книги / Оборудование целлюлозно-бумажного производства. Оборудование для производства волокнистых полуфабрикатов
.pdfотверстий сита. 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 |
|
СЦН-0,4 |
СЦН-0,9 |
|
СЦН-2,0 |
сита сортировки, |
|
|
|||
мм |
|
|
|
|
|
К о н ц е н т р а ц и я м а с с ы—12 % |
|
|
|||
1,4 |
I |
30—50 |
I 7 5 -1 2 5 |
I |
150—250 |
1,6 |
| |
30—60 |
| 100— 150 |
| |
200—300 |
К о н ц е н т р а ц и я |
м а с с ы 1—,52 ,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 тип 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 они, 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 механизма и устройства для промывки сита. Ванна установлена на фундаменте на пружинах, имеет отверстие для входа сортируемой массы и выхода отходов, грязевой люк и устройство для регулирования уровня массы. Ситовый цилиндр
/ |
2 |
Рис. |
5.9. Вибрационная цилин |
||
|
|
дрическая сортировка: |
|
||
|
|
а — общим вид; |
6 — принцип |
рабо |
|
|
|
ты; |
/ — ванна; |
2 — ситовый |
ци |
|
|
линдр; 3 — вибрационный механизм; |
|||
|
|
4 — устройство для промывки |
сита- |
||
|
|
•3— привод |
|
|
Рис. 5.10. Отделитель волокна:
/ — корпус; 2 — вертикальные пере городки; 3 — фракционирующие ра мы с сетками; 4 — сопла; 5 — па трубки; 6 — распределительным кол лектор; 7 — патрубки для выхода задержанного волокна; 8 — патру бок для удаления мелочи (освет ленного фильтрата)
эксцентрично установлен в ванне и совершает вращательное н 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 спрыскозой 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.
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 из 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 сортируе |
1,5 |
1,5 |
мой массы, % |
0,25—0,7 |
0,25—0,7 |
Ширина щелей сита, мм |
||
Частота вращения цилиндра, мин-1 |
5,8 |
5,8 |
Частота колебаний цилиндра, мин-1 |
1250 |
1250 |
Мощность электродвигателя привода ци |
1,1 |
1,1 |
линдра, кВт |
13 |
13 |
Мощность электродвигателя привода ви |
||
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 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 его внутреннюю полость на три отделения. В каждую вертикальную перего родку вмонтированы съемные фракционирующие, рамы. 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 расположенными патрубками соединены с
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 удаление суспензии из средней части корпуса установлена дроссельная заслонка регулятора вакуума (на рисунке не показана).
Исходна^ 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 |
Концентрацияпоступающей массы, |
% |
. |
0,7—1,0 |
|
Давление массы в соплах, МПа |
. |
0,06—0,10 |
||
Степень улавливания |
волокна из |
оборотной во |
90—99 |
|
ды, % |
м: |
|
|
|
Габаритные размеры, |
|
|
2,60 |
|
длина |
|
|
|
|
ширина |
|
|
|
2,66 |
высота |
|
|
|
2,20 |
Масса, т |
|
|
|
1,55 |
5.2.ОЧИСТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
5.2.1.Вихревые конические очистители
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
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, двигаясь 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 v и радиусом вращения г су ществует зависимость
vrn —const,
где п — переменная 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.
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 и 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 давления приводит к уве: личению эффективности очистки и пропускной способности очи стителей. Однако увеличение давления связано со значитель ным возрастанием энергозатрат на прокачку массы через очи ститель. Поэтому некоторые зарубежные фирмы идут по пути снижения давления на 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 ртходов 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 очистители относительно небольших * диаметров, про изводительностью от 100 до 300—400 л/мин. Переход на очи стители небольших размеров объясняется упомянутым ранее стремлением повысить эффективность очистки при некотором снижении энергозатрат.
В нашей стране разработаны и выпускаются вихревые очи стители двух типов: вихревые очистители ОМ, предназначен ные для грубой очистки волокнистой массы концентрацией до 5%; вихревые очистители ОК, предназначенные для очистки во локнистой массы концентрацией до 1%.
