1. Введение
Насосы для целлюлозно-бумажной промышленности работают в одной из самых сложных сред обработки промышленных жидкостей. Один интегрированный завод содержит технологические потоки, которые варьируются от древесно-стружечного шлама с консистенцией 10-15% до концентрированного черного щелока с твердыми частицами 70-80%, от высокоабразивного известкового шлама до коррозийного отбеливающего раствора на основе диоксида хлора, от волокнистой массы, забивающей обычные рабочие колеса, до питательной воды котлов высокого давления. Для каждого из этих потоков требуется насос, рассчитанный не только на химический состав жидкости, но и на специфическое сочетание концентрации твердых частиц, вязкости, температуры и абразивного потенциала, определяющих конкретную стадию процесса.
Мировой целлюлозно-бумажный рынок, производящий более 400 миллионов метрических тонн ежегодно, зависит от насосов, способных поддерживать непрерывную круглосуточную работу в течение недельных производственных кампаний. Отказ одного насоса на критически важном этапе технологического процесса - насоса для перекачки черного щелока, насоса для подачи воды в головной ящик, насоса для подачи воды в котел - может остановить всю производственную линию, что обойдется в сотни тысяч долларов в час потерянной продукции.
Данное руководство представляет собой структурированный справочник, охватывающий типы насосов, материалы и критерии выбора, характерные для каждого основного этапа технологического процесса в целлюлозно-бумажной промышленности. Опираясь на более чем двадцатилетний опыт разработки коррозионностойких и износостойких насосов для сложных промышленных применений, компания Changyu Pump обладает проверенным опытом в области технологий центробежных, магнитных и бессальниковых насосов. Свяжитесь с нами, указав параметры вашего процесса, чтобы получить конкретную рекомендацию.
2. Основные этапы технологического процесса в целлюлозно-бумажном производстве
Понимание того, где насос работает в технологическом потоке комбината, является отправной точкой для выбора насоса. Целлюлозно-бумажная промышленность в целом делится на три части, каждая из которых имеет свои требования к насосам.
2.1 Секция целлюлозы
На участке варки целлюлозы древесная щепа или переработанное волокно превращаются в целлюлозу с помощью химических или механических процессов. Основные обязанности перекачки включают:
- Циркуляция варочного раствора: Щелочные (крафт) или кислые (сульфит) варочные растворы циркулируют через метантенк при высоких температурах (150-170°C) и давлении. Насосы должны выдерживать как химическую агрессивность варочного раствора, так и повышенную температуру.
- Мойка коричневых запасов: Целлюлоза с консистенцией 1-2% промывается для отделения отработанного варочного раствора (черного раствора) от волокна. Насосы промывной воды и фильтрата перекачивают разбавленную пульпу с умеренным содержанием химикатов.
- Просеивание и очистка: Отклоняющие и принимающие насосы перемещают пульпу через напорные сита и центробежные очистители, обрабатывая волокнистую массу с консистенцией 1-4% и задерживая негабаритные частицы.
- Отбеливание: Диоксид хлора, перекись водорода, кислород и каустическая сода дозируются в поток целлюлозы. Химические насосы для отбеливателей должны выдерживать воздействие сильных окислителей, обеспечивая при этом точный контроль расхода.
2.2 Секция производства бумаги
На участке производства бумаги происходит формование, прессование, сушка и отделка бумажного листа. Основные обязанности прокатчика включают:
- Подготовка запасов: Целлюлоза с консистенцией 2-6% очищается, смешивается и разбавляется до консистенции примерно 1% для головной коробки. Насосы для перекачки массы должны обрабатывать волокнистые суспензии, не повреждая волокна и не засоряя их.
- Подъездная проточная система: Разбавленная масса просеивается, очищается и подается в головной ящик при точно контролируемом расходе и давлении. Поток без пульсаций имеет решающее значение для качества формирования листа.
- Работа на белой воде: Вода, отводимая из листа в процессе формирования, собирается и рециркулирует. Насосы для белой воды перекачивают большие объемы воды с низкой консистенцией, содержащей волокна.
- Покрытие и размер: Крахмальные, латексные, глиняные и карбонатно-кальциевые покрытия готовятся и наносятся на поверхность бумаги. Насосы для нанесения покрытий должны работать с абразивными минеральными суспензиями с возможностью точной дозировки.
2.3 Секция химической регенерации
Секция регенерации химикатов регенерирует варочные химикаты из отработанного черного щелока. В этом отделении наиболее требовательные насосы:
- Выпаривание черного спирта: Слабый черный щелок (15-20% твердых частиц) концентрируется до сильного черного щелока (65-80% твердых частиц) в испарителях с несколькими эффектами. Насосы должны работать со все более вязким раствором с высоким содержанием твердых частиц при повышенных температурах.
- Питание котла-утилизатора: Концентрированный черный щелок распыляется в котел-утилизатор. Подающие насосы высокого давления перекачивают вязкую горючую жидкость при повышенной температуре.
- Обработка зеленых спиртов: Расплав из котла-утилизатора растворяется, образуя зеленый щелок - сильно щелочной (pH 12-13), абразивный раствор карбоната натрия и сульфида натрия.
