Билет № 4

1. Технологические факторы процесса дефибрирования древесины

Все факторы, влияющие на работу и производительность дефибрера условно можно разделить на: А) режимные и Б)связанные с контролем и работой дефибрера. А)а) Температура и концентрация массы. Факторы взаимосвязаны : изменение концентрации массы в ванне влияет на t массы, а также на температуру оборотной воды (чем больше тем-ра массы ,тем больше тем-ра воды). Тепло в системе связана с теплотой трения, возникающей при дефибрировании. В зависимости от этих двух факторов различают 3 режима дефибрирования: холодный, горячий густой, горячий жидкий. 1).холодный: температура оборотной воды 25-30 С.Самый худший режим (масса получается садкой с короткими , жесткими, рубленными волокнами, содержит много мелких волокон в виде мельштофа, температура массы в ванне=35-40°С, концентрация массы 3.5-4 %. Б и К из такой массы обладает сравнительно низкими физико-мех. показателями. 2). горячий густой: тем-ра оборотной воды=35-40°С, тем-ра массы=70-75°С, концентрация массы 4,5-6%. Качество массы и производительность дефибрера выше, но выше расход энергии и износ камня. 3)Горячий жидкий режим: тем-ра оборотной воды=50-55°С, тем-ра массы=70-75°С, концентрация массы 2-2.5%. Здесь самое благоприятное сочетание тепла, количество жидкости. Происходит быстрое пропаривание древесины, мягкие гидролитические процессы , ярко выражены размягчением ЛГ. Все это способствует легкому отделению волокон от древесины, их фибрилированию и дополнительному измельчению. Качество Б и К высокое. б)Температура оборотной воды . По влиянию на процесс дефибрирования и качество массы тем-ра оборотной воды даже важнее тем-ры массы. Установлено, что с ее повышением на каждые 10°С расход энергии снижается на 7%. Объем воды удельно больше, чем древесины и количество тепла приносимого с оборотной водой, больше. Оборотная вода подается в зону дефибрирования спрысками и на разбавление массы по потоке. Чем выше ее тем-ра, тем выше тем-ра в зоне дефибрирования с полдожительными последствиями. Чем выше тем-ра массы, тем выше реактивнакя способность волокон, выше степень их внутренней фибриляции. в)Влажность и породный состав балансов.Чем больше влажность балансов, тем легче разделяются на отдельные структурные составляющие, тем выше степень фибрилирования . Снижением концентрации массы не удается достигнуть такого же эффекта по расходу энергии на размол, фракционному составу, прочности массы как использованием балансов повышенной влажности. Касаясь породного состава, отмечаем, что большое значение имеет не столько порода древесины, сколько отнесение ее к мягкой или твердой. Мягко лиственные породы размалываются быстрее, чем меньше d волокон и толщина клеточной стенки, тем выше качество массы.(увеличение d волокон и толщины клеточной стенки происходит в следующем порядке: ель - сосна-кедр-лиственница). Из хвойных пород прочность ДМ значительно выше, чем из лиственных. Однако в последнее время начинают дефибрировать и древесину лиственных пород ,т.к. такая масса положительно влияет на бумагообразующие свойства увеличивается однородность просвета, увеличивается впитываемость. Массу из лиственных пород можно вводить в композиции сан-быт. Б (30%) . Лучше всего дефибрируется тополь, осина. Расход энергии на размол уменьшается на 20%. Березовую древесину не дефибрируют, т.к. она твердая, ее волокна очень короткие,поэтому дефибрир. дает древесную муку. (из не можно получить только мех. массу путем размола на дисковых мельницах щепы).

Б) факторы, связанные с работой оборудования. Среди этих факторов наибольшее значение имеют те. что связанные с работой камня:1). Окружная скорость камня. Чем больше окружная скорость, тем больше потребляется энергии, но и выше производительность. Для кварцево-цементных-18-21м/с, для керамических-до 30м/с. Мощность двигателя, установленного для приведения во вращение камня, постоянна, а окружная скорость не постоянна. Она изменяется с изменением d камня за счет его износа. Дефибрер должен работать с постоянной производительностью. С износом камня можно увеличить глубину насечки для увеличения производительности или увеличение P камня. Очень важно при этом сохранить постоянный показатель времени начального дефибрирования (ВНД)- это промежуточное время пребывания древесины в зоне высокой t , что необходимо для обеспечения требуемого пластифицирования ЛГ. Это время должно составлять 50-60 мсек. Увеличивая давление на камень увеличивается длина зоны дефибрирования, с увеличением зоны дефибрирования увеличивается и ВНД. При этом увеличивается удельный расход энергии, но это компенсируется повышением производительности. степени помола, повышение РД и объемной массы древесины.2)Зернистость и характер насечки камня. Взаимосвязанные факторы. Для крупнозернистых камней (размер зерен 0.5-0.55мм) используют сравнительно грубую насечку. Масса получается ,при высокой производительности, грубоволокнистой. Среднезернистый камень(0,4-0,45мм) используется чаще всего. Для него используются шарошки средних размеров . Масса получается самой лучшей по свойствам. Мелкозернистый камень 0.2-0.25мм. Обрабатываются шарошками высоких номеров. Получается тонко волокнистая масса, но производительность дефибрера сравнительно низкая и прочность такой массы ниже чем среднезернистом. На практике чисто подбором шарошки и грубыми насечками варьируют свойства массы и, на пример, на тонкозернистом камне получают массу. как на среднезернистом. Причем глубина насечки оказывает большее влияние на процесс дефибрирования. чем тип шарошки.

