3.15. Современные способы совершенствования технологии производства дефибрерной древесной массы
3.15.1. Получение термодефибрерной массы
При повышении температуры дефибрирования (за счет изменения температуры спрысковой воды или повышения концентрации массы в ванне, притупления поверхности дефибрерного камня и т.п.) происходит улучшение показателей механической прочности получаемого полуфабриката. Однако в процессе дефибрирования при атмосферном давлении увеличение температуры вышеуказанными способами приводит к перегреву в зоне дефибрирования, подгоранию волокон и поверхности камня, а также неравномерной нагрузке на двигатель.
При использовании цепных дефибреров невозможно создать давление в шахте без серьезных изменений в конструкции. В 1984-1985 гг. фирма “Voith” разработала процесс термодефибрирования (ТДМ).
С 1985 г. этот процесс внедряют на предприятиях, сохранивших производство ДДМ на цепных дефибрерах. Процесс осуществляется главным образом на действующем оборудовании по производству ДДМ – цепных дефибрерах, прошедших предварительную реконструкцию.
Основным требованием к процессу термодефибрирования является строгий контроль температуры в зоне дефибрирования и поддержание ее на определенном уровне, способствующем процессу разделения древесины на волокна. На рис. 9 представлены схемы процессов обычного дефибрирования (ДДМ), дефибрирования под давлением (ДМД) и термодефибрирования (ТДМ).
Температура в зоне дефибрирования распределена неравномерно. При входе поверхности камня в зону дефибрирования температура ниже, при выходе выше.
Различают три основных случая распределения температуры в зоне дефибрирования: 1) температура ниже температуры кипения по длине всей зоны дефибрирования; 2) температура достигает точки кипения в конце зоны; 3) точка кипения находится внутри зоны дефибрирования.
При достижении температуры кипения жидкости в зоне дефибрирования создаются неблагоприятные условия, которые препятствуют нормальной работе дефибрера: ход дефибрера становится неравномерным и расход энергии на дефибрирование повышается. Поэтому в случае, когда температура в зоне дефибрирования ниже температуры кипения по длине всей зоны дефибрирования, и в случае, когда точка кипения находится внутри зоны дефибрирования, не обеспечивается получение массы высокого качества при оптимальном съеме массы с дефибрерного камня.
Рис. 9. Схемы процессов дефибрирования: а - обычного (атмосферное давление, локальный нагрев, испарение воды); б - под давлением (закрытая шахта, избыточное давление 0,2...0,5 МПа); в - термодефибрирования (слой воды 20-50 см над зоной дефибрирования)
Цель перевода процесса дефибрирования в режим термодефибрирования заключается в достижении постоянных условий дефибрирования, соответствующих случаю, когда температура в зоне дефибрирования достигает точки кипения в конце зоны. Эта цель достигается установкой системы автоматического контроля и регулирования температуры массы и оборотной воды (в ванне, в линии оборотной воды) и созданием определенного уровня подпора жидкости над зоной дефибрирования путем оснащения дефибрера дополнительными узлами уплотнения шахты у дефибрерного камня.
Для уплотнения шахты обычные металлические гребенки заменяются на специальные пластины для удержания жидкости в зоне дефибрирования. За счет уплотнения шахты и дополнительной подачи спрысковой воды в шахту дефибрера над поверхностью камня в процессе дефибрирования образуется слой воды высотой 200 – 500 мм. Этот слой воды конденсирует пары, образующиеся в процессе дефибрирования, и тем самым снижает потери избыточного тепла.
Система автоматического регулирования поддерживает в конце зоны дефибрирования температуру, равную 100 ºС. В качестве входных параметров система использует УРЭ и температуру в ванне. Одновременное изменение показателей УРЭ и температуры позволяет определить, чем вызвано изменение УРЭ: повышением температуры в зоне дефибрирования или неравномерной загрузкой баланса в шахту дефибрера. Общее количество воды, подаваемой на дефибрер, остается постоянным. Если подается более холодная оборотная вода, то соответственно сокращается расход теплой оборотной воды, тем самым устраняются колебания концентрации массы в ванне дефибрера.
Использование автоматического регулирования увеличивает интервалы между насечками камня и повышает качество получаемого полуфабриката.
Масса, полученная в процессе термодефибрирования, по сравнению с традиционной ДДМ обладает повышенными показателями механической прочности при одном и том же значении УРЭ. Повышение показателей механической прочности связано с повышением температуры в зоне дефибрирования и более стабильным режимом дефибрирования.