3.2 Свежая вода для сортирования белёной целлюлозы и мокрой части пресспата

При получении целлюлозы для химической переработки к воде предъявляются специальные требования, так как сорбируемые целлюлозой катионы и анионы из обычной воды могут привести к снижению качества готовой продукции.

Влияние некоторых веществ, содержащихся в готовой продукции на её качество.

Повышенная зольность целлюлозы приводит к нарушению режима производства и ухудшению свойств волокна. При повышении зольности целлюлозы от 0,05 до 0,25 % фильтруемость вискозы уменьшается в 5 раз. Содержание золы в целлюлозе и ее состав зависят от качества производственной воды, коррозионной устойчивости оборудования и чистоты применяемых химикатов, растворов и культуры производства.

Соединения кальция и кремния ухудшают процесс фильтрации вискозы. При получении волокна высокой прочности присутствие кремния нежелательно, так как его кристаллы создают слабые места в волокне и снижают его динамическую прочность. Содержание в золе солей кремния резко снижает предел выносливости вискозного волокна.

Наличие в вискозном растворе солей железа вызывает большие затруднения при переработке такой вискозы, так как вязкость растворов значительно увеличивается. Большое содержание кальция вызывает следующие затруднения: осаждение гемицеллюлоз в растворе, уменьшение фильтруемости вискозы (образуются отложения).

Показатели качества воды для производства целлюлозы для химической переработки приведены в таблице 3.2 [5].

Таблица 3.2 – Показатели качества воды

Наименование показателя	Значение
рН	5,0 – 7,5
Температура, °С, не более	80
Общее солесодержание растворённых веществ, мгл, не более	200
Солесодержание, мг/л, не более	120
Жесткость общая, мг-экв/л, не более	0,03
Щелочность общая, мг-экв/л, не более	2
Содержание катионов, мг/л, не более:
железа	0,1
марганца	0,05
натрия и калия	40
алюминия	1,0
кальция	0,42
магния	0,12
Содержание анионов, мг/л, не более:
хлоридов	30
силикатов	5
Окисляемость перманганатная, мг О/л, не более	15
ХПК, мг О2/л, не более	20
БПК5, мг О2/л, не более	5

4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Обоснование и разработка технологической схемы сушки целлюлозы. Выбор типа основного и вспомогательного оборудования

Целлюлоза из отбельного цеха поступает в бак высокой концентрации (БВК), откуда направляется в приёмный бассейн, а затем подается в машинный бассейн, вместимость которого должна быть достаточной для бесперебойной работы сушильной машины.

Для обеспечения постоянства концентрации массы, поступающей на сушильную машину, между машинным бассейном и очистными сооружениями устанавливается регулятор концентрации и бак постоянного уровня. Из машинного бассейна масса, пройдя стадию разбавления, подается в бак постоянного уровня, а из него самотеком в смесительный насос, где разбавляется оборотной водой и поступает на очистку.

Процесс сортирования белёной целлюлозы для химической переработки включает последовательно следующие операции: удаление из массы песка и других тяжелых минеральных включений, удаление смолы и мелкого волокна (фракционирование).

Схема очистки белёной целлюлозы состоит из тонкой очистки, которая проводится в три ступени на центриклинерах. Отходы первой ступени проходят сортирование на двух дополнительных ступенях. Это позволяет снизить сорность хорошей массы и потери годного волокна, так как отходы очистки подвергаются дополнительному сортированию. Уловленное в ходе процесса хорошее волокно возвращают в поток сортируемой массы.

Так как к целлюлозе для химической переработки предъявляются высокие требования по содержанию смолы и альфа-целлюлозы, то необходимо обеспечить отделение мелкого волокна и смолы. Для выполнения этой задачи в данной схеме устанавливается фракционатор Целлеко системы Валвик.

