книги из ГПНТБ / Шелехов, В. И. Современные направления модернизации машин для производства кровельного картона обзор
.pdfчек основная, я изготавливается из искусственного волокна. Она позволяет поддерживать высоки! вакуум в отсасывающих ящиках (до 300-400 мм р т .о т .) ври пониженном трении основной сетки.
7 6
Ряс .ГО. Схеме установки дополнительной сетки меж ду основной веткой и отсасывающие каиками: 1-основаая сетка: 2-допоявителькая сетка; 3-отса сывающие ящики; р еги стровы е валики; 5-гауч-вая; 6-сетковедущне валики; Т-сежшравйльннй валик
Но такому же принципу работают получившие широкое распространение
за рубежом вращающиеся ящики типа |
"Ротабелт" ( p s c .I I ) , где роль яроше- |
|||
5 |
3 |
1 |
2 |
4 |
Рис.11. Вращающийся ящик типа "Рота- |
Рис.12. Схема работы отсасыва- |
оедт": |
вщих ящиков типа "Роивак": |
I-отсасывающий ящик; 2-труба для отво- |
1-сетке; 2-ноддержйвавщие вали- |
да воды и воздуха; 3-резиновая веско- |
ни; В-уплотнительннй валик |
нечвая лента; 4-направляющие валики; |
|
5-оеткв |
|
жуточной сетки между основной сеткой и отсасывающим ящиком играет пер форированная резиновая лента, натянутая между двумя валиками [13] . Ящи ки "Ротабелт" устанавливаются в конце сеточного стола картоиодеяатель ной машины.
По сравнению с обычными ящиками, они обладают следующими преиму ществами: увеличивают срок службы сетки более чем в 2 раза; создают высокий вакуум (до 60 мм р т .о т .); снижают потребляемую приводом гауч-
2О
вала мощность на 30-50J6. Установка отсасывающих ящиков "Ротабелт" на тихоходных машинах позволит увеличить их производительность на 10—15% без удлинение сеточного стола.
Еще одним аппаратом, применяемым вместо плоских отсасывающих ящи ков, является отсасывающий ящик типа "Ролвак" (ри с.12) [13, 18] - Отса сывающая камера в нем образуется тремя соприкасающимися валиками, вра щающимися под действием движущейся сетки. О целью устранения боковых подсосов концы их охватываются бесконечными резиновыми ремешками.
Использование ящиков типа "Ролвак" позволяет:
лучше использовать площадь сеточвога стола, так как под вакуумом находится вся поверхность картонного полотна, покрывающая ящик;
создавать более высокий вакуум, чем в обычных плоских ящиках, что увеличивает количество удаляемой из картона воды;
благодаря совместному вращению с сеткой устранить трение, что по вывает срок служба веток.
Вниз уже отмечалось, что одним из основных путей интенсификации процесса обезвоживания кровельного картона в мокрой части картоноделательвой машины является повышение разрежения в установленных на машине отсасывающих устройствах, достигаемое увеличением мощности вакуумного хозяйства машины.
На современных машинах с развитым вакуумным хозяйством вместо ва куумных насосов начинают применяться турбовоздуходувки типа "Зульцер", коэффициент полезного действия которых достигает 70-75% [19] . Эконо - мия мощности по сравнению с вакуумными насосами составляет 30-60%. Тем пература воздуха после воздуходувок составляет 120-Г7О°С и он может использоваться для вентиляции сушильной части. Турбовоздуходувки име ют несколько ступеней вакуума, что позволяет использовать один агрегат для создания разрежения в различных отсасывающих устройствах картонеделательной машины.
В США и Канаде для формования полотна кровельного картона успеш но используется вакуум-формующзе устройство "Ротоформер" (рис.13), раз работанное фирмой "Санди Хкял" [20]
Основными злемевташз устройства являются литой перфорированный цилиндр, внутри которого расположены отсасывающие камеры, и напорный ящик специальной конструкции. Масса от потокораспредеаителя через пер форированный валик попадает непосредственно в корпус напорного ящика, где разделяется на два потока. Часть массы поступает в зову формования полотна картона, остальное количество через переливную перегородку возвращается на рециркуляцию. Величина потока массы в зоне формования изменяется с понощью регулятора потока. Процесс формования волокнисто-
21
го слоя начинается на участке свободного обезвоживания перед первой камерой. Далее обезвоживание осуществляется при помощи отсасывающих
камер, величина разрежения в которых постепенно изменяется от 75 до 380 мм р т .ст . Изго товленный картон имеет равно мерные толщину и вес полотна по ширине. Максимальная ско рость устройства при выработ ке картона составляет
150-160 и/иин.
