Производство бумаги и картона

Постоянство композиции и свойств массы достигается путем непрерывного перемешивания ее в бассейне. В качестве перемеши­ вающего устройства чаще всего используют пропеллерные мешалки. Интенсивность перемешивания можно регулировать из­ менением частоты вращения или шага перемешивающего элемента (лопастей пропеллера).

Буферный запас массы определяется объемом машинного бас­ сейна, который, в зависимости от производительности машины, выбирают из расчета 10...90 мин работы. На современных высоко­ производительных БДМ и КДМ устанавливаются бассейны с меньшими значениями времени из указанного диапазона.

По конструкции машинные бассейны бывают горизонтальные и вертикальные, по типу установленного перемешивающего устрой­ ства - лопастные, циркуляционные и пропеллерные. Изготавливают горизонтальные бассейны из железобетона. Внутренняя поверхность бассейна облицовывается глазурованными плитками или железнится. Горизонтальные бассейны встречаются у машин старых конструкций. Новые машины оборудуются цилиндрическими верти­ кальными бассейнами.

Горизонтальные бассейны, снабженные циркуляционными или пропеллерными перемешивающими устройствами, представляют собой емкость, разделенную внутри продольной перегородкой на два сообщающихся канала. Перемешивающее устройство устанав­ ливается в торцевой части канала.

Основные недостатки машинных бассейнов горизонтального типа - большая занимаемая площадь, недостаточно энергичное пе­ ремешивание во всем объеме бассейна и вследствие этого медленное выравнивание массы. Этих недостатков лишены не­ большие вертикальные машинные бассейны, представляющие собой емкость цилиндрической или кубической формы. Бассейны цилиндрической формы изготавливаются из биметалла или нер­ жавеющей стали. Пропеллерное перемешивающее устройство устанавливается горизонтально в нижней части бассейна, причем в бассейнах кубической формы по центру, в бассейнах ци­ линдрической формы - со смещением от центра на 0,25... 0,3 м.

В табл. 41 приведены геометрические размеры бассейнов и ха­ рактеристика рекомендуемых к установке (в зависимости от объема бассейна) пропеллерных перемешивающих устройств. Однако не

всегда представляется возможным использовать пропеллерные уст­ ройства для перемешивания массы. Например, во избежание скручивания волокна при перемешивании длинноволокнистой мас­ сы с высокой степенью помола, идущей на выработку конден­ саторной и жиронепроницаемой бумаги, а также тряпичной полу­ массы, используемой для выработки папиросной и различных специальных видов бумаги, в настоящее время приходится приме­ нять лопастные перемешивающие устройства.

Т а б л и ц а 41

Размеры вертикальных машинных бассейнов и характеристика пе­ ремешивающих устройств

Бассейны для приема, перемешивания и хранения волокни­ стых суспензий с массовой долей волокна до 5 %. Конструкция бассейна обеспечивает эффективное перемешивание массы во всем объеме бассейна. Вертикальные бассейны изготавливаются из двухслойной стали марки 20К+12Х18Н10Т.

Перемешивающие устройства. АО «Петрозаводскмаш» про­ изводит перемешивающие устройства для массных бассейнов объемом от 25 до 770 м3 при концентрации массы до 5 %. Преду­ смотрен следующий ряд диаметров винта (пропеллера): 750, 900, 1250,1500, 1800 мм. Мощность привода - от 7,5 до 132 кВт.

Фирма «Mitsubishi-Beloit» (Япония, США) производит широ­ кий спектр перемешивающих устройств (табл. 42).

Т а б л и ц а 42

Техническая характеристика перемешивающих устройств фирмы «Mitsubishi-Beloit»

Расчет объема бассейнов. Объём бассейнов (м3) рассчитыва­ ется по формуле

ецоы,

Z C

где Q - количество поступающего воздушно-сухого волокнистого материала, т/сут; в - влажность воздушно-сухого волокнистого ма­ териала, % (в соответствии с ГОСТом полуфабрикатов в = 12 %, для бумаги и картона в = 5 - 8 %); t - время хранения массы, ч; Z - количество рабочих часов в сутки (принимается 24 ч); С - концен­ трация волокнистой суспензии, % \ К - коэффициент, учитывающий неполноту заполнения бассейна (обычно К = 1,2).

