Тема 16. Обезвоживание и сушка целлюлозы. Обезвоживание целлюлозы на мокрой части пресспата. Сушка целлюлозы на сушильных цилиндрах. Сушка целлюлозы в воздушных сушилках. Резка и упаковка целлюлозы.
Обезвоживание целлюлозы на мокрой части пресспата.
Для выработки товарной целлюлозы, которая должна выпускаться целлюлозным заводом в мокром или сухом виде, используются длинносеточные машины, или пресспаты. Если пресспат снабжается сушильной частью, его обычно называют сушильной машиной. Если пресспат имеет только мокрую часть и вырабатывает товарную целлюлозу в виде мокрых валиков, его называют мокрым пресспатом.
Современный пресспат, или сушильная машина, делится на две части: мокрую и сушильную. Чтобы сократить расход дорогостоящего тепла на сушку целлюлозы, стремятся обезводить ее в мокрой части до максимально возможной сухости (порядка 40—50%). Достижение более высокой сухости
в мокрой части технически затруднено и связано с большим расходом механической энергии. Эта оптимальная степень обезвоживания достигается в две ступени, и в соответствии с этим мокрая часть пресспата делится на сеточную и прессовую части. На сетке из жидкой целлюлозной массы полотно целлюлозы формируется и обезвоживается до 19—22%. В прессовой части процесс обезвоживания продолжается, и сухость полотна доводится до 40—50%. Помимо сеточного стола и мокрых прессов, в состав мокрой части пресспата входят устройства для аккумулирования массы перед пресспатом
и подачи ее на сетку, насосы для оборотной воды, вакуум-насосы и прочее необходимое оборудование.
Мокрая часть пресспата начинается с мешального бассейна, называемого машинным, куда отсортированная небеленая или беленая целлюлоза перекачивается из сборного массного бассейна очистного или отбельного отдела, где она хранится, как правило, при высокой концентрации. При перекачке масса разбавляется оборотной водой до концентрации 3—5%. Из машинного бассейна масса забирается смесительным насосом, во всасывающий патрубок которого поступает разбавляющая оборотная вода, и подается на сетку пресспата. Для обеспечения постоянства количества и концентрации поступающей на пресспат массы между машинным бассейном и прссспатом устанавливают напорный переливной ящик и регулятор концентрации. Массу подают насосом в переливной ящик с некоторым избытком, который стекает обратно в бассейн, чем достигаются постоянство уровня в ящике и, следовательно, постоянство напора в трубопроводе подачи массы на пресспат. Тем самым обеспечивается возможность регулирования с помощью вентиля количества массы независимо от ее уровня в бассейне. Небольшое количество массы отбирается из трубопровода в ванну регулятора концентрации, действующего на принципе поплавка. Перемещения поплавка передаются исполнительному механизму, воздействующему на вентиль, установленный на трубопроводе разбавляющей воды, в качестве которой используют оборотную воду из-под сеточного слоя пресспата. Из напорного переливного ящика масса концентрацией 1 —1,5% поступает в напускной ящик, установленный непосредственно перед сеточным столом, в котором выравнивается скорости потоков и устраняются завихрения; в стенке ящика, обращенной к сетке, во все ширину устраивают щель для выпуска жидкой массы на сетку.
Сеточный стол пресспата
Плоскосеточный пресспат имеет горизонтальный сеточный стол, который состоит из рамы, поддерживаемой стойками, опирающимися на заделанные в фундамент шины. В начале сеточного стола в подшипниках установлен г р у д н о й в а л, в конце — г а у ч – в а л. Между валами натянуто бесконечное полотно сетки. В начале сеточного стола полотно поддерживается рядом р е г и с т р о в ы х в а л и к о в, концы которых уложены в подшипниках, прикрепленных к раме. Во второй половине стола сетка скользит над крышками о т с а с ы в а ю щ и х или с и ф о н н ы х
я щ и к о в, в которых создается вакуум, а перед тем, как обогнуть гауч-вал, проходит над правильным валиком. Обратная ветвь сетки проходит под сеточным столом от гауч-вала к грудному, перегибаясь на валиках, служащих для направления и натяжения сеточного полотна. Приводным является гауч-вал, который сообщает сетке непрерывное движение с определенной скоростью. Выполняя роль приводного ремня, сетка за счет трения заставляет вращаться грудной вал и все остальные валики.
Сетки для пресспатов изготовляют из фосфористой бронзы. Они имеют основу (т. е. продольные нити), скрученную из нескольких проволок. Число нитей основы, приходящихся на единицу длины, определяет величину отверстий сетки. В последнее время на целлюлозных пресспатах все шире применяют сетки, изготовляемые из синтетических волокон: полиамидных, полиэфирных, полиэтиленовых и пр.
Грудной вал изготовляют из чугуна со стальными шейками и медной или резиновой рубашкой. Диаметры грудного вала и регистровых валиков зависят от ширины машины. Регистровые валики при своем вращении за счет
трения о сетку вызывают некоторое отсасывающее действие, что способствует лучшему удалению воды из слоя массы, который откладывается на сетке. Интенсивная в начале регистровой части отдача воды из слоя массы по мере продвижения ее по сетке постепенно замедляется, и для ее усиления прибегают к искусственному отсосу с применением вакуума. Это осуществляется с помощью отсасывающи х ящико в четырехугольного сечения, изготовленных из чугуна, иногда бронзы или нержавеющей стали. Дно ящика соединено трубой с вакуум-насосом. Чаще отсасывающий ящик закрывает сверху бронзовой или текстолитовой перфорированной доской.
