Лекции по технологии бумаги - файл n7.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

n7.doc



Рис. 32 - Влияние наполнителя на свойства бумаги
Удержание увеличивается с повышением степени помола, так как увеличивается поверхность волокна. Однако при дальнейшем размоле появляется много мелочи, которая вместе с наполнителем проваливается сквозь сетку при отливе бумаги. Сульфат алюминия понижает отрицательный потенциал заряженных частиц наполнителя и способствует его удержанию.

Флокулирующие вещества (полиакриламид, полиоксиэтиленимин) связывают частицы наполнителя и мелкие волокна в флокулы, которые задерживаются на сетке бумагоделательной машины. При расходе полиакриламида (ПАА) 200–300 гт бумаги удержание повышается на 20–25 %. Раствор ПАА вводят в коллектор напорного ящика; более раннее введение снижает его действие.

Проклейка бумаги увеличивает удержание наполнителя, так как осаждающийся клеевой осадок увлекает частицы наполнителя. В связи с этим существует определённый порядок введения химикатов в бумажную массу. При изготовлении малозольных видов бумаги сначала в массу вводят клей, затем глинозем и каолин. При изготовлении высокозольных видов бумаги последовательность такова: клей, каолин, сульфат алюминия.

Влияние технологических параметров на удержание наполнителей (рис.33)

Номер сетки. Общепринятое мнение, что с увеличением номера сетки возрастает удержание наполнителя, нуждается в корректировке. Обезвоживание непосредственно через сеточную ткань заканчивается почти мгновенно при контакте бумажной массы с сеткой, поскольку сразу же начинается образование волокнистого фильтрующего слоя. Поры слоя значительно тоньше, чем ячейки сетки, поэтому удерживаемость при прочих равных условиях определяется именно пористой структурой волокнистого фильтрующего слоя.

Рис. 33- Влияние технологических параметров на удержание наполнителей
Виды наполнителя

Каолин (белая глина) – наиболее распространённый наполнитель, поступает на фабрику в виде плиток или в молотом виде в мешках. Белизна 75–80 %, лучших сортов до 94 %, средний размер частиц 0,2–0,5 мкм.

Тальк. Белизна 70–85 %, размер частиц 2–20 мкм. Используется для получения бесшумной бумаги.

Гипс. Размер частиц 1–10 мкм, белизна 68–93 %. Недостаток  растворимость в воде. Придаёт бумаге звонкость, жёсткость; применяется для писчей, почтовой, фотобумаги.

Мел  карбонат кальция. Белизна 70–96 %, размер частиц 5 мкм. Придаёт бумаге мягкость, белизну, снижает прозрачность. Недостаток  взаимодействует с глиноземом с выделением СО2, который вызывает пенообразование. Применяется как пигмент для мелования, для получения папиросной и сигаретной бумаги, выполняя при этом функцию регулятора горения.

В качестве наполнителя в основном используется карбонат кальция, полученный не из мрамора (что предпочтительно), имеющего твердую кристаллическую структуру, а из аморфного мела, придающего бумаге повышенную пылимость и впитываемость печатной краски и не обеспечивающего высокие оптические свойства.

Сернокислый барий (бланфикс), природный – грубодисперсный, искусственный  высокодисперсный, белизна 98–99 %. Хорошо удерживается в бумаге. Применяется для высокосортных видов бумаги (для фотоподложки, печати и др.).

Двуокись титана. Обладает высокой белизной и дисперсностью. 5–8 % двуокиси титана заменяют 30 % каолина, но его цена в 35–40 раз выше, однако введение его экономически выгодно (вводят 2–3 % в сочетании с другими наполнителями).

Асбестовый наполнитель  единственный, который имеет положительный заряд и обладает высокой удерживающей способностью – до 80 %.
Использование талька в ЦБП

На БДМ смола приходит в основном с целлюлозой и в агломерированном виде является источником многочисленных и неприятных проблем. В частности, она становится причиной образований грязных пятен на бумажном полотне, являющихся грубым и неустранимым браком. Налипая на прессовых валах, смола становится причиной обрывов бумажного полотна. Вызывая отложения на гидропланках, валиках и других частях машин, она представляет собой источник риска работоспособности оборудования. Отлагаясь на сетках и сукнах, вызывая обрывы бумажного полотна, смола служит причиной снижения эффективности производства. Кроме того, осаждение смолы на технологическом оборудовании и емкостях создает условия для роста микроорганизмов, усиливая проблему слизеобразования.

