Оборудование целлюлозно-бумажного производства Том 1. Оборудование дл

3.17. Основное технологическое оборудование установок непрерывной каустизации 292-57 и 292-58

вания при неготовности следующей. При местном управлении блокировки отключаются. При дистанционном управлении этими механизмами пуск возможен только в сблокированном режиме и в случае аварийного отключения одного из сблокированных электродвигателей отключаются в последовательности, задан­ ной логикой схемы, все предыдущие. При любом виде управле­ ния предусмотрена возможность аварийной остановки любого электродвигателя с местного поста управления.

Аппаратура дистанционного управления располагается на щите управления, устанавливаемом в отдельном помещении.

Для электродвигателей, которые могут оказаться перегру­ женными в процессе работы, предусмотрен контроль силы тока с помощью щитовых амперметров. Для всех электродвигателей предусмотрена сигнализация нормальной работы, предупреди­ тельная, свидетельствующая о его перегрузке и требующая вме­ шательства в технологический процесс обслуживающего персо­ нала, и аварийная, свидетельствующая об останове электро­ двигателя.

Автоматический контроль и регулирование. Задача систем автоматического управления установками — обеспечение беспе­ ребойной работы оборудования, стабилизация основных пара­ метров технологического процесса. Схема автоматического кон­ троля и управления включает автоматическое регулирование, контроль и сигнализацию основных технологических парамет­

шлама осуществляется в печах различной конструкции, наи­ большее применение из которых нашли вращающиеся трубча­ тые пёчи. В последнее десятилетие за рубежом начинают при­ меняться для обжига известкового шлама печи кипящего слоя, однако широкого распространения эти печи пока не получили.

Серийно выпускаемые в СССР вращающиеся печи имеют размеры от 0 2,5X61,5 м до 0 3,6X119 м и производитель­ ность от 60 до 250 т/сут обожженной извести. Установка для об­ жига известкового шлама кроме собственно печи включает хо­ лодильник, тягодутьевое и газоочистное оборудование. Все это оборудование подробно описано в специальной литературе и в настоящей книге не рассматривается.

4. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РАЗМОЛА

Размалывающее оборудование предназначено для разделения различных полуфабрикатов на волокна, измельчения волокон и сообщения им опреде­ ленных свойств. В зависимости от способа производства волокнистых полу­ фабрикатов (механический, химико-механический или химический), исход­ ного состояния сырья и с учетом переработки вторичного сырья (макулатуры, тряпья, бумажного брака, отходов древесномассного и целлюлозного произ­ водства и др.) применяются различные виды размалывающего оборудования: дисковые мельницы различного исполнения, конические мельницы, роллы, де­ фибреры, молотковые мельницы, гидроразбиватели, пульсационные мельницы [15, 43]. На базе дисковых мельниц, которые могут работать при высокой концентрации, а также при высоких давлении и температуре, созданы раз­ личные установки для получения полуфабрикатов, в которых основным про­ цессом является размол: установки для производства древесной массы из щепы; установки для пропарки и размола щепы при производстве химико­ механической древесной массы, полуцеллюлозы, массы для производства дре­ весноволокнистых плит; установки для горячего размола полуфабрикатов высокого выхода; установки для сгущения и размола полуфабрикатов при концентрациях 10—30% и др.

4.1. МЕЛЬНИЦЫ ДИСКОВЫЕ

Дисковые мельницы все совершенствуются и область приме­ нения их расширяется. Они применяются почти во всех потоках

идля всех видов размола при производстве целлюлозы, бумаги

икартона. На предприятиях, вырабатывающих массовые виды бумаги и имеющих большую производительность, размол полу­ фабрикатов осуществляется почти исключительно на дисковых

мельницах [13, 47].

Широкое применение дисковых мельниц обусловлено глав­ ным образом быстрым развитием производства полуфабрикатов высокого выхода. Они вытесняют другие виды размалывающего оборудования (конические мельницы, роллы) благодаря ряду преимуществ, основными из которых являются: возможность

размола при высокой концентрации (до 40%); более низкий удельный расход энергии; большая единичная производитель­ ность и мощность, компактность, простота конструкции (при одинаковых мощностях); более широкая область применения (размол целлюлозы, полуфабрикатов высокого выхода, древес­ ной щепы, отходов сортирования древесномассного и целлюлоз­ ного производств и т. д.); возможность получения более одно­ родной по структуре массы благодаря более точной установке размалывающих поверхностей и сохранению параллельного рас­ положения их при работе; простота обслуживания и смены раз­ малывающей гарнитуры; возможность применения размалываю­ щей гарнитуры различных типов и т. д.