Вакуум-формующие устрой ства можно устанавливать на машинах, вырабатывающих нет каные материалы из искусст - венных синтетических и мине - раяьных волокон (например, отеклооснова для изготовления отеклорубероида),
В СССР опытная закуумфорщующая установка испытыва лась на Выборгском КРЗ ЦНИИБуммаием и ЛТИЦБП [21]. В ходе испытаний был получен
кровельный картон весом 350 г/м2 при ско юсти 70 м/мин, к весом
250 г/м2 при окорости 1X0 м/мин. Найдено, что картон, сформованный на вакуум-формующем устройстве, имеет лучшие качественные показатели (впитываемость, капиллярность и прочность на разрыв), чем картов, по лученный на плоской сетке.
Замена плоской сетки вакуум-формую«им устройством пря модерниза ции вартонодехатеяьных мамин позволит резв» сократить размеры сеточ - юй части и высвободить место для расширения прессовой и сушильной частей.
Как и в сеточной части, на прессах можно добиться интенсификации обезвоживании за счет увеличения действующего напора л Р , который оп ределяется величиной усилия прижима прессовых валов. Но чрезмерное уве личение давления прессования при ироизводстве кровельного картона при зедат к уплотнению последнего, а следовательно, к ухудшению его основ ных показателей - впитываешости и капиллярности.
22
Второй нуть интенсификации обезвоживания на крессах - это, |
как |
||
видно из уравнения ( I ) , |
уменьиение сопротивления обезвоживание |
R. |
|
Одним из основных параметров, определяющих величину сопротивления |
|||
обезвоживанию, является |
путь, проходимый водой, удаляемой прессом. |
|
|
В обычном прессе основная масса воды, отжатой аз полотна картона, |
нап |
||
равляется вдоль сукна в сторону, противоположную движению картона. |
Это |
||
означает, что путь, проходимый водой в вертикальном направлении, |
равен |
||
толщине сукна в сжатом состоянии, а в продольном направлении - поло - вине ширины илощадки контакта между валами. В отсасывающем прессе путь, проходимый водой .в продольном направлении, равен половине расстояния между отверстиями в рубашке вала.
8а последние года создано много новых конструкций прессов, в ко торых перемещение воды в продольном направлении практически отсутству ет [22].
Пресс с желобчатым валом "Вента-Нии" фирмы "Белойт” состоит из верхнего гранитного (стонитового) а нижнего желобчатого валов (рис.14), Желобки на валу могут быть спиральными и кольцевыми.
Ширина желобков 0,5 мм, глу бина - 2,5 мм; ваг 8 мм. Обычно желобчатый вал - обрезененный; твердость рези ны 15*20 ед (по Т1М-2); тол щина покрытая 19*20 мм.
Принцип работы пресса о желобчатым валов состоит в том,-что вода, отжимаемая из полотна картона ш сукна в зоне прессования, попадает в желобке и но ним отводит ся из этой зоны. Из желоб - ков вода выбрасывается под действием центробежной силы
или удаляется о помощью отра жателей (няастив) а яаберов (обычных или вакуумных).
При применении прессов с желобчатым виним валом имеют место сле дующие преимущества:
снижается стоимость установки; уменьшается эксплуатационные рас ходы; увеличивается сухость картона; отсутствуют затраты на создание
23
вакуума по сравнение с отсасывающими прессами; снижаются расходы на одежду машины и сушку картона.
Желобчатые пресса широко используются при модернизации бумаге- и картоноделательных машин. Замена о&чного вала пресса желобчатым обес печивает повышение сухости полотна бумаги и картона на 2*455.
Пресс с подкладной сеткой "Фабрик-пресс" показав на рис.15. Отли чительной особенностью его является наличие между сукном и валом нес - жимаемой синтетической сетки. Вода, отжимаемая в зоне прессования из полотна картона, проходит сквозь сукно и заполняет ячейки сетки, что исключает перемещение воды в плоскости сукна. Удаление воды из ячеек сетки происходит за пределами зоны прессования с помощью отсасывающих ящиков. При одном и тон же линейном давлении пресса с подкладной сет - кой характеризуются ваилучннм удалением влаги в зоне отжима по сравне нию с прессами других конструкций [23].