После расчёта объёма бассейнов выполняется их унификация с целью облегчения их изготовления, компоновки, эксплуатации и ре­ монта.

После унификации для всех массных бассейнов определяется время запаса массы по формуле

VZ C

”0 (ю о - в )я : ’

Расчет объема бассейнов также можно выполнять по более простой формуле, при наличии рассчитанного баланса воды и во­ локна:

V = P46pQ t K ,

где Рчбр. - часовая производительность БДМ (КДМ), т/ч; Q - коли­ чество волокнистой суспензии в бассейне, м3/т бумаги; / - время хранения массы, ч; К - коэффициент, учитывающий неполноту за­ полнения бассейна (обычно К = 1,2).

Пример расчета объема бассейнов приведен в разд. 13 настоя­ щего пособия.

4.9. Перекачивание массы и воды при производстве бумаги и картона

Из бассейна масса при концентрации 2,5...3,5 % массным насо­ сом подается в бак постоянного напора, из которого поступает в смесительный насос, где она смешивается с оборотной водой и раз­ бавляется в зависимости от вида бумаги до концентрации 0,1.. Л ,3 %.

Стабилизация концентрации массы, поступающей в систему из машинного бассейна, достигается разбавлением массы (например, с 3,2 до 3,0%) оборотной водой во всасывающей линии массного насоса, подающего массу на последующие технологические опера­ ции системы. Подача воды автоматически регулируется. Датчик концентрации, управляющий с помощью регулятора степенью от­ крытия регулирующего органа на линии подачи оборотной воды, устанавливается в напорном трубопроводе массного насоса.

Массные насосы перекачивают массу концентрацией до 5 %. Для нормальной работы массных насосов на их всасывающей ли­ нии должен быть обеспечен подпор не менее 10 кПа. Обычно у машинного бассейна устанавливают два массных насоса, один из них резервный.

Таким образом, на бумажных и картонных фабриках использу­ ются три основных типа насосов: массные, водные и смесительные.

Массные и водные насосы предназначены для передачи воды и волокнистой суспензии на расстояние от накопительных емкостей (бассейнов) до основного и вспомогательного оборудования, а в ряде случаев и создания давления в трубопроводе, необходимое для работы того или иного оборудования.

Для перемещения водно-волокнистых суспензий с концентра­ цией 1,5...6 % используют центробежные насосы марки БМ, фекально-массные марки ФМ, фекальные марки НФ, а также масс­ ные насосы типа НМ.

Поскольку реологические свойства воды и разбавленных во­ локнистых суспензий с концентрацией менее 1,5 % практически одинаковы, перекачивание этих жидкостей осуществляют стан­ дартными насосами, предназначенными для воды. При небольших

расходах используют консольные насосы марки К. При подаче свыше 200 м3/ч применяют центробежные насосы двухстороннего всасывания марок НД и Д.

Смесительные насосы предназначены для разбавления массы до нужной для производства концентрации.

Для разбавления бумажной массы перед бумагоделательной машиной устанавливают смесительные насосы марки БС или НД.

Системы разбавления. Существуют две системы разбавле­ ния, очистки и подачи массы на машину: открытая и закрытая. Открытая система применяется в основном на тихоходных мало­ производительных машинах в тех случаях, когда технологией производства бумаги не допускается механическое воздействие на’ массу, ведущее, например, к скручиванию волокна. Открытая сис­ тема характеризуется подачей массы в напускное устройство само­ теком за счет перепада гидростатического давления. Для раз­ бавления масса смешивается с оборотной водой в смесительном ящике. Масса и вода поступают в смесительный ящик через дози­ рующие устройства самотеком под действием гидростатических давлений. Обычно смесительный ящик представляет собой ящик постоянного напора для массы и воды и имеет отделение для их смешивания.

На современных быстроходных машинах применяется закры­ тая система. Эта система характеризуется тем, что масса из машинного бассейна до требуемой концентрации разбавляется оборотной водой в центробежном или осевом насосе и проходит далее до напускного устройства машины по трубопроводам и обо­ рудованию закрытого типа, не соприкасаясь с воздухом. Насос, в котором масса смешивается с водой, называется смесительным. Во всасывающую линию смесительного насоса масса поступает самотеком. Для обеспечения постоянства во времени количества массы, подаваемой на машину, и однородности концентрации раз­ бавленной массы необходимо поддерживать постоянство гидроста­ тических уровней регистровой воды и массы, поступающей на смешивание, а также постоянство гидравлического сопротивления напорной линии смесительного насоса.

