Zastosowania pomp szlamowych w przemyśle papierniczym: warunki procesu, dobór pomp i kompatybilność materiałowa

Przemysł papierniczy obejmuje znacznie więcej niż tylko przygotowanie masy papierniczej i produkcję papieru. Procesy takie jak transport surowców, przesiewanie masy papierniczej, oczyszczanie ścieków, transport osadów i przetwarzanie wypełniaczy mineralnych wiążą się z przemieszczaniem cieczy zawierających zawiesiny stałe, cząstki ścierne lub materiały włókniste.

W tych zastosowaniach odśrodkowe pompy szlamowe mogą odgrywać istotną rolę w przenoszeniu cieczy o właściwościach ściernych i zawierających cząstki stałe. Jednak nie każda pulpa lub ciecz procesowa nadaje się do konwencjonalnej pompy szlamowej. Prawidłowy dobór zależy od właściwości medium, w tym stężenia cząstek stałych, wielkości cząstek, charakterystyki włókien, ścieralności, korozyjności i lepkości.

W tym artykule omówiono, gdzie w przemyśle papierniczym można stosować pompy szlamowe, jakie rodzaje mediów procesowych nadają się do pompowania szlamu oraz jak dobrać odpowiedni typ pompy, materiały części mokrej i rodzaj uszczelnienia.

1. Dlaczego w przemyśle papierniczym stosuje się pompy szlamowe?

Papiernie przetwarzają szeroką gamę płynów procesowych. Niektóre zawierają stosunkowo czystą wodę i krótkie włókna, podczas gdy inne transportują piasek, cząstki mineralne, fragmenty kory, pozostałości włókien i osad ściekowy.

Tego rodzaju stałe materiały mogą powodować zużycie, zatykanie i zmniejszoną wydajność pompowania, jeśli zostanie wybrana niewłaściwa pompa.

Konwencjonalna pompa wodna może nie nadawać się do pompowania cieczy zawierających znaczne ilości cząstek ściernych. Pompa szlamowa natomiast jest zaprojektowana z wytrzymałych komponentów hydraulicznych i materiałów odpornych na zużycie, aby poradzić sobie z wymagającymi mieszankami ciał stałych i cieczy.

Typowe cechy, które mogą wymagać zastosowania pompy szlamowej, obejmują:

• Zawiesina cząstek stałych, która może powodować zużycie ścierne.

• Piasek, żwir i inne twarde zanieczyszczenia.

• Materiały mineralne, takie jak węglan wapnia i kaolin.

• Ścieki zawierające pozostałości włókniste i zanieczyszczenia stałe.

• Osad o odpowiedniej sypkości i charakterystyce cząsteczkowej.

Głównym celem stosowania pomp szlamowych w tego typu zastosowaniach jest zapewnienie niezawodnej obsługi ciał stałych przy jednoczesnym zmniejszeniu konieczności konserwacji związanej ze zużyciem maszyny i nieplanowanych przestojów.

2. Główne zastosowania pomp szlamowych w przemyśle papierniczym

Przydatność pompy szlamowej różni się w zależności od procesu i właściwości transportowanego medium. Warto rozważyć poniższe zastosowania.

2.1 Przesiewanie miazgi i usuwanie piasku

W trakcie przygotowywania i przesiewania masy celulozowej do procesu mogą przedostać się niepożądane materiały, takie jak piasek, żwir i inne ciężkie zanieczyszczenia.

Cząsteczki te mogą uszkodzić elementy typowych pomp, szczególnie wirnik i obudowę.

Pompy szlamowe o dużej wytrzymałości można stosować do przesyłu ściernych odpadów i odpowiednich płynów zawierających cząstki stałe z procesów przesiewania i czyszczenia.

Wybierając pompę do tego zastosowania, inżynierowie powinni wziąć pod uwagę:

• Koncentracja piasku i żwiru.

• Maksymalny rozmiar cząstek.

• Twardość i ścieralność cząstek.