Тальк, благодаря своим уникальным свойствам, препятствует слипанию коллоидных частиц смолы. Этот самый мягкий минерал, частицы которого имеют пластинчатую форму, обладает гидрофобными и органофильными свойствами, адсорбирует частицы смолы. Вто же время, химическая инертность талька не влияет на химизм технологического процесса (что позволяет регулировать содержание смолы).

На рис. 34 показана адсорбция смолы на поверхности талька. Адсорбированные частицы смолы уже не могут образовывать вредные отложения, т.к. тальк удаляет смолу из процесса в невредной форме вместе с конечным продуктом. Если все же произошло образование агломератов, тальк адсорбирует их на своей поверхности и значительно снижает их прилипание (рис.35).

Кроме того, этот минерал существенно улучшает экологическую безопасность производства, заметно снижая за счет адсорбции концентрацию органических веществ в процессных и сточных водах.

Обычно дозировка талька (микроталька) для борьбы со смолой составляет 5…15 кг на тонну сырья, в зависимости от содержания смолы в целлюлозе. Тальк надо добавлять прежде, чем малостабильные коллоидные частицы смолы образуют агломераты.


Рис.34- Адсорбция смолы тальком

Рис.35 – Смолистый агломерат, покрытый частицами талька
Тальк является традиционным наполнителем бумаги наряду с каолином и карбонатом кальция, но если масштабы последних определялись, главным образом, их низкой стоимостью, использование талька в качестве наполнителя обусловлено следующими достоинствами:

- в отличие от гидрофильного каолина, тальк гидрофобен. Его частички, находясь в бумажной массе, адсорбируют на себе микропузырьки воздуха и смолы, образуя кинетически менее подвижные агрегаты частиц, нежели каолин. В таком состоянии агрегаты тальковых частиц при отливе оказываются в межволоконном поровом пространстве. частицы же каолина при отливе и отсосе на сеточном столе более подвижны и могут выводиться капиллярными силами за межволоконное пространство, существенно снижая прочность бумаги;

- высокая пластичность талька позволяет использовать для наполнения продукты с большим средним размером частиц. Как известно, с увеличением размера наполнителя, негативное влияние его на прочность уменьшается;

- больший средний размер частиц (по сравнению с каолином) и конфигурация его частиц (чешуйки) обусловливают лучшее удержание талька при отливе и обезвоживании;

- при использовании смеси каолин-тальк, мел-тальк за счет свойств талька происходит увеличение удержания наполнителя. При этом скорость обезвоживания бумажной массы повышается более чем на 20 %;

- благодаря своей пластичности тальк позволяет резко снизить шероховатость бумаги, и таким образом, улучшить печатные свойства, уменьшить расход клеильного состава на клеильном прессе.
Кроме талька для борьбы со смоляными затруднениями используют финтальк, асбест, бентонит, иногда каолин, но с большим расходом. Вводить наполнители лучше в нескольких местах и чем раньше по потоку, тем лучше.

На смоляные затруднения в значительной степени влияют соли жесткости воды. Присутствие ионов кальция и магния приводит к образованию нерастворимых солей жирных кислот, которые выпадают в осадок, становятся центрами коагуляции смолы.


Мелование

Для получения высококачественной печатной бумаги используется мелование и поверхностная проклейка (рис.36). Меловальное устройство, устанавливаемое непосредственно на бумагоделательную машину, усложняет её конструкцию и обслуживание, но экономически это выгоднее, чем отдельные меловальные установки.



Рис.36 - Меловально-клеильные установки

В настоящее время широко распространены пленочные прессы.

На рис. 37и 38 приведены схемы ножевого меловального устройства и вращающегося стержня.




Разравнивание мелованного слоя и регулирование его толщины происходит при помощи ножевого шабера или вращающегося стержня (вращающегося ракеля), иногда используют воздушный шабер (снятие избытка пасты и разравнивание покровного слоя происходит за счет воздушного потока с определенным давлением. Количество наносимого покрытия можно регулировать при помощи изменения давления прижима шабера или стержня к валу, а при работе ножевого устройства использованием также лезвий различной толщины (0,30…0,381 мм).

