Конструкции и работа установок

 

Первая установка шведской фирмы Камюр для непрерыв­ной варки производительностью 50 т целлюлозы в сутки была сооружена в 1947 г. Производительность современных устано­вок типа Камюр превышает 1000 т в сутки.

За минувшие полвека установки претерпели ряд конструк­тивных изменений и сейчас представлены большим числом раз­новидностей. Основные из них:

- с горячей выдувкой массы из котла;

- с частичным отбором щелока из котла и холодной вы­дувкой массы;

- с горячей диффузионной промывкой массы в котле;

- с выносным наклонным сепаратором;

- с отдельными пропиточными резервуарами (так назы­ваемая «двухсосудная система»).

 

 

Рисунок 3.18 - Установка Камюр с двухпоточной системой загруз­ки щепы и холодной выдувкой;

1 - ленточный транспортер с весами; 2 - загрузочные воронки; 3 - дозаторы; 4 - питатели низкого давления;

5 - пропарочные камеры; 6 - питающие камеры; 7 - питатели высокого дав­ления; 8 - уравнительный бак; 9 - насос для подачи варочного щелока в котел; 10 - варочный котел; 11 - загрузочные устройства; 12 - нижняя часть котла; 13 - подогреватели щелока; 14 - циклоны-испарители -верхний (№ 1) и нижний (№ 2); 15 - разгрузочное устройство; 16 - вы­дувной резервуар; 17 '- метальное устройство; 18- бак белого щелока

 

Установки с горячей выдувкой строились в 50-х годах минувшего века. Их недостаток - низкое качество целлюлозы: показатели механической прочности были на 10... 15 % ниже, чем при варке в котлах периодического действия. Сейчас они по­всеместно заменены на установки с холодной выдувкой массы.

Установка с холодной выдувкой массы изображена на рисунке 3.18. Линия питания состоит из загрузочной воронки 2, дозатора 3, питателя низкого давления 4, пропарочной цистерны 5, питающей камеры 6, питателя высокого давления 7, бака по­стоянного уровня 8 и насосов. Щепа из древесно-подготовительного цеха системой ленточных транспортеров или пневмотранспортом подается в небольшой бункер с вибратором. На ленточном транспортере устанавливают магнитный сепаратор для улавливания стальных предметов, случайно попадающих в щепу и способных повредить вращающиеся детали установки.

Скорость подачи щепы на варку регулируется роторным дозатором (рисунок 3.19).

Дозатор роторного типа состоит из корпуса, выполненного из нержавеющей стали, чугунных торцевых крышек и стального ротора с карманами. В карманы ротора из воронки бункера засы­пается щепа, и при повороте ротора на 180° она проваливается в питатель низкого давления. Размеры ротора и объем карманов определяются производительностью установки. Количество по­даваемой щепы можно регулировать изменением частоты враще­ния ротора от 7 до 21 мин^-1.

Питатель низкого давления (рисунок 3.20) служит затвором роторного типа, обеспечивающим непрерывную подачу щепы в пропарочную цистерну. Питатель состоит из корпуса, ротора с цапфами, двух торцевых крышек и механизма осевой присадки ротора.

Корпус питателя литой, имеет в верхней и нижней части прямоугольные патрубки, при помощи которых он соединен с дозатором и пропиточной цистерной. Внутренняя поверхность корпуса выполнена с конусностью 1:20. На внутренней поверх­ности верхнего патрубка установлен скребок, предназначенный для очистки ротора от щепы. В верхней части корпуса имеются два щелевых отверстия, предназначенных для отвода пара из карманов ротора. Одно из отверстий в зависимости от направле­ния вращения ротора закрыто заглушкой. С наружной стороны корпус закрыт рубашкой с коллектором для подвода пара. При остановке питателя корпус охлаждается быстрее и возможно за­клинивание ротора в корпусе. Во избежание этого перед пуском питателя корпус обогревают паром.

Ротор литой конструкции имеет пять карманов. Для повы­шения износостойкости наружная поверхность ротора наплавле­на твердым сплавом толщиной 4...6 мм и выполнена с конусно­стью 1:20.