• Zawartość włókien i potencjalne splątanie.

• Wymagany przepływ i ciśnienie wylotowe.

W przypadku płynów zawierających znaczne ilości długich włókien pompa specjalnie zaprojektowana do transportu pulpy może okazać się bardziej odpowiednia niż konwencjonalna pompa do szlamu górniczego.

2.2 Oczyszczanie ścieków papierni

Oczyszczanie ścieków to jeden z potencjalnych obszarów zastosowań pomp szlamowych w papierniach.

Ścieki z produkcji papieru mogą zawierać fragmenty włókien, wypełniacze, zawiesiny, piasek i inne pozostałości procesowe. W zależności od etapu oczyszczania, materiały te mogą tworzyć warunki ścierne w układzie pompowym.

Pompy szlamowe mogą być stosowane do przesyłu:

• Ścieki zawierające ciała stałe zawieszone.

• Osadzone ciała stałe i żwir.

• Ścieki zawierające włókna i charakteryzujące się odpowiednim przepływem.

• Osady ścierne i pozostałości procesowe.

Wyboru pompy należy dokonać na podstawie faktycznej zawartości ciał stałych, wielkości cząstek, składu chemicznego ścieków i warunków pracy.

W przypadku ścieków o niskiej zawartości ciał stałych i niewielkiej ilości materiałów ściernych, konwencjonalna pompa ściekowa może być bardziej ekonomiczna. Pompa szlamowa staje się bardziej odpowiednia, gdy cząstki stałe i zużycie ścierne stanowią poważne zagrożenie.

2.3 Transport osadów w oczyszczalniach ścieków papierni

Osad powstaje na różnych etapach oczyszczania ścieków, w tym w procesie sedymentacji i innych procesach oddzielania fazy stałej od ciekłej.

Jego właściwości mogą się znacznie różnić w zależności od procesu oczyszczania. Niektóre rodzaje osadów są stosunkowo rozcieńczone i nadają się do pompowania, podczas gdy inne charakteryzują się wyższym stężeniem cząstek stałych, większą lepkością i bardziej złożonymi właściwościami przepływu.

Pompy odśrodkowe do szlamu mogą być stosowane w niektórych zadaniach związanych z przepompowywaniem osadu, pod warunkiem, że medium ma odpowiednią płynność i nie zawiera nadmiernie długich włókien ani zbyt dużych ciał stałych.

Przed wyborem pompy należy ocenić następujące parametry:

• Stężenie substancji stałych ogółem.

• Gęstość i lepkość osadu.

• Zawartość włókien i cząstek.

• Temperatura i skład chemiczny.

• Wymagany przepływ i całkowita wysokość podnoszenia dynamicznego.

W przypadku osadów o dużej lepkości lub niepłynących bardziej odpowiednie mogą okazać się pompy wyporowe niż pompy odśrodkowe do szlamu.

2.4 Postępowanie z piaskiem, żwirem i odpadami procesowymi

Piasek i inne twarde cząstki mogą przedostać się do systemów papierni podczas przygotowywania surowca, cyrkulacji wody i czyszczenia procesu.

Cząstki te mogą gromadzić się w zbiornikach zbiorczych, studzienkach i systemach separacyjnych.

Gdy zachodzi potrzeba przepompowania tego typu materiałów, odpowiednim rozwiązaniem mogą okazać się wytrzymałe pompy szlamowe, pod warunkiem że wielkość i stężenie cząstek mieszczą się w hydraulicznych i mechanicznych ograniczeniach pompy.

W przypadku zastosowań obejmujących większe cząstki stałe można rozważyć pompy żwirowe. Przy ich wyborze należy wziąć pod uwagę maksymalny rozmiar cząstek, ciężar właściwy, wymaganą wydajność przepływu oraz dostępne warunki ssania.

