Лекции по технологии бумаги - файл n2.doc

Лекции по технологии бумаги
скачать (25081 kb.)
Доступные файлы (9):
n1.doc6289kb.01.09.2011 13:20скачать
n2.doc5319kb.26.05.2011 09:37скачать
n3.doc2704kb.27.05.2012 20:50скачать
n4.doc3555kb.01.09.2011 13:22скачать
n5.doc1763kb.01.09.2011 13:22скачать
n6.doc670kb.25.05.2011 10:49скачать
n7.doc1872kb.26.05.2011 09:36скачать
n8.doc3035kb.07.06.2011 13:01скачать
n9.doc2069kb.09.06.2011 15:03скачать

n2.doc

уменьшается возможность механического повреждения сит при сохранении чистоты их поверхности. Применяют одну, две, редко три ступени сортирования. Отходы с одной ступени составляет 3…5 % и на сортировке последней ступени часто устанавливают камеру отходов, которая открывается через определенный промежуток времени или по мере заполнения.




Амплитуду пульсаций можно регулировать, изменяя зазор между лопастью и ситом.

Машинные сортировки устанавливаются в непосредствен-ной близости от напорного ящика, чтобы флокулы не могли образоваться вновь. Для исключения слизеобразования к внутренней поверхности сортировок предъявляются высокие требования по гладкости, а фланцевые соединения должны быть типа «метал–метал». Одно из основных требований к машинным сортировкам – низкие пульсации. Пульсации при работе напорных сортировок неизбежны. Для процесса же формования полотна пульсации являются негативным фактором, поэтому их частоту и интенсивность строго лимитируются. Частота пульсаций определяется скоростью вращения ротора и количеством лопастей.

Частота пульсаций должна быть не ниже 27 циклов в минуту.


Рис.56-Односитовая напорная сортировка с цилиндрическим ротором: 1 – подача массы; 2 – выход тяжелых отходов; 3 – сито; 4 – барабан с полусферами; 5 – выход отсортированной массы; 6 – выход отходов



На рис. 57 приведена современная сортировка. На рис.58 показан вариант ротора сортировки.



Рис. 57 – Схема современной сортировки



Рис. 58 –Вариант ротора сортировки
В современных сортировках используют сита с круглыми (просверленными) или щелевыми отверстиями. Круглые отверстия сит лучше задерживают продолговатые загрязнения, щелевые – загрязнения шаровидной и кубической формы. Чем меньше размер отверстий сит, тем выше эффективность сортирования.Рекомендуемые диаметры отверстий сит машинных сортировок 1,6…2,4 мм, шлицы 0,25-0,7 мм.

Напорные сортировки обычно выполнены вертикальными, но могут быть и горизонтальными.
Пульсация давления

Пульсация давления в потоке волокнистой суспензии является фактором, оказывающим непосредственное влияние на колебания массы 1 м2 бумаги в продольном направлении. Измерение пульсаций давления возможно, но технически трудно осуществимо из-за отсутствия портативного измерительного оборудования и необходимости ввода датчиков пульсаций в трубопроводы. Измерение пульсаций давления целесообразно лишь при разовом диагностировании оборудования.

Диапазон пульсаций 0,1…150 Гц. Причины возникновения:

- оборотные и лопастные частоты смесительных и массных насосов, напорных сортировок и их гармоники;

- собственные частоты колебаний корпусов напорных ящиков в продольном направлении;

- собственные частоты колебаний верхней губы напорного ящика;

- собственные частоты колебаний вихревых очистителей;

- собственные частоты колебаний корпусов мокрых отсасывающих ящиков в продольном направлении;

- частоты вращения некоторых валов сеточного стола, чаще сетконатяжных валов;

- частоты пульсаций вакуума в отсасывающих ящиках;

- собственные частоты автоматического регулирования уровня массы в напорном ящике, давления воздушной подушки и концентрации массы; собственные частоты колебаний массы в напорном ящике и гасителе колебаний;

- частоты вынужденных колебаний станины сеточного стола в продольном направлении, а также источники, которые трудно было представить как причину колебаний массы 1 м2 бумаги: частоту колебаний вибросортировки отходов, частоту вращения роторов двигателей вакуумнасосов и даже частоту вращения поршневых компрессоров, находящихся в соседнем здании.

Основным источником вибрации конструктивных источников массоподготовительной системы является пульсация давления, генерируемая смесительными насосами и напорными сортировками, с частотами, равными и кратными частотам вращения роторов («оборотным» частотам) и произведению частоты вращения ротора на число лопастей («лопастным» частотам). Интенсивность пульсаций давления, а, следовательно, вибрация насоса, зависит от технического состояния смесительного насоса: неуравновешенности крылаток, отклонения размеров и шага лопастей, биения крылатки в подшипниках, несоосности роторов насоса и двигателя, нестабильности частоты вращения ротора. Вибрация резко возрастает при неполной загрузке насоса. При подачах, меньших расчетной, в проточной части насоса возникают обратные течения, которые приводят к низкочастотным пульсациям большой амплитуды. При перегрузке насоса возникают пульсации из-за развития кавитации на лопастях рабочего колеса. Частота этих пульсаций кратна частоте вращения ротора, появляется также несколько пиков на низких частотах. Амплитуды пульсации и вибрации резко уменьшаются в точке характеристики насоса, соответствующей максимальному КПД.

