книги из ГПНТБ / Шелехов, В. И. Современные направления модернизации машин для производства кровельного картона обзор

В кровельной промышленности широкое распространение получила наиболее простая система парораспределения с параллельным подводом пара к су­ шильным цилиндрам и отводом конденсата от них через один общий или че­ рез несколько групповых коллекторов с конденсатоотводчнкаии. Эта сис­ тема позволяет поддерживать во всех цилиндрах максимально возможное давление пара. Недостатком ее является отсутствие циркуляции пара и постепенное накопление воздуха в сушильных цилиндрах. Интересное меро­ приятие по устранение этого недостатка проведено на картоноделательноЁ машине Горьковского КРЗ [29] . На каждом групповом конденсатном коллек­ торе установлен клапан с пневматическим управлением, с помощью которого воздух удаляется из цилиндров путем их кратковременной периодической продувки паром по 30 сек. через каждые 25 мин. Пневмоклапаны управля­ ются программны!! устройством (КЭП). Условия удаления конденсата из ци­ линдров тем лучше, чем больше перепад давлений между сушильными цилинд­ рами и конденсатной системой. При параллельной системе пароснабжения этот перепад очень мал (0 ,1 -0 ,2 ати ). Поэтому даже незначительное уве­ личение сопротивления прохождению пара в цилиндре, например из-за по­ падания сальниковой набивки в сифонную трубку или под клапан вентиля, приводит к запиранию в нем конденсата. Это происходит в результате то­ го, что давление в конденсатной линии становится выше, чем на выходе из цилиндра. С целью своевременного обнаружения таких цилиндров необ­ ходим систематический контроль за температурой поверхности сушильных цилиндров.

На картоноделательных машинах типа КЗМ применена система парорас­ пределения с последовательным ступенчатым подводом пара к сушильным цилиндрам. В этой системе сушильная часть разделена на 4 группы. В пер­ вую группу сушильных цилиндров, ближайшую к накату, подается свежий пар, а в остальные - вторичный пар после прохождения им предыдущих су­ шильных групп и отделения от конденсата. Эта система обеспечивает хоро­ шую циркуляцию пара в сушильных цилиндрах, надежное удаление воздуха и конденсата из цилиндров, но требует значительных перепадов давлений между группами, что ве позволяет поддерживать максмально возможное давление пара во всех цилиндрах.

В результате, как показали испытания, проведенные на машине КЗМ Хабаровского KF3, при последовательном парораспределении в сушильной

Эй

Значительный интерес при производстве кровельного картона пред­ ставляет последовательная система парораспределения с использованием инжекторов. Последние устанавливаются на паропроводах перед второй и последующими группами цилиндров. В каждый инжектор, как и в первую группу цилиндров, поступает свежий пар, который засасывает вторичный пар, подводимый к инжектору от водоотделителя предыдущей группы. йс - пользование инжекторов в последовательной систеке парораспределения позволяет поддерживать максимально возможное давление пара в большинст­

линдра для выбранного давления пара в ней. Ври одном и том же давлении пара стальные цилиндры имеют на 40% меньшую толщину стенки, чем чугун­ ные [19] . Поэтому термическое сопротивление стенки применяемых в кро­ вельной промышленности двустенных стальных цилиндров меньше , чем чу­ гунных.

Наибольшее влияние на величину общего коэффициента теплопереда­ чи К оказывает термическое сопротивление контактного слоя картона, ко­ торое зависит от условий контактирования картона с цилиндром. Необго - димо следить за тем, чтобы полотно картона на цилиндрах имело макси - мальве возможную натяжку, а поверхность цилиндров была чистой. Высо­ кая засоренность сырья и жесткий режим сушки кровельного картона при - водят к тому, что поверхность сушильных цилиндров очень сильно загряз­ няется, поэтому все сушильные цилиндры должны оснащаться наборами.

В настоящее время большинство машин оснащено жесткими шаберами, кото­ рые из-за плохого прилегания по всей длине не обеспечивают требуемой чистоты поверхности цилиндра. Очень хорошо очищают цилиндры от загряз­ нений эластичные шаберы с лезвиями "Виккери", установленные на маии - вах фирмы "Фампа" [3 1 ] . На рис.18 показаны основные элементы такого иабера. Толщина лезвия иабера 0,6+0,9 ми. Шаберы первых 16 цилиндров на машинах осуществляют возвратно-поступательное движение вдоль цилинд­ ра три помощи пневматических устройств.