Рисунок 3.19 - Роторный дозатор щепы: I - корпус; 2 - крышки; 3 - ро­тор; 4 - загрузка щепы; 5 - смотровое окно; 6 - лаз; 7 - отбор проб щепы; 8 - разгрузочный люк

 

Работает питатель следующим образом. Через верхний пат­рубок щепа поступает в карманы ротора. При повороте ротора на 180° карманы освобождаются от щепы и наполняются паром с тем же давлением, что и в пропарочной цистерне. Для исключе­ния выброса пара из карманов при подходе их к зоне питающего патрубка в корпусе питателя выполнены щелевые отверстия, со­единенные с загрузочной воронкой. Через эти отверстия избыток пара удаляется, при этом давление в кар­манах становится равным давлению в зоне загрузки. В новых конструкциях питателей ребро ротора расположено под некоторым углом к его продоль­ной оси. Это обеспечивает более плавное раскрытие щели, происходит дросселирование пара, а перерезание попавшей в зазор щепы происходит, как на ножницах.

Некоторые параметры одного из наиболее крупных питателей низкого давления: суммарный объем карма­нов 0,750 м ³; частота вращения 20 мин^-1;расчетный перепад давлений 0,3 МПа;производительность по ще­пе 400 м³/ч;габаритные размеры 3,7×1,6×1,78 м.

 

Рисунок 3.20 - Питатель низкого давления: 1 - механизм осевой присадки ротора;

2 -крышка левая; 3 — корпус; 4 - ротор; 5 - крышка правая; 6 - рубашка паровая;

7 -скребок

 

Пропарочная цистерна предназначена для удаления воздуха из щепы при обработке ее насы­щенным паром. Цистерна (рисунок 3.21) состоит из корпуса, транспортирующего винта и двух торцевых крышек. Корпус ци­линдрический сварной конструкции имеет по торцам фланцы, к которым крепятся крышки. На противоположных сторонах свер­ху и снизу приварены патрубки прямоугольного сечения для входа и выхода щепы. Верхним патрубком цистерна соединяется с питателем низкого давления, а нижним — с питающей камерой.

Сверху в корпус цистерны вварены штуцера для отвода па­ровоздушной смеси и входа сдувочных паров из котла. Сверху
же на одной оси с выходным патрубком расположены смотровые
окна для наблюдения за движением щепы. Внутри корпуса концентрично расположен транспортирующий винт. К тыловой сто­роне лопасти винта приварены штыри. Они расположены парал­лельно оси вала по винтовой линии, обратной винтовой линии лопасти.

Пар на пропарку подается снизу, а паровоздушная смесь
отбирается сверху. Пар пронизывает весь слой щепы, что улучшает пропарку. В таких конструкциях снизу корпус перфорирован и закрыт кожухом со штуцером для подачи пара. Но в этом случае конденсат пара уходит вместе со щепой в варочный котел и, разбавляя варочный щелок, увеличивает гидромодуль варки.

В более совершенной кон­струкции пар поступает сверху, а паровоздушная смесь и конден­сат отбираются снизу. В такой цистерне также предусмотрена перфорация нижней части корпу­са, закрытая наклонным жело­бом, но площадь живого сечения перфорации намного больше.

 

 

Рисунок 3.21 - Пропарочная цистерна: 1 - смотровое окно; 2 - корпус;

3 - винт; 4 - штуцер входа пара; 5 - штуцер входа сдувок из котла;

6 - пло­щадка под привод питателя низкого давления и дозатора; 7 - штуцер входа
щепы; 8 - крышка; 9 - штуцер выхода парогазовой смеси; 10 - опора;

11 - штуцер выхода щепы

 

 

Рисунок 3.22 - Питатель высокого давления: 1 - корпус; 2 - ротор; 3 -вал; 4 - маховичок; 5 - загрузочное отверстие; б - паровая труба; 7 - кана­лы; 8 - патрубок для отвода щелока

 

В цистерны подводится пар, выделяющийся в расширителях при отборе щелока из котла, и свежий пар низкого давления. Продолжительность пропарки 3...5 мин, температура 110... 120 °С. Отходящий из пропарочных цистерн пар, содержащий небольшое количество скипидара, отводится в терпентинный кон­денсатор.

Питатель высокого давления является одним из основных узлов установки непрерывной варки. Он осуществляет питание варочного котла щепой и одновременно является запорным уст­ройством, разделяющим область высокого давления в котле (1...1,2 МПа)от области низкого давления в пропарочной камере (0,07...0,15 МПа).

