Непрерывный размол бумажной массы находит в настоящее время все большее применение и вытесняет ролльный размол. Из большого количества различных размалывающих аппаратов непре-рывного действия наибольшее значение имеют конические мель-ницы и дисковые рафинеры. Кроме того, применяются роллы не-прерывного действия, мельницы Мордена, полуконические мель-ницы, супротонаторы и др.

Коническая мельница, изобретенная Иосифом Жорданом в 1848 г., длительное время использовалась лишь как подсобный размалывающий аппарат в дополнение к роллам и самостоятель-ного значения не имела. Она применялась для домалывания массы после роллов и для лучшего рафинирования волокна перед поступ-лением 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 пис-чей 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 бу-мажной массы перед периодическим размолом в роллах, особенно при выработке массовых видов бумаги в условиях специализации бумагоделательных машин, значительное распространение непре-рывный размол в конических и дисковых мельницах получил зна-чительно позже.

В настоящее время из конических мельниц наибольшее приме-нение находят мельницы Жордана (с наборной гарнитурой) и гидрофайнеры (с литой гарнитурой). Первые отличаются более тон-кими ножами, работают с меньшей окружной скоростью конуса, при более низкой концентрации массы и производят размол воло-кон при значительном их укорочении. Вторые отличаются более толстыми литыми ножами, работают при более высокой окружной скорости конуса, с более высокой концентрацией массы и произво-дят 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 Мор-дена, 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 осу-ществляют в три ступени, используя эти и другие аппараты, напри-мер мельницы Мордена и дисковые рафинеры, и применяя различ-ную 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 гид-рофайнерах.

Коническая мельница Жордана (рис. 1). Она состоит из кони-ческого 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 отно-сительно неподвижного кожуха, чем достигаются сближение ножей ротора и статора и необходимая присадка размалывающего ор-гана. Перемещать конус в осевом направлении можно с помощью ручного маховичка через червячную или зубчатую передачу, а также с помощью электрического, пневматического или гидравли-ческого 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 гид-равлического 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), пока-зали, 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, закреп-ленным на стальном валу. В продольные пазы на поверхности ко-нуса вставляют ножи, которые крепятся к ротору стальными коль-цами, и между ними закладываются деревянные прокладки. При-меняют и другие методы крепления ножей на конусе и кожухе ко-нических 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 вибри-ровали при работе мельницы. Ножи на кожухе изогнуты под углом 170--174° и установлены так, что ножи конуса набегают на вер-шину угла этих ножей, что предотвращает западание ножей при работе мельницы и улучшает размалывающее действие аппарата. У других конструкций мельниц Жордана кожух выполнен неразъ-емным, из одной чугунной отливки. Расстояние между ножами кожуха обычно бывает несколько меньше, чем на конусе, и состав-ляет 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 рафи-неров для укорочения волокон, более же толстые ножи, 8--10 мм, применяют при размоле массы в одну ступень с меньшим укоро-чением волокон.

У конических мельниц Жордана срок службы ножей зависит от их толщины и материала, из которого они изготовлены, и сте-пени 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 конус-ностью ротора 11--24°. Мощность двигателя колеблется от 60 до 600 кет, окружная скорость по диаметру от 8 до 22 м/сек. Некото-рые конструкции мельниц позволяют работать при разных окруж-ных скоростях. Мельницы Жордана, предназначенные для укороче-ния волокон, работают при скорости 8--12 м/сек. Если при размоле необходимо подвергнуть волокно большему гидратирующему действию при меньшем укорочении, применяют конические мель-ницы 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 гар-нитурой (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 кону-сов и мощностью двигателя от 25 до 588 кет.

Широкое применение находят также конические мельницы Жор-дана Мессон-Миджет (Англия) и скоростные мельницы Джонса (США).

Скоростная мельница Джонса отличается малым габаритом, малым весом и компактностью. Она имеет конус дли-ной 500 мм и диаметром 350/200 мм, снабжена роликовыми под-шипниками и двигателем мощностью 55 или ПО кет (число оборо-тов 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). Под-бирая соответствующую гарнитуру и электродвигатель, можно под-вергать массу в этой мельнице как режущему, так и гидратирующему действию. Применяется скоростная мельница Джонса для размола тряпичной полумассы и целлюлозы при производстве вы-сокосортных, 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 га-баритом, 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 ноже-вой рубашкой из хромистой стали с выфрезерованными зигзаго-образными ножами двух размеров (58 шт.) и толщиной 10--12 мм.

