ОБОРУДОВАНИЕ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВА

УСТРОЙСТВА ДЛЯ СУШКИ МЕТОДОМ ФИЛЬТРАЦИИ ВОЗДУХА

Сушка методом фильтрации воздуха через полотно бумаги и картона позволяет многократно по сравнению с контактной сушкой повысить интенсивность процесса и значительно сни­зить металлоемкость применяемого оборудования. Особенность метода заключается в том, что горячий воздух под действием перепада давления (Ар), создаваемого на обеих сторонах высу­шиваемого полотна, вступает в непосредственный контакт с во­локнами и обеспечивает интенсивный тепло - и массоперенос. Сушка методом фильтрации воздуха особенно эффективна при производстве материалов, обладающих высокой воздухопрони­цаемостью (фильтровальных видов бумаги и картона, бумаги для изделий санитарно-гигиенического назначения, синтетиче­ской и др.). Интенсивность сушки этих материалов достигает 100—250 кг/(м2-ч), т. е. в 8—10 раз выше, чем на бумагодела­тельной машине с традиционной цилиндровой сушильной частью [87, 58].

Характерные кинетические кривые сушки с прососом горячего воздуха показаны на рис. 9.8. Для сравнения на том же гра­фике приведена кривая сушки фильтровального картона на действующей бумагоделательной машине

Следует отметить, что применение этого метода для сушки фильтровальных материалов способствует также улучшению структурно-фильтрующих показателей и получению пористой упругой структуры бумаги [59] Имеется положительный опыт установки сушильных цилиндров с сотовой поверхностью вме­сто прессовой части бумагоделательных машин, вырабатываю­щих фильтровальные материалы Высокоинтенсивная сушка с прососом горячего воздуха позволяет получить на этих машн-

Нах более воздухопроницаемое полотно, чем на обычных маши­нах є прессовой частью.

Известны два способа сушки на перфорированных сушиль­ных цилиндрах с прососом воздуха: с подачей воздуха под из­быточным давлением внутрь сушильного цилиндра и с созда­нием разрежения на внутренней поверхности обечайки сушиль­ного цилиндра. В обоих случаях над поверхностью сушильных цилиндров сотовой конструкции устанавливаются конвективные сушители с воздуховодами, которые в первом случае служат для забора просасываемого воздуха, а во втором — для подачи горячего воздуха в зону сушки.

Оценивая преимущества и недостатки обоих способов, сле­дует отметить, что в первом облегчаются условия создания высоких перепадов давления, приложенных к сторонам высуши­ваемого полотна, однако, поскольку давление стремится ото­рвать полотно от поверхности цилиндра, здесь необходимо нали­чие дополнительной сетки для прижима полотна к цилиндру. В случае создания разрежения внутри сушильного цилиндра бумажное полотно под действием перепада давления плотно прилегает к поверхности цилиндра и необходимость в дополни­тельном прижиме отпадает.

В зависимости от конструкции конвективные сушители мо­гут устанавливаться над одним или несколькими сушильными цилиндрами. Установка для сушки методом фильтрации воз­духа со сдвоенным конвективным сушителем представлена на рис. 9.9.

Отечественная конструкция конвективного сушителя, пред­назначенного для подачи горячего воздуха на поверхность вы­сушиваемого материала, описана в подразделе 9.4.

Принципиальная схема циркуляции воздуха в устройствах сквозной сушки представлена на рис. 9.10.

Горячий воздух со скоростью 40—60 м/с на выходе сопла распределительной коробки подается на влажное полотно.

Рис. 9.8. Кривые кинетики сушки фильтровального картона массой 1 м2 ПО г/мг:

/ — сквозная сушка, /= 150 °С, Др=5000 Па; 2 — Др=7000 Па; 3 — Др=8500 Па; 4 — контактная сушка

Рис. 9.9. Установка для сушки полотна методом тепломеханического выноса влаги:

/ — цнлнндр сотовой конструкции; 2 — сушитель конвективный, подъемный, 3, 4 — щиты раздвижные; 5 — станина цилиндра; 6 — катки; 7 — направляющие; 8 — опорные башмаки; 9 — воздуховод системы удаления паровоздушной смеси

Рис. 9.10. Схема циркуляции воздуха и пароснабжения в системе сушки с теп­ломеханическим выносом влаги:

/—конвективный сушитель; 2 — перфорированный цилиндр; 3 — циркулирующая паро - роздушная смесь, 4 — подача свежего воздуха; 5 — смешение с паром; 6 — теплоцентр; 7 — вентиляторы; 8 — подогрев технологической воды; 9 — подвод холодной воды; 10 — отвод теплой воды; 11 — воздуходувки; 12 — регуляторы расходов воздуха

Часть паровоздушной смеси просасывается через полотно вследствие разрежения, создаваемого в цилиндре вентиляцион­ными агрегатами Циркулирующая часть паровоздушной смеси встроенными вентиляторами возвращается в колпак, смешива­ется со свежим воздухом, очищается в фильтрах, нагревается в калориферах и вновь подается на полотно

В зависимости от вида высушиваемого материала, произво­дительности машины и конечных параметров паровоздушной смеси, прошедшей сквозь полотно, используются следующие основные конструктивные схемы: одноступенчатая с узлом ути­лизации тепла без циркуляции воздуха; одноступенчатая с цир­куляцией воздуха и его промежуточным нагревом; многосту­пенчатая с промежуточным нагревом и последовательной циркуляцией воздуха. В первой схеме отработанная паровоздуш­ная смесь отдает тепло в контактных или в регенеративных теп - тообхменннках. В схемах с рециркуляцией часть отработанного воздуха смешивается со свежим воздухом перед калориферами или горелками, при этом затраты энергии на нагрев воздуха и на испарение воды меняются в зависимости от степени рецир­куляции В многоступенчатых схемах воздух проходит сквозь полотно последовательно несколько раз КПД систем повы­шают установкой теплообменников.

