ПОКАЗАТЕЛЬ ПРОПИТКИ ОСИНОВОЙ ЩЕПЫ И ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕ ПРИ ЕЕ РАЗМОЛЕ Буйлов Г.П.

Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна


Номер: 11-2
Год: 2017
Страницы: 16-19
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

пропитка щепы, размол щепы, удельный расход энергии, impregnation of wood chips, grinding chips, specific energy consumption

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В статье приводятся результаты исследования влияния параметров пропитки химикатами осиновой древесной щепы на удельный расход электроэнергии при ее размоле на 1 ступени в производстве химико-термомеханической массы (ХТММ).

Текст научной статьи

Пропитка древесной осиновой щепы смесью растворов химикатов (сульфит натрия - едкий натр (каустическая сода) - , хелатный реагент «Диссольвин Д-40-К») и горячей воды - один из важнейших этапов подготовки щепы для дальнейшего ее размола на рафинерах. Цель пропитки - получение размягчения, сульфирования лигнина при действии сульфита натрия, набухания волокон при воздействии едкого натра. Пропитка способствует легкому разделению и расслаиванию волокон в процессе размола щепы на рафинерах. Равномерная обработка щепы раствором химикатов обеспечивает минимальное содержание костры в древесной массе. Щепа из бункера предварительной пропарки промытой щепы поступает в уплотняющий шнек пропиточной колонны (ПК) типа IPA-880 в производстве ХТММ на АО «International Paper». Уплотняющий шнек предназначен для уплотнения щепы в пробку на входе в пропиточную колонну. В уплотняющем шнеке щепа сжимается, при этом из неё удаляются влага, воздух и значительная часть экстрактивных веществ. Далее щепа влажностью 50 % поступает в нижнюю часть пропиточной колонны, где она расширяется и впитывает химические реагенты подобно губке. Затем щепа двумя вертикальными шнеками с двусторонним вращением перемещается по всей высоте колонны, а затем горизонтальным шнеком подается в бункер окончательной пропарки, подогреватель и далее на двухступенчатый размол. Подогреватель щепы, в котором щепа при необходимости нагревается вторичным паром от рафинера первой ступени, является одновременно буфером для равномерной стабильной подачи щепы в рафинер. Температура пропиточного раствора 30-35 0С. Скорость вращения вертикальных шнеков 25 об/мин. Заданное значение уровня в ПК составляет 30 % от максимального уровня. Расход воды на пропитку ≈350 л/мин. Длительность пропитки при атмосферном давлении 1-2 мин. Схема автоматизации (рис.1) включает следующие системы автоматического управления (САУ) и автоматические системы контроля (АСК): САУ уровнем в ПК (поз.7), САУ расходом химикатов (поз.10), САУ скоростью уплотняющего шнека (поз.2), АСК скорости вертикальных шнеков (поз.3,4), АСК активной мощности приводов вертикальных шнеков (поз.5,6), АСК расхода воды и температуры смеси, поступающих в ПК (поз.8,9), АСК активной мощности привода уплотняющего шнека (поз.1). На САУ расходом химикатов и САУ скоростью уплотняющего шнека поступают корректирующие сигналы задания с выхода САУ скоростью разгружающего шнека бункера предварительной пропарки щепы [1, 27]. Был проведен анализ статистических данных пропитки и первой ступени размола осиновой щепы с целью поиска интегрированного показателя пропитки, характеризующего последующий удельный расход энергии на размол, и нахождения регрессионной зависимости между ними. В качестве интегрированного показателя был принят следующий коэффициент пропитки , зависящий от свойств и размеров щепы при существующей системе автоматизации