Важным фактором, влияющим на параметры пульсации и вибрации, является постоянство подпора на всасывании насоса. Известен случай, когда из-за колебаний уровня массы и образования поверхностных волн в бассейне подсеточной воды небольшого объема резко увеличилась вибрация всасывающего трубопровода смесительного насоса до 2 мм/с. На другом предприятии по аналогичной причине постоянно обрывалась связь всасывающего трубопровода с бассейном. Для предотвращения обрыва трубопровод был залит бетонным массивом массой до нескольких тонн.

В насосах с двухсторонним подводом суспензии пульсации давления и вибрация меньше, чем в насосах с односторонним подводом. С ростом частоты вращения ротора насоса и увеличением диаметра крылатки пульсации и вибрации возрастают, а с увеличением лопаток снижаются.

Параметры вибрации напорных сортировок увеличиваются с возрастанием частоты вращения ротора, с увеличением неуравновешенности ротора и его биениях, при эксцентричности сит относительно оси ротора, при неполном заполнении узлоловителей массой и при плохой выверке зазоров лопастей и сита, при процессе сортирования, ведущемся при гидравлических перегрузках, например, при засорении сит.

Роторы с прямыми лопастями возбуждают более интенсивную вибрацию, чем роторы с наклонными лопастями. Пульсации и вибрация напорных сортировок уменьшаются, если наклон лопастей обеспечивает их взаимное перекрытие. Увеличение числа лопастей сортировки при одной и той же частоте вращения ротора уменьшает вибрацию.

Вихревые очистители возбуждают вибрацию опорных конструкций на их собственных частотах. Интенсивность вибрации уменьшается с увеличением массы, жесткости и демпфирования. Вибрация блоков вихревых очистителей является дополнительным источником пульсаций давления в потоке волокнистой суспензии.

Вибрация трубопроводов, насосов и сортировок, а также пульсации давления в потоке резко увеличиваются при волновом резонансе в массоподготовительной системе и механических резонансах трубопроводов и корпусов насосов и сортировок. На величину пульсации оказывают влияние конфигурации трубопроводов и их крепление. Резкие изгибы трубопроводов, плохая сборка фланцевых соединений повышают вибрацию. Следует избегать резких поворотов и изменений сечений трубопроводов, соединений труб под прямым углом. В частности, перед смесительным насосом всасывающий трубопровод должен иметь прямолинейный участок длиной не менее шести диаметров.


3 ИЗГОТОВЛЕНИЕ БУМАГИ НА БДМ
3.1 НАПОРНЫЙ ЯЩИК
После очистки разбавленная волокнистая суспензия подводится к напорному устройству и с помощью его равномерным потоком выпускается на движущуюся бесконечную сетку сеточного стола. Напорное устройство должно решать задачи, приведенные на рис.59.


Рис.59 - Основные задачи напорного устройства
Приготовленная и очищенная масса поступает по трубопроводу диаметром 300–800 мм со скоростью 3 мс к БДМ, ширина сетки которой достигает до 10-12 м. Для равномерного распределения потока массы по ширине машины без завихрений применяются потокораспределители различных систем. Наибольшее распространение получил многотрубный потокораспределитель (рис.60).



Рис.60 - Схема многотрубного конического потокораспределителя: 1 – конический трубопровод; 2 – трубная гребенка; 3 – вентили; 4 – напорный ящик бумагоделательной машины; 5 – масса после очистки; 6 – перелив бумажной массы

Для работы потокораспределителя осуществляется перелив массы из конического трубопровода в количестве 5…15 %. Этот перелив необходим для равномерной подачи массы в напорный ящик по всей ширине машины.
НАПОРНЫЕ ЯЩИКИ ЗАКРЫТОГО ТИПА

Закрытые напорные ящики применяются при скорости машин свыше 400…450 м/мин. При скорости работы БДМ меньше указанного диапазона ранее устанавливались ящики открытого типа, однако они негативно влияют на качество получаемой продукции и поэтому целесообразно даже при низкой скорости работы БДМ устанавливать ящики закрытого типа.

Напор массы перед выходом ее на сетку может быть создан двумя способами:

созданием давления воздуха или разряжения (в зависимости от скорости машины) в верхней части напорного ящика;

подачей массы через потокораспределитель осевым насосом.

На рис. 61 показана схема напорного ящика закрытого типа с турбулизирующим блоком. Он предназначен для бумагоделательных машин обрезной шириной до 6720 мм, скоростью до 1200 м/мин, массой 1 м2 – до 200 г. Концентрация массы при отливе составляет 0,2…1,2 %.



Рис. 61 - Напорный ящик закрытого типа с турбулизирующим блоком:

1 – потокораспределитель; 2 – перфорированные валики; 3 – регулятор выпускной щели; 4 – грудной вал
НАПОРНЫЕ ЯЩИКИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ТИПА
Напорные ящики гидродинамического типа предназначены для использования в современных формующих системах с двухсторонним обезвоживанием. Они вполне пригодны также для плоскосеточных бумаго- и картоноделательных машин. Напор в гидродинамических ящиках создается насосом, подающим бумажную массу в потокораспределитель, воздушная подушка в таких ящиках отсутствует.

Ведущими машиностроительными фирмами разработана целая гамма напорных ящиков гидродинамического типа для формующих частей различных конструкций и любых видов бумаги и картона.

Напорный ящик гидродинамического типа «Escher Wyss» (рис. 62, а) предназначен для установки на плоскосеточных машинах. Его важнейшим элементом является блок ступенчатых диффузоров (рис. 62, б), выполняющий следующие функции:

ориентацию потока бумажной массы, выходящего из потокораспределителя в машинном направлении;

обеспечение равномерной скорости истечения суспензии по всей ширине машины, выравнивание профиля скоростей бумажной массы, выходящей из диффузора;
создание контролируемой турбулентности для разрушения флоккул.