Покрытие может наноситься на промежуточный вал (пленочный пресс) либо непосредственно на бумагу.

Этот пресс состоит из двух наносящих и двух передающих валов. Передающие валы служат для предварительной подачи слоя меловальной пасты к наносящим валам. Передающие валы имеют диаметр 500 мм и изготовлены из стержня из мягкой стали, покрыты слоем нержавеющей стали, и обмотаны проволокой из нержавеющей стали, диаметром 0,40 мм.

Наносящие валы служат для передачи пленки меловальной пасты (полученной при передачи от передающих валов) поверхности бумаги. Наносящие валы имеют диаметр 900 мм и изготовлены из стержня из мягкой стали с резиновым покрытием.
2. 4 КРАШЕНИЕ БУМАГИ
Внешний вид бумаги является одним из основных качественных показателей. Он зависит не только от отделки, но и от окраски. Около 90 % бумажной продукции вырабатывается с применением красителей. Окраску бумаги осуществляют, добавляя краситель в бумажную массу или на поверхность бумажного полотна. Большинство видов бумаги окрашивается первым способом.

К бумаге для письма и печати предъявляются более высокие требования по белизне. Однако бумага, изготовленная даже из целлюлозы высокой степени белизны, имеет некоторый желтый оттенок. Для его устранения применяют подцветку бумаги, вводя в неё небольшое количество (5–50 гт продукции) фиолетового, синего или смеси синего с красным красителей. Такая бумага кажется белой за счёт отражения красителем сине-фиолетовой части спектра, которая поглощается неподцвеченной бумагой. Истинная белизна бумаги, определяемая фотометром, не увеличивается, а, наоборот, снижается, так как подцветочные красители не являются спектрально чистыми, т.е. отражают не только сине-фиолетовую, но и другие части спектра. Для повышения истинной белизны бумаги применяют оптические отбеливатели или бланкофоры. Они обладают способностью превращать ультрафиолетовую, невидимую, часть спектра в видимые сине-фиолетовые лучи.

На рис. 39 приведены основные типы красителей, применяемых в ЦБП.



Рис. 39 - Основные типы красителей, применяемых в ЦБП

Основные красители малоустойчивы к действию света, щелочей, кислот, восстановителей, окислителей, чувствительны к солям жёсткости воды.

Кислотные красители уступают основным в красящей способности, но более устойчивы к действию света, менее чувствительны к солям жёсткости воды, но малоустойчивы к действию кислот, щелочей, хлора. Применяются для окраски клеёной бумаги, при этом глинозёма добавляют в 1,5 раза больше обычного. При взаимодействии кислотного красителя с глинозёмом образуется лак, который адсорбируется волокном.

Прямые красители окрашивают целлюлозу без всяких протрав. Прямые красители являются наиболее распространёнными и дешёвыми. Они светоустойчивы, однако уступают основным красителям по интенсивности окраски.
Подцветка белой бумаги и применение оптических отбеливателей

Наряду с обычными красителями для подцветки бумаги применяют так называемые оптические белители, или бланкофоры, которые позволяют существенно повысить истинную белизну бумаги. Эти вещества поглощают невидимые ультрафиолетовые лучи солнечного света с длиной волны 300…390 мк и, превращают их в видимые лучи сине-фиолетовой части спектра.

Оптические белители наиболее пригодны для осветления беленой целлюлозы, причем эффект осветления и повышения белизны тем выше, чем выше белизна исходного волокнистого полуфабриката. Бумага, содержащая древесную массу и небеленую целлюлозу требует большого расхода белителя и плохо осветляется, т.к. лигнин поглощает ультрафиолетовые лучи и снижает флуоресценцию.