Подшипники ротора сферические, перемещающиеся вместе с ва-лом 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 электродвига-теля мощностью 150 кет (число оборотов 1450 в минуту) без про-межуточного 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 дей-ствию размола, чем более низкая, при которой обычно работают конические мельницы. Поэтому при двухступенчатой схеме размола на гйдрофайнерах и мельницах Жордана целесообразно иметь со-ответствующие 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 приса-дочным устройством «Дюотролл» (электродвигатель), управляю-щим 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 мощно-стью 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 харак-теристика отечественных гидрофайнеров марки МКЛ приведена в «Справочнике бумажника», т. II, 1965 г.) Они с успехом приме-няются при двухступенчатой схеме размола в комбинации с мель-ницами Жордана при выработке многих видов бумаги из целлю-лозы 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. Цел-люлозу нужно только освободить от пучков (рафинировать), расче-сать и слегка гидратировать. Более экономично такой размол осу-ществляется 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 раздира-нию, надрыву и излому, так как волокно хорошо фибриллируется и гидратируется при размоле без значительного укорочения и при-обретает пластичность.

2.2. Схемы установок и работа конических мельниц.

Конические мельницы могут быть использованы для домалывания и рафиниро-вания массы в дополнение к роллам, а также в качестве самостоя-тельных размалывающих аппаратов непрерывного действия. В за-висимости от назначения схемы их установок могут быть различными. В первом случае конические мельницы могут уста-навливаться 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 неболь-шой производительности с таким расчетом, чтобы она была полно-стью загружена, иначе аппарат будет работать неэкономично.

При использовании конических мельниц в качестве самостоя-тельных размалывающих аппаратов непрерывного действия при-меняются циклические и непрерывные схемы размола. Первая из них приме-няется при сравнительно небольшой производительности установки и мо-жет быть использована при размоле до высокой степени помола массы. Она может с успехом применяться при выработке широкого ассортимен-та бумаги на одной и той же бумагоде-лательной машине, так как позволяет менять характер размола волокна.

Количество размолотой массы, поступающей в метальный бас-сейн, устанавливается с таким расчетом, чтобы обеспечить беспере-бойную работу бумагоделательной машины. Эффект обработки массы в этой системе зависит от степени присадки ротора мель-ницы и величины потока размолотой массы, возвращающейся в мельницу (т. е. от коэффициента рециркуляции). Чем больше за-гружена 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 регули-руется присадкой размалывающих органов мельниц, а также отбо-ром размолотой массы (или производительностью мельницы). Сле-довательно, между эффектом обработки массы и производительно-стью конической мельницы существует обратная зависимость, производительность мельниц зависит от вида волокна и требуе-мой степени помола массы.

Принципиальная разница между двумя вышеуказанными схе-мами непрерывного размола массы заключается в том, что при размоле массы по второй схеме с рециркуляцией процесс обра-ботки 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 на-пор может достигать гораздо больших значений. Повышение гид-равлического давления внутри мельницы при сильном дросселиро-вании массы задвижкой на выходном массопроводе приводит к воз-растанию 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 по-казала практика, схема включения мельниц с дросселированием массы на выходном трубопроводе работает достаточно эффективно при сравнительно большой пропускной способности мельниц и, сле-довательно, при малом дросселировании массы, когда гидравличе-ское давление массы внутри мельницы не очень велико.

2.3.Мельница Мордена

Мельница Мордена является разновидностью конической мель-ницы с регулируемым рециркуляционным потоком массы внутри самой мельницы. Она очень компактна, производительна и позво-ляет вести достаточно

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

1 -- общий вид и разрез мельницы; 2 -- ротор; 3 -- статор; 4 -- рециркуляцион-ный клапан; 5 -- присадочный маховичок;

6 -- крыльчатка

эффективно как рафинирование, так и раз-мол с укорочением волокна.

Современная мельница Мордена (рис. 5) представляет собой размалывающий аппарат непрерывного действия. Мельница со-стоит из вращающегося полого ротора, соединенного непосред-ственно с электродвигателем эластичной муфтой, и неподвижного статора (кожуха), соединенного с маховичком присадочного меха-низма.

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 ста-торе-- 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 прием-ную камеру, а затем обратно в мельницу. В первом случае мель-ница 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 целлю-лозы и 150 кВт для размола сульфатной целлюлозы. Число оборо-тов ротора 750--900 в минуту, вес мельницы 2--3 г, число ножей на роторе 40 и на статоре 63. Окружная скорость ротора на широ-ком конце аппарата 17,5--21 м/сек. Максимальная пропускная способность аппарата 100 г в сутки. Коэффициент полезного дей-ствия мельницы 60--65%.

