; 2 — реактор хлорирования; 3 — реакторы щелочения; 4 — ре-
акторы отбелки двуокисью хлора; 5 — бассейн массы высокой концентрации; 6 — устрой-
ство питающее; 7 —рыхлитель массы; 8 — смеситель-подогреватель
новки (схема Паприкан): X—Щ—Д—Щ—Д [56, 64]. В схеме
предусмотрено проведение быстрого щелочения на отжимных
прессах.
Газообразная отбелка по сравнению с классической схемой
отбелки целлюлозы в водных растворах имеет- следующие пре-
имущества: небольшой объем реакторов и, как следствие,
малые объемы производственных зданий; рациональную компо-
новку оборудования; сокращение расхода свежей воды, а так-
же количества и степени загрязненности сточных ВОД; умень-
шение расхода химикатов для получения соответствующей
белизны массы; малую инерционность процесса в связи с сокра-
щением продолжительности реакции на всех ступенях и удоб-
ство регулирования процессом отбелки. Однако-установки этого
типа еще не получили надлежащего промышленного примене-
ния. Имеются определенные трудности в,освоении этого про-
цесса отбелки.'Еще не сложилось однозначное мнение по во-
просам перспективы его развития.
Работы по освоению этого способа отбелки и созданию обо-
рудования для его реализации ведутся в СССР и за рубежом.
298
Имеются сведения о. промышленном внедрении устацовЬк от-
белки целлюлозы газообразными реагентами. Так, в США иа
сульфатном заводе «West Coast» введена в эксплуатацию уста-
новка этого типа производительностью 500 т/сут [59].
7.1.3. Установки кислородио-щелочной отбелки полуфабрикатов
Способ кислородной отбелки целлюлозы, основанный на
исключительно благоприятном окислительном воздействии мо-
лекулярного кислорода на лигнин древесных волокон в щелоч-
ной среде, нашел широкое применение в промышленности.
Кислородио-щелочиая обработка позволяет удалить до 95%
лигнина [1]. Однако полная делигнификация целлюлозы кисло-
родом и щелочью сопровождается резким снижением ее выхода
и ухудшением свойств. Поэтому глубину делигнификации це!л-
люло§ы кислородом ограничивают определенными пределами.
Для уменьшения окислительной деструкции углеводной части
обычно вводят различные ингибиторы, в частности магниевые
комплексы. Чем ниже требования степени полимеризации и
прочности конечного продукта, тем большая часть лигнина мо-
жет быть удалена иа кислородной ступени отбелки.
Первые промышленные установки кислородно-щелочной от-
белки введены в эксплуатацию в 1970 г. Анализ опыта работы
установок этого типа показал следующие их преимущества
[1, 55, 61]: значительно снижается общий объем сточных вод и
их токсичность; расход хлора на отбелку сокращается на 50—
80%, в некоторых случаях возможно полное его исключение;
отработаные щелоки кислородио-щелочной ступени могут быть
использованы для приготовления варочных растворов; легче,
чем при традиционной отбелке, решаются проблемы удаления
смоляных веществ; возможно полное отбеливание костры,
что позволяет применить безотходную систему сортирования
с возвратом в целлюлозную массу размолотых сучков; химиче-
ские потери волокна при отбелке сульфатной целлюлозы для
бумаги уменьшаются на 1—2%, а при отбелке и облагоражи-
вании сульфитной целлюлозы для химической переработки —
до 6%. Эти серьезные преимущества кислородно-щелочной от-
белки перед традиционными методами обеспечили ее широкое
признание. В 1973 г. в различных странах работали 6 установок
кислородио-щелочной отбелки, в 1976 г. 12; а в 1977 г. 18 [1].
Принципиальная схема отечественной установки кислород-
но-щелочной отбелки целлюлозы высокой концентрации пока-
зана на рис. 7.4, а. Эта схема позволяет вести обработку суль-
фитной вискозной целлюлозы и сульфатной целлюлозы для
бумаги. Сульфатная целлюлоза поступает на обезвоживающий
пресс, повышающий ее коицентр^ацию с 8 до 20—30%, далее
она транспортируется в смеситель-подогреватель, откуда' сме-
шанная со щелочью и нагретая паром до 80—95° С поступает
299
в винтовой питатель, подающий массу в виде пробки, удержи-
вающей противодавление газа и пара, в верхнюю часть реак-
тора. При поступлении в реактор пробка массы разрушается
рыхлителем, расположенным в верхней части аппарата, п мате-
риал в виде пушонки падает на верхнюю полку аппарата.
Рис. 7.4. Установка кислородно-щелочной отбелки целлюлозы:
а — для массы высокой концентрации; б — для массы низкой концентрации; / — колонка
предварительной обработки; 2— реактор; 3 — приемная емкость; 4— бассейн массы; 5 —
пресс обезвоживающий; 6 — смеситель-подогреватель; 7 — устройство питающее; 8 — ры-
хлитель массы; 9 — бакн оборотной воды; 10—насос массы высокой концентрации; 11 —
смесители массы с химикатами; 12 — фильтр промывной
После обработки кислородом в щелочной среде частично
разбавленная масса выдувается в приемную емкость. Давление
в реакторе поддерживается в пределах 0,8—1 МПа. Из резер-
вуара масса перекачивается насосом на обезвоживающий пресс
либо (в некоторых случаях) на промывной фильтр.
300
В верхнюю часть реактора через штуцер подается пар для
нагрева массы до требуемой температуры. Кислород поступает
в реактор по системе штуцеров, располагаемых по высоте аппа-
рата.
Прн отбелке сульфитной вискозной целлюлозы масса после
пресса концентрацией ниже 20%, смешанная в смесителе-подо-
гревателе со щелочью, поступает в колонку предварительной
обработки и далее насосами массы высокой концентрации пода-
ется в реактор. Дальнейшее прохождение массы соответствует
описанному выше. В мировой практике кислородно-щелочной
обработке подвергается только сульфатная целлюлоза.
В газовой фазе реактора установки кислородной делигни-
фикации накапливаются окись углерода и такие летучие орга-
нические соединения, как скипидар. Для поддержания концент-
рации окиси углерода и инертных газов на допустимом уровне
обычно часть газов отводят из реактора. Во избежание потерь
кислорода (в случае сдувок в атмосферу потери кислорода со-
ставили бы около 10 кг на 1 т целлюлозы) и разложения окиси
углерода и летучих органических соединений газы из реактора
пропускают через систему очистки. Очищенные газы возвра-
щают в реактор [71].
Для реализации преимуществ кислородно-щелочной обра-
ботки массы ее целесообразно комбинировать с другими сту-
пенями отбелки. При этом возможно сократить число ступеней
отбелки в установке. Возможны, например, следующие схемы
отбелки с включением кислородно-щелочной ступени [55]:
КЩ-Д; КЩ-Г; КЩ —П; КЩ-Д—Щ —Д; КЩ —X —
- Щ-Д; КЩ — Х/Д-Щ — Д-Щ-Д.
Установки, состоящие только из кислородно-щелочной сту-
пени отбелки, могут представлять интерес в производстве газет-
ной бумаги. Двухступенчатые установки целесообразно приме-
нять в производстве полубеленых целлюлоз. Установки с тремя
и более ступенями обеспечивают полную отбелку целлюлозы.
Число ступеней зависит от исходного сырья и требований к цел-
люлозе. В промышленном масштабе кислородно-щелочная от-
белка применяется пока лишь при получении сульфатной полу-
беленой и беленой целлюлозы для бумаги.
При использовании установок кислородно-щелочной отбелки
уменьшаются расход сырья благодаря сокращению химических
потерь волокна и затраты на очистку сточных вод. Однако
оборудование кислородно-щелочной ступени отбелки доста-
точно сложное и металлоемкое, что повышает стоимость от-
бельной установки по сравнению со стоимостью ее обычных
вариантов. Предполагается, что наибольший эффект даст при-
менение кислородно-щелочной ступени при отбелке сульфитной
вискозной целлюлозы [1].
Исследования процесса в направлении его упрощения, умень-
шения стоимости оборудования и экономии электроэнергии
301
показали, что процесс кислородно-щелочной отбелки надо вести
при пониженной концентрации целлюлозной массы (3—8%).
Принципиальная схема установки кислородно-щелочной от-
белки массы низкой концентрации показана на рис. 7.4, б.
Масса смешивается со щелочью и насыщается кислородом
в смесителях, после чего поступает в реактор. Продолжитель-
ность процесса отбелки массы сокращается до 15—20 мин.
В качестве недостатка кислородной делигнификации при
низкой концентрации массы отмечается накопление в замкну-
тых системах производства растворенных веществ (до 40 г/л
при'3°/о-ной концентрации массы), что повышает ценообразова-
ние, ухудшает промывку целлюлозы и снижает скорость реак-
ций [71].
Предполагается, что установки кислородно-щелочной от-
белки при высокой концентрации массы будут применяться при
производстве высококачественной беленой целлюлозы. А более
простые и дешевые установки отбелки массы низкой концент-
рации найдут применение в тех случаях, когда к степени очи-
стки промышленных стоков предъявляются пониженные требо-
вания.
7.1.4. Установки отбелки полуфабрикатов методом вытеснения
При обычном, классическом, способе отбелки волокно и
раствор реагентов перемещается в башне непрерывно, но пере-
мещения жидкости относительно волокна не происходит. Про-
цесс отбелки хотя и является непрерывным, но по существу
носит статический характер. Продолжительность реакции со-
ставляет 1—4 ч, в зависимости от вида реагента и полуфабри-
ката.
Новый способ отбелки, предложенный канадским ученым
Рэпсоном [65], основан на непрерывном движении раствора •
отбеливающего реагента по отношению к волокну, что способ-
ствует интенсивному удалению образующихся продуктов реак-
ции. При таком способе отбелки скорость массопередачи через
слой жидкости к стейкам волокна значительно повышается,
а продолжительность отбелки снижается в несколько раз и
завершается в течение 10—15 мин. Этот процесс, основанный
на методе вытеснения, назван «динамической отбелкой». Соз-
дание оборудования для данного способа отбелки представляет
определенные трудности. Главная из них связана с совмеще-
нием в одном реакторе разных ступеней отбелки при обеспе-
чении равномерного тока массы.
Принципиальная схема установки для отбелки целлюлозы
методом вытеснения, разработанная фирмой «Камюр» (Шве-
ция), показана на рис. 7.5 [54, 56]. В реакторе установок этого
типа комбинируются различные ступени отбелки. Вытеснение
отбеливающих растворов предыдущей ступени реагентами по-
302
следующей осуществляется без промежуточной промывки цел-
люлозы между ступенями отбелки. Обработка массы осуще-
ствляется при концентрации 10—12%. Однако хлорирование
проводится в отдельной обычной башне из-за отсутствия на-
дежных смесителей, обеспечивающих эффективное смешивание
массы 10%-ной концентрации с газообразным хлором. В рас-
сматриваемой схеме хлорирование предложено проводить
в реакторе, обеспечив предварительно быстрое и равномерное
смешивание массы с хлором (возможна добавка двуокиси
хлора) в смесителях специальной конструкции.
Рис. 7.5. Установка отбелки целлюлозы методом вытеснения:
1 — фильтр промывной; 2 — смеситель массы с химикатами; 3 — реактор многоступенча-
той отбелки; 4 — бассейн массы высокой концентрации; 5— емкости дли химикатов- б —
насос массы высокой концентрации
Первая промышленная установка такого типа производи-
тельностью 500 т/сут с работой по схеме X—Щ—Д—Щ—Д
была пущена в США иа предприятии Эвадейл фирмы «Изтекс»
в 1976 г. Хлорирование проводится в отдельной башне с дви-
жением- массы снизу вверх при концентрации 3—3,5% [60, 63].
Отбелка методом вытеснения — важнейший шаг в решении
проблемы снижения металлоемкости, энергоемкости оборудо-
вания и уменьшения-объема сточных вод.
7.2. ВОПРОСЫ УНИФИКАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ
ОТБЕЛ^НЫХ-УСТАНОВОК
Отраслевым стандартом «Установки отбельные. Параметры»
(ОСТ 26-08-928 — 74) в качестве основного параметра опреде-
лен следующий ряд производительности установок непрерыв-
ного действия: 100, 160, 200, 250, 315, 400, 630, 800 и 1250 т/сут.
Производительность установок принята по конечному продукту
303
при расчетной влажности 12%. Диапазон ряда и его градация
назначены с учетом значений оптимальной мощности потоков
предприятий целлюлозно-бумажной промышленности.
Отбельные установки для разных предприятий могут суще-
ственно отличаться друг от друга с учетом различия требований,
предъявляемых к процессу и условиям размещения обору-
дования. Поэтому типы установок и их схемы не стандартизи-
руются. Однако отбельные установки комплектуются преиму-
щественно из стандартизированных типовых аппаратов и узлов.
Так, применение трех типоразмеров перемешивающих устройств
позволяет создать отбельные башни любой производительности.
Унифицированы также разбавительные устройства, смесители
массы, гребковые устройства, испарители хлора и др. Это поз-
воляет разработать комплектные отбельные установки всего
ряда производительностей на базе надежных узлов и аппаратов.
В случае организации новых технологических процессов со-
здается повое оборудование с частичным использованием уни-
фицированных узлов и аппаратов.
Заводами химического машиностроения выпускаются комп-
лектные отбельные установки с промывкой массы на барабан-
ных фильтрах производительностью 100, 150, 250 т/сут и
отдельные комплекты оборудования для установок производи-
тельностью до 800 т/сут. Это оборудование хорошо зарекомен-
довало себя на предприятиях целлюлозно-бумажной промыш-
ленности. Разработана техническая документация на комплект-
ные отбельные' установки производительностью до 800 т/сут.
Организациями ВПО «Союзбуммаш» ведутся разработки по
созданию установок отбелки кислородно-щелочным способом
и отбелки массы высокой концентрации в газовой фазе.
Первая промышленная установка кислородно-щёлочной от-
белки сульфитной целлюлозы производительностью 400 т/сут
пущена в опытную эксплуатацию в 1979 г. на Амурском ЦКК.
Намечена к изготовлению установка отбелки массы высокой
концентрации Тазообразным хлором. Ведутся работы по усо-
вершенствованию конструкций и повышению надежности су-
ществующего оборудования.
7.3. БАШНИ ОТБЕЛЬНЫЕ
Башни — основные элементы отбельных установок, предна-
значены для обработки целлюлозной массы, различными беля-
щими реагентами. Конструктивное исполнение башен, приме-
няемых на предприятиях целлюлозно-бумажной промышлен-
ности, показано на рис: 7.6. Отраслевым стандартом ОСТ 26-08-
-1455—76 «Башни отбельные. Типы и основные параметры»
предусматривается проектирование и изготовление следующих
трех типов башен, отличающихся по конструктивным при-
знакам: z
304
I. Башни отбельные без поглотительной колонки (рис.7.6, a —
7.6, д). .
II. Башнн отбельные с внутренней поглотительной колон-
кой (рис. 7.6, е — 7.6,ж).
III. Башни отбельные с наружной поглотительной колонкой
(рис. 7.6, з).
Основными элементами отбельных башен являются устрой-
ства перемешивающие, разбавительные, гребковые и смесители
радиальные.
В башнях без поглотительной колонки может быть движе-
ние массы как сверху вниз, так и снизу вверх. Конструкция
башен, показанных на рис. 7.6, а и 7.6,6, обеспечивает движение
отбеливаемой массы сверху вниз. В нижней части аппарата
расположены разбавительное и перемешивающее устройства,
обеспечивающие прерывание реакции и выгрузку массы из
аппарата. Конструктивные отличия этих башен касаются днищ.
В башне, показанной на рис. 7.6,6, можно вести обработку
массы при избыточном давлении.
В башнях, показанных на рис. 7.6, в — 7.6, д, обрабатываемая
масса движется снизу вверх. Башня, изображенная на рис. 7.6, г,
имеет в нижней части устройство для смешивания массы, кон-
центрацией 4—-12% с химикатами, а в верхней части разбави-
тельное и гребковое устройства, обеспечивающие выгрузку
массы из аппарата.
Башни, показанные на рис. 7.6, д, не имеют каких-либо
устройств и используются как поглотительные колонки при об-
работке массы концентрацией ниже 4 %.
Конструкция отбельных башен с внутренней поглотительной
колонкой обеспечивает комбинированное движение массы: в ко-
лонке— снизу вверх, в основной башйе — сверху вниз. В башне
(рис. 7.6, е) можно вести обработку массы концентрацией выше
8%. В верхней части основной башни расположено гребковое
устройство, служащее для облегчения переваливания массы
в кольцевое пространство между корпусом аппарата и колон-
кой, а в. нижней части—разбавительное и перемешивающее
устройства.. Башни,изображенные на рис. 7.6, ж, имеют в нижней
части колонки перемешивающие устройства для дополнитель-
ного смешивания массы концентрацией йиже 4% с химикатами
и внизу основной башни разбавительное и перемешивающее
устройства, обеспечивающие выгрузку Массы из' аппарата.
Конструкция отбельных башен с наружной поглотительной
колонкой, как и с внутренней, обеспечивает комбинированное
движенйе массы. Колоний обычно выполняется пустотелой. По
конструкции башня идентична башне, Обеспечивающей движе-
ние массы сверху вниз. Конструкция аппарата, показанная на
рис. 7.6, и (сдвоенная башня), представляет собой одну из раз-
новидностей отбельных башен, обеспечивающих комбинирован-
ное движение массы.
305
a
к
3
S 4 I
ea w '
® p *
X s
Ч !
3 i
О
3 •
с
s
a«
w v *s э
« p.o 5
о * txS
0.0 Га
Каждый тип рассмотренных башен имеет свои преимущества
и недостатки. Так, в башнях с движением массы сверху вниз
продолжительность реакции регулируется изменением уровня
в башне массы при сохранении ее концентрации. Они более
удобны в обслуживании, позволяют осуществлять визуальное
наблюдение за массой. Однако эти башни ие обеспечивают эф-
фективного поглощения газа-реагента, выделяющегося из реак-
ционной. смеси. Бурное выделение газа из реакционной смеси,
обусловленное перепадом давления или подъемом температуры,
возможно в начальной фазе отбелки массы газообразными
реагентами (хлором, двуокисью хлора) или их растворами
в воде.
Башни с движением массы снизу вверх лишены отмеченных
недостатков и обеспечивают более полное поглощение выде-
ляющегося газа столбом вышележащей целлюлозной массы.
В обслуживании эта конструкция башни менее удобна, чем
первая. Она не может обеспечить гибкого регулирования про-
должительности обработки массы.
