Техника и оборудование непрерывной варки

2/3 всех установленных вертикальных котлов непрерывного действия – это однососудные гидравлические котлы. Как видно из рисунка, такой котел имеет четыре сита, три из них для циркуляции и одно – для отбора щелока.

Щепа транспортером подается из ДПЦ в бункер щепы. Дозатор щепы контролирует поступление щепы из бункера и производительность варочной установки. В бункере щепы может быть устроена пропарка под атмосферным давлением. Такие устройства появились в середине 70-х годов и присутствуют во всех установках, построенных позднее.

Дозатор подает щепу в питатель низкого давления (ПНД), который транспортирует щепу далее в горизонтальную пропарочную камеру, давление в которой достигает 0.10…0.15 МПа. Шнек пропарочной камеры перемещает щепу к питательной вертикальной трубе, по которой щепа поступает в карманы питателя высокого давления (ПВД). В питательную трубу подается белый щелок, уровень которого в трубе поддерживается постоянным.

Щепа под действием силы тяжести поступает в питательную трубу, где впервые вступает в контакт с белым щелоком. Этот щелок циркулирует из питательной трубы через ПВД обратно в питательную трубу через установленные в линии выносные сита. Из нижней части питательной трубы щепа поступает в карман ПВД под действием силы тяжести и потока циркулирующего щелока. ПВД транспортирует щепу из зоны с низким давлением (0.10…0.15 МПа) в зону с повышенным давлением более 1 МПа. Из ПВД щепа транспортируется к загрузочному устройству варочного котла в виде суспензии с концентрацией 3.5 %. В вертикальном сепараторе загрузочного устройства щепа отделяется от транспортирующего щелока, который возвращается к питателя высокого давления. Часть, или весь белый щелок, необходимый для варки, вводится в процесс с использованием системы загрузки.

После загрузочного устройства щепа образует столб (колонну) щепы, который непрерывно перемещается вниз. В гидравлическом котле, приведенном на рис.1, давление создается насосом, подающим варочный раствор в котел.

Как правило, щепа сохраняет форму щепы, т.е. первоначальные геометрические размеры, вплоть до выдувки ее из котла после завершения варки. Щепа состоит из 2-х фаз – твердой (волокна) и жидкой, в которой растворены компоненты срединной пластинки (внутренний щелок). Масса твердой фракции в щепе составляет от 0.35 до 0.10. Это зависит от таких факторов как плотность древесины и выхода целлюлозы. Массная доля твердого материала в щепе снижается в ходе варки, поскольку часть компонентов древесины растворяется в окружающей щепу жидкой фазе.

Следует отметить, что движущей силой движения колоны щепы вниз является разница в плотностях между щелоком, находящимся внутри и вне щепы. Хотя щепа и внутренний щелок движутся вниз, щелок, находящийся вне щепы (свободный щелок) может двигаться в любом направлении (вертикально вниз или вверх, радиально) и при любой относительной скорости движения столба щепы.

В верхней части котла находится зона пропитки (до первого циркуляционного сита). Температура суспензии щепа-варочный щелок составляет здесь 115…125⁰С, в зависимости от давления пара (если котел с паровой фазой), количеством и температурой добавленного в загрузочную циркуляцию белого щелока. В зоне пропитки химикаты могут диффундировать внутрь щепы до достижения температуры варки, что повышает равномерность провара целлюлозы. Продолжительность нахождения щепы в зоне составляет в среднем 45…60 минут пропитки

Циркуляционные сита позволяют отобрать свободный щелок из котла и насосом направить его в теплообменник. Нагретый до температуры варки щелок по центральной трубе возвращается в центр столба щепа примерно на том же уровне, где расположено соответствующее сито. Таким образом, столб щепы нагревается до конечной температуры варки (150…170⁰С) путем непрямого нагрева свободного варочного щелока, циркулирующего через теплообменник.

В схеме установки, приведенной на рис.1, используются два пояса циркуляционных сит для нагрева щепы и щелока до конечной температуры варки. Продолжительность нахождения щепы в зоне варки составляет 1.5…2.5 часа. Третий пояс сит используется для отбора черного щелока из котла. Это сито находится в зоне отбора.

В зоне отбора свободный щелок, т.е. щелок, находящийся между щепой, экстрагируется и удаляется из котла. Удаляемый из котла щелок попадает из зоны с температурой варки и повышенным давлением в зону с атмосферным давлением путем вскипания в двух испарительных циклонах.. Пары вскипания из первого циклона направляются в пропарочную камеру, из второго циклона – в бункер щепы для пропарки под атмосферным давлением. Охлажденный щелок направляется на выпарную станцию.

Поток свободного щелока вверх котла появляется в том случае, когда количество отбираемого из котла щелока будет больше количества свободного щелока в зоне прямоточной варки. Этот процесс отбора щелока генерирует поток щелока в вверх котла до сита отбора щелока. Этот противоток далее образует зону горячей диффузионной промывки, где щепа промывается противотоком в нижней части варочного котла. Продолжительность нахождения щепы в зоне диффузионной промывки 1…4 часа в зависимости от проектной скорости. В качестве промывной жидкости используется фильтрат с первой ступени промывки.

Очень близко ко дну котла находится циркуляционное сито зоны промывки. За счет циркуляции промывного фильтрата через теплообменник температура его повышается до 130⁰С.

Фильтрат с температурой примерно 80⁰С подается в нижнюю часть варочного котла, которая является также зоной охлаждения и разбавления целлюлозы перед холодной выдувкой. Часть этого фильтрата перемещается противотоком навстречу столбу щепы. Эта часть фильтрата, движущаяся в верх, отбирается насосом и направляется в теплообменник, где нагревается до 130⁰С для повышения эффективности горячей диффузионной промывки (Hi-Heat)

Смесь охлажденной щепы и фильтрата (температура 85…90⁰С) выгружается из нижней части котла разгрузочным устройством. Выравнивание давления, происходящее при прохождении щепы через выдувной клапан, превращает уже сваренную щепу в целлюлозу, которая поступает в выдувной резервуар.

Дата добавления: 2013-12-13