Cеточная часть бумагоделательной машины
Введение
Бумага является упруго-пластическим,
капиллярнопористым листовым материалом, состоящим главным образом из мелких
растительных волокон, соответствующим образом обработанных и соединенных в
тонкий лист, в котором волокна связаны между собой поверхностными силами
сцепления. Соединение мелких волокон в бумажное полотно производится обычно
методом осаждения и фильтрации на сетке бумагоделательной машины из сильно
разбавленной в воде волокнистой суспензии. Затем бумажное полотно подвергается
прессованию, сушке и отделке. Для придания бумаге необходимых свойств к
размолотому волокнистому материалу добавляют минеральные наполнители,
гидрофильные или гидрофобные проклеивающие вещества, красители и другие
химикаты. С этой же целью готовую бумагу подвергают дополнительной отделке или
специальной обработке [1].
В последнее время, кроме обычного способа
изготовления бумаги, находит все большее применение так называемый «сухой»
способ, при котором волокна соединяются в лист бумаги методами текстильного
производства в отсутствии воды. Все большее практическое значение для
изготовления специальных видов бумаги приобретает также применение различных
синтетических и искусственных волокон взамен растительных. Независимо от
способа производства волокна в бумажном листе связаны между собой
поверхностными силами сцепления, что отличает бумагу от текстильного материала.
Бумагу вырабатывают в основном на
длинносеточных, так называемых столовых бумагоделательных машинах. Цилиндровые
машины применяются для выработки картона и лишь ограниченного ассортимента
бумаги.
Обрезная ширина машины 2070 мм, рабочая скорость
от 80 до 150 м/мин, достигнутая мощность 4,2 тыс. тонн бумаги в год (проектная
мощность 2,2 тыс. тонн бумаги в год).
На бумагоделательной машине фирмы «Пашке»
вырабатываются бумаги массой 1 м 2 от 23 до 35 г: для производства
салфеток, для производства салфеток сервировочных, влагопрочная
санитарно-гигиенического назначения, санитарно-гигиенического назначения,
упаковочная, упаковочная для продуктов, основа парафинированной бумаги [2].
В последнее время длинносеточная столовая машина
широко используется и в картонном производстве при выработке тарного картона.
Независимо от типа бумагоделательной машины (кроме машины «сухого формования»)
технологический процесс изготовления бумаги на машине в принципе один и тот же.
Он включает следующие основные операции: подготовку и аккумулирование бумажной
массы; подачу бумажной массы на машину; разбавление бумажной массы водой и
установление необходимой концентрации, обеспечивающей нормальный процесс
отлива; очистку бумажной массы от посторонних включений, узелков и воздуха;
выпуск массы на сетку; отлив бумаги на сетке бумагоделательной машины;
прессование мокрого листа бумаги и удаление избытка воды; сушку; машинную
отделку и намотку бумаги.
При работе бумагоделательных машин на высоких
скоростях регистровые валики становятся причиной нарушения формования бумажного
полотна, особенно в первой части сеточного стола, где отсасывающее действие
валиков максимально, а волокнистый слой еще не сформирован или очень слаб. Даже
при невысоких скоростях над каждым регистровым валиком на сетке виден гребень,
который образуется вследствие заноса воды, прилипшей к поверхности валика, и
выдавливания ее им через сетку в бумажную массу. При этом вода отмывает мелкое
волокно и наполнители с нижней стороны листа, вызывая разносторонность бумаги.
При увеличении скорости высота гребней увеличивается, могут происходить
всплески массы (масса подбрасывается над сеткой в виде столбиков и брызг), что
создает более сильные помехи для формования бумаги. Чаще такие всплески
наблюдаются на быстроходных машинах в местах прохождения струй массы над
регистровыми валиками. Этим всплескам массы способствует также и провисание
сетки при прохождении ее над зоной отсоса валика [1].
Чтобы устранить этот недостаток, на быстроходных
машинах, а также и на машинах средних скоростей можно установить вместо
регистровых валиков гидропланки. Гидропланка представляет собой разновидность
шабера, устанавливаемого под сеткой с небольшим углом (1-4°) к ней. Гидропланка
передней кромкой снимает, как шабером, пленку воды, повисшую под сеткой и
удерживаемую силами поверхностного натяжения, и удаляет часть воды из
волокнистого слоя вследствие разрежения, возникающего в клине между сеткой и
поверхностью гидропланки.