Башни с поглотительными колонками обеспечивают более
полное поглощение химикатов при движении массы снизу вверх
в колонке и возможность регулирования продолжительности
отбелки при движении массы сверху вниз в самой башне. Од-
нако их конструкция и обслуживание сложнее, чем у башен
без поглотительных колонок. Так, башни с наружной поглоти-
тельной колонкой включают специальные элементы для само-
компенсации температурных расширений при работе на массе
с температурой 40—80° С, поскольку колонка соединяется с вы-
носным одновальным смесителем массы и с самой башней, ко-
торые располагаются на жестком фундаменте. Этого недостатка
лишены башни с внутренней поглотительной колонкой, имею-
щей только одну защемленную сторону. Вторая сторона ко-
лонки может свободно перемещаться при нагреве и охлаж-
дении.
Компоновка с внутренней поглотительной колонкой приме-
няется при разнице диаметров башни и колонки не менее 2 м.
Как показывает опыт проектирования, при меньшей разнице
диаметров ухудшается работа перемешивающего устройства
в зоне разгрузки массы и конструкция становится не опти-
мальной. В таком случае применяются башни с наружной
поглотительной колонкой.
Отношение площадей сечения колонки и башни принима-
ется около 0,45 для обработки массы концентрацией ниже 4 и
около 0,2 для массы концентрацией выше 8%. Высота цилин-
дрической части отбельных башен назначается из расчета обес-
ff
печения требуемой вместимости аппарата и соотношения — 3
Такое отношение высоты Н к диаметру D башни, установлен-
ное из опыта эксплуатации, создает оптимальные условия
307
перемещения массы в аппарате. С учетом указанных выше осо-
бенностей конструкций определяется область применения отбель-
ных башен. Так, отбельные башни без поглотительной колонки,
обеспечивающие движение массы сверху вниз, применяются ’
обычно для ступеней щелочения, нейтрализации, горячего об-
лагораживания, гипохлоритной обработки в щелочной среде
и т. п., т. е. в тех случаях, когда используется хорошо раство-
римый в воде отбеливающий реагент.
Башни с поглотительными колонками, обеспечивающие дви-
жение массы снизу вверх, применяются для обработки массы
двуокисью хлора, хлорирования, гипохлоритной обработки
в кислой среде и т. п., т. е. в тех случаях, когда используется
плохо растворимый в воде отбеливающий реагент. Конструкцию
башни выбирают, исходя из технологической схемы отбельной
установки и условий ее работы.
В отраслевом стандарте ОСТ 26-08-1455—76 в качестве ос-
новных параметров, характеризующих отбельные башни, наз-
начены номинальный объем и внутренний диаметр башен.
Численные значения этих параметров приведены в табл. 7.2—
7.4. Башни этого типоразмерного разряда позволяют обеспечить
потребность целлюлозно-бумажной промышленности в отбель-
ных установках производительностью от 100 до 1250 т/сут.
Производительность (пропускная способность) отбельных ба-
шен стандартом не оговаривается, так как является перемен-
ной величиной, зависящей от концентрации массы и продолжи-
тельности обработки. Для одного и того же типоразмера аппа-
рата в различных отбельных установках она колеблется
в широких пределах даже при использовании на одинаковых
ступенях обработки.
7.2. Основные параметры отбельных башен без поглотительной колонки
Объем номинальный, м3 Внутренний диаметр башии, м Объем номинальный, м3 Внутренний диаметр башии, м
80 3,0 500 4,5; 5,0; 6,0
100 3,0 630 5,0; 6,0
125 3,0; 3,6 800 6,0; 7,0
160 3,0; 3,6; 4,0 1000 6,0; 7,0
200 3,0; 3,6; 4,0 1250 7,0; 8,0
250 4,0; 4,5; 5,0 1600 8,0
320 4,0; 4,5; 5,0 2000 9,0
400 4,0; 4,5; 5,0 2500 ' - J 10,0
При выборе башни для той или иной ступени отбелки не-
обходимо уточнить' технологическую приемлемость башни, дсп
статочность ей реакционного объема и коррозионной стойкости
308
7.3. Основные параметры отбельных башен с внутренней поглотительной КОЛОНКОЙ 7.4. Основные параметры отбельных башен с наружной поглотительной колонкой
Объем номиналь- ный, ы3 Внутренний диаметр башии D, м Внутренний диаметр ко- лонки d, м Объем номиналь- ный, м3 Внутренний диаметр башии D, м Внутренний диаметр ко- лонки d, м
80 2,6 0,9; 1,6
200; 250; 5,0 2,2; 3,0 3,0 1,2
320; 400 100; 125 2,6 0,9; 1,6
500 н 630 5,0 2,2; 3,0 3,0 1,2; 2,0
6,0 2,6; 4,0 3,6 1,6
800 6,0 2,6; 4,0 160; 200 2,6 1,6
7,0 3,0; 4,5 3,0 1,2; 2,0
1000 7,0 3,0; 4,5 3,6 1,6; 2,2
1250 7,0 3,0; 4,5 250 3,0 2,0
8,0 3,6; 5,0 3,6 1,6; 2,2
1600 8,0 3,6; 5,0 4,0 2,6
2000 9,0 4,0; 6,0 320 3,6 2,2
2500 10,0 4,5; 7,0 4,0 2,6
400; 500 4,0 2,6
материала аппарата. Реакционный объем—эта та часть дей-
ствительного объема башни, в которой протекает реакция
массы с химикатами. Действительный объем отбельной башни
отличается от реакционного объема на сумму объемов зоны
разбавления и газовой фазы верхней части башни. Различия
эти, по сложившейся практике проектирования, составляют
10—20%, в зависимости от типа башни.
Требуемый реакционный объем башни определяют по фор-
муле
</ _ 100Qt
• Уреакц- рК ,
где Q — производительность, т/мин; т—продолжительность
реакции, мин; /( — концентрация массы, р —плотность мас-
сы, т/м3.
По рассчитанному реакционному объему можйо определить
требуемый типоразмер отбельной башни.
7.3.1. Перемешивающие устройства отбельных башен
Перемешивающие устройства обеспечивают равномерную
концентрацию массы после разбавления водой и возможность
ее отбора из башни центробежным насосом. В отдельных слу-
чаях (при концентрации массы до 4%) они служат для допол-
нительного перемешивания массы с реагентами.
Расположение перемешивающего устройства в башне пока-
зано на рис. 7.7. Перемешивающее устройство установлено тан-
генциально по отношению к башне, в центре которой распола-
гается конус. Количество перемешивающих устройств выби-
309
рают, исходя из диаметра башни и производительности потока.
Диаметр основания конуса принимают в пределах 0,35—0,5 диа-
метра аппарата, угол при вершине конуса 60°. .
Перемешивающее устройство обеспечивает внизу башни
круговое движение массы по каналу/образуемому стенкой ап-
парата и конусом. Окружная скорость массы, убывает по на-
правлению к центру, в центре башни она равна^улю. Цент-
ральный конус с углом при вершине, близким к углу естествен-
ного откоса массы, обеспечивает переход ее в зоны\скоростей,
исключающих осаждение во-
локон; Движение массы со-
здает трехлопастный винт.,
Разбавительная жидкость по-
дается в массу непосред-
ственно над перемешивающи-
ми устройствами.
Конструкция перемешива-
ющего устройства позволяет
устанавливать его на необхо-
димой высоте аппарата. Под-
шипник скольжения, находя-
щийся" в зоне рабочей среды,
выполняется нз антифрикци-
онного материала (капролита,
текстолита, графитизирован-
ных материалов и т. д.), ра-
ботающего в условиях водя-
ной смазки. Вода подается
в штуцер, расположенный на
опорном фланце, заполняет
конусное пространство корпу-
са и выходит в зазор между
Рис. 7.7. Расположение перемеши-
вающего устррйства в башне
валом и подшипником, исключая попадание волокна на рабо-
чую поверхность пары трения.
Лопасти винта поворотные, что позволяет регулировать шаг
винта. Его величину определяют по уравнении* [53]:
S = 2nrtg0,
где г — радиус лопасти винта; 0 — угол наклона лопасти.
. При сборке изделия на заводе угол наклона лопасти при-
нимают оптимальный (18°), исходя из наиболее распространен-
ных условий работы перемешивающих устройств. В случае
необходимости угол можно менять в соответствии с новыми
условиями работы башни. Изменяя шаг винта< можно регули-
ровать скорость продвижения массы, характер ее перемешива-
ния и расход энергии. . i
Винтовые (пропеллерные) перемешивающие устройства от-
носятся к группе мешалок, вызывающих осевой поток.
ЗЮ
С увеличением шага винта возрастает потребляемая мощ-
ность и насосный эффект, характеризующий работу перемеши-
вающего устройства и, следовательно, циркуляцию массы в ап-
парате. Насосный эффект —объем массы, стекающий с винта
в единицу времени. Он пропорционален шагу винта и площади
лопасти. Другой характеристикой работы перемешивающего
устройства является гидродинамический напор — величина ана-
логичная высоте нагнетания насоса. При перемешивании напор
расходуется на преодоление сопротивления среды, движение
массы и турбулизацию. Эти вопросы подробно рассмотрены
в специальной литературе [2, 53].
При выборе типа мешалки (лопастные, турбинные, винтовые
и т. д.) обычно учитывают физико-механические свойства пере-
мешиваемой среды, прежде всего вязкость, так как именно она
определяет условия перемешивания и режим движения среды
в аппарате. С увеличением вязкости движение перемешивае-
мого материала в аппарате замедляется, что приводит к умень-
шению эффективной турбулентности.
Так как не установлены критерии, характеризующие ме-
шалки для конкретных технологических процессов, при выборе
мешалок обычно руководствуются опытом, накопленным при
наблюдении за работой промышленных и экспериментальных
установок.
• Исходя из опыта эксплуатации и экспериментальных про-
верок НИИЦмашем принято для отбельных башен устройство
перемешивающее, горизонтальное, пропеллерное, конструкция
которого описана выше и показана на рис. 7.7. Количество
типоразмеров этого устройства ограничено ОСТ 26-08-403—72
сУстройства перемешивающие. Типы и основные параметры».
В качестве основных параметров в стандарте приняты диаметр
винта (пропеллера) и частота его вращения (табл. 7.5).
7.5. Характеристики перемешивающих устройств для отбельных башен
Перемешивающее устройство Диаметр «нита, мм Частота вращения, мни“‘ Масса, т -Я
УПГП-750 750 236; 300 1,15 -П
УПГП-1000 1000 212 1,30
УПГП-1250 1250 212
Потребляемая мощность (Вт) при перемешивании с доста-
точной для инженерных расчётов точностью может быть опрё- .
делена по формуле [37, 53]: ' . . *
где /<№ критерий мощности; р —плотность перемешиваемой --
среды, кг/м3; л —рабочая частота вращения винта, с-1;
диаметр винта, м.
' . ЗН • ‘
мощности, потребляемой переме-
шивающими устройствами, от кон-
центрации целлюлозной суспензии:
1 — устройство перемешивающее гори-
зонтальное ’ пропеллерное УПГП-750/
/236 ; 2 — УПГП-750/300; З-УПГП-ЮОО/
/212; 4 — УПГП-1250/212
Критерий мощности зави-
сит от центробежного крите-
рия Рейнольдса.
На рис. 7.8 приведены не-
которые зависимости расхода
мощности, потребляемой пе-
ремешивающими устройства-
ми УПГП, от концентрации
целлюлозной суспензии. Приведенные зависимости получены
НИИЦмашем на лабораторных моделях. Они не учитывают
затрат мощности на трение в подшипниковых и сальниковых
узлах. • -
Для интенсификации процесса перемешивания в зоне раз-
бавления отбельной башни устанавливают, как правило,
несколько перемешивающих устройств. Обычно хорошее переме-
шивание достигается при условии обеспечения суммарного на-
сосного эффекта всех перемешивающих устройств, превышаю-
щего в 5—10 раз расход потока из башни. Это обеспечивает
5—10-кратноё прохождение частиц в зоне циркуляции до их вы-
хода из башни. Некоторые данные по выбору количества и
типоразмера перемешивающих устройств в зависимости от про-
изводительности потока и диаметра отбельной башни приве-
дены в табл. 7.6.
7.3.2. Радиальный смеситель
Радиальный смеситель массы с химическими реагентами
размещается внутри отбельной башни типа, показанного на
рис. 7.6, г. Обычно в таких случаях отдельный смеситель вне
башни не применяется.
Расположение радиального смесителя показано на рис, 7.9, а.
Основные конструктивные элементы смесителя — корпус с при-
соединительным фланцем, ротор в сборе и статор. Ротор с кры-
латкой расположен в башне вертикально, опирается на под-
шипники качения в корпусе смесителя. Поверхность верхней
части крылатки конусная вогнутая, нижней — плоская. На ней
под определенным. углом расположены планки для продвиже-
ййя массы от центра к периферий. Статор представляет собой
набор специальных планок, располагаемых на внутренней по-
верхности фланца корпуса.
312
7.6. Данные для выбора перемешивающих устройств к отбельным башням
Внутренний диаметр, м Производи- тельность потока, т/сут Устройства перемешивающие
Типоразмер Количество, шт.
башни колонки для башен ДЛЯ КОЛОНОК Для башен ДЛЯ - колонок
Башни без поглотительной колонки
3,0; 3,6 100—400 УПГП-750 — 1—2 —
4,0; 4,5 100—315 УПГП-750 — 1 2
4,0; 4,5 — 400—800 УПГП-1000 — 2—3
5,0; 6,0 — 200—315 УПГП-750 — 3 —
5,0; 6,0 400—800 УПГП-1000 —.— 2—3
7,0; 8,0; 400—800 УПГП-1000 — 3
9,0 — 400—800 УПГП-1000 — 3 —
Башни с внутренней поглотительной колонкой
5,0 2,2/3,0 160—800 УПГП-750 УПГП-750 3 2
6,0 2,6/4,0 160—800 УПГП-750 УПГП-750 3 2
7,0 ’ 3,0/4,5 315—800 УПГП-1000 УПГП-750 3 2
8,0 3,6/5,0 315—800 УПГП-1000 УПГП-750. ' ,3 2
9,0 4,0/6,0 800 УПГП-1250 УПГП-1000 3 3
Башни с наружной поглотительной колонкой
2,6 0,9/1,6 100—315 УПГП-750 — 1—2
3,0 1,2/2,0 100—315 УПГП-750 1 1—2
3,6 1,6/2,2 . 100—315 УПГП-750 — 1—2 —
4,0 —/2,6 100—400 УПГП-750 УПГП-750 2 1—2
4,0 —/2,6 630—800 УПГП-1000 УПГП-750 2 2
Примечание. В знаменателе указаны диаметры колонок, применяемых
для массы концентрацией ниже 4%. ,
Корпус литой, имеет патрубок входа массы и фланец, с по-
мощью которого смеситель соединяется с башней. Внутри кор-
пуса расположены подшипники каления и сальниковое устрой-
ство. Смеситель приводится от электродвигателя через кли-
ноременную передачу и редуктор илу конический зубчатый
редуктор, непосредственно соединяемый с валом ротора.
Целлюлозная масса с предварительно введенным реагентом,
проходя между статором и ротором, подвергается эффектив-
ному перемешиванию. Частота вращения ротора (90—200 мин-1)
принимается в зависимости от концентрации (4—12%) и усло-
вий работы башни. . .
Смесители этого типа не имеют широкого распространения
на отечественных целлюлозно-бумажных предприятиях и могут
быть изготовлены заводами химического машиностроения по
индивидуальным заказам.
313
7.3.3. Гребковое устройство
Гребковое устройство устанавливают в верхней части башен
с нижней подачей массы (см. рис. 7.6, г) и башен с внутренней
поглотительной колонкой (см. рис. 7.6, е). Принципиальная
конструкция устройства показана на рис. 7.9,6. Гребковое
устройство, изображенное на рис. 7.9, б, применяется в башнях
с внутренней поглотительной колонкой при отбелке массы
с концентрацией более 8%. При отбелке массы концентрацией
Рис. 7.9. Расположение радиального смесителя и гребкового устройства.
а — смеситель радиальный; б — гребковое устройство для башеи с внутренней поглоти-
тельной колонкой; 1 — корпус; 2 — ротор; 3 — статор; 4 — гребок; 5 — стойка опорная;
6 — привод
ниже 4% гребковое устройство не требуется, так как масса
при этом обладает достаточной текучестью и самотеком! пере-
ходит из колонки в башню (см. рис. 7.6, яс).
Конструкция гребкового устройства включает; гребок, опор-
ную стойку и привод. Гребок состоит из прямоугольной ступицы
с прикрепленными к ней на болтах двумя лопастями каплевид-
ного сечения. На лопастях расположены под углом по направ-
лению вращения прямоугольные планки, обеспечивающие пере-
мещение массы к периферии. Вертикальный приводной вал
установлен в подшипнике качения, вмонтированном в опорной
стойке, и подшипнике скольжения, расположенном в конусной
части опоры. Здесь же находится и сальниковое устройство
Привод гребкового устройства осуществляете^ от мотор-редук-
тора. Частота вращения гребка ие превышает 10 мин-1.
314
7.3.4. Разбавительные устройства
Разбавительное устройство — необходимый элемент отбель-
ных башен и некоторых типов бассейнов, содержащих целлю-
лозную массу концентрацией 8—14% и требующих по условиям
работы ее разбавления в зоне выгрузки до концентрации 1,5—
4%. Разбавительное устройство (рис. 7.10, а) обеспечивает
равномерную подачу в аппарат заданного количества воды
с целью достижения требуемой концентрации массы в зоне
выгрузки и способствует улучшению условий перемешивания
за счет энергии струи жидкости. Оно состоит из распредели-
тельного коллектора и разбавительных сопл.
К соплу предъявляются следующие основные требования:
возможность регулирования количества разбавительной жид-
кости, обеспечение скорости истечения струи в заданных преде-
лах, самозакрытие сопла при прекращении подачи воды или
падении давления в подводящем коллекторе ниже определен-
ного значения, простота и надежность конструкции. На пред-
приятиях целлюлозно-бумажной промышленности эксплуатиру-
ются сопла самых разнообразных конструкций. Многие из иих
не отвечают предъявляемым требованиям.
По ОСТ 26-08-863—73 «Устройства разбавительные. Типы
и основные параметры* изготовляется тип сопла, изображен-
ный на рис. 7.10,6. Это сопло состоит из корпуса, включающего
запорный клапан, и кожуха, в котором заключена пружина. •
Корпус и кожух соединены посредством фланцев. Корпус сопла
заканчивается посадочным конусом, в который заходит запор-
ный клапан. Кожух имеет приспособление для регулирования
силы давления пружины и регулировочный винт для изменения
хода клапана, а следовательно, и степени открытия сопла
Мембрана, установленная между фланцами, исключает попа-
дание рабочей жидкости, в. кожух пружины. Сопло посредством
фланцев соединяется с башней и распределительным- коллек-
тором разбавительного устройства.