Общий вид питателя высокого давления показан на рисунке 3.22. Он состоит из стального литого корпуса, имеющего два го­ризонтальных и два вертикальных патрубка. Патрубки внутри разделены перегородкой. В корпусе запрессована рубашка из монель-металла, которая имеет окна у двух горизонтальных и верхнего вертикального патрубка. Кроме того, в рубашке имеют­ся прорези для отбора варочного щелока и удержания щепы. В корпусе вращается конический ротор со степенью конусности 1:20. Ротор имеет две пары камер, которые расположены под уг­лом 90° друг к другу. Это дает возможность при заполнении ще­пой одной камеры вымывать содержимое другой камеры цирку­лирующим щелоком в верхнюю часть варочного котла. Каждая пара камер смещена относительно другой пары на 45°, что спо­собствует равномерной подаче щепы в котел.

Ротор питателя при вращении ограничен от перемещения в осевом направлении упорным подшипником. Перемещение регу­лируется с помощью маховика. Щепа поступает через загрузоч­ное отверстие из питательной камеры и вымывается циркуляци­онным щелоком по трубопроводу в варочный котел. Обратно в питательную камеру варочный щелок отбирается из котла через патрубок отвода щелока.

Карман ротора в вертикальном положении заполняется сме­сью щепы и варочного щелока, поступающей из пропарочной камеры через питающую камеру и верхний патрубок. Отжатый через сито в нижнем патрубке варочный щелок насосом нагне­тается обратно в питающую камеру, способствуя заполнению щепой кармана ротора. Избыток поступившего из питающей камеры варочного щелока через сетку питающей камеры удаляется в резервуар постоянного уровня. При повороте ротора на 90°, т.е. когда карман, заполненный щепой, окажется в горизонтальном положении и его ось совпадёт с осью правого патрубка питателя, соединенного с трубопроводом линии верхней питательной цир­куляции, щепа будет транспортироваться в загрузочное устрой­ство котла циркуляционным щелоком. Технические характери­стики питателя зависят от производительности варочной уста­новки: суммарный объем камер от 0,26 до 1 м³;расчетный пере­пад давлений от 1,2 до 2,5 МПа;частота вращения 4...6 мин^-1;производительность по щепе от 80 до 440 м³/ч.

Варочные установки большой мощности оборудуются дву­мя идентичными загрузочными линиями, работающими одно­временно, как показано на рисунке 3.18.

Варочный котел изготовлен из котельной стали и рассчитан на рабочее давление в паровом пространстве 1,2 МПа. Корпус котла сварной конструкции представляет собой вертикальную колонну, диаметр которой увеличивается книзу. Число ступеней зависит от количества зон сит, установленных в котле. Ступенча­тая форма корпуса необходима для размещения внутри котла кольцевых циркуляционных сит таким образом, чтобы они не выступали за внутреннюю поверхность корпуса и не создавали сопротивления движению содержимого котла сверху вниз.

На рисунке 3.23 показана конструкция верхней горловины варочного котла с одной загрузочной линией.

По центру горловины установлен вертикальный загрузоч­ный винт (шнек), совершающий 30 оборотов в минуту и имею­щий привод через червячный редуктор от отдельного электро­двигателя. Винт заключен в короткую сетчатую трубу, сквозь от­верстия которой проходит избыточный щелок, возвращающийся к циркуляционному насосу. Количество щелока, остающееся внутри загрузочного винта, определяет собой жидкостный мо­дуль загрузки. Нормальный уровень щепы должен совпадать с нижним краем направляющего конуса, верхняя горловина котла во время работы заполнена только щелоком.

Рисунок 3.23 - Устройство верхней горловины варочного котла типа Камюр:

1 - корпус котла; 2 - электродви­гатель червячной передачи; 3 - чер­вячная шестерня; 4 - вал винта; 5 -сетка; 6 - винт; 7 - направляющий ко­нус; 8 - указатель уровня (щуп); 9 - ребра жесткости; 10 - усиленный нижний виток винта

 

