Основные ос-ти и преимущ-ва непрерывной варки. Техника непр варки

Большая часть производимой в мире сульфатной целлюлозы (примерно 65 %) получается на установках непрерывного действия, что обусловлено следующими преимуществами этого способа варки:

■ большей производительностью 1 м³ котла за счет исключения из баланса рабочего времени операций по загрузке и выгрузке котла;

■ сокращением размеров емкостей для щепы, щелоков, массы;

■ меньшей потребностью в производственных площадях;

■ постоянством расхода пара и энергии;

■ меньшим удельным потреблением электроэнергии;

■ высокой эффективностью использования тепловой энергии;

■ меньшим загрязнением окружающей среды;

■ наличием эффективной 1-ой ступени промывки целлюлозы в котле.

Вместе с тем непрерывная варка сульфатной целлюлозы для своего осуществления требует:

■ улучшенного качества и однородности древесного сырья;

■ постоянства параметров пара;

■ низкого содержания взвешенных веществ в белом щелоке, постоянства его состава;

■ квалифицированного персонала.

Развитие варочных установок непрерывного действия направлено на повышение их производительности и улучшение качества целлюлозы. Производительность самого большого установленного варочного аппарата непрерывного действия составляет более 2000 т/сутки. Продолжительность варки (нахождения щепы в котле) составляет от 3 до 8 часов.

Техника и оборудование непрерывной варки

2/3 всех установленных вертикальных котлов непрерывного действия – это однососудные гидравлические котлы 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. 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, 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). 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 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 вверх, 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.