При достижении определенного давления, разбавительной
жидкости в сопле усилие диафрагмы превышает сопротивление
пружины и клапан открывается, обеспечивая поступление жид-
кости в башню. Скорость истечения жидкости из сопла уста-
навливается обычно в пределах 10—20 м/с. Давление в кол-
лекторе при этом должно быть 0,2—0,35 МПа. Для обеспечения
нормального закрытия сопла степень сжатия необходимо отре-
гулировать так, чтобы создаваемое ею усилие на мембрану
сопла превышало максимальное гидростатическое давление
жидкости в башне. Изменяя ход запорной иглы и давление
жидкости, подаваемой в корпус сопла, можно регулировать ко-
личество воды, подаваемой на разбавление массы. В отбельных
башнях для создания зоны равномерного разбавления массы
устанавливают несколько разбавительных сопл, располагаемых
315
Рис. 7.10. Устройство разбавительное:
•а—«ид разбавительиого устройства в плане; б — конструкция сопл; / — коллектор рас-
пределительный; 2 — сопло разбавительное; 3 — конус посадочный; 4 — клапан запорный;
5 — фланец для соединении с башней; 6 — корпус сопла; 7 — мембрана; 8 — фланцы;
Я — кожух; 10 — пружина; 11 — приспособление для регулирования сжатия пружины;
12 — винт регулировочный; 13 — штуцер подачи жидкости
обычно в одной горизонтальной плоскости по окружности аппа-
рата.
В зависимости от диаметра башни и ее производительности
применяют от 4 до 16 сопл. Угол между осью сопла и радиусом
аппарата принимают в пределах 30—45° с тем, чтобы струи
воды способствовали повышению циркуляции в зоне разбавле-
ния массы. Кроме того, направление движения струи воды
должно совпадать с направлением потока массы, создаваемого
перемешивающим устройством.
Основные параметры и типоразмеры разбавительных уст-
ройств, принятых ОСТ 26-08-863 — 73, приведены в табл. 7.7.
7.7. Основные параметры разбавительных устройств с кольцевым коллектором
Типоразмер разба- вительиого устройства Производительность, м’/ч Диаметр соплЗ, мм
разбавительиого устройства разбавительиого сопла
УРК-40/420 От 40 до 420 От 10 до 70 40
УРК-420/2000 Свыше 420 до 2000 Свыше 70 до 140 65
На основе опыта эксплуатации и проектирования могут
быть рекомендованы следующие данные по выбору количе-
ства сопл:
Производительность разбави-
тельиого устройства, м®/ч ... От 40
до 280
Количество сопл, шт. . . . • 4
Свыше Свыше Свыше Свыше
280 420 840 1700
до 420 до 840 до 1700 до 2000
6 6 8;12 12;14
Для каждого типоразмера £опла можно построить графики
зависимости производительности от его рабочей характеристики
и перепада давлений ра—Pi (рис. 7.11), [54], позволяющие опре-
делить производительность сопла в зависимости от степени
открытия и требуемое давление Жидкости, подаваемой на раз-
бавление. Верхний график позволяет определить необходимое
давление ра жидкости в корпусе сопла, исходя из противодав-
ления pi, создаваемого высотой столба массы иад уровнем
сопл^, и требуемой степени открытия (хода) запорного клапана
S. Порядок расчета по номограмме следующий. Находим точку
пересечения вертикали pi с линией давления в башне, проводим
горизонтальную линию до точки пересечения с линией необхо-
димого давления в корпусе сопла для определенного хода кла-
пана и, опуская из нее перпендикуляр на ось ординат, опреде-
ляем необходимое давление р%.
На нижнем графике по полученной разности (р2—pi) нахо-
дим производительность сопла Q для принятой выше степени
317
Рис. 7.11. Зависимость произво-
дительности сопла Q от его ра-
бочей характеристики (см. рис.
7.10, б) и перепада давления
Рг—Р\
Рис. 7.12. Реактор кислородио-
щелочиой обработки массы:
/ —• рыхлитель массы; 2 — полки ново*
ротные; 3 — устройство разбавительное;
4 — устройство перемешивающее
касюроЗа
I Вход массы
Задача
массы
МШГГ
открытия запорного клапана S. Расчетные зависимости, необ-
ходимые для построения этих графиков, приведены в работе
122].
7.4. НОВЫЕ ОТБЕЛЬНЫЕ РЕАКТОРЫ
Разработка таких технологических процессов, как кислород-
но-щелочная отбелка, отбелка массы высокой концентрации
в газовых потоках и динамическая отбелка, потребовала соз-
Дания отбельных реакторов/отличающихся от описанных выше
отбельных башен. На рис. 7.12 — 7.17 показаны основные кон-
струкции новых реакторов и их узлов, разработанные НИИЦ-
машем. Реактор кислородио-щелочной обработки массы
(рис. 7.12) обеспечивает процесс отбелки при давлениях до
318
I
12 МПа и включает такие принципиально новые элементы, как
поворотные полки и рыхлитель массы. Другие устройства реак-
тора (разбавительное и перемешивающее) имеют такую же
конструкцию и выполняют те же функции, что и в отбельных
башнях.
В корпусе реактора равномерно по высоте расположены
семь поворотных полок с шагом 1,2 м. Полки предназначены
для исключения расслоения массы по фазам (жидкость — во-
локно) [43], наблюдаемого цри достижении определенной
высоты столба массы в аппарате. Это явление имеет существен-
ное значение при концентрациях массы ниже 18% [16]. Целлю-
лозная масса, разрыхленная при входе в реактор, взаимодей-
ствуя с газообразным кислородом, переваливается с полки иа
полку. Взаимодействие полок увязывается схемой автоматиче-
ского управления желобами.
Перед выгрузкой из реактора масса разбавляется водой до
концентрации 4%, перемешивается и под действием избыточ-
ного давления в реакторе выдувается в приемную емкость.
Принцип конструктивного оформления поворотных полок
показан на рис. 7.13. Полка выполнена в виде 12 желобов, каж-
дый из которых опирается иа два подшипника скольжения.
Корпусы подшипников располагаются иа двух горизонтальных
балках. Подшипники самосмазывающиеся выполняются из гра-
фитированных материалов или металлографита. Привод жело-
бов полки осуществляется системой рычагов, кулисы и тяг
от пневмоцилиндра при давлении сжатого воздуха 1 МПа.
Желоба полок поочередно занимают положение, показанное
в сечениях А—А и Б—Б (см. рис. 7.13). Масса порциями пере-
валивается с полки на полку, при этом движение столба
массы в целом не нарушается.
Рыхлитель расположен в верхней части аппарата, предназ-
начен для рыхления целлюлозной массы с целью обеспечения
максимального контакта с кислородом.
Известны различные конструкции рыхлителей массы. Два
типа рыхлителей, разработанных НИЙЦмашем, показаны на
рис. 7.14. Один из них (рис. 7.14, а) предназначен для рыхления
массы концентрацией 12—15%, другой (рис. 7.14, б) —для
массы концентрацией 25—32%.
Основу конструкции первого типа рыхлителя составляют
три конусных ротора, имеющие возможность реверсирования
направления вращения. Роспуск массы осуществляется рабо-
чими планками, расположенными на боковых поверхностях
роторов. Масса через центральный патрубок диаметром 500 мм
(в нижней части диаметр патрубка 700 мм) подводится к ро-
торам, расположенным симметрично относительно этого пат-
рубка. Патрубок в нижней части имеет вырезы по профилю ро-
торов. В центральной части патрубка, не перекрываемой
в плане роторами, установлена треугольная пирамидка,
319
отбрасывающая массу к роторам. Зазор между вырезами вход-
ного патрубка и .роторами (расстояние по линии перпендику-
лярной образующей конуса) регулируется с помощью набора
прокладок во фланцевом соединении конической и цилиндриче-
ской частей входного патрубка. Рабочие планки ротора распо-
А-А Б~Б
Рис. 7.13. Полка поворотная:
1 — же^об; 2 — подшипник; 3 — гидропривод; 4 — тяга приводная
лагаются по образующим конуса с шагом 5°. Планки прива-
рены к верхнему и нижнему дискам, соединенным втулкой, по-
средством которой ротор крепится на валу. Вал приводится
во вращение от мотор-редуктора ..мощностью 13 кВт. Частоту
вращения роторов рыхлителя можно регулировать в пределах
38,6—193 миц-1 бесступенчато С помощью тиристорных преоб-
разователей частоты тока.
320
Рис. 7.14. Рыхлители массы:
а —для рыхления массы концентрацией 12—15%: / — труба центральная; 2 — ротор ко-
нусный; 3 — ребро рабочее; 4 — пирамида треугольная; 5 —прокладка регулируемая;
6 -мотор-редуктор; б —для рыхления массы концентрацией 25 — 32%: / — корпус; 2 —
статор; 3 — ротор; 4 — узел подшипниковый; 5 — привод; 6 — лопасть; 7 — балка несущая;
8 — устройство винтовое
И Заказ 2176
Основные части рыхлителя второго типа — корпус, статор,
ротор, подшипниковый узел и привод. Нижним фланцем кор-
пуса рыхлитель с'оединяется с реактором. Электродвигатель
крепится на поворотной плите, обеспечивающей натяжение при-
водных тексропиых ремней.
Статор и ротор рыхлителя цилиндрические, расположены
эксцентрично, что обеспечивает наличие постепенно расширяю-
Рис. 7.15. Колонка предварительной обработки массы:
а — колонка в сборе; б — устройство разгрузочное; 1 — корпус колонки; 2 — устройство
разгрузочное; 3 — ворошитель; 4 — вннт промежуточный; 5 — внит разгрузочный; 6 —
привод ворошителя
щегося канала между ними в направлении движения разрых-
ляемой массы. На наружной поверхности ротора диаметром
700 мм и внутренней статора диаметром 1000 мм расположены
конические зубья. На статоре размещено 7 рядов зубьев. Зубья
и а роторе расположены по винтовым линиям с углом подъема
45°, число заходов — 8. В верхней и нижней частях ротора при-
варены лопасти, создающие воздушный поток, направленный
вниз и обеспечивающий более равномерное распределение массы
по сечению реактора.
Зазор между ротором и статором можно регулировать гори-
зонтальным перемещением последнего с помощью винтового
устройства. Наименьший расчетный зазор между зубьями ро-
тора и статора 2 Мм. Частота вращения ротора регулируется
322
в пределах 129—645 мии-1 с помощью тиристорного преобразо-
вателя. Мощность привода 30 кВт.
В некоторых случаях (при отбелке сульфитной вискозной
целлюлозы) перед реактором кислородно-щелочной обработки
устанавливают колонку предварительной обработки массы
(рис. 7.15).
Аппарат представляет собой вертикальный цилиндрический
сосуд с коническим верхним и эллиптическим нижним дни-
щами. В нижней части аппарата расположено разгрузочное
устройство для выгрузки массы при концентрации 12—15%.
Разгрузочное устройство включает ворошитель и три винтовых
конвейера — два промежуточных и один разгрузочный.
Масса в колонке движется сверху вниз. В нижней части
аппарата ворошителем, представляющим собой гребковое уст-
ройство, она перемещается от периферии к центру эллиптиче-
ского днища, а затем через отверстия нижней крышки посту-
пает в промежуточные конвейеры и далее в разгрузочный кон-
вейер. Последний подводит массу к выгрузочному патрубку,
соединенному промежуточной трубой с насосом массы высо-
кой концентрации, питающему реактор.
Винты промежуточных конвейеров выполнены литыми с пе-
ременным сечением вала, обеспечивающим увеличение объема
витков в направлении перемещения массы. Оба промежуточных
конвейера приводятся во вращение от одного электродвигателя
через редуктор общей цепной передачей.
Разгрузочный конвейер расположен перпендикулярно про-
межуточным и ниже их. Конвейер сварной конструкции, с вит-
ками правого и левого вращения, обеспечивающими забор
массы с краев, на местах стыка с промежуточными конвейе-
рами, а ее выгрузку в середине.
Техническая характеристика колонки предварительной обработки
массы
Объем, ms:
номинальный..................................... 125
реакционный................................... ИЗ
Концентрация массы, %.................... 12—15
Давление рабочее..........................гидростатическое
Температура рабочая, °C.................. до 100
Частота вращения рабочего органа, мин-1:
ворошителя............................... 8,2—2,7
промежуточных конвейеров..........• • • 50—150
загрузочного конвейера ................ 94
Габаритные размеры, м:
высота............. ..................... 22,6
в плане................................ 4,4x4,8
Техническая характеристика реактора кислородио-щелочной
отбелки
Производительность, т/сут......................... 400
Объем, м8:
номинальный...................................... 450
фактический .................................... 475
11*
323
Давление, МПа:
технологическое рабочее .............. ............. 1,0
расчетное............................................ 1,25
Концентрация обрабатываемой' массы, %:
на входе............................................. до 32
на выходе............................................ до 4
Температуры массы, °C:
рабочая.............................................. до 130
на выходе из аппарата............................... 80
Масса аппарата, т.................................... 231,3
Габаритные размеры, м:
высота ............................................ 25,1
в плане . .........................................11X14
Диаметр корпуса, м . . . ........................ 6
Для отбелки массы высокой
концентрации в газовых потоках
созданы различные конструкции ре-
акторов. На рис. 7.16 показан реак-
тор для обработки массы газообраз-
ными реагентами (хлором, двуо-
кисью хлора и др.), разработанный
НИИЦмашем. Реактор включает
следующие основные узлы: рыхли-
тель массы, колонну реакционную,
камеру выдерживания и камеру
разбавления, соединенные между
собой посредством фланцев.
По конструкции рыхлитель
массы аналогичен изображенному
на рис. 7.14,6. Только электродви-
гатель расположен вертикально и
соединен с валом ротора рыхлителя
посредством втулочно-пальцевой
муфты. Мощность электродвига-
теля 55 кВт. Частота вращения ре-
гулируется с помощью, тиристор-
ного преобразователя в пределах
247—740 мин-1.
Реакционная колонна включает
диффузор, собственно колонну и
конфузор. Первый и последний
имеют тангенциальные штуцера для
Рис. 7.16. Реактор для обработки массы
газообразным реагентом:
/ — рыхлитель массы; 2 —колонка реакционная;
3 — диффузор; 4 — колонка; 5 — конфузор; 6 —
камера выдерживания; 7 — разгружатель; 8~ ка-
мера разбавления; 9 — устройство разбавительное;
10 — устройство перемешивающее
324
ввода и выхода газовой смеси. Визуальное наблюдение за про-
цессом ведется через два смотровых окна, расположенных друг
против друга.
Камера выдерживания состоит из корпуса и разгружателя,
расположенного над коническим переходом корпуса. По кон-
струкции разгружатель аналогичен устройству поворотной
полки, показанной на рис. 7.13.
Камера разбавления представляет собой вертикальный ци-
линдрический сосуд. По конструкции она аналогична нижней
части отбельной башни с движением массы сверху вниз.
Принцип работы реактора следующий. Целлюлозная масса
в виде пробки поступает в рыхлитель, который разделяет ее до
состояния пушонки. Поверхность контакта целлюлозных воло-
кон с газовой смесью увеличивается и улучшаются условия ад-
сорбирования реагента на поверхности волокон. Из рыхлителя
под действием силы тяжести целлюлозная пушонка опускается
в реакционную колонну. Противотоком к ней движется газовая
смесь. Встречный поток газа замедляет скорость падения воло-
кон массы. Обработанная газообразным реагентом пушонка по-
ступает в камеру выдерживания, где задерживается на желобах
разгружателя. Здесь по истечении определенного периода за-
вершается реакция и масса выгружается в камеру разбавления,
где ее концентрация понижается до 2%, масса перемешивается
и направляется на дальнейшую обработку.
Основные характеристики реактора, разработанного НИИЦ-
машем для обработки массы газообразным хлором производи-
тельностью 160 т/сут, следующие:
Объем аппарата, м3:
номинальный................................. 40
реакционный.................................. 8
Давление рабочее, МПа..................... 0,025
Температура рабочая, °C, не более .... 35
Среда рабочая в зоне реакции.........целлюлозная пушон-
ка, влажный газооб-
разный хлор концен-
трацией 50 %
Концентрация массы, %:
и а входе............................. 27—35
на выходе из реактора............... 2
Суммарная установленная мощность элек-
тродвигателей, кВт........................... 99
Габаритные размеры, м:
высота...................................... 16
в плане................................... 4,4x4,1
Для отбелки методом вытеснения фирмой «Камюр» (Шве-
ция) создан реактор (рис. 7.17) для многоступенчатой обра-
ботки массы с применением диффузоров непрерывного дей-
ствия [54, 67]. Основные элементы реактора — корпус аппарата,
диффузор промывной, центральный вал. Промывной диффузор
представляет собой устройство, состоящее из концентрично
325
расположенных цилиндрических ситовых элементов. Фрезеро-
ванные или сверленые сита этих элементов образуют замкнутые
торообразные полости. Ситовые элементы опираются на три не-
сущие пустотелые балки. Несущие балки блока сит опираются
на три гидравлических цилиндра, расположенных на наруж-
Рис. 7.17. Реактор многоступенчатой отбелки:
а —реактор в сборе; б — принципиальная схема диффузора; / — корпус реактора; 2 —
диффузор; 3 — вал центральный; 4 —гидропривод; 5 — устройство гребковое; 6 — сито-
вый элемент; 7 — спрысковой элемент
ной части корпуса реактора и обеспечивающих вертикальное
колебательное движение блока сит.
Цикл движения включает следующие стадии. Вначале блок
сит поднимается вверх со скоростью около 10 см/мин, что при-
мерно соответствует скорости подъема массы в реакторе. За-
тем следует пауза и быстрое (продолжающееся долю секунды)
возвратное движение сит, при котором происходит их очистка.
Жидкость вытесняется в период подъема сит. Высота подъема
сит до 1.50 мм, продолжительность подъема не более 90 с.
326
Центральный вертикальный вал реактора пустотелый, на
нем укреплены полые горизонтальные трубки с отходящими
от них соплами, через которые раствор химикатов равномерно
распределяется в массе. В верхней части вала крепится гребко-
вое устройство, направляющее восходящий поток беленой цел-
люлозы к выходному патрубку, и трубки промывных сопл. Ча-
стота вращения вала не более 10 мин-1. Диффузоры, количе-
ство которых соответствует числу ступеней отбелки, устанавли-
ваются друг над другом в одном реакторе. В промежутках
между ними в течение 10—15 мин выдерживается обработанная
химикатами масса. В зоне сит химикат предыдущей ступени об-
работки вытесняется и замещается новым. Раствор из ситовых
элементов по несущим пустотелым балкам поступает в трубо-
проводы, расположенные вокруг реактора на уровне каждого
диффузора, и далее собирается в баки.