Кроме стационарных гидропланок, описанных выше,
применяют также гидропланки аналогичной формы, но с регулируемым углом наклона
ее поверхности по отношению к сетке в пределах от 0 до 4°, а также
многоэлементные стационарные гидропланки, размещаемые обычно в общем ящике с
небольшими промежутками между отдельными элементами. В одном ящике может быть
размещено от трех до восьми отдельных элементов. Применение таких гидропланок
позволяет увеличить обезвоживающее действие регистровой части сеточного стола.
Кроме того, при установке гидропланок взамен регистровых валиков можно
сократить длину сеточного стола на современных бумагоделательных машинах почти
в 2 раза.
При работе с гидропланками взамен регистровых
валиков снижаются потери мелкого волокна и наполнителей и уменьшается
разносторонность бумаги [1].
1. Аналитический обзор
1.1 Описание технологической
схемы
Технологический процесс производства бумаги
включает подготовку массы, отлив, формование, прессование, сушку, резку,
упаковку бумаги, переработку брака [2].
Подготовка целлюлозной массы
Целлюлоза со склада транспортером подается в
гидроразбиватель ГРВ-0 (п.1) и распускается свежей и оборотной водой. Из
гидроразбивателя масса насосом подается в приемный бассейн (п.3).
Из приемного бассейна масса подается на размол,
который осуществляется на дисковой мельнице МД-02-1 (п.5). Размолотая масса
поступает в машинный бассейн емкостью 25 м3 (п.6).
При выпуске бумаги окрашенной в массе
красителем, раствор красителя, приготовленный предварительно в специальном
бачке, дозируется в машинный бассейн.
Из бассейна масса насосом подается на БПУ с
переливом в машинный бассейн (п.8) и далее направляется на смесительный насос
(п.9), где происходит разбавление массы оборотной водой до необходимой
концентрации.
Разбавленная масса направляется на очистку на
очистители массы (п.10).
Очищенная масса после очистки поступает на
дальнейшую очистку от пучков волокон в узлоловитель закрытого типа УЗ-01 (п.11)
и далее в напорный ящик машины, а отходы через сборник насосом направляются в
приемный бассейн.
Подготовка макулатурной массы
Масса поступает из макулатурного цеха в машинный
бассейн и идет по потоку целлюлозной массы.
Приготовление раствора красителя
В емкость вместимостью 0,1 м3
заливается вода и производится подогрев воды паром до температуры (50-80)оС.
После подогрева воды подача пара прекращается и производится подача красителя в
количестве 4 кг.
Содержимое емкости перемешивается в течение 5
мин до полного растворения красителя. Во избежание неравномерности окраски
массы не рекомендуется использовать горячие растворы красителей и не
рекомендуется доводить их до кипения и кипятить во избежание появления
сгустков.
Рабочий раствор красителя дозируется постоянно в
машинный бассейн.
Перед растворением новой порции красителя старый
раствор полностью выливается из емкости.
Емкость необходимо промывать водой после каждого
использования.
Полнота растворения красителя проверяется
фильтровальной бумагой и должна давать равномерно окрашенное пятно без осадка и
ореола.
Приготовление раствора флокулянта
В бак эмульгатора заливается 1,25 м3
воды включается мешалка и тонкой струйкой засыпается 1,5 кг флокулянта
«Праестол». После тщательного перемешивания в течение 30 мин добавляется свежая
вода до объема 1,5 м3,
производится перемешивание раствора в течение 1
часа. Рабочий раствор флокулянта концентрацией (1,3+0,2) г/л насосом
перекачивается в расходную емкость 2,0 м3 и насосом-дозатором
подается на флотоловушку.
Отлив, формование, прессование, сушка, намотка,
резка полотна бумаги.
Формование бумажного полотна из разбавленной
волокнистой суспензии происходит в сеточной части бумагоделательной машины.
Поступление массы на сетку обеспечивает напорный ящик, снабженный двумя
вращающимися перфорированными валиками, которые предназначены для устранения
хлопьеобразования и более равномерного выхода массы на сетку и перфоплиты,
разделенной на 4 части.
