Жудро С.Г. Технологическое проектирование целлюлозно-бумажных предприятий

Подождите немного. Документ загружается.

на одном-двух фильтрах или в диффузорах системы Камюр,

одна установка для непрерывной отбелки целлюлозы, одна

сушильная машина при обрезной» ширине полотна 6,4 м, одна

выпарная установка производительностью около 220 т испаряе-

мой воды в 1 ч, один содорегенерационный агрегат для сжига-

ния 1300

в сутки абсолютно сухих веществ щелока, одна уста-

новка для каустизации щелока и известерегенерациониая печь.

Организация таких крупных производственных потоков, по-

строенных по одноагрегатному принципу, позволит снизить вес

и соответственно стоимость технологического оборудования,

уменьшить объем зданий для его установки, сократить количе-

ство обслуживающего персонала и эксплуатационные расходы.

Второе место в мире по распространению среди аппаратов

непрерывной варки занимают варочные многотрубные аппа-

раты системы Пандия. В этих аппаратах продолжительность

нахождения массы может быть сокращена до 10—25 мин при

рабочем давлении до 10 атм и температуре примерно 180°. Та-

кие условия варки ускоряют реакции распада инкрустирующих

веществ древесины.

Основным поставщиком установок системы Пандия является

американская фирма Блек-Клаусон, хотя подобного типа аппа-

раты поставляют и другие фирмы. В настоящее время в мире

действует свыше 250 установок Пандия и подобных ей^по кон-

струкции. Мощность таких установок не превышает 250 г

в сутки. \\

В последние годы на отечественных целлюлозно-бумажных

предприятиях также установлены и пущены в эксплуатацию

многотрубные варочные агрегаты. На Астраханском целлюлоз-

но-картонном комбинате по проекту Мосгипробума установлены

и эксплуатируются пять установок системы Пандия, поставлен-

ные фирмой «Тампелла». Каждая из установок имеет

шесть варочных труб, через которые материал, подлежа-

щий варке, проходит последовательно. Два из пяти аппаратов

предназначены для варки тростника моносульфитным способом

с выходом целлюлозы 60%; проектная производительность каж-

дого аппарата 115 г в сутки. Три аппарата предназ-

начены для варки древесины сульфатным способом: два из

лиственной древесины с выходом 60% и один из хвойной с вы-

ходом 50%- Проектная производительность каждого аппарата,

работающего на древесине, 130 т в сутки. На Котласском

целлюлозно-бумажном комбинате установлены и работают два

шеститрубных варочных аппарата фирмы Хиточи-Зосен для

производства нейтрально-сульфитной полуцеллюлозы с выходом

75%.

Их проектная производительность 175 г в сутки каждого.

На Балахнинской картонной фабрике установлен и действует

один четырехтрубный аппарат фирмы «Тампелла» для произ-

водства нейтрально-сульфитной полуцеллюлозы с выходом

75—85%.

Проектная производительность 145 т в сутки. Сырье,

144

перерабатываемое аппаратом, содержит 40% березы и 60%

осины. На Жидачевском картонно-бумажном комбинате уста-

новлен один восьмитрубный аппарат, изготовленный фирмой

«Тампелла» производительностью 145

в сутки полуцеллюлозы.

По проектам Укргипробума на Измаильском ЦКК и Херсон-

ском целлюлозном заводе установлены восьмитрубные вароч-

ные аппараты, поставленные фирмой Парсонс-Виттемор-Лиддон

для переработки тростника и древесины, производительностью

до 80 т в сутки. Для Майкопского целлюлозно-картонного ком-

бината той же фирмой поставлен шеститрубный аппарат для

переработки одубины. Проектная производительность аппа-

рата— 170

в сутки полуцеллюлозы с выходом 60%.

Отечественные машиностроительные организации также раз-

рабатывают многотрубные аппараты нейтральной варки. Так,

небольшая многотрубная установка производительностью около

40 т в сутки отечественного производства установлена на Из-

маильском ЦКК. Более производительная восьмитрубная уста-

новка будет пущена в действие на Архангельском целлюлозно-

бумажном комбинате.

Помимо упомянутых выше систем варочных аппаратов непре-

рывного действия, имеются также другие системы для получения

из древесины непрерывным способом волокнистой массы в виде

полуфабрикатов, имеющих свойства полуцеллюлозы или химиче-

ской древесной массы. Одной из разновидностей таких систем

являются три установки фирмы «Дефибратор», установленные

на Пермском бумажном комбинате. Общая мощность установок

350

в сутки.

