Оборудование целлюлозно-бумажного производства Том 2. Бумагоделатель

роне. Количество и размеры отсасывающих патрубков в колпа­ ках принимаются из расчета необходимого воздухообмена, обеспечивающего заданную сушку бумаги или картона. Ско­ рость движения паровоздушной смеси в вытяжных патрубках составляет 4—8 м/с.

Для равномерного удаления паровоздушной смеси по длине укрытий в каждом патрубке устанавливается регулирующий клапан. Для выравнивания потока паровоздушной смеси по ширине машины в потолочной подшивке с приводной стороны устанавливаются регулирующие заслонки. Укрытие сушильной части машины на I этаже является устройством, предотвра­ щающим распространение тепла и влаги в помещении. Двери и щиты с приводной и лицевой сторон раздвижные.

Колпак закрытого типа состоит из каркаса, обшитого утеп­ ленными потолочными и боковыми щитами, вытяжных патруб­ ков и укрытия машин на I этаже. С лицевой стороны машины у колпака подъемные щиты со смотровыми стеклами, с при­ водной — раздвижные. Подъемные щиты имеют автоматическое дистанционное и местное управление. Привод подъемных щи­ тов электромеханический с тросовой подвеской и тормозным устройством.

Основные размеры колпаков закрытого и открытого типов в зависимости от ширины бумагоделательной машины следую­

9.4. УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ КОНВЕКТИВНОЙ СУШКИ БУМАГИ И КАРТОНА

Конвективные сушильные устройства — средство дополни­ тельного подвода тепла к материалу с целью интенсификации процесса испарения влаги и выравнивания влажности по ши­ рине полотна. Конвективные сушители устанавливаются не только над паровыми, но и над сотовыми цилиндрами устройств сушки с тепломеханическим выносом влаги. Целесообразность применения конвективных сушителей в многоцилиндровой сушильной части бумагоделательных машин определяется значи­ тельной интенсификацией процесса испарения влаги при одно­ временном обеспечении свободной (в соответствии с технологи­ ческими требованиями) усадки бумаги, выравниванием влажно­ сти полотна перед устройствами для нанесения проклеивающих веществ и эффективной подсушкой покровных слоев.

Конвективные сушители устанавливаются над сушильными цилиндрами с углом охвата 120—180° и выполняются как со

встроенным, так и с выносным оборудованием. Наибольшее распространение получили сушители со встроенным оборудо­ ванием, так как их использование максимально сокращает по­ тери тепла при транспортировке горячего воздуха по воздухо­ водам и позволяет снизить мощность необходимого вентиляци­ онного оборудования.

При интенсивном обдуве полотна воздухом происходит раз­ рушение пограничного слоя влаги, что обусловливает значи­ тельную интенсификацию ее испарения.

Струи воздуха прижимают полотно бумаги к цилиндру, что позволяет для ряда бумагоделательных машин не применять сушильные сукна.

Таким образом, к основным достоинствам конвективных сушителей можно отнести: увеличение производительности су­ шильной части; низкие капитальные затраты по сравнению с затратами на установку новых цилиндров с адекватной про­ изводительностью; полезную рекуперацию тепла паровоздуш­ ной смеси, обладающей высокими параметрами; улучшение качества бумаги благодаря более равномерной по ширине по­ лотна сушке; возможность работы сушильной части без доро­ гих и быстроизнашивающихся сукон.

Конвективные сушители целесообразно устанавливать на всех одноцилиндровых машинах и над сушильными цилинд­ рами, когда требуется повысить производительность машины и равномерность влажности материала по ширине.

Высокий термический коэффициент • полезного действия сушителя (75—80 %) обеспечивается благодаря высокой интен­ сивности сушки и незначительным тепловым потерям при хоро­ шей изоляции колпака. По мере повышения температуры ко­ личество воздуха, необходимое для вентиляции, уменьшается вследствие повышения влагосодержания рециркулирующей па­ ровоздушной смеси.

Применение высокопроизводительных сушителей позволяет повысить интенсивность сушки на 25—70 % в зависимости от вида высушиваемого материала, конструкции колпака, темпе­ ратуры и скорости подводимого воздуха.

Эффективность теплоотдачи зависит от конструкции сопл, их расстояния от материала, взаимного рсположеиия и направ­ ления обдува полотна. Обычно расстояние от среза сопл до по­ верхности бумаги составляет 5—10 мм, ширина щели сопла 0,5—5 мм, скорость истечения воздуха 35—100 м/с, а темпера­ тура подогретого паром в калориферах воздуха 120—160 °С, при газообразном или жидком топливе 250—550 °С.