Конические мельницы Мордена работают при концентрации массы 2--5% и применяются при выработке широкого ассорти-мента бумаги: писчей, для печати, крафт-мешочной, папиросной, пергамина и др. Устанавливают их в качестве самостоятель-ных размалывающих аппаратов непрерывного действия как в раз-мольно-подготовительном отделе, так и непосредственно перед бумагоделательной машиной. При необходимости получить массу высокой степенью помола в одном потоке устанавливают последо-вательно 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 древесноволок-нистых плит. Все шире начинают применяться для непрерывного размола бумажной массы и в ряде случаев вытесняют конические мельницы. Особенно широкое распространение они получили в Ка-наде, 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 по-мола массы. Такая масса хорошо обезвоживается на сетке бумаго-делательной машины. Дисковые рафинеры имеют большую мощ-ность и производительность, требуют меньшие площадь для их раз-мещения и капитальные затраты на установку, проще и дешевле в обслуживании, расходуют меньше энергии на размол и экономич-нее в работе, чем конические мельницы.

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

Дисковые рафинеры с базальтовой гарнитурой особенно при-годны для размола коротковолокнистой целлюлозы из лиственных пород древесины и однолетних растений -- соломы, багассы, трост-ника 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 направ-лениях), у вторых вращается лишь один средний диск. Мельницы с двумя дисками выпускаются фирмами Сутерленд (только с одним вращающимся диском), Бауера, Спроут-Вальдрон. В СССР изго-товляются рафинеры марок МФ и ФД. Мельницы с тремя дисками выпускаются фирмами Спроут-Вальдрон и Бертрам.

Двухдисковые мельницы обычно изготовляются с литой гарни-турой иногда с базальтовой, трехдисковые -- как с литой, так и с наборной гарнитурой. В бумажном и картонном производстве применяются обычно двухдисковые рафинеры с одним вращаю-щимся диском и трехдисковые, работающие при концентрации массы 3--5%. Двухдисковые рафинеры, у которых оба диска вра-щаются 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%.

Размалывающая гарнитура обычно выполняется в виде шести сменных сегментов, закрепляемых на внутренней поверхности дис-ков. Сегменты выполняются из чугуна или стали. Расположение и форма канавок на сегментах выбираются в зависимости от вида и характера обработки волокнистого материала. Обычно канавки располагаются кольцевыми рядами с разным углом наклона в каж-дом ряду к радиусу диска, а глубина канавок уменьшается от центра к периферии. По мере износа кромки канавок затупляются и глубина канавок уменьшается, что отражается на характере размола и производительности рафинера. Чтобы поддержать по-стоянным состояние режущих кромок, иногда практикуют через определенные интервалы времени изменение направления враще-ния дисков. При сильном износе канавки углубляют проточкой или заменяют сегменты.

Эффект обработки волокна в дисковых рафинерах зависит от типа размалывающей гарнитуры, концентрации массы, вида волок-нистого материала, зазора между дисками и количества проходя-щей массы. Последнее зависит от величины зазора между разма-лывающими органами и давления массы на входе в мельницу. Поэтому при увеличении давления массы на входе и при увели-чении зазора между дисками пропускная способность мельницы возрастает, а эффект обработки снижается.

Обычно дисковые рафинеры устанавливают параллельно в одну или две ступени, причем избыток массы из общего сборника раз-молотой массы направляют обратно по переливному рециркуля-ционному массопроводу в приемный бассейн. Изменяя количество рециркулируемой массы, можно значительно повысить эффект об-работки бумажной массы.

Последовательная установка дисковых рафинеров обычно не практикуется, так как она затрудняет регулирование давления массы у рафинеров, расположенных в одной цепочке.

Обычно дисковые рафинеры работают при величине зазора между дисками 0,1--0,2 мм, давлении массы на входе около 2 кгс/см2 и при достаточно высокой нагрузке двигателя.

Рафинер Сутерленда. Рафинер Сутерленда имеет два диска, из которых один неподвижен, а другой вращается от элек-тродвигателя через эластичную муфту. Масса подается под напо-ром по трубе и через центральное отверстие в неподвижном диске проходит в зазор между дисками рафинера. Далее под влиянием центробежной силы и напора масса продвигается к периферии, подвергаясь обработке между размалывающими поверхностями дисков.

Диски рафинера толщиной 50 мм литые, сменные с выфрезеро-ванными на них параллельными канавками, глубина которых сни-жается от центра к периферии. Общий срок службы дисков 10 лет, а время между проточками канавок 6--8 месяцев. Присадка раз-малывающих органов производится перемещением в осевом на-правлении неподвижного диска при помощи гидравлического поршня.

Процесс размола массы в рафинере Сутерленда регулируют изменением его пропускной способности (изменяя давление массы на входе и выходе из рафинера при постоянном зазоре между дис-ками) и оптимальной потребляемой мощности, обеспечивающих надлежащую обработку волокнистого материала, а также изме-нением величины рециркулируемого потока, возвращаемого на ра-финер. При понижении давления массы до 0,2 кгс/см2 электродвигатель мельницы автоматически отключается во избежание повреж-дения дисков .

