Производство бумаги — это, по сути, превращение суспензии, состоящей в основном из воды, в сухое бумажное полотно за считаные секунды. Большая часть этого превращения происходит за счёт удаления воды вакуумом, ещё до того, как в дело вступают механическое прессование или сушка паровыми цилиндрами. Жидкостно-кольцевые вакуумные насосы широко используются в целлюлозно-бумажной промышленности для отделения воды от бумажной массы. В этой статье мы подробно разберём, в каких именно частях бумагоделательной машины применяется вакуум и какие технические требования сопутствуют каждой из этих точек.
Содержание
- Какова общая роль вакуума на бумагоделательной машине?
- Как работают вакуумные коробки в сеточной части?
- Почему отсасывающему валу нужен вакуум?
- Для чего в прессовой части нужны отсасывающие валы?
- Какую роль вакуум играет в очистке сукна?
- Почему вакуумный перехват критичен при производстве санитарно-гигиенической бумаги?
- Какая серия насосов подходит для вакуумной системы бумагоделательной машины?
- Часто задаваемые вопросы
Какова общая роль вакуума на бумагоделательной машине?
Масса, поступающая на бумагоделательную машину, изначально представляет собой смесь, почти полностью состоящую из воды. Большая часть воды из этой смеси удаляется прямым дренажем и вакуумом ещё до механического прессования или использования паровых цилиндров, поскольку откачка воды вакуумом требует гораздо меньше энергии, чем испарение того же количества воды.
Поэтому на современной бумагоделательной машине вакуум применяется в нескольких точках по всей производственной линии, и каждая точка решает свою задачу по удалению воды. В следующих разделах мы рассмотрим эти точки по порядку.
Как работают вакуумные коробки в сеточной части?
В первой части бумагоделательной машины — сеточной части — разбавленная масса наносится на движущуюся сетку. Фойлы и вакуумные коробки (плоские вакуумные коробки), установленные под сеткой, оттягивают воду через сетку вниз, быстро снижая содержание воды в массе. Эта часть — одна из точек машины с высокой потребностью в вакууме, поскольку именно здесь удаляется очень большое количество воды.
Вакуумные коробки в сеточной части обычно располагаются последовательно, в несколько ступеней, каждая из которых создаёт чуть более глубокий вакуум, чем предыдущая, удаляя воду постепенно. Такой ступенчатый подход сохраняет ровный слой массы на сетке, предотвращая дефекты поверхности, которые могут возникнуть при слишком быстром отводе воды.
Почему отсасывающему валу нужен вакуум?
В конце сеточной части расположен отсасывающий вал (гауч-вал) — перфорированный вал с внутренней вакуумной коробкой. Его задача — обеспечить отделение влажного бумажного полотна от сетки и его надёжную передачу на прессовое сукно.
Вакуум, прикладываемый во время этой передачи, помогает полотну прилипнуть к сукну и ровно отделиться от сетки; недостаточный вакуум может привести к разрыву полотна или его неравномерной передаче. Поэтому стабильность и непрерывность вакуума на отсасывающем вале становится особенно критичной на машинах, работающих на высокой скорости.
Для чего в прессовой части нужны отсасывающие валы?
После сеточной части бумажное полотно переходит в прессовую часть, где теряет дополнительную воду механически, сжимаясь между сукнами. В некоторых конфигурациях прессов применяются перфорированные отсасывающие валы с внутренней вакуумной коробкой; эти валы дополнительно откачивают воду вакуумом в дополнение к механическому прессованию, повышая общую степень сухости полотна.
Отсасывающие прессовые валы обеспечивают дополнительную мощность по удалению воды, особенно на высокоскоростных машинах, производящих бумагу большой массы, где возможности одного лишь механического прессования достигают практического предела.
Какую роль вакуум играет в очистке сукна?