2. Регенирация извести из каустизационного шлама. Регенерация извести из каустизационного известкового шлама в настоящее время широко применяется на всех сульфатцеллюлозных предприятиях.Регенерация извести из шлама, несмотря на относительную дешевизну из­вести, экономически целесообразна. Необходимо учитывать, что количество известкового шлама чрезвычайно значительно: на 1 т целлюлозы получается почти 0,5 т сухого шлама, и если шлам откачивается в отвал в виде примерно 25%-ной суспен­зии, то количество этой суспензии будет, следовательно, в 2 раза больше производительности завода по целлюлозе. Спуск та­ких огромных количеств шлама в водоемы и откачивания в отвал категорически за­прещен. Поэтому заводы имеют цеха по регенерации извести из шлама. Основной химической реакцией при регенерации активной извести из каустизационного шлама является, как и при обжиге свежего известняка, эндотермическая реакция разложения кар­боната кальция

СаС0₃—>СаО + С0₂—177 кДж.

В пересчете на 1 кг чистого оксида кальция количество тепла, необходимого для проведения реакции, составляет 3170 кДж. Кроме того, примерно в 1,5 раза большее количе­ство тепла приходится затрачивать на испарение воды, так как шлам поступает на обжиг с влажностью 40—45%.В качестве топлива для обжига шлама используют либо жидкое топливо — нефть и мазут, либо газ — природный или генераторный. Наиболее распространенным видом топлива яв­ляется мазут. Мазут при горении в печи образует длинный фа­кел светящегося пламени, которым можно достаточно легко управлять. Вследствие высокой теплотворной способности рас­ход мазута на обжиг шлама относительно невелик, 250—300 кг на 1 т извести.

Для обжига каустизационного известкового шлама исклю­чительное применение получили цилиндрические вращающиеся печи. Современные печи строят дли­ной до 100 м и более с отношением длины к диаметру до 40 : 1, производительностью 150—350 т извести в сутки .

На рис. 225 показана общая схема установки. Жидкий шлам подается насосом из запасного бака на вакуум-фильтр для обезвоживания и промывки. Промытый и сгущенный до сухости 50—60 °/о шлам транспортируется винтовыми конвейерами к загрузочной головке вращающейся цилиндрической известере­генерационной печи, получающей вращение через редуктор и шестеренчатый привод от электродвигателя. Вариатор редук­тора позволяет изменять частоту вращения печи примерно от 0,5 до 2,0 мин^-1. При загрузке шлама в печь к нему добавляют из бункера свежий дробленый известняк в количестве 10—20 %, в зависимости от величины потерь извести с пылью, выносимой из печи с дымовыми газами. Барабан печи наружными кольце­выми бандажами опирается на парные роликовые катки, уста­новленные на мощных опорах. По ходу извести барабан имеет наклон к горизонту под углом 2—3°, что обеспечивает переме­щение шлама внутри барабана. Кожух барабана изготовляется из обычной стали и футеруется огнеупорным шамотным кирпи­чом с высоким содержанием оксида алюминия; толщина футе­ровки обычно составляет 250 мм. Во избежание налипания шлама на стенки в загрузочном конце печи в футе­ровку свободно заделаны концами висячие металлические цепи, сбивающие своими ударами о стенки налипшие на них комья шлама. Одновременно эта секция цепей выполняет роль зоны подсушки шлама за счет тепла уходящих из печи дымовых га­зов. Цепи набирают на себя пастообразный шлам, увеличивая тем самым поверхность его соприкосновения с газами и таким образом интенсифицируя сушку шлама. С выгрузочного конца печи к ней примыкает топливная головка, к которой через фор­сунку подводится мазут, распыливаемый паром, и воздух для горения. Регенерированная известь в виде окатышей размером 10—20 мм, раскаленная до температуры 1000 ºС, выходит из выгрузочного конца печи и попадает в холодильный барабан, охлаждаемый воздухом по типу рекуператора. Применяют два типа воздушных охладителей-рекуператоров: с прямым и не­прямым нагревом вторичного воздуха. В рекуператорах пря­мого действия или контактных известь непосредственно сопри­касается с воздухом, который направляется в печь. В рекупе­раторах непрямого действия воздух прогоняется через особые каналы, устроенные в стенках барабана.