Рис. 62 - Напорный ящик гидродинамического типа (а) и схема блока ступенчатых диффузоров (б):

1 – устройство для выпуска массы на сетку; 2 – блок ступенчатых диффузоров; 3 – потокораспределитель
Напускные устройства со ступенчатыми диффузорами устанавливаются на машинах, производящих различные виды бумаги и картона. Они применяются при производстве всех видов картона на плоско- и круглосеточных машинах. При расходе суспензии 250…600 л/мин на 1 м ширины достаточно одного ряда элементов ступенчатого диффузора, при больших расходах устанавливается несколько рядов – один над другим. Максимальное отклонение массы 1 м2 по ширине полотна составляет ± 1,5 % при ширине 5400 мм.

Фирма «Beloit» разработала напорный ящик, получивший название Converflo (рис. 63), обеспечивающий получение стабильной струи выходящей массы, характеризующейся интенсивной микротурбулентностью при высокой степени диспергирования.
Рис. 63- Напорный ящик Converflo фирмы «Beloit»:

1 – блок трубок; 2 – выравнивающая («успокоительная») камера; 3 – перфорированная плита; 4,5 – регуляторы выпускной щели; 6 – Converflo-листы
Из конического потокораспределителя масса поступает в блок трубок с малым живым сечением на входе и относительно большим на выходе. После этого блока масса сначала поступает в выравнивающую камеру, а затем через перфорированную плиту поступает в каналы, образованные тонкими пластинами, расположенными в горизонтальной плоскости и закрепленные одним концом в перфорированной плите. Противоположные незакрепленные концы пластин доходят почти до напускной щели и создают подвижную систему, хорошо гасящую завихрения в массе.

С целью устранения пульсаций разработано специальное демпфирующее устройство в виде мембраны с регулируемым давлением, монтируемой во входном коллекторе напорного ящика. Дальнейшее усовершенствование привело к созданию демпфера канистрового типа, который монтируется непосредственно в существующую трубопроводную систему.

Для напорного ящика Converflo характерны простота конструкции, отсутствие внутренних вращающихся деталей, малый объем находящейся под давлением массы. Конструкция на 50 % легче, чем ящик с перфорированными валиками. Такие напорные ящики можно использовать на высокоскоростных плоскосеточных машинах, а также в формующих устройствах с двухсторонним обезвоживанием при выработке широкого ассортимента бумаги и картона.

В настоящее время в современных напорных ящиках применяется система стабилизации профиля массы 1 м2 за счет ло­кального изменения концентрации массы по ширине напускного устрой­ства. Для этого к пучку труб потокораспределителя добавля­ются трубки подачи оборотной воды с распыляющими наконечниками. Конструкция последних зависит от типа напускного устройства.

На рис. 64 показан пример ввода разбавляющей воды. Главная цель этой конструкции – сохранить высокие скорости потока и микротурбулентность массы.

В этом напорном ящике к каждой трубе потокораспределителя подсоединена труба, подающая разбавительную воду. Такое подсоединение происходит через регулирующий блок. Перемещение регулирующего органа в блоке из­меняет расход разбавляющей воды. Такие разбавительные устройства могут располагаться по ширине напорного ящика с шагом до 3,5 см. Каждый регулирующий блок управляется системой автоматизации, измеряющей колебания профиля бумаги. На рис. 65 показан пример смесительного блока для напорного ящика.

Другим важной особенностью современного напорного ящика является применение системы температурной компенсации конструкции напорного ящика, позволяющая стабилизировать его работу, за счет уменьшения температурной деформации металла (рис. 66).




Рис.64 -Пример системы разбавления в напорном ящике



Рис. 65- Смесительный блок для напорного ящика: 1 –коллекторы массы и воды; 2 – регулирующий блок; 3 – дроссель; 4 – смесительная камера





Рис. 66- Контур системы температурной компенсации в напорном ящике

6.1.3. НАПУСКНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ МНОГОСЛОЙНОГО ОТЛИВА
Гидродинамическая стабильность потока бумажной массы, обеспечиваемая современными конструкциями напускных устройств позволила осуществить многослойное формование бумаги и картона из одного напорного ящика. Такое формование получило название структурного формования. К его преимуществам следует отнести:

возможность различной композиции по слоям многослойных бумаги и картона;

возможность введения наполнителей, проклеивающих веществ, химических вспомогательных веществ в те слои, где это необходимо;

получение окрашенной бумаги путем введения красителей только в покровный слой;

Оптимальное использование различных фракций волокна при его фракционировании.

Структурное формование целесообразно как для картона, так и для многих видов бумаги, вплоть до санитарно-гигиенических.

По мнению специалистов ведущих зарубежных фирм, структурное формование – одно из наиболее перспективных направлений совершенствования производства бумаги и картона. Примерами таких напускных устройств служит трехканальное устройство Stratoflo фирмы «Beloit» (рис.67).







Рис. 67 - Трехканальное напускное устройство Stratoflo:

1 – потокораспределитель; 2 – каналы для массы; 3 – Converflo-листы; 4 – гауч-вал
Специальная конструкция напускных устройств для массы повышенной концентрации позволит увеличить концентрацию при отливе до 3…4 %. При этом в напускном устройстве образуется сравнительно равномерная волокнистая структура, заметная часть волокон в которой отклоняется от горизонтальной плоскости. Бумага становится более пухлой, сопротивление расслаиванию и раздиранию у таких материалов выше, а разрывная длина ниже, чем при отливе из массы низких концентраций.