Белый щелок, поступающий через мерник, и черный щелок, возвращаемый на варку, смеши­ваются в трубопроводе и насоса­ми под напором 1,1...1,3 МПа подаются в верхнюю горловину котла. Дозировка варочных ще­локов производится с помощью расходомеров в соответствии с количеством древесины, отме­ряемым дозатором щепы. Верхняя горловина имеет сдувочный штуцер. Небольшое количество сдувочных газов и паров направ­ляется в пропарочную цистерну. За счет подогрева щепы в про­парочной цистерне и подачи пара в теплообменники, установ­ленные на трубопроводах свежего щелока, а также за счет кон­векционных токов в самом котле температура в верхней зоне котла поддерживается на уровне 110...115 °С При этой темпера­туре щепа пропитывается и под действием силы тяжести мед­ленно опускается в среднюю часть котла, где расположены две циркуляционные сетки со своими циркуляционными насосами и трубчатыми подогревателями щелока. Каждая зона циркуляции оборудована двумя подогревателями, из которых один рабочий, другой резервный. Циркуляционные сита имеют шлицевые от­верстия шириной 2 мм,расположенные с шагом 6 мм. Циркуля­ционный щелок, забираемый из котла насосами через циркуляционные сита, возвращается после подогрева в соответствующие зоны циркуляции через центральные концентрические трубы, подвешенные по оси котла. Подогрев щелока до максимальной температуры, составляющей 172...175 ° С, происходит, таким об­разом, в два приема. Подогретая до максимальной температуры щепа проходит оставшуюся часть котла, служащую зоной варки. В нижней части котла расположены два ряда кольцевых сит, че­рез которые производится отбор примерно половины общего ко­личества конечного крепкого щелока. Отобранный из котла ще­лок принимается в два расширителя (испарителя). В верхнем расширителе поддерживается избыточное давление около 0,2 МПа, в нижнем - около нуля. Из верхнего расширителя пар са­моиспарения направляется в пропарочную цистерну, из нижнего - в терпентинный конденсатор. Крепкий черный щелок из рас­ширителей перекачивается на выпарку. Для замены отобранного горячего крепкого щелока в зону отбора с промывной установки подается такое же или несколько большее количество холодного и более слабого щелока, который смешивается с массой. В ре­зультате этого температура массы снижается примерно до 100 ° С или ниже. При такой температуре производится выдувка мас­сы из нижней горловины котла.

Устройство нижней горловины котла показано на рисунке 3.24. Горловина диаметром 1200 мм закрыта крышкой, по центру которой пропущен полый вал, вращающийся с частотой 2...5 мин ^-1,с приводом через редуктор и вариатор от электродвигате­ля. Через полый вал, оканчивающийся соплом, в нижнюю часть котла вводится холодный щелок. По бокам нижней горловины проложены каналы для подвода выдуваемой массы к выдувному патрубку, соединяющему нижнюю горловину с концентратором. Для облегчения выгрузки массы служит донный шабер с конусом и лопастями, насаженными на полый вал. Скорость вращения шабера регулируется в соответствии с производительностью котла с пульта управления через вариатор. Перед попаданием в нижнюю горловину масса в нижней части котла через ряд тан­генциально расположенных сопел разбавляется до концентрации 3...4 % оборотным черным щелоком, отбираемым в ситочном концентраторе.

Высота котла средней производительности (450 т в сутки целлюлозы высокого выхода) составляет 32 м, диа­метр верхней зоны 3,9 м, нижней - 4,0 м, объем 380 м³. Устройство концентра­тора показано на рисунке 3.25. Концентратор работает под полным рабочим давле­нием, таким же, как в котле. Внутри корпуса концентрато­ра на горизонтальном валу с частотой 24 мин'¹ вращаются три ситчатых диска, через которые отбирается и возвращается насосом обратно в котел избыточный щелок. После концентратора масса с концентрацией 10... 12 % по двум выдувным трубопроводам, соединяющимся затем в один, отводится в выдувной резервуар.

 

Рисунок 3.24 - Разгрузочное уст­ройство варочного котла непре­рывного действия: 1 - донный ша­бер; 2 - лопасть; 3 - центральная труба; 4 - распределительный ко­нус

 

Ход выдувки регулируется степенью открытия выдувных вентилей, установленных на выдувных трубопроводах при выхо­де массы из концентратора. Эти же вентили редуцируют давле­ние с 1,2... 1,3 до 0,15...0,2 МПа.

 

Рисунок 3.25 - Ситочный концентратор: 1 - корпус; 2 - перфорированные (ситочные) полые диски; 3 - шабер для очистки дисков; 4 - разрыхлитель массы; 5 - выгрузочный клапан; 6 - подшипник; 7 - электродвигатель раз­рыхлителя; 8 - электродвигатель дисков; 9 - редуктор

 

 

 

Рисунок 3.26 - Схема установки с горячей промывкой в котле: 1 - бункеры для щепы; 2 - дозаторы щепы; 3 - питатели низкого давления; 4 - пропа­рочные камеры; 5 - питающие камеры; 6 - уравнительный бак; 7 - дозиро­вочный бак белого щелока; 8 - питатели высокого давления; 9 - варочный котел (9 а - пропиточная зона; 9 б - зона варки; 9 в - верхняя зона горячей промывки; 9 г - нижняя зона горячей промывки); 10 - подогреватели ще­лока; 11 - расширительные циклоны; 12 - разгружатель; 13 - диффузор непрерывного действия; 14 - поддиффузорный массный бассейн

 

Выдувной резервуар имеет такое же устройство, как для котлов периодической варки (см. рисунок 3.14), но работает не­прерывно. Вследствие низкой температуры выдувки (ниже 100 ° С) количество выделяющихся паров самовскипания незначи­тельно. Они направляются в терпентинные конденсаторы вместе с парами сдувок из пропарочных цистерн.

