Обоснование установки синтетической сетки с гидропланками и МОЯ, автоматической сеткоправки и сетконатяжки

На БДМ №2 Енисейского ЦБК применяется консольный сеточный стол, который имеет следующие преимущества по сравнению с выдвижным: подготовительные работы (растяжка сеток) можно проводить во время работы машины, нет необходимости разъединять трубопроводы воды и воздуха от спрысков и отсасывающих ящиков, продолжительность смены сетки осуществляется значительно быстрее.

Выбор формующей сетки БДМ должен определяться конкретными условиями производства: композицией и свойствами бумажной массы, скоростью и особенностями БДМ, ассортиментом и объемом вырабатываемой продукции, при этом следует учитывать максимальный срок эксплуатации и стоимость формующей сетки [7,8].

Высокая стоимость бронзовых сеток для широких и быстроходных машин и производственные потери, обусловленные участившейся сменой сетки являлись немаловажными факторами, стимулировавшими поиск путей удлинения срока службы сеток. Возникла потребность найти материал более прочный и износостойкий по сравнению с фосфористой бронзой.

Физико-механические свойства нового материала должны были удовлетворять требованиям ткацкого производства, чтобы создать сетку, по структуре удовлетворяющую требованиям ведения технологического процесса отлива, формования и обезвоживания бумажного полотна. Но ни один из металлов не удовлетворил требованиям: прочности, износостойкости, экономичности по следующим причинам: монель-металл и другие металлы оказались нестойкими к знакопеременным изгибающим напряжениям; стоимость сеток из нержавеющей стали была чрезмерно велика, а у хромированных образовались трещины на кромках.

В настоящее время для изготовления формующих сеток наиболее пригодным материалом считаются синтетические нити.

Развитие и использование формующих сеток из синтетических волокон обусловлено снижением на 5 – 10 % простоя БДМ, а также существенным уменьшением эксплуатационных расходов [9].

Структура ткани, т.е. рисунок переплетения нитей основы и утка, - одна из наиболее важных характеристик формующей сетки. При оптимальном выборе структуры ткани улучшается формование и уменьшается маркировка бумажного полотна, повышается удержание волокнистых и наполняющих веществ. При этом продолжительность эксплуатации сеток увеличивается и уменьшается затрата времени на их замену.

К сеткам предъявляются достаточно высокие требования. Ткань сетки должна обладать хорошей водопропускной способностью и быть вместе с тем достаточно плотной. Структура ткани должна быть такой, чтобы волокна не проходили сквозь ячейки сетки, а полученный лист бумаги не имел заметной маркировки от ткани. Наряду с этим ткань сетки должна быть достаточно прочной на разрыв и на изгиб, чтобы выдержать многократные перегибы, трение и растяжение. Так как pH массы обычно находится в пределах 4,5 – 5,5, ткань сетки должна быть стойкой по отношению к слабым растворам кислот и не должна подвергаться коррозии.

К достоинствам синтетических сеток следует отнести: высокую обезвоживающую способность, более длительный срок службы по сравнению со сроком службы бронзовых (примерно в 2 – 3 раза); малый вес сетки (примерно в 8 раз меньше бронзовой); отсутствие шва, а следовательно и маркировки, которую может давать на бумаге шов; на кромках сетки не образуются трещины, нет вмятин и мёртвых складок, сетка меньше загрязняется, легко промывается и бумажное полотно легче с него снимается (сухость бумаги на этой сетке выше), исключается коррозия, эластичная, облегчение и упрощение условий их надевания на сеточный стол, незначительная подверженность механическим повреждениям при одевании, упаковке, транспортировке и эксплуатации, возросли скорость и производительность машин, улучшилось качество выпускаемой продукции и уменьшился провал под сетку.

К недостатком можно отнести склонность сетки при изменении натяжения давать морщины и большой угол волокна, которое затем скапливается на поверхности сетковедущих валиков, и для его удаления требуется установка шаберов и водяных спрысков, стоимость синтетических сеток в 2,3—2,5 раза больше бронзовых, однако они окупаются в течение 6 месяцев, снижают коэффициент трения с ведущими валами, поэтому необходимо увеличивать её натяжение, что неизбежно связано с увеличением потребляемой энергии сеточным столом. В процессе работы сетка удлиняется на 1,1 – 5 %, что требует установки дополнительных сетковедущих валиков, сетконатяжек и сеткоправок. Кроме того, при синтетических сетках необходима более тщательная выверка сеточного стола и хорошая промывка сетки в процессе её работы специальными спрысками, препятствующими попаданию загрязнений.