- Приготовление белого ликера: Зеленый щелок реагирует с известью, в результате чего образуется белый щелок (гидроксид натрия и сульфид натрия) при pH 12-13. Насосы для известкового раствора работают с абразивной суспензией карбоната кальция при высоком pH.
- Печь для обжига извести: Известковый шлам обезвоживается и прокаливается для регенерации негашеной извести. Насосы перекачивают абразивную суспензию известкового шлама при повышенных температурах.
2.4 Процессы механической целлюлозы и переработки вторичного волокна
Помимо доминирующего процесса химической варки сульфатной целлюлозы, две другие категории процессов предъявляют особые требования к насосам. Механическая варка целлюлозы (TMP, CTMP) производит более длинное, более абразивное волокно и работает без регенерации химикатов, поэтому насосы должны работать с высококонсистентной, высокотемпературной массой с большей износостойкостью, чем при работе с химической целлюлозой, поэтому обычно выбираются насосы из дуплексной нержавеющей стали или с футеровкой из UHMW-PE. Переработка вторичного волокна (RCF) В макулатуру попадают дополнительные загрязнения - пластик, клей, чернила и металлы, для которых требуются насосы с увеличенной пропускной способностью твердых частиц, заглубленными рабочими колесами и износостойкими материалами, чтобы справиться с непредсказуемой нагрузкой твердых частиц макулатурного сырья.
2.5 Требования к насосам на технологической стадии в общих чертах
| Секция процесса | Основные обязанности насоса | Критические требования к насосам |
|---|---|---|
| Целлюлоза | Кулинарный щелок, промывка запасов, сортировка, отбеливающие химикаты | Химическая стойкость, устойчивость к высоким температурам, прохождение твердых частиц |
| Производство бумаги | Подготовка запасов, подход к потоку, белая вода, покрытие | Низкий пульсирующий поток, удобная для волокон гидравлика, точное дозирование |
| Химическая регенерация | Черный ликер, зеленый ликер, белый ликер, лаймовая грязь | Вязкость, устойчивость к истиранию, совместимость с высоким уровнем pH |
3. Какие основные типы насосов используются в целлюлозно-бумажной промышленности?
Шесть типов насосов служат для большинства применений в целлюлозно-бумажной промышленности. Каждый из них отличается гидравлическим принципом работы, способностью перекачивать твердые частицы и наилучшим образом подходит для различных технологических этапов.
3.1 Центробежные насосы
Центробежные насосы - это рабочие лошадки целлюлозно-бумажных комбинатов. Они служат для перекачки большинства материалов, циркуляции воды, обработки фильтрата и перекачки химикатов. Для насос для бумажной промышленности Центробежные конструкции доступны в нескольких конфигурациях:
- Центробежные насосы с торцевым всасыванием работать с чистыми и слегка загрязненными жидкостями - белой водой, фильтратом, разбавленным бульоном и охлаждающей водой.
- Центробежные насосы с полуоткрытым рабочим колесом обрабатывать массы низкой и средней консистенции (1-6%) и жидкости, содержащие мелкие твердые частицы.
- Насосы с утопленным рабочим колесом (вихревые) Работают с волокнистой массой, отходами и жидкостями, содержащими крупные твердые частицы или вязкие материалы, которые могут забить стандартное рабочее колесо.
Центробежные насосы обеспечивают непрерывный поток без пульсаций - критическое требование для систем подачи в головной ящик, где пульсации потока напрямую влияют на качество формирования листа.
3.2 Прогрессивные полостные насосы
В насосах с поступательным движением полости (PC) используется спиральный ротор, вращающийся внутри статора, который создает серию герметичных полостей, расположенных от всасывания к нагнетанию. Этот механизм принудительного перемещения обеспечивает плавный, непульсирующий поток со скоростью, прямо пропорциональной скорости насоса.
В целлюлозно-бумажной промышленности насосы PC используются для работы с высоковязкими жидкостями, с которыми не могут эффективно справиться центробежные насосы: средне- и высоковязкие массы (8-15%), черный щелок с содержанием твердых частиц выше 50%, краски для меловальных установок, суспензии крахмала и дозирование полимеров. Их способность работать с абразивными наполнителями и чувствительными к сдвигу жидкостями делает их стандартной спецификацией для кухонь покрытий и размерных прессов.
3.3 Мембранные насосы (AODD и электрические)
Двухдиафрагменные насосы с пневматическим приводом (AODD) самовсасывающие, бессальниковые и могут работать всухую без повреждений - характеристики, которые позволяют использовать их для периодической, мелкосерийной и портативной перекачки по всему предприятию. Насосы AODD работают с отбеливающими химикатами, флокулянтами, пеногасителями и химикатами для очистки сточных вод. Электрические мембранные насосы обеспечивают такую же бесперебойную работу при меньшем потреблении энергии для непрерывного дозирования химикатов.
3.4 Шестеренные насосы
Шестеренчатые насосы обеспечивают плавный, безынерционный поток при высоком давлении и являются стандартной спецификацией для дозирования химических веществ для покрытий, разделительных агентов и высоковязких добавок. Из-за тесных внутренних зазоров они не подходят для жидкостей, содержащих абразивные твердые частицы, что ограничивает их применение чистыми, смазывающими жидкостями.
