Дипломная работа: Размольно-подготовительный отдел фабрики по производству бумаги
С увеличением числа оборотов размалывающего органа при всех прочих равных условиях снижается
режущее и повышается гидратирующее действие
аппарата при размоле волокна. Это происходит, по-видимому, вследствие
возрастания эффекта гидроразмола за
счет ударного действия ножей о массу, а также ударов самой массы о стенки размалывающего аппарата, так
как живая сила этих ударов возрастает
пропорционально квадрату скорости. Наряду
с этим возрастает и напряжение сдвига в зазоре между размалывающими органами аппарата, которое приводит
к усиленной фибрилляции и гидратации
волокна. По этой причине скоростные
размалывающие аппараты,— гидрофайнеры и дисковые рафинеры,— снабженные к тому же и более толстыми ножами и
работающие при более высокой концентрации массы, больше гидратируют и расчесывают волокна, а мельницы Жордана, работающие на меньших скоростях при меньшей концентрации
массы и с более тонкими ножами,
больше укорачивают волокно.
1.12.Кислотность
массы
Изменение кислотности среды в пределах рН 5—8,5, при котором обычно
производится размол, не оказывает существенного влияния на скорость процесса
размола и его эффективность. Увеличение рН среды до 10—11 ускоряет
процесс размола и позволяет снизить расход энергии на 15—20%, так как набухание
волокна повышается, однако целлюлоза при этом желтеет. Пожелтение целлюлозы,
как показал В. Гартнер, можно устранить введением в бумажную массу наряду со
щелочью окислителей, например перекиси водорода, в количестве менее 1% от веса
волокна.
По данным этого автора, расход едкого натра (для создания рН массы
10—10,5) и окислителя экономически оправдывается, так как стоимость сэкономленной энергии выше
стоимости затрат на химикаты, а получаемая
бумага обладает более высокой
разрывной длиной (на 10%) и сопротивлением излому (на 25%).
1.13. Температура
массы
Повышение температуры массы при размоле неблагоприятно отражается на этом процессе и на
свойствах получаемой бумаги. Длительность
размола увеличивается, волокна больше укорачиваются при размоле, а гидратация их снижается, что приводит к тому, что прочность бумаги из такой массы
снижается, а пухлость, пористость и впитывающая способность бумаги
повышаются. Эти свойства бумаги изменяются
потому, что явления гидратации и
набухания целлюлозного волокна носят экзотермический характер. Чем ниже температура массы при размоле, тем
сильнее набухают, гидратируются и фибриллируются волокна и тем больше
увеличивается их пластичность. Понижение
температуры массы способствует сокращению продолжительности процесса размола и снижению
расхода энергии при одновременном
повышении механической прочности бумаги.
2. АППАРАТЫ РОУ. КОНИЧЕСКИЕ И ДИСКОВЫЕ
МЕЛЬНИЦЫ
2.1.Конические
мельницы
Непрерывный размол бумажной массы находит в настоящее время все большее применение и вытесняет
ролльный размол. Из большого количества
различных размалывающих аппаратов непрерывного действия наибольшее значение имеют конические мельницы и дисковые рафинеры. Кроме того, применяются
роллы непрерывного действия,
мельницы Мордена, полуконические мельницы,
супротонаторы и др.
Коническая мельница, изобретенная Иосифом Жорданом в 1848 г.,
длительное время использовалась лишь как подсобный размалывающий
аппарат в дополнение к роллам и самостоятельного значения не имела. Она
применялась для домалывания массы после роллов и для лучшего рафинирования волокна перед поступлением его на бумагоделательную машину.
Только в
начале 30-х годов настоящего столетия были сделаны первые попытки осуществить непрерывный размол массы в одних конических
мельницах. У нас такие опыты были проведены в 1934 г. Н. О. Зейлигером [51] на
Вишерском комбинате при выработке писчей и
бумаги для печати из 100% сульфитной беленой целлюлозы. Несмотря на то, что эти и другие опыты,
проведенные за рубежом, показали
значительные преимущества непрерывного размола бумажной массы перед периодическим размолом в
роллах, особенно при выработке
массовых видов бумаги в условиях специализации бумагоделательных машин,
значительное распространение непрерывный
размол в конических и дисковых мельницах получил значительно позже.
В настоящее время из конических мельниц наибольшее применение находят мельницы Жордана (с
наборной гарнитурой) и гидрофайнеры (с литой
гарнитурой). Первые отличаются более тонкими ножами, работают с меньшей окружной скоростью конуса, при более низкой концентрации массы и производят
размол волокон при значительном их
укорочении. Вторые отличаются более толстыми литыми ножами, работают при
более высокой окружной скорости конуса, с
более высокой концентрацией массы и производят рафинирующий, расчесывающий размол, при котором волокна не претерпевают значительного укорочения, однако
они хорошо фибриллируются, гидратируются и дают достаточно прочный лист
бумаги, в особенности по показателям
сопротивления раздиранию и излому при
относительно низкой степени помола по Шоппер-Риглеру.