Для большей эффективности действия оптических отбеливателей их необходимо подавать как можно раньше в массу.
2.5 Применение биоцидов

Применение биоцидов при производстве бумаги нашло широкое применение, особенно после начала применения нейтральной проклейки. Это не случайное совпадение. При производстве бумаги в кислой среде в присутствии канифоли и глинозема бактерии развиваются в бумажной массе не так активно, как в нейтральной среде (да еще с добавкой катионного крахмала). Положение осложняется при замкнутом цикле водооборота и температуре массы около 40оС. Все это способствует развитию микроорганизмов в бумажной массе. Это вызывает проблемы обрывности и дефектов бумаги, вызываемых слизевыми отложениями на оборудовании, а также снижает уровень качества бумаги и повышает расход химикатов.

Снижение уровня качества бумаги происходит из-за отрицательного действия микроорганизмов на крахмал, растворенный в бумажной массе. Так, ферменты, выделяемые микроорганизмами, расщепляют крахмал и превращают его в очень слабое связующее. При этом такой крахмал проявляет большое негативное действие. Например, вязкость воды и бумажной массы значительно возрастают, ухудшается обезвоживание, прессование и сушка бумаги, снижается производительность. Тонкая пленка полуразрушенного крахмала покрывает частично разрушенные волокна и после высушивания между волокнами формируется хрупкая и слабая структура, образованная полуразрушенными волокнами и крахмалом.

Простой опыт показывает, что при замене оборотной воды на свежую прочностные свойства бумаги повышаются. Прежде всего, потому, что «сироп из разлагающего крахмала» вымывается свежей водой и волокна образуют между собой более надежные связи.

Кроме отрицательного действия на обезвоживание и на прочностные свойства бумаги продукты биодеструкции крахмала и деструкции поверхности самого волокна препятствует осаждению частиц клея на волокнах и расход клея АКД при этом может возрастать на 20-30% и более.
Практический опыт применения биоцидов в России

Опыт использования биоцидов на предприятиях РФ показал несколько важных моментов.

Известно, что биоциды действуют на микрофлору достаточно мягко, всего лишь подавляя скорость их размножения, но не уничтожая их. Поэтому микрофлора способна привыкать к биоцидам. Чтобы уменьшить такое привыкание, в мировой практике используется простой прием. Вид биоцида целесообразно менять примерно каждые 2-4 недели.

Другой важный момент. Контроль биозагрязненности потока бумажного производства ведут обычно по нескольким параметрам – общебактериальная загрязненность, содержание грибков и содержание дрожжей.

При использовании различных биоцидов оказалось, что снизить общебактериальную загрязненность потока сравнительно не трудно. Однако, при этом, видимого снижения слизевых отложений на оборудовании может и не наблюдаться. Напротив, при снижении общебактериальной загрязненности может наблюдаться ускоренный рост не бактерий, а грибов и дрожжей. То есть, биоциды подавляя одну форму жизни (бактерии) могут стимулировать активность другой формы. Более того, при подаче слабого биоцида или подаче биоцида при низкой концентрации бактерии начинают вырабатывать защитные коллоиды, которые проявляются в повышенных слизевых отложениях на оборудовании.
Способы дозировки биоцидов
На практике выработаны следующие приемы подачи биоцидов:

- норма расхода и вид биоцида: зависит от конкретных условий – состава микрофлоры, уровня биозагрязненности, температуры и т.д. Обычная норма расхода колеблется от 150 до 400 г/т бумаги.

- способ подачи: биоциды подают в бумажную массу, как правило, периодически, ударными дозами, например 1 раз в течение 30 минут каждые 4 часа. При этом в течение 30 мин в бумажной массе, достигается примерно восьмикратная концентрация биоцида, если сравнить ее с концентрацией при непрерывной дозировке. В этот период при повышенной концентрации биоцида рост микроорганизмов активно подавляется. А период восстановления их роста составляет несколько часов. Таким образом, пока бактерии восстанавливаются биоцид можно не дозировать, а после восстановления их активного роста подается новая порция биоцида.

- точки подачи: биоциды подаются не только в бумажную массу, но и в некоторые химикаты, где содержаться и могут активно развиваться бактерии, а также на локальные ловушки при осветлении оборотной воды. Точка подачи в бумажную массу, как правило, находится недалеко от напорного ящика. Это обеспечивает максимальную концентрацию биоцида в коротком цикле БДМ, где слизевые отложения наиболее опасны. Из химикатов заслуживает внимания суспензия и рабочий раствор крахмала, а также суспензия мела, если там отмечается повышенная биозагрязненность.
2.6 Аккумулирование бумажной массы
Классификация бассейнов

По назначению бассейны можно разделить на:

  1. аккумулирующие;

  2. выравнивающие свойства массы: а) перемешивания; б) смешения.