3.5 Вакуумные насосы с жидкостным кольцом
Жидкостно-кольцевые вакуумные насосы являются неотъемлемой частью системы вакуумного обезвоживания бумагоделательной машины. Они создают вакуум, который вытягивает воду из листа через формующую ткань и прессовое войлок, обычно работая при уровне вакуума 30-50 кПа. Эти насосы работают с большими объемами воздуха, содержащего воду и волокна, поэтому для них требуются материалы, устойчивые к слабокислой, содержащей волокна белой воде, используемой в качестве жидкости для уплотнения. Поддержание правильной температуры жидкости для уплотнения имеет решающее значение - слишком теплая жидкость для уплотнения повышает давление пара и снижает производительность вакуума.
3.6 Сравнение типов насосов для целлюлозно-бумажной промышленности
| Тип насоса | Характеристика потока | Допуск к твердым частицам | Диапазон вязкости | Лучшее приложение |
|---|---|---|---|---|
| Центробежный | Непрерывный, без пульса | Консистенция до 6% (полуоткрытая) | < 200 сП | Перемещение запасов, циркуляция воды, фильтрат |
| Прогрессивная полость | Гладкий, не пульсирующий | Консистенция до 15% | До 1 000 000 сП | Высококонсистентная масса, черный щелок, покрытия |
| Мембрана AODD | Пульсация (затухание) | До 40% твердых частиц | До 20 000 сП | Отбеливающие химикаты, сточные воды, перенос |
| Шестерня | Плавный, без пульса | Минимальное количество (чистые жидкости) | 1-1,000,000 сП | Средства для дозирования и определения размеров покрытий |
| Жидкость кольцевая вакуумная | Непрерывный поток газа | Справляется с увлеченной водой и волокнами | N/A (газ) | Вакуумное обезвоживание бумажной машины |
4. Какие материалы лучше всего подходят для целлюлозно-бумажных насосов?
Выбор материала для Насосы для целлюлозно-бумажной промышленности должны учитывать специфические химические, термические и абразивные условия каждого технологического потока. Материал, который хорошо работает в белой воде, может выйти из строя через несколько недель в зеленом растворе или отбеливателе с диоксидом хлора.
4.1 Износостойкие материалы для абразивных и волокнистых сред
UHMW-PE (полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы) является материалом для комбинированной коррозионно-абразивной обработки при умеренных температурах (примерно до 90°C). В стандартных условиях испытаний на абразивный износ его износостойкость примерно в четыре раза выше, чем у PTFE, и в 7-10 раз выше, чем у углеродистой и нержавеющей стали. Футеровки из UHMW-PE обеспечивают комбинированную защиту от износа и коррозии, необходимую для зеленого щелока, белого щелока, известкового шлама и бумажной массы, содержащей минеральные наполнители и абразивные загрязнения.
Высокохромистый белый чугун (27-35% Cr, 600+ BHN) обеспечивает максимальную абразивную стойкость для шламов с нейтральным pH, таких как бумажная масса с минеральными наполнителями, покрытия из каолиновой глины и известковый шлам. Это стандартный материал для рабочих колес и спиц шламовых насосов, работающих в тяжелых условиях, и используется в целлюлозно-бумажной промышленности, где химическая коррозия является вторичной по отношению к механическому истиранию.
Натуральный каучук Футеровки обеспечивают превосходную устойчивость к воздействию мелких острых частиц в коррозионной среде. Резина поглощает энергию удара частиц и отдает ее упруго, а не сопротивляется ей за счет твердости. Насосы с резиновой футеровкой предназначены для мелкодисперсных абразивных суспензий при умеренных температурах (ниже примерно 70°C).
4.2 Коррозионно-стойкие материалы для химического восстановления и отбеливания
Дуплексные нержавеющие стали (CD4MCu, 2205, 2507) обеспечивают комбинированную коррозионно-абразивную стойкость, необходимую для работы с черным щелоком, зеленым щелоком и белым щелоком. Нержавеющая дуплексная сталь 2205 обеспечивает превосходную стойкость к хлоридному коррозионному растрескиванию под напряжением и сульфидной коррозии под напряжением, которые поражают стандартные аустенитные нержавеющие стали в щелочных средах варки. Супердуплекс 2507 расширяет эту стойкость до более агрессивных химических условий.
316L нержавеющая сталь является базовым материалом для белой воды, фильтрата и чистой технической воды. Он устойчив к слабокислому или нейтральному pH этих потоков и обеспечивает достаточный срок службы при непрерывной эксплуатации. Он не подходит для зеленого щелока, белого щелока или черного щелока из-за его восприимчивости к коррозионному растрескиванию под действием каустика при повышенных температурах.
Футеровки из фторопласта FEP и PFA обеспечивают практически универсальную химическую стойкость к отбеливающим химикатам, сильным кислотам и сильным щелочам. Насосы с футеровкой из FEP работают с диоксидом хлора, перекисью водорода и каустической содой при температурах до 100°C. PFA расширяет эти возможности до 180°C для перекачки высокотемпературных химических веществ.