Из ящика постоянного напора масса дозируется (следователь­ но, и регулируется масса 1 м2 вырабатываемой продукции) спе­ циальной задвижкой автоматического или дистанционного управ­

ления. Эта задвижка устанавливается на вертикальном участке тру­ бопровода, ближе к впуску в насос.

Во всасывающую линию смесительного насоса масса под­ водится по оси в нижнюю половину трубопровода под углом 45° в направлении движения потока. При подводе массы сверху, пер­ пендикулярно оси трубопровода, могут иметь место скопления воз­ духа и неравномерность подачи, а также эффект встречных пото­ ков, приводящий к неравномерности концентрации массы, пода­ ваемой на машину.

В качестве смесительных насосов применяются центробежные насосы с рабочими колесами двустороннего всасывания и осевые насосы.

Разбавление массы после машинного бассейна осуществляется в одну или две ступени. В последнем случае в потоке устанавлива­ ются два смесительных насоса, работающих последовательно. В первом смесительном насосе масса разбавляется до концентра­ ции, необходимой для нормальной работы очистного оборудования. Прошедшая очистку масса под остаточным давлени­ ем поступает на разбавление во второй смесительный насос, которым далее она подается в напускное устройство машины. Двухступенчатая система экономически выгодна в тех случаях, ко­ гда по условиям технологического режима отлив полотна на машине производится при концентрации менее 0,5 %, а расход гид­ равлического потока массы более 0,28 м3/с. При этом достигается экономия площади, занимаемой очистным оборудованием, и элек­ троэнергии, а также повышается управляемость процессом разбавления.

Расчет и выбор насоса. Насос выбирают исходя из полного напора массы, который должен создавать насос, и его производи­ тельности. Принцип расчёта необходимого напора, который должен создавать насос, и значения коэффициентов местных со­ противлений приведены в специальной литературе.

Исходя из оптимальных условий эксплуатации оборудования массоподготовительного отдела насос должен обеспечить напор 15...35 м.

Производительность насоса (м3/ч) рассчитывают по формуле

6(100-в)

а = Z C ' 1,3,

где Q - количество поступающего воздушно-сухого волокнистого материала, т/сут; в - влажность воздушно-сухого волокнистого ма­ териала, %; Z - число рабочих часов в сутки (принимается 24 часа); d - концентрация волокнистой суспензии на нагнетающей линии насоса, %; 1,3 - коэффициент, учитывающий запас производитель­ ности насоса.

Объёмный расход жидкости, перекачиваемой насосом при концентрации 1 ...4,5 %, можно также определить по данным рас­ чёта баланса воды и волокна:

Q = M I 4 ,3 ,

где Р - часовая производительность бумагоделательной машины, т/ч; М - масса перекачиваемой волокнистой суспензии (из баланса воды и волокна), м3.

Мощность, потребляемую насосом, определяют по формуле

N = fl,-т-ли000

60 102т] *

где N - мощность, кВт; у - плотность жидкости, кг/м3; QH- произ­ водительность насоса, м3/мии; А - развиваемый напор, м; г| - коэффициент полезного действия (зависит от производительности, концентрации массы и конструкции насоса).

Определив производительность, развиваемый напор и потреб­ ляемую мощность, по техническим данным выбирают тип и марку насоса. Выбранный насос должен иметь 20...30 %-ный резерв по производительности (что учитыается в формулах) и напору.

При проектировании массоподготовительного отдела бумаж­ ной фабрики на линиях подачи полуфабрикатов в композиционные или в машинные бассейны, а также бумажной массы и оборотной воды на бумагоделательную машину следует установить резервные насосы по рекомендации Гипробума.

Пример расчета и выбора насосов приводится в разд. 13 на­ стоящего пособия.

Технические характеристики центробежных насосов для бу­ мажной массы приведены в табл. 43.

Т а б л и ц а 43

Технические характеристики центробежных насосов для бумажной массы

В табл. 44 приведены характеристики центробежных смеси­ тельных насосов.

Т а б л и ц а 44

Характеристики центробежных смесительных насосов

В табл. 45 приведены характеристики динамических насосов для сточных жидкостей.

Т а б л и ц а 45

Характеристики динамических насосов для сточных жидкостей