По форме бассейны выполняются горизонтальными и вертикальными. Перемешивание массы в бассейнах производится при помощи лопастей, пропеллеров, турбин и шнеков, в соответствии, с чем бассейны называются лопастными, пропеллерными и специальными.

В том случае, когда требуется создание большого запаса, устанавливаются выносные вертикальные аккумулирующие утепленные бассейны высокой концентрации (рис. 35). Объем таких бассейнов может достигать до 2000 м3. Концентрация поступающей в бассейн массы 20 %, уходящей из него – 3,5–4,5 %.

Мешальные бассейны (выравнивающие свойства массы), в отличие от буферных (аккумулирующих), предназначены не только для хранения массы, но и для поддержания её во взвешенном состоянии. Они бывают горизонтальные и вертикальные (горизонтальные из железобетона, вертикальные из металла или железобетона). Оптимальная концентрация массы в бассейне 3,5– 4 %.
Перемешивание массы – неотъемлемый этап производства бумаги. При этом необходимо осуществлять эту операцию с минимальным расходом электроэнергии при достижении требуемых технологических результатов. Для этого важно:

- Выбрать правильную интенсивность перемешивания. Очень слабое перемешивание приводит к неравномерной концентрации целлюлозы, что может вызвать проблемы с качеством и привести к производственным потерям. Чрезмерно сильное перемешивание увеличивает расход электроэнергии без улучшения результатов процесса.

- Собрать точную и полную информацию о параметрах целлюлозы и конструкции резервуара (они влияют на расход энергии).
Особенности целлюлозной массы

Целлюлоза чрезвычайно псевдопластична. Псевдопластичная жидкость плохо перемешивается, т.к. ее вязкость меняется в зависимости от скорости перемешивания. Это означает, что когда целлюлоза проходит через рабочее колесо мешалки, ее вязкость относительно низка. Когда целлюлоза выходит из колеса, и скорость, и турбулентность снижаются. Это увеличивает вязкость, которая, в свою очередь, еще больше уменьшает скорость жидкости.

В целлюлозе растяжение волокон столь значительно, что внутреннее трение велико уже при 2…3 %-ом содержании волокна в растворе. При увеличении концентрации вязкость значительно возрастает, и уже при 8% концентрации редко удается использовать стандартную мешалку. Более высокое внутренне трение вызывает затруднение в передвижении целлюлозы в зонах наибольшего удаления от рабочего колеса мешалки.

Когда концентрация превышает 4%, масса часто переходит в вязкопластичное состояние. Это означает, к бумажной массе необходимо приложить определенное значение касательных напряжений, прежде чем она начнет двигаться. Поэтому в массном бассейне происходят выпадение осадка и появление застойных зон при слабой степени перемешивания.

Вязкость целлюлозы определяется внутренним трением между волокон и зависит от вида целлюлозы, также она зависит от этапов обработки (например, отбелки, размола, сортирования и т.д.). Это определяет расход потребляемой мощности.

Так, например, разница в потребляемой мощности между лиственной и хвойной небеленой сульфатной целлюлозой при 4%-й концентрации составляет 400%.

Для целлюлозы экономически выгоднее перемешивать один большой бак, чем несколько маленьких. Высота жидкости должна составлять 0,7…0,8 диаметра резервуара при постоянном объеме. Целлюлозная масса чувствительна к потере скорости, что вызывает увеличение ее вязкости. Компенсацией более высокой вязкости является увеличение мощности. Единственный способ сократить расход электроэнергии – использовать отбойники (рис.40).
Рис.40 – Схемы бассейнов с отбойниками
Чем больше отбойник, тем больше электроэнергии экономиться, но при этом снижается объем резервуара.

Температура влияет на вязкость массы. Чем выше температура, тем ниже вязкость, и тем легче перемешивать массу.