Из всего сказанного выше видно, что непрерывные варочные

аппараты все больше применяются при производстве полуфаб-

рикатов, заменяя варочные котлы.

ДЕФИБРЕРЫ

По особенностям конструкции различают дефибреры перио-

дического действия-—прессовые и магазинные и непрерывного

действия

—

винтовые, кольцевые и цепные.

Современные автоматизированные прессовые дефибреры типа

Грейт-Норзерн широко применяются на зарубежных предприя-

тиях; на наших предприятиях находятся в эксплуатации прессо-

вые дефибреры, в том числе и типа Грейт-Норзерн, но устарев-

шей конструкции. Магазинные дефибреры, распространенные

в США и Канаде, у нас применения не получили. Винтовые

дефибреры устарели и в настоящее время не устанавливаются.

Опыт эксплуатации действующих на наших предприятиях не-

скольких кольцевых дефибреров не подтверждает целесообраз-

ности их дальнейшего применения. Наиболее широко на наших

предприятиях применяются цепные дефибреры.

За последние два десятилетия в СССР установлены и пущены

в эксплуатацию несколько десятков цепных дефибреров фирмы

6 С. Г. Жудро

145

Фойт марки «2В Европа» при производительности каждого около

40 т в сутки древесной массы для газетной бумаги. К этим де-

фибрерам близки по технической характеристике дефибреры

двух типов, выпускаемые отечественной машиностроительной

промышленностью: дефибрер марки ДЦ-03 производительностью

до 40—45 г в сутки при диаметре камня 1800 мм, длине балан-

сов 1250 мм, числе оборотов камня 250 в минуту (каждый та-

кой дефибрер приводится электродвигателем мощностью

2500 кет) и установка марки ДЦС-02, которая представляет со-

бой спаренные два дефибрера, приводимые от одного электро-

двигателя мощностью 5000 кет. Производительность каждого из

дефибреров, входящих в установку, диаметр и число оборотов

камня, а также длина балансов аналогичны дефибреру ДЦ-03.

Как известно, окружная скорость дефибрерного камня v оп-

ределяется соотношением ..,-- --\^

v = м сек,

где d

—

диаметр камня, м;

п — число оборотов камня в минуту.

Для дефибреров ДЦ-03 и ДЦС-02 окружная скорость

3,14-1,8-250

г м

•и

—

= 23,5 .

'сек

В настоящее время производительность новейших высоко-

производительных машин, вырабатывающих газетную бумагу,

достигает 560'

в сутки. С учетом резерва число одиночных де-

фибреров, необходимых для снабжения древесной массой одной

такой машины, должно быть больше 10, а при парной установке

машин — более 20. Из этих условий вытекает стремление и

необходимость сокращения количества дефибреров путем увели-

чения производительности каждого из них. Над решением этой

задачи работают машиностроительные фирмы разных стран.

Поиски приводят к увеличению окружной скорости дефибрер-

ного камня, совершенствованию поверхности истирания, увели-

чению длины перерабатываемых балансов с целью увеличения

площади истирания. Все эти решения связываются также с уве-

личением давления на поверхность истирания и, как следствие

всего этого, со значительным увеличением мощности приводных

электродвигателей.

По данным канадской фирмы Керинг—Ватероуз, она уже

изготавливает прессовые дефибреры для балансов длиной 1,5 м

при окружной скорости вращения камня 30—35 м/сек. Мощность

электродвигателя составляет 7500 кет, производительность де-

фибрера 120—135

в сутки.

По данным Paper Trade J. (1968, № 20), одна из американ-

ских компаний на своем предприятии ввела в 1968 г. в эксплуа-

тацию пять новых дефибреров типа Грейт-Норзен с электродви-

гателями мощностью 7450 кет при скорости вращения камня

146

360 обIмин. Эти дефибреры имеют производительность более

125 г массы в сутки. Другая компания устанавливает четыре

новых дефибрера с электродвигателями такой же мощности при

скорости вращения камня 327 об/мин. Фирма, изготавливающая

дефибрерные камни, уже имеет модель камня, способного рабо-

тать от электродвигателя 7450 кет при скорости вращения до

400 об/мин.

В финском журнале «Paperi ja Puu» (1967, № 11) помещена

статья Дж. Перри «Высокопроизводительное дефибрирование».