2.5 Przenoszenie wypełniacza mineralnego i materiału powłokowego

W produkcji papieru stosuje się materiały mineralne, takie jak węglan wapnia i kaolin, w celu poprawy właściwości papieru, w tym jego jasności, gładkości i drukowności.

Materiały te są powszechnie stosowane w postaci zawiesin ciekłych.

Ponieważ cząstki mineralne mogą mieć właściwości ścierne, przy wyborze pompy należy wziąć pod uwagę ich wielkość, stężenie, twardość i zgodność chemiczną z materiałami części mokrej pompy.

Pompy szlamowe mogą być brane pod uwagę w przypadku niektórych zastosowań związanych z transportem wypełniaczy mineralnych, zwłaszcza tam, gdzie zużycie ścierne jest poważnym problemem.

Jednak nie wszystkie materiały powłokowe nadają się do konwencjonalnych odśrodkowych pomp szlamowych. Powłoki o wysokiej lepkości, roztwory skrobi i specjalistyczne preparaty chemiczne mogą wymagać innych technologii pompowania.

3. Które zawiesiny w przemyśle papierniczym nadają się do stosowania pomp odśrodkowych?

Sama obecność ciał stałych nie decyduje o tym, czy pompa szlamowa jest odpowiednia.

Najważniejszym czynnikiem są właściwości fizyczne i chemiczne ośrodka.

Należy dokonać istotnego rozróżnienia pomiędzy ściernymi zawiesinami mineralnymi i zawiesinami włóknistej masy celulozowej.

Konwencjonalna, wytrzymała pompa szlamowa jest przeznaczona głównie do przetłaczania cząstek stałych i mieszanin ściernych. Dedykowana pompa celulozowa jest zaprojektowana z uwzględnieniem charakterystyki przepływu i wymagań dotyczących transportu włókien w procesie produkcji masy papierniczej.

Z tego względu pompa szlamowa nie powinna być automatycznie wybierana do każdego zastosowania w papierni, w którym przetwarzana jest miazga lub włókna.

4. Jak wybrać odpowiednią pompę szlamową do zastosowań w papierni

Po potwierdzeniu, że medium nadaje się do pompowania odśrodkowego szlamu, następnym krokiem jest określenie konfiguracji pompy.

4.1 Wybierz typ pompy zgodnie z warunkami instalacji i eksploatacji

Różne zastosowania w papierniach wymagają pomp o różnej konstrukcji.

Pompy szlamowe poziome

Poziome, wytrzymałe pompy szlamowe są powszechnie brane pod uwagę w rurociągach technologicznych, przy przepompowywaniu ścieków, przy przenoszeniu ściernego osadu i innych zadaniach wymagających ciągłego pompowania.

Seria AH/AHR nadaje się do oceny zastosowań obejmujących mieszaniny materiałów ściernych stałych i ciekłych, z konfiguracją części mokrej wykonanej z metalu lub elastomeru, dobieraną w zależności od medium.

Pompy żwirowe

W przypadku zastosowań obejmujących większe cząstki stałe, piasek, żwir lub grube pozostałości procesowe, można rozważyć zastosowanie pompy żwirowej.

Seria G/GH została zaprojektowana do wymagających zastosowań związanych z transportem ciał stałych. Maksymalny rozmiar cząstek i wymagane warunki przepływu należy sprawdzić w odniesieniu do konkretnego modelu pompy.

Pompy zatapialne pionowe

W przypadku, gdy ciecze procesowe gromadzą się w dołach, studzienkach lub zbiornikach podziemnych, pionowe pompy zatapialne mogą stanowić alternatywę dla instalacji poziomych.

Serię SP/SV można ocenić pod kątem zastosowań obejmujących obsługę zanurzonych ciał stałych.

Seria SP nie wymaga konwencjonalnego uszczelnienia wału ani zewnętrznego układu uszczelnienia wału, co czyni ją przydatną do niektórych zastosowań w zbiornikach ściekowych.

Przy ostatecznym wyborze należy także wziąć pod uwagę poziom cieczy, głębokość zanurzenia, gromadzenie się ciał stałych i możliwość splątania włókien.