Кроме отмеченных вш е факторов, на величину сопротивления контакт­ ного слоя большое влияние оказывают также гладкость картона, которая зависят от степени очистки его от неразмолотых пучков волокон в посто­ ронних включений к натяжка сушильных суков.

С улучшением очистки картонной массы и с увеличением натяжки су­ кон уменьшается толщина контактного слоя, что приводит к интенсифика­ ции процесса сушки.

31

Количество тепла, передаваемого от пара к картону на цилиндрах можно увеличить, как это уже отмечалось выше, за счет увеличения по верхности нагрева F.

При одном и том же количестве цилиндров поверхность нагрева тем больше, чем больше длина контакта картона с цилиндрами, определяемая углами обхвата картоном цилиндров.

На картоноделательиой машине в Езерно (ПНР) угол обхвата увеличен за счет установки дополнительных картоноведущих валиков (рис.19), а на одной из канадских машин длина контакта картона с цилиндрами увеличена за счет изменения схемы проводки картона в сушильной части (рис.20), что позволило повысить производительность еуаильной части на 10$ [32, 33] .

Рис.20. Изменение схемы проводки кар тона в еуаильной части картоноделательной маяивы:

а-существующая схема; б-изменевная схема

Работами НййАобестцеманта и кафедры физики НТИПП доказана целесо­ образность интенсификации сушки кровельного картона путем перехода на

32

отадьвае цилиндры диаметром 2 м. Установлено, что увеличение диаметра цилиндров с 1,5 до 2 м сокращает время сунки в среднем на 25$ [34] .

Скорость испарения влаги с открытой поверхности картона на цилинд­ рах, а также при переходе с одного циливдра на другой определяется уравнением

тиляции сушильной части машины. Улучшению условий вентиляции, а следо­ вательно, и интенсификации процесса суики могут способствовать следую­ щие мероприятия:

I . Установка закрытых колпаков над сушильной частью, правильная организация отсоса влажного воздуха из-под колпака и подача под кол - пак сухого подогретого воздуха. Тепло уходящей паровоздушной смеси при этом используется для нагрева поступающего воздуха. Осуществление это­ го мероприятия может интенсифицировать процесс сушки примерно на 15$, повысить термический к .п .д . сушильной установки и создать нормальные санитарно-гигиенические условия труда в помещении, где установлена картоноделательвая машина [35] •

В. Подача горячего воздуха в межпилиндровое пространство для лик­ видации воздушных карманов.

На современных малинах для этой цели используются шаберы с возду­ хораспределителями, называемые воздушными шаберами. Они представляют собой обычный шабер, на корпусе которого помещена перфорированная тру­ ба. Круглые отверотия для выхода воздуха расположены на одной четверти поверхности, образующей сектор о длиной пути 90°. Воздух, подогретый в теплообменниках до температуры 75-105°С, подается вентилятором высо­ кого давления в воздухораспределительную трубу о обеих ее концов че - рез сопла эжекторов. Количество подогретого воздуха составляет только

38

Ба последние 10 яет иирокое распространение подучили колпаки ско­ ростной сушки, сооружаемые непосредственно над сучильными цилиндрами. В СССР коаструкция таких колпаков разработана ЦНййБуммааек [зэ]. Кол­ паки спроектированы для установки на двух сушильных цилиндрах. Угол ох­ вата каждого цилиндра колпаком равен 120°. Основной часть» колпака яв­ ляется сопловые камеры, в которые подается нагретый до температуры 15О-300°С воздух* Ра сопловых камер горячий воздух через целевые оопла в виде струй со скорость» 50-80 м/сек направляется на внеуииваемое полотно. Струи воздуха, ударяясь о поверхность высувиваемого полотна, меняют свое направление и разрушают пограничный ламинарный слой возду­ ха, улучиая теплопередачу. Отработанный воздух отсасывается из проме­ жутков между соплами.

Подогрев воздуха до температуры 180°С может осуществляться в па­ ровых калориферах. Более высокая температура воздуха достигается в теп­ ловых центрах с газовым нагревом.

Установка колпака скоростной сумки над сунильным цилиндром позво­ ляет повысить его производительность в 2-5 р аз.

