Файл: Смирнов А.А. Основы автоматизации целлюлозно-бумажного и лесохимического производств учебник для техникумов.pdf

Полусухой способ основан на формировании ковра из высушен­ ной древесноволокнистой массы в воздушной среде и горячем прес­ совании полотен, имеющих влажность 16—18%.

Мокро-сухой способ основан на формировании полотна из дре­ весноволокнистой массы в водной среде, сушке полотен и горячем прессовании сухих полотен, имеющих влажность, близкую к нулю.

Основными технологическими процессами производства древес­ новолокнистых плит мокрым способом являются: подготовка волок­ нистой массы, изготовление волокнистого полотна на отливочной машине, горячее прессование и отделка плит с обрезкой по фор­ мату.

Подготовка волокнистой массы заключается в изготовлении щепы из древесины хвойных пород в рубильных машинах, ее раз­ моле в водной или паровой среде в дефибраторах и рафинаторах (мельницах), в добавлении к полученной волокнистой массе про­ клеивающих и окрашивающих веществ.

Выработка волокнистого полотна на отливочных машинах не­ прерывного действия заключается в отливе и формировании волок­ нистого полотна на сетке, механическом его уплотнении и частич­ ном обезвоживании в прессовой части, разрезке полотна на отдель­ ные полотна — сырые плиты.

При горячем прессовании сырая древесноволокнистая плита под воздействием давления и температуры (тепла) превращается в твердую плиту.

Отделка древесноволокнистых плит производится для придания плитам прочности, влагостойкости, формоустойчивости и снижения гигроскопичности. Она заключается в пропитке плит маслом и их термовлагообработке (закалке, увлажнению).

В производстве плит мокро-сухим способом полотно вырабаты­ вается так же, как и по мокрому способу. Перед подачей на горя­ чее прессование сырые плиты в сушильных устройствах высушива­ ются почти до абсолютно сухого состояния. Горячее прессование осуществляется при повышенных давлении и температуре с после­ дующим увлажнением (кондиционированием).

Основными технологическими процессами производства древес­ новолокнистых плит сухим способом являются: подготовка волокна, его сушка, формирование ковра и его предварительное уплотнение (подпрессовка), горячее прессование, кондиционирование, формат­ ная обрезка плит.

Подготовка волокна заключается в изготовлении щепы из дре­ весины лиственных пород в рубильных машинах, ее пропарке и размоле в рафинерах и дефибраторах (первичный размол) и рафи­ наторах (вторичных размол), в добавлении к полученной древес­ ной массе проклеивающих термореактивных смол (фенолформаль­ дегидных, мочевино-формальдегидных) и гидрофобных добавок.

Сушка осуществляется во взвешенном состоянии при интен­ сивном перемешивании волокна и агента сушки (воздуха, на­ гретого в паровых калориферах, или смеси топочных газов с воз­ духом).

Формирование волокнистого ковра осуществляется на вакуумформирующей машине непрерывно на сетчатой ленте конвейера, под которым создается вакуум для более уплотненной укладки во­ локон. Для дальнейшего удаления воздуха из ковра, сокращения величины просвета между плитами горячего пресса, увеличения скорости смыкания его плит, а также для обеспечения транспор­ табельности ковра в горячий пресс после формирования ковер подпрессовывается в ленточных прессах непрерывного действия или одноэтажных гидравлических прессах периодического действия.

Горячее прессование сухих плит осуществляется в несколько раз быстрее, чем сырых и при более высоких давлениях и темпера­ турах.

Кондиционирование древесноволокнистых плит при сухом спо­ собе производства осуществляется в три стадии, для чего в камере кондиционирования плиты последовательно проходят четыре зоны: зону эгализации, где обеспечивается выравнивание температуры плит и нагрев металла вагонетки с целью устранения вредной кон­ денсации водяных паров из агента сушки; две зоны увлажнения, где плиты подвергаются воздействию заданного температурно­ влажностного режима (t = 70ч-75°С, <р = 95%); зону охлаждения, где температура плит снижается до температуры цеха и устанав­ ливается равновесная влажность плит.

При полусухом способе производства древесноволокнистых плит формирование ковра обычно выполняется механическим способом, но могут применяться и вакуум-формирующие машины.

П р е с с о в а н н а я д р е в е с и н а изготовляется из лиственных (березы) и хвойных (сосны, лиственницы) пород древесины и пред­ ставляет собой бруски или цилиндры, уплотненные в процессе пьезотермической обработки.

