Температура и концентрация массы в ванне

Категория:
Производство древесной массы


Температура и концентрация массы в ванне

По температуре и концентрации массы в ванне дефибрера различают холодное и горячее дефибрирование; последнее в свою очередь может быть густым горячим и жидким горячим дефибрированием.

При холодном способе температура массы в ванне дефибрера держится невысокой — в пределах 35—40°. Так работают на старых установках небольшой мощности при выработке белой и бурой древесной массы.

Масса, получающаяся при холодном дефибрировании, имеет обычно более низкую механическую прочность и применяется для выработки низких сортов бумаги и картона.

При горячем способе дефибрирования температуру массы в ванне дефибрера держат в пределах 65—75° и выше. Этот способ получил широкое распространение в настоящее время на всех крупных древесномассных заводах. Он позволяет получать древесную массу более высокого качества — жирную, хорошо разработанную, тонковолокнистую, с высокими показателями механической прочности, пригодную для выработки газетных, писчих, типографских и других сортов бумаги при высоких скоростях бумагоделательных машин. Горячий способ дефибрирования при концентрации массы в ванне дефибрера выше 2—2,5% называется густым горячим, а при концентрации ниже 2—2,5% — жидким горячим способом дефибрирования.

Температура, а также концентрация массы в ванне при прочих равных условиях (одном и том же удельном давлении, производительности и т. д.) зависят от количества и температуры оборотной воды, поступающей через спрыски на камень и в ванну.

Во время дефибрирования вследствие сильного трения древесины о камень выделяется, как указывалось, большое количество тепла, для поглощения которого камень орошают оборотной вог дой; кроме того, часть тепла поглощается массой в ванне, в которую до известной глубины погружен камень. При высокой температуре оборотной воды и поступлении большого количества ее на камень дефибрирование идет по жидкому горячему способу.

Ряд проведенных опытов показал, что с повышением температуры жидкости в ванне дефибрера масса получается более тонкой, лучше разработанной, с ‘повышенными механическими свойствами.

Для понимания причин, вызывающих повышение качества массы при горячем способе дефибрирования, следует учесть, что температура в зоне дефибрирования, т. е. на поверхности камня в месте соприкосновения с древесиной, значительно выше температуры массы в ванне. При горячем способе дефибрирования, когда температура в ванне достаточно высока, температура в зоне дефибрирования составляет около 110—120°, а иногда даже выше. Такая высокая температура при приближении древесины к камню способствует быстрому ее пропариванию и размягчению, а в момент соприкосновения с камнем — превращению в пар влаги (воды, содержащейся в балансах), так как температура на поверхности камня значительно превосходит точку кипения воды и превращения ее в пар (100°).

Превращение воды, содержащейся в древесине, в пар сопровождается быстрым разрушением связи между волокнами и способствует получению более тонкой « лучшей по качеству массы. При горячем дефибрировании, стало быть, кроме процесса механического истирания древесины (отрыва тонкого слоя древесины, разрезания и раздавливания абразивными зернами волокон и их рафинирования), имеют место также хорошее пропаривание, размягчение и разделение волокон, сопровождающееся разрывом связей между волокнами при превращении влаги древесины в пар. Этого не достигается при холодном способе и низкой температуре массы в ванне и в зоне дефибрирования.

Проведенные на одном из наших предприятий опыты на цепных дефибрерах непрерывного действия показали, что при повышении температуры в ванне с 60 до 80° съем с дефибрера повысился с 18 до 18,3 т/сутки, удельный расход электроэнергии снизился с 1100 до 1081 квтч, разрывная длина повысилась с 2790 до 3050 м.

Но густой горячий способ дефибрирования вследствие высокой концентрации массы в ванне (4—5% и выше) имеет ряд следующих существенных недостатков.
1. Поверхность камня недостаточно очищается от массы, что вызывает быстрое «замазывание» ее и усиливает повторное перетирание волокон между балансом и камнем; этому способствует обычное при данном способе глубокое погружение камня в ванну (100—150 мм).
2. Значительно увеличивается вследствие рафинирования количество мелкого волокна в массе, производительность дефибрера понижается, а удельный расход электроэнергии возрастает.
3. В разных местах ванны дефибрера наблюдаются большие колебания температуры вследствие застоя массы в отдельных участках и, следовательно, соответствующие колебания температуры поверхности дефибрерного камня; это, как указывалось выше, сокращает срок службы камня.
4. Наблюдается заклинивание баланса в шахте дефибрера, которому способствует’замазывание поверхности камня. Во избежание «подгара» камня необходима непрерывная очистка ванны от застревающей в ней щепы и сгустившейся массы.

Жидкому горячему дефибрированию несвойственны недостатки густого способа. При жидком горячем дефибрировании концентрации массы в ванне держится, как указывалось выше, не более 2,5%, что достигается подачей в спрыски дефибрера большого количества оборотной воды, имеющей сравнительно высокую температуру (52—55°). Температура массы в ванне, несмотря на низкую концентрацию, держится достаточно высокая—около 68—75°. Глубина погружения камня в ванну составляет около 50 мм.