7.5. СМЕСИТЕЛИ МАССЫ
Смесители, применяемые в отбельных установках, предна-
значены для смешения целлюлозной массы концентрацией до
16% с отбеливающими реагентами и подогрева ее паром. На не-
которых ступенях отбелки (например, на стадии обработки
массы двуокисью хлора) устанавливают два раздельных аппа-
рата: один для подогрева массы, другой для смешения ее с хи-
микатами. В отличие от радиальных эти смесители устанавли-
ваются вне отбельных башен. Особенности конструкции различ-
ных смесителей зависят от концентрации целлюлозной массы
и вида отбеливающего реагента.
В целлюлозно-бумажной промышленности применяются раз-
личные смесители массы. Для смешения массы концентрацией
более 8% используются одновальиые и двухвальные смесители,
а в некоторых случаях статические смесители, Турбулизация
потока обеспечивается за счет обтекания массой элементов спе-
циальной формы, располагаемых в трубе. Для смешения массы
концентрацией ниже 4 % применяют одновальные дисковые сме-
сители, смесители с винтовой мешалкой, роторно-пульсацион-
ного типа и статические.
Наибольшее распостранение в отбельных установках имеют
одновальные и двухвальные смесители. Первые более просты
в изготовлении и обычно применяются для смешения массы
с химикатами. Вторые, более сложные, используются преиму-
щественно для нагрева массы паром, а в некоторых случаях
(ступень щелочения, гипохлоритной отбелки и т. п.) одновре-
менно для смешения массы с химикатами. На предприятиях
целлюлозно-бумажной промышленности начали применять для
подогрева массы и одновальные смесители.
Двухвальные смесители при сравнительно небольшой длине
обеспечивают эффективное перемешивание и нагрев массы
327
nrrmiirn
с повышением перепада температур на входе и выходе до
50° С. Одиовальный смеситель для этих же целей должен иметь-
несколько большую длину. Сравнительных данных по эффек-
тивности работы одно- и двухвальных смесителей в литературе
нет.
НИИЦмаш для смешения массы с химикатами разрабаты-
вает одновальные смесители и смесители роторно-пульсацион-
ного типа, для подогрева массы двухвальные смесители произ-
водительностью до 500 т/сут и одновальные производительно-
стью свыше 500 т/сут.
Основные элементы одновального смесителя массы с хими-
катами (рис. 7.18, а) —ротор, корпус и привод. Ротор смесителя
(рис. 7.18,6) представляет собой горизонтальный трубчатый
вал с расположенными на нем спиралеобразно смесительными
билами. Такое расположение бил помимо смешения способ-
ствует осевому передвижению массы. Движение массы обычно
осуществляется насосами. На концах трубы приварены цапфы,
опирающиеся на подшипники качения. Корпус смесителя ци-
линдрический, с патрубками для входа и выхода массы и смот-
ровым люком. Внутри корпуса установлены короткие пальцы,
обеспечивающие дополнительную турбулизацию потока и ис-
ключающие прокручивание массы. К торцевым фланцам кор-
пуса с помощью болтов присоединяются опорные крышки, несу-
щие подшипниковые узлы ротора и сальниковые устройства.
К сальниковым устройствам подводится уплотнительная вода.
Штуцера подачи химикатов располагаются на входном па-
трубке смесителя или на трубопроводе, подводящем массу. При-
вод ротора смесителя осуществляется от электродвигателя че-
рез редуктор и втулочно-пальцевые муфты. Частота вращения
ротора принимается около 200 мин-1.
В некоторых конструкциях ротор (рис. 7.18, в) оснащают не-
сколькими винтовыми витками, располагаемыми на входе массы
в смеситель. Эти витки обеспечивают своевременный отвод массы
от входного патрубка смесителя, что особо важно при компо-
новке оборудования с подачей массы в смеситель самотеком.
Одновальный смеситель-подогреватель (рис. 7.18, г) как
правило, применяется для обработки массы концентрацией
свыше 10%. Ои имеет специфичный ротор и подводящие кол-
лекторы пара. На роторе этого смесителя (рис. 7.18,6) распо-
ложены винтовые витки и смесительные била. На входе массы
Рис. 7.18. Смесители:
а — однозальиый смеситель массы с химикатами; б, в — роторы однозального смесителя
массы с химикатами; г — одиовальный смеситель-подогреватель массы; д — ротор одио-
зального смесителя-подогревателя массы; е — дзухзальиый смеситель-подогреватель мас-
сы; ас —ротор двухвальноро смеснтеля-подогрезателя массы; з — смеситель роторно-пуль-
сациониый; 1 — ротор; 2— корпус; 3 — привод; 4 —коллектор подвода пара; 5 —крышка
корпуса; 6— зубчатая передача; 7 —стойка опорная; 8 — статорная решетка; 0 —ротор-
ная решетка
329
расположены 1,5—2 витка, далее следует ряд смесительных бил
и вновь виток. На конце ротора у входного патрубка приварен
виток обратного направления. Такая конструкция ротора обес-
печивает нормальное продвижение массы при хорошем переве-
шивании и исключает выбросы пара в патрубок входа массы
(масса в смеситель поступает после промывных фильтров са-
мотеком). Коллекторы подводящего пара крепятся на корпусе
смесителя с обеих сторон. Пар в корпус поступает по шту-
церам.
Двухвальный смеситель-подогреватель (рис. 7.18, е) состоит
из корпуса, двух роторов, коллекторов подвода пара, привода.
Сварной корпус смесителя выполнен разъемным. Крышка его
•стыкуется с нижней частью корпуса при помощи горизонталь-
ного прямоугольного фланцевого соединения, крепление болто-
вое. Нижняя часть смесителя опирается на специальную метал-
лическую раму, на которой крепятся корпусы подшипников ро-
тора и корпус зубчатой передачи. Днище корпуса выполнено
в виде двух корытообразных полостей, в которых размещаются
роторы.
По обеим сторонам к нижней части корпуса присоединены
даровые трубы, подающие пар через специальные штуцера
в смеситель. На крышке располагается вертикальный патрубок
для ввода массы и смотровой люк. Патрубок выхода массы
расположен на противоположном конце смесителя, в нижней
части корпуса. Роторы (рис. 7.18, ж) выполнены в виде полых
труб, на которых расположены спиралеобразно смесительные
лальцы. В начальной части ротора приварены 1,5—2 винтовых
витка, обеспечивающих згабор массы на входе в смеситель.
К трубчатой части роторов приварены цапфы. Привод рото-
ров осуществляется от электродвигателя через редуктор и ше-
стеренчатую пару. Для соединения валов применены втулочно-
пальцевая и зубчатая муфты. Частота вращения роторов в про-
тивоположные стороны одинакова (около 180 мин-1). Масса
поступает в заборные витки роторов, передвигается далее по
оси и с помощью пальцев, обеспечивающих смещение ее с хи-
микатами и паром, выводится на противоположном конце сме-
сителя.
ОСТ 26-08-58—72 «Смесители одновальные. Основные пара-
метры» предусмотрено изготовление четырех типоразмеров сме-
сителей этого типа. Ниже приведены основные параметры одно-
вальных смесителей.
"Номинальный объем, м®...........
Внутренний диаметр корпуса, м . .
Длина корпуса между фланцами, м
Расстояние между патрубками вхо-
да и выхода массы, м ...... .
jjy патрубков массы, м...........
Рекомендуемая производительность
по воздушиосухому волокну, т/сут.
.330
0,40 0,80 1,25 2,5
0,5 0,6 0,8 1,0
2,0 2,72 2,72 3,25
1,45 2,12 2,0 2,18
0,35 0,40 0,50 0,80
100 160—250 315—400 630—800
Указанные параметры распространяются только на одно-
вальные смесители, предназначенные для смешения массы с хи-
микатами. Параметры смесителей-подогревателей массы (табл.
7.8) в настоящее время не стандартизированы, хотя и проведена
их унификация.
7.8. Технические характеристики смесителей-подогревателей массы
Наименование параметра Двухзальный смеситель О ди овальный смеситель
Производительность по воздушиосухому 200 400 800
волокну, т/сут Объем номинальный, м3 1,25 2,5 2,5
Рабочая среда: целлюлозная масса концентрацией, %, 14 14
не более pH 2—12 2—12
температура, °C До 90 До 90
Рабочее давление в аппарате Гидростатическое
Рабочее давление в коллекторе пара, МПа 0,25
Мощность привода, кВт 55 75 100
Частота вращения ротора, мин-1 185 185 154
Расстояние, м: между осями роторов 0,525 0,525 —
между патрубками входа и выхода мае- 1,325 2,5 4,0
сы Масса аппарата, т 5,2 6,4 6,3
Продолжительность смешения — основной фактор, опреде-
ляющий работу смесителя,— прямо пропорциональна его рабо-
чей емкости и обратно пропорциональна производительности по-
тока.
Требуемый расчетный рабочий объем смесителя может быть
определен по формуле
Vn = —,
р ЗбрК
где Q — поток массы в расчете на абсолютно сухое волокно, т/ч;
/ — заданная продолжительность смешения, с; р — плот-
ность массы, т/м3; К — концентрация перемешиваемой
массы, %.
В практике работы отбельных установок продолжительность
смешения массы с химикатами в одновальных и двухвальных
смесителях колеблется в пределах 5—25 с. Нижние значения
относятся к одновальным смесителям химикатов с массой кон-
центрацией ниже 4%. Необходимая продолжительность смеше-
ния для каждого типа смесителя будет различной и должна оп-
ределяться опытным путем. Значение этого параметра зависит
главным образом от гемогенизирующей способности аппарата.
331
Одновальные и двухвальные смесители обеспечивают требуе-
мое для работы отбельных установок качество смешения. Од-
нако стремление обеспечить более однородную обработку массы
и интенсифицировать процесс отбелки заставляет искать новые
конструктивные решения по созданию более эффективных сме-
сителей. В первую очередь это относится к обработке массы
хлором. Появились такие типы конструкций смесителей, как
дисковый, статический, роторно-пульсационный и смеситель
с винтовой мешалкой. Они применяются в основном для массы
низкой концентрации.
На рис. 7.18,з показан смеситель роторно-пульсационного
типа. Смеситель представляет собой аппарат горизонтального
исполнения, устанавливаемый на общей с приводом раме. Он
состоит из смесительной камеры, ротора и опорной стойки с под-
шипниковым узлом. На задней стенке корпуса располагается
сальниковая коробка. К переднему, открытому, торцу корпуса
с помощью шпилек крепится крышка, на которой монтируются
статорные решетки.
Ротор представляет собой горизонтальный вал с диском.
К диску винтами прикреплены роторные решетки, а в централь-
ной части его расположены четыре радиальные лопатки для
отбрасывания массы к периферии.
Статорные решетки при монтаже крышки входят в кольце-
вые промежутки, образованные соответствующими роторными
решетками. При этом зазор между решетками составляет 15—
20 мм. Количество решеток на роторе обычно на одну больше,
чем на статоре.
Решетки имеют вид полых цилиндров со шлицами по обра-
зующей. Ширина шлицев 8—12 мм. Привод смесителя осуще-
ствляется от асинхронного электродвигателя через упругую
втулочно-пальцевую муфту. Масса насосом подается в смеси-
тельную камеру, где под дополнительным действием центро-
бежных сил, создаваемых вращением ротора, передвигается
в радиальном направлении от центра к периферии и, проходя
последовательно через шлицы решеток ротора и статора, под-
вергается эффективному перемешиванию.
Ниже приводится техническая характеристика смесителя
роторно-пульсационного типа производительностью 400 т/сут:
Объем смесительной камеры, л . . . . 46
Среда — целлюлозная масса:
pH.............................. 2—2,5
концентрация, %, не более.......... 5
Давление рабочее, МПа............. 0,6
Мощность привода, кВт............. 75
Частота вращения ротора, мин-1 . . . 985
Масса, т......................... 1,75
Габаритные размеры, м:
в плане............................3,1X 1,71
высота........................... 1,15
332
Наилучший эффект получается при подаче в целлюлозную
массу (перед входом в смеситель) диспергированного в воде
газообразного хлора.
При соответствующем изменении параметров роторных ре-
шеток концентрация смешиваемой массы может быть повы-
шена.
Все части аппарата, соприкасающиеся с рабочей средой,
выполнены из титана ВТ 1-0.
7.6. ПИТАТЕЛИ МАССЫ
Питатели предназначены для непрерывной подачи целлюлоз-
ной массы в отбельные башни. Они должны обеспечить транс-
портирование подогретой массы из зоны атмосферного в зону
избыточного давления. В настоящее время применяются не-
сколько типов питателей: роторный низкого давления, винто-
вой и насосы для массы высокой концентрации (коловратные
насосы). Заводами химического машиностроения изготавлива-
ются питатели первых двух типов.
Питатель низкого давления представляет собой конусный ро-
тор карманного типа, заключенный в корпус, и имеет устрой-
ство для присадки ротора. По конструкции он аналогичен пи-
тателю низкого давления установок варочного котла (см. раз-
дел 2, рис. 2.8).
Питатели этого типа применяются на ступени облагоражи-
вания целлюлозы для химической переработки.
Башня облагораживания работает под давлением 0,25 МПа
при температуре около 125° С, концентрация массы 10—14%.
При каждом обороте ротора питателя из башни уходит количе-
ство пара, соответствующее объему карманов ротора. Поэтому
перед питателем, как правило, устанавливается винтовой кон-
вейер-подогреватель, в котором реализуется тепло пара, уходя-
щего из башни. Для повышения температуры массы до 125° С
между питателем и башней облагораживания обычно устанав-
ливают двухвальный смеситель для дополнительного подогрева
массы.
Винтовой питатель создает противодавление благодаря фор-
мированию пробки из массы. Этот питатель может подавать
массу в реакторы с большими перепадами давлений, чем ротор-
ные питатели низкого давления, и исключить выхлопы пара.
Концентрация массы рекомендуется не менее 20%. По кон-
струкции питатель аналогичен питателю, показанному на
рис. 2.11. Параметры винта определяют, исходя из условий
работы питателя. Винтовые питатели применяются для подачи
массы в реакторы кислородно-щелочной отбелки и отбелки в га-
зовой фазе.
7.7. ИСПАРИТЕЛИ И ДИСПЕРГАТОРЫ ХЛОРА,
ПРИМЕНЯЕМОГО ДЛЯ ОТБЕЛКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Испаритель предназначен для нагрева жидкого хлора
с целью превращения его в газообразное состояние. В испари-
тель жидкий хлор поступает из стационарных цистерн-аккуму-
ляторов при давлении 0,6 МПа. Газообразный хлор, нагретый
в испарителе до температуры 30—35° С, поступает в дисперга-
тор хлора и далее подается в массу непосредственно перед сме-
сителем. Испаритель хлора устанавливается обычно в отдель-
ном помещении с учетом правил техники безопасности.
Нагрев жидкого хлора в испарителе должен быть постепен-
ным и исключающим местные перегревы. Поэтому обычно в ис-
парителях в качестве передаточного теплоносителя используется
вода, нагреваемая до температуры 40—70° С. Благодаря нали-
чию постоянного расхода хлор-газа давление в испарителе ниже
давления, соответствующего линии насыщения паров хлора на
диаграмме давление — температура. Давление в линии газооб-
разного хлора должно поддерживаться постоянным и не пре-
вышать допустимого.
На рис. 7.19 показано устройство испарителей хлора, приме-
няемых в отбельных установках. В цилиндрический корпус ис-
парителя (рис. 7.19, а) вмонтированы змеевики для пара и
хлора. В качестве промежуточного теплоносителя используется
вода. В корпусе для каждого теплоносителя может быть один
или два змеевика.
На рис. 7.19,6 показан испаритель с перфорированной труб-
кой (кольцом) для пара, который барботирует в воду и, кон-
денсируясь, отдает ей тепло.
В табл. 7.9 приведены технические характеристики некото-
рых типоразмеров испарителей хлора для отбельных установок
производительностью 100—800 т/сут.
7.9. Технические характеристики испарителей хлора
Наименование параметров Испарители
1 2 3 4
Площадь поверхности нагрева, м2 6 8 12,5 31,5
Производительность аппарата, кг/ч 400 800 1000 2360
Диаметр корпуса, мм 1100 1500 1400 1600
Общая высота аппарата, мм 3700 2210 1800 2700
ДйаметрХтолщина трубки змеевика, 89X4 89X4 57X3,5 57X3,5
ММ
Количество змеевиков, шт. 1 1 2 2;
Температура греющей воды, °C 50 70 50 so.
Тип аппарата по рис. 7.19 а б б б
Масса, т 0,95 1,0 0,96 1,78
334
выход вход
хлор-газа жидкого хлора
Рис. 7.19. Испарители:
а — испаритель со змеевиком для пара; б — испаритель с перфорированной трубкой
(кольцом) для пара; 1 — корпус; 2—змеевик хлора; 3— змеевик пара; 4— перфориро-
ванная трубка (кольцо) для подачи пара
Рис. 7.20. Диспергатор:
1 — рабочее сопло; 2 — приемная камера; 3 — камера смешения; 4 — диффузор
Диспергаторы предназначены для получения мелкодисперс-
ной смеси хлор — вода, обеспечивающей равномерное распре-
деление хлора в целлюлозной массе. Для отбелки подается хлор
в количестве, составляющем 3—20% от массы волокна, а цел-
люлозная суспензия имеет концентрацию массы ниже 4%. Сле-
довательно, за короткий промежуток времени малое по объему
количество хлора должно быть смешано со значительно боль-
шим количеством целлюлозной массы. При подаче хлор-газа
или хлорной воды непосредственно в механический смеситель
не обеспечивается однородная обработка массы. В этом случае
непоглощенный хлор собирается в крупные пузыри, образую-
щие в отбельной башне каналы внутри массы, что приводит
к неоднородности обработки массы, удлинению процесса и хи-
мическим потерям волокна. Применение перед смесителем
массы диспергаторов хлора устраняет указанные недостатки.
Мелкодиспергированная смесь хлор—вода поступает в сме-
ситель массы, где мельчайшие пузырьки газа задерживаются
па поверхности перемешиваемых целлюлозных волокон, обеспе-
чивая хороший массообмен.
Устройство диспергаторов газа отличается большим разнооб-
разием. Встречаются конструкции диспергаторов без подвиж-
ных элементов, с подвижными элементами и с теми и другими
элементами, Для диспергирования применяются струйные аппа-
раты, аппараты роторно-пульсационного типа и статические сме-
сители.