Сукна, транспортирующие бумажное полотно через прессовую часть, со временем загрязняются впитанной водой, волокнами и наполнителями; это загрязнение снижает проницаемость сукна и, соответственно, эффективность прессования. Для поддержания работоспособности сукна применяются вакуумные коробки, называемые «ухле-боксами» (uhle box); при каждом обороте сукна, проходя над этими коробками, оно очищается — из него откачивается вода и загрязняющие вещества, и сукно подсушивается.
Такая очистка может потребовать отдельного вакуумного контура, отличного от того, что применяется непосредственно к бумаге, поскольку очистка сукна обычно работает на другом уровне вакуума и по другому графику. Поэтому планирование отдельных групп вакуумных насосов для разных задач — распространённая инженерная практика на крупных бумагоделательных машинах.
Почему вакуумный перехват критичен при производстве санитарно-гигиенической бумаги?
Машины для производства санитарно-гигиенической бумаги (tissue) имеют иную потребность в вакууме, чем стандартные бумагоделательные машины. Влажное полотно снимается с формующей сетки и доставляется на крупный сушильный цилиндр (цилиндр Янки); снятие полотна с сетки выполняется с помощью вакуумного вала-перехватчика или вакуумного башмака.
Поскольку машины для производства санитарно-гигиенической бумаги обычно работают на очень высокой скорости, вакуум в точке перехвата должен быть одновременно достаточно глубоким и быстро реагирующим — иначе полотно может порваться или передаться неравномерно на высокой скорости. Это делает проектирование вакуумной системы для производства санитарно-гигиенической бумаги значительно более требовательным, чем для стандартного производства бумаги.
Какая серия насосов подходит для вакуумной системы бумагоделательной машины?
Как отмечалось в статье «Где применяются одноступенчатые жидкостно-кольцевые насосы большой производительности?», объём воздуха и водяного пара, который нужно откачивать из одной точки бумагоделательной машины, обычно очень велик — это делает одноступенчатые серии большой производительности естественным выбором для такого применения. Серия GMVT/GMPT производства Gücüm Pompa достигает производительности от 650 до 12 000 м³/ч, что позволяет обслуживать такие точки с высоким объёмом.
Учитывая разные потребности в уровне вакуума и производительности различных частей машины — сеточной, отсасывающего вала, прессовой, очистки сукна, — общая инженерная практика обычно предпочитает отдельно рассчитанные группы насосов для каждой части, а не единую централизованную систему. Точное проектирование системы следует определять индивидуально для каждого проекта, исходя из скорости и ширины машины, а также типа производимой бумаги.
Часто задаваемые вопросы
Какая часть бумагоделательной машины требует больше всего вакуума?
Обычно сеточная часть — это место, где требуется удалить наибольшее количество воды, что делает её одной из частей с наибольшей потребностью в производительности вакуумной системы. Точное распределение может меняться в зависимости от конструкции машины и типа производимой бумаги.
Сколько отдельных вакуумных контуров есть на бумагоделательной машине?
Это зависит от размера и сложности машины; на крупных машинах обычно предусматривают отдельные вакуумные контуры для сеточной части, отсасывающего вала, прессовой части и очистки сукна. Точное количество требует инженерного проектирования для конкретного проекта.
Почему машине для производства санитарно-гигиенической бумаги нужна иная вакуумная система, чем стандартной бумагоделательной машине?
Машинам для производства санитарно-гигиенической бумаги требуется очень быстрая и точная система вакуумного перехвата, чтобы снять влажное полотно с сетки и доставить его на цилиндр Янки. На стандартных бумагоделательных машинах такой схемы с перехватом и цилиндром Янки обычно нет.
Почему вакуум для очистки сукна держат отдельно от вакуума, прикладываемого к бумаге?
Поскольку очистка сукна требует другого графика и, как правило, другого уровня вакуума, проектирование её как отдельного контура от вакуума, прикладываемого непосредственно к бумаге, позволяет обеим системам работать в своих оптимальных условиях.