Фракционатор - это полый металлический ящик сечением 2,0 2,6 м и высотой 2,2 м, разделённый внутри двумя вертикальными перегородками на три отделения по высоте. Эти отделения, в свою очередь, разделены по высоте на верхнюю и нижнюю секции. В вертикальные перегородки вмонтированы четыре фракционирующих элемента с ситами. В каждом из двух наружных отделений имеется по восемь сопел и по четыре в каждой секции. Через эти сопла масса впрыскивается на фракционирующие элементы. Производительность каждого сопла – 420 л/мин. Каждой сетке соответствует свой ряд сопел. Фракционирующие элементы состоят из двойных нейлоновых сеток, состоящих из грубой подкладочной (№ 80) и более тонкой (№ 200) фильтрующих сеток. Поступающая на разделение масса при концентрации 0,7 – 1 % подается на сетки струями через четыре сопла под давлением 0,06 – 0,1 МПа. Мелкое волокно с большим количеством воды проходит через сетку во внутреннее отделение фракционатора, откуда оно удаляется через патрубки, соединённые с барометрическими трубами высотой 5 – 6 м, создающими вакуум от 1 до 3 кПа. Длинноволокнистая фракция, задержанная на сетках, остаётся в боковых камерах и отбирается из них с концентрацией 1,2 – 1,6 % [4].

Отсортированная масса через потокораспределительное устройство передаётся в напорный ящик. К установке принимаем универсальный напорный ящик фирмы КМW с односторонней подачей массы, конструкция которого обеспечивает равномерный профиль скорости истечения массы по ширине машины. Уровень массы всегда поддерживается постоянным благодаря переливу. Для регулирования массы 1 м² по ширине полотна используется верхняя губа выпускной щели [6].

Сушка целлюлозы производится на пресспате, который имеет горизонтальный сеточный стол, состоящий из рамы, поддерживаемой стойками, опирающимися на заделанные в фундамент шины. В начале сеточного стола в подшипниках установлен грудной вал, в конце – гауч-вал. Бесконечная сетка натянута между двумя валами: грудным и гауч-валом. Сетка поддерживается регистровыми валиками, отсасывающими ящиками, проходит над правильным валиком, расположенным перед гауч-валом. Обратная ветвь сетки проходит через валики, служащие для направления и натяжения сетки.

Разбавленная волокнистая суспензия выливается из напорного ящика на бесконечную сетку над осью грудного вала или несколько дальше. Для того чтобы грудной вал сам не обезвоживал массу, так как это значительно ухудшает формование. В регистровой части вода удаляется под действием вакуума, создаваемого вращающимся валиком, а также под действием сил сцепления воды с поверхностью регистрового валика.

Дальнейшее повышение сухости производится на отсасывающих ящиках под действием вакуума, создаваемого вакуум-насосами. Для интенсификации процесса обезвоживания в сеточной части целлюлозное полотно необходимо подогревать, для этого устанавливаются два уплотняющих спрыска со свежей горячей водой (химически очищенной). После отсасывающих ящиков полотно целлюлозы поступает для дальнейшего обезвоживания на отсасывающий гауч-вал.

Устанавливается однокамерный гауч-вал с неподвижной отсасывающей камерой, соединенной с вакуум-насосом. Гауч-вал представляет собой толстостенный перфорированный цилиндр, покрытый твердой резиной. Диаметр отверстий 6 – 8 мм. Отверстия раззенкованы до 13 – 14 мм для увеличения площади отсоса. Камера прижимается к внутренней стенке цилиндра пружинами. Между камерой и цилиндром имеются графитовые уплотнения, прижимаемые пневматически к внутренней стенке цилиндра. Над отсасывающим валом устанавливают два прижимных легких вала: первый из них служит равнителем, выравнивающим толщину целлюлозного полотна, и работает при линейном давлении 10 – 12 Н/пог. см ширины сетки, второй, обрезиненный вал диаметром до 700 мм является прессовым и оказываетлнейное давление 1,0 – 1,2 МПа [4].

Под гауч-валом размещается гауч-мешалка для мокрого брака и обрезанных боковых кромок целлюлозного полотна. На гауч-вале сетка делает поворот и с помощью сетковедущих валиков возвращается к грудному валу. Для правки сетки устанавливаются регулирующие устройства. На обратной ветви установлены спрыски для промывки сетки [1].

Оборотные воды (воды отделенные в мокрой части пресспата) в зависимости от содержания в них волокна можно разделить на три группы: регистровые, сосунные, оборотные. Регистровая вода используется для разбавления массы перед ящиком постоянного напора и в смесительном насосе перед подачей в напорный ящик. Сосунные воды, получаемые при обезвоживании целлюлозного полотна на отсасывающих ящиках, используются для разбавления массы перед насосами, а избыток их – для восполнения потерь воды в очистном цехе. Оборотные воды с прессов могут содержать волокна шерсти сукон, поэтому для технологических целей не используются.