Вихревые очистители ОМ выпускаются трех типоразмеров (ОМ,-01, ОМ-02 и ОМ-ОЗ), а очистители типа ОК — четырех типоразмеров (ОК-01, ОК-02, ОК-04 и ОК-08). Вихревые очи стители ОК 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 пропускной 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-ОЗ |
Диаметр очистителя, мм |
140 |
215 |
405 |
Пропускная способность, л/мин |
670 |
1000 |
1800 |
Эффективность очистки массы от ми |
Не менее 80 |
Не менее 70 |
|
неральных включений размером бо |
|
|
|
лее 3 мм, скрепок, кнопок и т. п., % |
|
|
|
Габаритные размеры, м: |
|
|
1,04 |
длина |
1,02 |
1,02 |
|
ширина |
0,94 |
0,94 |
1,04 |
высота |
2,66 |
3,35 |
3,93 |
Мгсса, т |
0,33 |
0,37 |
0,56 |
Рис. 5.12. |
Вихревой |
очиститель типа ОМ: |
1 — головка; |
2 — конус; |
3 — смотровой цилиндр; |
4 — грязевик; |
5 — задвижки с пневмоприводом; |
|
6 — опорная конструкция |
|
лены задвижки. Головка с патруб |
|||||||||
ками и конус изготавливаются из |
|||||||||
нержавеющей |
|
стали |
(конус |
имеет |
|||||
внутри износостойкое |
полиуретано |
||||||||
вое покрытие), |
смотровой цилиндр |
||||||||
выполнен из стекла. Грязевик слу |
|||||||||
жит для сбора загрязнений. Он |
|||||||||
имеет патрубок для отвода отходов |
|||||||||
и патрубок |
для подвода |
воды |
(на |
||||||
рисунке не |
показан). |
очиститель |
|||||||
Масса |
|
поступает |
в |
||||||
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- |
|||||||||
бавительная |
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 разбавительной воды 0,40 МПа. Они на ходят наибольшее применение в потоках производства массы из макулатуры. Как правило, устанавливаются после гидроразбивателя и используются для предварительной, грубой очи стки массы. Сходную конструкцию с очистителями ОМ имеет
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
иотличаются друг от друга в основном размерами и исполне нием системы узла удаления отходов. Очистители ОК-01,ОК-02
иОК-04 в отличие от очистителей ОК-08_и типа ОМ приме няются в технологических линиях” как многоступенчатые уста новки. В зависимости от использования очистителей на той или иной ступени они могут иметь некоторые конструктивные осо бенности.
Очистители всех типоразмеров состоят из головки с патруб ками входа и выхода массы, конической части, в вершине ко
торой имеется отверстие для выхода отходов. В зависимости 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 мерами, так и без них. На последней ступени установок эти очистители всегда применяются с камерами для отмыва во локна от отходов и регулирования количества отходов. Очи стители ОК-04 в установках на всех ступенях применяются с камерами отходов, в зависимости от ступени установки ка меры имеют различную конструкцию.
Оснащение вихревых очистителей большого типоразмера, предназначенных для тонкой очистки массы, камерами для от вода отходов обусловлено следующим. В современных кон струкциях очистителей для снижения возможности забивания
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 ловия частичного возврата загрязнений из коллектора в очи ститель. Для устранения этого явления в очистителях приме няются камеры различных конструкций.
На рис. 5.13, а показан очиститель ОК-04 с камерой отхо дов, оснащенной патрубком для удаления воздуха из массы (используется на первой ступени установки). Камера-, состоит из корпуса цилиндрической формы, в днище которого имеется патрубок для отвода отходов. Внутрь корпуса вставлена съем ная чашка из износостойкого материала. В центре камеры со осно с очистителем установлен патрубок для удаления воздуха из массы. Этот патрубок соединяется с вакуумной системой. Камера крепится к очистителю с помощью фланцев.
Загрязнения вместе с волокном по нисходящему потоку че рез отверстие в вершине конуса очистителя поступают в ка меру отходов, заполняют ее и под действием перепада давле ний в зоне камеры выводятся из очиетителя. Воздух, скапли-
Рис. 5.13. Вихревой очиститель ОК-04 с камерой отходов |
(а) |
и с устройством |
|||
для регулирования количества отходов ( б ) : |
|
|
|
|
|
1 — вихревой очиститель; |
2 — конус; 3 — прозрачный цилцНдр; 4 |
камера |
отходов; |
3 |
|
патрубок разбавительнон |
воды; 6 — патрубок для удаления отходов; |
7 |
патрубок |
для |
удаления воздуха из массы