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/м³.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/м³.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 происходит замет­ное механическое повреждение волокон вследствие раздавливания щепы, что сни­жает прочностные показатели. получаемой целлюлозы. Специальные исследования, однако, показали, что основную опасность в отношении ухудшения прочности цел­люлозы. Специальные исследования, од­нако, показали, что основную опасность в отношении ухудшения прочности целлю­лозы представляет не раздавливание щепы при прессовании, а термогидролитическое воздействие пара на спрессованную щепу, пока она еще не пропиталась варочным щелоком. Поэтому очень важна подача варочного щелока в .диффузор на. пробку щепы в тот момент, когда она выходит из отверстия винтовою пресса и происходит ее уп­ругая релаксация, что обеспечивает быструю пропитку щелоком.

Варочный аппарат многотрубной установки непрерывной варка состоит из труб (рис. 3.31), горизонтально расположенных одна, над другой, соединенных между собой вертикальными пат­рубками. Для равномерного продвижения массы и ее перемеши­вания с варочным щелоком внутри каждой трубы установлен вращающийся шнековый транспортер. Последний вертикальный соединительный патрубок присоединен к разгрузочному устройству.

Обычно установки состоят из 2...8 труб. Число варочных труб зависит от вида сырья и вырабатываемого полуфабриката. Например, для получения целлюлозы высокого выхода необхо­димо иметь варочный аппарат, состоящий из 4...6 труб. Для вар­ки целлюлозы, предназначенной для отбелки, число труб увели­чивается до 6...8.

Длина варочной трубы ограничивается целесообразной конструктивной длиной шнека. В существующих установках длина труб достигает 6...11 м, диаметр от 300 до 1200 мм. Коэффици­ент заполнения трубы массой составляет 0,5...0,8 ее объёма.

Частоту вращения шнеков можно изменять в пределах 2...5 мин^-1, регулируя тем самым продолжительность варки. Обычно продолжительность пребывания щепы в аппарате со­ставляет от 15 до 40 мин,температура варки, от 170 до 190 °С.Варка ведется с прямым обогревом, в варочных трубах всегда имеется паровое пространство. Острый пар подается в первую и иногда во вторую и третью варочные трубы через несколько штуцеров, расположенных вдоль труб в их верхней части.

При производстве полуцеллюлозы сваренная щепа не разде­ляется на волокна при выдувке. В описываемой установке вароч­ный аппарат соединен с дефибратором для горячего размола по­луцеллюлозы. Масса из последней варочной трубы падает непо­средственно в приемный патрубок дефибратора, снабженный коротким питающим шнеком. Пройдя дефибратор, размолотая мас­са через клапан по выдувной трубе выбрасывается в выдувной
резервуар.

Выдувные резервуары к установкам тина Пандия чаще все­го выполняются с «живым» дном, состоящим из ряда шнеков, облегчающих выгрузку массы при высокой концентрации (рису­нок 3.32).

Рисунок 3.32 - Выдувной резерву­ар с «живым» дном; 1 - выпускные отверстия; 2 — патрубок для отвода паров вскипания; 3 - пат­рубок для подачи воды; 4 - шнековый транспортер; 5 - смотровой люк; 6, 8 - предохранительные клапаны; 7 - датчик указателя уровня

В более поздних конст­рукциях установок типа Пан­дия устранены характерные недостатки, в том числе: раз­давливание щепы в шнековом питателе; поступление щепы без предварительной пропарки и пропитки щелоком непосредст­венно в зону варки с температурой 160…180 °С;как следствие - снижение качества получаемой целлюлозы.

На рисунке 3.33 показана схема усовершенствованной уста­новки отечественного производства (НИИхиммаш) производи­тельностью 200…250 т в сутки целлюлозы высокого, выхода из лиственной древесины.

Щепа поступает в бункер, установленный на перекрытии на четырех пружинах и присоединенный при помощи соединитель­ного рукава к дозатору. В качестве дозирующего устройства применен роторный дозатор, установленный на входном патрубке пропарочной трубы.