«Время оборота» массы в баке также влияет на потребление энергии. Очень малое время требует интенсивного перемешивания и большого расхода энергии. Слишком продолжительное время означает, что энергия тратиться на перемешивание впустую. Оптимальное время – 15 мин.

Движение массы в резервуаре различно в разных частях его объема (рис.41).

Перед рабочим колесом находится активный объем – здесь происходит физическое перемешивание массы.

Низкоактивный объем – перемешивание слишком слабое. Если эта зона находится у дна, то возможно выпадение осадка.

Каналообразование происходит, когда входной поток целлюлозы проходит по «каналу» напрямую к выходу из резервуара без смешения с остальной массой. Это может привести к проблемам качества.

Неперемешиваемый объем – на поверхности резервуара происходит разделение целлюлозы и воды (при этом увеличивается риск каналообразования).

Для бумажной массы, степень перемешивания может быть разделена на 4 типа (рис.42-45).
Очень хорошее перемешивание (активный объем 90 %) используется в смесительных и машинных бассейнах. Оптимальное время оборота 15 мин (рис. 42).

Хорошее перемешивание (рис.43) используется для массных бассейнов с большим временем оборота (высота жидкости должна быть 1,0…1,3 от диаметра).

Режим чистого дна (рис.44) применяется, чтобы не допустить отложений на дне бака и масса могла легко откачиваться.

Для сохранения однородности бумажной массы применяется низкоактивное (рис.45) перемешивание (высота жидкости должна быть 1,5…3,0 от диаметра).
2.7 - ОЧИСТКА БУМАЖНОЙ МАССЫ

В бумажную массу вместе с волокнистыми полуфабрикатами, суспензией красителей, наполнителя и клея попадают частицы коры, луба, сучков, непровара, волокнистых узелков, песка, смолы и другие загрязнения. Нежелательным для производства бумаги и присутствие воздуха в массе.

Для получения качественной бумаги необходимо получить массу высокой чистоты. На рис. 46 приведена схема загрязнений бумажной массы.



Рис.46 - Схема загрязнений бумажной массы



Н
Рис.47 - Схема очистки от тяжеловесных примесей:1- патрубок для подачи массы; 2- патрубок для отвода массы; 3- корпус очистителя; 4- насадка

а рис. 47 приведена схема работы центриклинера. Очищаемая масса, содержащая тяжеловесные включения, подается тангенциально через боковой патрубок центриклинера. Внутри центриклинера возникает нисходящий по спирали поток. Из-за повышенного давления на входе (3,0 – 3,5 атм.) внутри гидроциклона происходит перерас-пределение давления по сечению: вблизи пристеночного пространства образуется зона максимального давления, а по оси центриклинера образуется зона разрежения. Частицы массы, двигаясь по внутренней поверхности центриклинера, под действием центробежных сил приобретают различный вес, в зависимости от исходного удельного веса. Из-за конусности центриклинера постепенно все компоненты массы попадают в зону разряжения, по оси которой формируется восходящий поток. Тяжелые частицы, попадая в зону разряжения, продолжают двигаться вниз, так как подъемной силы зоны разряжения недостаточно для их подъема. Хорошее волокно, имеющее меньший вес по сравнению с тяжелыми отходами подхватывается восходящим потоком, движется вверх и выходит из центриклинера через патрубок, расположенный в центре верхней крышки.

Для увеличения степени очистки в нижней части центриклинера дополнительно может быть установлена турбулизирующая насадка. В этой насадке дополнительно создается вихревой поток за счет подачи определенного количества воды по касательной к внутренней поверхности насадки. Дополнительное разбавление отходов и дополнительный вихревой импульс способствуют более полному выделению хорошего волокна.

Производительность одного центриклинера намного ниже производительности потока массы, поэтому для обеспечения необходимой производительности отдельные центриклинеры объединяют в группы по 2-4 штуки, группы в секции, секции комбинируют в отдельную ступень, в пределах одной ступени все центриклинеры присоединены к общим трубопроводам подачи массы на очистку.

Для снижения потерь волокна, уходящего вместе с загрязнениями устанавливают три или четыре ступени очистки. На рис. 48 приведена схема трехступенчатой установки вихревых конических очистителей.



