CC BY
322
УДК 677.051.38
СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОДНОТИПНОГО ЛЬНОВОЛОКНА
Ю.Ф. ЛАЧУГА, академикРАСХН, вице-президентРос-сельхозакадемии
М.М. КОВАЛЕВ, доктор технических наук, директор А.П. АПЫХИН, кандидат технических наук ВНИИМЛ Россельхозакадемии Е-таіІ: vniiml1@mail.ru
Резюме. Приведен анализ конструктивно-технологических схем линий обескостривания льносырья для получения однотипного льноволокна из низкосортной льнотресты и отходов трепания. Предложена модернизированная технологическая схема линии для получения однотипного льноволокна, основанная на изменении последовательности выполнения технологических операций и использовании двух трепальных секций.
Ключевые слова: конструктивно-технологическая схема линии, отходы трепания, куделеприготовительный агрегат, костра, однотипное льноволокно.
Актуальная проблема в сфере первичной обработки льняной тресты - модернизация технологии и оборудования с целью расширения сфер применения льноволокна, повышения производительности труда, снижения энергопотребления, капитальных вложений и эксплуатационных расходов.
Одно из перспективных направлений решения такой проблемы - разработка технологии и оборудования для получения однотипного неориентированного волокна и однотипного волокна вленте. Его можно использовать для производства широкого ассортимента: тканей бытового назначения (простыней, скатертей, гардинных тканей, полотенец и др.), а также модифицированного волокна, пробивных и прошивных нетканых материалов, объемных утеплителей, технической и медицинской ваты и др. При этом приоритет в изделиях из однотипного волокна следует отдавать тканям бытового назначения, так как в условиях ухудшающейся экологической обстановки «здоровая одежда» приобретает первостепенное значение.
Цель наших исследований - анализ конструктивнотехнологических схем линий обескостривания льносырья для получения однотипного льноволокна из низкосортной льнотресты и отходов трепания, разработка модернизированной технологической линии обескостривания таких продуктов с определением ее технико-экономических показателей.
Условия, материалы и методы. Работы по получению однотипного льноволокна были начаты в СССР и Западной Европе в 70-х гг. прошлого века [1].
В эти годы технико-экономическое обоснование технологии переработки низкосортной тресты с получением неориентированного однотипного волокна путем сравнительного прядения волокна, произведенного по раздельной технологии и технологии изготовления однотипного волокна, было сделано в ЦНИИЛВ (г. Москва). Сегодня работы в таком направлении проводят в Российской Федерации и Украине [2].
В процессе исследований использовали литературные источники, льносырье, отходы трепания, машины и оборудование для обескостривания.
Результаты и обсуждение. При выполнении техникоэкономического обоснования в ЦНИИЛВ технология производстваоднотипного льноволокнабазировалась на
использовании куделеприготовительного агрегата КПМЛ-2М, которому был присущ ряд недостатков. Поэтому Псковским специальным конструкторским бюро по лубяным волокнам (СКБЛВ) была разработана документация, а ПО «Псковмаш» изготовлен опытный образец агрегата АВОЛ, установленного на Славковском льнозаводе Псковской области. Однако из-за конструктивных недостатков и отсутствия сырьевой базы его производственные испытания не были завершены.
Одновременно сотрудники Псковской экспериментальной лаборатории разрабатывали технологию и оборудование для получения однотипной лубяной ленты из льносоло-мы. Для этого на Стремуткинском льнозаводе с цехом мочки льносоломы смонтировали экспериментальную поточную линию. Вместе с ЦНИИЛВ были изучены вопросы слоефор-мирования, мятья, трепания, лентоформирования, решения по которым использовали в опытном образце поточной линии ПЛЛ-1, а затем и ПЛЛ-2 [3]. Производительность линии по пропуску соломы влажностью 12.. .13 % составляла 500.. .700 кг/ч с выходом лубяной ленты, показатели качества которой отвечали требованиям ТУ 17 РСФСР-6675-74 20 %. Эксплуатировали ее до 1990 г.