Автор статьи сообщает, что одно из новых предприятий США

приобрело дефибреры с электродвигателями

000 л. с. В уста-

новку включены устройства, размещенные между электродвига-

телями и дефибрерами, для регулирования скорости вращения

камня, что дает возможность полностью использовать мощность

двигателя. Ожидается, что производительность каждого дефиб-

рера при дефибрировании южной сосны составит около 120 т

в сутки. На другом предприятии уже в течение года работают

дефибреры каждый с приводом от электродвигателя мощностью

8000 л. с. Окружная скорость камней этих дефибреров состав-

ляет 27 м/сек. Два предприятия в Европе успешно дефибрируют

древесину при окружной скорости камня 40 м/сек. По мнению

Дж. Перри, современный опыт работы показывает, что дефибри-

рование балансов длиной 2 и даже 2,5 м не вызовет особых

затруднений, и при таком условии производительность одного

дефибрера примерно 200 т в сутки практически возможна. При

этом окружные скорости дефибрерных камней 40 и 50

м/се*

в очень скором времени станут обычными.

Если предположения этого автора будут реализованы, то это

позволит упростить технологические схемы новых древесномасс-

ных заводов и сократить первоначальные и эксплуатационные

расходы.

Отечественными научно-исследовательскими и проектно-кон-

структорскими организациями в настоящее время проводятся

исследования и конструкторские поиски, направленные на созда-

ние отечественного дефибрера высокой производительности. Кон-

курирующим решением может явиться отказ от получения дре-

весной массы на дефибрерах путем замены ее древесной массой,

изготовляемой из щепы на дисковых рафинерах большой мощ-

ности. Этот способ позволяет широко использовать немерную

древесину и щепу из отходов лесопиления. Однако удельный

расход электроэнергии в последнем случае, судя по опублико-

ванным данным, превышает расход электроэнергии при дефиб-

рировании примерно на 20%.

Проверенные в производственных условиях установки для

выработки древесной массы из щепы на отечественных пред-

приятиях пока отсутствуют, вследствие чего проектные решения

могут основываться пока только на данных иностранных фирм,

предлагающих такое оборудование.

6* 147

На рис. 27 показана принципиальная схема установки, пред-

лагаемой шведской фирмой «Дефибратор» для термомеханиче-

ского способа получения массы рафинированием под давле-

нием. По данным фирмы, этот способ дает возможность рафи-

нировать щепу с минимальным повреждением волокон и получать

из хвойной и лиственной древесины древесную массу, пригод-

ную для введения в композицию некоторых видов бумаги.

Щепа через приемный бункер поступает в подогреватель, где

пропаривается при повышенной температуре и давлени-и. Из

Рис.

27. Установка фирмы «Дефибратор» для приготовления древесной

массы из щепы:

1—

бункер для щепы; 2—подогреватель; 3 — дефибратор; 4—выдувной циклон;

5 — рафинеры

подогревателя щепа подается в аппарат

—

дефибратор, в кото-

ром она размалывается при том же давлении, что и в подогре-

вателе. После дефибратора масса выдувается в циклон, из ко-

торого направляется на двухступенчатый размол на рафинерах.

В настоящее время применяются также и другие способы

получения химической древесной массы из щепы, разработанные

различными фирмами. Некоторые из них используют небольшое

количество химикатов при холодном размоле щепы, другие при-

меняют термохимические воздействия на щепу.

БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНЫЕ, КАРТОНОДЕЛАТЕЛЬНЫЕ

И СУШИЛЬНЫЕ МАШИНЫ

Основные параметры плоскосеточных бумагоделательных и

картоноделательных машин — ширина полотна бумаги или кар-

тона, вырабатываемого на машине, и скорость машины. По ходу

148

машины ширина полотна изменяется, как это видно на рис. 28.

Соотношение, связывающее ширину сетки машины с шириной

бумаги или картона, имеет следующий вид:

(В

+ а) 100

Я,=

100

-у

100

100-

2Ь

+ 2с + 2d + / мм, или

+ d) 4- / мм,

где

У-

—

ширина сетки, мм;

.о

— чистообрезная ширина полотна бумаги или картона

после продольно-резательного станка, мм;

— ширина полотна на накате, равная В

а,

мм;

а— суммарная ширина обрезков полотна на продольно-

резательном станке, мм, равная примерно 40—50 мм;

усадка полотна на машине, % (для бумаги с боль-

шим содержанием древесной массы г/=1,5ч-3,0; для

бумаги из 100% целлюлозы 2/=

3,04-3,5;

для тонкой

бумаги из жирной массы у = 8,0ч-13,0);

Ь —

ширина отсечки на сетке, мм (6 = 25-^50 мм);

с — ширина декельной линейки

(с

= 5ч-10 мм) или де-

• ' кельного ремня

(с

= 304-50 мм), мм;

•

—

ширина свободной кромки за декельными устройст-

вами, мм (d

—

20-^50 мм);

—

разбег сетки, мм.

