Применение шламовых насосов в бумажной промышленности: технологические условия, выбор насоса и совместимость материалов.

Бумажная промышленность включает в себя гораздо больше, чем просто подготовку целлюлозы и производство бумаги. Такие процессы, как обработка сырья, просеивание целлюлозы, очистка сточных вод, перекачка осадка и переработка минеральных наполнителей, связаны с перемещением жидкостей, содержащих взвешенные твердые частицы, абразивные частицы или волокнистые материалы.

В таких областях применения центробежные шламовые насосы могут играть важную роль в перекачивании абразивных и содержащих твердые частицы жидкостей. Однако не каждая пульпа или технологическая жидкость подходит для обычного шламового насоса. Правильный выбор зависит от свойств среды, включая концентрацию твердых частиц, размер частиц, характеристики волокон, абразивность, коррозионную активность и вязкость.

В данной статье рассматриваются области применения шламоперекачивающих насосов в бумажной промышленности, типы перекачиваемых сред, а также способы выбора подходящего типа насоса, материалов рабочей части и устройства уплотнения.

1. Зачем в бумажной промышленности используются шламовые насосы?

Бумажные фабрики перерабатывают самые разнообразные технологические жидкости. Некоторые из них содержат относительно чистую воду и короткие волокна, в то время как другие переносят песок, минеральные частицы, фрагменты коры, остатки волокон и осадок сточных вод.

Эти твердые материалы могут вызывать износ, засорение и снижение эффективности перекачки, если выбран неправильный насос.

Обычный водяной насос может быть непригоден для жидкостей, содержащих значительное количество абразивных твердых частиц. Шламовый насос, напротив, разработан с использованием надежных гидравлических компонентов и износостойких материалов для работы с требовательными смесями твердых и жидких веществ.

К типичным характеристикам, которые могут потребовать использования шламового насоса, относятся:

• Взвешенные твердые частицы, способные вызывать абразивный износ.

• Песок, щебень и другие твердые загрязнения.

• Материалы на минеральной основе, такие как карбонат кальция и каолин.

• Сточные воды, содержащие волокнистые остатки и твердые примеси.

• Осадок с подходящей текучестью и характеристиками частиц.

Основная цель использования шламового насоса в таких системах заключается в обеспечении надежной подачи твердых частиц при одновременном снижении затрат на техническое обслуживание, связанных с износом, и незапланированных простоев.

2. Основные области применения шламовых насосов в бумажной промышленности

Пригодность шламового насоса зависит от процесса и характеристик транспортируемой среды. Следующие области применения заслуживают внимания.

2.1 Просеивание целлюлозы и удаление осадка

В процессе подготовки и просеивания целлюлозы могут попадать нежелательные примеси, такие как песок, щебень и другие тяжелые загрязняющие вещества.

Эти частицы могут повредить обычные компоненты насоса, в частности, рабочее колесо и корпус.

Для перекачивания абразивных отходов и подходящих жидкостей с твердыми частицами из процессов просеивания и очистки можно рассмотреть возможность использования мощных шламовых насосов.

При выборе насоса для данного применения инженерам следует учитывать следующие факторы:

• Концентрация песка и щебня.

• Максимальный размер частиц.

• Твердость и абразивность частиц.

• Состав волокон и вероятность запутывания.

• Требуемый расход и давление на выходе.

Для жидкостей, содержащих значительное количество длинных волокон, насос, специально разработанный для перекачки пульпы, может быть более подходящим, чем обычный насос для перекачки шлама в горнодобывающей промышленности.

2.2 Очистка сточных вод бумажной фабрики

Очистка сточных вод — одна из потенциальных областей применения шламовых насосов на бумажных комбинатах.

Сточные воды бумажных фабрик могут содержать фрагменты волокон, наполнители, взвешенные твердые частицы, песок и другие отходы технологического процесса. В зависимости от стадии очистки эти материалы могут создавать абразивные условия внутри насосной системы.