4.3 Краткое руководство по выбору материала для целлюлозно-бумажной промышленности
| Технологический поток | Диапазон pH | Температура | Первичный вызов | Рекомендуемый материал |
|---|---|---|---|---|
| Черный ликер (слабый, 15-20%) | 12-14 | 80-100°C | Щелочная коррозия + умеренное количество твердых частиц | Дуплекс SS 2205, 2507 |
| Черный ликер (сильный, 65-80%) | 12-14 | 100-120°C | Высокая вязкость + щелочная коррозия | Duplex SS 2205, 2507; насос PC |
| Зеленый ликер | 12-13 | 80-95°C | Высокая щелочность + абразивные отходы | UHMW-PE футерованный, дуплексный SS 2507 |
| Белый ликер | 12-13 | 80-100°C | Сильный каустик + умеренное истирание | UHMW-PE футерованный, дуплексный SS 2205 |
| Известковый шлам | 12-13 | 80-100°C | Сильное истирание + высокий уровень pH | Подкладка из UHMW-PE, высокохромистое железо |
| Диоксид хлора (ClO₂) | 2-4 | 50-70°C | Сильный окислитель + кислотная коррозия | FEP/PFA футерованный, титан |
| Перекись водорода (H₂O₂) | 3-5 | 50-80°C | Сильный окислитель | FEP/PFA с футеровкой, 316L SS (проверено) |
| Бумажная масса (1-6%) | 4-8 | 20-60°C | Прохождение волокон + умеренное истирание | Duplex SS 2205, с покрытием из UHMW-PE |
| Белая вода / Фильтрат | 4-7 | 30-50°C | Слабокислый, с большим содержанием клетчатки | 316L SS, дуплекс SS 2205 |
| Цвета покрытия | 7-9 | 20-40°C | Абразивные минеральные наполнители | Подкладка из UHMW-PE, резиновая подкладка |
5. Как правильно выбрать насосы для целлюлозно-бумажной промышленности для каждого этапа технологического процесса: 5-этапная схема
Шаг 1: Определите свойства технологической жидкости
Задокументируйте полный химический и физический профиль жидкости: химический состав, pH, температуру, концентрацию твердых частиц (консистенцию для целлюлозной массы), размер и форму частиц, вязкость и удельный вес. Для целлюлозной массы укажите консистенцию (процентное содержание по весу высушенного в печи волокна), поскольку этот единственный параметр определяет, какой насос - центробежный (обычно консистенция ниже 6%) или объемный (консистенция выше 6-8%) - является подходящей отправной точкой.
Шаг 2: Определите скорость потока, общий динамический напор и требования к процессу
Рассчитайте требуемый расход и общий динамический напор (TDH) с учетом статического подъема, потерь на трение в системе трубопроводов и давления в месте назначения. Для насосов подачи в головной ящик укажите допустимый уровень пульсации потока. Для систем нанесения покрытий и дозирования укажите требуемую точность и повторяемость.
Шаг 3: Выбор типа насоса в зависимости от характеристик жидкости
- Бульон низкой или средней консистенции (1-6%), белая вода, фильтрат, чистая технологическая вода → центробежный насос
- Средне- и высококонсистентная масса (6-15%), высоковязкий черный щелок (>50% твердых частиц), краски для покрытия → прогрессивный полостной насос
- Отбеливающие химикаты, добавки для сточных вод, периодическая перекачка → Мембранный насос AODD
- Дозирование покрытий, добавок для определения размеров, высоковязких добавок → шестеренчатый насос
- Вакуумное обезвоживание бумажной машины → жидкостный кольцевой вакуумный насос
Шаг 4: Соотнесите материалы с химией процесса
Выберите систему материалов в соответствии с конкретным химическим и абразивным профилем технологического потока, используя краткое руководство по выбору материалов в разделе 4.3. Для комбинированного коррозионно-абразивного воздействия (зеленый щелок, белый щелок, известковый шлам) футеровка из сверхвысокомолекулярного полиэтилена обеспечивает наиболее надежную защиту. Для сильных окислителей (ClO₂, H₂O₂) требуются футеровки из фторопласта FEP или PFA.
Шаг 5: Проверьте предельное значение NPSH и размеры двигателя
Для центробежных насосов убедитесь, что имеющийся NPSH (NPSHa) превышает требуемый NPSH (NPSHr) насоса минимум на 0,5 метра, как указано в ISO 5199 и стандартам насосов HI. Для насосов с запасом учитывайте влияние консистенции волокна на NPSH - более высокая консистенция снижает NPSHa. Рассчитайте двигатель на удельный вес жидкости при расчетном расходе с коэффициентом обслуживания не менее 1,15 для непрерывных режимов работы.
Поток решений о выборе:
- Определите свойства жидкости (консистенция, pH, температура, вязкость, твердые частицы)
- Определите скорость потока и общий динамический напор
- Выберите тип насоса: центробежный для консистенции <6%; насос PC для консистенции 6-15%; мембранный для химикатов; шестеренчатый для дозирования; вакуумный для обезвоживания
- Подберите материалы для конкретного химического процесса, используя краткую справочную таблицу (раздел 4.3).
- Убедитесь в наличии запаса NPSH (≥0,5 м) и подберите размер двигателя с учетом удельного веса жидкости.