В настоящее время широко применяются конвективные су­ шители с круглыми и щелевыми соплами и каналами для про­ дольного обтекания [5, 6, А. с. 315739 (СССР)].

Общий вид конвективного сушителя с сопловым обдувом полотна показан на рис. 9.6, а.

На рис. 9.6, в представлен конвективный сушитель с. возду­ хораспределительной комбинированной камерой, обеспечиваю­ щей подачу воздуха через сопла и обтекание поверхности ма­ териала продольным потоком воздуха. Сушитель выполнен в виде двух самостоятельных секций. Каждая секция состоит из корпуса со встроенными в него калориферами, осевым вен­ тилятором, фильтрами и воздухораспределительной камерой. Секции сушителя в момент обрыва полотна с помощью меха­ низма перемещения [А. с. 296840 (СССР)] разводятся в сто­ роны, обеспечивая свободный доступ к лощильному цилиндру. Воздухораспределительная камера изготовлена из тонколисто­ вой коррозионностойкой стали.

Нагретый в калориферах воздух вентилятором подается в напорную камеру воздухораспределительного устройства и об­ текает полотно бумаги на коротких участках с относительно постоянной скоростью. Часть циркулирующего в системе горя­ чего насыщенного влагой воздуха подается вентилятором в теплорекуперационную установку, смешивается со свежим возду­ хом, нагревается и вновь подается в'сушитель [А. с. 317342 (СССР)]. Управление сушителем автоматическое, приборы и контрольная аппаратура устанавливаются на пульте управле­ ния.

Установка конвективного сушителя на бумагоделательной машине с лощильным цилиндром позволяет улучшить качество продукции, повысить производительность машины и значительно снизить удельный расход тепла [6].

В последнее время в установках конвективной сушки и си­ стемах вентиляции все шире применяются гибкие металлотка­ невые рукава. Металлотканевые рукава изготовляются из двух лент — металлической и тканевой, соединяемых замковым швом. Рукава гибкие, легкие, отличаются простотой конструк­ ции и хорошими эксплуатационными характеристиками.

9.5. УСТРОЙСТВА ДЛЯ ВЕНТИЛЯЦИИ МЕЖЦИЛИНДРОВЫХ ПРОСТРАНСТВ

Скорость испарения влаги из влажного полотна изменяется в зависимости от разности между давлением пара у поверхно­ сти полотна и парциальным давлением пара в воздухе. Испа­ рение на поверхности сушильного цилиндра (за исключением случаев применения сушильных сеток и сукон редкого перепле­ тения) незначительно. Установлено, что на быстроходных ма­ шинах в промежутках между цилиндрами испаряется до 70 % влаги. Поверхности цилиндров, высушиваемое полотно и сукно (сетка) образуют замкнутые межцилиндровые пространства, или так называемые карманы. В межцилиндровых простран­ ствах вследствие ограниченного движения воздуха повышается влагосодержание, температура и парциальное давление пара

воздушной среды. В условиях повышенной влажности воздуха в кармане процесс массопередачи замедляется и температура полотна остается высокой. При низкой влажности в межцилин­ дровом пространстве скорость испарения повышается, а темпе­ ратура полотна падает. При последующем контакте с сушиль­ ным цилиндром возникает более высокий перепад температур, что способствует интенсивной теплопередаче. Наибольшая влажность в кармане наблюдается вдоль оси машины. Это при­ водит, особенно на широкоформатных машинах, к неравномер­ ной сухости полотна.

Системы вентиляции межцилиндровых пространств должны обеспечивать низкую влажность воздуха в карманах и равно­ мерную влажность полотна по его ширине за счет регулирова­ ния расхода воздуха.

К наиболее распространенным конструкциям систем венти­ ляции карманов сушильной части современных машин и регу­ лировки профиля влажности полотна в первую очередь отно­ сятся сукнопродувные валики [78]. Сукнопродувные валики вы­ полняют следующие функции: заменяют сукноведущие валики, обезвоживают сукно и обеспечивают вентиляцию межцилин­ дровой полости.

Общий вид валика сотовой конструкции, его поперечный разрез и элемент сотовой поверхности показаны на рис. 9.7.