Установки с горячей диффузионной промывкой массы в котле (так называемые установки Hi - Heat) появились в 1962 г. Их основное отличие состоит в том, что варочный котел наращи­вается в высоту и функционально делится на две части: зону вар­ки (верхняя часть котла) и зону промывки (нижняя часть котла) (рисунок 3.26).

В зоне варки щепа и щелок движутся в одном направлении - сверху вниз. В промывной зоне движение щелока противопо­ложное - снизу вверх навстречу потоку целлюлозы.;

В самую нижнюю часть котла через два кольцевых коллек­тора с тангенциальными соплами насосами высокого давления вводится холодный щелок от промывной установки (на схеме - от диффузора непрерывного действия). Вытесняемый из массы в нижней части котла более теплый, но слабый щелок отбирается через кольцевое сито циркуляционным насосом и возвращается в низ котла через полый вал шаберного устройства. Посредине нижней промывной зоны расположено второе кольцевое сито со своим циркуляционным насосом, который забирает горячий ще­лок средней концентрации и возвращает его в котел через самую внутреннюю из вертикальных циркуляционных труб, подвешен­ных по центру котла. Третье кольцевое сито расположено в верх­ней части промывной зоны. Отбираемый через него крепкий горячий щелок циркуляционным насосом возвращается в котел по второй концентрической циркуляционной вертикальной тру­бе, конец которой опущен до уровня четвертого кольцевого сита. Через это сито происходит отбор крепкого щелока внизу вароч­ной зоны. Крепкий щелок отбирается через два расширителя.

Таким образом, в промывной зоне котла осуществляется двухступенчатая противоточная диффузионная промывка целлюлозы. Благодаря этому появляется возможность отобрать из котла весь крепкий горячий щелок. Часть его возвращается на варку в смеси с белым щелоком, а остальное количество отправ­ляется на выпарку в отдел регенерации. Продолжительность промывки составляет 3...4 ч,из-за чего высота котла значитель­но увеличивается. В установке производительностью 850 т цел­люлозы в сутки котел имеет высоту 82 м, диаметр вверху 5300 мм, внизу 6120 мм, общий объем 1830 м³. Температура выдувае­мой из котла массы со слабым щелоком не превышает 60...70 °С, парообразования при выдувке совершенно не происходит.

Установки с наклонным пропиточным сепаратором (так называемые установки Mumin-system) используются большей частью для ступенчатых способов варки, в частности, для сульфатной варки с предварительным гидролизом (см. раздел 3.5.5). Варочный котел в этом случае имеет парогазовое про­странство, и варка в верхней части котла (или предгидролиз) большей частью ведется прямым паром. В установках с наклон­ным сепаратором можно вести и обычную сульфатную варку под повышенным гидравлическим давлением (1... 1,2 МПа)так же, как в установках описанных выше типов.

В такой установке система питания котла щепой отличается от обычной установки непрерывной варки измененным узлом за­грузки. Устройство для загрузки щепы в виде наклонного сепа­ратора вынесено из котла и располагается с его внешней стороны под углом 45° к вертикальной оси котла (рисунок 3.27). При та­кой конструкции загрузочного устройства представляется воз­можным создать в верхней части котла паровую фазу при сохра­нении системы питания котла щепой с применением обычного питателя высокого давления.

Щепа, обработанная в пропарочной камере, питателем вы­сокого давления с помощью циркулирующего щелока подается в сепаратор загрузочного устройства, в нижней части которого имеется сито. Через сито отбирается и возвращается обратно к питателю высокого давления щелок, не впитавшийся в щепу.

Поступившая в сепаратор щепа при помощи шнека продви­гается вверх и выгружается в котел через коленчатую трубу. Уровень жидкости в сепараторе поддерживается с таким расче­том, чтобы в котел вместе со щепой поступало столько жидко­сти, сколько поглотила щепа. Для осуществления процесса вар­ки в коленчатую трубу подается свежий пар при температуре 165...175 °С,который нагревает щепу и способствует продвиже­нию ее в котел.