К
коническим мельницам можно отнести также мельницы Мордена, получившие теперь
большое распространение за рубежом, и полуконические
мельницы.
Чаще
всего непрерывный размол бумажной массы ведут в две ступени, в гидрофайнерах и
в мельницах Жордана. Иногда его осуществляют
в три ступени, используя эти и другие аппараты, например мельницы Мордена и
дисковые рафинеры, и применяя различную
размалывающую гарнитуру. При выработке массовых видов бумаги из массы сравнительно садкого помола ее
размол может быть осуществлен в одну ступень в мельницах Жордана или в
гидрофайнерах.
Коническая мельница Жордана (рис. 1). Она
состоит из конического ротора с отдельными, закрепленными на нем, ножами
и статора
(кожуха) с такими же ножами. Конический ротор (рис.2)
Приводится в движение от электродвигателя через эластичную
муфту
сцепления, допускающую осевое перемещение конуса относительно неподвижного кожуха, чем
достигаются сближение ножей ротора и статора
и необходимая присадка размалывающего органа. Перемещать конус в осевом направлении можно с помощью ручного маховичка через червячную или зубчатую
передачу, а также с помощью электрического, пневматического или гидравлического серводвигателя. В последнем случае
возможна присадка конуса с пульта
управления и автоматизация процесса размола.
Рис 1. Общий вид
конической мельницы Жордана: 1— кожух (статор); 2 — присадочное
устройство; 3 — вход массы; 4 — выход массы
Рис. 2. Ротор мельницы Жордана:
1- конус (ротор); 2 — подшипники
Масса
внутри мельницы перемещается не только за счет гидравлического напора при ее входе в узкий конец мельницы, но и за счет центробежной силы, увеличивающейся при движении
массы от малого диаметра конуса к
большому. Наблюдения, проведенные в
последнее время рядом исследователей как у нас, так и за рубежом
(Пашинский, Шильников, Хальме и Сирьянен), показали, что масса внутри мельницы совершает сложное движение и в зависимости от величины напора внутри мельницы
всегда имеется больший или меньший
обратный поток массы, движущейся в пазах между ножами от широкого конца
мельницы к узкому. Это говорит о том, что
волокнистая масса не может беспрепятственно пройти между ножами без размола.
Конический ротор может быть изготовлен вместе с валом из одного куска
металла, но может быть и полым чугунным, закрепленным на стальном валу. В
продольные пазы на поверхности конуса вставляют ножи, которые крепятся к
ротору стальными кольцами, и между ними закладываются деревянные прокладки.
Применяют
и другие методы крепления ножей на конусе и кожухе конических мельниц
Жордана.
Ножи на конусе располагают по образующей с промежутками
15—30 мм, которые суживаются к узкому концу конуса. Обычно на конусе
устанавливают ножи двух размеров: длинные, по всей длине конуса, и
короткие, между длинными в широком конце мельницы.
Кожух мельницы изготовляют обычно из чугуна разъемным из двух половин и
часто с ребрами жесткости, чтобы ножи не вибрировали при работе мельницы. Ножи
на кожухе изогнуты под углом 170—174° и установлены так, что ножи конуса набегают
на вершину угла этих ножей, что предотвращает западание ножей при работе мельницы и
улучшает размалывающее действие аппарата. У других конструкций мельниц Жордана
кожух выполнен неразъемным, из одной чугунной отливки. Расстояние между ножами
кожуха
обычно бывает несколько меньше, чем на конусе, и составляет 10—20 мм.
Высота выступа ножей на роторе и статоре обычно равна 10—20 мм.
Толщина ножей у мельниц Жордана изменяется от 5 до 10 мм. Более
тонкие ножи, толщиной 5—7 мм, применяют у конических мельниц Жордана,
устанавливаемых во второй или третьей ступени размола после гидрофаинеров или дисковых рафинеров для укорочения волокон, более же толстые
ножи, 8—10 мм, применяют при
размоле массы в одну ступень с меньшим укорочением волокон.
У конических мельниц Жордана срок службы ножей зависит от их толщины и
материала, из которого они изготовлены, и степени присадки, а также от
кислотности среды и может колебаться в пределах от 1 до 3 и более лет.
Мельницы Жордана могут быть снабжены базальтовой и полубазальтовой гарнитурой.