Смена синтетических сеток часто происходит из-за сильного загрязнения их ячеек, потому что эти сетки служат в 10 раз дольше бронзовых. Синтетические сетки имеют большее сродство с природной смолой в целлюлозе, чем бронзовые, в особенности, если произошло фибриллирование нитей. Последнее, по-видимому, является причиной скапливания мелких волокон у отсасывающих ящиков, которое наблюдается чаще всего на быстроходных бумагоделательных машинах, вырабатывающих газетную бумагу, содержащую древесную массу.

Поперечная жесткость (стабильность) синтетических сеток меньше, чем бронзовых. Поэтому на них легче образуются волны или складки. Чем больше натяжение ветвей сетки, тем меньше вероятность образования складки.

При использовании синтетических сеток вместо бронзовых мощность, потребляемая сеточной частью, как правило, повышается на 30 – 40 % вследствие увеличения натяжения сеток и других причин.

Успешный переход на работу с синтетическими сетками на быстроходных и широких бумагоделательных машинах, вырабатывающих газетную бумагу, был достигнут в результате проведения организационно-технических мероприятий.

Однако во всех случаях надо установить такой режим обезвоживания бумажной массы на синтетической сетке вдоль всего сеточного стола, при котором получается бумага с наилучшими физико-механическими показателями при минимальном провале волокнистых, красящих, проклеивающих, наполняющих веществ и расхода энергии.

В целях удлинения срока службы синтетических сеток следует разработать (синтезировать) материалы для работы в паре с ними: 1) для сетковедущих валов и валиков необходим материал, обладающий большим коэффициентом трения при незначительном износе синтетической ткани; 2) для формующей доски, гидропланок и покрытий отсасывающих ящиков, по которым скользит сетка, — материал с малым коэффициентом трения и минимальным износом сетки.

Однако при выборе схемы для формования того или иного вида продукции, предпочтение нужно отдать той из них, на которой при наименьших затратах материальных и энергетических ресурсов будет достигаться больший экономический эффект.

Переход с бронзовых сеток на синтетические привел к снижению простоя бумагоделательных машин на 70—90 % [3], в результате чего повысилась производительность и снизились расходы на сетки. Синтетические сетки применяются разных типов в зависимости от конструкции машины уже более 50 лет. Поэтому установка синтетической сетки вполне обоснована.

При работе регистрового валика со стороны набегающего клина наблюдается заброс воды в надсеточное пространство и одновременный размыв или разрыхление осевшего слоя, а со стороны сбегающего клина – отсос воды за счет вакуума, величина которого равна .

При работе бумагоделательных машин на высоких скоростях регистровые валики становятся причиной нарушения формования бумажного полотна, особенно в первой части сеточного стола, где отсасывающие действие валиков максимально, а волокнистый слой ещё не сформирован или ещё очень слаб, поэтому чтобы улучшить формование бумажного полотна на быстроходных машинах, прибегают к затормаживанию обезвоживания, т. е. валики заменяют неподвижными опорными устройствами – гидропланками.

Внедрение синтетических сеток и гидропланок улучшило качество бумаги из-за более равномерного формования волокнистой суспензии, уменьшило ее разносторонность и повысило гладкость сеточной поверхности бумаги. Применение гидропланок привело к ликвидации подброса массы, улучшению распределения волокон, повышению удержания мелочи и наполнителя, особенно в начальном, критическом периоде формования бумажной продукции, что явилось следствием низкого вакуума по длине зоны отсоса гидропланки и мягкого и более равномерного характера обезвоживания.

Существенным достоинством гидропланок является то, что между наклонной поверхностью каждой планки и сеткой практически можно создать вакуум величины, соответствующей требуемым условиям формования бумажного полотна в данном месте сеточного стола. Вакуум, возникающий между сеткой и гидропланкой, и его величина определяется скоростью машины, геометрией самой планки, особенно утлом отсоса а. Поэтому отпадает необходимость в вакуум-насосе или вентиляторе для создания вакуума в камере по длине формующей части под плоскими планками.

При переходе на работу с синтетическими сетками и гидропланками снижаются расходы на сетку, сокращаются простои машины, связанные с их сменой, уменьшается провал волокнистых, красящих и наполняющих веществ, повышается качество и однородность готовой продукции вследствие улучшения управления процессом обезвоживания по длине сеточного стола.

Одним из условий успешной эксплуатации гидропланок является установление оптимальной величины предварительного натяжения сетки, которое должно автоматически поддерживаться во время работы.