Основные недостатки существующих конструкций сушиль­ных цилиндров с прососом воздуха — трудность создания уп­лотнения в местах контакта отсасывающих и подводящих ка­мер с вращающимся перфорированным сушильным цилиндром, отсутствие возможности визуального контроля за работой уп­лотнений и трудность проведения демонтажних работ для за­мены уплотнений.

Учитывая вышеизложенное, при создании отечественных конструкций устройств для сушки с прососом воздуха в пер­вую очередь уделяют внимание созданию надежности и ремон­топригодности уплотнительных элементов

Конструкция сотового цилиндра [А с 573689 (СССР)] пред­ставлена на рис. 9.11

Основная особенность конструкции рассматриваемого ци­линдра — размещение всех элементов для отвода паровоздуш­ной смеси и для образования зон отсоса по окружности ци­линдра вне корпуса сушильного цилиндра, приводимого во вращение. Это обусловливает простоту конструкции цилиндра и легкость доступа для обслуживания и ремонта уплотняющих элементов. Основным элементом цилиндра является ячеистая проницаемая рубашка, изготовленная из тонких стальных листов, изогнутых и сваренных таким образом, что поверхность рубашки имеет вид пчелиных сот с шестиугольными ячейками Рубашка цилиндра крепится к крышкам, которые в свою очередь крепятся к цапфам К крышкам цилиндра прикрепля­ется внутренний цилиндр, размещенный внутри сотового ци-

Рис. 9.11. Сотовый сушильный ци линдр с торцевым уплотнением

/ — рубашка цилиндра, 2 —крышки, 3 — цапфы, 4 — внутренний цилиндр, 5 — ра­диальные перегородки, 6— камера, 7 — воздуховоды системы прососа воздуха 8 — коробки для прососа воздуха, 9 — фторопластовый диск, 10 — коробка для подачн горячего воздуха, 11 — ведущие валики, 12 — полотно

Линдра, при этом, поскольку внутренний цилиндр имеет меньшии диаметр, чем наруж­ный, между цилиндрами об­разуется кольцевой зазор, ко­торый разделен продольными радиальными перегородками на ряд камер, открывающихся к сотовой поверхности наруж­ного цилиндра. С лицевой стороны цилиндра в торцевых крышках имеются отверстия, соединяющие полости цилинд­ра с наружными воздухово­дами через коробки (камеры) для удаления воздуха из внут­ренних полостей цилиндра Уплотнение между вращающимся цилиндром и неподвижными отсасывающими камерами дости­гается использованием фторопластового диска, крепящегося к корпусу камер. Диск выполнен в виде трех пластин, имеющих канавки на поверхности, контактирующей с обработанной пло­скостью вращающегося сушильного цилиндра. Корпус коробок установлен на резьбовых шпильках, позволяющих изменить по­ложение корпуса коробок вместе с уплотнениями относительно цилиндра Уплотнения предназначены для работы с небольшим зазором или с незначительным прижимом трущихся поверхно­стей, при этом специальных приспособлений для прижима не предусмотрено, прижим осуществляется за счет наружного ат­мосферного давления и наличия вакуума внутри цилиндра. Ка­навки на поверхности фторопластовых уплотнений служат для турбулизации потока и снижения расхода воздуха, проходящего сквозь уплотнения.

При вращении цилиндра продольные камеры вала соединя­ются с полостями неподвижных коробок, при этом в камерах возникает вакуум. Следует отметить, что существует зона, где полости камер вала сообщаются с окружающим пространством, и вакуум в них отсутствует На этом участке поверхность ци­линдра свободна от бумажного полотна, поэтому камеры вала
в этой зоне заполняются воздухом. В связи с этим при поступ­лении камеры в зону отсоса требуется удалять воздух при каж­дом обороте вала, что приводит к определенному увеличению производительности вакуумных насосов по сравнению с произ­водительностью, рассчитанной только на объемы воздуха, кЪ - торые должны пройти сквозь бумажное полотно при сушке.

Благодаря секционному устройству камеры для подачи теп­лоносителя и вакуумной камеры обеспечивается возможность выбора оптимальных для различной сухости полотна парамет­ров теплоносителя и вакуума, что повышает эффективность устройства при одновременном снижении энергетических затрат.

К недостаткам метода сквозной сушки можно отнести срав­нительно высокую энергоемкость оборудования, однако, как по­казывают теплотехнические расчеты, удельные затраты электро­энергии на единицу вырабатываемой продукции сокращаются.