Конические
мельницы создаются разных типоразмеров с конусностью ротора 11—24°. Мощность двигателя колеблется от 60 до 600 кет, окружная скорость по диаметру от 8
до 22 м/сек. Некоторые
конструкции мельниц позволяют работать при разных окружных скоростях. Мельницы Жордана, предназначенные
для укорочения волокон, работают
при скорости 8—12 м/сек. Если при размоле необходимо подвергнуть
волокно большему гидратирующему действию при меньшем укорочении,
применяют конические мельницы с более толстыми ножами, работающие со скоростью
14—22 м/сек.
Угол
конуса мельницы также влияет на характер размола, а именно: уменьшение угла
конуса приводит к усилению режущего действия ножей мельницы, а увеличение угла
— к уменьшению этого действия.
На
характер размола массы влияет также расположение ножей на конусе мельницы. При
групповом расположении ножей мельница работает с меньшим режущим действием, чем
при их одиночном расположении через равные промежутки.
Конические мельницы Жордана в СССР выпускаются таких же типоразмеров
с углом конуса 22°, а также с базальтовой гарнитурой (марки МКБ).
Как видно из таблицы, мельницы марки МКН в зависимости от
их
назначения и требований производства могут выпускаться в двух вариантах
по мощности электродвигателя, а следовательно, и скорости вращения ротора.
Конические
мельницы Шартля — Миами фирмы Блек-Клоусон (США)
выпускаются 11 типоразмеров с различными углами конусов и мощностью двигателя от 25 до 588 кет.
Широкое
применение находят также конические мельницы Жордана Мессон-Миджет (Англия) и скоростные мельницы Джонса (США).
Скоростная мельница Джонса отличается малым габаритом, малым
весом и компактностью. Она имеет конус длиной 500 мм и диаметром 350/200 мм, снабжена
роликовыми подшипниками и двигателем мощностью 55 или ПО кет (число
оборотов 900 или 1200 в минуту). Она очень экономична по расходу энергии и позволяет точно контролировать
качество массы (имеется указатель зазора между ножами ротора и конуса). Подбирая
соответствующую гарнитуру и электродвигатель, можно подвергать массу в этой
мельнице как режущему, так и гидратирующему действию. Применяется скоростная
мельница Джонса для размола тряпичной полумассы и целлюлозы при производстве высокосортных,
конденсаторных и других видов бумаги .
Гидрофайнер.
Гидрофайнеры
представляют собой скоростные конические мельницы с цельнометаллической литой гарнитурой, предназначенные для расчеса, рафинирования и
гидратации массы без существенного укорочения волокна. Они отличаются
малым габаритом, очень компактны и обладают вместе с тем сравнительно высокой
производительностью.
Рис. 3. Скоростная мельница Джонса
Наиболее распространен у нас гидрофайнер первой величины типа «Дилтс»
завода Тампелла (рис. 4). Ротор диаметром 235/387 мм и длиной 673 мм насажен на
стальной вал, снаружи имеет ножевую рубашку из хромистой стали, на которой
выфрезерованы
ножи трех размеров по длине толщиной от 10 до 14 мм в количестве 48 шт.
(24+12+12).
Чугунный корпус статора, как и ротор, снабжен съемной ножевой рубашкой из
хромистой стали с выфрезерованными зигзагообразными ножами двух размеров (58 шт.) и
толщиной 10—12 мм.
Подшипники
ротора сферические, перемещающиеся вместе с валом при его передвижении вдоль оси. На валу ротора со стороны
входа массы установлена крыльчатка для гона массы.
Присадка ротора производится перемещением его в осевом направлении, как и у мельниц
Жордана, при помощи ручного маховичка. Некоторые современные конструкции гидрофайнеров снабжены
электрическим, пневматическим или
гидравлическим присадочным устройством, управляемым со щита.
Рис. 4. Гидрофайнер:
а — общий вид; б —разрез; / —
ротор; 2— статор; 3 — присадочное устройство; 4 —
муфта 5 — крыльчатка
Ротор гидрофайнера приводится во вращение от электродвигателя мощностью
150 кет (число оборотов 1450 в минуту) без промежуточного редуктора. При этом
окружная скорость по среднему диаметру ротора
составляет около 24 м/сек.
Благодаря установке на валу крыльчатки гидрофайнер может работать при
концентрации массы до 6%. Такая концентрация массы, как известно, лучше
способствует гидратирующему действию размола, чем более низкая, при которой обычно работают конические мельницы. Поэтому при двухступенчатой
схеме размола на гйдрофайнерах и
мельницах Жордана целесообразно иметь соответствующие концентрации массы на каждой ступени размола.
Гидрофайнеры завода Тампелла выпускаются трех величин с мощностью
двигателя 65, 150 и 260 кет. Гидрофайнеры Блек-Клоусон (США) выпускаются разных
типоразмеров с мощностью двигателя от 37 до
300 кет и снабжаются автоматическим присадочным устройством «Дюотролл» (электродвигатель), управляющим
присадкой ротора по заданной программе и поддерживающим нагрузку аппарата постоянной.
