Оборудование целлюлозно-бумажного производства Том 1. Оборудование дл

С увеличением шага винта возрастает потребляемая мощ­ ность и насосный эффект, характеризующий работу перемеши­ вающего устройства и, следовательно, циркуляцию массы в ап­ парате. Насосный эффект — объем массы, стекающий с винта в единицу времени. Он пропорционален шагу винта и площади лопасти. Другой характеристикой работы перемешивающего устройства является гидродинамический напор — величина ана­ логичная высоте нагнетания насоса. При перемешивании напор расходуется на преодоление сопротивления среды, движение

и т. д.) обычно учитывают физико-механические свойства пере­ мешиваемой среды, прежде всего вязкость, так как именно она определяет условия перемешивания и режим движения среды в аппарате. С увеличением вязкости движение перемешивае­ мого материала в аппарате замедляется, что приводит к умень­ шению эффективной турбулентности.

Так как не установлены критерии, характеризующие ме­ шалки для конкретных технологических процессов, при выборе мешалок обычно руководствуются опытом, накопленным при наблюдении за работой промышленных и экспериментальных установок.

Исходя из опыта эксплуатации и экспериментальных про­ верок НИИЦмашем принято для отбельных башен устройство перемешивающее, горизонтальное, пропеллерное, конструкция которого описана выше и показана на рис. 7.7. Количество типоразмеров этого устройства ограничено ОСТ 26-08-403—72 «Устройства перемешивающие. Типы и основные параметры». В качестве основных параметров в стандарте приняты диаметр винта (пропеллера) и частота его вращения (табл. 7.5).

7.5. Характеристики перемешивающих устройств для отбельных башен

Потребляемая мощность (Вт) при перемешивании с доста­ точной для инженерных расчетов точностью может быть опре­ делена по формуле [37, 53]:

целлюлозной суспензии. Приведенные зависимости получены НИИЦмашем на лабораторных моделях. Они не учитывают затрат мощности на трение в подшипниковых и сальниковых

узлах.

Для интенсификации процесса перемешивания в зоне раз­ бавления отбельной башни устанавливают, как правило, несколько перемешивающих устройств. Обычно хорошее переме­ шивание достигается при условии обеспечения суммарного на­ сосного эффекта всех перемешивающих устройств, превышаю­ щего в 5—10 раз расход потока из башни. Это обеспечивает 5 —1 0 -кратное прохождение частиц в зоне циркуляции до их вы­ хода из башни. Некоторые данные по выбору количества и типоразмера перемешивающих устройств в зависимости от про­ изводительности потока и диаметра отбельной башни приве­ дены в табл. 7.6.

7.3.2. Радиальный смеситель

Радиальный смеситель массы с химическими реагентами размещается внутри отбельной башни типа, показанного на рис. 7.6, г. Обычно в таких случаях отдельный смеситель вне башни не применяется.

Расположение радиального смесителя показано на рис. 7.9, а. Основные конструктивные элементы смесителя — корпус с при­ соединительным фланцем, ротор в сборе и статор. Ротор с кры­ латкой расположен в башне вертикально, опирается на под­ шипники качения в корпусе смесителя. Поверхность верхней части крылатки конусная вогнутая, нижней — плоская. На ней под определенным углом расположены планки для продвижения^массы от центра к периферии. Статор представляет собой набор специальных планок, располагаемых на внутренней по­ верхности фланца корпуса.

П р и м е ч а н и е . В знаменателе указаны диаметры колонок, применяемых для массы концентрацией ниже 4%.

Корпус литой, имеет патрубок входа массы и фланец, с по­ мощью которого смеситель соединяется с башней. Внутри кор­ пуса расположены подшипники качения и сальниковое устрой­ ство. Смеситель приводится от электродвигателя через кли­ ноременную передачу и редуктор или конический зубчатый редуктор, непосредственно соединяемый с валом ротора.

Целлюлозная масса с предварительно введенным реагентом, проходя между статором и ротором, подвергается эффектив­ ному перемешиванию. Частота вращения ротора (90—200 мин-1) принимается в зависимости от концентрации (4—12%) и усло­ вий работы башни.

Смесители этого типа не имеют широкого распространения на отечественных целлюлозно-бумажных предприятиях и могут быть изготовлены заводами химического машиностроения по индивидуальным заказам.

Гребковое устройство устанавливают в верхней части башен

Рис. 7.9. Расположение радиального смесителя и гребкового устройства.

ниже 4% гребковое устройство не требуется так как масса при этом обладает достаточной текучестью и самотеком' пере­ ходит из колонки в башню (см. рис. 7 . 5 ж )

Конструкция гребкового устройства включаетгребок, °"°Р* ную стойку и привод. Гребок состоит из прямоугольной стУ“^ ы с прикрепленными к ней на болтах Двумя ЛОпастями к а п с и д ­

ного сечения. На лопастях расположены под углом по

лению вращения прямоугольные планки, обеспечиваю®^ мещение массы к периферии. ВерТикальный прив0дноИ

установлен в подшипнике качения, вмонтированном в оП°?нпй

Разбавительное устройство — необходимый элемент отбель­ ных башен и некоторых типов бассейнов, содержащих целлю­ лозную массу концентрацией 8—14% и требующих по условиям работы ее разбавления в зоне выгрузки до концентрации 1,5— 4%. Разбавительное устройство (рис. 7.10, а) обеспечивает равномерную подачу в аппарат заданного количества воды с целью достижения требуемой концентрации массы в зоне выгрузки и способствует улучшению условий перемешивания за счет энергии струи жидкости. Оно состоит из распредели­ тельного коллектора и разбавительных сопл.

К соплу предъявляются следующие основные требования: возможность регулирования количества разбавительной жид­ кости, обеспечение скорости истечения струи в заданных преде­ лах, самозакрытие сопла при прекращении подачи воды или падении давления в подводящем коллекторе ниже определен­ ного значения, простота и надежность конструкции. На пред­ приятиях целлюлозно-бумажной промышленности эксплуатиру­ ются сопла самых разнообразных конструкций. Многие из них не отвечают предъявляемым» требованиям.

По ОСТ 26-08-863—73 «Устройства разбавительные. Типы и основные параметры» изготовляется тип сопла, изображен­ ный на рис. 7.10,6. Это сопло состоит из корпуса, включающего запорный клапан, и кожуха, в котором заключена пружина. Корпус и кожух соединены посредством фланцев. Корпус сопла заканчивается посадочным конусом, в который заходит запор­ ный клапан. Кожух имеет приспособление для регулирования силы давления пружины и регулировочный винт для изменения хода клапана, а следовательно, и степени открытия сопла Мембрана, установленная между фланцами, исключает попа­ дание рабочей жидкости в кожух пружины. Сопло посредством фланцев соединяется с башней и распределительным коллек­ тором разбавительного устройства.

При достижении определенного давления разбавительной жидкости в сопле усилие диафрагмы превышает сопротивление пружины и клапан открывается, обеспечивая поступление жид­ кости в башню. Скорость истечения жидкости из сопла уста­ навливается обычно в пределах 10—20 м/с. Давление в кол­ лекторе при этом должно быть 0,2—0,35 МПа. Для обеспечения нормального закрытия сопла степень сжатия необходимо отре­ гулировать так, чтобы создаваемое ею усилие на мембрану сопла превышало максимальное гидростатическое давление жидкости в башне. Изменяя ход запорной иглы и давление жидкости, подаваемой в корпус сопла, можно регулировать ко­ личество воды, подаваемой на разбавление массы. В отбельных башнях для создания зоны равномерного разбавления массы устанавливают несколько разбавительных сопл, располагаемых

Рис. 7.10. Устройство разбавительное:

12 — винт регулировочный; 13 — штуцер подачи жидкости

обычно в одной горизонтальной плоскости по окружности аппа­ рата.

В зависимости от диаметра башни и ее производительности применяют от 4 до 16 сопл. Угол между осью сопла и радиусом аппарата принимают в пределах 30—45° с тем, чтобы струи воды способствовали повышению циркуляции в зоне разбавле­ ния массы. Кроме того, направление движения струи воды должно совпадать с направлением потока массы, создаваемого перемешивающим устройством.

Основные параметры и типоразмеры разбавительных уст­ ройств, принятых ОСТ 26-08-863 — 73, приведены в табл. 7.7.

7.7. Основные параметры разбавительных устройств с кольцевым коллектором

Для каждого типоразмера сопла можно построить графики зависимости производительности от его рабочей характеристики и перепада давлений р2—Pi (рис. 7.11), [54], позволяющие опре­ делить производительность сопла в зависимости от степени открытия и требуемое давление жидкости, подаваемой на раз­ бавление. Верхний график позволяет определить необходимое давление р2 жидкости в корпусе сопла, исходя из противодав­ ления ри создаваемого высотой столба массы над уровнем сопла, и требуемой степени открытия (хода) запорного клапана 5. Порядок расчета по номограмме следующий. Находим точку пересечения вертикали р{ с линией давления в башне, проводим горизонтальную линию до точки пересечения с линией необхо­ димого давления в корпусе сопла для определенного хода кла­

пана и, опуская из нее перпендикуляр на ось ординат, опреде­ ляем необходимое давление р2.

На нижнем графике по полученной разности (р2—Р\) нахо­ дим производительность сопла Q для принятой выше степени

12 МПа и включает такие принципиально новые элементы, как поворотные полки и рыхлитель массы. Другие устройства реак­ тора (разбавительное и перемешивающее) имеют такую же конструкцию и выполняют те же функции, что и в отбельных башнях.

В корпусе реактора равномерно по высоте расположены семь поворотных полок с шагом 1,2 м. Полки предназначены для исключения расслоения массы по фазам (жидкость — во­ локно) [43], наблюдаемого при достижении определенной высоты столба массы в аппарате. Это явление имеет существен­ ное значение при концентрациях массы ниже 18% [16]. Целлю­ лозная масса, разрыхленная при входе в реактор, взаимодей­ ствуя с газообразным кислородом, переваливается с полки на полку. Взаимодействие полок увязывается схемой автоматиче­ ского управления желобами.

Перед выгрузкой из реактора масса разбавляется водой до концентрации 4%, перемешивается и под действием избыточ­ ного давления в реакторе выдувается в приемную емкость.

Принцип конструктивного оформления поворотных полок показан на рис. 7.13. Полка выполнена в виде 12 желобов, каж­ дый из которых опирается на два подшипника скольжения. Корпусы подшипников располагаются на двух горизонтальных балках. Подшипники самосмазывающиеся выполняются из графитированных материалов или металлографита. Привод жело­ бов полки осуществляется системой рычагов, кулисы и тяг от пневмоцилиндра при давлении сжатого воздуха 1 МПа. Желоба полок поочередно занимают положение, показанное в сечениях А—А и Б—Б (см. рис. 7.13). Масса порциями пере­ валивается с полки на полку, при этом движение столба массы в целом не нарушается.

Рыхлитель расположен в верхней части аппарата, предназ­ начен для рыхления целлюлозной массы с целью обеспечения максимального контакта с кислородом.

Известны различные конструкции рыхлителей массы. Два типа рыхлителей, разработанных НИИЦмашем, показаны на

три конусных ротора, имеющие возможность реверсирования направления вращения. Роспуск массы осуществляется рабо­ чими планками, расположенными на боковых поверхностях роторов. Масса через центральный патрубок диаметром 500 мм (в нижней части диаметр патрубка 700 мм) подводится к ро­ торам, расположенным симметрично относительно этого пат­ рубка. Патрубок в нижней части имеет вырезы по профилю ро­

отбрасывающая массу к роторам. Зазор между вырезами вход­ ного патрубка и роторами (расстояние по линии перпендику-' лярной образующей конуса) регулируемся с помощью набора прокладок во фланцевом соединении конической и цилиндриче­ ской частей входного патрубка. Рабочий планки ротора расгЮ-

А -А Б - В

Рис. 7.13. Полка поворотная:

/ —- желоб; 2 — подшипник; 3 гидропривод; 4 — тяга приводная

лагаются по образующим конуса с шагом 5° Планки прива­ рены к верхнему и нижнему дискам, соединенным втулкой, по­ средством которой ротор крепится на валу. Вал приводится во вращение от мотор-редуктора мощностью 13 кВт. Частоту вращения роторов рыхлителя можно регулировать в пределах

38,6—193 мин-1 бесступенчато с помощью тиристорных преобразователей частоты тока.