Шламовые насосы могут использоваться для перекачки:

• Сточные воды, содержащие взвешенные твердые частицы.

• Осевшие твердые частицы и песок.

• Сточные воды, содержащие клетчатку, с подходящими характеристиками текучести.

• Абразивный шлам и технологические отходы.

Выбор насоса должен основываться на фактическом содержании твердых частиц, их размере, химическом составе сточных вод и условиях эксплуатации.

Для сточных вод с низким содержанием твердых частиц и малым количеством абразивных материалов обычный насос для сточных вод может быть более экономичным. Шламовый насос становится более актуальным, когда твердые частицы и абразивный износ представляют собой серьезную проблему.

2.3 Перенос осадка на очистных сооружениях бумажных комбинатов

Осадок образуется на различных этапах очистки сточных вод, включая седиментацию и другие процессы разделения твердых и жидких фаз.

Его свойства могут значительно различаться в зависимости от процесса обработки. Некоторые виды осадка относительно разбавлены и легко перекачиваются, в то время как другие имеют более высокую концентрацию твердых частиц, большую вязкость и более сложное поведение при течении.

Центробежные шламовые насосы могут быть пригодны для некоторых задач по перекачке осадка, если среда обладает достаточной текучестью и не содержит чрезмерно длинных волокон или крупных твердых частиц.

Перед выбором насоса следует оценить следующие параметры:

• Общая концентрация сухих веществ.

• Плотность и вязкость осадка.

• Содержание клетчатки и частиц.

• Температура и химический состав.

• Требуемый расход и общий динамический напор.

Для высоковязких или не текучих шламов объемные насосы могут быть более подходящими, чем центробежные шламовые насосы.

2.4 Обращение с песком, щебнем и технологическими отходами

Песок и другие твердые частицы могут попадать в системы бумажных комбинатов в процессе подготовки сырья, циркуляции воды и очистки технологических процессов.

Эти частицы могут накапливаться в накопительных ямах, отстойниках и системах сепарации.

При необходимости перекачки таких материалов подходящим решением могут стать мощные шламовые насосы, при условии, что размер частиц и концентрация находятся в пределах гидравлических и механических ограничений насоса.

Для перекачивания крупных твердых частиц можно рассмотреть гравийные насосы. При их выборе следует учитывать максимальный размер частиц, удельную плотность, требуемый расход и доступные условия всасывания.

2.5 Перенос минерального наполнителя и покрытия

В производстве бумаги используются минеральные материалы, такие как карбонат кальция и каолин, для улучшения свойств бумаги, включая яркость, гладкость и пригодность для печати.

Эти материалы обычно обрабатываются в виде жидких суспензий.

Поскольку минеральные частицы могут быть абразивными, при выборе насоса следует учитывать их размер, концентрацию, твердость и химическую совместимость с материалами рабочей части насоса.

Шламовые насосы могут быть рассмотрены для некоторых применений в области перекачки минеральных наполнителей, особенно там, где абразивный износ является серьезной проблемой.

Однако не все материалы для покрытий подходят для обычных центробежных шламовых насосов. Для высоковязких покрытий, растворов крахмала и специализированных химических составов могут потребоваться другие технологии насосов.

3. Какие суспензии, используемые в бумажной промышленности, подходят для центробежных шламовых насосов?

Наличие одних только твердых частиц не определяет пригодность шламового насоса.

Наиболее важными факторами являются физические и химические свойства среды.

Важно различать абразивные минеральные суспензии и суспензии волокнистой пульпы.

Обычный мощный шламовый насос предназначен в первую очередь для перекачивания твердых частиц и абразивных смесей. Специализированный насос для целлюлозы разрабатывается с учетом характеристик потока и требований к перекачке волокон бумажной целлюлозы.

Следовательно, насос для перекачки пульпы не следует автоматически выбирать для каждого предприятия бумажной промышленности, работающего с целлюлозой или волокнами.