Дисковые мельницы — машины непрерывного действия. Раз­ мол в них проводится между вращающимся и неподвижным или двумя вращающимися в разные стороны дисками. Диски обли­ цованы размалывающей гарнитурой. В зависимости от особен­ ностей технологического процесса размол массы может осущест­ вляться при низкой (2—6%) или при высокой (до 30—40%) концентрации.

В зависимости от количества зон размола и вращающихся размалывающих поверхностей различают однодисковые, сдво­ енные и двухдисковые мельницы. Однодисковые мельницы имеют одну зону размола с одной вращающейся и одной невращающейся размалывающими поверхностями. По технологиче­ ским возможностям эти мельницы — наиболее универсальное размалывающее оборудование, так как они могут быть исполь­ зованы при незначительных изменениях в их конструкции для размола различных волокнистых материалов в широком диа­ пазоне значений концентрации, температуры и давления. Основ­ ной недостаток однодисковых мельниц — значительные осевые усилия, возникающие при работе мельниц. Это усложняет кон­ струкцию машины, так как требует установки упорных подшип­ ников и обеспечения надежной их смазки.

Сдвоенные мельницы имеют две зоны размола с одной вра­ щающейся и одной невращающейся размалывающими поверх­ ностями в каждой зоне. Эти мельницы как бы объединяют в себе две однодисковые мельницы и обеспечивают практически удвоенную производительность на единицу площади. Кроме того, эти мельницы не имеют осевых усилий на валу ротора, что су­ щественно упрощает их конструкцию по сравнению с однодис­ ковыми. До последнего периода технологические возможности сдвоенных мельниц были ограниченны, так как они использо­ вались для размола волокнистых материалов только при низкой концентрации. В настоящее время выпускаются сдвоенные мель­ ницы и для размола щепы и массы высокой концентрации.

Двухдисковые мельницы имеют одну зону размола и две вращающиеся в противоположные стороны размалывающие по­ верхности. Они нашли применение лишь в производстве дре­

весной массы из щепы. По технологическим возможностям эти мельницы не имеют значительных преимуществ перед однодис­ ковыми и сдвоенными мельницами. Кроме того, верхний предел концентрации размалываемого сырья из-за сложности подачи массы через вращающийся диск и затрудненного отвода пара из зоны размола ограничен и составляет практически 25—28%. По конструктивным решениям двухдисковые мельницы значи­ тельно сложнее однодисковых (применяются специальные встро­ енные двигатели, двухвинтовые питатели и т. д.).

Отечественной промышленностью освоено производство од­ нодисковых и сдвоенных мельниц. Основные параметры этих

подачу массы низкой концентрации (2—6%) в камеру и выход из нее под давлением (типоразмеры 00, 0, 1, 2 и 3) — основное исполнение; 2) с усиленной камерой (мельницы для горячего размола), рассчитанной на работу при избыточном давлении до 2,4 МПа и температуре до 190° С (типоразмеры 2 и 3), испол­ нение У; устанавливаются после аппаратов непрерывной варки или пропарочных камер; 3) с подачей массы винтовым пита­ телем, типоразмеры 1, 2, 3, 4 и 5 исполнение Ш; для размола массы повышенной (до 15%) и высокой (до 30—40%) концен­ трации.

Сдвоенные мельницы выпускаются двух исполнений: 1) с за­ крытой камерой (напорные мельницы); подача массы и выход под давлением (типоразмеры 00, 0, 1, 2, 3, 4), основное испол­ нение; для массы низкой концентрации (2—6%); 2) с подачей массы винтовым питателем (5-й типоразмер), исполнение Ш (только для установок по производству древесной массы из щепы).

Обозначения и технические характеристики дисковых мель­ ниц, изготовляемых и предусматриваемых к освоению отечест­ венной промышленностью, приведены в табл. 4.1.