Номер сетки выбирают, исходя из вида вырабатываемой бумаги; для выработки более тонкой бумаги необходимы сетки более высоких номеров. Для писчей и газетной бумаги и бумаги для печати обычно применяют сетки № 24 – 28, для конденсаторной бумаги тройные сетки № 40 – 120, для картона и целлюлозы № 8 – 16 [6].

Исходя из вышесказанного для производства газетной бумаги на БДМ устанавливаем синтетическую сетку полусаржевого плетения № 28.

Отсасывающее действие гидропланок возрастает по мере увеличения концентрации волокна в волокнистом слое, т. е. по ходу бумажного полотна, в отличие от регистровых валиков, отсасывающее действие которых зависит от скорости сетки и плотности воды. Применение гидропланок позволяет увеличить обезвоживающее действие регистровой части стола. Кроме того, полагают, что при установке гидропланок вместо регистровых валиков можно сократить длину сеточного стола на современных бумагоделательных машинах, т. к. в замен одного регистрового валика можно установить несколько гидропланок.

Исследования показали, что при применении гидропланок, концентрация бумажной массы в напорном ящике снизилась на 10 % за счёт снижения концентрации отходящей подсеточной воды на 60 %. Удержание волокна на сетке повысилось на 10 %, а наполнителей удвоилось [3].

К материалу изготовления гидропланок предъявляются следующие требования: быть износоустойчивым и иметь минимальный коэффициент трения с сеткой. Наиболее распространенным материалом для гидропланок в настоящее время применяется высокомолекулярный полиэтилен, который имеет низкий коэффициент трения с сеткой, но малую износоустойчивость. Поэтому для увеличения срока службы в поверхность гидропланки, соприкасающуюся с сеткой вставляется износоустойчивая пластина.

В зоне формования бумажного полотна в замен регистровых валиков устанавливаются МОЯ. Эти ящики (их ещё называют предварительными отсасывающими ящиками) обычно покрывают брусками из бакелита или другого пластического материала.

Материал покрытия отсасывающих ящиков должен иметь минимальный коэффициент трения с сеткой для уменьшения ее износа и потребляемой мощности, быть износоустойчивым. В качестве покрытий в последнее время применяют высокомолекулярный полиэтилен, оксидную керамику, карборунд, робалит, карбид кремния и другие материалы с коэффициентом трения от 0,03 до 0,09.

В отличие от формования на регистровых валиках при полной замене их мокрыми отсасывающими ящиками качество получаемого бумажного полотна можно улучшить за счет уменьшения начальной концентрация поступающей бумажной массы и регулирования интенсивности процесса обезвоживания. Следует отметить, что при этом не только полностью используются преимущества мокрых отсасывающих ящиков по сравнению с регистровыми валиками, но и уменьшается длина участка формования, что особенно важно при модернизации сеточных частей бумагоделательных машин с целью увеличения скорости без изменения существующей длины регистровой части.

Наиболее рациональным при формовании на мокрых отсасывающих ящиках является проведение процесса при постоянной средней скорости фильтрации и линейном росте слоя осевших волокон по длине формования.

Применение подобных отсасывающих ящиков в зоне формования позволяет повысить степень разбавления массы при отливе на машине, уменьшить длину сеточного стола, улучшить формование и значительно повысить степень прочности бумаги.

МОЯ устанавливают совместно с гидропланками. Они называются «мокрыми», так как устанавливаются в зоне формования в пределах «зеркала залива». Вакуум в них создается вакуум-насосами и не зависит от скорости сеток. Это позволяет определить наиболее оптимальные условия для проведения процесса формования и обезвоживания с целью получения бумажного полотна с требуемыми свойствами.

В качестве обезвоживающих и формующих элементов лучше устанавливать гидропланки и мокрые отсасывающие ящики в сочетании с синтетической сеткой. Установка регистровых валиков нежелательна, так как при скорости 550 м/мин будет происходить интенсивный заброс профильтровавшейся воды в набегающем водяном клине вверх сквозь сетку и слой осевших волокон и его размыв, а со стороны сбегающего водяного клина интенсивный отсос воды за счет разрежения.

Исходя из выше сказанного для оптимального и наиболее экономичного формования и обезвоживания бумажного полотна, целесообразней использовать синтетическую сетку с гидропланками и МОЯ, которая справляется с данным режимом работы и падаёт на прессовую часть превосходное бумажное полотно с наибольшим экономическим эффектом.

Технологические решения