Д р е в е с н ы е с л о и с т ы е п л а с т и к и представляют собой лис­ товой материал из пропитанных синтетическими смолами листов шпона, спрессованных в процессе пьезотермической обработки. Технологический процесс изготовления древесных слоистых пласти­ ков состоит из подготовки шпона и пропиточного раствора, про­ питки или намазки шпона растворами смол, сушки, раскроя на заготовки, сортировки и хранения шпона и заготовок, сборки па­ кетов, прессования, обрезки листов пластиков и их хранения.

Цельнопрессованные пластики изготовляются из древесной крошки или опилок, пропитанных или не пропитанных связующим и спрессованных в процессе пьезотермической обработки.

Сочетание периодических и непрерывных процессов. Технологи­ ческие процессы разделяются на периодические и непрерывные. Простейшим из них являются периодические процессы. В качестве примера может быть приведен процесс варки сульфитной целлю­ лозы, при котором отмеренные количества щепы и варочной кис­ лоты последовательно помещают в варочный котел, после чего про­ изводят заварку и варку целлюлозы, по окончании которой котел опоражнивают. В дальнейшем весь процесс многократно повторя­ ется.

18

Современные технологические процессы, как правило, непре­ рывны. Например, широко применяется непрерывная варка суль­ фатной целлюлозы в вертикальных варочных аппаратах. В этих аппаратах непрерывный поток щепы и варочного (белого) щелока поступает в варочный котел, откуда выходит непрерывный поток сульфатной целлюлозы, причем материальные потоки автомати­ чески поддерживаются в соотношении постоянного динамического баланса, а физические условия, определяющие ход процесса варки, автоматически поддерживаются в статическом равновесии.

Непрерывные технологические процессы высокопроизводительны и подвергаются комплексной автоматизации на основе использо­ вания обычных локальных систем автоматического контроля и ре­ гулирования или автоматизация осуществляется на основе функ­ ционирования автоматических систем управления технологиче­ скими процессами с применением вычислительных управляющих машин.

Контролируемые и управляемые показатели технологических режимов. Технологические процессы контролируются измерением физических величин (температуры, давления, влажности и т. д.), характеризующих эти процессы.

Все измерения по способам получения результата делятся на прямые, косвенные и совокупные. При прямом измерении физиче­ ская величина непосредственно сравнивается с единицей измере­ ния. При косвенном измерении о значении измеряемой величины судят по другим величинам, связанным с первой определенной математической зависимостью и характеризующим ее. При сово­ купном измерении числовое значение измеряемой величины опре­ деляется путем решения уравнений, полученных из совокупности рядов прямых измерений.

Измерения могут быть неавтоматическими, когда они выполня­ ются человеком при помощи неавтоматических измерительных при­ боров, и автоматическими, окончательный результат которых в виде чисел на отсчетных устройствах автоматических измеритель­ ных приборов получается полностью без участия человека.

При контроле за технологическими процессами преимущест­ венно применяются косвенные измерения. Например, о температуре воздуха в сушильных устройствах картонного производства судят по изменению электрического сопротивления платиновых или мед­ ных проволок, или по изменению давления насыщенных паров легкокипящей жидкости, или по величине расширения ртути и т. д. Косвенные измерения дают возможность преобразовывать неэлект­ рические величины в электрические, чем обеспечивается передача результата измерения (информации) на расстояние. Например, на щит оператора-варщика поступает информация о температуре ва­ рочного щелока и других параметрах варочных процессов во всех варочных котлах данного целлюлозного производства.

Все основные показатели технологических режимов должны из­ меряться для того, чтобы оператор мог своевременно устранять отклонения их от нормы. Так, в сульфитцеллюлозном производстве

подлежат контролю следующие показатели: количество серного колчедана и другие показатели процессов кислотного цеха; коли­ чество загружаемой щепы, варочной кислоты и другие показатели процессов в варочном цехе; концентрация целлюлозного волокна в жидком потоке и другие показатели процессов очистного и про­ мывного отделов и т. д.

Для оперативности управления и достижения стабильности тех­ нологических режимов основные показатели технологических про­ цессов должны управляться автоматически.

Особенности целлюлозно-бумажного производства. Производст­ венные условия на целлюлозно-бумажных предприятиях имеют специфические особенности, которые учитываются при выборе, монтаже и эксплуатации средств контроля и автоматического уп­ равления.