4.1.1.Основные параметры дисковых мельниц

Косновным параметрам относятся (ГОСТ 23666 — 79): диа­ метр дисков по размалывающей гарнитуре, частота вращения ротора, мощность приводного двигателя, производительность, степень обработки полуфабриката, масса мельницы. Первые два параметра относятся к категории конструктивных. Остальные определяют важные потребительские характеристики мельниц.

Мощность, потребляемая дисковыми мельницами, работаю­ щими при низкой концентрации массы, складывается из полез­ ной мощности размола Nnoл и непроизводительных затрат мощ­ ности (мощности холостого хода с массой Nx.x)-

Полезная мощность (кВт) может быть рассчитана по фор­

где Bs удельная нагрузка на кромку ножа гарнитуры, Дж/км; Ь8— секундная режущая длина гарнитуры, км/с.

Секундная режущая длина гарнитуры зависит от конструк­ тивного исполнения ее рабочей поверхности и скорости вра­ щения ротора. Ориентировочно секундная режущая длина (приближающаяся к максимально выполнимой) может быть рассчитана по формуле

где D — диаметр размалывающей гарнитуры, м; п — частота вращения ротора, мин-1.

Удельная нагрузка на кромки ножей зависит от вида пере­ рабатываемого материала. Ее значение определяет характер воздействия ножей на волокно: рубку или расчесывание и фибриллирование. Оптимальные удельные нагрузки для различных видов полуфабрикатов лежат в пределах от 500 до 3000 Дж/км и зависят от требований, предъявляемых к качеству конечного продукта.

Мощность холостого хода (кВт), расходуемая в основном на вращение диска с гарнитурой в массе (трение о массу), перека­ чивание массы (перемещение ее вдоль ножей гарнитуры), по­ тери в сальниках и подшипниках, может быть ориентировочно определена по следующей формуле:

1,3 - 10-6—1,7 - 10-6.

На величину С/ оказывают влияние концентрация массы, глубина канавок гарнитуры, наличие перегородок в них и не­ которые другие факторы. С достаточной точностью при расче­ тах могут быть взяты средние в указанных диапазонах значе­ ния С/.

Установочную мощность (кВт) двигателя мельницы рассчи­ тывают по формуле

Правильность выбора параметров мельниц в достаточной степени может характеризовать условный коэффициент эффек­ тивности мельницы, иногда называемый коэффициентом полез­

Nуст

Втабл. 4.2 приведены сводные данные по значениям мощно­ сти холостого хода, полезной нагрузки, установочной мощности привода и некоторым другим характеристикам дисковых мель­ ниц для размола массы низкой концентрации.

При размоле массы высокой концентрации (более 15%) и в процессе производства древесной массы из щепы непроизво­ дительные затраты энергии незначительны. Они складываются из мощности на перемещение и ускорение волокнистого мате­

сальниках и т. п. (4—5% общей мощности). В связи с неболь­ шим процентом потерь мощности в таких случаях ими при рас­ четах, как правило, пренебрегают или вводят поправочный ко­ эффициент 0,9—0,95.

4.2. Некоторые характеристики дисковых мельниц для размола массы низкой концентрации

Обработка массы при высокой концентрации осуществляется в основном за счет трения волокон друг о друга. Ножи лишь предотвращают проскальзывание волокон относительно поверх­ ности дисков. Поэтому при размоле массы высокой концентра­ ции расчет мощности ведется не по удельной нагрузке на кромку ножа Bs, а по среднему давлению между дисками.

В общем случае мощность (кВт), затрачиваемая на размол массы высокой концентрации, может быть определена по фор­ муле

где Ср — коэффициент размола; р — давление между дисками (200—300 кПа); п — частота вращения ротора, с-1; k = d/D — коэффициент, характеризующий отношение малого диаметра d размалывающей зоны гарнитуры к большому D.

Коэффициент размола при давлении 200—300 кПа находится в пределах 5,0—7,5.

Коэффициент k зависит от типа гарнитуры и имеет большие значения (6,5—7,5) для мельниц первой ступени размола щепы, а также для мельниц, используемых для размола грубых отхо­ дов (щепы после молотковых мельниц, сучков, непровара ит. п.) и массы при очень высокой концентрации (25% и выше). В ос­ тальных случаях k равен 5,0—6,5.

Указанной выше зависимости соответствуют значения мощ­ ности дисковых мельниц отечественного производства, работаю­ щих на размоле массы высокой концентрации.

Интенсивность и характер обработки массы в дисковых мель­ ницах могут изменяться в широком диапазоне. В одних случаях прирост степени помола 2—3° ШР является достаточным, в дру­ гих случаях необходимо' ее увеличивать на 10, 20° ШР и более, для одних материалов оптимальная удельная нагрузка на кромку ножа не превышает 500 Дж/км, для других и 3000 Дж/км не предел.

Установка на мельницу гарнитуры с различной Ls может из­ менить результаты обработки волокна, возможно также сущест­ венное изменение потребляемой мельницей мощности.

Количественная зависимость между расходом энергии, про­ изводительностью и результатами обработки массы для различ­ ных материалов будет изложена ниже. Здесь же ограничимся общими рекомендациями. Ориентировочно определить диапазон производительности той или другой мельницы при размоле массы низкой концентрации можно по минимальному и макси­ мальному значениям удельного расхода энергии на 1 т массы. Эти показатели выведены на основе анализа работы большого количества дисковых мельниц различных типоразмеров. В ана­ лиз включены мельницы, параметры которых (диаметр диска, частота вращения ротора, установочная мощность) имеют опти­ мальные значения.

Дисковые мельницы на предварительном и массном размолах начинают давать ощутимый эффект, когда удельный расход энергии при одноразовом проходе массы через мель­ ницу будет не менее 145—180 МДж/т. По этой величине мо­ жет быть определена максимальная производительность мельниц.

Максимальный расход энергии, который может быть реали­ зован на дисковых мельницах, работающих при низкой концен­ трации массы, находится в пределах 720—900 МДж/т, дальней­ шее его увеличение приводит к непосредственному контакту размалывающей гарнитуры ротора и статора и быстрому ее из­ носу. Эта величина дает возможность определить минимальную производительность мельниц.

Производительности дисковых мельниц исполнений У и Ш рассчитываются только по удельному расходу энергии на раз­ моле конкретных видов полуфабрикатов с учетом коэффици­ ента загрузки 0,9.

Ниже приведен расход энергии (за один проход) на размол в дисковых мельницах различных видов волокнистых материал лов при повышенной и высокой концентрациях (МДж/т):

4.1.2. Конструкция дисковых мельниц

Отечественным машиностроением выпускается более 20 ма­ рок дисковых мельниц (без учета вариантов по исполнению главного двигателя и рабочего напряжения), позволяющих укомплектовать ими все существующие технологические потоки, а также вновь вводимые в эксплуатацию линии.

Мельницы однодисковые. Однодисковые мельницы, с закры­ той камерой изготавливаются четырех типоразмеров и двух раз­ личных конструкций. Мельницы типоразмеров 00, 0 и 1(рис. 4.1) выполнены с консольным расположением диска ротора и с при­ садкой невращающегося диска. Станина мельницы, являющаяся основной корпусной деталью, выполнена из чугуна заодно с раз­ мольной камерой, облицованной внутри нержавеющим материа­ лом. Крышка камеры чашеобразной формы установлена на пет­ лях и может открываться в обе стороны, обеспечивая доступ к размалывающей гарнитуре. Во внутренней полости крышки на трех стаканах с винтовыми парами установлен невращающийся диск (статор), подвижный в осевом направлении. На ли­ цевой стороне крышки смонтировано электромеханическое уст­ ройство присадки, представляющее собой двухступенчатый чер­ вячный редуктор, приводящий в движение статор с помощью винтовых пар, связанных между собой цилиндрической переда­ чей. В центральных расточках станины установлен ротор мель­ ницы, вращающийся диск которого в паре со статором обра­ зует размалывающую зону. Смежные поверхности дисков об­ лицованы сменными размалывающими секторами. Вал ротора установлен в двух радиальных сферических двухрядных роли­ ковых подшипниках и для восприятия осевых усилий имеет один упорный сферический роликоподшипник. Для обеспечения