WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 9 |

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Глава 2. ПОДГОТОВКА ДРЕВЕСИНЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ВОЛОКНИСТЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ Древесина как сырье для целлюлозно-бумажной промышленности Основным видом сырья для целлюлозно-бумажной промышленности служит древесина хвойных и лиственных пород. Для производства сульфатной целлюлозы пригодны все породы. Из древесины хвойных пород наибольшее применение имеет сосновая древесина, среди лиственных – берёза, второе место принадлежит осине.

Лиственная древесина отличается от хвойной меньшей длиной основных волокнистых клеток. Поэтому она считается менее ценным сырьём, чем хвойная, для производства целлюлозы, предназначенной для выработки бумаги и картона. В древесине лиственных пород содержится больше трудногидролизуемых гемицеллюлоз, чем в хвойной древесине, поэтому она реже используется для получения растворимой целлюлозы.

При переработке древесины лиственных пород надо учитывать следующие её особенности по сравнению с хвойной древесиной:

- трудность окорки и повышенный расход энергии на рубку (берёза, бук);

- повышенную склонность к загниванию;

- более высокий выход целлюлозы из древесины;

- более низкую прочность бумажного листа, особенно во влажном состоянии;

- более трудную обезвоживаемость целлюлозной массы, что вызывает снижение производительности промывного оборудования на 25-30 %;

-высокое содержание нейтральных веществ в экстрактах, что иногда является причиной смоляных затруднений;

-невозможность получения таких побочных продуктов, как скипидар, пониженный выход таллового масла.

В связи с этим лиственную древесину обычно перерабатывают отдельными производственными потоками.

Физические свойства древесины Из физических свойств древесины для производства целлюлозы наиболее важны влажность и плотность.

Влажность является характеристикой содержания воды в древесине.

Различают абсолютную и относительную влажность.

Абсолютная влажность (влагосодержание) представляет собой отношение массы воды к массе абсолютно-сухой древесины, выраженное в проНАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ центах. Абсолютно-сухой считают древесину, высушенную до постоянной массы при температуре (103±2 °C).

Относительная влажность (влажность) является массовой долей воды, выраженной в процентах по отношению к массе влажной древесины. В практике чаще используют понятие относительная влажность. Влажность свежесрубленной древесины составляет 45-61 %. Высушенная в естественных условиях до воздушно-сухого состояния древесина имеет влажность 15-20 %.

При высыхании древесины сначала удаляется вода из полостей клеток (свободная влага), затем вода, пропитывающая стенки клеток (гигроскопическая, или связанная влага). При абсолютной влажности древесины около 30 % вода начинает удаляться медленнее. Этот момент перехода, когда древесина содержит только гигроскопическую влагу, называют точкой насыщения волокна. Начиная с этой точки, высыхание древесины сопровождается усадкой (усушкой), то есть уменьшением объёма из-за сжатия клеточных оболочек. Общее сокращение объёма при высыхании до абсолютносухого состояния от свежесрубленного для древесины хвойных пород составляет от 8 до 13 %.

Плотность – это масса единицы объёма древесины. Древесина является капиллярно-пористым телом, полости которого заполнены частично водой, а частично воздухом. Поэтому имеется два понятия плотности: плотность собственно древесного вещества и плотность древесины как физического тела.

Плотность вещества древесины для всех пород одинакова и составляет 1,54 г/см3. Плотность абсолютно-сухой древесины (как физического тела) зависит исключительно от объёма пор (т. е. от того, какая часть объёма занята веществом древесины, а какая приходится на пустоты). Между объёмом пор и плотностью существует следующая зависимость:

m Vпор 100, d где Vпор – объём пор, % от Vдрев;

m – плотность абсолютно-сухой древесины, г/см3;

d – плотность древесного вещества (1,54 г/см3).

Плотность влажной древесины зависит и от влажности. Поэтому сравнивать образцы влажной древесины по плотности нужно при одинаковой влажности.