Рис. 6. Дисковый рафинер Сутерленда:

1 -- неподвижный диск; 2-- вращающийся диск; 3 -- вход массы; 4 -- гидравлический

цилиндр для присадки неподвижного диска; 5 -- манометр; 6 -- указатель перемещения

диска; 7--регулирование воды на поршень

Рафинеры работают при концентрации массы 3--4,5% и при-меняются для размола бумажной массы при выработке всевоз-можных видов бумаги (в том числе мешочной, оберточной, салфе-точной, книжной, писчей, шелковки, а также крафт-картона). Кроме того, эти рафинеры используются для рафинирования цел-люлозы и полуцеллюлозы после варки. Рафинеры Сутерленда вы-пускаются четырех величин с дисками диаметром от 864 до 1372 мм и мощностью двигателя от ПО до 750 кет.

Двухдисковые рафинеры с двумя вращающимися дисками. Ра-финер этого типа состоит из двух цельнометаллических дисков со сменными секторами, на поверхности которых выфрезерованы канавки. Оба диска вращаются в разные стороны от двух электродвигателей. Волокнистый материал подается специальным питателем через боковое отверстие в одном из дисков. Присадка дисков осуществляется осевым перемещением одного из дисков при помощи ручного маховичка со стороны, противоположной входу массы.

Рафинеры этого типа применяются для рафинирования волок-нистых отходов при выработке грубых оберточных видов бумаги и картона, а также для размола щепы в производстве древесно-волокнистых плит. Размол щепы производится при высокой кон-центрации-- 12--15%.

3. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

3.1. Выбор композиции вырабатываемой продукции и основного агрегата

Бумага должна обладать хорошим восприятием печатных красок, иметь прочную поверхность и не должна пылить.

Просвет бумага должен быть равномерным и соответствовать образцу, согласованному между потребителем и изготовителем.

Разнооттеночность в одной партии бумаги не допускается.

Обрез кромок бумаги должен быть чистым и ровным.

Намотка бумаги должна быть равномерной и плотной по всей ширине рулона.

В бумаге не допускаются складки, морщины, залощенные и матовые полосы, пятна, в том числе просвечивающие, надрывы и отверстия, видимые на просвет невооруженным глазом.

В рулонной бумаге допускаются малозаметные морщины и другие дефекты, кроме надрывов и отверстий, которые не могут быть обнаружены в процессе перемотки, если показатель этих внутрирулонных дефектов, определенный по ГОСТ 13525.5--68, не превышает 1,0%.

Число склеек в рулоне не должно превышать двух, для
бумаги марки В и поставляемой на экспорт -- одной, а для бумаги
с государственным Знаком качества -- одной на 10 рулонов для
бумаги форматом до 90 см включительно, и одной на 5 рулонов
для бумаги форматом свыше 90 см.

Концы полотна бумаги в местах обрывов должны быть прочно склеены по всей ширине рулона без склеивания смежных слоев.

По показателям качества бумага первого сорта должна соответствовать нормам, указанным в таблице.

Таблица 1

Наименование показателя	Норма для бумаги марки А	Метод испытания
1. Состав по волокну, % Целлюлоза сульфитная белёная хвойная по ГОСТ 3914-74 , не менее Целлюлоза сульфитная белёная лиственная по нормативно- технической документации, не более	80 20	По ГОСТ 7500-75
2. Масса бумаги площадью 1 м2 , г	120	По ГОСТ 13199-67
3. Плотность, г/см3	0,95-1,10	По ГОСТ 13199-67
4.Разрывная длина в среднем по двум направлениям , м, не менее: рулонной листовой	2200 1900	По ГОСТ 135.25.1-79
5. Сопротивление излому (число двойных перегибов) в поперечном направлении , не менее	5	По ГОСТ 135.25.2-68
6. Степень проклейки, мм: а) для бумаги всех масс, кроме массы бумаги площадью 1 м2 220 г	0,25- 0,75	По ГОСТ 8049- 82
7. Зольность, %	18-22	По ГОСТ 7629- 77
8. Гладкость, с	300 -650	По ГОСТ 12795- 78
9. Впитываемость, с	25-40	По ГОСТ 12603- 67
10 Сорность	100	По ГОСТ 13525.4- 68
11. Белизна,% а) без оптического отбеливателя, не менее Разница значений белизны по сторонам, %, не более б) с оптическим отбеливателем , не менее Разница значений белизны по сторонам , %, не более	76	По ГОСТ 7690- 76
12. Влажность, %	5,5+1	По ГОСТ 13525.19- 71

На дисковых мельницах осуществляют следующие виды размо-ла волокнистых материалов:

1.Предварительный размол - осуществляется в варочных цехах с целью разделения сучков, костры и непроваренной щепы на во-локна.

2.Размол щепы - осуществляется оря производстве различных видов древесной массы (термомеханическом, химико-термомеханическом и т.п.) и при размоле полуцеллюлозы высокого выхода.