Например, для бумагоделательной машины Б-41, вырабаты-

вающей бумагу для глубокой печати № 1, ширина сетки будет

иметь следующее численное

выражение:

4200 + 50

В„

100

+ 2-35 +

го

100 —

+ 2-10+2-15+ 20 = 4710 мм.

Наиболее стабильной вели-

чиной является чистообрезная

ширина бумажного полотна,

которая и принята в качестве

одного из основных парамет-

ров бумагоделательных и кар-

тоноделательных машин.

Второй основной пара-

метр—

скорость машины так-

же имеет несколько видов.

Прежде всего, различные сек-

ции машины работают с различной скоростью. Различают также

скорости — рабочую, среднюю, максимальную, расчетную, про-

ектную, конструктивную, по приводу. В качестве второго основ-

ного параметра машины принимается максимальная рабочая

•i у_

i К. а.

Рис.

28. Изменение ширины бумаж-

ного или картонного полотна по ходу

машины

149

скорость, с которой машина может устойчиво вырабатывать по-

лотно бумаги или картона в течение длительного времени. Прак-

тически— это линейная скорость выхода полотна бумаги или

картона на накат машины. *

Оба указанных выше параметра машины являются главными

факторами, определяющими производительность брутто <2б

бу-

магоделательной машины.

Q = ЬЕ№.

0,06B

vq, кг/ч,

бр

1000

где В

— ширина полотна бумаги или картона на накате, м\

как указано выше, В

= В

а;

v — максимальная рабочая скорость, м/мин;

q — вес 1 м

вырабатываемой бумаги, г;

—

множитель для перевода минутной скорости в ча-

совую;

1000

—

множитель перевода веса, выраженного в граммах,

в килограммы.

Указанна» формула определяет теоретическую часовую вы-

работку машины на накате брутто. Для определения фактиче-

ской производительности машины товарной продукции в сутки,

или, иначе говоря, выработки нетто

В формулу вводят три

коэффициента:

Ki — коэффициент, учитывающий число часов фактической

работы в сутки;

Кг —

коэффициент, учитывающий холостой ход машины;

Кз

— коэффициент, учитывающий выход нетто товарной про-

дукции из брутто всей машинной продукции (учет брака в от-

делке).

Таким образом, формула производительности машины при-

мет следующий вид:

= 0,065oVqKiK^Kz кг/сутки.

Этой формулой пользуются при всех практических расчетах.

Для ориентировочного определения производительности бу-

магоделательной машины при заданной скорости и ширине по-

лотна и весе 1 м

бумаги можно пользоваться номограммой,

рекомендованной фирмой «Вяртсиля», изображенной на рис. 29.

Так, например, при скорости 420 м/мин, ширине полотна 4000 мм

и весе 1 м

бумаги 80 г проводим соединительную прямую между

соответствующими отметками скорости и веса 1 м

бумаги, пере-

секающуюся на линии пересечения. Производительность машины

ориентировочно определяется 200 г за 24 ч соединением прямой

от места этого пересечения до соответствующей точки ширины

машины и продления ее до линии производительности. Если за-

даны три других параметра, четвертый может быть определен

аналогичным способом.

150

Производи-

тельность,

т/24ч

Вес

/«

бумаги

г/м

Пиний

пересечения

Скорость

машины

м/мин

Ширина

полотна.

мм

-5

•10

Y-25

4/7

Но'

•75

•100

-то

^200

-250

-300

-ш

-500

-600

-700

-BOO

-900

-1000

Рис.

29. Номограмма соотношений основных параметров бумагоде-

лательной машины

В некоторых случаях пользуются понятием «коэффициент

полезного действия» машины, при этом если, например, коли-

чество недовыработанной продукции ориентировочно принять

10—12%,

то к. п. д. машины составит соответственно 0,9—0,88.

Для производства различных видов бумаги и картона при-

меняются бумагоделательные и картоноделательные машины

с различными параметрами. Однако для избежания большого

количества типоразмеров, затрудняющих организацию произ-

водства машин, их параметры стремятся унифицировать.