6. Применение насосов в целлюлозно-бумажной промышленности по стадиям технологического процесса
6.1 Применение целлюлозных секций
Насосы для циркуляции варочного раствора Циркулируют белый щелок через метантенк при температуре до 170°C. Эти насосы обычно изготавливаются из дуплексной нержавеющей стали, чтобы противостоять комбинированной щелочной коррозии и умеренному давлению. Одноступенчатые центробежные насосы с высокотемпературными механическими уплотнениями входят в стандартную комплектацию.
Фильтратные насосы для промывки коричневых запасов перекачивают разбавленный черный щелок (15-20% твердых частиц) при температуре 70-90°C. Центробежные насосы из нержавеющей стали Duplex с полуоткрытыми рабочими колесами выполняют эту задачу, обеспечивая химическую стойкость, необходимую для щелочного фильтрата, и способность пропускать твердые частицы для любого перенесенного волокна. Чтобы получить более полное представление о том, как центробежные насосы справляются с агрессивными жидкостями, см. руководство по промышленным центробежным насосам.
Дозирующие насосы для отбеливающих химикатов подают точные объемы диоксида хлора, перекиси водорода, кислорода и каустической соды в поток целлюлозы. Насосы с бессальниковым магнитным приводом, покрытые фторопластом (FEP или PFA), являются стандартной спецификацией, обеспечивая химическую стойкость, необходимую для сильных окислителей, при полном отсутствии утечек.
6.2 Применение секций для производства бумаги
Подготовка запасов и насосы для подъезда подают очищенную, просеянную массу в головной ящик с точно контролируемым расходом. Центробежные насосы с низкой пульсацией и полуоткрытыми рабочими колесами подают сырье низкой и средней консистенции (1-6%), а насосы с прогрессивной полостью - сырье более высокой консистенции. Стабильность потока имеет решающее значение - пульсации в набегающем потоке напрямую влияют на равномерность веса листовой основы. Подробные рекомендации по выбору центробежных насосов см. в разделе руководство по центробежному шламовому насосу.
Циркуляционные насосы для белой воды обрабатывать большие объемы воды с низкой консистенцией и содержанием волокон. Центробежные насосы из нержавеющей стали 316L являются стандартной спецификацией, обеспечивая достаточную коррозионную стойкость для слабокислой белой воды и пропускную способность, необходимую для рециркуляции большого объема.
Покрытие кухонных насосов Приготовление и циркуляция составов для покрытий, содержащих минеральные пигменты (каолиновая глина, карбонат кальция, диоксид титана), связующие (крахмал, латекс) и добавки. Насосы с поступательным движением полости служат для этих целей, поскольку их подача с низким уровнем сдвига, без импульсов, сохраняет структуру покрытия и предотвращает агломерацию пигментов. Статоры из сверхвысокомолекулярного полиэтилена или резины обеспечивают абразивную стойкость, необходимую для покрытий с минеральным наполнителем.
6.3 Применение секций химической регенерации
Насосы для перекачки черного спирта перемещают слабый черный щелок (15-20% твердых частиц) из промывателей в испарители и сильный черный щелок (65-80% твердых частиц) из испарителей в котел-утилизатор. Для перекачки слабого черного раствора используются центробежные насосы из нержавеющей стали Duplex, а для сильного черного раствора из-за его высокой вязкости - насосы с прогрессивной полостью.
Насосы для зеленого ликера и белого ликера работают с сильнощелочными (pH 12-13), абразивными технологическими потоками. Центробежные насосы с футеровкой из UHMW-PE являются стандартной спецификацией для зеленого раствора, содержащего взвешенные частицы, и для белого раствора, содержащего известковый шлам. Футеровка из UHMW-PE обеспечивает комбинированную защиту от коррозии и абразивного износа, которую не могут обеспечить металлические насосы в таких условиях.
Известковые шламовые насосы перекачивают абразивную суспензию карбоната кальция из каустификатора в печь для обжига извести. Для этих целей используются центробежные насосы с футеровкой из UHMW-PE или насосы из высокохромистого чугуна, причем футеровка из UHMW-PE обеспечивает наилучшее сочетание износостойкости и химической совместимости с высоким уровнем pH.
7. Установка, обслуживание и устранение неисправностей насосов для целлюлозно-бумажной промышленности
7.1 Лучшие практики установки
Конструкция трубопроводов для насосов с запасом. Линии подачи должны иметь постоянный уклон (минимум 1:100) в сторону всасывания насоса, чтобы предотвратить обезвоживание и засорение волокон. Используйте колена большого радиуса, чтобы минимизировать сопротивление потоку и накопление волокон. Для массы с консистенцией выше 2% поддерживайте скорость потока выше 0,6 м/с, чтобы предотвратить оседание волокон.
Системы промывки уплотнений. Механические уплотнения насосов, перекачивающих черный щелок, зеленый щелок или белый щелок, должны быть оснащены внешней промывкой чистой водой при соответствующем давлении и скорости потока. Попадание раствора на поверхности уплотнения приводит к быстрой кристаллизации и разрушению уплотнения.
7.2 Стратегии технического обслуживания
Предиктивное обслуживание насосов для черного щелока. Насосы для перекачки черного щелока должны быть оснащены датчиками контроля вибрации и температуры подшипников. Повышение вибрации или температуры сигнализирует о приближающемся выходе из строя уплотнения или накоплении твердых частиц на рабочем колесе - оба этих вида неисправностей часто встречаются при работе с черным раствором.