Рис. 48 - Схема работы конических вихревых очистителей с деаэрацией массы: 1 – массный насос; 2 – коллектор; 3 – бак-деаэратор; 4 – вакуум-насос; 5 – сборники отходов; I, II, III – ступени центриклинеров

Факторы, влияющие на работу очистителей, можно разделить на три группы:

1) конструктивные – диаметр очистителей, конфигурация входной зоны, высота цилиндрической зоны, соотношение диаметров впускного и выпускного патрубков, угол конусности, конфигурация внутренней поверхности конуса и др.;

2) рабочие параметры – давление и концентрация массы;

3) характеристика очищаемой суспензии – тип волокна, вид загрязнений (размер, конфигурация, плотность) и их количество.

Из конструктивных факторов наиболее существенным является диаметр очистителя (рис.43).

При расчете и настройке системы очистителей одним из существенных показателей является фактор сгущения – отношение концентрации отходов к концентрации поступающей массы. При одинаковом количестве отходов по объему, чем выше фактор сгущения, тем выше степень их удаления. Фактор сгущения зависит от перепада давления в очистителе, количества загрязнений и температуры.

Эффективность очистки массы определяется отношением количества удаленных загрязнений к количеству их в массе, поступающей на очистку, выраженным в процентах.

Существенное значение для эффективности очистки имеют перепад давлений в очистителе и концентрация поступающей массы. Чем выше перепад давления, тем выше, в определенных границах, эффективность очистки.

При работе очистителей во избежание преждевременного их изнашивания и забивания, а также для достижения хорошей эффективности очистки очень важно поддерживать заданный уровень давления.




Рис.49 - Схема влияния диаметра очистителя на его работу

2.8. ДЕАЭРАЦИЯ БУМАЖНОЙ МАССЫ



Воздух. В бумажной массе воздух находится в трех видах: 1) растворенный в воде; 2) мелкие пузырьки, связанные силами поверхностного натяжения с во­локнами; 3) более крупные пузырьки, свободно движущиеся в массе между волокнами под действием, например, архимедовой силы (при этом пузырьки воздуха могут выходить на свободную поверхность массы, образуя пену).

На рис. 50 приведена схема влияния деаэрации на качество формования и обезвоживания бумажного полотна.

На рис. 51 приведена схема видов воздуха, находящегося в массе.



Рис. 50 - Схема влияния деаэрации на качество формования и обезвоживания бумажного полотна



Рис.51- Схема видов воздуха, находящегося в массе
Деаэрация массы может осуществляться на вихревых очистителях, работающих под разрежением.

Более эффективно деаэрация осуществляется в декулаторе (рис. 52). Декулатор представляет собой цилиндр (ресивер) диаметром до 1,8 м, длиной до 9 м, устанавленный непосредственно перед напорным ящиком буммашины.


Рис. 52 - Декулатор Cleanvac:1 – вход деаэрируемой массы; 2 – вход перелива из напорного ящика; 3 – выход деаэрированной массы; 4 – перелив избытка массы; 5 – выход воздуха
Принцип действия вакуумных декулаторов основан на том, что очищаемая от воздуха бумажная масса распыляется внутри закрытой камеры, в которой создается вакуум. Так как давление воздуха в камере мало, то мельчайшие воздушные пузырьки, прикрепленные к волокнам, быстро увеличиваются в объеме. При ударе о верхнюю часть камеры происходит эффективное отделение воздуха от волокон. Разрежение в камере деаэратора создается при помощи вакуумных насосов. Вся внутренняя поверхность камеры деаэратора должна быть отполирована. Деаэраторы этого типа устанавливают на 10…14 м выше уровня БДМ. Существуют различные конструкции декулаторов, работающих по описанному принципу.
Химические методы борьбы с пеной
Пеногасители и деаэраторы

Деаэраторы способствуют соединению пузырьков в более крупные, за счет чего они быстро всплывают на поверхность.

Пеногасители приводят к быстрому разрушению пены.

пеногасители активны только на поверхности, а деаэраторы – во всем объеме суспензии.

Применение пеногасителей на БДМ нецелесообразно по сравнению с деаэраторами.