Рисунок 3.27 - Схема загрузочного устройства установки Mumin-Sistem:

1 - пропарочная камера; 2 - питающая камера; 3 - питатель высокого давле­ния; 4 - насос возвратного щелока линии нижней циркуляции; 5 - насос оборотного щелока; б - сепаратор;

7 - варочный котел

 

Установки с отдельным пропиточным резервуаром (ри­сунок 3.28) появились сравнительно недавно. Проведение предварительной пропитки щепы в отдельном резервуаре позволяет уменьшить объем верхней пропиточной зоны котла и сократить его общую высоту, что особенно важно в случае, если котел снабжен нижней зоной для горячей диффузионной промывки.

Пропиточный резервуар работает под гидравлическим дав­лением, несколько превышающим давление в варочном котле. Пропаренная щепа в смеси с варочным щелоком, вымываемая циркуляционным насосом из питателя высокого давления, посту­пает в верхнюю горловину пропиточного резервуара, снабжен­ную вертикальным винтовым ситочным сепаратором, устроен­ным так же, как у обычного варочного котла типа Камюр. Избы­ток щелока, отделенный от щепы в ситочном сепараторе, возвра­щается к циркуляционному насосу, а щепа, сопровождаемая не­обходимым для варки количеством щелока, постепенно опуска­ется вниз и при этом пропитывается при температуре 110...115 ° С и давлении 1,2...1,3 МПа в течение 30...40 мин. Условия про­питки соответствуют тем, которые создаются в обычных уста­новках в верхней части варочного котла. Температура поддержи­вается за счет подогрева щепы в пропарочной цистерне и в неко­торой степени за счет предварительного подогрева варочного щелока, который подается насосом высокого давления в верхнюю часть резервуара. Кроме того, предусмотрена возможность пода­чи острого пара высокого давления в верхнюю часть резервуара.

Из нижней части пропиточного резервуара, где имеется донный шабер на коротком вертикальном валу, пропитанная ще­па вместе со щелоком передавливается в верхнюю часть котла по перепускному трубопроводу, соединяющему нижнюю горловину резервуара с верхней горловиной котла. Для облегчения переме­щения пропитанной щепы в нижней части пропиточного резер­вуара производится разбавление оборотным варочным щелоком, который отбирается от верхней горловины котла и возвращается в пропиточный резервуар циркуляционным насосом через подог­реватели.

Установка пропиточного резервуара в добавление к, вароч­ному котлу с диффузионным отбором щелока позволяет увели­чить его производительность на 15... 20 %.

Рисунок 3.28 - Установка типа Камюр с отдельным пропиточным резер­вуаром: 1 - бункер для щепы; 2 - дозатор; 3 - питатель низкого давления; 4 - пропарочная цистерна; 5 - питающая камера; б- питатель высокого дав­ления; 7 - подогреватели для циркулирующего щелока; 8 - выносные сита; 9 - бак для белого щелока; 10 - пропиточный резервуар; 11 —варочный ко­тел; 12 - подогреватель зоны выгрузки; 13 - расширительные циклоны; с₂-с₉ - насосы

 

Технология варки

 

К качеству щепы при непрерывной варке предъявляются более высокие требования, чем при периодической варке.

При варке целлюлозы нормального выхода щепа должна со­держать не более 3 % опилок, не более 2 % коры и не более 1 % гнили. Доля щепы нормальных размеров (длиной 15...20 мм)должна быть не менее 85 %, а доля мелкой щепы и «спичек» дли­ной 5...6 мм должна быть минимальной. Мелкая щепа, «спички» и опилки забивают сита в камере перед питателем высокого дав­ления и циркуляционные сита в котле, а опилки иногда проходят до сит в зоне отбора щелока и в зоне горячей промывки.

Влажность щепы и ее состав по породам также не должны колебаться. Совместная варка хвойной и лиственной щепы неце­лесообразна, так как это ведет к большой неравномерности про­вара и колебаниям выхода целлюлозы. В условиях Сибири обяза­тельным следует считать отдельную от прочих хвойных пород варку древесины лиственницы.

Дозировка щепы и варочного щелока при непрерывной вар­ке имеет первостепенное значение. При правильной дозировке поддерживаются достаточно постоянными три важных парамет­ра: производительность установки (по дозатору щепы), расход активной щелочи по отношению к массе щепы (путем дозировки белого щелока) и жидкостный модуль (путем дозировки черного щелока).