В настоящее время отечественное бумагоделательное маши-

ностроение ориентировано на производство бумагоделательных

машин со следующей чистообрезной шириной бумажного по-

лотна: 1680; 2520; 4200; 6300; 6720 мм. Для картонодела-

тельных машин небольшой производительности принимается ши-

рина 2100 мм, а при большей производительности 4200 и

6300 мм. Все эти размеры, за исключением 2100 и 6300 мм, яв-

ляются кратными 840 мм, т. е. ширине рулона бумаги, условно

принятой за основную. Ширина 6300 мм была принята как пре-

вышающая в 1,5 раза ширину 4200 мм и в 3 раза 2100 мм. Не-

обходимо отметить, что развитие техники машиностроения и тех-

нологии производства бумаги и картона диктуют необходимость

дальнейшего совершенствования принятых в настоящее время

величин ширины бумаги. Так, например, ширина 6720 мм, при-

нятая для машин, производящих газетную бумагу, уже недо-

статочна. Эта ширина была определена с учетом наиболее рас-

пространенных форматов газетной бумаги — 840 и 1680 мм

(6720 = 840-8, или 1680-4). С учетом этих же форматов боль-

шая чистообрезная ширина бумажного полотна может быть рав-

ной 8400 мм (8400 =

840-

10, или 1680-5), а при дальнейшем уве-

личении—10080 мм (10080 =

40-12,

или 1680-6). Для картоно-

делательных машин также перспективной является ширина

8400 мм.

Экономическая целесообразность увеличения ширины машин

для выработки газетной бумаги в настоящее время изучается.

Можно ожидать, что в ближайшие годы появятся машины для

производства печатной бумаги производительностью около

150 000—200 000

в год и выше.

В докладе директора фирмы КМВ на конференции инжене-

ров шведской целлюлозно-бумажной промышленности (1968 г.)

было сообщено, что уже некоторые предприятия ведут проекти-

рование таких машин. Президент американской фирмы «Белойт»

в журнале «Sauth. Pulp and Paper», № 11 за 1967 г. сообщил,

что к 1975 г. рабочая скорость бумагоделательных машин, вы-

рабатывающих газетную бумагу достигнет 1200 м/мин, а ширина

сетки—12 м. Для нашей отечественной промышленности наряду

с внедрением широких быстроходных машин выявляется также

необходимость изготовления бумагоделательных машин с чисто-

обрезной шириной бумажного полотна 3360 мм

(3360

= 840-4)

152

и др. Такая\ширина машины требуется для выработки некоторых

видов бумаги, для производства которых машины шириной

2520 мм малыша 4200 мм велики. Так, например, в настоящее

время машина шириной 3600 мм применяется для выработки

основы фотоподложки.

Учитывая, что увеличение конструктивной скорости услож-

няет, а следовательно, и удорожает машину, она для каждого

типа машины определяется технологическими условиями и эконо-

мическими соображениями. Рабочая скорость бумагоделатель-

ных машин, вырабатывающих тонкие бумаги (например, кон-

денсаторную), равна примерно 100 м/мин; скорость самых

быстроходных машин, вырабатывающих газетную бумагу, при-

ближается к 1000 м/мин. Алигнин (целлюлозная вата) и некото-

рые виды санитарно-гигиенической бумаги вырабатываются на

машинах, скорость которых превышает 1000 м/мин. Скорость

самых быстроходных плоскосеточных картоноделательных ма-

шин не превышает 500 м/мин, круглосеточных обычно не выше

180—200 м/мин.

Практически диапазон рабочей скорости каждой машины ле-

жит в границах, определяемых пределом устойчивого регулиро-

вания привода машины. Стремятся, чтобы пределы регулиро-

вания, т. е. соотношение между максимальной и минимальной

скоростью, не превышало

:4. Расширение пределов регулиро-

вания технически возможно, однако вызывает удорожание и по-

тому применяется ограниченно.

Основные типы плоскосеточных бумагоделательных и кар-

тоноделательных машин, выпускаемых отечественным машино-

строением, приведены в табл. 26. Помимо приведенных

в табл. 26 машин, возможен выпуск и других видов, но с соот-

ветствующей проектно-конструктивной разработкой. Обычно при

разработке нового типа машины широко пользуются уже освоен-

ными на других машинах узлами, секциями и частями.

Каждая из указанных в табл. 26 бумагоделательных и карто-

ноделательных машин, помимо производства основного ассор-

тимента, может быть использована также для производства дру-

гих, близких по своим свойствам видов бумаги. Для опреде-

ления такой возможности проектировщик-технолог при выборе

машины должен тщательно рассмотреть техническую характери-

стику и конструктивные особенности машины и сопоставить их

с технологическими условиями производства проектируемого

вида бумаги или картона. В частности, обычными являются по-

верочные технологические расчеты отдельных частей машины,

примеры которых приведены ниже.

К таким расчетам относятся определение удельного съема

бумаги с 1 м

сеточного стола и среднего съема воды с 1 м

полезной сушильной поверхности, проверка устойчивой работы

машины в заданных пределах регулирования ее скорости

и др.

153