Оборудование целлюлозно-бумажного производства Том 2. Бумагоделатель

сятся водокольцевые вакуумные насосы и вакуум-насосы Руте, ко второй — вакуумные турбовоздуходувки.

Современные вакуумные системы на базе водокольцевых вакуумных насосов обычно представляют собой объединенную трубопроводами группу насосов, расположенных над железо­ бетонным каналом, служащим емкостью для сбора отходящей от вакуумных насосов воды и глушителем шума.

Ккаждой зоне отсоса подключены свои вакуумные насосы.

Вслучае большого количества зон отсоса допускается подклю­ чение мало влияющих на работу друг друга зон отсоса к од­ ному вакуум-насосу. В системе необходимо устанавливать ре­ зервный вакуум-насос с возможностью быстрого подключения его к любой зоне отсоса.

Разрежения в зонах отсоса регулируются задвижками, уста­

новленными на трубопроводе. Так как к зонам отсоса подклю­ чены свои вакуумные насосы, для обеспечения стабильного ва­ куума обычно не требуется специальных средств автоматики. Для обеспечения нормального режима работы вакуумного на­ соса и для устранения пульсаций разрежения все зоны отсоса, в которых отводится значительное количество воды (отсасы­ вающие ящики, сукномойки и т. д.), имеют водоотделители.

Вакуум-насосы Руте представляют собой воздуходувку с вращающимися поршнями, работающую в режиме вакуум-на­ соса. Их можно устанавливать на большом (до 100 м) удале­ нии от бумагоделательных машин, установив вблизи машины лишь водоотделители [67, 57, 16].

Характерной особенностью объемных вакуумных насосов — водокольцевого и типа Руте — в отличие от вакуумной турбо­ воздуходувки является практически постоянный расход при из­ менении разрежения на всасывании. Поэтому в противополож­ ность вакуумной турбовоздуходувке изменившаяся воздухопро­ ницаемость полотна или сукна у объемных вакуумных насосов вызывает резкое изменение вакуума при почти постоянном рас­ ходе. У вакуумных водокольцевых насосов и вакуумных насо­ сов типа Руте подключение различных зон отсоса к одному ис­ точнику вакуума возможно только тогда, когда это позволяет их взаимное влияние. У вакуумной турбовоздуходувки влияние друг на друга различных зон отсоса, подключенных к одному коллектору, незначительно. И это позволяет при проектирова­ нии вакуумной системы объединять на одну ступень турбовоз­ духодувки различные зоны отсоса бумагоделательной машины. Характерная особенность вакуумных турбовоздуходувок — за­ висимость потребляемой мощности от подачи. При уменьше­ нии подачи мощность уменьшается.

Вакуумные водокольцевые насосы потребляют практически одинаковую мощность, независимо от создаваемого разреже­ ния. Мощность вакуумных насосов Руте пропорциональна со­ здаваемому разрежению. Сравнение энергетических характери­

стик турбовоздуходувок и водокольцевых насосов показывает, что при использовании турбовоздуходувок осуществляется зна­ чительная экономия расхода электроэнергии. Особенно сущест­ венный эффект (30—40 %) достигается при вакууме до 50кПа. Если сравнить насосы Руте и турбовоздуходувки, то они имеют близкие удельные расходы мощности, но существенную эконо­ мию дает горячий воздух, получаемый в вакуумной системе с турбовоздуходувками.

Вакуумные системы на базе турбовоздуходувок и насосов Руте по сравнению с вакуумными системами с водокольцевыми вакуумными насосами обеспечивают значительно меньшее по­ требление свежей воды. Для создания разрежения в зонах отсоса широкоформатных быстроходных машин, вырабатываю­ щих определенный вид продукции, наиболее экономичны турбо­ воздуходувки и насосы Руте. Применение в качестве генера­ тора вакуума водокольцевого насоса целесообразно, если объ­ емы отсасываемого воздуха малы и отсутствует место для установки водоотделителей.

Вакуумная система на базе водокольцевых вакуум-насосов максимально проста, лишена автоматики и при этом (так как зоны отсоса оборудованы отдельными вакуумными насосами) отличается гибкостью и надежностью в работе.

Исключительно важным вопросом при проектировании ва­ куумной системы является определение расходных характери­ стик различных зон отсоса. При определении количества воз­ духа, просасываемого в данной зоне отсоса при заданном уровне разрежения, необходимо принимать в расчет большее количество факторов: вид бумаги, массу 1 м2 полотна, степень помола, содержание наполнителей, геометрические характери­ стику зоны отсоса, вид сетки и сукна, скорость машины, темпе­ ратуру отлива и др. Для ориентировочного расчета и сравни­ тельного анализа можно рекомендовать нормы,'разработанные в ЦНИИбуммаше [24].