Плотность древесины при абсолютной влажности 30 % называется базовой, или условной плотностью. Она всегда меньше, чем плотности абсолютно-сухой древесины. Плотность (в г/см3) наиболее распространённых в НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ России древесных пород в абсолютно-сухом состоянии составляет: для ели 0,435, сосны 0,47, пихты 0,38, лиственницы 0,65, осины 0,43, берёзы 0,60.

Качество и виды сырья для производства целлюлозы Древесина хвойных и лиственных пород доставляется на предприятия в виде брёвен (балансов), толщиной в верхнем отрубе 60-240 мм, что соответствует возрасту 50-200 лет. Требования к качеству балансов определяются ГОСТ 6462-88 и 9463-88.

Древесина, поступающая на предприятия, может иметь различные пороки (наружные повреждения, сучковатость, гниль), которые снижают прочность и выход целлюлозы. Качество балансов оценивают по их наружным признакам. При необходимости эта оценка может быть дополнена с помощью методов лабораторного анализа. Для производства сульфатной целлюлозы, кроме балансов, используют низкокачественную древесину (круглые лесоматериалы, не соответствующие по своим показателям стандартам на деловую древесину), технологические дрова (древесина преимущественно лиственных пород, поставляемая по специальным техническим условиям), отходы лесопиления в виде готовой технологической щепы, отходы деревообрабатывающих предприятий, щепу из лесосечных отходов и тонкомерной древесины, опилки хвойных пород.



Подготовка древесины к переработке Подготовку древесины к производству целлюлозы можно представить в виде схемы, показанной на рис. 1.

Заготовленная в лесу древесина доставляется на предприятия по железной дороге в крытых вагонах (коротьё от 1,25 до 1,5 м), на открытых платформах (длинник от 4,5 до 6 м). Технологические щепа и дрова (древесина, поставляемая в колотом виде) из лесозаготовительных предприятий поступают на целлюлозно-бумажные комбинаты водным, железнодорожным или автомобильным транспортом. При современных масштабах производства предприятия потребляют в год миллионы кубических метров древесины. Поэтому возникает необходимость хранить на лесных складах (биржах) большие запасы древесины для обеспечения возможности работы в течение нескольких месяцев. Биржа оборудована механизмами для выгрузки, транспортировки, укладки древесины и подачи её в производство.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Коротьё Длинник Кора Распиловка Окорка Обезвоживание Балансы Рубка в щепу Измельчение Крупная Щепа щепа Сортирование Отжим Нормальная Отходы щепа сортирования На варку или производство На сжигание механических масс (ТММ, ХТММ) Рис. 1. Схема подготовки древесины Существует несколько методов хранения древесины: в штабелях, в кучах, на воде, на открытых складах. В штабелях хранят балансы, преимущественно в виде длинника, в кучах – в виде коротких чураков. Хранение балансов на воде требует наличия спокойной и неглубокой акватории. В зимнее время необходимо иметь специально устроенные незамерзающие рейды. При снабжении предприятия готовой технологической щепой её хранят в кучах на открытых площадках. Этот метод значительно дешевле, чем хранение балансов в штабелях и кучах. К преимуществам кучевого хранения щепы относится окисление смолы, что снижает смоляные затруднения при переработке целлюлозы. К недостаткам метода относятся большие потери древесины (2-5 %) от загнивания, опасность самовозгорания куч и некоторое снижение белизны целлюлозы.

Кроме перечисленных видов сырья, для производства сульфатной целлюлозы используют опилки хвойных пород. Из-за повреждения волокон прочностные показатели сульфатной целлюлозы из опилок ниже, чем из щепы.

Учёт древесины производится в объёмной мере, выражаемой в кубических метрах складочной (скл. м3) и плотной (пл. м3) древесины. В плотных кубометрах выражают объём, занимаемый только древесиной, в складочных кубометрах – объём, занимаемый древесиной и пустотами, образованными неплотностью прилегания балансов или щепок друг к другу. 1 скл. мдревесины равен 0,72 пл. м3, в 1 м3 щепы содержится 0,5 скл. м3 или 0,33 пл.

м3 древесины.

Для распиловки древесины используются многопильные станки (слешеры) с вращающимися дисковыми пилами (рис. 2).