4. Как выбрать подходящий шламовый насос для бумажной фабрики

После подтверждения пригодности среды для центробежной перекачки шлама следующим шагом является определение конфигурации насоса.

4.1 Выберите тип насоса в соответствии с условиями установки и эксплуатации.

Для различных задач на целлюлозно-бумажных комбинатах требуются насосы различной конструкции.

Горизонтальные шламонасосы

Горизонтальные мощные шламовые насосы обычно используются в технологических трубопроводах, для перекачки сточных вод, абразивных шламов и других задач непрерывной перекачки.

Серия AH/AHR подходит для оценки возможностей применения в абразивных твердожидкостных смесях, при этом конфигурация рабочей части с металлическими или эластомерными элементами выбирается в зависимости от среды.

Гравийные насосы

Для задач, связанных с перекачкой крупных твердых частиц, песка, щебня или крупнозернистых технологических отходов, может быть рассмотрена возможность использования гравийного насоса.

Насосы серии G/GH предназначены для сложных задач по перекачиванию твердых частиц. Максимальный размер частиц и требуемые условия потока необходимо проверять по конкретной модели насоса.

Вертикальные дренажные насосы

В тех случаях, когда технологические жидкости скапливаются в ямах, отстойниках или подземных резервуарах, вертикальные отстойные насосы могут стать альтернативой горизонтальным установкам.

Серия SP/SV может быть протестирована для применения в системах обработки твердых частиц под водой.

Серия SP не требует использования традиционного сальника вала или внешней системы водяного охлаждения сальника вала, что делает ее полезной для определенных задач, связанных с откачкой воды из поддона.

При окончательном выборе следует также учитывать уровень жидкости, глубину погружения, накопление твердых частиц и возможность запутывания волокон.

4.2 Учитывайте концентрацию твердых веществ, размер частиц и характеристики клетчатки.

Концентрация твердых веществ является важным параметром отбора, но его не следует рассматривать отдельно.

Две суспензии с одинаковой концентрацией твердых частиц могут иметь совершенно разные характеристики перекачки, поскольку различаются их размеры частиц, форма частиц, плотность и содержание волокон.

Например:

• При обработке сточных вод, содержащих песок, необходимо уделять внимание износостойкости и прохождению частиц.

• При работе с мелкодисперсными минеральными суспензиями необходимо учитывать концентрацию твердых частиц, вязкость и износ.

• При работе со сточными водами, содержащими волокна, необходимо уделять внимание прохождению потока через импеллер и возможности накопления волокон.

• Для перекачки высококонцентрированной волокнистой пульпы может потребоваться специализированное оборудование.

Выбор насоса следует основывать на характеристиках рабочей среды, а не на общей классификации по концентрации.

4.3 Рассчитайте требуемый расход и полный динамический напор.

Требуемый расход и общий динамический напор являются основополагающими параметрами при выборе насоса.

Инженерам следует учитывать следующее:

• Требуемый рабочий расход.

• Статическая высота подъема.

• Длина и диаметр трубопровода.

• Потери на трение и локальное сопротивление.

• Количество отводов, клапанов и фитингов.

• Изменения в условиях эксплуатации.

Для абразивных суспензий скорость потока в трубопроводе должна быть достаточной, чтобы предотвратить нежелательное осаждение частиц, однако чрезмерная скорость может увеличить износ и энергопотребление.

Рабочее положение насоса следует определять, сравнивая его с фактической характеристикой системы, а не выбирая его исключительно исходя из номинального размера выходного патрубка насоса.

5. Как выбрать материалы для мокрой части целлюлозно-бумажной пульпы

Выбор материалов имеет решающее значение, поскольку технологические жидкости на бумажных фабриках могут содержать абразивные твердые вещества, коррозионно-активные химические вещества или и то, и другое.

Выбор подходящего материала зависит от преобладающего механизма разрушения.

5.1 Высокохромистый сплав

Высокохромистый белый чугун обычно используется для компонентов шламоперекачивающих насосов, подверженных воздействию абразивных минеральных частиц.

