Назначение и способы окорки

При любом способе выработки волокнистых полуфабрика­тов древесина должна быть предварительно освобождена от коры - подвергнута окорке, так как при сульфитных способах произ­водства кора совершенно не проваривается, а содержащиеся в ней экстрактивные вещества ухудшают процесс делигнификации древесины. При производстве полуфабрикатов щелочными способами кора не препятствует делигнификации, но потребляет значительные количества химикатов и увеличивает костричность целлюлозы.

Толщина слоя коры изменяется в широких пределах и зави­сит, главным образом, от породы и возраста дерева. В среднем объемная доля коры по отношению к объему ствола у пихты и осины составляет 11...12 %, у сосны и березы 12...14 %, у лист­венницы 18...22 %.

На спиленном дереве кора удерживается силами адгезии. Наиболее легко отделение коры происходит по слою камбия у свежеспиленного дерева, особенно в период с середины апреля до первой декады августа. У деревьев, спиленных в зимние меся­цы, прочность связи коры с древесиной больше на 1...2 порядка. При промерзании и высыхании силы адгезии также увеличива­ются, поэтому сухие и мерзлые балансы окоряются труднее. Продолжительное пребывание в воде или замачивание древесины в горячей воде облегчает окорку.

Требования к чистоте окорки диктуются ограничениями на содержание коры в щепе, которые устанавливаются стандартами. Необходимая степень окорки у (в %) определяется по формуле

у = 100 (1- k / k₀),(1.9).

где k - предельная допускаемая стандартом объемная доля коры в щепе, %; k₀ - объемная доля коры в древесине до окорки, %.

Существующие устройства для окорки молено сгруппиро­вать по следующим признакам:

- аппараты фрикционного действия (корообдирки трения);

- ножевые (дисковые) корообдирки;

- роторные корообдирки;

- гидравлические установки.

Корообдирки трения - основной тип аппаратов для окорки больших количеств древесины на целлюлозно-бумажных предприятиях. Они делятся на три типа:

- окорочные барабаны;

- бункерные корообдирки;

- туннельные корообдирки.

Окорочный барабан представляет собой стальной по­лый цилиндр, расположенный горизонтально. Древесиной запол­няют часть внутренней полости. При медленном вращении бара­бана вокруг горизонтальной оси балансы перекатываются внутри; кора разрушается и отделяется от древесины за счет трения и ударов балансов друг о друга и о стенки барабана. В свою оче­редь, окорочные барабаны классифицируют по конструктивным и функциональным признакам: барабаны для коротья со свобод­ным заполнением балансом и барабаны для длинника с парал­лельной укладкой.

Окорочные барабаны для коротья в настоящее время наи­более распространены. Балансы заполняют их на ½…2/3 объема и располагаются хаотично, постепенно перемещаясь вдоль бараба­на. По способу интенсификации окорки барабаны относят к од­ному из следующих типов:

- барабаны мокрой окорки;

- барабаны полусухой окорки;

- барабаны сухой окорки;

- комбинированные барабаны.

В барабанах мокрой окорки для интенсификации процесса используется горячая вода. Водой заполняется часть корпуса ба­рабана. В некоторых конструкциях перфорированный барабан вращается в ванне, заполненной водой. Кора удаляется вместе с потоком воды и выходящими из барабана балансами. К недостат­кам устройств этого типа относится большой расход воды и от­носительно невысокая производительность; отечественной про­мышленностью они не выпускаются и постепенно вытесняются с предприятий окорочными барабанами других типов.

