Производство бумаги и картона

4.1.6. Рафинирование, или подмол массы

Назначение процесса - выравнивание степени помола массы, устранение пучков волокон. Степень помола возрастает при этом на 0,5...2,5 °ШР.

Рафинирование, или подмол, массы осуществляется на дис: ковых или конических мельницах. Характер обработки массы в мельницах определяется зазором между ножами статора и ротора. При большом зазоре масса подвергается рафинированию за счет рас­ чесывающего и ударного воздействия ножей, а при малом - размолу. Необходимый зазор между ножами статора и ротора для ведения процесса рафинирования определяется в зависимости от качества массы, поступающей из размольно-подготовительного отдела.

После мельниц масса под действием остаточного или допол­ нительного напора, создаваемого мельницами, поступает в ящик постоянного напора, а из него самотеком на разбавление. Мельни­ цы подключаются параллельно к трубопроводу подачи массы в ящик постоянного напора. Это позволяет в случае необходимости выключить их из технологического потока.

4.1.7. Расчёт дисковых мельниц для массного размола

Согласно «Основным техническим направлениям в проектиро­ вании предприятий целлюлозно-бумажного производства» размольное оборудование рассчитывается исходя из непрерывной работы бумагоделательной машины в течение 24 часов работы в сутки на максимальной рабочей скорости.

Исходными данными для такого расчёта принимаются:

1. Производительность бумагоделательной машины, т/сутки -

Qmvxi

2.Суточная производительность дисковой мельницы (выбира­ ется по табл. 5-9), т/сутки - QB\

3.Удельный расход воздушно-сухого волокна на выработку

1т бумаги, т/т - М\

4.Номинальная мощность привода мельницы, кВт - Nu\

5.Коэффициент загрузки эл. двигателя привода - к\

6.Потребляемая мощность привода мельницы, кВт ~/Уп;

7.Эффективная мощность, затрачиваемая непосредственно на размол, кВт - NB;

8.Непроизводительные затраты мощности при размоле (мощ­ ность холостого хода), кВт - Л^;

9.Удельный полезный расход энергии на 1 т воздушно­ сухого волокна, кВтч/т - Ру;

10.Удельная нагрузка на кромку ножа, Дж/м - В5\

11.Секундная режущая длина размалывающей гарнитуры, м/с - Z*. Количество размалываемого волокна, т/сут,

Рв- Q шах 'М.

Удельный расход волокна М принимается из «Норм техноло­ гического проектирования предприятий ЦБ11» или определяется из данных расчета баланса воды и волокна,

М=-^ —, т/т, 880

где В - количество абсолютно-сухого волокна, поступающего на размол при выработке 1 т бумаги, кг/т.

Марка мельницы выбирается по табл. 5-9 в зависимости от ко­ личества и вида размалываемого волокна.

Эффективная мощность, затрачиваемая непосредственно на размол, определяется по формуле

Ne = 103Bs Lsj = 103-1,5-337,8 1 = 506,8 кВт,

где j - количество поверхностей размола (для однодисковой мель­ ницы7 = 1, для сдвоеннойj = 2).

Удельная нагрузка на кромку ножей В5 принимается в зависи­ мости от вида волокнистого полуфабриката и необходимого соот­ ношения между фибриллированием и укорочением волокон при размоле. При меньших значениях В5 достигается лучшая фибрил­ ляция и гидратация волокон, а при больших значениях - укорачивание. Для получения максимальной разрывной длины

исопротивления продавливанию рекомендуются значения Bs, при­ ведённые в табл. 14.

Для получения максимальных значений сопротивления излому

ираздиранию величину В5 снижают на 25...30 %. При выравни­ вании степени помола и рафинировании бумажной массы перед бу­ магоделательной машиной В5= 0,2...0,4 Дж/м.

Удельный полезный расход энергии на размол определяется по экспериментальным кривым зависимости Ру от степени помола массы, представленным на рис. 3.