Сукнопродувной валик состоит из проницаемой оболочки сотовой конструкции, внутренней обечайки, торцевых крышек с цапфами. Кольцевое пространство между проницаемой обо­ лочкой и обечайкой разделено радиальными перегородками на продольные каналы. В каждом канале установлены пластины, жестко соединенные с радиальными перегородками.

Пластины помещаются наклонно в сторону выходных отвер­ стий. Вал устанавливается в подшипниковых опорах [А. с. 555192 (СССР)].

Горячий воздух подается в находящиеся в зоне охвата сук­ ном продольные каналы. Так как продольные каналы имеют переменное сечение, при вращении валика достигается равно­ мерный по длине расход горячего воздуха, что обеспечивает равномерную влажность сукна. Расход воздуха через рубашку сукносушильного валика в зависимости от воздухопроницаемо­ сти сукна составляет 600—800 м3/ч на 1 м ширины.

При наличии синтетических сеток также целесообразно применять поперечную подачу воздуха через специальные сет­ копродувные камеры. Температура воздуха обычно составляет около 90—120° В зависимости от скорости машины воздух по­ дается через сушильную сетку под определенным углом. Давле­ ние в камерах изменяется от 0,5 до 5 кПа. Горячий воздух, проходя через сетку, очищает ее. Сетка в процессе многомесяч­ ной эксплуатации может уменьшить свою воздухопроницае­ мость на 20—50 %.

ходпос отверстие; (J — подшипниковая опора; 10 — сукно

Сеткопродувные камеры, работающие при относительно вы­ соких давлениях (3—5 кПа), могут применяться в отдельных группах сушильной части. Наибольший эффект наблюдается при подаче горячего воздуха с высокой скоростью во втором периоде сушки. В первом периоде сушки с точки зрения эконо­ мии электроэнергии целесообразно устанавливать камеры, ра­ ботающие при низком давлении воздуха.

Сеткопродувная камера обеспечивает уменьшение влагосодержания сушильных сеток и сукон редкого переплетения, лик­ видирует застойные влажные зоны в карманах сушильной части путем принудительной циркуляции воздуха вокруг сетко­ ведущего валика, обеспечивает равномерную влажность по ши­ рине бумажного полотна.

К преимуществам камер можно отнести надежность ра­ боты, простоту конструкции, небольшие размеры устройства и подводящих воздуховодов, а также снижение расхода электро­ энергии благодаря циркуляции воздуха.

9.6. УСТРОЙСТВА ДЛЯ СУШКИ МЕТОДОМ ФИЛЬТРАЦИИ ВОЗДУХА

Сушка методом фильтрации воздуха через полотно бумаги и картона позволяет многократно по сравнению с контактной сушкой повысить интенсивность процесса и значительно сни­ зить металлоемкость применяемого оборудования. Особенность метода заключается в том, что горячий воздух под действием перепада давления (Ар), создаваемого на обеих сторонах высу­ шиваемого полотна, вступает в непосредственный контакт с во­ локнами и обеспечивает интенсивный тепло- и массоперенос. Сушка методом фильтрации воздуха особенно эффективна при производстве материалов, обладающих высокой воздухопрони­ цаемостью (фильтровальных видов бумаги и картона, бумаги для изделий санитарно-гигиенического назначения, синтетиче­ ской и др.). Интенсивность сушки этих материалов достигает 100—250 кг/(м2-ч), т. е. в 8—10 раз выше, чем на бумагодела­ тельной машине 4с традиционной цилиндровой сушильной частью [87, 58].

Характерные кинетические кривые сушки с прососом горячего воздуха показаны на рис. 9.8. Для сравнения на том же гра­ фике приведена кривая сушки фильтровального картона на действующей бумагоделательной машине.

Следует отметить, что применение этого метода для сушки фильтровальных материалов способствует также улучшению структурно-фильтрующих показателей и получению пористой упругой структуры бумаги [59]. Имеется положительный опыт установки сушильных цилиндров с сотовой поверхностью вме­ сто прессовой части бумагоделательных машин, вырабатываю­ щих фильтровальные материалы. Высокоинтенснвная сушка с прососом горячего воздуха позволяет получить на этих машн-

нах более воздухопроницаемое полотно, чем на обычных маши­ нах с прессовой частью.

Известны два способа сушки на перфорированных сушиль­ ных цилиндрах с прососом воздуха: с подачей воздуха под из­ быточным давлением внутрь сушильного цилиндра и с созда­ нием разрежения на внутренней поверхности обечайки сушиль­ ного цилиндра. В обоих случаях над поверхностью сушильных цилиндров сотовой конструкции устанавливаются конвективные сушители с воздуховодами, которые в первом случае служат для забора просасываемого воздуха, а во втором — для подачи горячего воздуха в зону сушки.