Основные проблемы, вызываемые аэрацией с нарастанием их значимости:

- наличие поверхностной пены в напорных ящиках, бассейнах, на промывных фильтрах (сгустителях), переливы, затопление оборудования, необходимость периодического смыва водой или использования спрысков. Увеличение затрат на использование свежей воды, на теплоэнергию для подготовки горячей воды на спрыски, ухудшение промывки волокна, снижение производительности промывных фильтров (сгустителей);

- окислительные реакции, кавитация;

- флотация волокна, химикатов и других включений в бассейнах, сборниках, напорных ящиках с образованием сухого слоя («шапки») на поверхности массы, оборотной воды;

- некорректная работа контрольно-измерительного оборудования (завышение расходов и уровней), приводящая к аварийным простоям основного оборудования и холостым ходам машин;

- негативное увеличение производительности (нагрузки) оборудования из-за увеличения объема транспортируемой (перекачиваемой) среды. Особенно актуально при ограниченной производительности насосов, сортировок и т. п. В итоге увеличение затрат на электроэнергию и снижение объемов выпуска готовой продукции.

- увеличение расхода химикатов (адсорбция, оседание, флотация на пузырьках, плохие условия для реагирования с волокном и другими химикатами);

- увеличение расхода теплоэнергии (затрат на теплоэнергию) из-за ухудшения обезвоживания в сеточной части машин и, как следствие, потери объемов выпуска;

- увеличение затрат на электроэнергию вследствие увеличения разряжения на сеточном столе и нагрузки на электропривод сеточной части;

- снижение качества готовой продукции вследствие плохого формования. Здесь ухудшение поперечного профиля и, как следствие, разброс физико-механических показателей по площади полотна бумаги, увеличение пористости, кратеры от разрушившихся пузырьков пены, образующие пятна на поверхности готовой бумаги и т.д.
2.9 СОРТИРОВАНИЕ БУМАЖНОЙ МАССЫ
Назначение – удаление пучков и узелков волокон, защита напорного ящика и сеточной части машины от повреждений посторонними включениями и дефлокуляция бумажной массы. Машинные сортировки работают при низкой концентрации массы.

Сортировки с гидродинамическими лопастями (напорные сортировки).

Отличительной особенностью этих машин является сортирование волокнистой суспензии под напором в герметически закрытом корпусе.

Сортировка состоит из корпуса, сита, ротора с гидродинами­ческими лопастями и привода. В напорных сортировках обычно устанавливаются цилиндрические сита со шлицевыми прорезями. Для создания напора обеспечивающего сортирование массы через перфорированную поверхность ситового барабана применяются гидродинамические лопасти (рис. 53). Лопасть имеет форму в виде капли. При вращении лопасти более широкая часть создает напор (т.к. уменьшается зазор между лопастью и ситом). При этом часть массы находящаяся между лопастью и ситом отбрасывается на сито. Волокна, размеры которых меньше размеров перфорации сита проходят сквозь сито, а большие крупные частицы задерживаются. При дальнейшем движении лопасти зазор между лопастью и ситом увеличивается и образуется небольшое разряжение. Под этим воздействием слой волокон, отложив­шийся на сите, полностью или частично разрушается, что способст­вует самоочистке сита. Эти крупные частицы под действием сил тяжести опускаются вниз сортировки и далее выводятся.



Рис. 53 - Принцип работы гидродинамической лопасти
Концентрация массы при сортировании 0,6-1,2%.

Важной особенностью сортировок давления, влияющей на процесс сортирования, является то, что рабочее пространство всегда пол­ностью заполнено массой, поэтому изменение количества массы, по­даваемой на сортирование в пределах 15-20%, не сказывается на эф­фективности очистки. На работу сортировки почти не влияет изменение давления на входе и концентрация поступающей массы.

Существует несколько основных типов сортировок.

Селектифайер (узлоловитель типа УЗ) (рис.54).

Масса в селектифайер подается тангенциально (касательно к поверхности) под давлением и заполняет внутреннее пространство аппарата, огражденное ситом. Хорошие волокна проходят сквозь сито, а отходы проваливаются на дно в желоб для отходов.

Основная часть отходов удаляется непрерывно - это обязательное условие нормаль­ной работы сортировки. Для лучшего выведения отходов в патрубок выхода отходов может подаваться вода.

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