4.2 Weź pod uwagę stężenie ciał stałych, wielkość cząstek i charakterystykę włókien

Stężenie ciał stałych jest ważnym parametrem selekcji, ale nie powinno być rozpatrywane niezależnie.

Dwie zawiesiny o takim samym stężeniu ciał stałych mogą mieć zupełnie różne właściwości pompowania, ponieważ różnią się wielkością i kształtem cząstek, gęstością i zawartością włókien.

Na przykład:

• W przypadku ścieków zawierających piasek należy zwrócić uwagę na odporność na ścieranie i przepuszczalność cząstek.

• W przypadku zawiesin drobnych minerałów należy wziąć pod uwagę stężenie ciał stałych, lepkość i zużycie.

• W przypadku ścieków zawierających włókna należy zwrócić uwagę na przepływ wirnika i możliwość gromadzenia się włókien.

• Do pompowania masy włóknistej o wysokim stężeniu może być potrzebny specjalistyczny sprzęt.

Pompę należy dobierać na podstawie konkretnego medium, a nie ogólnej klasyfikacji stężenia.

4.3 Oblicz wymaganą wydajność przepływu i całkowitą wysokość podnoszenia dynamicznego

Podstawowymi parametrami przy doborze pompy są wymagany przepływ i całkowita wysokość podnoszenia.

Inżynierowie powinni wziąć pod uwagę:

• Wymagany przepływ roboczy.

• Wysokość podnoszenia statycznego.

• Długość i średnica rurociągu.

• Straty tarcia i opór lokalny.

• Liczba kolanek, zaworów i złączek.

• Zmiany warunków eksploatacji.

W przypadku szlamów ściernych prędkość przepływu w rurociągu musi być wystarczająca, aby zapobiec niepożądanemu osadzaniu się cząstek, jednak nadmierna prędkość może zwiększyć zużycie i pobór energii.

Punkt pracy pompy należy oceniać na podstawie rzeczywistej krzywej układu, a nie wybierać go wyłącznie na podstawie nominalnej wielkości wydajności pompy.

5. Jak wybierać materiały do ​​mokrej części procesu dla zawiesin papierniczych

Dobór materiałów jest niezwykle istotny, ponieważ płyny stosowane w papierniach mogą zawierać substancje ścierne, substancje chemiczne powodujące korozję lub jedne i drugie.

Wybór odpowiedniego materiału zależy od dominującego mechanizmu uszkodzenia.

5.1 Stop wysokochromowy

Wysokochromowe białe żelazo jest powszechnie stosowane do produkcji elementów pomp szlamowych narażonych na działanie ściernych cząstek mineralnych.

Można go rozważyć w przypadku aplikacji obejmujących:

• Piasek i żwir.

• Twarde cząstki mineralne.

• Ścieki ścierne.

• Niektóre zawiesiny wypełniaczy mineralnych.

Stop wysokochromowy zapewnia dobrą odporność na ścieranie, jednak nie jest uniwersalnym rozwiązaniem dla środowisk agresywnych chemicznie.

Odporność na korozję należy sprawdzić w odniesieniu do konkretnego medium, temperatury i składu chemicznego.

5.2 Kauczuk naturalny i inne elastomery

Elementy pomp szlamowych wyłożone gumą można rozważyć w przypadku niektórych zastosowań, w których występują drobne cząstki i odpowiednie warunki chemiczne.

Mogą być odpowiednie do oczyszczania wybranych ścieków zawierających drobne cząstki oraz szlamów mineralnych.

Jednakże kompatybilność gumy zależy od wielkości i kształtu cząsteczek, temperatury i narażenia na działanie substancji chemicznych.

Grube lub ostre cząstki, wysokie temperatury i niekompatybilne substancje chemiczne mogą ograniczać możliwość stosowania materiałów elastomerowych.