Преимущества горячего жидкого способа дефибрирования следующие.
1. Хорошая очистка поверхности камня вследствие низкой концентрации массы в ванне; благодаря этому устраняются замазывание камня и чрезмерное повторное перетирание волокон.
2. Повышение качества массы за счет повышения количества тонкого, хорошо разработанного волокна и некоторого снижения процента мелочи, что повышает механическую прочность (разрывную длину, сопротивление излому и др.) древесной массы.
3. Повышение производительности дефибреров приблизительно. на 10% и соответствующее снижение удельного расхода электроэнергии на истирание древесины.
4. Уменьшение числа заклиниваний балансов в дефибрерах, что не только способствует повышению производительности, но и устраняет колебания в нагрузке и в удельном давлении древесины на камень, а следовательно, позволяет получать массу, более ровную по качеству.
5. Значительно более легкое обслуживание дефибреров, так как масса с низкой концентрацией непрерывно вытекает из ванны, не задерживаясь в ней.
6. Повышение срока службы дефибрерных камней вследствие более благоприятных термических условий их работы, так как температура оборотной воды, орошающей камень, при горячем жидком дефибрировании значительно выше, чем при густом дефибрировании, особенно в зимних условиях.

Поверхность камня при дефибрировании сильно разогревается (вспомним, что в зоне дефибрирования температура доходит до 120°); естественно, что, чем меньше разница между температурой поверхности камня и температурой оборотной воды, тем больше будет при прочих равных условиях срок службы камня.

Опыты, проведенные на крупных предприятиях, подтверждают целесообразность применения способа горячего жидкого дефибрирования.

Понижение концентрации массы в ванне и связанное с этим наличие в зоне дефибрирования более жидкой массы с большим содержанием воды при температуре, превышающей точку ее кипения, способствует лучшему пропариванию и разрыхлению древесины. Снижение удельного расхода электроэнергии на дефибрирование при улучшении качественных показателей массы — одно из существенных преимуществ горячего жидкого дефибрирования.

Представляют интерес наблюдения на другом нашем крупном предприятии, проведенные на винтовых дефибрерах непрерывного действия. В табл. 16 приведены установленные наблюдениями изменения одного из основных показателей качества древесной массы — разрывной длины при повышении температуры массы и понижении концентрации массы в ванне.

Проведенные на этом же предприятии опыты по проверке влияния только концентрации массы на качество массы показали, что при снижении концентрации в ванне с 5,3 до 2,1% разрывная длина древесной массы повысилась с 2959 до 3697 м. В результате же перехода на горячее жидкое дефибрирование средняя по заводу разрывная длина древесной массы повысилась с 3270 до 3480 м, а удельный расход электроэнергии снизился с 1138 до 1076 квтч/т.

Эти же и другие наблюдения показали возможность снижения не менее чем на 10% удельного расхода электроэнергии в результате внедрения горячего жидкого дефибрирования.

С переходом на горячее жидкое дефибрирование средний срок службы дефибрерных камней значительно повышается. Данные того же завода показывают, что с переходом на жидкое горячее дефибрирование срок работы камня повышается на 50%, а производительность на 15%.

Несмотря на явное преимущество горячего жидкого способа дефибрирования, в особенности при выработке древесной массы для бумаги таких массовых сортов, как газетная, писчая, печатная и др., не на всех предприятиях удается быстро перейти на него. Некоторые заводы работают по этому способу только летом, а в зимних условиях вынуждены переходить на густой горячий способ дефибрирования со всеми вытекающими отсюда отрицательными последствиями. Это объясняется тем, что для внедрения горячего жидкого дефибрирования в постоянную практику температуру оборотной воды, поступающей в спрыски дефибреров, надо поддерживать не только летом, но и зимой на уровне не ниже 52—55° и иметь ее в количестве, вполне достаточном для поддержания низкой концентрации массы в ваннах, что зачастую бывает затруднительно.

Влажность балансов, поступающих на древесномаосный завод, равна около 40—50%, а масса, направляемая из древесномасс-ного.завода (после сгустителей) на бумагоделательные машины, содержит 94—95% влаги. Таким образом, каждая тонна выпускаемой древееномассным заводом готовой массы (считая на сухой вес) уносит с собой около 20 м3 воды, тогда как каждая тонна древесины (считая тоже на сухой вес), поступающей на древесномассный завод, приносит с собой только около 1 м3 воды. Следовательно, с каждой тонной массы выводится из системы около 20 м3 воды. С учетом утечек, испарения и пр. общая потеря воды, которую надо непрерывно восполнять, достигает 30— 35 м3/т вырабатываемой древесной массы.

Для поддержания постоянного количества воды в системе древесномассного завода требуется систематически добавлять со стороны довольно значительное ее количество. Для этой цели часто используют избыточную оборотную воду с бумагоделательных машин, но температура ее ниже температуры оборотной воды древесномассного завода и способствует ее охлаждению. А чем ниже будет температура оборотной воды, поступающей в спрыски дефибреров, тем выше приходится держать концентрацию массы в ванне, чтобы обеспечить высокую температуру дефибрирования. В результате на некоторых заводах концентрация массы в ваннах колеблется от 2—2,5% летом до 5—6% зимой.

Поэтому должны быть приняты необходимые меры для поддержания температуры оборотной воды и в зимних условиях на уровне, требуемом для работы по горячему жидкому дефибрированию.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум