книги / Оборудование целлюлозно-бумажного производства. Бумагоделательные машины
.pdfроне. Количество и размеры отсасывающих патрубков в колпа ках принимаются из расчета необходимого воздухообмена, обеспечивающего заданную сушку бумаги или картона. Ско рость движения паровоздушной смеси в вытяжных патрубках составляет 4—8 м/с.
Для равномерного удаления паровоздушной смеси по длине укрытий в каждом патрубке устанавливается регулирующий клапан. Для выравнивания потока паровоздушной смеси по ширине машины в потолочной подшивке с приводной стороны устанавливаются регулирующие заслонки. Укрытие сушильной части машины на I этаже является устройством, предотвра щающим распространение тепла и влаги в помещении. Двери и щиты с приводной и лицевой сторон раздвижные.
Колпак закрытого типа состоит из каркаса, обшитого утеп ленными потолочными и боковыми щитами, вытяжных патруб ков и укрытия машин на I этаже. С лицевой стороны машины у колпака подъемные щиты со смотровыми стеклами, с при водной — раздвижные. Подъемные щиты имеют автоматическое дистанционное и местное управление. Привод подъемных щи тов электромеханический с тросовой подвеской и тормозным устройством.
Основные размеры колпаков закрытого и открытого типов в зависимости от ширины бумагоделательной машины следую
щие (Li — расстояние от оси станины до стенки |
колпака с ли |
|||||
цевой стороны; Z-2 — то же до стенки колпака с приводной сто |
||||||
роны) : |
|
|
|
|
|
|
Обрезная ширина бумаги, мм |
2520 |
4200 |
6300 |
6720 |
8400 |
|
I ,, |
мм |
1800 |
1800 |
2000 |
2000 |
2000 |
L 2 , |
м м |
1900 |
1900 |
2200 |
2200 |
2200 |
9.4. УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ КОНВЕКТИВНОЙ СУШКИ БУМАГИ И КАРТОНА
Конвективные сушильные устройства — средство дополни тельного подвода тепла к материалу с целью интенсификации процесса испарения влаги и выравнивания влажности по ши рине полотна. Конвективные сушители устанавливаются не только над паровыми, но и над сотовыми цилиндрами устройств сушки с тепломеханическим выносом влаги. Целесообразность применения конвективных сушителей в многоцилиндровой сушильной части бумагоделательных машин определяется значи тельной интенсификацией процесса испарения влаги при одно временном обеспечении свободной (в соответствии с технологи ческими требованиями) усадки бумаги, выравниванием влажно сти полотна перед устройствами для нанесения проклеивающих веществ и эффективной подсушкой покровных слоев.
Конвективные сушители устанавливаются над сушильными цилиндрами с углом охвата 120—180° и выполняются как со
встроенным, так и с выносным оборудованием. Наибольшее распространение получили сушители со встроенным оборудо ванием, так как их использование максимально сокращает по тери тепла при транспортировке горячего воздуха по воздухо водам и позволяет снизить мощность необходимого вентиляци онного оборудования.
При интенсивном обдуве полотна воздухом происходит раз рушение пограничного слоя влаги, что обусловливает значи тельную интенсификацию ее испарения.
Струи воздуха прижимают полотно бумаги к цилиндру, что позволяет для ряда бумагоделательных машин не применять сушильные сукна.
Таким образом, к основным достоинствам конвективных сушителей можно отнести: увеличение производительности су шильной части; низкие капитальные затраты по сравнению с затратами на установку новых цилиндров с адекватной про изводительностью; полезную рекуперацию тепла паровоздуш ной смеси, обладающей высокими параметрами; улучшение качества бумаги благодаря более равномерной по ширине по лотна сушке; возможность работы сушильной части без доро гих и быстроизнашивающихся сукон.
Конвективные сушители целесообразно устанавливать на всех одноцилиндровых машинах и над сушильными цилинд рами, когда требуется повысить производительность машины и равномерность влажности материала по ширине.
Высокий термический коэффициент • полезного действия сушителя (75—80 %) обеспечивается благодаря высокой интен сивности сушки и незначительным тепловым потерям при хоро шей изоляции колпака. По мере повышения температуры ко личество воздуха, необходимое для вентиляции, уменьшается вследствие повышения влагосодержания рециркулирующей па ровоздушной смеси.
Применение высокопроизводительных сушителей позволяет повысить интенсивность сушки на 25—70 % в зависимости от вида высушиваемого материала, конструкции колпака, темпе ратуры и скорости подводимого воздуха.
Эффективность теплоотдачи зависит от конструкции сопл, их расстояния от материала, взаимного рсположеиия и направ ления обдува полотна. Обычно расстояние от среза сопл до по верхности бумаги составляет 5—10 мм, ширина щели сопла 0,5—5 мм, скорость истечения воздуха 35—100 м/с, а темпера тура подогретого паром в калориферах воздуха 120—160 °С, при газообразном или жидком топливе 250—550 °С.
В настоящее время широко применяются конвективные су шители с круглыми и щелевыми соплами и каналами для про дольного обтекания [5, 6, А. с. 315739 (СССР)].
Общий вид конвективного сушителя с сопловым обдувом полотна показан на рис. 9.6, а.
Для обеспечения равномерной влажности по ширине по лотна конвективный сушитель разделен на отдельные секции, что позволяет регулировать расход подаваемого воздуха. При
Ч |
3 |
2 |
Рис. 9.6. Конвективные сушители:
а — поперечный разрез конвективного сушителя с сопловым обдувом полотна: / —
сопловой |
аппарат; 2 — вентилятор системы циркуляции; 3 — теплоизолирующие |
щиты; |
|||
4 — калорифер; 6 — фрагмент соплового аппарата; |
в — конвективный |
сушитель |
к ло |
||
щильному |
цилиндру: 1 — лощильный |
цилиндр; 2 — осевой вентилятор |
системы |
цирку |
|
ляции; 3 — калорифер; 4 — фильтр; |
5 — механизм |
перемещения; г — схема движения |
воздуха в распределительной камере с продольным обтеканием
заправке полотна и в случае обрыва во избежание забивания бумажной массой узкого пространства между цилиндром и сопловым аппаратом сушитель поднимают на 300—400 мм.
На рис. 9.6, в представлен конвективный сушитель с. возду хораспределительной комбинированной камерой, обеспечиваю щей подачу воздуха через сопла и обтекание поверхности ма териала продольным потоком воздуха. Сушитель выполнен в виде двух самостоятельных секций. Каждая секция состоит из корпуса со встроенными в него калориферами, осевым вен тилятором, фильтрами и воздухораспределительной камерой. Секции сушителя в момент обрыва полотна с помощью меха низма перемещения [А. с. 296840 (СССР)] разводятся в сто роны, обеспечивая свободный доступ к лощильному цилиндру. Воздухораспределительная камера изготовлена из тонколисто вой коррозионностойкой стали.
Нагретый в калориферах воздух вентилятором подается в напорную камеру воздухораспределительного устройства и об текает полотно бумаги на коротких участках с относительно постоянной скоростью. Часть циркулирующего в системе горя чего насыщенного влагой воздуха подается вентилятором в теплорекуперационную установку, смешивается со свежим возду хом, нагревается и вновь подается в'сушитель [А. с. 317342 (СССР)]. Управление сушителем автоматическое, приборы и контрольная аппаратура устанавливаются на пульте управле ния.
Установка конвективного сушителя на бумагоделательной машине с лощильным цилиндром позволяет улучшить качество продукции, повысить производительность машины и значительно снизить удельный расход тепла [6].
В последнее время в установках конвективной сушки и си стемах вентиляции все шире применяются гибкие металлотка невые рукава. Металлотканевые рукава изготовляются из двух лент — металлической и тканевой, соединяемых замковым швом. Рукава гибкие, легкие, отличаются простотой конструк ции и хорошими эксплуатационными характеристиками.
9.5. УСТРОЙСТВА ДЛЯ ВЕНТИЛЯЦИИ МЕЖЦИЛИНДРОВЫХ ПРОСТРАНСТВ
Скорость испарения влаги из влажного полотна изменяется в зависимости от разности между давлением пара у поверхно сти полотна и парциальным давлением пара в воздухе. Испа рение на поверхности сушильного цилиндра (за исключением случаев применения сушильных сеток и сукон редкого перепле тения) незначительно. Установлено, что на быстроходных ма шинах в промежутках между цилиндрами испаряется до 70 % влаги. Поверхности цилиндров, высушиваемое полотно и сукно (сетка) образуют замкнутые межцилиндровые пространства, или так называемые карманы. В межцилиндровых простран ствах вследствие ограниченного движения воздуха повышается влагосодержание, температура и парциальное давление пара
воздушной среды. В условиях повышенной влажности воздуха в кармане процесс массопередачи замедляется и температура полотна остается высокой. При низкой влажности в межцилин дровом пространстве скорость испарения повышается, а темпе ратура полотна падает. При последующем контакте с сушиль ным цилиндром возникает более высокий перепад температур, что способствует интенсивной теплопередаче. Наибольшая влажность в кармане наблюдается вдоль оси машины. Это при водит, особенно на широкоформатных машинах, к неравномер ной сухости полотна.