Мониторинг износа насоса известкового раствора. Отслеживайте зазор рабочего колеса и толщину стенок корпуса через запланированные интервалы времени (ежемесячно для систем с высоким уровнем износа). Насосы с футеровкой из UHMW-PE позволяют регулировать зазор крыльчатки снаружи, увеличивая интервалы обслуживания за счет восстановления зазора по мере износа крыльчатки и корпуса.
Уплотните качество воды. Вода для промывки наружных уплотнений должна быть чистой и отфильтрованной. Жесткая вода вызывает образование накипи на поверхностях уплотнений; вода, содержащая хлориды, ускоряет коррозионное растрескивание компонентов уплотнений из нержавеющей стали под напряжением при использовании щелочных растворов.
7.3 Общие проблемы и их решения
| Проблема | Вероятная причина | Решение |
|---|---|---|
| Засорение фондового насоса | Скопление волокон на крыльчатке; связывание воздуха; недостаточная скорость | Установите крыльчатку с углублением; удалите воздух из корпуса насоса; увеличьте скорость в магистрали |
| Неисправность уплотнения насоса для черного раствора | Кристаллизация раствора на поверхностях уплотнений; недостаточная промывка | Увеличение давления внешней промывки; переход на двойное механическое уплотнение |
| Насос для зеленого щелока быстро изнашивается | Комбинированная щелочная коррозия + абразивный износ | Переход на насос с футеровкой из сверхвысокомолекулярного полиэтилена; снижение скорости насоса |
| Пульсация насоса для нанесения покрытий | Изношенный статор насоса PC; попадание воздуха во всасывающий канал | Замените статор; проверьте герметичность всасывающего трубопровода |
| Потеря производительности вакуумного насоса | Изношенный ротор или корпус; слишком высокая температура уплотнительной жидкости | Проверьте и замените изнашивающиеся детали; увеличьте жидкостное охлаждение уплотнений |
8. Насосные решения Changyu для целлюлозно-бумажной промышленности Насосы
Компания Changyu Pump разрабатывает и производит широкий спектр насосы для бумажной промышленности разработаны для работы в коррозионных, абразивных и высокотемпературных условиях, встречающихся в процессах варки, производства бумаги и химического восстановления.
Коррозионностойкий насос из сверхвысокомолекулярного полиэтилена серии UHB
Серия UHB представляет собой консольный одноступенчатый центробежный насос со стальной футеровкой. UHMW-PE Корпус толщиной 8-20 мм, специально разработанный для химически агрессивных и абразивно-коррозионных жидкостей. Футеровка из сверхвысокомолекулярного полиэтилена обеспечивает износостойкость в 7-10 раз выше, чем у углеродистой стали, и при этом обладает широкой химической совместимостью со щелочными жидкостями и абразивными шламами, используемыми при химическом восстановлении. При перекачке зеленого раствора, содержащего взвешенные частицы, белого раствора с известковым шламом, а также при перекачке шлама с известковым шламом насосы серии UHB обеспечивают комбинированную защиту от коррозии и абразивного износа, которую не могут обеспечить металлические насосы в таких условиях с высоким уровнем pH и высоким уровнем износа.
Основные характеристики: Расход 3-2,600 м³/ч | Напор 5-100 м | Мощность 0,75-300 кВт | Температура -20°C - 90°C
Горизонтальный шламовый насос серии CYB-ZKJ с коррозионной стойкостью
Серия CYB-ZKJ - это горизонтальные центробежные насосы со смачиваемыми деталями, футерованными FEP фторопласт (для высокотемпературных условий эксплуатации возможно применение PFA). Он транспортирует кислые или щелочные прозрачные жидкости, суспензии, коррозийные минеральные массы и технологические сточные воды в диапазоне температур от -80°C до 120°C. Для передачи химических веществ для отбеливания - диоксида хлора, перекиси водорода и каустической соды - серия CYB-ZKJ с FEP футеровкой обеспечивает проверенную химическую совместимость. Для применения на отбеливающих заводах, где химические вещества агрессивны, а абразивная нагрузка умеренна, этот насос сочетает в себе широкую химическую стойкость с проверенной на практике платформой центробежного насоса.
Основные характеристики: Расход 3-2,600 м³/ч | Напор 5-100 м | Мощность 0,75-300 кВт | Температура от -80°C до 120°C
Шламовый насос из нержавеющей стали серии HB
Серия HB - это высокоэффективные одноступенчатые горизонтальные центробежные насосы, разработанные в соответствии со стандартами ISO 2858 и в соответствии с Стандарты CE. Конструкция смачиваемой поверхности полностью из нержавеющей стали, настраиваемая в 304, 316, 316L, 2205 и 2507-работает с абразивными шламами и среднеагрессивными жидкостями. Для применения на целлюлозных заводах, где технологическая жидкость совместима с металлическим смачиваемым контуром - циркуляция белой воды, перекачка фильтрата и перекачивание массы низкой и средней консистенции - насосы серии HB из дуплексной нержавеющей стали обеспечивают долговечное, пригодное к эксплуатации решение при меньших капитальных затратах, чем насосы с фторопластовой облицовкой.