Рисунок 1.2 - Корообдирочный барабан с глухой секцией для.полусухой

окорки: 1 - глухая секция для замочки балансов; 2 - окорочная секция;

3 - опоры барабана; 4 - привод; 5 -затвор для регулирования выхода балансов из барабана

Барабаны полусухой окорки разделены на две примерно равные части (рисунок 1.2). Первая по ходу балансов глухая секция имеет сплошные стенки. На поверхности стенок укреплены выступы с острыми кромками (окорники, см. разрез II-II на ри­сунке 1.2), назначение которых - наносить механические повре­ждения в виде надрезов коры. Внутрь глухой секции подается горячая вода, удерживаемая благодаря круговым порогам по обоим краям секции. Увлажненные и размороженные (в зимний период) балансы с частично разрушенной корой поступают во вторую, окорочную секцию из профильных балок с закругленным выступом. Вода в эту секцию не подается. Кора проваливается через щели между балками в желоб под барабаном или на транспортер. Каждая секция опирается бандажами на катки и приводится во вращение от электродвигателя через

В барабанах сухой окорки для интенсификации механиче­ского разрушения коры применяются окорники, а также водяной пар или газообразный теплоноситель (например, горячий воздух). К достоинствам аппаратов этого типа относится экономия воды, отсутствие загрязненных сточных вод, исключение из технологи­ческого потока операции обезвоживания коры. Окорники, уста­новленные на внутренней поверхности корпуса барабана, способ­ствуют разрушению и отделению гнили при переработке низко­качественного древесного сырья. Недостаток барабанов сухой окорки - резкое снижение производительности при переработке древесины с сухим камбиальным слоем (с влажностью менее 40 %), так как пар почти не увлажняет кору.

В комбинированных барабанах в зависимости от влаж­ности сырья можно производить как сухую окорку с использова­нием пара, так и полусухую окорку, В первой, глухой секции ба­рабана, составляющей до трети его длины, при необходимости производится увлажнение древесины, достаточное для осуществ­ления эффективной окорки в перфорирован­ных секциях.

Рисунок 1.3 - Окорочный барабан с параллельной укладкой бревен: 1 - бандаж;

2 – окорники

Типоразмеры и марки (в скобках) некоторых окорочных ба­рабанов для коротья, выпускаемых отечественными машино­строительными заводами: для полусухой окорки КБ-415 (КБ-40К), КБ-420 (КБ-60) и КБ-425 (КБ-100-01); для сухой окорки с паром КБС-420 и КБС-425; для сухой окорки с механическими интенсификаторами КБС-304 (КБ-3), КБС-308 (КБ-6А) и КБС-315 (КБ-12); для комбинированной окорки КБ-530 (КБ-530М). Обо­значения типоразмеров отражают: буква С - корообдирочные ба­рабаны для сухой окорки; первая из трех цифр - диаметр бараба­на в целых метрах; остальные цифры - длина барабана также в
целых метрах, Частота вращения барабанов от 6,3 до 9 мин^-1. На предприятиях России применяются также окорочные барабаны фирм Раума-Репола, Ваплан и др.

Окорка в начальной стадии протекает медленно, но по мере повреждения коры ускоряется. При достижении степени окорки 80...90 % процесс снова резко замедляется. Дальнейшее повыше­ние степени окорки требует значительного увеличения продол­жительности пребывания балансов в барабане.

Для эффективной эксплуатации корообдирочных барабанов необходимо выполнять ряд требований. Для обеспечения беспре­пятственного продвижения длина окоряемых балансов не должна превышать 0,6 диаметра барабана. Не рекомендуется одновре­менно обрабатывать балансы разных пород, разной формы (круг­лые и колотые), с большим разбросом по длине. и диаметру. Среднюю степень заполнения барабанов следует постоянно под­держивать на оптимальном уровне 0,5...0,55.

Барабаны для окорки длинника с параллельной укладкой применяются значительно реже, чем барабаны для коротья. В ка­честве примера рассмотрим окорочные барабаны фирмы KMW (рисунок 1.3). Барабан состоит из нескольких секций диаметром 3,8 м и длиной 10 м каждая, установленных друг за другом гори­зонтально. Число секций можно менять от 2 до 5, в зависимости от условий работы на конкретном предприятии. Каждая секция имеет самостоятельный привод. Окорка производится по сухому способу, с небольшой степенью заполнения древесиной (0,20...0,35) и с увеличенной частотой вращения.