Удельный полезный расход энергии, кВт ч/т

Рис. 3. Экспериментальные кривые удельного полезного расхода электро­ энергии на размол волокнистых полуфабрикатов: 1 - моносульфитная целлю­ лоза высокого выхода; 2 - сульфитная хвойная беленая целлюлоза, 3 - сульфитная хвойная небеленая целлюлоза; 4 - сульфатная хвойная беленая целлюлоза; 5 - сульфатная лиственная беленая целлюлоза; 6 - сульфатная

хвойная небеленая целлюлоза; 7- хлопковая целлюлоза

Количество мельниц, необходимых для выполнения принятых условий размола, определяется по формуле

п = -

а

Мощность, потребляемая мельницей Nn, кВт, расходуется на размол волокна (Ne), на преодоление сил трения в подшипниках и сил трения массы о поверхность дисков и стенки камеры

N' - Ne+N»

Мощность холостого хода дисковых мельниц приводится в табл. 16.

Мощность холостого хода дисковых мельниц

При размоле целлюлозы при концентрации более 6 % мощ -. ность холостого хода определяется по формуле

Na = (0,35...0,40)М„ кВт.

Определив мощность, потребляемую дисковой мельницей, не­ обходимо проверить мощность приводного двигателя. Нормальная мощность мельницы с учетом коэффициента загрузки двигателя К= 0,9 должна быть больше или равна потребляемой мощности:

KNn > Ne+ Nja, кВт.

Если это условие проверки не выполняется, то при расчете производительности мельницы следует принять меньшую величину секундной режущей длины размалывающей гарнитуры Ls.

Пример. Рассчитать количество дисковых мельниц для размола небеленой сульфатной целлюлозы при выработке мешочной бумаги на бумагоделательной машине Б-45 мощностью Gmax = 300 т/сут. Началь­ ная степень помола целлюлозы 14 °ШР, конечная - 30 °ШР. Размол проводится в две ступени: на первой ступени при концентрации массы 25 % с 14 до 20 °ШР, на второй ступени с 20 до 28 °ШР, при концен­ трации 4,5 %. Перед бумагоделательной машиной устанавливаются домалывающие мельницы для выравнивания степени помола и рафи­ нирования бумажной массы. Прирост степени помола на этих мельницах принимается 2 °ШР. Удельный расход волокна

М- 1048 кг/т бумаги = 1,048 т/т.

1.Количество размалываемого волокна

2. Расчет дисковых мельниц первой ступени размола

Для размола целлюлозы при высокой концентрации по таблицам, представленным в [19] принимаются мельницы со шнековой подачей массы марки МД-4Ш6 (принимаем производительность 200 т/сут). Удельная нагрузка на кромку ножа Bs = 1,5 Дж/м. Определяем секунд­ ную режущую длину гарнитуры при ширине ножа 3 мм, ширине канавки 4 мм для мельниц, работающих при концентрации до 6 %, по приведенной выше формуле. Для размола массы при высокой концен­ трации ширину канавок увеличивают до 8... 10 мм. При этом секундная режущая длина Ls, м/с, уменьшается в два раза:

0,346Р ъп 0,346-1,253 1000

где qe = 75 кВт ч/т удельный полезный расход энергии на размол сульфатной небеленой целлюлозы с 14 до 20 °ШР (см. рис. 3).

Тогда необходимое количество мельниц для установки

а2оо

Принимаем для установки две мельницы (одна в резерве).

Для мельниц, работающих при высокой концентрации массы, мощность холостого хода (Nn= 1600кВт):

N„ = 0,4Nn= 0,4-1600 = 640 кВт.

Мощность, потребляемая мельницей Nmдля принятых условий размола

Nn = Ne +yxv = 506,8 + 640 = 1146,8 кВт.

Проверка мощности приводного двигателя проводится по уравнению

KNn>Ne+Nn

0,9 1 600 >506,8 + 640;

1440 > 1146,8,

следовательно, условие проверки электродвигателя выполняется.

3.Расчет мельниц второй ступени размола.

Для размола целлюлозы при концентрации 4,5 % принимаются мельницы марки МДС-33 (при размоле производительность 220 т/сут). Удельная нагрузка на кромку ножа Bs= 1,5 Дж/м. Секундная режущая длина принимается по табл. 15: Ls= 346 м/с = 0,346 км/с.