Струйный диспергатор (рис. 7.20) представляет собой аппа-
рат инжекционного типа, в котором рабочей средой служит
свежая вода, инжектируемой — хлор-газ. Основные элементы
струйного диспергатора — рабочее сопло и корпус, состоящий из
приемной камеры, камеры смешения и диффузора. Струя воды
выходит из сопла со скоростью 15—25 м/с и, попадая в камеру
смешения, увлекает за собой хлор-газ. Контактируя с поверх-
ностью воды, хлор частично растворяется в ней, а в основном
дробится струей воды на мельчайшие пузырьки. Энергия струи
воды расходуется на дробление пузырьков газа, на создание
гидравлического давления и скоростного напора в диффузоре
диспергатора. Обычно давление жидкости в сопле превышает
противодавление в системе на 0,2—0,35 МПа.
Основная характеристика диспергатора — объемный коэффи-
циент эжекции, показывающий отношение расхода диспергируе-
мого хлора к расходу рабочей воды. В практике на 1 кг хлора
затрачивают 20—30 кг воды. Это приводит к снижению кон-
центрации массы примерно на 0,1—0,2°/о. Для приготовления
хлорной воды в абсорберах требуется около 125 л воды на
1 кг хлора, что значительно снижало концентрацию массы [52].
Применение диспергаторов хлора (табл. 7.10) улучшает каче-
ство обработки и уменьшает общий расход хлора. Отечествен-
ные отбельные установки включают струйные диспергаторы.
336
7.10. Технические характеристики диспергаторов хлора
Наименование параметров Диспергаторы
1 2 3 4
Производительность, кг/ч 400 800 1000 2360
Диаметр рабочего сопла, мм 15 19 24 30
Диаметр камеры смешения, мм 32 45 45 55
Длина камеры смешения, мм 100 200 200 220
Расстояние от сопла до камеры смеше- 60 150 150 150
иия, мм Расход воды иа 1 кг хлора, л 25—30 25—30 25—30 25—30
Общая длина диспергатора, мм 715 1425 1315 1550
В качестве материала для диспергатороц хлора использу-
ется стеклопластик иа основе полиэфирной смолы или титано-
вые сплавы. В последнем случае поступающий хлор-газ должен
быть увлажненным.
7.8. ЕМКОСТНЫЕ АППАРАТЫ
Отбельная установка включает емкости различного назна-
чения. Их можно разбить на три группы: баки химикатов, баки
фильтратов и баки теплой воды.
Баки химикатов необходимы для обеспечения постоянной. ПО;
дачи растворов химических реагентов иа соответствующие сту-
пени отбелки. Растворы в эти баки поступают периодически
в зависимости от уровня в них жидкости. Управление подачей
автоматическое, осуществляется с помощью вентиля иа линии
подачи. В некоторых случаях используется схема с воздейст-
вием иа иасос (включение, отключение), подающий раствор
в бак. Из бака химикаты отбираются с помощью дозирующих
устройств. При отклонениях расхода от заданного осуществля-
ется воздействие иа дистанционный вентиль (клапан), распола-
гаемый иа напорной линии за насосом.
Баки используются для растворов двуокиси хлора, гипохло-
рита натрия или кальция, щёлочи, трииатрийфосфата, двуокиси
серы и др. в зависимости от принятой схемы процесса. Объем:
баков колеблется от 20 до 200 м3, в зависимости от расхода
химиката, связанного с производительностью установки, и числа
одноименных ступеней отбелки по схеме. Баки, представляют
собой вертикальные цилиндрические сосуды диаметром рт 2000
до 6000 мм с плоским нижним и конусным верхнем ;дшуцайи.
В некоторых случаях применяются шаровые баки, раки химика-
тов имеют необходимые штуцера— техиологическир р для при-
боров системы КИП ц..А‘:.Для осмотра их цреду^м^треиы люки.
Бак для раствора' двуокиси хлора, и1|^;! так называемый
взрывной люк, открывающийся при достижении определенного
12 Заказ 2176 337
давления внутри аппарата. Конструктивно люк выполнен на
двух шарнирах и имеет ограничитель поворота крышки люка.
Вес крышки определяется допустимым давлением внутри бака.
В качестве материала для баков химикатов используются кор-
розиоииостойкие стали, титан. В случае применения углероди-
стых сталей осуществляется их химическая защита.
' Баки фильтрата служат для сбора фильтрата с барабанных
фильтров, применяемых для промывки массы после каждой сту-
пени отбелки. На каждый промывной фильтр устанавливается
свой бак. Фильтрат используется на разбавление массы в от-
бельной башне и в качестве промывной жидкости иа преды-
дущих ступенях обработки. Тепло фильтрата, имеющего темпе-
ратуру более 40° С (ступень обработки щелочью, двуокисью
хлора), используется для нагрева холодной воды. По конструк-
ции баки фильтрата аналогичны рассмотренным выше. Объем
их колеблется от 30 до 80 м3, диаметры от 3000 до 4000 мм.
Учитывая высокую агрессивность фильтрата, для изготовления
баков применяют соответствующие материалы.
Баки теплой воды предназначены для аккумулирования по-
догретой воды, расходуемой иа промывку целлюлозной массы.
Подогретая вода подается иа спрыски промывного фильтра
обычно перед теми ступенями отбелки, на которых реакция идет
при температуре свыше 40° С. Кроме того, теплая вода улуч-
шает условия промывки. В составе отбельной установки, как
правило, применяют два бака для подогретой воды; одни для
воды с температурой 40° С, другой — для воды с температурой
70° С. Подогрев воды до 40° С достигается за счет использова-
ния теплоты оборотных вод — фильтрата. Необходимое количе-
ство воды нагревается от 40 до 70° С в теплообменниках паром.
По форме баки теплой воды аналогичны бакам химикатов.
В качестве материала используется углеродистая сталь. Объем
баков воды колеблется от 100 до 200 м3, диаметр — от 4500 до
6000 мм. При проектировании диаметры емкостных аппаратов
необходимо принимать по ряду диаметров, предусмотренных
стандартом.
7.9. БАССЕЙНЫ ДЛЯ МАССЫ ВЫСОКОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ
Данное оборудование предназначается для аккумулирова-
ния массы концентрацией до 20% й обычно устанавливается
иа стыках различных установок с целью создания определен-
ного запаса массы на случай останова предыдущего или по^
следующего по схеме аппарата. Так, в отбельном потоке они
-монтируются непосредственно за последними промывным фильт-
ром, обеспечивающим иа выходе концентрацию массы 12—
14%. Объем .бассейна принимается из расчета 6—12-часового
запаса от производительности отбельной установки. На этот
период может быть обеспечена работа всего последующего обо-
338
рудоваиия технологической линии в случае останова отбельной
установки или работысамой отбельной установки при останове
оборудования последующего йотока (сортирование массы).
Конструкция выпускаемых бассейнов для. массы высокой
концентрации представлена на .рис. 7.2L Бассейн. — верти кал Ьг
иый аппарат, состоящий из двух цилиндрических обечаек, соеди-
иеиных между собой ко-
ническим переходом.
Диаметр и высота ниж-
ней, цилиндрической, ча-
сти значительно меньше
верхней. Верхнее днище
бассейна коническое,
нижнее плоское. В ниж-
ней, цилиндрической, ча-
сти аппарата устанавли-
ваются перемешивающее ,
и разбавительное устрой-
ства. Штуцера послед-^
него расположены иепд-?/
средственно над переме-
шивающим устройством
с учетом подачи жидко-
сти в рабочую зону вин-
та. На стороне корпуса,
противоположной винту,
располагается рассека;
тель, улучшающий цирг
куляцию массы. В центре
верхнего, конического,
днища расположен раз-
брасыватель массы, пред-
назначенный для равно-
мерного распределения
массы по сечению аппа-
рата. Бассейн имеет иеоб-
- ходимые штуцера техно-
логического назначения
и для систем КИП и А.
Рис. 7.21. Бассейны для массы высокой'
концентрации:
I — корпус; 2 — перемешивающее устройство; 3 —
разбавительное устройство; 4—разбрасыватель-
массы; 5 — рассекатель потока
Вверху и внизу аппарата предусмотрены смотровые люки для
обслуживания и ремонта. Перемешивающее устройство пред-
ставляет собой горизонтальную пропеллерную мешалку, рас-
полагаемую непосредственно на корпусе аппарата или на.са-
мостоятельном фундаменте. Зона входа мешалки в корпус
аппарата выполнена в виде усеченного конуса, выступающего-
внутрь бассейна. Это позволяет при одинаковом вылете кон-
сольной части вала несколько удалить винт от стенки аппа-
рата, что улучшает условия его работы.
12* зз»
На рис. 7.22 показана конструкция перемешивающего уст-
ройства, располагаемого иа самостоятельной опорной раме. Вал
мешалки опирается на два подшипника качения. Корпусы под-
шипников выполнены разъемными. На конце вала находится
3-лопастный винт. Лопасти винта выполнены поворотными, что
обеспечивает возможность изменения шага, а следовательно,
выбора оптимального варианта при различных условиях ра-
Рис. 7.22. Перемешивающее устройство:
/ — вал; 2— винт трехлопастный; 3 —опорная рама; 4— корпус подшипников; 5 —
сальниковое устройство
боты. Осевые нагрузки от винта воспринимаются упорным под-
шипником. Сальниковое устройство имеет гидрозатвор. Привод
перемешивающего устройства осуществляется от электродви-
гателя через редуктор. Для соединения валов применены вту-
лочно-пальцевая и зубчатая муфты. Привод расположен на са-
мостоятельной металлической раме и поставляется отдельным
•блоком.
Разбрасыватель массы (см. рис. 7.21, прз. 4) состоит из ро-
тора, опорной стойки, электродвигателя и клииоременной пере-
дачи. Ротор представляет собой коническое кольцо, укреплен-
ное с помощью ребер на вертикальном валу, имеющем рыхли-
тельные била. Вал опирается иа подшипники качения, корпусы
340
7.11. Технические характеристики бассейнов дли массы высокой концентрации
Наименование параметров Бассейны
1 2 *
Объем номинальный, м3 315 630 1250 2000
Среда — целлюлозная масса концен- трацией, %: на входе 10—20 10—20 10—20 10—20
на выходе 3—4,5 3—4,5 3—4,5 3—4,5
Температура рабочая, °C 5—50 5-50 5—50 5—50
Давление рабочее в аппарате Давление оборотной воды, подаваемой 0,3 Гидросп 0,3 ггическое 0,3 0,3
на разбавление, МПа, не менее Количество перемешивающих уст- 1 1 1 1
ройств Диаметр винта, м 1,25 1,25 1,8 1,8
Частота вращения винта, мин-1 Мощность установочная, кВт Диаметр ротора разбрасывателя, мм 118 118 92 92
55 55 132 132
800 800 800 800
Частота вращения ротора р’азбрасыва- 250 250 250 250
теля, мин-1 Мощность установочная, кВт 7,5 7,5 7,5 7,5
которых закреплены на опорной стойке. На опорной стойке
смонтирована также поворотная плита, служащая для уста-
новки электродвигателя и натяжения тексропиых ремней.
Масса, попадая на вращающийся ротор, отбрасывается за счет
центробежных сил к периферии бассейна. В некоторых случаях
привод разбрасывателя осуществляется от вертикального мо-
тор-редуктора. Бассейны применяются как с разбрасывателем
массы, так и без него. В случае применения разбрасывателя на
верхнем днище предусматривается козловое устройство для раз-
мещения подъемного механизма и площадка обслуживания.
Размерный ряд бассейнов для массы высокой концентрации
(ОСТ 26-08-514—72) следующий:
Номинальный объем.м3.................. 315 630 1250 2000 4250 5000
Диаметр цилиндра, м: - .
большого........................... 6,4 8,0 9,0 11,0 12,0 14,0
малого ............................ 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0
Высота цилиндра, м: '
большого.......................... 0,6 9,6 15,5 17,0 30,0 27,0
малого............................... С® ’>8 2,5 2,5 3,4 3,4
Общая высота аппарата................ 13,4 17,6 24,9 28,2 42,6 41,4-
Угол при вершине конуса, °:
переходного............................ 45 45 45 45 45 ' 45
верхнего............................ ’20 120 120 120 120 120
На предприятиях успешно эксплуатируются бассейны объе-
мом 315 и 1250 м3. На основе проверенных узлов спроектиро-
ваны и пущены в эксплуатацию в 1979 г. бассейны объемом
630 и 2000 м8. Перемешивающее устройство бассеййов объемом
341
315 и 630 м3 монтируется на корпусе аппарата, а у бассейнов
объемом 1250 и 2000 м3 оно расположено на отдельной опор-
ной раме, опирающейся на фундамент. Технические характери-
стики бассейнов для массы высокой концентрации приведены
в табл. 7.1 Я*
Материал корпуса аппарата зависит от агрессивности среды:
сталь ВстЗсп с последующей гуммировкой поверхности; двух-
слойная сталь ВстЗсп+ 08Х18Н1 ОТ; двухслойная сталь 20К+
+ 10Х17Н13М2Т.
7.10. ВЕРТИКАЛЬНЫЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАССНЫЕ БАССЕЙНЫ.
Массные бассейны используются в целлюлозно-бумажной
промышленности для создания запаса волокнистой массы и ее
перемешивания. Конструкция этих ’ аппаратов должна обеспё-
Рис. 7.23. Циркуляционное устройство
чить тщательное и быстрое смешение поступающей массы
с имеющейся в бассейне. Ранее для этих целей использовались
почти исключительно горизонтальные бетонные бассейны. В по-
следние годы все большее распространение получают бассейны
вертикального типа. Они проще в изготовлении, чем горизон-
тальные, и занимают меньшую площадь. Вертикальные массные
бассейны по расположению привода перемешивающих уст-
ройств можно разделить на две группы — аппараты с боковым,
горизонтально установленным приводом мешалок и аппараты
с верхним расположением приводов мешалок.
Аппараты первого типа представляют собой ванны цилинд-
рической или прямоугольной формы с одной или несколькими
горизонтальными пропеллерными мешалками. Металлические
бассейны изготавливаются, как правило, цилиндрической формы
и чаще с одной пропеллерной мешалкой. Опыт эксплуатации
342
бассейнов такого типа на массе концентрацией выше 3% пока-
зал, что у них ограниченная зона эффективного перемешива-
ния, а также уровни заполнения и опорожнения. Однако цир-
куляционные устройства этих аппаратов доступны и удобны
для обслуживания и ремонта, так как располагаются на пере-
крытии здания (чаще иа нулевой отметке). При разработке
конструкций аппаратов такого типа рекомендуется принимать
диаметр бассейна в 4—5 раз больше диаметра мешалки, а мак-
симальный уровень заполнения суспензий равный 1—1,2 диа-
метра- аппарата. Исследования показали, что максимальный
уровень суспензии, при котором можно еще создать циркуля-
цию, равен 0,35 диаметра резервуара [37].
Конструкция циркуляционных устройств (ЦУ) ясна из
рис. 7.23. Она позволяет устанавливать ЦУ как в бетонных, так
и в металлических бассейнах. Технические характеристики ЦУ
приведены ниже.
Диаметр пропеллера, м......... 0,75 0,9 1,2 1,5 1,8
Мощность привода, кВт, не более 5,5; 13’ 13; 17 40 55 75
Частота вращения пропеллера, '
мин-1 .......:................180; 226; ëà 160 186; 114; 115;
226; 255 180; 180 210; 128; 130;
255 204; 204; 236 145; 146;
230; 230; 162; 162;
258 180
7.12. Технические характеристики массных бассейнов с верхним
расположением приводов мешалки
Наименование параметров Вассейны
1 2 3
Объем аппарата, м3 160 600 2000
Диаметр аппарата, м 5,0 8,5. 15,0
Среда — целлюлозная масса: >
концентрация, % не более 5. 4,5 4,5 .
. pH ? - " 2—12
температура, ®С От 5 до 90
Давление рабочее Г идростатическое
Количество мешалок, шт. I 1 6
Тип мешалки Многоярусная .
Твп перемешивающего элемента Виит. Лопасть труб- Винт
3-лопаст- иая (4 трубки)
ной
Количество’ перемешивающих элемеи- 3 3 - 3
тов у мешалки.*, шт. -
Диаметр перемешивающего элемента, м 1.8 3,0 2,5
Частота дращеини мешалки, мни—* 50 31 31
Установочная мощность общая, кВт 40 40 600
Масса, т 22 62 <330
принят элемент, располагаемый в одной горизонтальной
* За единицу
плоскости.
343
4
Типоразмер и количество ЦУ в зависимости от объема бас-
сейна, вида массы и ее концентрации выбирают в соответствии
с методикой, изложенной в ОСТ 26-08-1476—76 «Устройства
циркуляционные».
Массные бассейны с верхним расположением приводов ме-
шалок (табл. 7.12) обычно представляют собой аппарат ци-
линдрической формы с одной или несколькими вертикальными
мешалками. Мешалки в аппарате могут располагаться по оси
или эксцентрично (при наличии в аппарате нескольких переме-
шивающих устройств).
В настоящее время наибольшее распространение получили
многоярусные лопастные и пропеллерные мешалки. Благодаря
близко располагаемым по ярусам лопастям вертикальная ме-
шалка обеспечивает медленное йихреобразное движение волок-
нистой суспензии и перемешивание ее на любой глубине аппа-
рата. Расход мощности таких мешалок иа единицу объема
среды меньше, чем горизонтальных мешалок пропеллерного
типа.
Заводами химического машиностроения поставлены пред-
приятиям целлюлозно-бумажной промышленности бассейны-ак-
кумуляторы объемом 160, 600 и 2000 м3 с центральным и экс-
центричным расположением мешалок.
На рис. 7.24, а показан бассейн с центральным расположе-
нием мешалки: Он имеет цилиндрическую форму, эллиптиче-
ское верхнее и наклонное нижнее днища. Верхнее днище ’чаще
плоское. Бассейн с эксцентричным расположением мешалок
(рис. 7.24,6) отличается от бассейна с центральным располо-
жением мешалки наличием центрального конуса на нижнем
днище, предназначенного для предотвращения осаждения массы
в зоне малых скоростей, Вверху бассейна расположены пло-
щадки для обслуживания и опорные стойки для расположения
подъемных устройств. Применяются лопастные и пропеллерные
/ многоярусные мешальные устройства. В нижней части вал ме-
шалки имеет опорный подшипник. Вертикальные нагрузки Вос-
принимаются упорным верхним, подшипником.
В зависимости от pH и температуры среды бассейны изго-
тавливаются из различных материалов: углеродистой стали
с последующим гуммированием аппарата, двухслойной стали
ВстЗсп+I2X18H1 ОТ ил и20к 4-08X17Н16МЗТ.