Его можно рассматривать для применения в следующих областях:

• Песок и щебень.

• Твёрдые минеральные частицы.

• Абразивные сточные воды.

• Некоторые суспензии минеральных наполнителей.

Высокохромистый сплав обеспечивает хорошую износостойкость, но не является универсальным решением для химически агрессивных сред.

Необходимо проверить его коррозионную стойкость в зависимости от реальной среды, температуры и химического состава.

5.2 Натуральный каучук и другие эластомеры

Компоненты шламоперекачивающих насосов с резиновой футеровкой могут рассматриваться для определенных применений, связанных с мелкодисперсными частицами и подходящими химическими условиями.

Они могут быть пригодны для очистки отдельных мелкодисперсных сточных вод и минеральных суспензий.

Однако совместимость резины зависит от размера частиц, их формы, температуры и воздействия химических веществ.

Крупные или острые частицы, высокие температуры и несовместимые химические вещества могут ограничивать использование эластомерных материалов.

5.3 Нержавеющая сталь и коррозионностойкие сплавы

В состав некоторых технологических жидкостей, используемых на бумажных фабриках, входят кислые или щелочные химические вещества, хлориды и другие коррозионные вещества.

В таких областях применения необходимо оценивать коррозионную стойкость наряду с износостойкостью.

В зависимости от следующих факторов могут быть рассмотрены нержавеющая сталь, дуплексная нержавеющая сталь и другие коррозионностойкие сплавы:

• Значение pH.

• Концентрация хлоридов.

• Рабочая температура.

• Химический состав.

• Окислительные или восстановительные условия.

Для жидкостей, обладающих как абразивными, так и коррозионными свойствами, выбор материала должен основываться на совокупности механизмов износа и коррозии.

Не следует предполагать, что один и тот же материал подходит для всех сточных вод целлюлозно-бумажных комбинатов, черного щелока, зеленого щелока или технологических потоков отбеливания.

6. Выбор правильного варианта уплотнения вала

Выбор уплотнительного устройства должен соответствовать типу рабочей среды, рабочему давлению, температуре и требованиям к техническому обслуживанию.

6.1 Герметизация сальника

Сальниковые уплотнения широко используются в мощных шламоперекачивающих насосах.

К их преимуществам относятся относительно простая конструкция и удобство в обслуживании.

Однако, как правило, для предотвращения утечек и уменьшения износа втулки вала сальниковые уплотнения требуют соответствующей промывки или смазки.

Для сточных вод целлюлозно-бумажных комбинатов и абразивных суспензий схема промывки должна проектироваться в соответствии с фактическим содержанием твердых частиц и условиями эксплуатации.

6.2 Механическое уплотнение

Механические уплотнения позволяют снизить утечки и подходят для применений, где требуется контролируемая герметичность.

Однако взвешенные частицы, волокна и абразивные твердые частицы могут влиять на уплотнительные поверхности.

Поэтому необходимо тщательно выбирать материал уплотнения, систему промывки и вспомогательную систему.

6.3 Двойное механическое уплотнение

Для некоторых коррозионно-активных или чувствительных к воздействию окружающей среды применений может быть рассмотрена возможность использования двойного механического уплотнения с подходящей барьерной или буферной жидкостной системой.

Такая схема может обеспечить дополнительный контроль утечек, но она также требует соответствующего вспомогательного оборудования и мониторинга.

Выбор между сальниковыми и механическими уплотнениями должен основываться на фактических условиях эксплуатации, а не на предположении, что один из типов уплотнений всегда превосходит другой.

Для вертикальных погружных насосов необходимо проверить герметичность вала в соответствии с конструкцией конкретного насоса. Например, для серии SP не требуется стандартное уплотнение вала.

7. Распространенные проблемы, вызванные неправильным выбором шламоперекачивающего насоса.