Инфракрасная о и к а . Количество переданного материалу тепла при инфракрасном нагреве обусловлено не только интенсивностью излучения,но и способность» материала поглощать инфракрасные лучи. Поглощающая спо­ собность зависит как от свойств материала,состояния его поверхности, толщины и температуры, так и от спектрального состава излучения. Реко­ мендуется, чтобы спектр излучения источника как можно больше соответст­ вовал спектру поглощения облучаемого матермала [40J .

Одним мз вамболее распространенных источников излучения является радиационный газовый нагреватель.

Исследования, проведенные в СССР и за рубежом, показывают, что наиболмнй аффект такие нагреватели дают при установка их перед последним прессом и перед первым оумильным цилиндром [40, 4 l] .

Пленка воды, покрывающей волокна и свободную поверхность картона, вамболее интенсивно поглощает инфракрасные лучи с длиной волны

2 ,5 f3 ,3 j U , создаваемые излучателями с температурой соответственно 871-593®С. На рис.21,а показана схема размещения радиационных газовых нагревателей на одной из картоноделательный намин, вырабатывающих кар­ тон весом 440 г/м2с обрезной шириной 2540 им [40] .

Газовые нагреватели изготовлены из пористого карборунда. Их по -

35

н о с » машины возрастав? на 6,38%^ Увеличение водоотдачи благодаря наг­ ревателям составило 271,8 кг/час, или 86,24 кг/час на I м® поверхности излучателей. Тепловыделение на горелках при этом равно 302400* ккал/час.

Еще более удобно устанавливать излучатели на участке между пос -

ля шириной 610 нм каждый. Испаряющая способность газовых излучателей составляет 58,8 кг/м*час. Это обеспечивает испарение 437 кг воды в час при максимальном расходе тепла 806400 ккал/час. Установка четырех га­ зовых излучателей непосредственно перед сушильной частью позволяет увеличить производительность сумки на 7,6$, а сухость картона перед первым цилиндром - е 33 до 34,7$.

Одним из основных недостатков применения радиационных газовых нагревателей для сумки бумаги и картона является низкий к .п .д . этих нагревателей, что объясняется большими потерями тепла с уходящими га ­ зами. Ремение вопроса утилизации тепла этих газов позволит значительно шире использовать газовые излучатели на бумаго- и картоводелательвнх машинах [42] ,

В конце сушильной части применяются электрические радиационные нагревателя (кварцевые лампы, оилитовые стержни, ТЭНн),

Электрофизической лабораторией ВНМВСМа разработав комбинирован­ ный метод суикл бумаги и картона, включающий контактный нагрев на па-

36

установка (термокамера) была опробована на одноцилиндровой бумагодела­ тельной машине №1 Троицкой бумажной фабрики, предназначенной для из­ готовления оберточной бумаги весом 70 г/м2 и шириной 1,6 м на скорости 20+22 м/мин. Схема расположения термокамеры на сушильном цилиндре бу­ магоделательной мамины показана на рис.22.

Установка состоит из распо­ ложенных одна в другой отсасы­ вающей ( I ) и напорной (2) ка - мер, циркуляционного вентилято­ ра (4) и вытяжного патрубка (S ). Напорная камера снабжена щеле­ выми соплами (6 ), в которых ус­ тановлены ТЗНы (7 ). Между соп­ лами также установлены ТЭНн (8) с отражателями (9 ) . В зоне дей­ ствия термокамеры на бумажное полотно (Ю ) воздействует и н ­ дуктивный тепловой поток от ци­ линдра (3 ), инфракрасное изву - чение от источников (8) и горя­ чий воздух из сопл (6 ).

Заводские испытания опытно-пр омъшленной установки показали, что с включением в работу термокамеры линейная скорость цилиндра увеличи­ лась с 20-22 до 35 м/мин. Производительность бумагоделательной машины * I возросла на 50%. Недостатком установки является большой расход энергии на сушку. Установочная мощность электронагревателей составля­ ет 92 квт.

Диэлектрическая и микроволновая сушка производится теплом, созда­ ваемым быстрым колебанием молекул вода в их стремлении самоориентиро­ ваться при быстром изменении полярности электрического поля. Для диэ­ лектрического нагрева обычно применяют высокочастотную энергию с час­ тотой в пределах 10-40 мгц, тогда как в микроволновых сушках использу­

пластинчатыми электродами, расположенными на значительном расстоянии друг от друга. При этом падение напряжения происходит в основном в воз­ душной среде и лишь незначительная часть его приходится на высушивав - мое полотно. Плоские электроды, кроме нивкой эффективности, имеют и

37

другой недостаток - они затрудняет заправку картона. Совершенно иной резудьтат получается при повороте поля на 90°, когда оно располагает­

ный нагрев. Величина напряженности поля регулируется путем изменения расстояния между полотном и электродами.