Сушильные машины обычно снабжаются двумя самостоятельными вакуумными линиями. К линиям низкого вакуума подключаются отсасывающие ящики, ко второй линии с более высоким вакуумом – гауч-вал. Вакуум создается вакуум-насосами [1].

С гауч-вала целлюлозное полотно для дальнейшего обезвоживания передаётся в прессовую часть машины. Наибольшее число обрывов наблюдается при передаче полотна с сеточной части на прессовую. Это ограничивает возможность повышения скорости пресспата. Автоматическая передача полотна с сеточной части на прессовую при помощи пересасывающего устройства, практически исключает обрыв картона на этом участке. В настоящее время имеется значительное количество схем пересасывающих устройств. Наиболее часто применяется схема, в которой предусмотрен прямой путь полотна. После отсасывающего гауч-вала установлен ведущий вал сетки, так что образуется участок сетки, наклоненный к горизонтальной плоскости под углом 45 ^оС. С сетки при помощи однокамерного обрезиненного пересасывающего вала бумажное полотно снимается с прямого участка сетки и передается на пересасывающее сукно. Отвод воздуха из камеры пересасывающего вала производится с лицевой стороны через пустотелый рычаг, на котором закреплен пересасывающий вал.

В прессовой части удаление влаги из целлюлозного полотна производится путем механического отжима при пропуске полотна через несколько вальцовых прессов. Устанавливается три пресса: первый и второй – прессы Вента-нип, третий – двухсуконный пресс высокого давления увеличенного диаметра. Пресс Вента-нип, представляет собой усовершенствованную конструкцию обычного пресса. На поверхности твердой резиновой облицовки нижнего вала наносятся спиральные канавки шириной 0,5 – 0,6 мм и глубиной 2,5 – 3,2 мм, с промежутками между ними в 2,5 мм. Эти канавки служат для беспрепятственного отвода воды, отжимаемой прессом из целлюлозного полотна. По сравнению с отсасывающим прессом Вента-нип позволяет получить сухость полотна на 3 – 4 % выше и, кроме того, отсутствует расход энергии на вакуум насос [4].

При прессовании применяются прессовые сукна, которые предохраняют слабое целлюлозное полотно от разрушения, пропускают отжатую влагу и одновременно транспортируют целлюлозу от пресса к прессу. Для поддержания сукна в чистоте его снабжают сукномойкой, представляющую собой трубу диаметром 100 – 150 мм со щелью шириной 15 – 25 мм. Сукно перед сукномойкой промывается из водяного спрыска высокого давления.

С целью повышения эффективности удаления воды при прессовании устанавливается группа подогревающих цилиндров между вторым и третьим прессами, которая будет обеспечивать нагрев целлюлозного полотна и снижение вязкости воды. В подогревающую группу устанавливается два сушильных цилиндра диаметром 1500 мм.

Третий пресс в схеме - двухсуконный пресс с расширенной зоной прессования, позволяющий работать с высоким линейным давлением без опасности повреждения полотна. Валы такого пресса большого диаметра (1,8 м) с мягкой резиновой облицовкой. На поверхности вала расположены глухосверленные отверстия диаметром 2,5 мм с шагом 5 мм. Отжатая в них вода удаляется за счет действия центробежных сил. Увеличение сухости полотна поступающего в сушку при использовании установленных прессов позволяет значительно снизить себестоимость продукции, так как удаление влаги механическим способом более экономично, чем методом испарения.

Линейное давление на первом прессе 40 – 60 кН/м, на втором 60 – 80 кН/м, на третьем 80 – 100 кН/м. выбранная схема позволит повысить сухость полотна после прессования от 50 % до 55 % [3].