пропиточной колонны: где - расход едкого натра,/с; - расход раствора химикатов, л/мин; - расход воды, л/мин; - температура смеси раствора химикатов с водой, . В результате обработки массива статистических данных, представленных в таблице, методом наименьших квадратов (МНК) получено уравнение параболической регрессии Е = 0,0559* ─ 0,3755* + 1,243, (2) где Е - удельный расход энергии на размол щепы, МВт·ч/т всв. На рис.2 представлены полученные экспериментальная и аналитическая зависимости Е = f(). Эта зависимость может быть использована для оптимизации пропитки с целью минимизации энергозатрат на размол щепы в производстве ХТММ. Анализируя эту зависимость, можно сделать следующие выводы. Рис.1. Функциональная схема автоматизации пропиточной колонны с уплотняющим шнеком Уровень в ПК характеризует впитываемость щепы. При ухудшении впитываемости уровень увеличивается, что вызывает уменьшение расхода воды в ПК вследствие работы САУ уровнем. В результате увеличивается концентрация поступающих химикатов, что способствует лучшему проникновению химикатов в щепу и, соответственно, повышению степени пропитки. Если щепа мелкая или с малой плотностью, то уровень в ПК уменьшается, так как щепа хорошо впитывает пропиточный раствор. В результате САУ уровнем увеличивает расход воды в ПК. В этом случае увеличивается температура пропитки, увеличивается впитываемость и в бóльшей степени увеличивается расход воды для обеспечения заданного уровня. Но уменьшается концентрация химикатов в растворе и, соответственно, снижается впитываемость и увеличивается удельный расход энергии при размоле щепы. В этом случае для снижения удельного расхода энергии необходимо уменьшить задание САУ уровнем. В результате уменьшается температура пропитки и еще больше уменьшается впитываемость химикатов щепой. Таблица 1. Массив статистических данных. № п/п , л/мин /с , л/мин , Производи-тельность рафинера 1 ступени, т всв/ч Мощность электропри-вода рафинера 1 ступени, МВт , Е, МВт·ч/ т всв 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 242,9 230,9 244,4 253,0 239,9 226,6 272,6 259,2 255,6 257,0 259,2 258,6 250,2 240,4 244,3 239,8 216,1 204,2 163,5 164,5 177,8 188,4 189,3 189,2 259,6 258,7 258,8 262,7 263,3 262,6 256,6 263,3 252,3 252,3 263,2 263,1 30,3 30,6 32,9 35,3 35,8 35,9 41,2 41,3 41,2 40,7 40,6 40,6 39,9 40,7 38,7 38,8 40,4 40,5 73,8 74,0 73,5 73,4 73,4 73,0 68,5 68,4 68,2 68,6 69,5 70,3 71,0 67,2 71,5 71,8 65,4 63,5 20,83 21,06 23,02 24,17 24,17 24,17 21,67 21,67 21,67 20,83 20,83 20,83 20,35 20,83 20,00 20,00 20,83 20,83 13,35 13,47 14,17 15,09 15,13 15,05 13,14 13,18 13,16 12,98 12,85 12,88 12,69 13,07 12,52 12,50 13,22 13,43 2,65 2,79 2,82 2,87 3,03 3,16 3,40 3,53 3,57 3,63 3,66 3,70 3,75 3,77 3,82 3,90 4,02 4,09 0,640 0,639 0,615 0,624 0,625 0,622 0,606 0,608 0,607 0,623 0,617 0,618 0,623 0,627 0,626 0,625 0,634 0,644 Е, МВт·ч/т всв Рис.2. Зависимости Е=f( ▬●▬ ─ экспериментальная; ▬■▬ ─ аналитическая по уравнению параболической регрессии С другой стороны, увеличивается концентрация химикатов в пропиточном растворе, но уменьшается время нахождения щепы в растворе. Поэтому уменьшение температуры пропиточного раствора и времени нахождения щепы в растворе может увеличить удельный расход энергии. Для снижения удельного расхода энергии в этом случае следует увеличить задание САУ уровнем. При поступлении крупной щепы или щепы с большой плотностью уменьшается впитываемость щепы, увеличивается уровень и увеличивается удельный расход энергии на размол щепы [2, 58].

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.