В зоне диспергирования благодаря удару потока о стенку камеры происходит быстрое диспергирование массы с последующим формированием трехмерной волокнистой структуры в канале гашения турбулентности.

Использование отлива из массы повышенной концентрации перспективно при формовании бумаги для гофрирования, внутренних слоев коробочного картона, некоторых видов бумаги и картона с повышенными пухлостью, впитывающей способностью и воздухопроницаемостью.
Влияние скорости машины на эффективность работы напорных ящиков

На скоростных БДМ работают современные напорные ящики, обеспечивающие условия для качественного формования при концентрации массы до 1,2 %. Установленные в этих ящиках блоки ступенчатых диффузоров с выходным живым сечением около 95% создают однородный турбулентный поток, обеспечивающий хороший просвет и вариацию массы 1 м2 полотна не выше 4 %, а дополнительная локальным разбавлением очищенной оборотной водой в количестве до 15 % от массы, поступающей на сетку, позволяет снизить поперечную вариацию до 0,5%.

Однако, при низкой скорости машины менее 200…300 м/мин ступенчатые диффузоры теряют свою эффективность из-за недостатка кинетической энергии потока, вследствие чего возрастают как флокуляция, так и вариация массы 1 м2. Напорные ящики с перфовалами более успешно справляются с диспергированием на низкоскоростных машинах, поскольку перфовал, двойную систему отверстий с живым сечением около 50 % - более мощный турбулизатор, чем блок ступенчатых диффузоров. Однако этот вал создает после себя неоднородную, струйную, крупномасштабную конфигурацию потока, более трудноподдающуюся выравниванию деформацией губы напорного ящика. Часто из-за этого вариация массы 1 м2 превышает 6 %. Кроме того, при концентрации массы более 0,7 %, что также часто требует ограниченная обезвоживающая способность сеточного стола, крупномасштабная турбулентность резко усиливает неоднородность на просвет. Установка на ящике с перфовалами системы выравнивания оборотной водой усложняется влиянием перфовалов, размазывающих локальные зоны регулирования профиля концентрации и потребует на устранение 6 % вариации массы 1 м2 уже не менее 20 % дозировки оборотной воды. Однако это повысит концентрацию массы перед напорным ящиком более чем на 0,2 %, что, в свою очередь, снизит эффективность машинных сортировок.

При этом, неравномерность профиля ориентации волокон при формовании, вызванная неравномерностью профиля скорости, созданную перфовалами, остается высокой, поскольку регулируемый профиль концентрации не влияет на профиль скорости.

Выравнивание профиля скорости происходит вследствие его перераспределения при столкновении остаточных струй с дном напорного ящика перед входом в напускной канал при одновременном сбросе 3…7 % массы через сливную камеру при заданном давлении воздуха в ней. Переливы в ящиках с воздушной подушкой устанавливаются как перед ящиком, так и внутри него, непосредственно перед блоком ступенчатых диффузоров (рис.68) или последним перфовалом (рис.69). В первом случае перелив стабилизирует поток, во втором – дополнительно сглаживает неравномерность профиля скорости, созданную коллектором ящика.

Однако, сам блок диффузоров или, в большей степени, перфовал, переформировывая поток, способны создать после себя значительную неравномерность профиля скорости. Чтобы исключить этот эффект перелив установлен после генератора турбулентности, непосредственно перед напускным каналом и сглаживает созданные генератором дефекты скорости к концу напускного канала до 2,5%. При этом, крупномасштабные турбулентные вихри, созданные генератором, входящие в поток наиболее мощные пульсации, отдают их значительную долю в перелив аналогично, в локальном масштабе, процессу гашения пульсаций, образованных сортировками и смесительным насосом, в результате чего к концу напускного канала подходит поток с интенсивностью турбулентности 7…10%, характерной для современных ящиков, обеспечивающих качественное формование.



3.2 ФОРМОВАНИЕ И ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ПОЛОТНА


В СЕТОЧНОЙ ЧАСТИ БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ
Сеточная часть бумагоделательной машины

Из напорного ящика масса выпускается на сеточный стол БДМ. В зависимости от конструкции современные сеточные столы бывают плоскосеточные, двухсеточные и гибридные.

В сеточной части из массы удаляется 98 % воды, из которых: 80 %  в регистровой части, 16 %  на отсасывающих ящиках и 2 %  на гауч-вале. В прессовой и сушильной частях удаляется по 1% влаги.
Сеточный стол с плоской сеткой

Конструкция сеточного стола с плоской сеткой определяется скоростью машины и видом вырабатываемой продукции (рис. 70).




Рис.70- Сеточный стол:

1 – грудной вал; 2 – формующий ящик; 3 – пакеты гидропланок; 4 –мокрый отсасывающий ящик; 5 – регистровый валик; 6 – ровнитель; 7 – отсасывающие ящики; 8 – гауч-вал; 9 – ведущий вал; 10,13 – сетковедущие валики; 11 – сетконатяжной валик; 12 – сеткоправильный валик; 14 – сетка
Сеточный стол БДМ (рис. 71) состоит из грудного вала, гидропланок, мокрых отсасывающих ящиков, отсасывающих ящиков, гауч-вала, сетковедущих, сеткоправильных и сетконатяжных валиков.