Неправильный выбор насоса может привести к увеличению затрат на техническое обслуживание, снижению эффективности производства и неожиданным простоям.

К числу распространенных проблем относятся:

Чрезмерный износ рабочих колес и вкладышей

Это может произойти, когда абразивные частицы оказываются более концентрированными или твердыми, чем предполагалось изначально, или когда насос работает в неподходящих гидравлических условиях.

Накопление волокон и закупорка

Если насос не предназначен для работы с волокнистыми средами, длинные волокна могут запутываться вокруг рабочего колеса или скапливаться в узких каналах.

Недостаточная скорость потока

Неправильный подбор размеров насоса, недооценка сопротивления трубопровода или игнорирование свойств суспензии могут привести к недостаточному фактическому расходу.

Утечка из уплотнения

Недостаточная промывка, абразивные частицы, неправильный выбор уплотнения или неподходящие условия эксплуатации могут ускорить износ уплотнений.

Высокое энергопотребление

Использование насосов слишком большой мощности, работа вдали от точки максимальной эффективности и чрезмерное сопротивление трубопровода могут привести к увеличению эксплуатационных расходов.

Чтобы избежать этих проблем, выбор насоса должен основываться на точных данных о процессе и фактических свойствах транспортируемой среды.

8. Какая информация необходима для выбора шламового насоса на бумажной фабрике?

При запросе коммерческого предложения на шламовый насос предоставление полной информации об условиях эксплуатации помогает производителю оценить область применения и порекомендовать подходящую конфигурацию.

Следующая информация имеет особое значение:

Для применений, связанных с абразивными частицами, также важны твердость и форма частиц.

В случае волокнистых сред необходимо уточнить длину волокон и потенциальную возможность их переплетения.

При работе с агрессивными технологическими жидкостями химический состав и рабочая температура имеют решающее значение для выбора подходящих материалов для рабочей части установки и уплотнений.

9. Решения CNSME для шламоперекачивающих насосов в бумажной промышленности

Компания CNSME PUMP специализируется на производстве высокопроизводительных центробежных шламовых насосов и изнашиваемых деталей для сложных промышленных применений.

Для бумажной промышленности насосные решения CNSME могут быть оценены для отдельных технологических процессов, связанных с перекачкой абразивных сточных вод, жидкостей, содержащих песок, подходящего шлама и суспензий на минеральной основе.

В зависимости от условий эксплуатации и требований к установке могут быть рассмотрены следующие серии продукции:

• AH/AHR Горизонтальные шламовые насосы Предназначен для абразивных твердожидкостных смесей и технологических сточных вод.

• Гравийные насосы G/GH: предназначены для работы с крупными твердыми частицами и в условиях высоких требований к перекачке твердых веществ.

• Вертикальные дренажные насосы SP/SV: предназначены для погружного откачивания воды из накопительных ям, отстойников и резервуаров, содержащих подходящие жидкости с высоким содержанием твердых частиц.

Доступны конфигурации рабочей части из металла и эластомера для различных условий износа, в зависимости от химической совместимости и требований к применению.

Для длинноволокнистой целлюлозы, целлюлозы высокой консистенции, высоковязких покрытий и химически агрессивных технологических жидкостей необходимо тщательно изучить условия применения, чтобы определить, подходит ли обычный центробежный шламовый насос или требуется специализированное насосное оборудование.

Понимая особенности рабочей среды и условия эксплуатации, компания CNSME может помочь оценить подходящие конфигурации шламовых насосов для применения на целлюлозно-бумажных комбинатах.

Свяжитесь с CNSME PUMP

Если вам нужен шламовый насос для системы очистки сточных вод бумажной фабрики, абразивных технологических суспензий, жидкостей, содержащих песок, или для перекачки осадка, свяжитесь с компанией CNSME PUMP, указав необходимые параметры работы.

Наша команда может проанализировать характеристики рабочей среды, требуемый расход, напор насоса, схему установки и требования к материалам, чтобы оценить подходящее насосное решение.