3. Размол отходов сортирования целлюлозного и древесномассного

производства,

4. Массный размол - осуществляется в размольно-поодготовительных цехах для придания размалываемым волокнам определенных тех-нологических свойств.

5. Окончательный размол или "выравнивание" массы - осуществляет-ся перед подачей массы на бумаго- или картоноделательную ма-шину для расщепления сгустков волокон в массе.

Основным видом размола, применяемым на всех предприятиях, выпускающих бумагу и картон, является массный размол. Массный размол может проводиться как при низкой концентрации (2-6 %), так и при высокой (10-13 %).

Оптимальным режимом работы дисковых мельниц считается такой.при котором прирост степени помола за одну ступень сос-тавляет 5-15 _ ШР. При этом для трудноразмалываемых материалов (сульфатная, хлопковая целлюлоза и др,) рекомендуется прирост степени помола 5-8°ШР за одну ступень, а для легкоразмалываемых (сульфитной целлюлозы, нейтральносульфитной полуцеллюлозы и др.) рекомендуется - 8-15°ШР.

Необходимое количество дисковых мельниц определяется по затратам энергии на размол. Для расчета используют показатель удельного расхода энергии Ао, показывающий, сколько энергии нуж-но затратить, чтобы повысить степень помола I т полуфабриката на 1°ШР. Этот показатель практически не зависит от типа размалываю-щего оборудования и определяется только видом полуфабриката. Зна-чения удельных расходов энергии для основных видов полуфабрика-тов в зависимости от глубины процесса размола приведены в табл.3.

Таблица 3

Средние значения удельных расходов энергии (А0)

при размоле основных видов полуфабрикатов

Вид волокнистого полуфабриката	Удельный расход энергии (А0), кВтч/т_ШР
	размол от 13 - 15 до 27-30 _ШР
Сульфитная хвойная беленая целлюлоза	5

3.2. Выбор оборудования для размола полуфабрикатов

Размалывающее оборудование предназначено для разделения полуфабрикатов на волокна, их измельчения, фибрилляции, гидратации и придания им ряда определённых свойств.

Для размола полуфабрикатов применяются различные виды оборудования: дисковые и конические мельницы, роллы, пульсационные мельницы и т.п. В настоящее время на предприятиях, вырабатывающих массовые виды бумаги и картона, применяются почти исключительно дисковые мельницы. Широкое их применение объясняется рядом преимуществ: возможностью размола массы при высокой концентрации (до 40%) ; повышением однородности получаемой массы ; меньшими габаритами и удобством обслуживания; значительно большей мощностью одного агрегата и снижением удельного расхода электроэнергии на 15- 25 % по сравнению с коническими мельницами. Применяем следующую дисковую мельницу.

Таблица 4

Тип или марка

Мощность

_л.двигателя., МЭД, кВт

Частота вращения ротора, с-1

Диаметр диска. Мм

Производительность

воздушно-

сухого волокна,

т/сутки

Примечание

МД -17

250

1500

630

Расход электроэнергии на размол полуфабриката определяется по формуле, кВт*ч/сут

А = А0 * Q (ПК - ПН)

где А0 - удельный расход энергии ,кВт*ч/т*_ШР (из табл. 5)

Q - количество воздушносухого полуфабриката, направляемого на размол, т;

ПК и ПН - конечная и начальная степень помола массы, _ШР

Суммарный расход электроэнергии на размол (А) составит:

А = 5* 200 (30-14) = 16000 кВт*ч/сут

Далее определяется суммарная мощность электродвигателей дисковых мельниц (МЭД) с учётом круглосуточной работы мельниц:

А 16000

МЭД = ----------------- = --------------- = 766 кВт

ф * з 24 * 0,87

где ф - количество часов работы мельницы в сутки (24 час)

з - коэффициент загрузки электродвигателей (0,85 - 0,90)

Определяем количество ступеней размола полуфабриката (n)^

ПК - ПН 30 -14

n = ---------------- = ------------------- = 1.6

? _ШР 10

где ? _ШР- рекомендуемый прирост степени помола полуфабриката за одну ступень.

Распределение мощности между ступенями размола может быть различным и определяется принятым технологическим режимом. Допустим, что 60 % мощности расходуется на первой ступени размола, а остальные 40 % на второй, тогда суммарная мощность электродвигателей мельниц первой ступени будет равна:

МЭД1 = МЭД * 0,6 = 766 * 0,6 = 460 кВт

а для второй ступени:

МЭД2 = МЭД * 0,4 = 766 * 0,4 = 306 кВт

Принимаем для размола мельницы МДС - 17 с электродвигателями мощностью по 250 кВт. Тогда количество мельниц, необходимых для первой ступени размола, составит

460 /250 = 2 шт.С учётом резерва необходимо предусмотреть установку 3 мельниц.

