Файл: Бушмелев, В. А. Процессы и аппараты целлюлозно-бумажного производства учебник.pdf

Н а п о р н о - в а к у у м н ы е ( н й з к о в а к у у м н ы е ) ф и л ь т р ы

Напорно-вакуумный фильтр (рис. 5-17) в отличие от вакуумных фильтров не имеет вакуумной головки, и его барабан открыт с торца. Ванна фильтра более глубокая и барабан примерно на 3/4 погружен в суспензию. Пространство между барабаном и фильтровальной сет­ кой, как в вакуум-фильтре с вакуумными трубками, разделено на ячейки радиальными перегородками. Каждые три ячейки сообщаются с внутренней частью фильтра через отсасывающий канал, располо­ женный на внутренней стороне барабана, и через воздушную трубку, длина которой немного меньше длины канала. Между ванной и бара­ баном имеются уплотнения, препятствующие проникновению суспен­ зии внутрь барабана через его открытый торец. В зависимости от вида

При вращении барабана ячейки по­ гружаются в массу и за счет разности уровней жидкости в ванне и

барабане внутрь барабана начинает проникать фильтрат, который заполняет отсасывающие каналы. На поверхности сетки образуется слой волокна. После того как ячейка пройдет самое нижнее ее поло­ жение в ванне и открытый конец отсасывающего канала переместится вниз, появляется эффект отсасывания, так как канал начинает рабо­ тать как сифон, и в ячейках создается разрежение. По мере движения ячейки вверх разрежение постепенно увеличивается, обеспечивая ин­ тенсивную фильтрацию суспензии.

Во время подъема воздушной трубки над уровнем фильтрата в ба­ рабане воздух проникает в ячейку, разрежение в ней постепенно уменьшается и канал опоражнивается от фильтрата. При подходе ячейки к зоне съема массы давление в ней становится равным атмос­ ферному. Затем цикл повторяется. Имеются и другие конструкции напорно-вакуумных фильтров, в которых для создания разрежения вместо каналов применяют сифонные трубки.

127

Напорно-вакуумные фильтры не нуждаются в вакуум-насосах, благодаря отсутствию барометрических труб они устанавливаются на сравнительно небольшой высоте и просты в эксплуатации; приме-, няются для промывки' и сгущения целлюлозы от начальной концен­ трации 0,5—1,5% до конечной 10—12%. При работе с прессовым ва­ ликом конечная концентрация волокна возрастает до 20%. Поверх­ ности фильтров достигают 75 м2.

Фильтры давления

В фильтрах давления фильтрация идет под напором воздуха или

присоединяется в барабане к фильтрату и отводится через кольцевое сечение трубы в торце барабана, а жидкость, полученная на второй ступени промывки, собирается в воронке и отводится через централь­ ную трубу в торце барабана. Для предотвращения выхода воздуха эти трубы имеют гидрозатвор. Промытый осадок проходит далее под уплотнительным валиком и снимается с поверхности барабана шаберным валиком или скребком. Воздух, проникший внутрь барабана, удаляется через сетку барабана ниже уплотнительного валика, в том месте, где осадок снимается с барабана, отсасывается вентилятором и снова подается под крышку фильтра.

Фильтры давления данной конструкции применяют для сгущения и промывки целлюлозной массы. Начальная концентрация массы

около 1—1,5%, на выходе около 12—14%. Поверхность барабана до 66 м2.

J28

В целлюлозно-бумажном производстве применяются и другие типы фильтров, например фильтры с волокнистым подслоем, используемые для осветления оборотных вод. К ним относятся барабанные фильтры с бесконечной лентой для съема осадка и дисковые фильтры с гидрав­ лическим удалением осадка.

Пример 1. Производительность фильтрационной установки по сухой целлю­ лозе 480 т в сутки. Начальная концентрация массы 1%, конечная — 14%. При фильтрации барабан вакуум-фильтра наѴд поверхности опущен в жидкость. Экспериментально определены время фильтрации т = 10 сек и средняя скорость = 20 м3/м2-ч. Диаметр барабана D = 3 м, длина барабана L — 3,5 лі. Плот­ ность фильтрата 1100 кг!я3. Определить необходимое число фильтров и число

сутки.