Для перемешивания высрковязкнх й неНьютоновских сред ре-
комендуется использовать перем₽н|цнаюц1ие устройства, cQjcnH:
ралеобрдзнымй лопастями ~ ленточнце И рйнтовыс.5 мешалки
Рис. 7.24. Вертикальные металлические массные бассейны с
верхним' расположением привода перемешивающих устройств:
а — бассейн с центральным расположением мешалки; б — бассейн с эксцентричным рас-
положением мешалок;// —корпус: 2 — перемешивающее устройство; 3 — привод пере-
мешивающего устройства; 4 —конус центральный; 5— патрубок входа массы
345-
[33] . Целесообразность применения такого типа мешалок была
подтверждена работами ЛТИ им. Ленсовета [37] на целлюлоз-
ной массе концентрацией до 8%. Перемешивающие устройства
такого типа создают в вертикальном аппарате явно выражен-
ный аксиальный циркуляционный контур с нисходящими и вос-
ходящими потоками среды, обеспечивают высокую эффектив-
ность перемешивания.
7.11. ПРОМЫВНЫЕ ФИЛЬТРЫ
В качестве промывных аппаратов наибольшее распростране-
ние в целлюлозно-бумажной промышленности получили барабан-
ные фильтры, прессы и диффузоры непрерывного действия. Про-
мывка массы на прессах осуществляется методом разбавления:
масса обезвоживается до концентрации 30—50%, затем разбав-
ляется. Цикл повторяется несколько раз в зависимости от усло-
вий процесса и требований к чистоте конечного продукта.
Диффузоры непрерывного действия работают по методу вы-
теснения, без разбавления массы. Это сравнительно новый вид
оборудования, который еще держит экзамен на надежность и
эффективность применения в составе отбельных установок.
В отбельных установках в качестве промывных аппаратов
наибольшее- применение находят барабанные фильтры. Они
обеспечивают сгущение массы до концентрации 10—15% и хо-
рошую промывку волокна. Барабанные фильтры по принципу
сгущения массы на барабане можно разделить на четыре
группы: гравитационные фильтры — обезвоживание происходит
под действием вакуума» создаваемого находящимися внутри ба-
рабана ячейками или трубами; фильтры давления — обезвожи-
вание. происходит под действием наружного давления; вакуум-
фильтры с барометрической трубой; фильтры с вакуумным на-
сосом.
Отечественными заводами для целлюлозно-бумажной про-
мышленности изготавливаются вакуум-фильтры с барометри-
ческой трубой и гравитационные фильтры. Первые дают боль-
ший съем с 1 м2 фильтрующей поверхности, вторые более
просты в обслуживании и эксплуатации. Суточная производи-
тельность иизковакуумиых гравитационных фильтров 4—5 т
воздушносухой целлюлозы с 1 м2 фильтрующей поверхности ба-
рабана, фильтров с барометрической, трубкой 5-—6,5 т.
Принципиальное конструктивное решение вакуум-фильтров
показано на рис. 7.25 и 7.26. Вакуум-фильтр с барометрической
трубой (см. рис. 7.25) состоит из следующих основных узлов:
барабана., корыта, начальной и конечной - ванн, узла съема
осадка, отжимного валика, привода барабана и винтового раз-
мывателя, . вентиляционного зонта. К фильтру поставляется
местный пульт управления. Главный узел фильтра.— вращаю-
щийся барабан.
346
Барабан представляет
собой цилиндр с двойными
стенками. Наружная стенка
перфорированная, внутрен-
няя сплошная, - имеет уклон
от торцов к центру бара-
бдна. Пространство между
стенками разделено про-
дольными перегородками на
ячейки. На наружную, пер-
форированную, поверх-
ность барабаня натянута
фильтрующая сетка. Из -
средней . части каждой
ячейки отводятся трубы
к торцевой стенке, конец их
вваривается в ячейковую
шайбу барабана (см.
рис. 7.25, б). Ячейковая
_ шайба барабана примыкает
й к поверхности распредели-
тельной шайбы отсасываю-
s щей головки.
в . Корыто фильтра выпол-
= нено из лцстовой стали
g в виде полуцилиндра. Тор-
« цевые стенки его плоские
= н заканчиваются арками, на
я которых располагаются
g узел промывки массы, от-
'g жимные и массосъемные ва-
~ лики. На торцевых стенках
S корыта крепятся корпусы
s подшипников барабана. К°-
рыто Служит для размеще-
£? ння в нем барабана и филь-
я труемой, массной суспензии.
“ К корыту присоединяются •
з начальная и конечная
§ ванны.
Начальная ванна вы по л-
йена из листовой стали
§ и имеет в, плане; прямо- -
и угольное-сеченне. Масса на-
® сбсом подается в несколь-
2 ких точках в ванну, откуда
ц разбавленная . дополнн-
tx тельно (в случае необходи-
348
мости) плавно переливается в корыто фильтра. Койечная ванна
предназначена для приема сходящего с барабана массного по-
лотна, его измельчения и выгрузки. Днище ванны цилиндриче-
ской формы, переходящей в прямоугольную. Торцевые стенки
плоские. Измельчение и выгрузка массы осуществляются вин-
товым разрывателем. Винт вращается в подшипниках, корпусы
которых опираются на торцевые стенки ванны. Его привод осу-
ществляется от электродвигателя через редуктор с частотой вра-
щения 100—125 мин-1.
Спрыски предназначены для промывки массного Полотна.
Они закреплены иа боковых арках корыта. Спрыски соединены
общим коллектором, подводящим промывную жидкость, рас-
ход которой можно регулировать с помощью вентилей, установ-
ленных на каждом спрыске.
Отжимный валик представляет собой гуммированную метал-
лическую трубу, вращающуюся в подшипниках качения, и слу-
жит для дополнительного обезвоживания массного полотна.
Валик к массной папке прижимается пневмоцилиндрами.
Узел съема полотна с барабана может иметь различную
конструкцию в зависимости от вида и концентрации массы.
Применяются воздушные (паровые) шаберы или съемные ва-
лики. В первом случае под давлением воздуха (пара) полотно
массы поднимается от поверхности барабана к съемному ша-
беру, плотно прилегающему к барабану. Съемный валик опи-
рается на подшипники качения, корпусы которых расположены
на арках торцевых стенок корыта. Обычно съемный валик имеет
продольные рифления по всей длине. Он вращается с помощью
цепной передачи от выходного вала первой ступени редуктора
привода барабана. Его частота вращения несколько больше ча-
стоты вращения барабана.
Фильтрующая сетка непрерывно очищается спрысковой тру-
бой. Для повышения эффективности очистки сетки труба имеет
возвратно-поступательное движение от кривошипа, приводимого
от электродвигателя через червячный редуктор. Ход трубы
около 60 мм.
На цапфе барабана крепится отсасывающая головка со шту-
церами для подсоединения к барометрической трубе, отвода
фильтрата и для соединения с атмосферой.
Принцип действия барабанного фильтра рассмотрим на при-
мере процессов, происходящих в одной ячейке. При вращений
барабана Сгущенная масса попадает в зону съема, совпадаю-
щую с началом нейтральной зоны, при этом сообщение между
ячейкой и основной барометрической трубой прекращается. Дав-
ление в ячейке выравнивается с атмосферным, и масса легко
Снимается с барабана. После этого ячейка погружается под
уровень суспензии, жидкость под действием гидростатического
давления фильтруется через сетку в ячейку и вытесняет имею-
щийся там воздух, при этом на поверхности начинает формиро-
349
7.13. Технические характеристики барабанных фильтров для промывки массы
Наименрваиие параметров Марка фильтра
Б В К-20-2,6 БгВК-20-2,6 БгВК-«-3,4
Площадь поверхности фильтрования, 20 20 40
Диаметр барабана, м 2,6 2,6 3,4
Длина барабана, м 2,6 2,6 3,7
Частота вращения барабана, мнн~ 1 0,5—2,0 0,5—2,0 0,7—2,5
Угол погружения барабана в суспен- 180—210 180—210 180—210
ЗИЮ, ° Температура среды, °C До 50 До 50 До 50 .
Концентрация массы, поступающей на 0,8—2,0 0,8—2,0 0,8—2,0
фильтр, % Концентрация массы, сходящей сфиль- 8—14 8—14 8—14
тра, % Общая установочная мощность, кВт 11,5 11,5 29,5
Масса фильтра с приводами, т 15 15 26
Материал частей, соприкасаемых с мае- Сталь 08Х17Н15МЗТ
сой Габаритные размеры, м: в плане 5,17X4,55 4,93X4,55 6,23X5,49
высота 3,67 3,67 4,70
Продолжение
Наименование параметров Марка фильтра
БВК-60-3,4 БгВК-60-3,4 БгВК-вО-3,75
Площадь поверхности фильтрования, 60 60 80
Диаметр барабана, м 3,4 3,4 3,75
Длина барабана, м 5,7 5,7 7,0
Частота вращения барабана, мин-1 0,7—2,5 0,7—2,5 0,75—3,0
Угол погружения барабана в суспен- зий), ° 180—210 180—210. 180—210
Температура среды, °C До 50 До 50. - До 50
Концентрация массы, поступающей на фильтр, % 0,8—2,0 0,8—2,0 0,8—2,0
Концентрация массы, сходящей сфиль- 8—14 8—14 8—14
тра, % Общая установочная мощность, кВт 29,5 29,5 52,5
Масса фильтра с приводами, т -35 35 . 47
Материал частей, соприкасаемых с мае- Ста гь 08Х17Н15 мзт
сой Габаритные размеры, м:
в плане 8,26X5,49 8,26X5,49 10,5X8,5
высота. 4,70 . 4,70 4,25
. Примечание. БВК —барабанный вакуум-фильтр с барометрической
трубой в коррозиониостойком исполнении; БГВК — барабанный гравитацион-
ный вакуум-фильтр .в коррозионностойком исполнении; фильтры . БВК-60-3,4 и -
Бг-ВК80-3,75 выпускаются в составе промывных установок и могут быть
изготовлены отдельно по индивидуальному заказу.
350
ваться тонкий слой волокна, который растет по мере продви-
жения ячейки в суспензии. По заполнению ячейки фильтратом
прекращается ее сообщение с нейтральной зоной и начинается
первая часть зоны отсоса. После выхода ячейки барабана из-
под уровня массы происходит дальнейшее обезвоживание мас-
сного полотна и вытеснение раствора при разрежении во вто-
рой части зоны отсоса. Это продолжается до подхода ячейки
к зоне съема массы. В дальнейшем циклы повторяются.
Для обеспечения достаточного вакуума в барометрической
трубе эти фильтры рекомендуется располагать на высоте 10—
15 м от нулевой отметки здания.
Привод барабана обеспечивает бесступенчатое регулирова-
ние его частоты вращения и состоит из электродвигателя с ти-
ристорным преобразователем частоты (ТПЧ) и червячно-ци-
линдрического редуктора, располагаемого непосредственно на
приводной цапфе барабана.
Низковакуумный гравитационный фильтр (см. рис. 7.26) от-
личается от вакуум-фильтра с барометрической трубой в основ-
ном конструкцией барабана, который имеет также ячейковую
структуру. С внутренней стороны барабана к каждой ячейке
привариваются трубы для отвода фильтрата. Второй конец
трубы остается открытым. Торец барабана со стороны привода
закрыт, через другой, открытый, торец сливается фильтрат из
барабана. На открытом торце барабана приварено кольцо, об-
работанное по наружному диаметру. Соосно ему на внутренней у
поверхности торцевой стенки корыта-ванны приварено такое
же кольцо; зазор между этими кольцами уплотняется банда-
жом, охватывающим оба кольца.
В начальный период фильтрация происходит вследствие раз-
ницы уровней массы в корыте и фильтрата внутри барабана. По
мере движения ячейки барабана вверх начинает действовать
и увеличиваться разрежение, создаваемое трубой, открытый
конец которой в это время находится под уровнем фильтрата
в барабане. Затем разрежение в трубе уменьшается и доходит
до нуля в зоне съема папки (период выхода открытого торца
из-под уровня фильтрата).
• Основные технические характеристики барабанных фильт-
ров для промывки массы приведены в табл. 7.13.
7.12. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ОТБЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
Отбельное оборудование эксплуатируется р жестких усло-
виях, среды этого производства обладают высокой коррозион-
L ной активностью. Потери от коррозии материалов в этих цехах
весьма значительны'. Они включают не только стоимость ре-
монта и замены поврежденного оборудования, Ио и расходы,
связанные с простоями оборудования^ Поэтому правильный вы-
бор конструкционного материала для конкретных условий экс-
плуатации приобретает особое значение {9].
351
Коррозионная активность сред отбельного производства
обусловлена высоким содержанием ионов хлора (до 2 г/л) и
свободного С12 (до 1,8 г/л) [62].
Особо уязвимыми местами в системе отбелки являются сту-
пени хлорирования и отбелки двуокисью хлора. Применяемая
на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности ре-
циркуляция стоков отбелки служит причиной снижения pH и
накопления загрязняющих веществ. Это в свою очередь вызы-
вает снижение коррозионной стойкости отбельного оборудова-
ния. Отмечается, что замена хлора на смесь С12+С1О2 или на
О2 может сократить коррозию, вызываемую ионами хлора. Об-
наружено, что кислородной отбелке сопутствует появление не-
больших трещин в аустенитных сталях (щелевая коррозия).
Наличие влажных газов на ступенях отбелки двуокисью хлора
и хлором не позволяет применять среднелегированные кислото-
упорные стали. Наиболее коррозионностойким материалом
в этих условиях является титан [66].
Обычно при проектировании отбельных аппаратов приме-
няют такие высоколегированные стали, как 08Х17Н15МЗТ;
10Х17Н13М2Т; 12Х18Н9Т; 08Х18Н10Т, титан или неметалли-
ческие материалы. При использовании углеродистой стали
необходима антикоррозионная защита аппарата неметалли-
ческими материалами. В табл. 7.14 приведены данные по
выбору и применению коррозионностойких металлов и мате-
риалов с покрытиями для основных аппаратов отбельных уста-
новок.
Следует отметить, что гуммировка и защитные плитки имеют
более ограниченный срок службы по сравнению со сроком
службы самого аппарата и требуют постоянного наблюдения
за состоянием поверхности, а также периодической смены за-
щитного покрытия. В процессе эксплуатации поврежденные по-
верхности восстанавливаются. Общий срок службы до переоб-
лицовки^аппарата колеблется от 5 до 12 лет.
Вопросы антикоррозионной защиты аппаратов в целлюлоз-
но-бумажной промышленности подробно рассмотрены в работе
[11]: Большие затраты на ремонт антикоррозионных покрытий
и связанные с этим дополнительные простои оборудования вы-
нуждают эксплуатационников отдавать предпочтение аппара-
там, изготовленным из коррозионностойких металлов. Повы-
шенные. капитальные датраты в этом случае компенсируются
при эксплуатации.
Монометалл, указанный в табл. 7.14, применяется обычно
для изготовления узлов (перемешивающих устройств, разбави-
тельных сопл, гребкОвых устройств и т. и.), где применение
биметалла нецелесообразна. Для изготовления корпусов башен
и Смесителей массы используют, как правило, двухслойные
стали. Это обеспечивает снижение стоимости; аппаратов и эко-
; номию остродефицитных никелемолибденовых сталей.
352 ' '
7.14. Материалы отбельных аппаратов
Наименование аппарата Характеристика среды Материал аппарата или его частей, соприкасающихся с массой
Башня предварительной обработки Башня хлорирования Смеситель массы с хло- ром Перемешивающее уст- ройство башни хлориро- вания, сопло разбави- тельное Башня гипохлоритной отбелки Смеситель-подогреватель массы ступени гипохло- рцтиой отбелки, гребко- вое устройство Перемешивающее уст- ройство, Сопло разбави- тельное башни гипохло- ритной отбелки Башня отбелки дву- окисью хлора Смеситель массы с дву- окисью хлора, гребковое устройство Целлюлозная масса (тем- пература до 25 °C) кон- центрацией 3,0—3,5%, обработанная раство- ром гипохлорита или дву- окисью хлора 1. Содержание актив- ного хлора в массе 0,9 г/л, pH 2—4 2. Содержание двуокиси хлора в масСе 0,15 г/л, pH 2—4 Целлюлозная масса кон- центрацией 3,0—3,5%, температура до 25 °C, концентрация хлора в массе 1—3 г/л; pH 2,0—2,5 То же, что в башне Концентрация массы 2— 3%, температура до 25 °C, pH 2—4,5. Кон- центрация С1а в массе 0,1—0,6 г/л Целлюлозная масса кон- центрацией 10—12%, об- работанная гипохлори- том, температура 35— 40 °C, pH 8—12, содер- жание активного хлора в массе 2,0—2,5 г/л То же, что в башне Концентрация массы 2— 3%, температура до 40 °C, pH 4,5-10 ; Целлюлозная масса кон- центрацией 10->-12% (температура 65—70 °C), обработанная раствором двуркиси хлора: Концен- трация двуокиси хлора в массе 0,4—-0,8 г/л, pH 4—6 То же, что в башне Сталь 08Х17Н15МЗТ; углеродистая сталь с по- следующим гуммирова- нием Титан ВТ 1-0; углероди- стая сталь, футерованная кислотоупорными плит- ками Титан ВТ 1-0; углероди- стая сталь с последующим гуммированием или защитой стеклотканью на основе полиэфирной смо- лы Титан ВТ 1-0; углероди- стая сталь с последую- щим гуммированием Сталь 08Х17Н15МЗТ; титан ВТ1-0; углероди- стая сталь с последующим гуммированием Сталь 08Х17Н15МЗТ титан ВТ1-0; углеродис- тая сталь с последующим гуммированием или за- щитой стеклотканью на основе полиэфирной смолы Сталь 08Х17Н15МЗТ; тнтан ВТ1-0 Сталь 08Х17Н15МЗТ; титан ВТ1-0; углероди- стая сталь с последующим гуммированием Тнтан ВТ 1-0; углероди- стая сталь, футерованная . кислотоупорными ф ар - фороаыми плитками иа полиэфирной смоле Титан ВТ1-0
353
Продолжение
Наименование аппарата Характеристика среды Материал аппарата или его частей, соприкасающихся с массой
Перемешивающее уст-
ройство, сопло разбави-
тельное башни отбелки
двуокисью хлора
Башня облагораживания
Башня нейтрализации
и щелочения
Смеситель-подогреватель
массы ступени щелоче-
ния
Перемешивающее уст-
ройство, сопло разба-
вительное башни щело-
чения
Баки химикатов:
гипохлорита натрия
или кальция
Концентрация массы
2—3%, температура до
60 °C, pH 3,5—5. Кон-
центрация С1О2 в массе
0,1—0,3 г/л
Целлюлозная масса кон-
центр ацней 10— 12%
(температура 100—
125 °C), обработанная
щелочью. Концентрация
щелочи в массе 6—10
г/л, pH 9—12
Целлюлозная масса кон-
центрацией 10—12%
(температура до 60 °C),
обработанная щелочью.