Системы вентиляции межцилиндровых пространств должны обеспечивать низкую влажность воздуха в карманах и равно мерную влажность полотна по его ширине за счет регулирова ния расхода воздуха.
К наиболее распространенным конструкциям систем венти ляции карманов сушильной части современных машин и регу лировки профиля влажности полотна в первую очередь отно сятся сукнопродувные валики [78]. Сукнопродувные валики вы полняют следующие функции: заменяют сукноведущие валики, обезвоживают сукно и обеспечивают вентиляцию межцилин дровой полости.
Общий вид валика сотовой конструкции, его поперечный разрез и элемент сотовой поверхности показаны на рис. 9.7.
Сукнопродувной валик состоит из проницаемой оболочки сотовой конструкции, внутренней обечайки, торцевых крышек с цапфами. Кольцевое пространство между проницаемой обо лочкой и обечайкой разделено радиальными перегородками на продольные каналы. В каждом канале установлены пластины, жестко соединенные с радиальными перегородками.
Пластины помещаются наклонно в сторону выходных отвер стий. Вал устанавливается в подшипниковых опорах [А. с. 555192 (СССР)].
Горячий воздух подается в находящиеся в зоне охвата сук ном продольные каналы. Так как продольные каналы имеют переменное сечение, при вращении валика достигается равно мерный по длине расход горячего воздуха, что обеспечивает равномерную влажность сукна. Расход воздуха через рубашку сукносушильного валика в зависимости от воздухопроницаемо сти сукна составляет 600—800 м3/ч на 1 м ширины.
При наличии синтетических сеток также целесообразно применять поперечную подачу воздуха через специальные сет копродувные камеры. Температура воздуха обычно составляет около 90—120° В зависимости от скорости машины воздух по дается через сушильную сетку под определенным углом. Давле ние в камерах изменяется от 0,5 до 5 кПа. Горячий воздух, проходя через сетку, очищает ее. Сетка в процессе многомесяч ной эксплуатации может уменьшить свою воздухопроницае мость на 20—50 %.
|
|
Ь |
г |
Ч |
, |
|
|
|
|
|
-л= 4е==л |
1---- |
|
|
|
||
|
|
1 |
|
|
|
|||
|
|
У / |
1 |
|
__| |
|
|
|
|
|
|
* |
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 9.7. Сукнопродувной валик сотовой конструкции: |
|
|
|
|
|
|
||
а —продольный разрез |
валика; б — поперечный |
разрез валика; в — элемент проницаемой |
поверхности; 1 |
— проницаемая оболочка; |
2 — |
|||
внутренняя оболочка; |
3 — торцевая крышка; |
4 — цапфа; 5 — радиальная |
перегородка; |
6 — продольный |
канал; 7 —пластина; 8 - |
вы- |
ходпос отверстие; (J — подшипниковая опора; 10 — сукно
Сеткопродувные камеры, работающие при относительно вы соких давлениях (3—5 кПа), могут применяться в отдельных группах сушильной части. Наибольший эффект наблюдается при подаче горячего воздуха с высокой скоростью во втором периоде сушки. В первом периоде сушки с точки зрения эконо мии электроэнергии целесообразно устанавливать камеры, ра ботающие при низком давлении воздуха.
Сеткопродувная камера обеспечивает уменьшение влагосодержания сушильных сеток и сукон редкого переплетения, лик видирует застойные влажные зоны в карманах сушильной части путем принудительной циркуляции воздуха вокруг сетко ведущего валика, обеспечивает равномерную влажность по ши рине бумажного полотна.
К преимуществам камер можно отнести надежность ра боты, простоту конструкции, небольшие размеры устройства и подводящих воздуховодов, а также снижение расхода электро энергии благодаря циркуляции воздуха.
9.6. 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 сни зить металлоемкость применяемого оборудования. Особенность метода заключается в том, что горячий воздух под действием перепада давления (Ар), создаваемого на обеих сторонах высу шиваемого полотна, вступает в непосредственный контакт с во локнами и обеспечивает интенсивный тепло- и массоперенос. Сушка методом фильтрации воздуха особенно эффективна при производстве материалов, обладающих высокой воздухопрони цаемостью (фильтровальных видов бумаги и картона, бумаги для изделий санитарно-гигиенического назначения, синтетиче ской и др.). Интенсивность сушки этих материалов достигает 100—250 кг/(м2-ч), т. е. в 8—10 раз выше, чем на бумагодела тельной машине 4с традиционной цилиндровой сушильной частью [87, 58].
