Дипломная работа: Размольно-подготовительный отдел фабрики по производству бумаги

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.

Таким образом, в отношении расхода энергии на размол эта схема, по-видимому, имеет некоторые преимущества перед схемой с дросселированием массы на выходе из последней мельницы. Тем не менее вторая схема проще и имеет более широкое применение на бумажных и картонных предприятиях, нежели первая. Как по­казала практика, схема включения мельниц с дросселированием массы на выходном трубопроводе работает достаточно эффективно при сравнительно большой пропускной способности мельниц и, сле­довательно, при малом дросселировании массы, когда гидравличе­ское давление массы внутри мельницы не очень велико.

2.3.Мельница Мордена

Мельница Мордена является разновидностью конической мель­ницы с регулируемым рециркуляционным потоком массы внутри самой мельницы. Она очень компактна, производительна и позво­ляет вести достаточно

5. Рис. 5. Мельница Мордена «Стокмейкер»:

1 — общий вид и разрез мельницы; 2 — ротор; 3 — статор; 4 — рециркуляцион­ный клапан; 5 — присадочный маховичок;

6 — крыльчатка

эффективно как рафинирование, так и раз­мол с укорочением волокна.

Современная мельница Мордена (рис. 5) представляет собой размалывающий аппарат непрерывного действия. Мельница со­стоит из вращающегося полого ротора, соединенного непосред­ственно с электродвигателем эластичной муфтой, и неподвижного статора (кожуха), соединенного с маховичком присадочного меха­низма.

Ротор и статор неразъемные и изготовлены из отдельных отливок хромистой стали или фосфористой бронзы (при работе в слабокислой среде). Ножи на роторе установлены на таком же расстоянии друг от друга, как и на ролльном барабане, а на ста­торе— с меньшими промежутками.

Масса подается насосом внутрь полого ротора под давлением около 1,75 кгс/см2 и при помощи крыльчатки, насаженной на конце вала, прогоняется между ножами ротора и статора в направлении от широкого конца мельницы к узкому, при этом давление массы повышается до 3,5—4,2 кгс/см2. Из выпускной камеры массу при помощи клапанов можно направить на выход или снова в прием­ную камеру, а затем обратно в мельницу. В первом случае мель­ница будет работать с однократным пропуском массы, во втором — с многократным (с рециркуляцией). Величину рециркуляционного потока массы, а следовательно, и степень обработки волокна и производительность мельницы при помощи указанных клапанов можно регулировать в широких пределах.

До 1952 г. мельницы Мордена выпускались с двигателем мощностью 11О кВт для размола сульфитной целлю­лозы и 150 кВт для размола сульфатной целлюлозы. Число оборо­тов ротора 750—900 в минуту, вес мельницы 2—3 г, число ножей на роторе 40 и на статоре 63. Окружная скорость ротора на широ­ком конце аппарата 17,5—21 м/сек. Максимальная пропускная способность аппарата 100 г в сутки. Коэффициент полезного дей­ствия мельницы 60—65%.

Конические мельницы Мордена работают при концентрации массы 2—5% и применяются при выработке широкого ассорти­мента бумаги: писчей, для печати, крафт-мешочной, папиросной, пергамина и др. Устанавливают их в качестве самостоятель­ных размалывающих аппаратов непрерывного действия как в раз­мольно-подготовительном отделе, так и непосредственно перед бумагоделательной машиной. При необходимости получить массу высокой степенью помола в одном потоке устанавливают последо­вательно две и более мельницы.

2.4. Дисковые рафинеры

Дисковые рафинеры — размалывающие аппараты непрерывного действия. В настоящее время они находят широкое применение в производстве бумаги, картона, полуцеллюлозы и древесноволок­нистых плит. Все шире начинают применяться для непрерывного размола бумажной массы и в ряде случаев вытесняют конические мельницы. Особенно широкое распространение они получили в Ка­наде, США, в Скандинавских странах и в Японии. В СССР они установлены в основном на новых предприятиях.

Дисковые рафинеры применяются в первой и даже во второй ступени размола целлюлозы, где они вытесняют гидрофайнеры. Они хорошо рафинируют и фибриллируют волокно без укорочения, повышая прочностные свойства бумаги, особенно сопротивление раздиранию и излому, и ее растяжимость при низкой степени по­мола массы. Такая масса хорошо обезвоживается на сетке бумаго­делательной машины. Дисковые рафинеры имеют большую мощ­ность и производительность, требуют меньшие площадь для их раз­мещения и капитальные затраты на установку, проще и дешевле в обслуживании, расходуют меньше энергии на размол и экономич­нее в работе, чем конические мельницы.

В последующих стадиях размола наряду с коническими мель­ницами Жордана с успехом применяются трехдисковые рафинеры фирмы Спроут-Вальдрон.

Дисковые рафинеры с базальтовой гарнитурой особенно при­годны для размола коротковолокнистой целлюлозы из лиственных пород древесины и однолетних растений — соломы, багассы, трост­ника и др. Кроме того, они в последнее время получили применение для размола волокнистых материалов при высокой концентрации массы, 20—30%.

Дисковые рафинеры выпускаются с двумя и тремя дисками. У первых могут вращаться один или оба диска (в разных направ­лениях), у вторых вращается лишь один средний диск. Мельницы с двумя дисками выпускаются фирмами Сутерленд (только с одним вращающимся диском), Бауера, Спроут-Вальдрон. В СССР изго­товляются рафинеры марок МФ и ФД. Мельницы с тремя дисками выпускаются фирмами Спроут-Вальдрон и Бертрам.

Двухдисковые мельницы обычно изготовляются с литой гарни­турой иногда с базальтовой, трехдисковые — как с литой, так и с наборной гарнитурой. В бумажном и картонном производстве применяются обычно двухдисковые рафинеры с одним вращаю­щимся диском и трехдисковые, работающие при концентрации массы 3—5%. Двухдисковые рафинеры, у которых оба диска вра­щаются  в   разные  стороны,  применяются  главным  образом  для размола щепы и других волокнистых отходов в производстве древесноволокнистых плит и работают при концентрации от 8— 10% до 12-15%.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5