Рис. 71 - Плоский сеточный стол

Грудной вал.

Назначение – поддерживать сетку в начале сеточного стола. Это вал диаметром 400…1000 мм, облицованный твердой резиной. Чаще всего грудной вал приводится во вращение за счет трения с сеткой, на быстроходных машинах он имеет самостоятельный привод. Во время работы машины поверхность вала промывается водой из спрыска и очищается от волокон шабером.

Грудная доска (формующая доска) - рис.72.

Назначение – устранение прогиба сетки и уменьшение скорости обезвоживания волокнистой суспензии в начале сеточного стола для образования волокнистого фильтрующего слоя. Снижение фильтрации необходимо для получения равномерного листа бумаги, в противном случае под действием фильтрации волокна будут ориентироваться перпендикулярно плоскости листа.



Рис.72 - Формующий ящик:

1- формующая доска; 2 – планки; 3 – корпус
Струя массы из напускного устройства через выпускную щель напорного ящика под углом, близким к 0, подаётся на сетку к передней кромке формующего ящика (рис.73).



Рис. 73- Образование фильтрующего слоя: 1 – масса, поступающая на сетку; 2 – фильтрующий слой; 3 – сетка; 4 – вода и мелкое волокно
Поверхность доски может быть сплош­ной или иметь отверстия в виде перфораций или шлицов. Переднюю кромку доски заостряют для получения минимального расстояния от оси грудного вала. При сходе с грудного вала сетка провисает, поэтому формующую доску в целях уменьшения износа планок устанавливают вначале ниже сетки на 1,3-3,0 мм, а заднюю кромку – на 0,5-1,0 мм.

После грудной доски удаление основного количества влаги производится на регистровой части, монтируемой из гидропланок (на тихоходных старых машинах устанавливались регистровые валики).

Для предотвращения растекания массы над сеткой по краям устанавливаются форматные линейки.

Гидропланки (рис.74).

Назначение – поддержание сетки, удаление воды из бумажной массы.



Рис. 74 - Схема работы гидропланки
Обезвоживание полотна происходит под действием разрежения, создаваемого в клиновидном зазоре между движущейся сеткой и поверхностью планки.

гидропланки для увеличения износостойкости и уменьшения трения о сетку изготавливают из высокомолекулярного полиэтилена с износостойкими вставками шириной 10–12 мм из нержавеющей стали с покрытием из карбида вольфрама. Применяют также гидропланки из керамики.

Мокрые отсасывающие ящики.

За гидропланками, в конце регистровой части, устанавливают мокрые отсасывающие ящики, в которых поддерживается небольшой вакуум (2–7 кПа) за счёт сифона удаляемой воды. Мокрый отсасывающий ящик представляет собой пакет гидропланок в корпусе с барометрической трубой (рис.75).


Рис.75 - Мокрый отсасывающий ящик: 1 – подсеточная ванна; 2 – патрубок для удаления воздуха; 3 – гидропланки; 4 – корпус ящика; 5 – барометрическая труба
В регистровой части бумагоделательной машины содержится много воды, поэтому поверхность слоя массы здесь блестит. Этот участок называют «зеркалом залива». Осевший слой, видимый после него, имеет матовый оттенок. Переход между блестящей и матовой поверхностью называется «сухой линией».

Участок сеточного стола до «сухой линии» есть зона формования бумажного полотна, включающая мокрые и часть обычных отсасывающих ящиков. После «сухой линии» обезвоживание происходит под действием вакуума на отсасывающих ящиках, отсасывающем гауч-вале.

Отсасывающие ящики.

Обезвоживание полотна в конце стола от сухости 2,5–3 % до 10–14 % осуществляется на отсасывающих ящиках (рис.76) под воздействием вакуума, создаваемого вакуум-насосами или турбовоздуходувками. Вакуум увеличивается от первого ящика к последнему и достигает 30 кПа. Ширина ящика 200–300 мм.

С увеличением вакуума интенсивность обезвоживания увеличивается, при этом повышается маркировка бумаги, промой мелкого волокна и наполнителя и снижается срок службы сеток.

Живое сечение ящиков составляет 30–40 %. Отсасывающие ящики делают обычно сварными из нержавеющей стали, крышки – из полимерных или керамических материалов, имеющих высокую износостойкость и низкий коэффициент трения о сетку.


Рис. 76 - Отсасывающие ящики: а, б – мокрые отсасывающие ящики; в, г – обычные отсасывающие ящики; д, е – разновидности перфорации ящиков

При выработке бумаги из массы садкого помола устанавливают 2–3 ящика, из массы жирного помола  10–12 ящиков.

Гауч-вал.


Сеточная часть машины заканчивается гауч-валом, на котором происходит обезвоживание полотна до 18–22 % за счёт разрежения, создаваемого внутри корпуса вала (рис.77).



Рис.77- Схема отсасывающего многокамерного гауч-вала: 1 – рубашка гауч-вала; 2 – отсасывающие камеры; 3 – прижимное устройство; 4 – уплотнитель; 5 – прижимной валик; 6 – бумажное полотно; 7 – сетка; 8 – водяной спрыск
На быстроходных машинах гауч-вал имеет 2–4 камеры. Вакуум в камерах увеличивается от 40 кПа в первой до 100 кПа в последней. Диаметр вала до 1,5 м, диаметр перфорации поверхности 6–8 мм с раззенковкой до 15 мм (зенковка предназначена для увеличения площади отсоса).

В настоящее время машины с плоским столом значительно уступают двухсеточным машинам по ряду показателей (например, ограничение скорости работы до 1000 м/мин; разносторонность бумаги и др.), поэтому в большинстве случаев на новых предприятиях устанавливают двухсеточные устройства.
Виды воды

В водно-волокнистой суспензии вода содержится в трех видах: свободная, капиллярная, связанная.

Свободная вода может быть замкнутой (заполняющей закрытые поры и полости) и гравитационной (свободнотекущей под действием сил тяжести или приложенного давления в сквозных полостях между твердыми телами и зани­мающей основной объем в жидкой суспензии). Вязкость воды зависит от темпе­ратуры. С увеличением температуры она снижается, и вода становится более текучей.

Капиллярная вода. Свойства воды в капиллярном объеме существенно от­личаются от свойств воды в тонких пленках, которые образуются на поверхно­сти твердых тел, в порах внутри твердых тел. Установлено, что в капиллярах, диаметр которых меньше 0,1 мкм, вязкость воды на поверхности кварца увели­чивается в 1,4 раза по сравнению с ее вязкостью в капиллярах диаметром 2 мкм. Существует мнение, что в узких порах вода не способна кристаллизовываться, так как ее молекулы дезориентированы значительными поверхностными сила­ми. Для смачиваемых поверхностей тонкие пленки воды создают расклиниваю­щее давление. В системе целлюлозные волокна – вода расклинивающее давле­ние положительно. Отрицательное расклинивающее давление возникает при медленном удалении воды (механический сдвиг или медленное испарение).

Капиллярная вода делится на три вида: микрокапиллярная (гидравличе­ский радиус пор 0,001…0,100 мкм); капиллярно-конденсированная из паров, или мезокапиллярная (гидравлический радиус пор 0,1…10,0 мкм), обладающая наибольшим капиллярным поднятием; макрокапиллярная (гидравлический ра­диус 10—103 мкм) с незначительным капиллярным поднятием.

Связанная вода образуется в результате взаимодействия воды с целлюлозой за счет водородных связей. Связанная вода не удаляется сушкой при температу­ре 105 °С в сушильном шкафу при обычном атмосферном давлении, не участву­ет в растворении солей, растворимых в обычной воде, не замерзает до темпера­туры – 13 °С.
На сеточном столе можно выделить пять фаз процесса отлива.

Входная фаза.

Угловое движение массы из напорного ящика становится горизонтальным со скоростью, близкой к скорости движения сетки. Переход не должен сопровождаться повреждением волокна или захватом массой воздуха. На этом этапе может возникнуть необходимость некоторого замедления обезвоживания, т.к. излишнее отведение воды на формующей доске может отрицательно сказаться на структуре полотна и привести к повышению провала мелочи сквозь сетку.

Фаза формования.

Создание в потоке массы микротурбулентности во избежание излишнего хлопьеобразования волокон. Эта фаза должна быть активной – тогда формование полотна будет оптимальным. Обезвоживание должно происходить без усилий, чтобы свести к минимуму получение плохой структуры полотна и провал мелочи сквозь сетку.

Фаза обезвоживания.

Обезвоживание необходимо усиливать, постепенно увеличивая угол скоса гидропланок и начиная подавать небольшой вакуум. Необходимо поддерживать частоту гармонических колебаний, насколько это практически возможно, путем соблюдения четкого расстояния между лезвиями планок – оно должно соответствовать установленному значению, либо быть кратным ему.

Переходная фаза.

Необходимо продолжать постепенно увеличивать вакуум так, чтобы полотно дошло до так называемого пограничного состояния между сухостью и влажностью. Использование двухкамерных обезвоживающих элементов, работающих на среднем уровне вакуума, поможет получить оптимальное качество обезвоживания при минимально возможном вакууме.

Фаза высокого разряжения.

После пограничного состояния вода удерживается в полотне только за счет капиллярного притяжения, и для ее удаления требуется приложения усилия, то есть необходимо значительно увеличить скорость прососа воздуха за счет использования более высокого разряжения. Здесь правила постепенного приложения вакуума действуют как ни в какой другой части сеточного стола. Достижение равномерного просвета изготовляемой бумаги возможно только если волокна укладываются мягко и постепенно. В этой части стола хорошо зарекомендовало себя использование многокамерных отсасывающих элементов, которые позволяют повысить концентрацию с одновременным снижением тяги. Приложение слишком сильного разряжения на ранних этапах может свести на нет все описанные выше усилия, а также привести к чересчур высокому потреблению энергии и не позволить осуществить последующие процессы прессования и сушки оптимальным образом.
3.3 ДВУХСЕТОЧНЫЕ ФОРМУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

Плоскосеточная формующая часть бумагоделательной машины не позволяет развивать высокую скорость по нескольким причинам:

– сопротивление воздуха движущейся суспензии приводит к нарушению структуры формующегося полотна;

Цель создания двухсеточных формующих устройств – улучшение структуры бумажного листа при повышении обезвоживающей способности сеточной части, обеспечение быстрой и точной регулировки процесса, стремление достичь максимальной экономичности, возможности комплексной автоматизации, удобства обслуживания и ремонта. Отлив бумаги на двухсеточных формующих устройствах снижает двухсторонность бумаги (уменьшает различие между поверхностями бумажного полотна) и позволяет интенсифицировать процесс обезвоживания. Скорость работы на двухсеточных формующих устройствах может достигать 2000 ммин и выше. Обезвоживание на двухсеточных формующих устройствах интенсифицируется за счёт удаления воды под действием сил инерции, а также давления сеток на полотно.