Для второй ступени размола соответственно 306 / 250 = 2 . С учётом резерва устанавливаем 3 шт. МДС -1 7.

3.3. Выбор оборудования для сортирования, очистки и сгущения массы

Перед изготовлением бумаги и картона волокнистую массу необходимо очистить от различного вида загрязнений. Загрязнения. Имеющие плотность большую чем волокна (песок, уголь, металл и т.п.) , обычно удаляют на вихревых очистителях, а также загрязнения, как непровар, сучки, костра, сгустки волокон удаляются в различных сортировках. Для сортирования волокнистой массы перед бумаго-и картоноделательными машинами применяются центробежные и напорные сортировки.

Центробежные сортировки (типа СЦ) применяются для тонкого сортирования сульфитной целлюлозы, сульфатной целлюлозы, полуцеллюлозы, древесной и макулатурной массы.

Таблица 5

Техническая характеристика центробежной сортировки

Наименование параметров

СЦ - 0,4 - 01

Площадь сита, м 2

Производительность по воздушно- сухому волокну,

т/сутки:

сульфитная целлюлоза при диаметре отверстий сита 2,2 мм (с = 1,2-1,4%)

древесная масса при диаметре отверстий сита 1,8 мм (с = 1,2 - 1,4 %)

максимальная концентрация сортируемой массы , %

давление сортируемой массы ,Мпа

Давление разбавительной воды, Мпа

Количество разбавительной воды, % от количества сортированной массы

Количество лопастей

Частота вращения ротора, мин-1

Мощность электродвигателя, кВт

Габаритны размеры, м:

длина

ширина

высота

Масса с электродвигателем, т

0,4

25- 30

20 -28

2,5

0,012- 0,024

0,035- 0,04

10 -30

1250

1,12

0,59

1,04

0,51

Очень широкое применение на современных предприятиях получили вихревые очистители. В России они выпускаются двух типов: ОМ - для грубой очистки массы концентрацией до 5% и ОК в основном для тонкой очистки массы концентрацией до 1%. Вихревые очистители Ом чаще всего используют для грубой очистки макулатурной массы. Очистители ОК -01 применяют для очистки полуфабрикатов , в которых строго регламентируется сорность, ОК- 02 для очистки древесной массы и некоторых видов целлюлозы, очистители Ок - 04 - перед бумаго -и картоноделательными машинами, а ОК -08 - для грубой очистки массы.

Для снижения потерь волокна с отходами от вихревых очистителей они компонуются в установки (УВК) , состоящие из нескольких последовательных ступеней. Выпускаемые у нас в стране установки - трёхступенчатые, укомплектованные очистителями ОК - 01, ОК-02 или ОК-04. Оптимальная концентрация массы, подаваемой на установки вихревых очистителей , - 0,5- 0,7 %. Следует отметить, что установки УВК … 0,4, применяемые в основном перед бумаго -и картоноделательными машинами, позволяют не только очистить, но и провести одновременную деаэрацию массы, что положительно сказывается на работе машины и качестве получаемой продукции.

Таблица 6

Техническая характеристика очистителя ОМ -01

Наименование параметров	ОМ -01
Диаметр очистителя, мм	140
Пропускная способность, л/мин.	670
Эффективность очистки массы от минеральных включений размером более 3 мм, скрепок, кнопок и т.п. , %	Не менее 80
Габаритны размеры, м: Длина Ширина высота	1,02 0,94 2,66
Масса, т	0,33

В целлюлозно - бумажном производстве часто применяется операция сгущения волокнистой суспензии. Для её осуществления применяются барабанные бесшаберные (для сгущения целлюлозы) и шаберные (преимущественно - для древесной массы) сгустители для повышения концентрации массы от 0,2 до 7 %, барабанные сгустители с подачей массы внутрь барабана и сгущающие транспортёры до концентрации 4-7 5, двухбарабанные сгустители для сгущения массы до концентрации 20-50 %. Более перспективными в настоящее время считаются двухбарабанные сгустители. Производительность сгущающего оборудования зависит от следующих основных факторов: степени помола, концентрации, температуры и вида волокнистой массы.

Таблица 7

Техническая характеристика шаберного сгустителя СШ -06

Наименование параметров	СШ -06
Боковая поверхность цилиндра, м2	6
Производительность по воздушносухому волокну. т/сут: древесная масса целлюлоза масса из макулатуры	10-15 20-25 8-12
Концентрация поступающей на сгущение массы. %	0,4-1,0
Концентрация сгущенной массы, %	5-7
Частота вращения цилиндра, мин -1	14,4
Диаметр шаберного вала, мм	460
Мощность электродвигателя, кВт	2,2
Габаритные размеры, м длина ширина высота	3,16 2,16 2,09
Масса, т	4,00

3.4. Выбор оборудования для хранения массы и подачи на машину

В целлюлозно -бумажном производстве применяются различные бассейны, необходимые для создания запаса волокнистой массы между производственными цехами и отделами; для составления и выравнивания композиции и концентрации массы. Эти бассейны оснащаются перемешивающими устройствами для поддержания массы во взвешенном состоянии.