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Рис. 2. Устройство многопильного станка:

1-пилы; 2-продольный транспортёр; 3-наклонная рама; 4-захват; 5поперечный многоцепной транспортёр; 6-звёздочка Балансы надвигаются на пилы поперечным цепным транспортёром со скоростью около 0,2 м/с. Число пил соответствует количеству разрезов и определяется длиной брёвен и требуемой длиной чурок. Для целлюлозного производства 6-7-метровые балансы распиливаются на обрезки длиной 22,5 м. Потери древесины на опилки составляют около 0,3 %.

После распиловки перед измельчением в щепу балансы должны быть освобождены от покрывающей их коры. При производстве сульфатной целлюлозы кора не мешает процессу варки, однако значительно увеличивает расход химикатов (активной щелочи) и повышает сорность целлюлозы.

Отделение коры у свежесрубленного дерева легче всего происходит по слою камбия. Силы сцепления коры с подсушенной древесиной возрастают в 2-3 раза, а промораживание при температуре от -5 до -20 °C увеличивает силы сцепления в 8-10 раз. Труднее всего окоряются сухие и мёрзлые балансы. Пропарка древесины, замачивание в горячей воде или продолжительное пребывание в воде значительно облегчает окорку.

Для окорки древесины применяются механические методы. Кора отделяется от ствола: сдиранием по камбиальному слою; смыванием водой под высоким давлением; срезанием острыми ножами; трением балансов друг о друга. Наиболее широкое распространение получили окорочные барабаны, в которых можно окаривать коротьё (барабаны со свободным заполнением).

Их устанавливают за слешером, распиливающим брёвна на короткие чураки. Балансы заполняют окорочный барабан на 50-60 % объёма. Вследствие вращения барабана балансы переваливаются внутри него и постепенно передвигаются вдоль барабана. По способу окорки различают следующие тиНАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ пы барабанов: барабаны мокрой окорки; барабаны полусухой окорки; барабаны сухой окорки; комбинированные барабаны.

Барабаны мокрой окорки работают при большом расходе воды (около 10 м3/пл. м3) и относительно невысокой производительности. Поэтому они постепенно вытесняются барабанами полусухой и сухой окорки (рис. 3).

Рис. 3. Корообдирочный барабан для полусухой и сухой окорки баланса:





1 – открытая окорочная секция; 2 – щели для удаления коры; 3 – вытяжная вентиляция; 4 – неокоренный баланс; 5 – закрытая секция; 6 – опорный ролик; 7 – транспортер отходов окорки; 8 – корорубка; 9 – кольцевой спрыск; 10 – транспортер окорённых балансов; 11 – подвижный затвор; 12 – окорённый баланс; 13 – профильные балки Окорочный барабан разделён на две секции. Первая по ходу баланса, глухая, или закрытая, секция имеет сплошные стенки, к внутренней поверхности которых для предварительного разрушения коры приварены профильные балки.

В барабанах полусухой окорки в глухой секции окорка осуществляется в водной среде (внутрь секции подаётся горячая вода с температурой 4080 °C). Вторая секция барабана является открытой. Она состоит из профильных балок, имеющих продольные щели шириной около 60 мм. Воду в эту секцию не подают. Барабан установлен на роликовые опоры и приводится в движение приводом. Внутренний диаметр барабана 3,85 м, длина (в зависимости от типа) от 15 до 30 м, частота вращения 6,3-10,5 мин-1. БаланНАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ сы длиной 1,0-2,5 м подаются в закрытую секцию. За счёт вращения барабана они медленно продвигаются к противоположному концу, ударяясь о стенки и один о другой. Сдирание коры облегчает пропарка древесины в закрытой секции паром под давлением 0,6 Мпа. Кора, проваливаясь через щели, попадает на транспортёр, подающий кору на корорубку. Потери древесины при окорке составляют 0,5-2,0 %.