Сеточная часть машины состоит из регистровой
части, которая начинается грудным валом диаметром 400 мм, грудной доски
(формующей), регистровых валиков диаметром 100 мм (3 штук), двух пакетов
гидропланок по 5 штук в каждом и отдельной гидропланки.
В этой части сеточного стола происходит
формование бумажного полотна и удаление большой части воды путем ее стекания
под влиянием незначительного напора массы на сетке и отсасывающего действия
валиков и гидропланок и созданием вакуума между сеткой и гидропланками.
Образуемый влажный слой волокон подвергается
дальнейшему обезвоживанию и формованию на отсасывающих ящиках (3 шт.) под
воздействием вакуума, создаваемого вакуумным насосом или вентилятором,
установленным на отсасывающих ящиках и на гауч-вале диаметром 450 мм.
При своем обратном движении в сеточной части
машины сетка проходит ряд валиков: один «правительный» для регулирования
движения сетки и предотвращения ее смещения на сторону, два натяжных для
натяжения сетки, два сетковедущих, расположенных снаружи сетки и снабженных
деревянными шаберами для очистки поверхности валиков от приставших комочков
массы и одного балансировочного.
Для очистки ткани сетки и поддержания ее в
чистоте используется водяной спрыск.
Для съема бумажного полотна с сетки на
гладильное сукно и во избежание обрывов в этой части машины установлено
пересасывающее устройство, состоящее из корпуса типа щелевой сукномойки и двух
поддерживающих валиков.
Пересасывающее устройство и прессовый вал
диаметром 450 мм охватываются гладильным сукном, которое в процессе работы
загрязняется, т.е. поры сукна забиваются мелким волокном, частицами смолы,
наполнителя и других веществ. При загрязнении сукон ухудшается фильтрация воды,
которая не находя выхода через ткань сукна, вынуждена двигаться через бумажное
полотно, вызывая нарушение его структуры и приводя к дроблению бумаги и
обрывам.
Для устранения указанного недостатка сукно в
процессе работы тщательно промывают. Для этого установлены щелевая сукномойка,
смачивающий спрыск и спрыск высокого давления асцилирующий.
Окончательное удаление воды из бумажного полотна
до допустимой влажности происходит в сушильной части машины, состоящей из
одного сушильного цилиндра диаметром 2,5 м и одного досушивающего диаметром 2.5
м, снабженного сушильным сукном.
Для придания бумаге степени крепирования на
сушильном цилиндре (янки цилиндре) установлен крепирующий шабер, угол заточки
которого производится в зависимости от желаемой величины крепа. Величина крепа
регулируется разностью скоростей верхнего сушильного цилиндра и нижнего.
Перед входом на накат бумажное полотно огибает
правочную дугу, при этом полотно разглаживается и устраняются морщины.
Намотка бумаги в рулоны производится на
брабанном переферическом накате с пневматическим прижимом тамбура к несущему
барабану.
С наката машины тамбуры бумаги тельфером
подаются на продольно-резательный станок, где бумага разрезается на рулоны
требуемого формата.
Упаковка рулонов производится вручную.
Использование оборотного брака и оборотной воды.
Сухой брак с машины и продольно-резательного
станка распускается в гидроразбивателе брака и перекачивается в приемный
бассейн, куда поступают и обрезки с ПРС.
Оборотная вода с сеточной части и от
вакуум-насосов собирается в приямок под сеточной частью машины, откуда насосом
подается в сборник оборотной воды с переливом. Часть воды используется для
поддержания уровня массы в бачке постоянного уровня и на разбавление массы перед
смесительным насосом, оставшаяся часть воды направляется для осветления на
флотоловушку. Осветленная вода поступает в бассейн осветленной воды, а волокно
подается в приемный бассейн. С бассейна осветленная вода насосом направляется
на спрыски, на отсечки, на роспуск целлюлозы в гидроразбиватель ГРВ-02,
переработку брака, на уплотнение сальниковых колец вакуумных насосов, на
пеногашение, а избыток самотеком поступает на промстоки.
Использование свежей воды.
Свежая вода используется:
·
при
роспуске беленой целлюлозы;
·
при
роспуске волокнистых полуфабрикатов в случае отсутствия или недостатка
осветленной воды с ЦПФ;
·
на
спрыск асцилирующий;
·
на
залив вакуумнасоса в случае отсутствия осветленной воды;
·
на
охлаждение сальников на мельнице;
·
на
сантехнические нужды и при отсутствии осветленной воды на машине;
·
приготовление
химикатов.
.2 Аналитический обзор
конструкций бумагоделательных машин
.2.1 Ящик гидропланок
бумагоделательной машины
Изобретение относится к конструкции
бумагоделательной машины и может найти применение в целлюлозно-бумажной
промышленности [7].
Данная конструкция, имеющая гидропланки,
определенным образом, установленные в корпусе, позволяет использовать ее лишь
на плоских участках мокрой части бумагоделательной машины, не позволяет регулировать
процесс обезвоживания при изменении параметров, что снижает качество формования
бумажного полотна. В связи с постоянством направления градиентов фильтрационных
напоров на плоской сетке в одну сторону формующийся лист обладает переменной
структурой по толщине. На стороне, прилегающей к сетке, откладывается в
начальный период элементарный тонкий слой волокон, содержащий меньше мелочи,
которая проваливается в ячейки сетки и уходит в промой, нежели в слоях,
формирующихся над ним. Получаемый лист обладает разносторонностью,
проявляющейся в готовой продукции в виде ряда специфических свойств:
сворачиваемости, пылимости, неравномерности впитываемости и печатных свойств с
разных сторон листа. С целью борьбы с этим главным недостатком были созданы
конструкции с криволинейной зоной формования.
Цель изобретения - повышение качества
отливаемого полотна и расширение технологических возможностей бумагоделательной
машины.
Указанная цель достигается тем, что в
предлагаемой конструкции ящика гидропланок корпус изготовлен с возможностью
изменения радиуса кривизны образующей поверхности, гидропланки ящика выполнены
составными, при этом одна из составных частей гидропланки содержит сердечник
электромагнита, а применяемая сетка имеет в своем плетении нить из магнитопроводящего
материала. Кроме того, гидропланки установлены в поворотных осях на
телескопических амортизационных стойках.
Указанная совокупность признаков позволяет
придать объекту новые свойства и получить новый технический результат.
Изготовление ящика гидропланок с изменяемой
кривизной образующей поверхности корпуса позволяет регулировать процесс
формования без остановок бумагоделательной машины, делая ее конструкцию
технологичной, а процесс обезвоживания - тонко регулируемым и без
непроизводительных простоев. Выполнение гидропланок ящика из составных частей,
содержащих сердечники электромагнитов, позволяет сетке, имеющей в своем
плетении нить из магнитопроводящего материала, обеспечить работоспособность
конструкции. Установка гидропланок в поворотных осях на амортизационных стойках
позволяет им постоянно контактировать с сеткой, точно отслеживая кривизну
плоской мокрой части при изменении геометрии поверхности ящика.
Ящик гидропланок бумагоделательной машины
содержит корпус 1 и гидропланки 2, расположенные под сеткой 3. Гидропланки 2
ящика выполнены составными (рисунок 1.1). Одна из составных частей содержит
сердечник 4 электромагнита 5, а применяемая сетка 3 имеет в своем плетении нить
из магнитопроводящего материала, например стали (рисунок 1.2).
Рисунок 1.1 - Разрез ящика гидропланок: 1 -
корпус; 2 - гидропланки; 3 - сетка; 6 - поворотные оси; 7 - телескопические
амортизационные стойки.
Гидропланки 2 установлены в поворотных осях 6 на
телескопических амортизационных стойках 7.
Ящик гидропланок бумагоделательной машины
работает следующим образом.
Сетка 3 бумагоделательной машины транспортирует
массу, которая обезвоживается под воздействием фильтрационного напора и
вакуума, возникающего на гидропланках 2. В результате этого процесса возрастает
концентрация массы, изменяются ее вязкотиксотропные свойства, формуется
бумажный лист. При изменениях параметров технологического режима (состава
композиции массы, концентрации и скорости формования) возникает необходимость
регулирования процесса формования, которую осуществляют без остановки машины
путем изменения геометрии зоны обезвоживания при помощи вертикальных
перемещений гидропланок 2, выполненных составными и установленных в поворотных
осях 6 на телескопических амортизационных стойках 7, которые изменяют высоту
расположения гидропланок 2 и углы их расположения. При этом сетка 3, имеющая в
своем переплетении нити из магнитопроводящего материала, взаимодействует с
составными частями гидропланок 2, содержащими сердечники 4 электромагнитов 5, и
плотно прилегает к гидропланкам 2 по образующей поверхности корпуса 1.