По конструкции бассейны бывают горизонтальные и вертикальные, а по типу перемешивающих устройств - лопастные, циркуляционные и пропеллерные.

Горизонтальные бассейны применяются на старых предприятиях. Их объём составляет от 30-40 до 100-150 м3. Основными недостатками горизонтальных бассейнов являются - большая занимаемая площадь и недостаточно интенсивное перемешивание массы во всём объёме бассейна.

В настоящее время применяются почти исключительно вертикальные бассейны.

Таблица 8

Размеры вертикального машинного бассейна и характеристика

перемешивающих устройств

Объём бассейна	Внутренний диаметр , м, d	Высота пропеллера над уровнем днища бассейна, м h2	Пропеллерное перемешивающее устройство
			Диаметр gропеллера, м. D	Частота вращения, с-1	Мощность _л. двигателя, кВт
80	4,2 -4,6	0,250	1.200	3,60	40

Расчёт ёмкости бассейна производится исходя из максимального количества массы, подлежащей хранению, и потребного времени хранения массы в бассейне. Согласно рекомендациям ГИПРОБУМа бассейны должны быть рассчитаны на 8 часов хранения массы.

Как правило, продолжительность хранения полуфабрикатов принимается до и после размола - 2 ч., а бумажной массы в смесительном (композиционном0 и машинном бассейнах - 15 -30 мин.

В некоторых случаях предусматривается хранение полуфабрикатов до размола в башнях высокой концентрации (12- 15%), рассчитываемых на 15-24 - часовой запас.

Расчёт ёмкости бассейна производится по формуле:

P *(100 - n)*t 70* (100 - 0.12) * 8

V= ------------------------------- * k = ---------------------------------- * 1.2 = 66,6 м3

Z* C 24 * 40

Расчёт времени, на которое рассчитан запас массы в бассейне определённой ёмкости рассчитывается по формуле:

V * Z * C 70 * 24 * 40

t = ---------------------------- = ------------------------------- = 8 ч.

P*(100 - n)*1.2 70 * (100-0,12 ) *1.2

где Р - количество воздушносухого волокнистого материала. т/сут.;

V - объём бассейна, м3 ;

n - влажность воздушносухого волокнистого материала . % (в соответствии с ГОСТ для полуфабрикатов n = 12% , для бумаги и картона

n = 5-8%).

T - время хранения массы;

z - количество рабочих часов в сутки (принимается 24 ч.);

с - концентрация волокнистой суспензии в бассейне, %;

к - коэффициент, учитывающий неполноту заполнения бассейна;

Ёмкости бассейнов необходимо унифицировать, чтобы облегчить их изготовление, компоновку, эксплуатацию и ремонт. Желательно иметь не больше двух типоразмеров.

Таблица 9

Унификация объёмов бассейнов

Назначение бассейна	По расчёту	После унификации	Тип циркуляционного устройства	Мощность Электродвигателя ЦУ, кВт
	Время запаса массы,ч	Объём бассейна, м3	Объём бассейна, м3	Время запаса массы,ч
Приёмный бассейн целлюлозы	2	482	550	2,3	ЦУ-04	40*2
Приёмный бассейн древесной массы	2	385	350	1,8	ЦУ-04	28*2
Бассейн машинный	0,5	319	350	0,6	ЦУ-04	28*2

Таблица 10

Техническая характеристика массного насоса типа «БМ»

Параметр	Марка насоса 5БМ-7
Концентрация массы, %	4
Производительность, м3/ч	39,6
Напор, м	15,7
Частота вращения, мин-1	1450
Мощность электродвигателя, кВт	5,5
Габариты насоса, мм	1250* 410*555
Масса насоса, т	0,25

Для перекачки волокнистой массы от одного участка производства к другому применяются массные насосы. Выбор насоса производится исходя из полного напора массы, который должен создавать насос, и его производительности.

Расчёт полного напора насоса следует производить после того, как выполнены компоновочные чертежи и точно определено местонахождение насоса. При этом необходимо составить схему трубопроводов с указанием их длины и всех местных сопротивлений (тройник, переход, отвод и т.д.).

Обычно для передвижения волокнистых суспензий в пределах массоподготовительного отдела насос должен обеспечить напор 15-25 м.