Увеличение частоты вращения барабана повышает его про­изводительность, но до определенного предела, при котором цен­тробежная сила уравновешивается силой тяжести бревен и они перестают пересыпаться в барабане. Критическая частота враще­ния п (мин ^-1) определяется из выражения

n = 30/ R^1,5 (1.10)

где R - радиус барабана, м. Параллельная укладка бревен позво­ляет работать при частоте вращения вдвое меньшей критической. При этом удельная производительность (на 1 м ³полезного объе­ма барабана) в 2 раза больше, а потери древесины меньше, чем при окорке коротья с беспорядочной загрузкой.

Бункерные корообдирки представляют собой, как видно из названия, бункер, в котором балансы в виде коротья или длинника укладываются параллельно и с помощью различных при­способлений - кулачков, цепей, рифленых валов и др. - приво­дятся в движение друг относительно друга. На отечественных предприятиях некоторое распространение имели бункерные ус­тановки фирм Торне, Оррмель, Хильбом, Валмет. Сейчас они по­всеместно вытеснены барабанными корообдирками.

Туннельные корообдирки по конструкции похожи на корообдирочные барабаны. Нижняя часть неподвижного туннеля образована полукруглой решеткой, вмонтированной в бетонный фундамент, верхняя часть состоит из нескольких съемных полу­круглых стальных плит. Под решеткой расположен желоб для сбора и удаления коры. Внутри туннеля вращается горизонтально расположенная конструкция цилиндрической формы из продоль­ных балок-толкателей, скрепленных кольцевыми бандажами. Ба­лансы подаются внутрь туннеля параллельно его оси. Окорка происходит за счет трения балансов друг о друга и о стенки тун­неля. На отечественных предприятиях корообдирки этого типа распространения не получили.

Часть баланса, прошедшего фрикционную окорку, содержит остатки коры. При выработке высокосортной целлюлозы (осо­бенно сульфитными способами) этот недоокоренный баланс от­сортировывают на конвейере и возвращают на доокорку. Количе­ство баланса, требующего доокорки, может составлять 10...15 %.

Ножевые (дисковые) корообдирки срезают кору с по­мощью ножей. Основной конструктивный элемент всех уст­ройств этого типа - вращающийся диск, к которому прикреплены ножи. Режущие кромки ножей выступают над поверхностью дис­ка на заданную регулируемую величину. Ориентация диска бы­вает горизонтальной или вертикальной, частота вращения 600...1500 мин ^-1. Бревна продвигаются по одному вдоль диска, прижимаются к его поверхности и одновременно поворачиваются вокруг своей оси. Вместе с корой ножи срезают и древесину. По­тери древесины значительно больше, чем при других способах окорки, они достигают 7...10 %. Сейчас дисковые корообдирки на предприятиях ЦБП почти не применяются.

Роторные корообдирки весьма разнообразны по конст­рукции. Рабочим органом этих устройств является ротор с цен­тральным отверстием для прохода бревен. На роторе шарнирно закреплены тупые ножи-коросниматели. Своими концами ножи упираются в поверхность бревна и прижимаются с помощью пружин, гидро- или пневмоцилиндров. При вращении ротора и поступательном движении бревна сквозь отверстие происходит сдирание коры с поверхности древесины. Роторные корообдирки имеют следующие достоинства: незначительные потери древеси­ны при окорке (0,25...0,5 %); сухая окорка, отсутствие вредных стоков, нет необходимости в последующем обезвоживании коры при ее утилизации; сравнительно небольшой удельный расход энергии на окорку. К числу недостатков следует отнести: повы­шенную трудоемкость в сравнении с фрикционной окоркой; плохую окорку сухой и мерзлой древесины без предварительной отмочки или пропарки.

Из-за небольшой производительности роторные корообдир­ки применяют на предприятиях малой и средней мощности. В России наибольшее распространение получили корообдирки типа Камбио и ОК.

Гидравлические установки отделяют кору действием мощных струй воды, направляемых из сопел на окоряемое брев­но. Давление воды достигает 8...10 МПа, расход - 5...6 м ³на ку­бометр балансов. Из-за высокого удельного расхода электроэнер­гии гидравлическая окорка считается целесообразной только для обработки толстых бревен диаметром более 50 см. В России этот способ окорки распространения не получил.