На рис.78 приведены схемы установок двухсеточного формования.

Недостатками двухсеточных формующих устройств являются:

Несмотря на перечисленные недостатки, практически все высокопроизводительные машины с рабочей скоростью 800 м/мин и выше для печатных видов бумаги выпускаются с двухсеточными формерами.



Рис.78 - Схемы установок двухсеточного формования:

а – Вертиформа: 1 – напорный ящик; 2 – сетка; 3 – отсасывающий гауч-вал; 4 – пересасывающий вал;

б - Бел-Бей: 1 – напорный ящик; 2 – сетка; 3 – шаберы; 4 – гауч-вал; 5 – отсасывающий ящик; 6 – башмак; 7 – пересасывающее устройство;

в – Паприформер: 1 – грудной вал; 2 – напорный ящик; 3 – формующий вал; 4 – сборник оборотной воды; 5 – верхняя сетка; 6 – гауч-вал; 7 – сетковедущий вал; 8 – пересасывающий вал; 9 – нижняя сетка;

г – Дуоформер: 1 – напорный ящик; 2 – формующий вал; 3 – верхняя сетка; 4 – сборник оборотной воды; 5 – отсасывающий шабер; 6 – гауч-вал; 7 – отсасывающий ящик; 8 – формующий ящик; 9 – пересасывающее устройство; 10 – нижняя сетка; 11 – грудной вал;

д – Симформер: 1 – напорный ящик; 2 – формующая доска; 3 – гидропланки; 4 – верхняя сетка; 5 – «мокрый» ящик; 6 – формующий башмак; 7 – отсасывающие ящики; 8 – гауч-вал; 9 – нижняя сетка; 10 – грудной вал

Гибридные формующие устройства (типа «наездник»)

Широкое распространение получили так называемые гибридные формующие устройства, в которых в первый период идет обычное одностороннее обезвоживание через сетку, во второй период имеет место двухстороннее обезвоживание с использованием специального формующего башмака.

Гибридные формующие устройства обеспечивают:

1) формование бумажного полотна, обладающего хорошей структурой и однородными характеристиками обеих сторон листа;

2) равномерность просвета и возможность регулирования пористости;

3) возможность регулирования механических характеристик бумаги в продольном и поперечном направлениях и внутреннюю прочность листа;

4) минимальную маркировку от сеток;

5) высокое удержание мелкого волокна и наполнителей;

6) уменьшение массы 1 м2 тонкой печатной бумаги;

7) использование термомеханической древесной массы с целью сокращения количества целлюлозы в композиции бумаги.

Наиболее известное следующее гибридное формующее устройство выпускается фирмой, применяемое для массовых видов бумаги, в т.ч. офсетной, газетной и др., при скорости работы до 1200 м/мин и выше. В новом поколении формующих устройств этого типа перед формующим башмаком установлен формующий вал (рис. 79). Такое решение обеспечивает более эффективное удаление воды и лучшую симметричность структуры бумаги.



Рис. 79 - Гибридное формующее устройство:

1 – плоская формующая часть; 2 – верхняя сетка; 3 – обезвоживающий башмак; 4 –гауч-вал
Комбинированное формование позволяет обеспечить на хорошем уровне удержание на сетке. Благодаря тонкой настройке формующего механизма, состоящего из вала и формующего башмака, формование бумаги значительно улучшилось, сократилось количество пор и уменьшилась общая пористость бумаги.

Улучшенное формование достигнуто за счет поддержания вакуума в формующем башмаке и применения дефлекторных планок над башмаком. Пористость бумаги можно регулировать путем управления вакуумом в башмаке.

Факторы, влияющие на обезвоживание бумажной массы


в сеточной части бумагоделательной машины

Скорость поступления массы на сетку.

Этот фактор зависит от рабочей скорости бумагоделательной машины.

Скорость машины  это скорость полотна на накате. Скорость движения сетки машины несколько меньше скорости на накате и составляет

Vc= (0,8…0,95) Vн .

Скорость напуска массы влияет на качество получаемой бумаги; она составляет

Vм= (0,9…0,95) Vс .

Скорость напуска массы определяется напором

Vм = ,

где   коэффициент истечения, зависит от формы выпускной щели,  = 0,9…0,95; g  ускорение силы тяжести, мс2; Н  высота напора массы, м.

Если она значительно меньше скорости движения сетки, то волокна ориентируются преимущественно в машинном направлении (анизотропия). Если скорость массы больше скорости движения сетки, то образуются набегающие потоки, приводящие к образованию поперечных волн и полос.

Концентрация массы.



С увеличением концентрации массы повышается хлопьеобразование, которое приводит к ухудшению структуры, просвета, механических и других показателей бумаги. Однако для изготовления конкретных видов бумаги существует свой определенный оптимум разбавления массы, так как при избытке воды будет ощущаться перегрузка сеточного стола и вакуумной системы, что приведет к ухудшению просвета изготовляемой бумаги.

Хлопьеобразование (флокуляция).

Образование хлопьев волокон ведет к ухудшению просвета, следовательно, неравномерности свойств участков полотна и ухудшению качества бумаги. Вероятность хлопьеобразования увеличивается с увеличением длины волокон; более заметно у тонких волокон, чем у толстых и у небеленых, чем у беленых. Хлопьеобразование уменьшается при использовании специальных устройств в напорных ящиках, разрушающих хлопья (перфорированные пластины, валики и др.).