5.3 Stal nierdzewna i stopy odporne na korozję

Niektóre płyny procesowe stosowane w papierniach zawierają substancje kwaśne lub zasadowe, chlorki i inne substancje żrące.

W tego typu zastosowaniach oprócz odporności na ścieranie należy oceniać także odporność na korozję.

Można brać pod uwagę stal nierdzewną, stal nierdzewną dupleksową i inne stopy odporne na korozję, w zależności od:

• Wartość pH.

• Stężenie chlorków.

• Temperatura pracy.

• Skład chemiczny.

• Warunki utleniające lub redukujące.

W przypadku płynów, które mają zarówno właściwości ścierne, jak i korozyjne, dobór materiału powinien opierać się na łącznych mechanizmach zużycia i korozji.

Nie należy zakładać, że ten sam materiał nadaje się do wszystkich ścieków z papierni, ługu czarnego, ługu zielonego lub strumieni procesów wybielania.

6. Wybór właściwego układu uszczelnienia wału

Układ uszczelnienia należy dobrać w zależności od medium, ciśnienia roboczego, temperatury i wymagań konserwacyjnych.

6.1 Uszczelnienie dławikowe

Uszczelnienia dławnicowe są powszechnie stosowane w ciężkich zastosowaniach pomp szlamowych.

Do ich zalet zalicza się stosunkowo prostą konstrukcję i łatwą konserwację.

Jednakże uszczelnienia szczelne wymagają zazwyczaj odpowiedniego płukania lub smarowania w celu kontrolowania przecieków i zmniejszenia zużycia tulei wału.

W przypadku ścieków z papierni i szlamów ściernych układ płukania należy zaprojektować odpowiednio do rzeczywistej zawartości cząstek stałych i warunków pracy.

6.2 Uszczelnienie mechaniczne

Uszczelnienia mechaniczne pozwalają ograniczyć wycieki i nadają się do zastosowań, w których wymagana jest kontrolowana wydajność uszczelnienia.

Jednakże cząstki zawieszone, włókna i ciała stałe o właściwościach ściernych mogą uszkodzić powierzchnie uszczelniające.

Z tego względu należy starannie dobrać materiał uszczelnienia, układ płukania i układ pomocniczy.

6.3 Podwójne uszczelnienie mechaniczne

W przypadku niektórych zastosowań narażonych na korozję lub wrażliwych na czynniki środowiskowe można rozważyć zastosowanie podwójnego uszczelnienia mechanicznego z odpowiednią barierą lub układem buforowym.

Rozwiązanie to może zapewnić dodatkową kontrolę wycieków, jednak wymaga również odpowiedniego sprzętu pomocniczego i monitorowania.

Wyboru pomiędzy uszczelnieniami pakunkowymi a uszczelnieniami mechanicznymi należy dokonywać na podstawie rzeczywistych warunków pracy, a nie na podstawie założenia, że ​​dany rodzaj uszczelnienia jest zawsze lepszy.

W przypadku pionowych pomp zatapialnych należy sprawdzić, czy uszczelnienie wału jest zgodne z konkretną konstrukcją pompy. Na przykład seria SP nie wymaga konwencjonalnego uszczelnienia wału.

7. Typowe problemy spowodowane niewłaściwym doborem pompy szlamowej

Niewłaściwy dobór pompy może skutkować wyższymi kosztami konserwacji, zmniejszoną wydajnością produkcji i nieoczekiwanymi przestojami.

Do typowych problemów należą:

Nadmierne zużycie wirników i tulei

Może się tak zdarzyć, gdy cząstki ścierne są bardziej skoncentrowane lub twardsze niż pierwotnie przewidywano, lub gdy pompa pracuje w nieodpowiednich warunkach hydraulicznych.

Gromadzenie się i blokowanie włókien

Długie włókna mogą owinąć się wokół wirnika lub gromadzić się w wąskich przejściach, jeśli pompa nie jest przystosowana do mediów włóknistych.