Температурный график непрерывной варки в котле типа Камюр напоминает график периодической варки, но с некоторы­ми отличиями: в верхней части котла происходит продолжитель­ная пропитка при 110...120 °С (если установка снабжена отдель­ным пропиточным резервуаром, то этот процесс переносится в резервуар), а в зоне нагрева - резкий подъем температуры до ко­нечной.

Средняя линейная скорость движения щепы по высоте кот­ла составляет в установках типа Камюр 12...15 м/ч. Степень уплотнения щепы в верхней части котла довольно велика (около 0,5 пл. м³/м³ котла).

Кратность циркуляции щелока в зоне нагрева составляет от 5 до 10, т. е. весь щелок, сопровождающий щепу в ее продвиже­нии сверху вниз, должен пройти 5...10 раз через подогреватели. Увеличение скорости циркуляции сглаживает температурные пе­репады при нагреве содержимого котла, уменьшает отложение накипи в трубках подогревателей, но требует большого расхода энергии на работу циркуляционных насосов.

Жидкостный модуль в верхней части котла относительно невелик и составляет обычно 2,8...3,2 против 4...4,5 в котлах пе­риодического действия. Концентрация активной щелочи в ва­рочном щелоке из-за меньшего жидкостного модуля должна быть примерно в 1,5 раза выше, чем при периодической варке, что имеет следствием ускорение варки.

Отбор черного щелока из котлов с горячей диффузионной промывкой и холодной выдувкой более эффективен, чем при пе­риодической варке. При холодной выдувке обычно отбирают 4...5 м ³ щелока на 1 т целлюлозы, при диффузионной промывке до 9... 10 м ³/ т, т. е. весь крепкий щелок, направляемый на реге­нерацию и на собственные нужды (на варку). Количество ис­пользуемого в варочном цехе черного щелока при варке в уста­новках типа Камюр значительно меньше, чем при периодической варке, вследствие меньшего гидромодуля и составляет обычно 1... 1,5 м ³на 1 т целлюлозы.

Одним из важнейших показателей работы установок типа Камюр является суточная производительность 1 м³ объема котла, которая колеблется примерно в пределах от 0,45 до 1,2 т целлю­лозы. Относительно большую удельную производительность по­казывают установки с диффузионной экстракцией щелока, меньшую - установки с зоной горячей промывки целлюлозы, особенно при длительной (3...4 ч)промывке. Установки с про­питочной камерой имеют более высокую удельную производи­тельность, чем установки без отдельных пропиточных резервуа­ров, если вести расчет только на объем котла. Если же относить производительность к суммарному объему котла и пропиточной камеры, результат будет примерно такой же, как для установок без пропиточных камер. Поскольку суточная производитель­ность 1 м ³котла для периодической сульфатной варки не превы­шает 0,5 m при выработке целлюлозы нормального выхода, оче­видно, что варочные установки непрерывного действия характе­ризуются в целом лучшим использованием оборудования.

Выход целлюлозы из древесины при одинаковой степени провара для непрерывных установок в среднем такой же, как для периодических котлов, но доля непровара несколько выше.

Удельный расход активной щелочи на варку 1 от целлюлозы в современных установок типа Камюр остается на том же уровне, что и при периодической варке.

Относительно малый жидкостный модуль ведет к сущест­венному сокращению удельного расхода пара на варку. В сред­нем при выработке целлюлозы нормального выхода удельный расход пара составляет 1,2...1,4 от на 1 от воздушно-сухой цел­люлозы. Примерно 25 % из этого количества расходуется в виде свежего пара низкого давления (0,2...0,3 МПа)в пропарочной цистерне и предварительных подогревателях варочного, щелока, остальное количество - в виде пара высокого давления (1,2 МПа)в зонах нагрева котла в системах верхней и нижней циркуляции.

Удельный расход электроэнергии для современных устано­вок типа Камюр составляет 40...50 кВт · ч на 1 т целлюлозы, что не превышает нормы расхода энергии при периодической варке.

Эксплуатация современных крупных установок непрерыв­ного действия должна производиться высококвалифицирован­ным обслуживающим персоналом. Важнейшим эксплуатацион­ным правилом является поддержание постоянными всех пара­метров режима по зонам варочного котла.

Для управления процессом варки фирмой Камюр применена специальная ЭВМ. Вычислительная машина управляет подачей белого щелока, уровнем щепы в пропиточной камере и варочном котле, процессом горячей диффузионной промывки, поддержи­вает на постоянном уровне, степени делигнификации целлюлозы, концентрацию и количество выдуваемой массы, а также управ­ляет процессом варки в случае изменения заданной производительности установки или технологического режима варки.