При проходе над отсасывающими ящиками целлюлозное полотно обезвоживается примерно от 3—4 до 9—10%. Дальнейшее обезвоживание призводится в гауч-прессе. Обычный гауч-пресс состоит из двух валов: нижнего, приводного, огибаемого сеткой, и верхнего, грузового или прессующего. Валы гауч-пресса поддерживаются мощной станиной. Верхний вал несколько смещен по отношению к нижнему в сторону сеточного стола. Поэтому давление на целлюлозное полотно при входе в пресс возрастает постепенно. Верхний и нижний валы обычного гауч-пресса изготовляют из чугуна. Нижний вал покрывают резиновой обкладкой, а верхний — медной рубашкой. Длина валов примерно на 100 мм больше ширины сетки; диаметр верхнего вала всегда больше, чем нижнего.
На современных пресспатах вместо обычного гауч-пресса устанавливают отсасывающи й вал, работающий под вакуумом. Применяются однокамерные и двухкамерные отсасывающие валы. Отсасывающий гауч-вал представляет собой толстостенный вращающийся перфорированный цилиндр из бронзы или нержавеющей стали, покрытый снаружи твердой резиной. Диаметр вала от 900 до 1100 мм, длина больше ширины сетки приблизительно на 200 мм.
Вода, стекающая с сетки (регистровая вода), собирается в подсеточные желоба.
Правильный валик, с помощью которого сетка правится, т. е. возвращается к нормальному положению при смещении на сторону, располагается между отсасывающими ящиками и гауч-валом.
Прессовая часть пресспата
Из гауч-пресса целлюлозное полотно выходит уже настолько обезвоженным и уплотненным, что может быть снято с сетки и передано для окончательного отжима воды в прессовую часть машины. Однако при сухости- 22—23% прочность целлюлозного полотна еще недостаточна для того, чтобы провести его через мокрые прессы без поддержки. Для поддержки служат бесконечные шерстяные мокрые сукна, которые проводят мокрую целлюлозную ленту через всю прессовую часть и одновременно предохраняют ее от раздавливания между валами при прессовании под большой нагрузкой.
Прессовая часть современных пресспатов включает 3—4 мокрых пресса. По конструкции различают: обычные мокрые прессы, отсасывающие прессы и прессы высокого давления.
Материальный и тепловой балансы процесса сушки
М а т е р и а л ь н ы й б а л а н с процесса сушки очень прост и сводится к расчету количества испаряемой из влажной целлюлозы воды и количества вентиляционного воздуха, необходимого для транспортировки из сушилки образующихся водяных паров. Количество испаряемо й воды, кг, можно получить из выражения
W = W1 – W2,
где W1— количество воды в целлюлозе до сушки, кг; W2 — количество воды в целлюлозе после сушки, кг.
Количество абсолютно сухого воздуха , кг , необходимого для поглощения испаренной влаги в виде водяных паров, будет равно
где х1 —начальное влагосодержание воздуха, кг водяных паров/кг абсолютно сухого воздуха; х2 — конечное влагосодержание воздуха, кг водяных паров/кг абсолютно сухого воздуха.
Т е п л о в о й б а л а н с процесса сушки составляется с целью выявления необходимого расхода тепла и пара и установления степени полезного использования тепла. Как во всех подобных случаях, потребный общий расход тепла на сушку получается путем суммирования отдельных тепловых затрат.
где Q1 - расход тепла на нагрев абсолютно сухого волокна до температуры сушки, кДж; Q2 - расход тепла на нагрев воды, имевшейся в целлюлозе на начало сушки, кДж; Q3 - расход тепла на испарение воды, кДж; Q4 – расход тепла на нагрев вентиляционного воздуха, поступающего в сушилку, кДж; Q5 - потери тепла сушилкой или сушильной частью машины, кДж.
Сушка целлюлозы на сушильных цилиндрах.
О т к р ы т а я с у ш и л ь н а я ч а с т ь пресспата включает несколько десятков сушильных цилиндров (от 40 до 90) диаметром от 1200 до 1800 мм (стандартный диаметр 1500 мм), расположенных чаще всего в два или три горизонтальных ряда. В последние годы появились сушильные машины с вертикальным расположением цилиндров, по 6—10 цилиндров в ряду один над другим. Для обогрева цилиндров внутрь их вводится пар давлением 0,25—0,35 МПа. Отдавая свое тепло конденсации стенкам цилиндра, пар превращается в конденсат, который необходимо непрерывно удалять. Для этого используются черпаки или сифонные трубки.
Высушиваемая лента целлюлозы последовательно огибает по принципу «восьмерки» один цилиндр за другим. Целлюлозное полотно после прохождения через прессы становится достаточно прочным, и тесное соприкосновение его с нагретой поверхностью цилиндров может быть достигнуто без помощи сукон, применяемых лишь в тех случаях, когда толщина полотна невелика (рулонная целлюлоза). Для увеличения дуги охвата цилиндров полотном целлюлозы и его натяжения между цилиндрами служат натяжные валики, снабженные рычажным устройством для прижима их к цилиндру. Каждый сушильный цилиндр снабжается шабером для поддержания поверхности цилиндра в чистоте.
Сушка целлюлозы в воздушных сушилках.