Производительность насоса (м3/ч) рассчитывается по формуле:

Р * (100 - n) 80 *(100 - 0.12)

Q М = --------------------- = --------------------- = 8300 м3/ч

z*с 24 *40%

Q Н = Q М * 1,3 = 830*1.3 = 10800 м3/ч

где Р - количество воздушносухого волокнистого материала, т/сут.;

n - влажность воздушносухого волокнистого материала, % ;

z - количество рабочих часов в сутки (принимается 24 ч.);

с - концентрация волокнистой суспензии на нагнетающей линии насоса, % ;

1,3 - коэффициент, учитывающий запас производительности насоса.

На быстроходных машинах масса из машинного бассейна разбавляется оборотной водой до заданной концентрации в смесительном насосе и далее проходит до напускного устройства машины по трубопроводам и оборудованию , не соприкасаясь с воздухом.

Для обеспечения постоянства количества подаваемой в смесительный насос массы применяется ящик постоянного напора, а для стабилизации уровня регистровой воды, подаваемой на разбавление применяется перелив её избытка в сборник избыточной воды.

Ящик постоянного напора позволяет снизить пульсацию масс, возникающую в трубопроводах, удалить значительное количество воздуха из массы и обеспечить постоянное давление массы, идущей на разбавление. Конструктивно ящик постоянного напора представляет собой металлическую ёмкость объёмом до 12 м3 , состоящую из трёх отделений:

а) отделения подачи массы;

б) отделения отвода избытка массы;

в) отделения отвода массы на смесительный насос.

Далее, согласно принятой в проекте технологической схеме, масса направляется на очистку, деаэрацию и в напорное устройство машины.

Устройство вертикального машинного бассейна:

1- бассейн 2 пропеллерное устройство

4. Схема подготовки массы для бумаги глубокой печати

Рис 8.Схема подготовки массы для бумаги глубокой печати

1- приёмный бассейн

2- насос

3- регулятор концентрации

4- гидрофайнер

5- дисковый рафинер

6- промежуточный бассейн

7- магнитный расходомер

8- массный бассейн

9- машинный бассейн

10- мельница Жордана

11- переливной бачок

12- 12- сборник оборотной воды

13- смесительный насос

Бумагу для глубокой печати вырабатывают из 100% - ной белёной сульфитной целлюлозы или из нескольких волокнистых материалов. Чаще всего применяют комбинацию из длинноволокнистых хвойных и коротковолокнистых лиственных целлюлоз или однолетних растений - соломы, тростника, багассы и др. Вырабаты-вают их из массы сравнительно низкого помола, не превышающего 35--40° ШР. Коротковолокнистые компоненты требуют еще более низкого и притом только рафинирующего размола. Размол волок-нистых материалов проводится в две ступени: на первой ступени все волокнистые компоненты подвергают раздельному размолу на дисковых рафинерах или гидрофайнерах, затем их смешивают в определенной пропорции в массном бассейне, куда поступают также оборотный брак и химикаты. Готовую бумажную массу перекачивают в машинный бассейн, откуда она насосом подается на домалывающие конические мельницы Жордана и далее на машину.

Привозную листовую целлюлозу предварительно распускают на во-локнистую суспензию в гидроразбивателях. Оборотный бумажный брак, распущенный в гидроразбивателе, пропускают через аппараты типа энтштипперов или рафинирую-щих мельниц для полного устране-ния пучков. Уловленное волокно можно вводить непосредственно в бассейн размолотого брака.

При необходимости получения массы более высокой степени по-мола в схему вводят либо дополни-тельную ступень размола, либо уве-личивают количество размалываю-щих аппаратов, устанавливая их последовательно.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Оборудование целлюлозно-бумажного производства. Т. I. Оборудование для производства волокнистых полуфабрикатов. Т.2. Бумагоделательные машины / Под ред. В.А.Чичаева . М.; Лесная промышленность, 1981.

2.Жудро С.Г. Проектирование целлюлозно-бумажных предприятий. М.: Лесная промышленность, 1981.

3.Жудро С.Г. Технологическое проектирование целлюлозно- бумажных предприятий. М.: Лесная промышленность, 1970.

4.Иванов С.Н. Технология бумаги. М.: Лесная промышленность, 1970.

5.Бушмелев В.А., Вольман Н.С. Процессы и аппараты целлюлозно-бумажного производства, М.: Лесная промышленность, 1969.

6.Эйдлин И.Я. Бумагоделательные и отделочные машины. М.: Лесная промышленность, 1970.

7.Легоцкий С.С, Лаптев Л.Н. Размол бумажной массы. М.: Лесная промышленность, 1981.

8.Махонин А.Г. Расчет мешальных бассейнов: Методические указания по курсовому и дипломному проектированию для студен-тов специальности 0904. Л.: ЛТА, 1974.

9.Махонин А.Г., Демченков П.А. Технология бумаги: Методи--ческие указания по курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 0904. Л.: ЛТА, 1976.

Страницы: 1, 2