Из специфических затруднений, с которыми приходится сталкиваться при эксплуатации установок типа Камюр, следует отметить: образование зависаний щепы («мостов») в котле; обра­зование обильной накипи на трубах подогревателей щелока; из­нос роторов питателей высокого давления; забивание циркуля­ционных сит; гидравлические удары и образование пробок щепы в трубопроводе от питателя высокого давления к верхней горло­вине котла.

Установки типа Пандия

 

Среди варочных установок непрерывного действия шнекового типа наиболее распространенной конструкцией является ус­тановка Хемипальпер-Пандия. Первая установка фирмы Хемипальпер была пущена в эксплуатацию в 1940 г.

В настоящее время в разных странах, в том числе в России, работает несколько сотен установок этого типа производитель­ностью от 30 до 300 т / сут целлюлозы и полуцеллюлозы.

Первоначально установки типа Пандия предназначались для производства полуцеллюлозы. Схема одной из установок показа­на на рисунке 3.29.

Щепа из наземного склада с помощью ленточного транс­портера или пневмотранспортной установки подается в неболь­шой загрузочный бункер и далее, через роторный расходомер-дозатор - в винтовой питатель (шнек-пресс) (рисунок 3.30). По­следний состоит из корпуса, конуса, пробкообразователя, пневмоклапана и винта. Корпус питателя литой с разъемом в месте расположения подшипникового узла. Внутри корпуса имеется приемник для щепы. Дно приемника перфорировано для отвода жидкости, выделяющейся во время прессования древесины. Для исключения вращения щепы вместе с винтом на внутренней по­верхности корпуса выполнены ребра. Сверху приемник имеет прямоугольное отверстие, через которое в питатель загружается щепа.

Рисунок 3.29 - Варочный аппарат шнекового типа Хемипальпер-Пандия: 1 - бункер для щепы или сечки;

2 - дозатор; 3 - питательный шнек-пресс; 4 - варочные трубы; 5 - привод шнеков; б – дефибратор

 

В шнеке вследствие уменьшения его диаметра по. мере про­движения материала происходит образование пробки из щепы плотностью 400...500 кг/м ³.Через отверстия в рубашке шнек-пресса отжимается избыток влаги. Замечено, что чрезмерно сухая щепа сильно повышает трение в шнеке, а чрезмерно влажная скользит по виткам, что затрудняет образование пробки. Наи­лучшей считается влажность около 50 %.

В шнеке вследствие уменьшения его диаметра по мере продви­жения материала происходит образование пробки из щепы плот­ностью 400...500 кг/м ³.Через отверстия в рубашке шнек-пресса отжимается избыток влаги. Замечено, что чрезмерно сухая щепа сильно повы­шает трение в шнеке, а чрезмерно влажная сколь­зит по виткам, что затруд­няет образование пробки.

 

 

Рисунок 3.30 - Винтовой пита­тель: 1 - подшипниковый узел; 2 - корпус; 3 - винт; 4 - конус; 5 - нож; 6 - корпус пробкообразователя; 7 - пробкообразователь; 8 - седло клапана; 9 - диффузор; 10 - клапан; 11. -пневмоцилиндр;

12 - вкладыш; 13 –шарик

 

Наилучшей считается влажность около 50 %. Из шнек-пресса сжатая щепа через насадку выдавливает­ся в диффузор, в котором происходит разрыхление материала, и щепа падает в верхнюю варочную трубу. При пересыпании материа­ла из диффузора в соедини­тельный патрубок установ­лен предохранительный клапан-захлопка с пневма­тическим приводом и автоматическим включением.

 

 

Рисунок 3.31 - Варочная труба: 1 - корпус; 2 - штуцер выхода сдувок; 3 - винт; 4 - штуцер вхо­да сырья;

5 - опора; б - штуцер выхода сырья; 7 – крышка

 

Если по каким-либо причинам пробка в питателе образовалась недостаточно плотная и происходит прорыв пара из ва­рочного аппарата через шнек (что пред­ставляет большую опасность для обслужи­вающего персонала), давление в диффузо­ре падает; это падение давления воспри­нимается преобразователем, приводящим в действие привод клапана. Клапан пере­мещается в крайнее положение, прикрывая отверстие диффузора, и прорыв пара через питатель прекращается.

Варочный раствор подается насосом высокого давления в место выхода пробки из конической части питателя в диффузор. В шнековых питателях прои