Установка для высокочастотного нагрева обычно состоит из: шкафа питания, в котором размещены повыщающий трансформатор и выпрямитель; генератора высокой частоты; нагревательного устройства и пульта управ­ ления. Схема нагревательного устройства показана на рис.23,6.

3 1

г bosgym

Рнс.28. Установка "В-Драер" для высокочастотного нагрева полотна: а-раоподожение электродов; б-нагревательное устройство

1-полотно картона; 2-электроды; 3-выеокочаетотное поле; 4 -peiy - лируеиый воздушный зазор; 5-алюминиевый кожух

Нагревательное устройство размещено в закрытом алюминиевом кожу­ хе, служащем экраном. Для входа и выхода картонного полотна в кожухе имеются щели. Удаление образующихся при диэлектрическом нагреве испа­ рений осуществляется приточно-вытяжной вентиляцией.

Установка высокочастотного нагрева "В-Драер" мощностью 150 квт ис­ пользуется на картоноделательной машине обрезной ширины 2921 мм, выра­ батывающей коробочный картон из макулатуры. Сушильная часть машины состоит из 104 паровых сушильных цилиндров, расположенных в три яруса. Нагревательное устройство "В-Драер" установлено над сушильной частью и включается в схему проводки полотна между 93 и 94 цилиндрами. Еримевение высокочастотного нагрева позволило увеличить производительность картоноделательной машины на 16$.

38

По сравнению с другими методами сушки картона диэлектрический нагрев имеет следующие преимущества:

равномерный нагрев по всей толщине материала; более сильное поглощение энергии моцзыми участками полотна,

вследствие чего на этих участках испаряется больше воды. Это позволя­ ет получить после сушки картов с равномерным распределением влажности; устройство для диэлектрической сушки очень компактно и требует

мало места для монтажа на картоноделательной нашине; высокочастотная сушка позволяет осуществлять точный автоматизиро­

ванный контроль процесса нагревания; при диэлектрической сушке энергия расходуется только на нагрев

картона и нет бесполезных затрат ва нагрев массивных металлических ци­ линдров и больших объемов воздуха.

Широкому внедрению диэлектрической и микроволновой сушки препят­ ствуют высокие капитальные затраты. По данным фирмы "Гарднер", капи - тальнне затраты на микроволновую сушку в 10 раз выше затрат на паро -

вую [4 2 J .

В СССР установка для высокочастотной сушки картона разработана институтом "ВНЙИНСМ".

Сушка в псевдоожиженном сдое, если учесть ее экономичность я вы­ сокий коэффициент теплопередачи, имеет хорошие потенциальные возиэж - ности для сушки картона [42] . Исследования показывают, что при помощи псевдоожиженного слоя можно достичь скорости сушки, равной 136 кг/час»м2 . Но механические проблемы, связанные с применением псев­

доожиженного слоя, делают его применение затруднительным и дорогим. Сквозная сушка. Одним из наиболее перспективных методов сушки

бумаги и картона в настоящее время является сквозная сушка, при кото­ рой горячив газы проходят сквозь высушиваемый материал под действием pasFOcri давлений по обеим сторонам материала [4 2 J.

Исследования, проведенные в лаборатории теплотехнических процес­ сов ВНИИНСМа, показали высокую эффективность применения этого метода для сушки кровельного картоЕа [45] . Основными параметрами, от которых эависит скорость сквозной сушки, являются температура и давление (раз­ режение) участвующего в процессе воздуха. Так, при давлении воздуха 100 им р т .ст . я температуре его, равной 250°С, время сушки кровельного картона весом 420 г/м2 почти в 10 раз неньше, чем время его сушки ва парообогреваемнх цилиндрах. Наиболее целесообразно применять сквозную суику в конце сушильной части, т .е . там, где вондуктнввая сушка стано­ вится малоэффективной. Сквозная сунка оказывает значительное влияние на свойства высушиваемого картона: улучшаются показатели впитываености

39