При проектировании вакуумных трубопроводов следует из­ бегать вертикальных подъемов после горизонтальных участков, карманов, так как это может привести к образованию водяных пробок и пульсации разрежения. Трубопроводы должны быть рассчитаны на максимальный, рабочий вакуум. Потери давле­ ния в отсасывающих валах и трубопроводах должны быть ми­ нимальными. В отсасывающих валах скорость потока не дол­ жна превышать 60 м/с, а в трубопроводах 30 м/с.

Вакуумная система с турбовоздуходувками (рис. 11.7) со­ стоит из следующих элементов: вакуумного турбовоздуходувного агрегата, включающего вакуумную турбовоздуходувку, редуктор, систему централизованной смазки и привода; уста­ новки для водоотделения, включающей водоотделители специ­ альной конструкции и насосы для откачки отделяющейся воды; системы регулирования, состоящей из схемы защиты от пере-

грузки и помпажа, а также из регуляторов и устройств элек­ трической блокировки.

с эрозионным действием воды на ротор, а также с возникаю­ щими при этом недопустимыми динамическими нагрузками.

Для отделения воды из водовоздушной смеси, идущей из зоны отсоса, в отсасывающие трубопроводы встроены водоот­ делители. Применяются две системы водоотделения — гравита­ ционная и экстракционная. При гравитационной системе вода из водоотделителя отводится самотеком при помощи барометри­ ческой трубы в глубинный (9—12 м) колодец с гидрозатвором. Вода из колодца откачивается насосом. При экстракционной системе вода из водоотделителя отводится экстракционными насосами. Эта система применяется в тех случаях, когда строи­ тельство гидрозатвора связано с большими трудностями (скала, грунтовые воды и т. п.). Поплавки-выключатели водоотделите­ лей служат в качестве предохранительного устройства при не­ допустимом повышении уровня жидкости, например из-за от­ каза экстракционного насоса. При этой системе работоспособ­ ность всего узла зависит от надежности работы насоса.

При сжатии воздуха в турбовоздуходувке его температура на выходе достигает 110—160 °С.

11.4. СИСТЕМА ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

Система водопользования бумаго- и картоноделательных машин должна обеспечить максимальное использование обо­ ротной воды с целью снижения расхода свежей воды, волокна, наполнителей, химикатов, а также сокращения стоков (с уче­ том обеспечения выработки готовой продукции требуемого ка­ чества). Эти требования обеспечиваются благодаря рациональ­ ному водообороту, автоматизации контроля и управления си­ стемами водопользования, оснащению последних высокоэффек­ тивным компактным оборудованием для локальной очистки оборотных вод и применению различных добавок, снижающих отрицательные явления, возникающие при замкнутых системах водопользования. Как показано на принципиальной технологи­ ческой схеме (см. рис. 11.1), оборотные воды бумаго-, картоно­ делательных машин разделяются в основном на три потока: 1) регистровая вода с большим содержанием волокна и напол-

Рис. 11.7. Вакуумная система с турбовоздуходувками:

Рис. 11.8. Схема распределения свежей воды по точ­ кам потребления:

нителя; 2) вода от отсасывающих ящиков с меньшим содержа­ нием волокна и наполнителя; 3) избыточная оборотная вода.

Наиболее богатая волокном и наполнителем регистровая вода используется для разбавления бумажной массы перед машиной. В случае недостатка регистровой воды для разбав­ ления массы используется частично вода от отсасывающих ящиков. Избыточная оборотная вода (неиспользованная вода 1-го и 2-го потоков, вода от гауч-вала и спрысковая вода) при­ меняется для разбавления массы в системе переработки брака, остаток воды отводится в размольно-подготовительный отдел (на технологические нужды и на осветление). Часть осветлен­ ной воды используется в основном на спрыски сетки, пеногашение в напорном ящике и другие цели. Повторно использу­ ется на машине до 70 % оборотной воды.

Безвозвратные потери воды в системе водопользования со­

рования и готовой продукцией.

Свежая вода в системах водопользования подается только в те точки потребления, где оборотная вода-не может быть ис­ пользована: на промывку сукон, на охлаждение оборудования, на уплотнение сальников насосов, камер отсасывающих валов, дополняется в воду, поступающую на создание водяного кольца вакуум-насосов, с целью ее охлаждения и на санитарно-техни­ ческие нужды.