Рис.15. Пресс |
о подкладной сеткой: |
|
а-схема пресса; |
б-зона контакта |
валов: |
1-верхиий вал; 2-нижний |
вал; 3-картон; 4 |
-сукно; 5-сетка; G-от |
сасывающий ящик; 7-сукномойка
Так как при прессовании картона удаляется большое количество во ды, объем ячеек подкладной сетки должен быть большим. С целью увеличе ния объема ячеек при прессовании картона применяются пресса с двумя ветками.
Пресс в подкладной сеткой дает наибольший аффект при применении его в качестве последнего пресса.
Основные преимущества прессов с подкладными сетками следующие: низкая первоначальная стоимость; экономия расхода электроэнергия на привод вакуум-насосов; увеличение сухости бумаги после прессования на 4*5%; увеличение (фока службы суков.
ЕРеос с усадочной сеткой "Шсинк-псесс" представляет собой модифи кацию пресса с длинной подкладной сеткой. Здесь вместо последней на гладкий или отсасывающий вал надет бесконечный чулок, изготовленный из синтетических волокон в виде двухслойной сетки и обладающий сильной усадкой при нагревании (ряс.16).
Для удаления воды и 8 сетки на прессах с чулком применяется воздушный ■абер с щелевым соплом аириной I мм, который устанавливается снизу вала на расстоянии 2 мм под углом 15-30°. Дав ление воздуха 0,15 кГ/см2.
Пресс с усадочной сеткой значн - тельно проще прессов с подкладной сет кой и отсасывающего. Для его установки требуется меньие места. Обезвоживания способность прессов с чулком и подклад ной сеткой практически одинакова, поэ тому первый находит иирокое применение при модернизации действующих бумаге- я картонодвлательвых мааин.
В настоящее время некоторые зару бежные фирмы начали выпускать прессо - вме сукна, особенностью которых являет**
ся наличие с одной стороны несжимаемой сетки (например, нведские сук на "Комбитекб1) . Эти сукна, примененные вместо обычных на гладком прес се, обеспечивают тот же эффект обезвоживания, что и на прессах с под кладной сеткой или чулком.
На первых прессах картонодедательных мавнн из сукна и бумаги уда ляется больное количество воды, которое не может вместиться в поры сетки. В этих случаях целесообразно применять комбинированные пресса. представляющие собой сочетание желобчатого вала и подкладной сетки ['24].
Исследования, проведенные Ленинградским технологически! институ - том целлюлозно-бумажной промышленности и ЦНИИБуимавем, показывают, что замена первого и второго отсасывающих прессов комбинированными позво ляет повысить сухость картона на 1,0*1,8%.
25
В последнее время наряду с вышеназванными прессами находит приме нение лвессрлые валы с оболочкой из пористого материала, например из спекшегося металла или пластических масс [25], Перспективной является облицовка вала пресса пористым нейлоном, обладающим высокими упругими свойствами и малыми размерами пор (около 3 мк). Облицовка наносится на перфорированный пустотелый вал, внутри которого устанавливается отса сывающая камера. Так как размеры нор в облицовке меньше, чем в прессу емом картоне, вода из картона в облицовку удаляется не только при его сжатии, во и при расширении. Сухость полотна после прессования может достигать 56%. На прессах такого типа можно работать без сукна, и тем самым можно упростить прессовую часть мамины.
Сопротивление сукон прохождению воды зап о и т от их структуры, ма териала, степени загрязненности и влажности. В прессах о вертикальным отсосом воды (к ним относятся рассмотренные вняв прессы) в настоящее время успешно применяются синтетические сукнао открытой струауроЛ (иглонвоиивнне. Р -27). где основная часть волокон имеет вертикальное направление. Такие сукна быстро впитывают и отдают воду, меньме загряз няются, долговечны. Промывка сукон от загрязнений чаще всего произво дится водяными спрысками. Температуру воды рекомендуется повысить до
65-80°С, а давление - до 10 ати /26j .