Дальнейшее обезвоживание полотна происходит в сушильной камере. Устанавливается одна из новейших разработок фирмы «Флект» - сушилка Flakt-Compact, которая характеризуется высокой производительностью и занимает минимальную площадь. Компактность такой сушки достигается благодаря продувке воздуха с обеих сторон полотна. Небольшое расстояние между полотном и нижними дутьевыми ящиками (камерами) обеспечивает эффективную подачу тепла на нижнюю поверхность полотна. Верхние дутьевые камеры обеспечивают передачу дополнительного тепла, сокращая продолжительность сушки. Такая конвекционная сушка позволяет лучшим образом сохранить белизну целлюлозы, повысить разрывную длину приблизительно на 8 %.

Натяжение полотна перед сушильным шкафом регулируется при заправке полотна вручную, а после заправки в автоматическом режиме за счет системы автоматического регулирования, состоящей из синхронизирующего вала, находящегося на полотне целлюлозы и передающего импульс на привод сушильного шкафа.

Сушильный шкаф работает по замкнутой системе циркуляции воздуха, но часть влажного циркуляционного воздуха удаляется и заменяется свежим, предварительно подогретым во внешней теплорегенерационной системе. Вентиляционные установки сушильного шкафа состоят из 175 рециркуляционных осевых вентиляторов РМА – 100V, установленных в шкафу, приточной и вытяжной систем вентиляции сушильного шкафа. Рециркуляционные вентиляторы обеспечивают рециркуляцию горячего воздуха в сушильном шкафу и создают напор воздуха в поддувных коробках для поддержания полотна целлюлозы, проходящего в промежутке между верхними и нижними поддувными коробками. Вытяжная система вентиляции сушильного шкафа предназначена для удаления из верхней части сушильного шкафа паровоздушной смеси (ПВС), а приточная для подачи подогретого воздуха в нижнюю часть сушильного шкафа.

Сушильный шкаф работает по замкнутой системе циркуляции воздуха, но часть влажного циркуляционного воздуха удаляется и заменяется свежим, предварительно подогретым во внешней теплорегенерационной системе. Вентиляционные установки сушильного шкафа состоят из 175 рециркуляционных осевых вентиляторов РМА – 100V, установленных в шкафу, приточной и вытяжной систем вентиляции сушильного шкафа. Рециркуляционные вентиляторы обеспечивают рециркуляцию горячего воздуха в сушильном шкафу и создают напор воздуха в поддувных коробках для поддержания полотна целлюлозы, проходящего в промежутке между верхними и нижними поддувными коробками. Вытяжная система вентиляции сушильного шкафа предназначена для удаления из верхней части сушильного шкафа паровоздушной смеси (ПВС), а приточная для подачи подогретого воздуха в нижнюю часть сушильного шкафа.

В каждую регенерационную систему входят по два пластинчатых теплообменника, установленных на тракте удаления ПВС из сушильного шкафа. Теплообменник №2 производит подогрев воздуха для вентиляции цеха. Количество удаляемой ПВС регулируется с помощью заслонок, установленных перед радиальными вентиляторами, служащими для удаления ПВС из сушильного шкафа. Далее по вытяжному тракту ПВС проходит через два теплообменника №1. Теплообменник работает по типу перекрестных течений. Снизу вверх поступает ПВС, удаляемая из сушильного шкафа, в горизонтальном направлении проходит воздух, подаваемый в сушильный шкаф на сушку полотна. Забор воздуха, предназначенного для подачи в середину нижней части сушильного шкафа, производится из верхней зоны помещения сушильного цеха над сушильными шкафами с помощью радиальных вентиляторов. Изменение производительности вентиляторов производится с помощью регулирующих заслонок. В сушильном шкафу происходит дополнительный подогрев воздуха с помощью паровых калориферов. Затем горячий воздух с помощью циркуляционных вентиляторов нагнетается в систему воздухораспределения (поддувные коробки). Давление воздуха в поддувных коробках регулируется с помощью заслонок. После прохождения теплообменника №1, удаляемая из шкафа ПВС поступает снизу в теплообменник №2 и удаляется в атмосферу осевыми вентиляторами. Теплообменник также работает по типу перекрестных течений. В горизонтальном направлении проходит воздух, подаваемый на вентиляцию цеха. Забор приточного воздуха производится из атмосферы с помощью приточных радиальных вентиляторов. Проходя через теплообменник №2, приточный воздух нагревается остаточным теплом ПВС и поступает в смесительную камеру. В смесительной камере осуществляется, в зависимости от климатических условий (зима-лето), смешение указанного подогретого воздуха со свежим воздухом из атмосферы (летом), или горячим воздухом, забираемым из верхней части помещения сушильного цеха (зимой). Кроме этого возможна в летнее время года подача в смесительную камеру только свежего воздуха из окружающей атмосферы. В зимнее время смесь, образующаяся в смесительной камере, может дополнительно нагреваться паровыми калориферами. Все возможные переключения в схеме работы смесительной камеры выполняются с помощью специальных жалюзийных решеток вручную. Далее подготовленный воздух поступает в пространство между кровлей и подшивным потолком, а затем по системе опусков, расположенных по периметру цеха, распределяется в рабочие зоны. Из цеха воздух удаляется 6-ю осевыми крышными вентиляторами. Дополнительно смонтированы вентиляторы для удаления воздуха из сушильного цеха над приводной частью и для подачи свежего воздуха на пульт «мокрой» части и приточно-вытяжные вентиляторы.