Эффективная мощность размола

Ne = Bs Ls = 103 1,5. 0,346-2 = 1038 кВт.

Удельный расход электроэнергии Ру на размол целлюлозы с 20 до 28°ШР по графику (см. рис. 3)

Ру = <728- <720= 140 - 75 = 65 кВт'ч/т.

Производительность мельницы Qp для принятых условий ра­ боты

а= N'■24 1038-24 = 383,3 т/сут.

Я, 65

Тогда необходимое количество мельниц

Принимаются для установки три мельницы (одна в резерве). Мощность холостого хода мельницы принимается по табл. 16:

N„ = 315 кВт.

Мощность, потребляемая мельницей,

Nn =Ne + Nxx = 1038 + 315 = 1353 кВт.

Проверка мощности приводного двигателя:

KN„>Ne + Nn,

0,9 1000 > 1038 + 315;

900 < 1353,

следовательно, двигатель не удовлетворяет условиям проверки. В данном случае в мельнице нецелесообразно использовать две зоны размола, необходимо осуществить такой подвод массы, чтобы ис­ пользовалась только одна зона размола. Таким образом, проведем следующий расчет.

Эффективная мощность размола

Ne = Bs Ls = 103 1,5. 0,346-1 =519 кВт.

Удельный расход электроэнергии Ру на размол целлюлозы с 20 до 28°ШР по графику (см. рис. 3)

Ру = #28 - #20 = 140 - 75 = 65 кВт'ч/т.

Производительность мельницы Qp для принятых условий ра­ боты

N-24 1038-24 = 191,6 т/сут.

Р65

Тогда необходимое количество мельниц

6 Р = 191,6

0,87.

&220

Принимаются для установки две мельницы (одна в резерве). Мощность холостого хода мельницы принимается по табл. 16: = 315 кВт.

Мощность, потребляемая мельницей,

Nn = Ne + = 519 + 315 = 834 кВт. Проверка мощности приводного двигателя:

KNn>Nc + N ^

0,91000 >834+ 315;

900 > 834,

следовательно, двигатель удовлетворяет условиям проверки.

4. Расчет мельниц для рафинирования бумажной массы Для рафинирования массы перед бумагоделательной машиной

используются дисковые мельницы тех же марок, что и на второй ступени размола. Удельная нагрузка на кромку ножа при рафини­ ровании принимается В5 = 0,4 Дж/м. Секундная режущая длина

принимается Ls = 416 м/с = 0,416 км/с. При выравнивании степени помола перед БДМ производительность МДС-33 достигает 400 т/сут. Эффективная мощность размола мельницы МДС-33

Ne = 103BS LS j = 1030,4 0,416 1 = 166,4кВт.

Для рафинирования массы достаточно 1 зоны размола, поэто­ му выбираем соответствующий способ подвода массы к мельнице.

Удельный полезный расход энергии на размол целлюлозы с 28 до 30 °ШР

Ру = <7зо- <728=152 - 140 = 12 кВт-ч/т.

Производительность мельницы Qp для принятых условий раз­ мола

Ne -24 166,4-24

= 332,8 т/сут.

Р12

Определяем количество мельниц:

6 Р ^ 332,8

0,83.

&400

Принимается к установке 1 мельница (без резерва). Проверка мощности приводного двигателя:

KNn>Nc + N„;

0,9* 1000 >166,4 + 315;

900 >481,4,

следовательно, двигатель удовлетворяет условиям проверки. Пример расчета дисковых мельниц приведен также в разд. 13

настоящего пособия.

4.2. Проклейка бумаги и картона

Под проклейкой понимают способность бумаги и картона сопро­ тивляться смачиванию, впитываемости и адсорбции разнообразных жидкостей (воды, чернил, кислот, щелочей, молока, масла и многих других), отличающихся своими физико-химическими характеристи­ ками и химическими свойствами. Существуют два метода проклейки бумаги - проклейка в массе и поверхностная проклейка.