Основные характеристики: Расход 10-60 м³/ч | Напор 20-120 м | Мощность 3-45 кВт | Температура от -20°C до 120°C
Насос для химических процессов серии CYQ с магнитным приводом
Серия CYQ - это полностью герметичный насос третьего поколения с магнитным приводом и смачиваемыми компонентами, облицованными FEP, PFA или PTFE. Оболочка из полиэфирэфиркетона с армированием углеродным волокном устраняет потери на вихревые токи, повышая предельное давление до 3,0 МПа - значительный запас прочности для работы с токсичными или опасными химикатами. Для перекачки отбеливающих химикатов, где даже незначительная утечка уплотнения неприемлема - диоксида хлора, перекиси водорода, сильных кислот - бессальниковая серия CYQ обеспечивает нулевую утечку, исключая как путь утечки, так и постоянные затраты на замену уплотнения, характерные для альтернативных вариантов с механическим уплотнением.
Основные характеристики: Расход 3-800 м³/ч | Напор 15-125 м | Мощность 2,2-110 кВт | Температура от -20°C до 180°C
Самовсасывающий центробежный насос из фторопласта серии FZB
Серия FZB - это самовсасывающий центробежный насос, все проточные части которого облицованы FEP (F46) или PFA. После первоначального заполнения насос автоматически удаляет воздух из всасывающей линии и достигает высоты самовсасывания до 5 метров. Для разгрузки химикатов из цистерн и бочек, осушения отстойников и перекачки химикатов ниже уровня пола на целлюлозно-бумажных комбинатах серия FZB устраняет необходимость в затопленном всасывании, обеспечивая полную коррозионную стойкость фторопласта. Внешнее сильфонное механическое уплотнение с неподвижным кольцом из алюмокерамики 99,9% противостоит химическому воздействию кислот, щелочей и окислителей.
Основные характеристики: Расход 2,5-100 м³/ч | Напор 15-50 м | Мощность 0,75-55 кВт | Температура от -20°C до 150°C
9. Вопросы и ответы о насосах для целлюлозно-бумажной промышленности
Вопрос 1: Какие типы насосов используются в целлюлозно-бумажной промышленности?
О: В целлюлозно-бумажной промышленности используются пять основных типов насосов: центробежные насосы для перемещения запасов, циркуляции воды и обработки фильтрата; прогрессивные полостные насосы для высококонсистентной массы (выше 6-8%) и высоковязкого черного щелока; мембранные насосы для отбеливающих химикатов и добавок; шестерённые насосы для дозирования покрытия; и жидкостно-кольцевые вакуумные насосы для обезвоживания бумагоделательных машин. Каждый тип насоса подбирается под конкретную стадию процесса в зависимости от консистенции, вязкости, химического состава и абразивности жидкости.
Вопрос 2: Какой насос лучше всего подходит для перекачки черного ликера?
A: Для слабого черного щелока (15-20% твердых частиц), центробежные насосы из дуплексной нержавеющей стали хорошо подавать. Для крепкого черного ликера (65-80% твердых веществ), прогрессивные полостные насосы являются стандартной спецификацией, поскольку высокая вязкость концентрированного черного щелока превышает эффективный рабочий диапазон центробежных насосов. Центробежные насосы с футеровкой из UHMW-PE могут работать с промежуточными концентрациями при умеренных температурах.
Вопрос 3: Какие материалы совместимы с зеленым и белым ликером?
О: Зеленый щелок (pH 12-13) и белый щелок (pH 12-13) имеют высокую щелочность и содержат абразивные твердые частицы - гребни в зеленом щелоке и известковый шлам в белом щелоке. Насосы с футеровкой из UHMW-PE обеспечивают необходимую комбинированную защиту от коррозии и абразивного износа. Дуплексная нержавеющая сталь 2507 используется там, где конструктивно требуется металлический смачиваемый канал. Стандартная нержавеющая сталь 316L подвержена коррозионному растрескиванию под действием щелочи и не рекомендуется для использования в этих системах.
Q4: Как выбрать насос для бумажной массы?
О: Выбор стокового насоса зависит от консистенции. Ниже 6% консистенция, центробежные насосы с полуоткрытыми или утопленными рабочими колесами хорошо служат, обеспечивая непрерывный поток без пульсаций. Консистенция выше 6-8%, прогрессивные полостные насосы стали основным кандидатом, поскольку эффективность центробежного насоса снижается по мере формирования сети волокон и неньютоновского поведения суспензии. Точка перехода зависит от конкретного типа волокна, его плотности и температуры.
Q5: Какой насос лучше для отбеливающих химикатов?
О: Для диоксида хлора (ClO₂), перекиси водорода (H₂O₂) и каустической соды, Насосы с футеровкой из FEP или PFA обеспечивают проверенную химическую совместимость. Для защиты опасных отбеливающих химикатов от утечек, бессальниковые насосы с магнитным приводом со смачиваемыми компонентами, облицованными фторопластом, являются стандартной спецификацией. Титановые насосы служат для работы с ClO₂ там, где конструктивно требуется металлический насос.
Q6: Как предотвратить засорение складских насосов?