Рисунок 1.2 - Поперечный разрез устройства
гидропланки: 4 - сердечник; 5 - электромагнит.
Перенастройка главного формующего агрегата без
остановки позволяет значительно снизить непроизводительные простои и потери и
расширить технологические возможности бумагоделательной машины.
При неизбежных колебаниях в работе
бумагоделательной машины начальной концентрации транспортируемой массы, связанных
со стабильностью напуска и обезвоживания и перепадах композиционного состава
массы, геометрию образующей поверхности корпуса 1 и кривизну сетки 3 изменяют.
Предлагаемая конструкция ящика гидропланок обеспечивает стабильность процесса
формования бумажного листа и тонкое регулирование процесса.
.2.2 Гидропланка сеточной части
бумагоделательной машины
Изобретение относится к обезвоживающим
элементам, устанавливаемым в сеточной части бумагоделательных машин, и может
быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности [8].
Однако при выходе из строя какой-либо части
износостойкой вставки необходимо бумагоделательную машину остановить и
полностью заменить гидропланку.
Сущность изобретения заключается в том, что
наличие свободных участков между размещенными в корпусе выступами, жестко
связанными с износостойкими элементами, исключает коробление износостойких
элементов и их повреждение при измерении температурных условий.
Рисунок 1.3 - Гидропланка, поперечный разрез
На рисунке 1.3 показана гидропланка, поперечный
разрез; на рисунке 1,4 одна из секций корпуса, вид сверху; на рисунке 1,5 вид А
на рисунке 1,3; на рисунке 1,6 соединение соседних секций корпуса; на рисунке
1,7 соседние секции, вид сверху.
Рисунок 1.4 - Секция корпуса
Гидропланка содержит установленную в выполненном
из отдельных секций корпусе 1 и связанную с ним соединением типа ласточкин
хвост вставку в виде отдельных износостойких (керамических) элементов 2, а
также крепежные средства 3 для соединения между собой секций корпуса,
выполненного в виде жесткого металлического каркаса с выступами, образованными
отдельными металлическими пластинами 4, контактирующими с боковой поверхностью
хвостовой части износостойких элементов, при этом металлические пластины имеют
расположенные одно над другим отверстия для прохода дополнительных крепежных
средств: винтов 5 и гаек 6, жестко связывающих в поперечном сечении каркас с
пластинами и два соседних износостойких элемента, а также сами пластины 4 со
смонтированными между ними ограничительными втулками 7, и каркас корпуса 1.
Рисунок 1.5 - Вид А гидропланки
Крайние износостойкие элементы каждой из секций
опираются одновременно на корпусы соседних секций.
Рисунок 1.6 - Соединение соседних секций корпуса
Устройство работает следующим образом:
При работе с массой, температура которой
превышает температуру окружающей среды на 20-40оС (например, при
производстве газетной бумаги), в результате температурной деформации происходит
изменение длины керамических
Рисунок 1.7 - Соединение секции, вид сверху
элементов 2 и пластин 4 корпуса 1.
Благодаря жесткому каркасу корпуса 1 с
пластинами 4 и ограничительными втулками 7 крепежные средства надежно фиксируют
износостойкие элементы, предотвращая перемещение последних в поперечном
направлении. В то же время наличие свободных участков между выступами не
препятствует продольному удлинению каркаса 1 вместе с износостойкими
элементами. При этом несмотря на различия величин их коэффициент линейного
расширения исключается коробление элементов 2, а следовательно, и сколы
торцовой поверхности (металлические выступы предпочтительнее, например,
полимерных, так как они имеют коэффициент линейного расширения ближе к
керамике).
Для замены гидропланки достаточно разъединить
крепежные средства 3 последовательно каждой из секций корпуса, сдвигая
последний по Т-образной направляющей.