Конденсат из сушильного шкафа поступает в сборники конденсата. При достижении давления в сборнике конденсата 2,5 кгс/см² в подогревательные цилиндры подаются пары вскипания из сборника конденсата. Переключение в схеме подачи теплоносителя осуществляется вручную.

Конденсат из сборников конденсата насосами подается на кожухотрубчатые теплообменники для охлаждения водой из ТЭЦ и далее в баки конденсата. Часть охлажденного конденсата возвращается на насосы для повторного использования тепла.

Из баков конденсат насосами направляется на очистку в ТЭЦ.

Сушилку Flakt-Compact необходимо совместить с блоком охлаждения, который будет охлаждать полотно беленой целлюлозы до его ввода в резательную установку. Охлаждение необходимо для предотвращения реверсии цвета, так как при хранении тёплой целлюлозы происходит снижение белизны. Охлаждение также позволит устранить конденсацию влаги при хранении и транспортировке. Кроме того, увеличится срок службы режущих ножей и стабильность размеров целлюлозных кип.

При выработке целлюлозы для химической переработки после сушки требуется выдерживание целлюлозы в рулонах и подбор партий целлюлозы с одинаковыми показателями. Поэтому после охлаждения целлюлоза наматывается в рулоны диаметром 1,8 – 2,0 м на периферическом накате. Резка рулонов на листы производится на отдельно стоящей саморезке. После наката полотно целлюлозы одновременно с нескольких тамбуров подается на устройство для продольного резания, состоящее из нескольких пар круглых ножей. Один из ножей в каждой паре тарелочный, другой – дисковый. Разрезанное полотно тяговыми валиками подаётся в ротационное поперечно-резательное устройство, состоящее из ножевого барабана, которому в зависимости от формата, придаётся нужная скорость вращения. Ножи на барабане закреплены под небольшим углом и имеют косой профиль. Ножи стальные с режущей частью из легированной инструментальной стали. Под ножевым барабаном устанавливается неподвижный упорный нож. Частота отрубов до 150 мин^-1.

Саморезка оборудована столом, автоматически опускающимся по мере накопления листов в кипах. Скорость резания регулируется в пределах от заправочной до максимальной рабочей (100 м/мин). Разрезанные листы подаются транспортёрными лентами на горизонтальный конвейер, с которого автоматически перегружаются на подъёмник. По мере накопления листов он опускается, а на его место выдвигается металлическая гребенка. После этого сразу включается поворотный конвейер, и кипы автоматически следуют на дальнейшую обработку. Освобождённый от кип подъёмный конвейер возвращается в верхнее положение и принимает на себя пачки листов, скопившиеся на гребёнке. Гребёнка автоматически убирается в паз в станине саморезки

Формат для целлюлозы для химической переработки 600 800 мм. Листорезка двухформатная, она разделена на две секции для разрезания полотна на два формата.

Обрезки кромок 15 – 25 мм с листорезки поступают в гидроразбиватель на размол и затем насосом – обратно в поток очистки целлюлозы.

Кипы попадают на автоматические весы и передаются на гидравлический пресс, оборудованный плунжерным насосом, способным развивать давление до20 МПа. После прессования кипы происходит передача ее цепным транспортером в проволокообвязочную машину.