Глава 6. РАЗДЕЛЕНИЕ ГАЗОВЫХ НЕОДНОРОДНЫХ

СИСТЕМ

Газовые неоднородные системы представляют собой газовую среду, в которой во взвешенном состоянии находятся жидкие или твердые частицы. Система называется механической, если взвешенные веще­ ства получаются при дроблении твердых тел или распылении жидко­ стей с последующим захватом их потоком газа. Такая система иначе называется пылью. Конденсированными называются системы, кото­ рые возникают -при химическом взаимодействии газов и твердых ве­ ществ (например, при горении) или при конденсации паров, содержа­ щихся в газах, в процессе их охлаждения. Сюда относятся дымы и

туманы.

В практике целлюлозно-бумажного производства приходится за­ ниматься очисткой запыленного газа &0 2, который получается при обжиге сернистого колчедана, и дымовых газов содорегенерационных, магнийрегенерационных агрегатов и известерегенерационных печей.

‘'129

Газ, выходящий из колчеданных печей, состоит из SO», N2, 0 2 и хи­ мических и механических загрязнений. К ним относятся серный ан­ гидрид, сублимированная сера, соединения мышьяка и селена, пыль и другие загрязнения. Пыль в основном состоит из частиц огарка, пустой породы и несгоревшего колчедана. Размеры частиц пыли ко­ леблются от нескольких микрон до десятых долей миллиметра. Для того чтобы получить высококачественную варочную кислоту и избе­ жать нежелательных побочных реакций при последующей сульфитной варке, газ SO» должен быть освобожден от всех загрязнений — меха­ нических и химических.

Дымовые газы содорегенерационных агрегатов увлекают из реак­ ционной зоны значительные количества сульфата натрия и кальцини­ рованной соды, а также некоторое количество углерода. По размерам частиц унос содорегенерационных агрегатов условно делится на три фракции: до 0,5 мкм, от 0,5 до 1 мкм и свыше 1 мкм. Содержание их приблизительно равно 16,8; 53,2 и 30%. Повышенная температура отходящих дымовых газов, наличие в них S 0 3 и S 0 3 и высокая диспер­ сность частиц сильно затрудняют улавливание пылевого уноса содо­ регенерационных агрегатов.

Пыль газовых выбросов известерегенерационных печей в основном состоит из СаО и СаС03, а выбросов магннй-регенерационных агрега­ тов — из MgO и MgC03. Благодаря более крупной дисперсности ча­ стиц улавливание такой пыли менее затруднительно, чем пыли содо­

(отстаивание); осаждение в поле центробежной силы; осаждение в электростатическом поДе; осаждение на вторичном аэрозоле (мокрая очистка газа); фильтрация; ультразвуковая очистка и т. д.

ОТСТАИВАНИЕ ГАЗОВ

Теория процессов отстаивания изложена ^ главе 5. Здесь мы рас­ смотрим лишь принципиальное устройство и работу аппаратуры. На рис. 6-1 показана схема газоотстойной камеры. При входе в камеру газ резко снижает скорость. Медленно двигаясь по камере, он осво­ бождается от взвешенных частиц, которые под действием силы тяже­ сти осаждаются в бункер для пыли. Необходимые размеры камеры могут быть определены расчетом, аналогичным расчету отстойников полунепрерывного действия для суспензий.

Поскольку производительность пылеотстойной камеры пропор­ циональна площади отстаивания, камеры делают также многополоч­ ными; чем больше число полок, тем выше производительность камеры.

В содорегенерационных агрегатах предварительное отделение пыли от газа производится в расширяющихся газоходах и зольниках котла. При этом наряду с силами тяжести здесь используется и инерционный эффект: при изменениях направления потока газа крупная пыль про­ должает двигаться в прежнем направлении, достигает поверхностей осаждения и выделяется из газового потока.