Характерные кинетические кривые сушки с прососом горячего воздуха показаны на рис. 9.8. Для сравнения на том же гра фике 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 вме сто прессовой части бумагоделательных машин, вырабатываю щих фильтровальные материалы. Высокоинтенснвная сушка с прососом горячего воздуха позволяет получить на этих машн-
нах более воздухопроницаемое полотно, чем на обычных маши нах с прессовой частью.
Известны два способа сушки на перфорированных сушиль ных цилиндрах с прососом воздуха: с подачей воздуха под из быточным давлением внутрь сушильного цилиндра и с созда нием разрежения на внутренней поверхности обечайки сушиль ного 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, сле дует отметить, что в первом облегчаются условия создания высоких перепадов давления, приложенных к сторонам высуши ваемого полотна, однако, поскольку давление стремится ото рвать полотно от поверхности цилиндра, здесь необходимо нали чие 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 дополни тельном прижиме отпадает.
В зависимости от конструкции конвективные сушители мо гут устанавливаться над одним или несколькими сушильными цилиндрами. Установка для сушки методом фильтрации воз духа со сдвоенным конвективным сушителем представлена на рис. 9.9.
Отечественная конструкция конвективного сушителя, пред назначенного для подачи горячего воздуха на поверхность вы сушиваемого 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/м2: |
°С, Др=5000 |
Па; 2 —Др=7000 |
Па; 3 — Др = 8500 Па; |
4 — |
|
/ — сквозная сушка, /=150 |
|||||
контактная сушка |
|
|
|
|
|
Рис. 9.9. Установка для сушки полотна методом тепломеханического выноса влаги:
/ — цилиндр сотовой |
конструкции; 2 — сушнтель конвективный, подъемный; 3, 4 — |
щиты раздвижные; |
5 — станина цилиндра; 5 —катки; 7 — направляющие; 8 — опорные |
башмаки; 9 — воздуховод системы удаления паровоздушной смеси
Рис. 9.10. Схема циркуляции воздуха и пароснабжения в системе сушки с теп ломеханическим выносом влаги:
/ —конвективный |
сушитель; |
2 — перфорированный |
цилиндр; |
3 —циркулирующая |
паро |
|
воздушная 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; // — воздуходувки; 12 — регуляторы |
расходов воздуха |
|
Часть паровоздушной смеси просасывается через полотно вследствие разрежения, создаваемого в цилиндре вентиляцион ными агрегатами. Циркулирующая часть паровоздушной смеси встроенными вентиляторами возвращается в колпак, смешива ется со свежим воздухом, очищается в фильтрах, нагревается
вкалориферах и вновь подается на полотно.
Взависимости от вида высушиваемого материала, произво дительности машины и конечных параметров паровоздушной смеси, прошедшей сквозь полотно, используются следующие основные конструктивные схемы: одноступенчатая с узлом ути лизации тепла -без циркуляции воздуха; одноступенчатая с цир куляцией воздуха и его промежуточным нагревом; многосту пенчатая с промежуточным нагревом и последовательной циркуляцией воздуха. В первой схеме отработанная паровоздуш
ная смесь отдает тепло в контактных или в регенеративных теп лообменниках. 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 рецир куляции. В многоступенчатых схемах воздух проходит сквозь полотно последовательно несколько раз. КПД систем повы шают установкой теплообменников.
Основные недостатки существующих конструкций сушиль ных цилиндров с прососом воздуха — трудность создания уп лотнения в местах контакта отсасывающих и подводящих ка мер с вращающимся перфорированным'сушильным цилиндром, отсутствие возможности визуального контроля за работой уп лотнений и трудность проведения демонтажных работ для за мены уплотнений.
Учитывая вышеизложенное, при создании отечественных конструкций устройств для сушки _.с прососом воздуха в пер вую очередь уделяют внимание созданию надежности и ремон топригодности уплотнительных элементов.
Конструкция сотового цилиндра [А. с. 573689 (СССР)] пред ставлена на рис. 9.11.
Основная особенность конструкции рассматриваемого ци линдра— размещение всех элементов для отвода паровоздуш ной смеси и для образования зон отсоса по окружности ци линдра 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 прикрепля ется внутренний цилиндр, размещенный внутри сотового ци-