Концентрация щелочи
в массе 1—2 г/л, pH
10—12
То же, что в башне
Концентрация массы
2—3%, температура
до 60 °C, pH 9—Н. Кои?
центрация NaOH в массе
0,3—3,0 г/л
• сернистой кислоты
щелочи или тринат-
рийфрсфата
двуокиси хлора
Баки оборотных вод
_ после башен: .
хлорирования
Раствор гипохлорита
кальция или натрия
(30—45 г/л активного
С14), температура 15—
25 °C, pH 8-9
Водный раствор SO2
концентрацией 1 —2%,
температура 15—25°С,
pH 2,5—4,5
1. Водный раствор кон-
центрацией 100—200 г/л,
температура 15—25 °C
2. Водный раствор
NasPO4 концентрацией
до 20 г/л, температура
15—25 °C
Водный раствор ClOj
концентрацией. 5—7 г/л,
температура 15—25 °C,
pH 2,5—4,0
Кислая оборотная вода,
pH 2—4,5; температура
до 40 °C; содержание
. органических веществ
до 300 мг/л
Титан ВТ 1-0; . сталь
08Х17Н15МЗТ
Сталь 08Х18Н10Т;
08Х17Н15МЗТ; углеро-
дистая сталь, футерован-
ная кислотоупорным
кирпичом
Сталь 12Х18Н9Т;
08Х18Н10Т; углероди-
стая сталь с последую-
щим гуммированием
Сталь 12Х18Н9Т;
08Х18Н10Т
Сталь
08Х18Н10Т;
стая
ющим
12Х18Н9Т;
углероди-
с последу-
сталь
гуммированием
Сталь 08Х17Н15МЗТ;
титан ВТ 1-0; углероди-
стая сталь с последую-
щим гуммированием
Сталь 0ЙХ17Н15МЗТ;
углеродистая сталь с по-
следующим гуммиро-
ванием
Сталь 12X18Н9Т;
08Х18Н10Т; углероди-
стая сталь с последующим
гуммированием
Титан ВТ1-0; углеро-
дистая сталь, футероиан-
ная кислотоупорными
плитками на лолиэфир-
Пой смоле
Титан ВТ1-0; сталь
08Х17Н15МЗТ; углеро-
дистая сталь с последую-
щим гуммированием
354
Продолжение
Наименование аппарата Характеристика среды Материал аппарата или его частей, соприкасающихся с массой
Бакн оборотных вод после башен: • отбелки ’ двуокисью хлора Кислая оборотная вода, pH 3,5—4,5; темпера- тура 70 °C; содержание органических веществ до 300 мг/л; ноны SOJ"2, SO^2, Cl- и НС1 Тнтан ВТ1-0; сталь 08Х17Н15МЗТ; углеро- дистая сталь, футерован- ная кислотоупорными плитками на полиэфир- ной смоле
гипохлорнтной белки ОТ- Оборотная вода, pH 4,5—8,0; содержание органических веществ до 300 мг/л, остаточный активный хлор до 0,5 г/л, ионы С1О—, С1— н НС1 Сталь 08Х17Н15МЗТ, углеродистая сталь с по- следующим гуммиро- ванием
нейтрализации и лочения ще- Щелочная оборотная вода, pH 9—11, темпера- тура до 60 °C; содержа- ние органических ве- ществ до 200 мг/л; NaOH 0,3—3 г/л Сталь 12Х18Н9Т; 08Х18Н10Т; углероди- стая сталь с последую- щим гуммированием
Диспергатор хлора На входе хлор-газ, вода. На выходе хлор, диспер- гированный в воде, на 1 кг хлора 20—30 л воды Титан ВТ 1-0 (при подаче увлажненного хлор-га- за); стеклоткань на ос- нове полиэфирной смолы
Испаритель хлора Жидкий хлор н сухой хлор-газ Углеродистая сталь
Реактор кислородно- щелочной отбелки Целлюлозная масса кон- центрацией 12—26% (температура 115— 130 °C), обработанная растворами , щелочи и тринатрийфосфата, в сре- де кислорода-газа, pH 9—12 Сталь 08Х17Н15МЗТ
Реактор для отбелки целлюлозы газообразным хлором Целлюлозная масса кон- центрацией 27—35% в воде, пушонка и хло- ровоздушная смесь. Кон- центрация хлора 50%, температура 35°C Титан ВТ1-0
Бассейны массы высокой концентрации и масс- ные вертикальные бас- сейны Среда в зависимости от места установки аппа- рата в потоке .целлюлоз- ного производства 08Х17Н15МЗТ; 10Х17Н13М2Т; 12Х18Н9Т; 08Х18Н10Т; углеродистая сталь с по- следующим гуммнрова- ванием
-Ж.---
355
Прдмывные фильтры отбельных установок в настоящее
время изготовляют из сталей 08Х17Н15МЗТ и 08Х18Н10Т. По-
следний материал используют на ступенях промывки массы
после башен нейтрализации и щелочения. Для фильтров про-
мывки массы после башен хлорирования и двуокиси хлора счи-
тают более стойким титан ВТ1-0.
Использование титана для изготовления башен отбелки дву-
окисью хлора, ее узлов, баков для растворов СЮг и смесите-
лей с массой резко повысило надежность этих аппаратов, уп-
ростило обслуживание и снизило простои.
Титан обладает высокой коррозионной стойкостью во мно-
гих средах: во влажном хлоре (при содержании влаги более
0,005%), в водных растворах хлоридов, двуокиси хлора, гипо-
хлоритов и т. п. Однако следует отметить, что при взаимодейст-
вии титана с хлором происходит пирофорная реакция. Титан
воспламеняется в сухом хлоре и кислороде. При длительной ра-
боте титана в концентрированной азотной кислоте иногда про-
исходит его самовозгорание со взрывом [9].
Трубы из титана также нашли широкое применение в цел-
люлозно-бумажной промышленности. В составе отбельных уста-
новок их поставляют заводы химического машиностроения.
После гибки трубы рекомендуется отжигать для снятия внут-
ренних напряжений.
Наряду с металлами в отбельных цехах используются и стек-
лопластики. Их применяют для трубопроводов, вентиляционных
зонтов, промывных фильтров и некоторых емкостей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аким Г. Л. Кислородно-щелочная отбелка: за н против.—Бум. пром-
сть, 1978, № 1, с. 16—19.
2. Алферьев М. Я. Судовые двнжнтелн. М., 1947.
3. Брик М. И., Васильев Б. А. Технологическая щепа. М., 1975. 200 с.
4. Вальщиков Н. М. Рубнтельные машины. Л., 1970. 327 с.
5. Васильев И. А., Гаврилов Ю. С. Опыт круглогодовой механической
окорки древесины на лесных складах. Петрозаводск, 1966. 80 с.
6. Васильев И. А., Грошев В. С., Зорин В. Я. Исследование работы сор-
тировок щепы СЩ-120 в производственных условиях.— Реф. информ. Целлю-
лоза, бумага, картон, 1976, № 17.
7. Власов В. А., Локштаиов Б. М. Расчет мощности привода барабана
сухой окоркн —Реф. ннформ. Целлюлоза, бумага, картон, 1976, № 30, с. 12.
8. Воробейчик Б. Ю., Локштаиов Б. М., Свирии Л. В. Промышленное
использование коры: Обзор. М„ 1976. 44 с.
9. Воробьева Г. Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных
средах химических производств. М., 1975. 225 с.
10. Выпарные вертикальные трубчатые аппараты общего назначения: Ка-
галог/УкрНИИхнммаш. Киев, 1972.
11. Дерешкевич ГО. В., Пахомов Н. М., Коперник В. В., Горина Б. С. Ан-
тикоррозионная защита аппаратов н строительных конструкций в целлюлоз-
но-бумажной промышленности. М., 1967. 505 с.
12. Добровольский П. П. Дефибрирование древесины. М., 1972. 232 с.
13. Двтлов Е. С. Дисковые мельинцы отечественного производства для
целлюлозно-бумажной промышленности.— Целлюлозно-бумажное машино-
строение, 1974, Ns 1, с. 1—5.
14. Зорин В. Я-, Васильев И. А. Критерии н методы оценки качества сор-
тировки щепы —Реф. информ. Целлюлоза, бумага, картон, 1976. Ns 8, с. 10.
15. Иванов С. Н. Технология бумаги. М* 1970. 696 с.
16. Исследование гидродинамики и массопередачи в системе кислород-
целлюлозная масса. Отчет НИИЦмаша по теме 239—73. Петрозаводск, 1970.
17. Кипрушкии А. Н„ Ширякии Б. В., Старжинекий В. Н. Уменьшение
шума рубнтельных машин.— Бум. пром-сть, 1974, № 1, с. 17.
18. Корчунов Ю. Н. Унифицированная серия содорегенерацнониых котло-
агрегатов.— Экспресс-информация. Целлюлоза и бумага, 1975, № 7, с. 22—27.
19 Крылов Г. А. Исследование процесса сухой барабанной окоркн дре-
весины- Дне на соиск. ученой степени кадд. техн. наук. Химки, 1973 (ЦНИИ-
МЭ).
20. Крылов Г. А., Власов В. А., Демин К. К- Интенсификация барабанной
окоркн лесоматериалов-.— Лесная промышленность, 1977,.№ 4, с. Ц.
21. Кугушев И. Д., Смирнов К. А. Сортирование бумажной массы. М„
1971. 200 с.
22. Лаишаков Н. Н. Некоторые вопросы проектирования разбавительных
устройств.— Бумагоделательное .машиностроение, 1972, вып, 19, с. 34-40.
23. Ласкеев П. X. Производство древесной массы. М., 1967. 580 с.
24. Липовков И. 3. Содорегенерационные котлоагрегаты. М., 1977, 224 е.
357
25. Лицмаи Э. П. Производство технологической щепы: Обзор. М., 1976,
50 с.
26. Локштаиов Б. М. Исследование процесса окоркн березовой древесины
в барабанах: Дне. на соиск. ученой степени канд. техн, наук, Л., 1972.
27. Локштаиов Б. М., Житков А. В., Трефилова Т. Ф. Сухая окорка
древесины в барабанах на предприятиях ЦБП: Обзор. М., 1976. 53 с.
28. Локштаиов Б. М., Житков А. В., Трефилова Т. Ф. Окорка листвен-
ных пород древесины и тонкомера в целлюлозно-бумажной промышленности:
Обзор, М., 1974. 51 с.
29. Мазарский С. М. и др. Оборудование целлюлозно-бумажного произ-
водства,—М., 1968. 456 с.
30. Масалимов Р. М. Прогрессивный способ изготовления снт с щелевыми
отверстиями.— Экспресс-информация. Сер. ХМ-9, 1978, № 14, с. 5.
31. Матюнин В. Я. Исследование процесса подготовки низкокачественной
древесины в корообдирочных барабанах для получения технологической щепы:
Дне. на сонск. ученой степени канд; техн. наук. М., 1972 (ЦНИИМЭ).
32. Машины и аппараты химических пронзводств/Под ред. И. И. Черно-
быльского. М., 1975. 454 с.
33. Мешалки для высоковязкнх и неньютоновскнх сред. Типы, параметры.
Основные размеры и технические требования. ОСТ 26-01-896—73. М., 1973. 17 с.
34. Мюнстер Э. Увеличение выхода сульфатной целлюлозы с помощью
новых методов размола.— Бумажная промышленность, 1974, № 3, с. 30—31.
35. Непении Н. Н. Технология целлюлозы. Т. 1. Производство сульфитной
целлюлозы. М., 1976. 624 с.
36. Непеиии Ю. Н. Технология целлюлозы. Т. 2. Производство сульфат-
ной целлюлозы. М., 1963. 936 с.
37. О результатах экспериментального исследования процесса перемеши-
вания концентрированных волокнистых суспензий мешалками различных ти-
пов. Отчет ЛТИ им. Ленсовета. Л., 1977.
38. ОСТ 26-08-1377—76. Сита сортировок и сгустителей. Конструкция и .
размеры.
39. ОСТ 26-08-2002 — 77 Барабаны корообдирочные. Типы и основные
параметры.
40. ОСТ 26-08-1258 — 75 Машины рубительные дисковые. Типы и основ-
ные параметры.
41. ОСТ 26-08-781—73 Сортировки щепы плоские. Основные параметры.
42. Отбелка целлюлозы: Монография ТАППИ № 27/Под ред. У. Г. Рэп-
сона. М„ 1968. 284 с.
43. Пашииский В. Ф. Машины для размола волокнистой'массы. М., 1972.
160 с.
44. Повсиительиая записка, к отраслевому стандарту. ОСТ 26-08-86 — 70
Сита сортировок. Конструкция и размеры.
45. Применение пульсационных мельниц для обработки волокнистых ма-
териалов: Экспресс-информация. Бумага и целлюлоза. Вып, 5-76. М„ 1976.
46. Разумовский В. Г. Исследование процесса окоркн лиственницы в око-
рочных барабанах: Дне. иа сонск. ученой Степени канд. техн. наук. М., 1971
(ЦНИИМЭ).
47. Рублев А. И., Кондрашов А. И., Литвинов А. Б. Дисковые мельницы:
Обзор. М., 1971. 58 с. '
48. Симонов М. Н., Югов В. Г. Окорка древесины. М., 1972. 128 с.
49. Старжинский В. М. и др. Борьба с шумом в целлюлозно-бумажной
промышленностн/В. М. Старжинский, В.' К. Кнм, А. Д. Лебедев, А. С. Лука-
шевич. М„ 1977. 168 с. -
50. Табунщиков Н. П. Производство извести. М.,/1974, 240 с.
51. Тяпкин В. Р. Регенерация извести н сульфаТно-целлюлозном производ-
стве. М., 1973. 120 с.
52. Шохор Л. Д., Могилевская Н. С. Исследование влияния некоторых
конструктивных И режимных параметров на работу, диспергатора струйного
типа.— Бумагоделательное машиностроение, 1972, вып. 19, с. 28—33.
358
53. Штербачек 3., Тауск П. Перемешивание в химической промышленно-
сти. Л., 1963. с.
54. Материалы фирмы «Камюр» (Швеция) на выставках Буммаш-75 и
Буммаш-78.
55. Материалы фирмы «Сундс АВ» (Швеция) на выставках Буммаш-75 и
Буммаш-78.
56. Fiehn G. Gevenwartiger stand und Entwicklungstrend von Bleich-
verfahren und Bleichtechnologie.— Zellstoff und Papier, 1975, 24, Nr. 1,
6—14, 33.
57. Gavelin Gunnar. DTF — a new chip refiner process pioneered in Swe-
den.— Pulp and Paper International, 1977, 19, N 1, 47—50. (англ.)
58. Carter I. A., Perry F. G. Economics of mechanical pulping in new-
sprint or how to choose a gold mine based on different energy cost scena-
rios.—Tappi, 1975, 58, N 12,80—84. (англ.)
59. Carlsmith L. A., Schlelnkofer R. W., Hoag R. W. Commercial gaseous
bleaching equipment.— Tappi, 1977, 60, N 5, 106—108.
60. Collin G., Maurer A. Entwichlungstendenzen in der zellstoffbleiche.—
Zellstoff und Papier, 1977, v. 26, N 1, 10—14.
61. Kalish J. Oxygen bleaching.—Pulp and Paper International, 1975,
17, N 3, 53—59.
62. Laliberte L. H. Picking right construction materials will reduce ble-
ach plant corrosion.— Pulp and Paper, 1977, 51, N 14, 85—89.
63. Multi — stage bleach occurs in single tower.— Can. Chem. Proc..
1976, v. 60, N 11, 26, 28, 30.
64. Perkins J. K. Equipment for gaseous bleaching.—Tappi, 1973, v. 56.
Nil, 87—91. „ .
65. Rapson W. H., Anderson С. B. Dynamic bleaching; continuous move-
ment of pulp through liquor increases bleaching rate.—Tappi, 1966, 49, N 8,
329_____334.
66. Sharp Sandy. Closing up complicates corrosion.— Pulp and Paper
Canada. 1977, 78, N 7, 51—52.
67. Southern Pulp and Paper Manufacturer, 1977, N 4, 15, 16, 18, 20, 22.
68. Syrjanen A. Resultats d’exploitation de I’installation de pate termo-
mecanique" de Jylhavaara, a Kaipola.— Rev. ATIP, 1976, 30, N 5, 184—189.
^TMP session highlight CPPA annual meeting.—Paper Trade Journal,
11977, March 11 27—31. (англ.) - " ' '
70 Wettergren C. J. Economic aspects of producing and using mechani-
cal pulp.- Tappi, 1975, 58, N 12, 77-79 (англ.).
71 Hlllstr&n R-, Jamieson A., Lindquist B., Smedman L. Process con-
cepts forcxygen delignification—Svensk Pepperstidning. 1977, N 6, 167—17.0.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Баки
— для хранения черного щелока
115—116
— коидеисатоотводчики 70
— теплой воды 338
— фильтратов 338
— химикатов 337
Бассейны для массы 339—343
— высокой концентрации 339—340
— мешалки 343
— разбрасыватели 340
— с боковым горизонтально установ-
ленным приводом мешалок 342
— с верхним расположением приво-
дов мешалок 345
— вымывные 102
Башии отбельные 304—309
— материалы 351—352
— реакционный объем 308—309
Бункеры
— дли сульфата натрия 123—127
— для шлама 145
Вибрационные цилиндрические сор-
тировки
См. Сортировки для тонкого сор-
тирования
Вибрационные плоские сортировки
См. Сортировки для грубого сорти-
рования
Виброактиватор для выгрузки суль-
фата натрия 123—126
Вихревые конические очистители
См. Очистное оборудование -
Водоотделительиые барабаны 22—24
Выпарные аппараты 109—110
Гасители-классификаторы 137—139
Горячего размола установки 207—208
Гребковые устройства 314
Дезинтеграторы 44—46
Дефибреры
— камни 281—283
— прессовые 279—281
— цепные 275—279
360
Диспергаторы хлора 335—337
— струйные 336
Дозаторы щепы 78—80
Дренирующие конвейеры 21—22, 269
Испарители
— каскадные 117—120
— хлора 334—335
Камера питающая 93
Котлы варочные для непрерывной
варки 71—75, 94—98
— загрузочное устройство 95—97
— корпус 94—95
— разгрузочное устройство 97
Котлы варочные для периодической
варки 59—66
— вымывные (выдувные) колена '65
— корпус 59—61
— коллектор для промывки котла 66
— крышки 63—65
— сита 65
— уплотнитель щепы 66
Каустизаторы 140—142
— установки 129—152
— электропривод 150
— контроль и регулирование 151—
152
Котлоагрегаты содорегеиерациоиные
112—115
Короотжимиые прессы 24—26
Корообдирочные барабаны 8—21
— конструкции 13—20
— производительности расчет 8—13
— эксплуатация 20—21
Корорубкн 27—28
Линии загрузки дефибреров 284—286
Мельницы
— дисковые 153—196
— конические 196—199
— молотковые 205—207
— пульсационные 202—204
Мельницы дисковые 153—196, 289—
291
— выбор для технологических про-
цессов 192—196
— гарнитура 175—180
— конструкция 160—168
— сдвоенные 168—174
— одиодисковые 160—168.
— определение производительности
188—193
— параметры 156—158
— применение 180—188
----в производстве древесной массы
186—187
----выравнивание массы 187—188
----массный размол 184—186 ,
----предварительный размол 180—
184
----прочие виды размола 188
---- размол отходов сортирования
187
— электропривод 174—175
Мешалки для шлама 142—143
Миоготрубные установки непрерыв-
ной варки 76—77
Напорные сортировки
См. Сортировки для тонкого сор-
тирования
Осветлители
— однокамерные 130—133
— четырехкамериые 133—135
Отделители волокна 243—245
Отбелка полуфабрикатов, непрерыв-
ные установки 294—303
— в водных растворах химических
реагентов 294—297
— газообразными реагентами 297—
299
— кислородио-щелочиая 299—302
— методом вытеснения (динамиче-
ская отбелка) 302—303
Очистное оборудование 244—262
— вихревые конические очистители
244—260
----для грубой очистки 247—248
----для тонкой очистки 248—252
----установки 252—260
— сепараторы магнитные 260—262
Перемешивающие устройства отбель-
ных башен 354, 309—312
— данные для выбора 313
Печи для обжига известкового шла-
ма 153
Питатели 80—90
— винтовые 87—90
— высокого давлении 82—85
— низкого давления 80—82
— роторные 85—87
Подогреватели черного щелока 122—
123
Проточные ящики 120—122
Промыватели шлама четырехкамер-
ные 135—137
Протирочные сортировки
См. Сортировки для грубого сор-
тирования массы
Пропарки и размола щепы установ-
ки 208—212
Разбавительиые устройства 315—318
— сопла 315—317
— основные параметры 317
Разгрузочные устройства подвесные
97—98
Растворители плава 127—129
Реакторы отбельные 318—327
— кислородио-щелочной обработки
318—323
---- поворотные полки 319
----рыхлители массы 319—323
— колонка предварительной обработ-
ки 323
— многоступенчатой обработки 325—
326
----диффузор промывной 327
— обработки газообразными реаген-
тами 324
Резервуары 99—105
— выдувные 99—102
----емкостного типа 99—100
----с подвижным дном 100—102
— вымывные 102—105
Роллы 199—202
Рубительиые машины 29—49
— дисковые 29—44
----конструкции 30—37
----производительности расчет 37—
40
----эксплуатация 40—41
— специальные 46—49
— электродвигатели 37—40
Сгущения и размола при высокой
концентрации установки 212—215 •
Сгущающие транспортеры
<м. Сгустители
Сгустители
— барабанные 263—273
---- с подачей массы внутрь бараба-
на 266-268
----шабериые 263—265
— двухбарабаииые 269—273
— дренирующие конвейеры 269
— сгущающие транспортеры 268—269
Сита сортировок 218—221
Сепараторы магнитные
См. Очистное оборудование
Содорегенерациоииые установки
110—129
Сортировки для грубого сортирова-
ния массы 221—229
— вибрационные плоские 221—229
361
----сучколовители 222—223
----щеполовки 223—224
— центробежные сучколовители
225—227
— протирочные 227—229
Смесители.
— массы с химикатами и паром
327—333
----двухвальные 327, 330
----одиовальные 328—330
----радиальные 312—313
----роторио-пульсацноиного типа
332
— черного щелока с сульфатом нат-
рия 116—117
Сортировки для тонкого сортирова-
ния массы 229—243
— напорные 231—241
— — с гидродинамическими лопастя-
ми 238
---- односитовые 232—233
----двухситовые 234—237
----с цилиндрическим ротором 239
241
---- односитовые 240
— центробежные 229—231
— цилиндрические вибрационные
241—243
Сортировки щепы 49—54
— гирациоиные 49—53
Сучколовители
См. Сортировки для грубого со-
ртировании
Теплообменники 66—70
— с двойными трубками 69—70
Теплоулавливающие установки 106—
108
Трубы варочные 92—93
Установки для пропарки и размола
щепы
См. Пропарки и размола щепы ус-
тановии
Установки для сгущения и размола
при высокой концентрации
См. Сгущения и размола при вы-
сокой концентрации установки
Установки горячего размода
См, Горячего размола установки
Установки по производству техноло-
гической щепы
См. Щепы технологической уста-
новки
Установки непрерывной варки миого-
трубиые
См, Многотрубные установки не-
прерывной варки
Установки непрерывной отбелки по-
луфабрикатов
См. Отбелки полуфабрикатов не-
прерывная установка
Фильтры
— вакуум-фильтры с барометриче-
ской трубой 346—347
— низковакуумные 351
— со сходящим полотном 143—145
Цистерны пропарочные 90—92
Центробежные очистители
См. Очистное оборудование
Центробежные сортировки
См. Сортировки для тонкого сорти-
рования
Щеполовки
См. Сортировки для грубого сорти-
ровании
Щепы технологической установки
54—58
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие........................................................... 3
1. Древесио-подготовнтельное оборудование..............................5
1.1. Технологический процесс подготовки древесного сырья для произ-
водства волокнистых полуфабрикатов ............................. 5
1.2. Оборудование для окорки древесного сырья................. (J)
1.2.1. Классификации коробдирочиых барабанов. Расчет производи-
тельности и мощности привода ................................ 8
1.2.2. Конструкции корообдирочных барабанов.............. . 13
1.2.3. Некоторые рекомендации по эксплуатации корообдирочных
барабанов.................................................. 20
1.3. Оборудование для подготовки коры к утилизации.............21
1.3.1. Оборудование для обезвоживания коры...................21
1.3.2. Короотжимное оборудование . 24
1.3.3. Корорубки........................................... 27
1.4. Оборудование для измельчения древесины в щепу.............
1.4.1. Классификации дисковых рубнтельиых машин................29
1.4.2. Конструкции дисковых рубнтельиых машин . . ’ 30
1.4.3. Выбор приводного электродвигателя и расчет производитель-
ности ........................-...........................37
1.4.4. Некоторые рекомендации по эксплуатации дисковых рубитель-
иых машин...................................................... 40
1.4.5. Пути совершенствования дисковых , рубнтельиых машин . . 41
1.4.6. Дезинтеграторы..................................... 44
1.4.7. Специальные рубительные машины . . ....................46
1.5. Оборудование для сортирования щепы.........................
1.5.1. Конструкции гирационных сортировок .....................49
1.5.2. Производительность и качество сортирования..............54
1.6. Установки дли производства технологической щепы . . , 54
2. Оборудование для варки целлюлозы . . . .х............... . 58
2.1. Оборудование для периодической варки целлюлозы .:.... 58
2.1.1. Котлы варочйые . ..........................Г . .
2.1.2. Теплообменники . . . .................................\ 66
2.1.3. Бак-конденсатоотводчик....................... >. _ ' ’ ’ 70
2.2. Оборудование для непрерывной варки целлюлозы...............(70)
2.2.1. Установки непрерывной варки с вертикальным котлом . (71>
2.2.2. Установки непрерывной варки многотрубные................76
363
2.3. Аппараты установок непрерывной варки- целлюлозы ...... 78 ;
2.3.1. Дозаторы...............• z.........................
2.3.2. Питатели . . . . . . . ......................8Q <
2.3.3. Аппараты трубные . - • •_......................... 90
2.3.4. Камера питающая . . . . .z....... 93:
2.3.5. Котел варочный . . . . . . • ............... 93
2.3.6. Подвесное разгрузочное устройство . : .............97
2.4. Аппараты для приема массы ; . . . • ...................99
Выдувные резервуары . : ...............................
2.4.2. Вымывные резервуары ..............................‘ЧХ
2.5. Установки теплоулавливающие.................................*96;
3. Оборудование для приготовления и регенерации щелоков сульфатцел-
люлозиого производства ... ...............................*6®
3.1. Оборудование для выпаривания черного щелока................109
3.2. Оборудование для сжигания черного, щелока ....'.. 110 с
3.2.1. Содорегенерациоииые котлоагрегаты.......................JJ2 '
3.2.2. Баки для хранения черного щелока.......................**°
3.2.3. Смесители..............................................
3.2.4. Испарители каскадные.....................................Щ
3.2.5. Проточные ящики........................................
3.2.6. Подогреватели черного щелока...........................
3.2.7. Установка для хранения, дозировки и подачи сульфата натрия 123
3.2.8. Растворители плава ...................................127~
3.3. Оборудование для каустизации зеленого щелока . ......
3.3.1. Осветлители однокамерные . . ...................
3.3.2. Осветлители четырехкамерные ....................
3.3.3. Промыватели шлама четырехкамерные......................
3.3.4. Применение четырехкамериых осветлителей и промывателей
3.3.5. Гасители-классификаторы......................... •
3.3.6. Каустизаторы.................................... • •
3.3.7. Мешалки для шлама................................
3.3.8. Фильтры со сходящим полотном..........................
3.3.9. Бункеры для шлама и баки для хранения щелоков . . . .
3.3.10. Установки комплектные для непрерывной каустизации . .
3.4. Оборудование для регенерации извести . . ..............
4. Оборудование для размола.....................................
4.1. Мельиицы дисковые........................................
4.1.1. Основные параметры дисковых мельниц .........
4.1.2. Конструкция дисковых мельниц.........................
4.1.3. Электропривод и система управления
4.1.4. Размалывающая гарнитура для дисковых мельниц.........
4.1.5. Применение дисковых мельниц..........................
4.1.6. Определение производительности мельииц .
4.1.7. Некоторые дополнительные рекомендации по выбору, уста-
новке и эксплуатации дисковых мельииц ....................
4.2. Мельницы конические.......................................
4.3. Роллы . .................................................
4.4. Пульсационные мельницы...................................
4.5. Мельницы молотковые......................................
4.6. Устаноакн горячего размола...............................
129
130*;
133"
135
136
137
140’
142 •
143.
145
146
152
153,
153 '
156
160 !
174 ’
175 i
180
188 ’
195 ;
196
199 J
202 ‘
205
207
364
4.7. Установки дл» пропарки и размола щепы .................... 208
4.8. Устаиппки иля сгущения и размола массы при высокой концентра-
ции ....................................... ' < 212
~5. Оборудование' для сортирования, очистки и сгущения массы . . 215
5.1. Сортирующее оборудование....................................215
5.1.1. Схемы сортирования......................................215
5.1.2. Типы оборудования для сортирования волокнистой массы . . 216
5.1.3. Сита сортировок....................................... 218
5.1.4 Оборудование для грубого сортирования . . ...... 221
5.1.5. Оборудование для тонкого сортирования массы . . 229
5.1.6. Отделитель волокна .' 243
5.2: Очистное оборудование.......................................244
5.2.1. Вихревые конические очистители . . .............244
5.2.2. Установки вихревых конических очистителей ..............252
5.2.3. Аппараты для магнитного сепарирования...................260
5.3. Сгущающее оборудование......................................262
5.3.1. Шабериые и бесшабериые барабанные сгустители............263
5.3.2. Барабанные сгустители с подачей массы внутрь барабана . . 266
5.3.3. Сгущающие транспортеры............................ . 268
5.3.4. Двухбарабаииые сгустители . . ...................... 269
6. Оборудование для производства древесной массы .:...... 273
6.1. Оборудование для производства древесной массы из балансовой дре-
весины ..........................................................274
6ДЛ. Схема производства дефибрериой древесной массы . . . . 274
Дефибр еры цепные.................................... (Й51
6.1.3. Дефибреры прессовые.................................. . 279
6.1.4. Дефибрериые камни.......................................281
6.1.5. Линии загрузки дефибреров...............................284
6.2. Производство древесной массы из щепы.......................286
7. Оборудование для отбелки полуфабрикатов....................... (29$
7.1. Установки непрерывной отбелки полуфабрикатов . . . . 293
7.1.1. Установки непрерывной отбелки полуфабрикатов в водных рас-
творах химических реагентов . ................................294
7.1.2. Установки отбелки полуфабрикатов газообразными реагентами 297
7.1.3. Установки кислородио-щелочной отбелки полуфабрикатов . 299
7.1.4. Установки отбелки полуфабрикатов методом вытеснения . ..'302D
7.2, Вопросы унификации оборудования отбельных установок . . . 303
7.3. Башни отбельные...........................................304
7.3.1. Перемешивающие устройства отбельных башен........... 309
7.3.2. Радиальный смеситель..................................312
7.3.3. Гребковое устройство..................................314
7.3.4. Разбавительные устройства . . :.............. 315
7.4. Новые отбельные реакторы..................................318
7.5. Смесители массы...........................................327
7.6. Питатели массы . . :..............'.................333
7.7. Испарители и диспергаторы хлора, применяемого для отбелки цел-
люлозы ........................................................ 334
7.8. Емкостные аппараты........................................337
7.9. Бассейны для массы высокой концентрации...................338
7.10. Вертикальные металлические массные бассейны . 342
7.11. Промывные фильтры ..................................... 346
7.12. Конструкционные материалы отбельных аппаратов............351
Список литературы................................................357
Предметный указатель . . ................................360
ОБОРУДОВАНИЕ
ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОГО
ПРОИЗВОДСТВА
Том 1
Вячеслав Александрович Чичаев,
Анатолий Александрович Васильев,
Игорь Александрович Васильев и др.
Оборудование для производства волокнистых
полуфабрикатов
Редактор издательства Е. Д. X и вр и ч
Оформление художника В. И. Воробьева
Художественный редактор В. Н. Тикунов
Технический редактор Н. М. Серегина
Корректоры Л. Я. Ф а е н с о н, Г. К- П н г р о в
Вычятка Е. Н. С о к о л о в о й
И Б Кв 969
Сдано в набор 28.08.80. Подписано в печать 03.03.81. Т-06117.
Формат 60x90/16. Бумага типографская № 2. Гарнитура
литературная. Печать высокая. Усл. печ. л. 23,0. Усл. кр.-отт.
23,0. Уч.-нзд. л. 24,83. Тцраж 2900 экз. Заказ 2176. Цена
1 р. 50 к.
Издательство «Лесная промышленность», 101000,
Москва, ул. Кирова, 40а
Ленинградская типография № 4 ордена Трудового Красного
Знамени Ленинградского объединения «Техническая книга»
нм. Евгении Соколовой Союзполиграфпрома прн Государст-
венном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и
книжной торговли. 191126, Ленинград, Социалистическая
ул., 14.
’ «’Л ; ’V -Г»
-/ •- ••" , ' ‘ . '
Основные единицы СИ
» Единиц* -
- _ Величина наименование обозначения
Длина метр м
Масса килограмм кг .
Время секунда _ с
Сила электрического тока ампер А
Термодинамическая температура кельвии К*
Количество вещества МОЛЬ моль -
Сила света кандела КД
*- Допускается применять температуру Цельсия / (°C); t='T—Т#, где
Т — температура Кельвина, То = 273,15 К- По размеру градус Цельсия'
равен Кельвину.
Производные единицы СИ, имеющие собственные наименовании
Величина Единица Вычисление производной единицы
наимено- вание обозначе- ние через другие единицы СИ через основные единицы СИ
Сила иьютон н — м-кг-с-*
Частота герц Гц — с-1
Давление паскаль Па Н/м» М—®КГС-®
Энергия, работа, количест- во теплоты джоуЛь Дж ' Нм м2-кг-с~2
Мощность, поток энергии ватт Вт Дж/с м2-кг-с-8
Количество электричества, электрический зарид кулои Кл — с-А
Электрическое напряже- ние, электрический потен- циал вольт В Вт/А м2кгс-*-А~1
Электрическая емкость фарад ф Кл/В м-^кг-^с4-А2
Электрическое сопротивле- ние ОМ Ом В/А м2-кг-с~*-А-2
Электрическая проводи- мость сименс См А/В м~2кг_,с*А2
Поток магнитной индук- ции вебер Вб Вс м2 кг-с~2-А-1
Индуктивность геири Гн Вб/А м*-кгс_2‘А-1
387
’ ’ ' . . J .'?
Производные единицы СЦ, наиболее часто употребляемые в выпускаемой
. 'МмныьйЙм литературе •_ ,1
Величина- Единица Величина ДУ '1 Едвийца
Масса кг Массовая теплоемкость. Дж/(кг-К)
Вес, сила / Н газов
. Плотность кг/м* Объемная теплоемкость Дж/(м?-К)
fj J Удельный вес Н/м» газов
Частота вращения с-1 Тепловой поток Вт
Момент силы, момент па- Нм Поверхностная плот- В т/м®
ры сил ность теплового потокв
Момент Инерции: Объемная плотность теп- Вт/м*
. ..- динамический (тгг) левого потока
маховой (mD*) v кЛм® Коэффициент теплообме- Вт/(м*-К)
- 1 - площади плоской фн- м< иа (теплоотдачи), коэф-
гуры . фициент теплоотдачи
Изгибающий момент, Н-м Теплопроводность Вт/(м-К)
крутящий момент Температуропроводность м*/с
давление, механическое Па=Н/м® Теплота сгорания топ- Дж/кг
напряжение, модуль уп- лива
ругости Количество электричест- Кл
4.S I Работа, энергия Дж ва, электрический заряд
Динамическая мощность Па-с Электрическое напряже- В
Ударная вязкость Дж/м® иие, электродвижущая
’ f£ Л , Кинематическая вяз- м«/с сила, электрический по-
КОСТЬ теициал
;.-v • Поверхностное натяже- Н/м Удельное электрическое Ом-м
иие сопротивление
•. .'А.'. Массовая концентрации кг/м* Магнитная индукция L*
Молярная концентрация моль/м» Активная мощность ВТ
Количество теплоты, эн- Дж Реактивная мощность
тальпия, теплота химн- Полная мощность В-А
Z ческой реакции Звуковая энергия Дж
Теплоемкость системы Дж/к Энергия излучения Дж
Удельная теплоемкость Дж/(кг-К) Поток излучения (лучи- Вт
Удельная энтропия Дж/(кг-К) стый поток)
Приставки и множители для образования десятичных кратных
и дольных единиц
Наименование Обозначение Множитель Наименование Обозначение Множитель
экса Э 101® децн д . 10-1
пета П 10“ саити С 10-*
тера Т 101» милли м 10—8
гига г 10» микро мк 10- »
мега М <101 нано и го-»
КИЛО к 10» ПИКО п 10-1®
гекто г 10» фемто ф 10-1»
дека да 10» атто а 10-18