Барабаны полусухой и сухой окорки отличаются друг от друга только тем, что в глухую секцию барабанов полусухой окорки подаётся горячая вода (расход 1-1,5 м3/пл. м3), а в глухую секцию барабанов для сухой окорки для размораживания коры – пар с температурой около 140 °C с расходом 20-25 кг/пл. м3. При сухом способе окорки стоки отсутствуют, а влажность коры увеличивается всего на 1-1,5 %. Достоинства сухой окорки заключаются в экономии воды, отсутствии загрязнённых сточных вод, исключении операции обезвоживания коры.

Комбинированные барабаны позволяют производить как сухую, так и полусухую окорку. В глухой секции барабана при необходимости древесину увлажняют для эффективной окорки в перфорированных секциях.

Отечественная промышленность выпускает окорочные барабаны производительностью 50-200 м3/ч. Кроме барабанов для окорки, применяется другое оборудование, среди которого широкое применение нашли роторные корообдирки, позволяющие получить сухую кору.

При окорке древесины образуются отходы, состоящие из коры и потерь древесины (0,5-2,0 % от массы древесины). Объём отходов достигает 15 % от объёма перерабатываемой древесины.

Основным способом утилизации отходов является их сжигание в специальных корьевых котлах. Сжигание коры легко осуществляется после сухой или полусухой окорки. При мокрой окорке влажность коры высокая – 75-85 %. В этом случае после удаления свободно стекающей воды на водоотделительном барабане часть оставшейся влаги отделяют на короотжимных прессах. Обезвоженная до влажности 55-60 % кора имеет теплоту сгорания 6000-7000 кДж/кг, что делает сжигание рентабельным. Кроме того, кору можно использовать для производства строительных плит и картонов, а также для получения удобрений.

Окорённые балансы поступают на следующую операцию – измельчение в щепу. Щепа для варочного процесса должна иметь длину 20-25 мм, толщину не более 5 мм. Ширина щепы оказывает значительно меньшее влияние на процесс сульфатной варки и качество целлюлозы, чем толщина и длина. Поэтому ширина щепы примерно равна длине. Поверхность среза щепы должна быть гладкой, что достигается надлежащей заточкой ножей рубительной машины. Если рубка производится тупыми ножами, то кромка сминается, что затрудняет проникновение варочных реагентов. Для рубки балансов в щепу на предприятиях применяются дисковые многоножевые НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ рубительные машины (рис. 4). Диск диаметром 2-4 м с радиально расположенными 10-16 ножами закреплён на горизонтальном стальном валу тремя подшипниками и приводится в движение электроприводом. Частота вращения диска 250-740 мин-1.

Рис. 4. Дисковая многоножевая рубительная машина:

1 – стальной диск; 2 – ножи; 3 – всасывающий воздухопровод; 4 – прорезь в диске; 5 – патрубок; 6 – питающий патрон; 7 – кожух; 8 – лопатка; 9 – привод; 10 – диск-маховик; 11 – баланс; 12 – упорный нож Балансы один за другим двигаются по наклонному патрону (угол наклона 45-50° к горизонту) к диску и попадают под удары ножей. Каждый нож отрубает шайбу толщиной, равной выступу ножа. Под действием скалывающих усилий на передней грани ножа шайба распадается на отдельные элементы – щепу. На ободе диска укреплены лопатки, с помощью которых щепа вместе с потоком воздуха выбрасывается в циклон или бункер. После освобождения от щепы в циклоне или бункере воздух по всасывающему воздухопроводу возвращается в кожух рубительной машины.

Отечественные машиностроительные предприятия выпускают рубительные машины различных типоразмеров, например, МРН-100, -150, -300, производительностью, соответственно, 100, 150 и 300 пл. м3/ч. Удельный расход электроэнергии на рубку 3-4 кВт•ч/м3. Щепа, полученная в результате рубки, содержит 90 % нормальной щепы, которая поступает на варку, около 8 % крупной щепы, 2 % опилок и пыли. После измельчения (дезинтегрирования) крупной щепы выход нормальной щелы возрастает до 97 %.

Оставшиеся 3 % вместе с другими древесными отходами подготовки древесины отправляют на сжигание.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 9 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.