Щепа перед пропиткой пропаривается в пропарочной тру­бе. Пропарочная труба длиной 6500 мм и диаметром 1000 мм снабжена патрубками для подачи варочного щелока и проведе­ния сдувки. Пропарка щепы осуществляется острым паром при давлении не выше 0,05 МПа и температуре до 100 °С в течение 1... 3 мин. Продолжительность пропитки от 2 до 6 мин.

Рисунок 3.33 - Технологическая схема многотрубной установки непрерыв­ной варки конструкции НИИхиммаша: 1 - бункер щепы; 2 - пружины; 3 - дозатор; 4 - пропарочная труба; 5 - питатель низкого давления; 6 - пропи­точная труба; 7 - питатель высокого давления; 8 - трубы варочного аппа­рата; 9 - разгрузочное устройство; 10 - выдувной резервуар; 11 - теплооб­менник паров вскипания; 12 -насос; 13, 14 - горизонтальные и вертикаль­ные шнеки; 15 - расходный бак щелока

Для непрерывной пропитки щепы применяется пропиточ­ная труба длиной 10,5 м, диаметром 1000 мм,внутри которой на­ходится транспортирующий шнек. Пропитка щепы проходит при давлении до 0,4 МПа и температуре около 140 °С. Коэффициент заполнения трубы 0,5.

В качестве питающих устройств в рассматриваемой уста­новке использованы роторные питатели, конструкции которых аналогичны роторным питателям низкого давления установок
Камюр (см. рисунок 3.20). При проходе через такие питатели щепа не испытывает механического сжатия и показатели прочно­сти целлюлозы остаются высокими.

Варочный аппарат состоит из шести варочных труб длиной 10,5 м диаметром 1000 мм, снабженных шнеками. Для умень­шения возможности забивания трубы в зоне выхода массы шнеки оборудованы рыхлителями и. лопастями, имеющими обратное направление для отбрасывания массы от торцевых крышек. Кро­ме того, все крышки снабжены системой паровой отдувки.

Варочный щелок подается израсходного бака в пропароч­ную трубу перед роторным питателем низкого давления. Объем задаваемого щелока определяется технологическим режимом в зависимости от вида сырья, его влагосодержания, содержания активной щелочи в варочном щелоке и назначения вырабатывае­мого полуфабриката.

Свежий пар на варку подается в варочные трубы №1и 3.

В пропиточной и первой варочной трубах расположены патрубки, через которые производится сдувка и снижение давле­ния в варочном аппарате.

Сваренная масса с концентрацией 15...18 % из варочной трубы № 6 поступает в разгрузочное устройство, расположенное под выходным патрубком.

Разгрузочное устройство установки НИИхиммаш состоит из четырехлопастной мешалки и разгрузочного клапана. Мешалка разбивает сваренную массу после, выхода ее из варочной трубы и предотвращает забивание разгрузочного кла­пана непроваренной массой и сучками. Разгрузочный клапан представляет собой регулируемую диафрагму. Выдувка массы осуществляется в выдувной резервуар, давление в нем не должно превышать 0,05 МПа.

Выдувной резервуар в установке НИИхиммаша имеет кор­пус прямоугольного сечения, в днище которого попарно распо­ложены горизонтальные шнеки. В верхней части корпуса уста­новлен сепаратор для отделения паров вскипания, которые отво­дятся в теплоутилизационную установку. Из резервуара масса выгружается двумя вертикальными шнеками.

В настоящее время в России работает более десяти устано­вок типа Пандия. Основные преимущества таких установок: про­стота конструкции; небольшой габарит; возможность получать полуфабрикаты различного выхода. К недостаткам этих устано­вок относятся: более низкий выход и меньшая прочность целлю­лозы из-за интенсификации варки; исключается возможность проведения одновременно с варкой промывки целлюлозы в од­ном аппарате; сравнительно низкая производительность.