Больное влияние на содержание воды в бумаге иди картоне после прессования оказывает сухость сукна. Напрнмер, яри увеличении сухости сукна с 40 до 60% сухость бумаги повышается на обычном прессе на 5%,
на отсасывающем прессе н на прессе |
с подкладной сеткой - на 2,4%,на |
||
прессе с желобчатым валом - на 2% |
[22]. |
|
|
Повышение сухости суков на прессах |
является едням мз |
аффективных |
|
методов ивтенсификацми работы прессовой |
части. Оптимальная |
сухость сук |
|
на, при которой достигается максимальный эффект обезвоживания полотна бумаги или картона, зависит от тина пресса и колеблется в пределах 65-70%. В настоящее время существует больное количество устройств для обезвоживания еукон после промывки. Наиболее распространенными из них являются: отсасывающая щелевая сукномойка; вальцовая сухномсйха; сукно мойка о обезвоживанием сукна.сжатым воздухом; сукноюйка по типу отса сывающего пресса; игольчатая сукномойка.
На бумаге- и картон оделател ьинх каминах о целью более полного обезвоживания сукон применяются также так называемые раздельные прес
са, |
состоящие |
из двух отдельных пар прессов дла |
бумаги (картона) и сук |
на |
. Для бумаги и для сукна могут быть разяинне |
конструкции прессов, |
|
но |
пресса для |
сукна работают вря более вноолом давленяи прессования. |
|
26
Создание аффективных устройств для обезвоживания еукон явилось предпосылкой для разработки пресса с двумя обезвоживаюиими сукнами (рис.17) [25] . Сдвоенный суконный пресс позволит интенсивно обеэвохи-
вать картонное полотно с двух сторон. Б связи с больиии обезвоживающим действием он может быть применен как первый пресс.
На аффективное» обезвожи
вания, |
как |
это следует из |
урав |
|
|
|
|
нения |
( I ) , больное влияние |
|
ока |
|
|
|
|
зывает вязкость воды JU- |
она |
|
|
|
|||
снижается о повышением темпера |
|
|
|
||||
туры. Подогрев картонной массы |
|
|
|
||||
перед поступлениен последней в |
|
|
|
||||
ынайву хотя |
я позволяет улуч - |
|
|
|
|||
шить обезвоживание в мокрой час |
|
|
|
||||
ти, но все же не всегда оказы |
|
|
|
||||
вается |
экономически выгодным, |
|
|
|
|||
более |
целесообразным представ |
|
|
|
|||
ляется водегрев картонного по |
|
|
|
||||
лотна |
в том месте, где содержа |
|
|
|
|||
ние воды в картоне резко сни |
|
|
|
||||
жается. |
|
|
|
|
|
|
|
На картоноделатехьннх |
|
ма |
|
|
|
||
шинах предприятий кровельной |
|
|
|
||||
промышленности широко использу |
|
|
|
||||
ется подогрев полотна картона |
|
|
|
||||
над последним отсасывающим ящи |
|
|
|
||||
ком либо над отсасывающим гауч- |
Рно.17. Сдвоенный суконный пресс: |
||||||
валон |
о помощью прососа пара |
||||||
через картон. Для этой целн |
при |
1-пресс для сукна; 2-отсасывающий |
|||||
пресс; 3-пресс с подкладной сет - |
|||||||
меняются паровые подогреватели. |
кой; 4-полотно картона |
||||||
Эффективное» обезвоживания |
в |
|
|
|
|||
этом случае |
зависит в первую очередь |
от величины вакуума |
в отсасываю |
||||
щем устройстве, над которым |
установлен |
пароподогреватель. |
Устройство |
||||
последнего над отсасывающим |
гауч-валом |
картонодеиатеяьной |
наивны КЗ |
||||
позволяет повысить температуру полотна картона до 50-60°С. Расход пара
составляет около 0,15 кг |
на I кг картона, сухость полотна после прес |
сов повышается на 3-4% |
[ I ] . |
Еще более эффективным является подогрев полотна картона перед пос ледним прессом. На современных картоноделательных машинах эта операция
27
осуществляется с помощью парсюСогреваемых цилиндров. Для этой цели ис пользуются танке радиационный нагрев, нагрев токами высокой частоты, электронагрев и др.
Интенсификация процесса сушки кровельного картона
Интенсификация процесса суики на машинах для производства кро - вельного картоне может быть достигнута как за счет совериенствования кондуктивиой сушки на парообогреваемых цилиндрах, так и за счет приме нения новых методов суики.
Сушильная часть всех работающих на предприятиях кровельной про - мыилениости картоноделательных мавин состоит из парообогреваемых ци линдров. Полотно картона, нроходя по цилиндрам, прижимается к ним за счет натяжения, а на нижних цилиндрах - дополнительно еще и за счет прижима сукон. Все тепло, необходимое для испарения влаги, передается картону горячей поверхностью цилиндров. Испарение влаги из полотна про исходит как при прохождении его по цилиндрам, так и при переходе кар тона с одного цилиндра на другой.