Отличительными чертами внедряемых в настоящее время тех­ нологических процессов являются:

а) непрерывность процессов (размол волокнистых материалов, варка целлюлозы, отлив бумаги и т. п.);

б) большие скорости процессов (изготовление бумаги на бума­ годелательной машине, варка целлюлозы и т. п.);

в) высокая чувствительность процессов к нарушениям режима (температуры, давления, композиции, концентрации и т. п.);

г) высокие нагрузки процесса (производительность оборудова­ ния);

д) коррозионные условия и токсичность (ядовитость).

В связи с перечисленными особенностями технологических про­ цессов к средствам автоматического контроля и управления предъ­ являются повышенные требования: бесперебойность и надежность работы; способность функционировать во влажной, запыленной и корродирующей среде; вибрационная устойчивость прибора и не­ зависимость качества его работы от места расположения; простота обслуживания; наличие дистанционной передачи показаний; воз­ можность обеспечения высококачественного регулирования основ­ ных параметров процессов.

Наличие агрессивных газов и жидкостей, разрушающе действу­ ющих на некоторые металлы и сплавы, из которых изготовляются средства автоматизации, заставляет применять особые способы за­ щиты приборов от коррозии со стороны агрессивных газов в окру­ жающей воздушной среде и их чувствительных элементов от корро­ зии со стороны химикатов жидкостей.

На приборы отрицательно влияют повышенная влажность воз­ духа в машинном зале бумажной фабрики, а в отбельном цехе — влажность воздуха и присутствие в нем хлора. В варочном и кис­ лотном цехах на работоспособности приборов отрицательно ска­ зывается наличие в воздухе чрезвычайно агрессивных паров и га­ зов, а в котельной паросиловой станции и на некоторых стадиях производства целлюлозы, бумаги и картона — большое количество пыли в воздухе, ускоряющей износ движущихся частей средств автоматического контроля и управления.

20

Щиты с контрольно-измерительными приборами в кислотном, варочном, отбельном и хлорном цехах, атмосфера которых з'агрязнена агрессивными газами, защищаются специальными кабинами, либо выносятся в специальное помещение. Кабины представляют собой шкафы с застекленной передней стенкой, причем размеры кабины превышают размеры щита. Кабины изготовляются без щелей и имеют плотно закрывающуюся дверь. В кабине искус­ ственно создается избыточное давление чистого воздуха, равное 30—50 Па, что предохраняет приборы от доступа агрессивных газов.

Чтобы исключить влияние окисления контактных соединений электрических линий (поверхностей зажимов, мест сращивания проводов и т. д.) на показания приборов, все контактные соедине­ ния пропаиваются горячей пайкой, в том числе и места соединения проводов с чувствительными элементами. Этим обеспечивается надежная работа приборов даже в цехах, где в воздухе содержатся агрессивные газы, таких как кислотоварочный и отбельный сульфитцеллюлозного завода, варочный сульфатцеллюлозного завода.

Для повышения надежности все резьбовые соединения смазыва­ ются пастой, предохраняющей их от коррозии и обеспечивающей необходимую смазку резьбы. Состав пасты: солидола 50%, порошкообразного графита 50%. Солидол расплавляют и в него всыпают графитовый порошок при тщательном перемешивании до тестообразного состояния.

Для уменьшения износа от коррозии и эрозии металлических защитных трубок или других деталей чувствительных элементов приборов, омываемых агрессивными жидкостями, необходимо учитывать химический состав, pH и вязкость среды, наличие взве­ шенных частиц в ней, а также температурные условия, давление в аппарате и ряд других факторов, при которых эксплуатируются чувствительные элементы.

Если защитные устройства чувствительных элементов изго­ товлены из обычной углеродистой стали, то при современных про­ цессах варки с варочными растворами на аммониевом и натриевом основаниях и при нейтрально-сульфитном способе варки, как и при варке с раствором на кальциевом основании, наличие серных сое­ динений в рабочей среде вызывает сильную коррозию поверхностей чувствительных элементов.

Для обеспечения надежности работы чувствительных элементов их защитные трубки и другие детали, соприкасающиеся с агрессив­ ными жидкими средами целлюлозно-бумажных производств, изго­ товляются из кислотоупорной стали.

Однако и кислотоупорная сталь любой марки не является абсолютно коррозионностойкой. Так, при соприкосновении с ра­ створом, содержащим сернистую кислоту, которая реагирует с кислородом воздуха и образует серную кислоту, сталь теряет защитную окисную пленку, и на ней появляется точечная коррозия, переходящая в полную. При периодической чистке и воздушной

21