Распределение свежей воды по точкам ее потребления и сброс в канализацию показаны на рис. 11.8.

Система водопользования должна разрабатываться с учетом использования технических решений, направленных на созда­ ние замкнутого цикла использования воды. На сегодняшний день технически выполнимыми решениями являются сле­ дующие:

сбор и циркуляция в замкнутом цикле воды, используемой для создания водяного кольца вакуум-насосов; температура этой воды поддерживается автоматически за счет подачи в си­ стему необходимого количества свежей воды; датчик темпера­ туры устанавливается в распределительном коллекторе воды;

сбор охлаждающей воды от холодильных цилиндров, на­ ката, теплообменников пароконденсатной системы и повторное применение ее для кондиционирования сукон;

сбор, очистка ворссодержащих вод и повторное использова­ ние их для промывки желобчатых валов;

сбор избыточной оборотной воды от сеточной части машины и транспортировка ее на аппараты внутрицеховой очистки с це­ лью повторного использования непосредственно на машине вза­ мен свежей воды;

сбор и локальная очистка воды для повторного использова­ ния ее в тех же точках потребления.

Для внутрицеховой очистки избыточной оборотной ВОДЫ применяются: аппараты, работающие на принципе осаждения; скребковые ловушки, конусные отстойники, аппараты, работаю­ щие на принципе флотации, флотационные ловушки; аппараты, работающие на принципе фильтрации: дисковые фильтры, фильтры «Вако». Для локальной очистки оборотных вод бу маго- и картоноделательной машин применяются: фракциона­ торы; самоочищающиеся фильтры; гидросита. Для охлаждения воды от теплообменных устройств применяются: охладительные башни, градирни; теплообменники.

С целью сокращения производственных площадей и ускоре­ ния процесса осветления при внутрицеховой очистке избыточ­ ных оборотных вод взамен флотолОвушек обычной конструкции начали применять высокоэффективные компактные полочные флотаторы.

11.3. Основные типы запорно-регулирующей арматуры, применяемой в системе коммуникаций бумаго- и картоноделательных машин

За рубежом для локальной очистки оборотных вод с целью йх повторного использования в технологических системах бумаго- и картоноделательных машин используются фракциона­ торы различных конструкций и напорные и безнапорные гидросита. Отечественной промышленностью серийно изготавлива­ ется фракционатор ОВ-06, предназначенный для улавливания волокна из сточных вод.

Внедрение замкнутых систем водопользования связано со значительными капиталовложениями и эксплуатационными за­ тратами, а также с возникновением таких негативных явлений, как усиление развития микроорганизмов с образованием био­ обрастаний оборудования и трубопроводов; концентрирование солей и коллоидов, приводящее к повышенной коррозии обору­ дования; ухудшение процесса проклейки; ухудшение обезвожи­ вания полотна из-за накапливания мелкого волокна; пенообразование и др.

Большое значение для обеспечения стабильной работы си­ стем технологического оборудования имеет правильный выбор запорно-регулирующей арматуры (табл. 11.3). В зависимости от выполняемой функции арматура разделяется на арматуру запорную, предназначенную для быстрого переключения или перекрытия потоков массы или воды в системе, и арматуру ре­ гулирующую, предназначенную для поддержания работы си­ стемы и оборудования в заданном режиме. Основные пара­ метры, характеризующие арматуру,— условный проход Dy (мм) и условное давление среды в трубопроводе ру (Па).

11.5. РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ БУМАГО-, КАРТОНОДЕЛАТЕЛЬНЫХ МАШИН И КОМПЛЕКТАЦИЯ ИХ ОБОРУДОВАНИЕМ

Расчет баланса воды и волокна — основной технологический расчет, определяющий расходные характеристики потоков массы и оборотной воды в системах бумаго- и картоноделательных ма­ шин. Для правильного выбора схемы расчета баланса воды и волокна необходимо проанализировать технологические си­ стемы, технологические режимы, операции разбавления, очи­ стки, отлива массы и др. бумаго- и картоноделательных машин, вырабатывающих аналогичный ассортимент продукции, показа­ тели готовой продукции, а также новые технические решения, закладываемые в проектируемую машину. На основе анализа разрабатывается схема расчета баланса воды и волокна и опре­ деляются исходные данные для расчета (концентрация массы на всех технологических операциях от машинного бассейна до напорного ящика машины; сухость бумажного полотна на раз­ личных участках машины; концентрация отходящих и оборот­ ных вод; количество свежей и осветленной воды, вводимой в раз­ личные точки потока).