Количество тепла, передаваемого картону цилиндрами, определяется
уравнением |
|
d - KF ( t n ~ t K) ккал/час, |
(2) |
где К
F
t/i tк
- общий коэффициент теплопередачи от греющего пара через стенку сушильного цилиндра картону, ккал/н ^час^;
-поверхность нагрева, м^;
-температура греющего пара, °С;
-температура картона, °С.
Анализ уравнения (2) позволяет определить возможные пути интенси
фикации при контактном |
методе суики. Ия уравнения |
(2) |
видно, что интен |
|
сивность сувки картона |
на цилиндрах можно повысить за |
счет |
повышения |
|
температуры греющего пара t n внутри цилиндров, а |
также за |
счет уве |
||
личения коэффициента теплопередачи К и поверхности |
нагрева |
F ■ |
||
Основным фактором, влияющим на процесс контактной сушки, является температура пара внутри цилиндра, определяемая его давлением. Рабочее давление пара в цилиндрах большинства кюртоноденательных мавин кровель ной промышленности составляет 3*5 ати. Опыт работы двустенных стельных цилиндров на Рязанском и Дорогобужском картонно-рубероидных заводах показывает, что давление пара в цилиндрах может быть поднято до
7-IO ати бее снижения качественных показателей кровельного картона. Заыева на мавине К2М 10 первых чугунных цилиндров на двустенные сталь-
28
нне в повышение давления вара в них от 8 до 10 ати позволяет увеличить производительность мавнда на 12,5% [27].
Коэффициент теплопередачи от пара к картону равен
К '----- |
:---- |
к ---- |
Л7~ ккал/м2час°С , |
(8 ) |
4 |
— ■*" |
-- |
* “я-- |
|
|
Л1 |
Л?Т |
Я-ХС. |
|
W- коэффициент теплоотдачи от пара к стенкаи цилиндра, ккая/м2*час*°С;
<£г - толщина стенке суаильного цилиндра, и;
ст
- коэффициент теплопроводности стенки цилиндра, ккал/м-час*°С;
dкс - толщина контактного слоя картона, м;
-коэффициент теплопроводности контактного слоя картона, кк8л/».час»°С.
Знаменатель в уравнении (3) |
представляет |
собой общее термическое |
|
сопротивление переходу тепла |
, состоящее из частичных сопротивле |
||
ний на внутренней поверхности цилиндра |
R |
7 стенки цилиндра /?ст |
|
и контактного слоя картона RKC • |
|
|
|
По приближенным расчетам, для сушки кровельного картона весом |
|||
350 г/м2 при давлении пара 3 ати коэффициент теплопередачи от пара к |
|||
картону равен 250 ккал/м2*чво*°С, |
а частное термическое сопротивление |
||
на внутренней |
поверхности цилиндра составляет около 35%, стенки ци - |
|||
линдра - 15%, |
контактного слоя картона |
- 50% от общего термического |
||
сопротивления |
переходу тепла |
[ I ] . |
|
|
Коэффициент оС, |
зависит от вида конденсации (пленочной или ка |
|||
пельной), а также от |
наличия |
воздуха в |
конденсата в цилиндре. В су - |
|
пильных цилиндрах обычно происходит пленочная конденсация пара. С целы) превращения пленсодой конденсации в капельную в пар, поступающий в ци линдры, впрыскивается специальная жидкость, снижающая поверхностное на тяжение образующегося из него конденсата. Так, в Польве проводились испытания по вводу в греющий пар 2%-ной водной эмульсии октадецяяамина
CH3(CHg)i7 //H^CgHgy A/Hg в: количестве 1,5+2 г на I т пара. Это поз волило уменьшить расход пара на сушку на 5-10%; добиться на поверхности
цилиндров |
той же температуры, какую имени бы цилиндры, если бы давление |
|
пара в них |
было на I аты бельме; |
уничтожить имеющуюся внутри цилиндров |
коррозию |
[28]. |
|
Наличие воздуха и конденсата в суиилышх цилиндрах приводит к рез |
||
кому уменьшению козффициента |
Эффективность удаления воздуха и кон |
|
денсата из |
цилиндров зависит от принятой системы парораспределения. |
|
29