Большое
применение получили у нас также гидрофайнеры Юль-хафайнер, выпускаемые в Финляндии, и Эшер-Висс, выпускаемые в Австрии.
В СССР гидрофайнеры выпускаются шести величин с мощностью двигателя
от 55 до 600 кет и пропускной способностью от 5 до 150 т массы
в сутки. Все гидрофайнеры имеют угол конуса 22° и могут работать в зависимости от
назначения при разном числе оборотов ротора и разной мощности двигателя.
(Подробная характеристика отечественных гидрофайнеров марки МКЛ приведена в «Справочнике
бумажника», т. II, 1965 г.) Они с успехом применяются при двухступенчатой схеме
размола в комбинации с мельницами Жордана
при выработке многих видов бумаги из целлюлозы и в особенности крафт-мешочной, электроизоляционных и других видов бумаги из сульфитной целлюлозы и
древесной массы. В последнем случае размол целлюлозы можно проводить на
одних гйдрофайнерах. При выработке бумаги с
высоким содержанием древесной массы,
например газетной или типографской № 2 и 3, не требуется размол
целлюлозы до высокой степени помола. Целлюлозу
нужно только освободить от пучков (рафинировать), расчесать и слегка
гидратировать. Более экономично такой размол осуществляется на гйдрофайнерах.
При размоле бумажной массы в гйдрофайнерах степень помола
массы
растет незначительно, поэтому масса легко обезвоживается на сетке
бумагоделательной машины. Наряду с этим улучшаются механические
свойства бумаги, особенно сопротивление раздиранию, надрыву и излому, так
как волокно хорошо фибриллируется и гидратируется при размоле без значительного укорочения и
приобретает пластичность.
2.2. Схемы
установок и работа конических мельниц.
Конические мельницы могут быть использованы для домалывания и рафинирования массы в дополнение к роллам, а также в
качестве самостоятельных размалывающих аппаратов непрерывного действия. В зависимости от назначения схемы их установок могут
быть различными. В первом случае
конические мельницы могут устанавливаться либо в ролльном отделе между
массным и машинным бассейнами, либо после машинного бассейна непосредственно
перед бумагоделательной машиной. Вторая
установка предпочтительнее, так как
позволяет быстрее исправлять недостатки качества массы, поступающей из ролльного отдела, и лучше
приспосабливать ее к требованиям производства. Конической мельницей в
этом случае управляет сеточник. Коническую мельницу для рафинирования и регулирования помола массы устанавливают
сравнительно небольшой производительности с таким расчетом, чтобы она
была полностью загружена, иначе аппарат
будет работать неэкономично.
При использовании конических мельниц в качестве самостоятельных
размалывающих аппаратов непрерывного действия применяются
циклические и непрерывные схемы размола. Первая из них применяется при сравнительно небольшой производительности установки и может быть использована при размоле до высокой степени помола массы. Она может с успехом применяться при выработке широкого ассортимента бумаги на одной и той же бумагоделательной машине, так как позволяет менять
характер размола волокна.
Количество размолотой массы, поступающей в метальный бассейн, устанавливается с таким
расчетом, чтобы обеспечить бесперебойную
работу бумагоделательной машины. Эффект обработки массы в этой системе зависит
от степени присадки ротора мельницы и
величины потока размолотой массы, возвращающейся в мельницу (т. е. от
коэффициента рециркуляции). Чем больше загружена
мельница и чем меньше от нее отводится размолотой массы в бассейн готовой массы, тем выше эффект ее
обработки (больше увеличивается
степень помола по Шоппер-Риглеру).
Таким образом, в обеих схемах непрерывного размола массы в конических
мельницах эффективность обработки массы регулируется присадкой размалывающих
органов мельниц, а также отбором размолотой массы (или производительностью мельницы). Следовательно, между эффектом обработки массы и
производительностью конической мельницы существует обратная
зависимость, производительность мельниц
зависит от вида волокна и требуемой
степени помола массы.
Принципиальная разница между двумя вышеуказанными схемами
непрерывного размола массы заключается в том, что при размоле массы по
второй схеме с рециркуляцией процесс обработки волокна прерывается на время
циркуляции массы в бачке (при этом волокно лучше набухает). Кроме того, размол
массы протекает при меньшем гидравлическом давлении в мельнице. В схеме с
рециркуляцией напор массы не превышает обычно 2—3 м вод. ст., тогда
как при подаче массы в мельницу насосом этот напор может достигать гораздо больших значений.
Повышение гидравлического давления внутри мельницы при сильном дросселировании
массы задвижкой на выходном массопроводе приводит к возрастанию потребления мощности мельницей, и этот повышенный расход
энергии на размол не компенсируется пропорциональным возрастанием эффекта обработки массы.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6
|