О: Засорение фондового насоса предотвращается с помощью трех мер: выберите правильный тип рабочего колеса (утопленная крыльчатка для высококонсистентной или волокнистой массы; полуоткрытая крыльчатка для низкой и средней консистенции); поддерживать достаточную скорость потока в линии всасывания (более 0,6 м/с для запасов консистенции выше 2%); и проектируйте всасывающие трубопроводы с постоянным уклоном по направлению к насосу, чтобы предотвратить обезвоживание и оседание волокон. Вентиляция корпуса насоса перед запуском позволяет удалить воздушные карманы, которые способствуют накоплению волокон.
Q7: Что вызывает отказ уплотнения насоса для черного раствора?
О: Наиболее распространенной причиной является кристаллизация раствора на уплотнительных поверхностях. Черный раствор содержит растворенные твердые вещества, которые кристаллизуются при контакте с воздухом или при охлаждении уплотнительных поверхностей в режиме ожидания. Кристаллы истирают уплотнительные поверхности при повторном запуске, вызывая быструю утечку. Внешняя промывка чистой водой при достаточном давлении и расходе предотвращает попадание раствора в камеру уплотнения. Двойные механические уплотнения с барьерной жидкостью обеспечивают дополнительную защиту для критически важных применений насосов для черного щелока.
Q8: Как уменьшить износ известковых грязевых насосов?
О: Известковый шлам - это высокоабразивная суспензия карбоната кальция при высоком pH. Стратегии снижения износа включают: уменьшить скорость вращения насоса (износ пропорционален приблизительно кубу скорости вращения наконечника крыльчатки); выберите насосы с футеровкой из UHMW-PE для наилучшего сочетания износостойкости и химической совместимости с высоким уровнем pH; отрегулируйте зазор крыльчатки через запланированные промежутки времени для поддержания гидравлической эффективности по мере износа; и установите сетчатый фильтр чтобы предотвратить попадание крупных твердых частиц в насос.
10. Рекомендации экспертов по насосам для целлюлозно-бумажной промышленности от Changyu Pump Engineers
- Подбирайте тип насоса в соответствии с его консистенцией, а не только расход и напор. Центробежный насос, эффективно перекачивающий 3%, засорится или потеряет производительность, если его попросить перекачать 8%. При консистенции 6-8% в качестве основного кандидата следует рассматривать насосы с прогрессивной полостью, независимо от того, может ли центробежный насос теоретически обеспечить такой расход.
- Выбирайте материалы с учетом особенностей технологического процесса, а не по общей маркировке “коррозионная стойкость”. Зеленый щелок, белый щелок и черный щелок - все они щелочные, но каждый из них содержит различные абразивные твердые частицы и работает при разных температурах. Футеровка из сверхвысокомолекулярного полиэтилена обеспечивает наиболее надежную защиту при комбинированном воздействии коррозии и абразивного износа при химической регенерации. Дуплексные нержавеющие стали используются там, где требуется металлический смачиваемый тракт.
- Разработайте системы промывки уплотнений для конкретной технологической жидкости. Черный раствор, зеленый раствор и белый раствор кристаллизуются на поверхностях уплотнений при контакте с воздухом. Внешняя промывка чистой водой при достаточном давлении и расходе не является факультативной - это инженерное условие для надежной работы уплотнения в условиях химической регенерации.
- Снижайте частоту вращения насоса, где это целесообразно, чтобы продлить срок службы. Насосы для известковых растворов, насосы для зеленого раствора и насосы для покрытий, работающие с абразивными растворами, получают непропорционально большую пользу от снижения частоты вращения. Снижение частоты вращения с 1 450 до 1 200 об/мин уменьшает скорость вращения наконечника рабочего колеса примерно на 17%, но может снизить интенсивность износа на 30% или более, что значительно увеличивает интервалы обслуживания при работе с абразивными материалами.
11. Заключение
Насосы для целлюлозно-бумажной промышленности должны быть определены для конкретной стадии процесса, которую они обслуживают. Насос, надежно работающий с белой водой на участке бумагоделательной машины, может выйти из строя через несколько недель, если его переключить на работу с зеленым или черным щелоком без модификации материала и уплотнений. Каждый технологический поток - сток, щелок, химический отбеливатель, покрытие, вакуум - предъявляет особое сочетание химических, термических, гидравлических и абразивных требований, которые определяют правильный тип насоса, систему материалов и технологию уплотнения.
Процесс выбора начинается с полной характеристики технологической жидкости и условий эксплуатации, продолжается подбором типа насоса на основе консистенции и вязкости и завершается выбором материала на основе специфического химического и абразивного профиля потока. Насос, правильно подобранный для своей стадии процесса, - соответствие типа насоса, материалов и уплотнений конкретным условиям Насос для целлюлозно-бумажной промышленности обеспечит надежный, предсказуемый срок службы и самую низкую совокупную стоимость владения в течение всей производственной кампании мельницы.
Насосы Changyu Pump серий UHB, CYB-ZKJ, HB, CYQ и FZB - это коррозионностойкие, износостойкие и бессальниковые насосные платформы для сложных задач по перекачке жидкостей в целлюлозно-бумажной промышленности. Свяжитесь с нашей командой инженеров с учетом параметров вашего технологического процесса. Мы предоставим подробные рекомендации по насосам и коммерческое предложение с учетом конкретных требований вашей фабрики.