Степень помола бумажной массы.

С увеличением степени помола хлопьеобразование усиливается. Снижение жирности помола бумажной массы облегчает обезвоживание (однако снижаются механические показатели бумаги).

Температура массы.

С повышением температуры уменьшается вязкость воды и увеличивается скорость обезвоживания (однако необходимо учитывать возможность выпадения солей жесткости при использовании жесткой воды). Применение замкнутого цикла использования воды несколько повышает температуру массы, снижает количество промоев, сокращаются удельные расходы воды, волокна и наполнителя.

Химические добавки.

Некоторые химикаты, применяемые в производстве бумаги, повышают хлопьеобразование, но в то же время способствуют удержанию мелочи, наполнителя и увеличению скорости обезвоживания (например, полиакриламид, полиэтиленимин и т.п.), другие снижают хлопьеобразование (растительные слизи и камеди, полифосфаты и т.п.), третьи не оказывают заметного влияния на хлопьеобразование (наполнители, оптические отбеливатели).

Химический состав волокон.

Способность к обезвоживанию возрастает с понижением содержания в технической целлюлозе гемицеллюлоз и с увеличением содержания лигнина.

Действие обезвоживающих элементов сеточного стола.

Скорость обезвоживания на отсасывающих ящиках и гауч-вале возрастает с уменьшением толщины листа, увеличением температуры массы и с повышением вакуума. При этом, однако, лучше увеличивать число ящиков, чем повышать разрежение в них (чрезмерный вакуум приводит к провалу мелкого волокна и наполнителя и повышенной маркировке полотна; возрастает расход энергии на привод).
3.4. СЕТКИ БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНЫХ МАШИН
Сетка относится к одежде бумагоделательной машины и является рабочим конвейером, на котором осуществляется формование и обезвоживание полотна.

Сетки БДМ – важнейший элемент сеточного сто­ла. От качества сеток зависят качество гото­вой продукции и эффективность работы ма­шины. Требования к сеткам и их основные характеристики показаны ниже.



Номер сетки соответствует числу нитей основы, при­ходящихся на 1 см ширины сетки. Как правило, чем меньше масса 1 м2 бу­маги и выше степень помола, тем больше номер применяемой сетки. Так, для га­зетной, писчепечатных, мешочной видов бумаги – №24…28.

Сетки подразделяются на одинарные, двой­ные и тройные (рис. 81 а, б, в, г). Сетка состоит из продольных нитей  основы и поперечных нитей  утка.



Рис. 81 - Виды плетения сеток: а – одинарная сетка (льняное плетение); б – одинарная сетка (полусаржевое плетение); в – двойная сетка; г – тройная сетка:1 – нити основы; 2 – нити утка
В настоящее время используются синтетические сетки. Синтетические сетки изготавливают из высокопрочного полиэфирного и полиамид­ного волокна, подвергнутого специальной термической обработке, с покрытием из синте­тических смол для повышения устойчивос­ти к истиранию.

Из-за низкого трения о сетковедущие валы синтетические сетки должны работать с большим натяже­нием. Это связано с увеличением расходов энергии, потребляемой сеточной частью. В процессе эксплуатации синтетические сетки удлиняются на 1,0…1,5 % .

В настоящее время выпускаются однослойные и многослойные (двух- и трехслойные) синтетические сетки.

Для снижения маркировки от сеточной ткани желательно применение тонких одно­слойных сеток с малым диаметром нитей. Однако такие сетки имеют малые стабильность и износостойкость. У двухслойных сеток эти недостатки проявляются гораздо слабее.

Для осуществления нормального процесса формования полотна на сетке необходимо, чтобы сетка была чистой и равномерно натя­нутой. Равномерность натяжения определя­ют по положению шва, который должен быть перпендикулярен к оси машины. Натяжение сетки на нижней ветви составляет 5...8 кН/м, его необходимо поддерживать на минималь­но возможном уровне. Чем выше номер сет­ки, тем меньше должно быть ее натяжение. Промывка сетки осуществляется под давле­нием 3...4 МПа из осциллирующих спрыс­ков, установленных с отклонением 10...15о от нормали по направлению движения сет­ки. Неподвижные спрыски имеют напор не более 2,8 МПа ввиду опасности растяжения сетки.

На продолжительность работы сетки влияют качество балансировки валов и их соосность, состав бумажной массы, значение рН среды, степень промывки массы и ее температура, величина разряжения в отсасывающих ящиках и материал их покрытий. Срок службы сеток зависит также от их типа и номера, конструкции сеточного стола и скорости машины. На быстроходных машинах срок службы синтетических сеток составляет 30…80 сут, на тихоходных – в 3…4 раза больше.

На рис. 82 приведен пример современной формующей сетки




В течение работы необходимо проводить натяжение и правку сетки. На рис. 83 и 84 показаны механизмы натяжения и правки. Схема правки приведена на рис. 85.



Рис. 83 - Механизм натяжения сетки:

1 – продольная балка; 2 – рычаг мембраны; 3 – мембрана; 4 – рычаг натяжного вала; 5 – сетка; 6 – натяжной вал; 7 – редуктор червячный с маховиком


Рис. 84 - Механизм натяжения сетки:

1 – продольная балка; 2 – рычаг мембраны; 3 – мембрана; 4 – рычаг сеткоправильного вала; 5 – сетка; 6 – сеткоправильный вал; 7 – лопатка; 8 – управляющий вентиль; 9 – редукционный клапан



Рис. 85 - Схема правки сетки

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации