ОБОРУДОВАНИЕ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВА
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНЕ И ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ КОНСТРУИРОВАНИЯ ЕЕ ОСНОВНЫХ ЧАСТЕЙ
Технологический процесс изготовления бумаги (картона) включает следующие основные операции: аккумулирование бумажной массы, разбавление ее водой до необходимой концентрации и очистку от посторонних включений и узелков; напуск массы на сетку; формование бумажного полотна на сетке машины; прессование влажного листа и удаление избытка воды; сушку; машинную отделку и намотку бумаги (картона) в рулон. В технологическом потоке производства бумаги бумагоделательная машина — самостоятельный агрегат, основные узлы которого установлены строго последовательно вдоль монтажной оси.
Бумагоделательная машина включает: напорный ящик, сеточную, прессовую н сушильную части, каландр н накат. Кроме того, к ней относится машинный бассейн для массы, оборудование для ее очистки, насосы для подачи воды и массы, вакуумные насосы, устройства для переработки брака, оборудование для циркуляционной смазки, приточно-вытяжная вентиляционная система, регулирующие и контрольно-измерительные приборы и др.
Система подготовки и подачи массы на машину обеспечивает постоянство композиции, концентрации массы, степени помола, не допускает осаждения волокон, выделения проклеивающих и наполняющих веществ, а также контролирует расход бумажной массы, поступающей на машниу, предварительно прошедшей тщательную очистку и деаэрацию. В качестве очистного оборудования широко применяются конические вихревые очистители и узлоловители закрытого типа. В необходимых случаях конические вихревые очистители оснащаются устройством для деаэрации массы. Для создания вакуума применяются водокольцевые вакуум-насосы и вакуум-компрессоры.
Готовая бумажная масса при концентрации 2,5—3,5 % из размольно-под - готовнтельного отдела подается в машинный бассейн с циркуляционным устройством. В современных системах непрерывной подготовки бумажной массы при использовании автоматически действующей контрольно-измерительной и регулирующей аппаратуры объем машинного бассейна принимается из расчета работы машины в течение 30—40 мин. Для выработки некоторых видов продукции после машинного бассейна устанавливают конические или дисковые мельницы, предназначенные для рафинирования массы, т. е. устранения пучков волокон, или дополнительного ее размола, а также регулирования степени помола, особенно при выработке технических видов бумаги. Затем масса концентрацией обычно 0,1—1,3 % (в зависимости от вида и массы 1 м2 вырабатываемой продукции) передается в напорный ящик, основное назначение которого — равномерная подача массы на сетку по всей ее ширине. Сейчас широко применяются закрытые напорные ящики, в которых требуемый напор массы создается давлением воздушной подушки. В этих ящиках система потокораспределеиия включает коллектор переменного сечения и перфорированную плиту, а для Еыравиивания и турбулнзацин потока
Массы используются приводные перфорированные валы. Для улучшения процесса иапуска массы на сетку и снижения металлоемкости применяются напорные ящики гидродинамического типа без воздушной подушки. Необходимая степень разбавления массы для отлива на сетке бумагоделательной машины зависит от массы 1 м2 бумаги, рода волокна н степени помола [20]. Обычно для ускорения процесса формования бумажного полотна концентрацию бумажной массы, поступающей иа сетку, повышают с увеличением массы 1 м2 бумаги. При отливе тонкой бумаги требуется более сильное разбавление массы, при этом волокна дольше задерживаются на сетке во взвешенном состоянии и тем самым условия формования бумажного полотна улучшаются. Такие условия формования бумажного полотна создаются и при выработке высокопрочных видов бумаги со значительной массой 1 м2. Так, для получения высокопрочной мешочной бумаги массой 1 м2 70 и 80 г концентрация массы в напорном ящнке должна быть 0,15—0,3 %.
На процесс обезвоживания массы весьма существенное влияние оказывает степень помола массы. Более жирная масса труднее отдает воду иа сетке машины, поэтому в этом случае бумагу вырабатывают при меньшем разбавлении массы. Понижение разбавления прн отливе бумаги жирной массы не ухудшает формования листа, так как волокна лучше диспергируются и медленнее оседают на сетку. Например, при выработке тонкой туалетной бумаги и алигнииа (8—12 г/м2) из - массы очень садкого помола ее разбавляют до 0,1 °/о, тогда как при выработке конденсаторной бумаги (8—12 г/м2) нз массы очень жирного помола ее концентрация обычно составляет 0,25—0,28 %."
На процесс обезвоживания массы на сетке машины влияет также температура массы. При повышении температуры массы, когда обезвоживание ее на сетке облегчается, можно работать с большей степенью разбавления и, наоборот, при понижении температуры массы приходится снижать степень ее разбавления.
На сеточной части машины происходит отлив и формование бумажного полотна, что связано с удалением из бумажной массы основного количества воды. Бесконечная сетка проходит по поддерживающим ее регистровым валикам нлн гидропланкам, где бумажная масса обезвоживается до концентрации 2—4 %. Дальнейшее обезвоживание до концентрации 8—12 % происходит на отсасывающих ящиках под действием вакуума Затем полотно бумаги обезвоживается на гауч-вале под действием вакуума в отсасывающей камере, а иногда и давления прижимного вала. Сухость бумажного полотна после сеточной части составляет 12—22 % в зависимости от вида вырабатываемой продукции. Сетка охватывает вал гауча и возвращается к грудному валу по нескольким сетковедущим валикам. Обычно приводными являются гауч-вал, ведущий вал и один или два сетковедущих вала.
Основные усовершенствования, внесенные за последние годы в конструкцию сеточной части, касаются установки гидропланок и мокрых отсасывающих ящиков в сочетании с сетками нз синтетических материалов. Широкое применение новых обезвоживающих элементов стало возможным после освоения промышленностью износостойкого материала для нх покрытия — высокомолекулярного полиэтилена низкого давления. Хорошие результаты получены при покрытии крышек отсасывающих ящиков карбидом кремния.
Проводились исследования по созданию формующих устройств для формования полотна между двумя сетками Такое формование позволяет получить полотно, обе поверхности которого имеют одинаковые свойства. При формовании полотна между двумя сетками исключается свободная поверхность бумажного полотна, контактирующая непосредственно с воздухом, и сокращается продолжительность формования. Разработано много различных конструкций устройств для двухсеточного формования (см. подраздел 6.3) [30].
После сеточной части бумажное полотно поступает в прессовую часть, состоящую обычно из нескольких прессов, на которых оно последовательно обезвоживается до сухости 30—42 %. Обычно пресс состоит из двух валов, из которых нижний — отсасывающий. Кроме того, при выработке некоторых видов продукции в прессовой части применяются н сглаживающие прессы, которые устанавливаются после отсасывающих прессов. Между прессовыми валами проходит бесконечное, поддерживаемое сукноведущнмн валиками сукно, которое транспортирует бумажное полотно Для интенсификации обезвоживания полотна в прессовой части применяют пресса с желобчатыми валами и повышенным линейным давлением между ними. Немаловажное значение для обезвоживания полотна имеют надлежащий подбор сукон и их кондиционирование. Бумажное полотно, сформованное в сеточной части, автоматически вакуум-пересасывающим устройством передается на сукио прессовой части. Современные конструкции комбинированных многовальных прессов обеспечивают прохождение бумаги без свободных участков (участков, где полотно бумаги не поддерживается сукном), что позволяет осуществить безобрывную проводку бумаги в прессовой части.
Сеточную и прессовую части машины называют «мокрой» частью Из общего количества воды, удаляемой из бумажного полотна на машине, на сеточную часть приходится 94—96 %, на прессовую 3—4 %• Дальнейшее обезвоживание (сушка) бумажного полотна происходит в сушильной части машины.
Сушильная часть бумагоделательной машины состоит из сушильных цилиндров, нагреваемых паром. Они расположены в шахматном порядке, обычно в два яруса. По сушильным цилиндрам проходит бумажное полотно, поочередно соприкасаясь с нижними и верхними инлиидрами то одной, то другой поверхностью. Для лучшего контакта между цилиндрами и бумагой и облегчения заправки применяют сушильные сукна (сетки), охватывающие сушильные цилиндры примерно иа 180°. Натяжение сукон и их правка осуществляются соответственно сукноведущими, сукнонатяжными и сукноправильными валиками, оснащенными необходимыми механизмами. Подсушивание сукон обеспечивается сукносушильными цилиндрами и сукнопродувнымн валиками. ■ ..wg.
Для интенсификации сушки в сушильной части применяют закрытые колпаки и колпаки скоростной сушки с сопловым обдувом бумажного полотна горячим воздухом. Значительный эффект, особенно на скоростных машинах, наблюдается от применения синтетических сеток. Благодаря открытой структуре сеток интенсифицируется процесс парообразования с поверхности бумажного полотна, облегчается вентиляция сушильной части н существенно увеличивается срок службы одежды. Для полотен с ярко выраженной пористой структурой (саиитарно-бытовых видов бумаги, фильтровальных картонов и др.) весьма эффективной оказалась сушка с прососом воздуха сквозь полотно, осуществляемая на специальных перфорированных цилиндрах (конструкция цилиндров описана в подразделе 9.6).
Сухость бумажного полотна после сушильной части составляет 92—95 %, а температура 70—90 °С. Для обеспечения высококачественного каландрирования и хорошей иамотки полотна в конце сушильной части устанавливают холодильные цилиндры, охлаждаясь на которых, бумажное полотно впитывает в себя влагу и увлажняется на 1—2 %. После сушкн бумажное полотно с целью уплотнения и повышения гладкости обычно проходит через машинный каландр, состоящий из расположенных друг над другом двух—восьми валов. Полотно, огибая поочередно валы калаидра, проходит между ними при все возрастающем давлении. Современные машинные каландры снабжаются механизмами прижима, подъема и вылегчивания валов. Нижний вал и один из промежуточных обычно выполняются с регулируемым прогибом что позволяет применять высокие давления в захватах валов при сохранении равномерности давления по ширине полотна.
Пройдя каландр, бумажное полотно непрерывно наматывается на тамбурные валы в рулон диаметром до 2500 мм. Перезаправка с одного тамбурного вала на другой осуществляется при помощи специальных механизмов и устройств.
После бумагоделательной машины бумага поступает на продольно-резательный станок и далее к упаковочной машине.
Для получения более высоких показателей плотности, гладкости и лоска большинство видов бумаги для печати, писчей и технической бумаги пропускают через суперкалаидр.
Все новые бумаго - и картоноделательиые машины оснащаются миото - двигательными приводами, скорость машины и ее секций поддерживается постоянной автоматически. Питание секционных электродвигателей осуществляется от индивидуальных тиристорных преобразователей.
На новых высокопроизводительных машинах устанавливаются автоматические системы управления техиологшгескими процессами выработки продукции (АСУТП), включающие электронно-вычислительные машины (ЭВМ), всевозможные измерительные устройства, исполнительные механизмы, преобразователи и различное вспомогательное оборудование.
Бумаго - и картоноделательные машины размещаются обычно в двух этажах. Основные узлы машниы, где формируется, обезвоживается и наматывается полотно, размещаются на втором этаже, а вспомогательное оборудование технологических коммуникаций на первом.
На первом этаже устанавливается также оборудование для переработки мокрого (гауч-мещалка) и сухого (гидроразбиватель) брака, станция централизованной смазкн и др.
Основные параметры, характеризующие бумагоделательную машину,— ширина вырабатываемой бумаги (в мм) и скорость (в м/мии). Эти два параметра, а также масса 1 м2 полотна определяют производительность машины (т/ч, т/сут и тыс. т/год).
На рис. 1 1. представлена схема современной скоростной широкоформатной машины для выработки книжио-журнальной бумаги.
91900
Рис. 1.1. Бумагоделательная машина для выработки книжио-журиальной бумаги: / — напорный ящик, 2 — сеточная часть, 3 — прессовая часть, 4 — сушильная часть, 5 — каландр; 6 — накат
(і