В воздушных холодильниках-рекуператорах известь охлаж­дается до 100—150 °С, а воздух, поступающий в печь, одновре­менно нагревается до 170—200 °С. Воздушный охладитель не­прямого действия с барабаном диаметром 2,5 м, длиной 8 м и частотой вращения 0,07—0,09 с^-1 обеспечивает производитель­ность около 100 т извести в сутки. Охлажденная известь (см. рис. 225) принимается на цепной конвейер, пропускается через вальцовую дробилку и элеватором поднимается в бункер, из нижней части которог о конвейер подает ее в гаситель-класси­фикатор.

Рис. 225. Схема установки для регенерации извести:

1- скребковый конвейер; 2—элеватор; 3— мазутная форсунка; 4— разгрузочная (топливная) головка; 5 — привод печи; 6 — вращающаяся печь; 7 — загрузочная го­ловка; 8 — бункер для известняка; 9 — загрузочный винтовой конвейер; 10 — транспор­тирующий винтовой конвейер; 11 — вакуум-фильтр; 12 — дымосос; 13 — скруббер; 14 — бункер для шлама; 15 — шламовый насос; 16, 17, 18 — насосы для скрубберного рас­твора; 19 — холодильник для извести; 20 — цепной конвейер; 21 — дробилка для изве­сти; 22— разгрузочный конвейер; 23— бункер для извести

Для нормальной работы известерегенерационной печи необ­ходимо обеспечить равномерное питание ее шламом, хорошо обезвоженным (влажностью не выше 55%) и хорошо отмытым от щелочи (с содержанием не более 1 % Na₂0 к массе абс. су­хого шлама). В этом случае шлам в процессе подсушки легко гранулируется. Грануляция способствует равномерному обжигу и уменьшению потерь в виде пыли. При питании печи чрез­мерно влажным и слизистым шламом увеличиваются потери извести с пылью, а на стенках печи образуются кольца спекше­гося шлама. Отношение количества активного СаО в полученной реге­нерированной извести к количеству активного СаО, затрачен­ному на каустизацию, называется степенью регенерации изве­сти. Эта величина колеблется для различных установок при­мерно в пределах от 80 до 95. Помимо вращающихся известерегенерационных печей, огра­ниченное применение для обжига шлама на зарубежных пред­приятиях имеют печи кипящего слоя и механические полочные печи типа колчеданных. На рис. 226 изображена схема до­вольно крупной установки для обжига каустизационного шлама в печи кипящего слоя . Шлам, обезвоженный на вакуум-фильтре до сухости 65—70 %, попадает в смесительное винтовое устрой­ство, куда добавляется часть сухой известковой пыли и в не­большом количестве вода для ее гашения. В результате получа­ется смесь с влажностью от 8 до 20%, поступающая в мель­ницу-дезинтегратор, в которой происходит смешение с горячими газами из печи, имеющими температуру около 550 ºС. В дезин­теграторе образуется мелкая пыль, которая вместе с газами вы­носится в циклоны-сепараторы, где поддерживается темпера­тура около 135 °С. Уловленная в циклонах пыль, состоящая главным образом из карбоната кальция, частично возвращается в смесительное винтовое устройство, частично собирается в пи­тательном бункере. Дымовые газы из циклонов отсасываются дымососом и перед выбросом в атмосферу пропускаются через скруббер Вентури для улавливания уноса. Печь кипящего слоя по высоте разделена колосниковой ре­шеткой на две части. Верхняя часть, где поддерживается вы­сокая температура, предназначена для обжига карбоната и грануляции образующейся извести; нижняя часть под колосни­ковой решеткой используется для регенерации тепла. Для соз­дания кипящего слоя служит воздуходувка, вдувающая .воздух под колосниковую решетку. Часть воздуха от этой же воздухо­дувки используется как вторичный воздух для транспортировки карбонатной пыли, которая через питатель поступает из бун­кера в воздуховод, выводящий ее в печное пространство непо­средственно над колосниковой решеткой. Сюда же через шту­цер в печь подается топливо — газ или мазут. Сопла для ввода в печное пространство смеси карбонатной пыли с воздухом и топлива расположены по всей периферии печи. При темпера­туре 825 ° и выше происходит быстрая кальцинация мелкой карбонатной пыли и образуются зерна извести размером до 5—6 мм. Увеличение диаметра печи в верхней ее части способ­ствует образованию расширенного кипящего слоя, уменьшению скорости газов и уменьшению уноса пыли.

Рис. 226. Схема установки для обжига каустизационного шлама в печи ки­пящего слоя:

1 — печь кипящего слоя; 2— топка печи; 3— нижняя камера печи; 4 — воздуходувка для создания кипящего слоя; 5 — приемник для пыли; 6 — вентилятор для подачи су­хого шлама в печь; 7 — вентилятор; 8 — винтовое устройство; 9 — шламовый вакуум-фильтр; 10 — циклоны; 11 — дымосос; 12 — труба Вентури; 13 — циклонный скруббер

Механические полочные :схема подготовки как как у кипящего слоя.Шлам подаётся на верхний этаж(6 этажей).По центру печи проходит охлаждающийся воздухом вал с гребками для передвижения по этапу. Есть газовые форсунки.Для горения подаётся воздух. Обожжённая известь выходит из нижнего этажа.