Niewystarczający przepływ

Nieprawidłowy dobór wielkości pompy, niedoszacowanie oporu rurociągu lub nieuwzględnienie właściwości szlamu może skutkować niewystarczającym rzeczywistym przepływem.

Wyciek uszczelki

Niedostateczne płukanie, cząstki ścierne, niewłaściwy dobór uszczelki lub nieodpowiednie warunki pracy mogą przyspieszyć zużycie uszczelki.

Wysokie zużycie energii

Zbyt duże pompy, praca daleka od optymalnej wydajności i nadmierny opór rurociągów mogą zwiększyć koszty eksploatacji.

Aby uniknąć tych problemów, dobór pompy powinien opierać się na dokładnych danych procesowych i rzeczywistych właściwościach transportowanego medium.

8. Jakie informacje są potrzebne przy wyborze pompy szlamowej w papierniach?

Gdy prosisz o wycenę pompy szlamowej, podanie pełnych informacji dotyczących działania pomaga producentowi ocenić zastosowanie i zalecić odpowiednią konfigurację.

Szczególnie istotne są następujące informacje:

W przypadku zastosowań obejmujących cząstki ścierne, istotna jest również twardość i kształt cząstek.

W przypadku nośników włóknistych należy wyjaśnić długość włókien i ryzyko splątania.

W przypadku korozyjnych płynów procesowych, skład chemiczny i temperatura robocza mają zasadnicze znaczenie przy doborze odpowiednich materiałów części mokrej i uszczelnień.

9. Rozwiązania pomp szlamowych CNSME dla przemysłu papierniczego

CNSME PUMP specjalizuje się w produkcji wytrzymałych pomp odśrodkowych do szlamu oraz części zamiennych do wymagających zastosowań przemysłowych.

W przypadku przemysłu papierniczego rozwiązania pompowe CNSME można ocenić pod kątem wybranych zadań procesowych obejmujących przetłaczanie ścieków o właściwościach ściernych, płynów zawierających piasek, odpowiedniego osadu oraz przesył szlamu na bazie minerałów.

W zależności od warunków eksploatacji i wymagań instalacyjnych można rozważyć następujące serie produktów:

• AH/AHR Pompy szlamowe poziome : Do odpowiednich ściernych mieszanin ciecz-ciało stałe i ścieki procesowe.

• Pompy żwirowe G/GH: Do zastosowań obejmujących większe cząstki stałe i wymagające wymagania dotyczące obsługi ciał stałych.

• Pompy zatapialne pionowe SP/SV: Do pompowania pod wodą ze zbiorników zbiorczych, studzienek i zbiorników zawierających odpowiednie płyny z zawartością ciał stałych.

Konfiguracje części mokrej wykonane z metalu i elastomerów są dostępne dla różnych warunków zużycia, w zależności od kompatybilności chemicznej i wymagań zastosowania.

W przypadku pulpy długowłóknistej, pulpy o wysokiej konsystencji, powłok o wysokiej lepkości i chemicznie agresywnych cieczy procesowych należy dokładnie przeanalizować zastosowanie, aby określić, czy odpowiednia będzie konwencjonalna pompa odśrodkowa do szlamu, czy też wymagany będzie specjalistyczny sprzęt pompujący.

Dzięki zrozumieniu rzeczywistego medium i warunków pracy CNSME może pomóc w ocenie odpowiednich konfiguracji pomp szlamowych do zastosowań w papierniach.

Skontaktuj się z CNSME PUMP

Jeśli szukasz pompy szlamowej do systemu oczyszczania ścieków w papierni, do szlamu procesowego o właściwościach ściernych, płynu zawierającego piasek lub do transportu osadu, skontaktuj się z CNSME PUMP, podając parametry robocze.

Nasz zespół może przeanalizować właściwości medium, wymaganą wydajność przepływu, wysokość podnoszenia, sposób instalacji i wymagania materiałowe w celu doboru odpowiedniego rozwiązania pompowego.