130

ОСАЖДЕНИЕ в п о л е ц ен т ро б еж н о й силы

Теория осаждения в поле центробеленой силы изложена в главе 5. Рассмотрим аппараты центробежной очистки газа, называемые цикло­ нами. Принципиальное устройство циклона показано на рис. 6-2. За­ пыленный газ входит в аппарат на очистку по касательной между на­ ружным цилиндром и выхлопной трубой. При вращательном нисхо­ дящем, движении газа частицы пыли отбрасываются к стенкам ци­ линдра и, скатываясь вниз, выводятся из циклона. Освобожденный от пыли газ находит выход из циклона через выхлопную трубу. Сте­ пень пылеотделения зависит в основном от скорости вращения газо­ вого потока внутри циклона, радиуса вращения потока, дисперсности и плотности частиц, их фракционного состава и высот цилиндрической

части циклона и выхлопной трубы. Влияние окружной скорости по­ тока в циклоне и радиуса вращения потока г на скорость осаждения частиц определяется фактором разделения (см. главу 5). С увеличе­ нием его скорость осаждения частиц возрастает. Чем мельче и легче пыль, тем большей должна быть выбрана окружная скорость потока. Однако повышение скорости сверх оптимальной ведет к увеличению турбулентности потока; из-за этого уже осажденные частицы могут быть снова увлечены газовым потоком, и тем самым снизится степень очистки.

Окружная скорость газового потока в циклоне принимается рав­

ной и = — , где пвх — скорость газа во входном патрубке циклона

1,4

(от 16 до 22 м/сек,)', 1,4 — среднее значение коэффициента, учитываю­ щего расширение газового потока в циклоне.

С уменьшением радиуса вращения (радиуса циклона) фактор раз­ деления увеличивается, а следовательно, возрастает и степень очистки, но производительность циклона по газу уменьшается. Влияние раз­ меров частиц, их плотности и вязкости среды на степень очистки оп­ ределяется величиной критерия Архимеда: чем больше число Аг, тем выше скорость осаждения.

Определенное влияние на степень очистки оказывает также высота Я в выхлопной трубы, выбираемая в соответствии с числом оборотов газового потока в циклоне: чем выше выхлопная труба, тем большее

131

число раз газовый поток обернется вокруг выхлопной трубы по нис­ ходящей спиральной линии перед выходом из циклона и тем выше сте­ пень очистки. Высота выхлопной трубы определяется из условия, по

патрубка. Высота цилиндрической части циклона приблизительно

равна высоте выхлопной трубы.

Большое значение для нормальной работы циклона имеет отсутст­ вие подсосов через нижнюю трубу, предназначенную для отвода пыли.

циональна его диаметру. Для обеспечения высокой производительно­ сти циклонные элементы с малым

сываются к стенкам и, скользя по ним, попадают в бункер для пыли. Обеспыленный газ по выхлопным трубкам поднимается в камеру чи­ стого газа и выходит из циклона очищенным на 90% и выше. В бата­ рейных циклонах может быть несколько сот элементов с диаметром трубок от 40 до 250 мм. Одним из обязательных условий работы цик­ лона является равномерное распределение газа по элементам, так как в противном случае газ будет перетекать из элемента в элемент через бункер для пыли, что значительно снизит степень очистки газа. Поэ­ тому по ходу газа должно быть установлено не более 12 трубок.

Всвязи с этим циклоны большой производительности устанавливают

всекции с числом элементов не выше 96. Элементы батарейного циклона могут быть установлены параллельно и вне общего корпуса.

Одним из недостатков рассмотренных аппаратов является невоз­ можность применения их для очистки газов с большим содержанием влаги. В этих случаях целесообразно применять циклоны с жидкост­ ной пленкой (рис. 6-4), представляющие собой цилиндр, внутренние стенки которого орошаются жидкостью, подаваемой в аппарат по ка­

132