ИТС 1-2015 Производство целлюлозы, древесной массы, бумаги, картона

     2.5.1 Процесс получения дефибрерной древесной массы (ДДМ)

Производство ДДМ включает линию производства волокна, сортирование и вспомогательные системы - хранение химических реагентов и производство пара и энергии.

Основные процессы производства ДДМ показаны на рисунке 2.14. Производство дефибрерной древесной массы обычно сочетается с производством бумаги, и поэтому обычно массу не сушат.

Рисунок 2.14 - Процесс производства дефибрерной древесной массы

Благодаря некоторому сходству процессов описаны подробно только некоторые отличительные технологические стадии производства механической массы. Для тех стадий, которые идентичны производству сульфатной целлюлозы, даются ссылки на соответствующие параграфы:

- Подготовка и обработка древесины (см. пункт 2.1.1-2.1.3).

- Сортирование, очистка небеленой массы (см. пункт 2.1.5).

Для этих разделов приводятся только некоторые различия, имеющие место между сульфатным и производствами механической массы.

2.5.1.1 Дефибрирование балансов

Первичное измельчение древесины на волокна происходит в дефибрерах, в которых бревна прижимаются к вращающимся абразивным камням. При этом волокна древесины должны быть параллельны оси вращения камня. Получается масса с концентрацией примерно 2%. Как правило, используются керамические камни, и они должны периодически "насекаться" специальными аппаратами для восстановления режущей способности истирающей бревна поверхности камня.

Большая часть энергии, используемой в процессе размола, трансформируется в тепло. Древесина разогревается, и за счет присутствия достаточного количества воды лигнин размягчается, и волокна высвобождаются в месте контакта древесины с камнем. Абразивные камни охлаждают и очищают от волокон, застрявших между зернами истирающей поверхности, водой, которую также используют в процессе размола и перекачки массы на следующие стадии обработки. Присутствие воды в процессе является важным, поскольку она способствует отводу тепла из зоны дефибрирования, равномерному его распределению, процессу пластификации древесины в зоне контакта с камнем и снижению трения между волокнами.

Удельный расход энергии (в кВт·ч/т) - УРЭ, в процессе производства древесной массы является важным параметром. Так, например, увеличение УРЭ всегда связано с повышением прочности древесной массы, но при этом и с увеличением степени ее помола.

Необходимость повышения прочности механических масс явилась следствием дальнейшего усовершенствования обычного процесса дефибрирования. Был разработан процесс производства дефибрерной древесной массы под давлением (ДДМД), в котором размол происходит при повышенном давлении (до приблизительно 0,3 МПа). Это позволяет применить процесс, в котором достигается температура оборотной воды 95°С, а температура в ванне дефибрера - 125°С. Более интенсивная пластификация лигнина вследствие воздействия высоких температур дает массу с улучшенными свойствами (повышенная прочность), но технические и финансовые проблемы при этом значительно возрастают. При декомпрессии массы получается пар низкого давления, используемый в основном для подогрева воды.

Другим, относительно недорогим способом получения древесной массы с улучшенными свойствами, является процесс термодефибрирования, в котором потери тепла вследствие испарения воды из зоны дефибрирования минимизируются за счет создания дополнительного водного слоя в шахте дефибрера, и применяется автоматизированный контроль процесса.

2.5.1.2 Сортирование и очистка

В массе, полученной механическим способом, содержатся нежелательные компоненты, такие как крупные, недостаточно измельченные фрагменты древесины и пучки волокон. Последние должны быть удалены, так как они снижают прочность и качество печатной бумаги.

Сортирование включает несколько ступеней, чтобы полнее выделить из массы относительно крупные фрагменты и пучки волокон, рафинировать (размолоть) их и после дополнительного сортирования вернуть в основной поток отсортированной массы, сведя количество окончательных отходов к минимуму. Удалить крупные частицы можно легко, но удаление пучков волокон требует более сложного оборудования. Содержание пучков волокон в несортированной древесной массе может достигать 5%, в зависимости от вида процесса. Схема сортирования и очистки древесной массы, предназначенной для получения наиболее качественной бумажно-картонной продукции, описана ниже. Когда к качеству древесной массы предъявляются менее строгие требования по чистоте, схема сортирования может быть проще.

Крупные включения удаляются из потока древесной массы на плоских вибрационных сортировках, снабженных вибрирующими перфорированными пластинами. Отделенные крупные фрагменты измельчаются в дезинтеграторах и вместе с массой основного потока направляются на первую ступень сортирования, которая осуществляется на центробежных сортировках с цилиндрическими перфорированными ситами. Основной поток массы после сортирования сгущается и аккумулируется в бассейне, откуда подается на бумажное или картонное производство. Отходы первой ступени сортирования подаются на сортировки второй ступени сортирования, из которых хорошая масса смешивается с основным потоком перед первой ступенью сортирования, а отходы от сортировок второй ступени размалываются в дисковой мельнице и подаются на сортировку отходов. Хорошая масса с этой сортировки после очистки в центриклинерах соединяется с основным потоком очищенной массы (перед ее сгущением), а отходы возвращаются для повторного размола (рафинирования) на дисковую мельницу. В результате реализации такой схемы сортирования и очистки массы, от отходов еще до их размола удается отделить все качественное волокно (чтобы избежать его неоправданного повреждения при размоле вместе с отходами и увеличения УРЭ), а всю волокнистую часть пучков волокон и других относительно крупных волокнистых фрагментов превратить в хорошее волокно. Окончательными отходами при такой схеме сортирования и очистки являются только очень небольшое количество отходов со ступени центриклинеров. Эти отходы представляют собой неволокнистые включения, а из компонентов древесины - костру, наличие которой крайне нежелательно в композиции бумажной массы, поскольку она препятствует связеобразованию волокон в бумажном листе, приводит к дефектам на стадии прессования, а мелкая ее часть существенно увеличивает показатель сорности бумаги. В зависимости от вида и качества древесного сырья, техники и технологии дефибрирования, типа используемых сортировок и схемы сортирования, содержание отходов, отделяемых от основного потока для переработки, может составлять от 5% до 30%. В процессе производства дефибрерной древесной массы потребляется достаточно большая энергия на процесс сортирования, сгущения и дополнительного сортирования - до 25% от общего потребления энергии.

Основное оборудование для производства ДДМ (Цепные дефибреры)

На отечественных предприятиях установлены цепные дефибреры фирмы Фойт V величины типа "2В-Европа" и отечественные дефибреры типа ДЦ: ДЦ-01, ДЦС-02, ДЦ-03, ДЦ-04 (см. таблицу 2.18). Производительность этих дефибреров 40-45 т/сут для одиночных и 80 т/сут - для спаренных.

Таблица 2.18 - Техническая характеристика цепных дефибреров типа ДЦ

Головной моделью является дефибрер ДЦ-04-1, основными отличиями которого от эксплуатируемых на предприятиях других марок являются: повышенная окружная скорость камня, большая мощность главного двигателя, большая скорость рабочих цепей - мощная система спрысков. Это обеспечивает производительность дефибрера ДЦ-04-1 на 35%-40% большую, чем дефибрера ДЦ-03 и "2В-Европа" при одинаковой массе и занимаемой производственной площади.