Оценивая преимущества и недостатки обоих способов, сле­ дует отметить, что в первом облегчаются условия создания высоких перепадов давления, приложенных к сторонам высуши­ ваемого полотна, однако, поскольку давление стремится ото­ рвать полотно от поверхности цилиндра, здесь необходимо нали­ чие дополнительной сетки для прижима полотна к цилиндру. В случае создания разрежения внутри сушильного цилиндра бумажное полотно под действием перепада давления плотно прилегает к поверхности цилиндра и необходимость в дополни­ тельном прижиме отпадает.

В зависимости от конструкции конвективные сушители мо­ гут устанавливаться над одним или несколькими сушильными цилиндрами. Установка для сушки методом фильтрации воз­ духа со сдвоенным конвективным сушителем представлена на рис. 9.9.

Отечественная конструкция конвективного сушителя, пред­ назначенного для подачи горячего воздуха на поверхность вы­ сушиваемого материала, описана в подразделе 9.4.

Принципиальная схема циркуляции воздуха в устройствах сквозной сушки представлена на рис. 9.10.

Горячий воздух со скоростью 40—60 м/с на выходе сопла

Рис. 9.9. Установка для сушки полотна методом тепломеханического выноса влаги:

башмаки; 9 — воздуховод системы удаления паровоздушной смеси

Рис. 9.10. Схема циркуляции воздуха и пароснабжения в системе сушки с теп­ ломеханическим выносом влаги:

Часть паровоздушной смеси просасывается через полотно вследствие разрежения, создаваемого в цилиндре вентиляцион­ ными агрегатами. Циркулирующая часть паровоздушной смеси встроенными вентиляторами возвращается в колпак, смешива­ ется со свежим воздухом, очищается в фильтрах, нагревается

вкалориферах и вновь подается на полотно.

Взависимости от вида высушиваемого материала, произво­ дительности машины и конечных параметров паровоздушной смеси, прошедшей сквозь полотно, используются следующие основные конструктивные схемы: одноступенчатая с узлом ути­ лизации тепла -без циркуляции воздуха; одноступенчатая с цир­ куляцией воздуха и его промежуточным нагревом; многосту­ пенчатая с промежуточным нагревом и последовательной циркуляцией воздуха. В первой схеме отработанная паровоздуш­

ная смесь отдает тепло в контактных или в регенеративных теп­ лообменниках. В схемах с рециркуляцией часть отработанного воздуха смешивается со свежим воздухом перед калориферами или горелками, при этом затраты энергии на нагрев воздуха и на испарение воды меняются в зависимости от степени рецир­ куляции. В многоступенчатых схемах воздух проходит сквозь полотно последовательно несколько раз. КПД систем повы­ шают установкой теплообменников.

Основные недостатки существующих конструкций сушиль­ ных цилиндров с прососом воздуха — трудность создания уп­ лотнения в местах контакта отсасывающих и подводящих ка­ мер с вращающимся перфорированным'сушильным цилиндром, отсутствие возможности визуального контроля за работой уп­ лотнений и трудность проведения демонтажных работ для за­ мены уплотнений.

Учитывая вышеизложенное, при создании отечественных конструкций устройств для сушки _.с прососом воздуха в пер­ вую очередь уделяют внимание созданию надежности и ремон­ топригодности уплотнительных элементов.

Конструкция сотового цилиндра [А. с. 573689 (СССР)] пред­ ставлена на рис. 9.11.

Основная особенность конструкции рассматриваемого ци­ линдра— размещение всех элементов для отвода паровоздуш­ ной смеси и для образования зон отсоса по окружности ци­ линдра вне корпуса сушильного цилиндра, приводимого во вращение. Это обусловливает простоту конструкции цилиндра и легкость доступа для обслуживания и ремонта уплотняющих элементов. Основным элементом цилиндра является ячеистая проницаемая рубашка, изготовленная из тонких стальных листов, изогнутых и сваренных таким образом, что поверхность рубашки имеет вид пчелиных сот с шестиугольными ячейками.

Рубашка цилиндра крепится к крышкам, которые в свою очередь крепятся к цапфам. К крышкам цилиндра прикрепля­ ется внутренний цилиндр, размещенный внутри сотового ци-