Линия включает три агрегата. На первом получают сырцовую лубяную ленту, на втором проводится ее выравнивание и обескостривание, на третьем утонение, параллелизация и укладка в пачки. Полученную ленту перерабатывали на Велико-Лукском льнокомбинате. Пряжу № 14,7 (68 текс) и № 17,9 (56 текс) использовали для выработки тканей бытового назначения.
По результатам эксплуатации поточной линии ПЛЛ-2 ПО «Псковмаш» был изготовлен и установлен на Великолукском льнозаводе головной образец установочной серии.
В это же время СКБЛВ разработало, а ПО «Псковмаш» изготовило опытный образец поточной линии ЛКВ для переработки тресты низких номеров в однотипное неориентированное волокно, установленный на Ельнинском льнозаводе Смоленской области.
Учитывая, что процесс обескостривания льняной соломы и тресты подчиняется общим закономерностям и включает операции сушки, слоеформирования, мятья, трепания, трясения, первый агрегат линии ЛКВ во многом повторял технологические и конструктивные решения, заложенные в линии ПЛЛ-2. Второй агрегат содержал трясильную машину типа ТГ-135Л и линию по прессованию короткого волокна ЛПК.
Однако доводочные и пусконаладочные работы и головного образца установочной серии линии ППЛ-2, и линии ЛКВ не были завершены из-за кризиса 90-х гг. XX века.
Анализируя опыт создания оборудования для производства однотипного неориентированного волокна, следует отметить, что разработки базировалиь на существующем оборудовании (КПМЛ-2М, ПЛЛ-2) технологически не безупречном, с низким КПД, громоздком и энергоёмком. За прошедшие годы и наука, и практика пополнились новыми знаниями по обескостриванию волокнистого продукта.
До недавнего времени схема этого процесса была незыблемой и включала последовательное выполнение следующих технологических операций: слоеформирование ^ мятьё ^ трепание ^ трясение.
Таблица 1. Изменение содержания костры в отходах трепания по пере-
ходам технологического процесса в агрегате КПАЛ
Содержание костры, % % удаления костры
Наименование общее насыпная прису- шистая сорняки
Колковый питатель 46,2 10,5 28,9 6,8 4,7
Мяльная машина 42,7 16,6 22,2 1,6 3,5
Трепальная часть 38 14,4 22 1,6 4,7
Трясильная часть (6 верхних плюс 14 нижних игольчатых валиков) 21,3 4,9 14,2 2,2 1,7
Причём трепание осуществляли с применением несовершенного узла, неудовлетворительная работа которого из-за частого забивания волокна в питающих вальцах, намоток на трепальные и отбойные барабаны, была основной причиной, сдерживающей повышение производительности. Кроме того, отсутствовали объективные данные о степени обескостривания волокнистой массы по переходам технологического процесса, а значит и об эффективности тех или иных операций. Совершенствование технологии изготовления короткого волокна осуществлялось в два этапа. Сначала была предложена новая схема узла трепания [4], реализованная в конструкции куделеприготовительного агрегата КПАЛ. Исследования ВНИИМЛ [5] показали, что технологический процесс обескостривания при его использовании построен нерационально, так как поступающая в мяльную машину волокнистая масса содержит крупные фракции насыпной костры (табл. 1). Поэтому их следует не измельчать, а вывести из зоны обработки, так как удаление мелких костринок затруднено и приводит к повреждению волокон. При наличии 19 пар мяльных вальцов в агрегате КПАЛ эффективность мятья была низкой. Применение трясильной машины с верхним расположением игольчатых валиков также неэффективно, при этом из-за высокой скорости игольчатого транспортера и работы игольчатых валиков в разных фазах, происходит зажгучивание волокна, в результате чего теряется его прочность и уменьшается штапельность.
Для устранения указанных недостатков была предложена новая технологическая схема получения однотипного волокна, включающая следующие операции: слое-формирование ^ трепание ^ мятье ^ трепание ^ переформирование потока ^ трясение. Ее принципиальное отличие заключается в изменении последовательности выполнения технологических операций и наличии двух трепальных секций, то есть в увеличении количества воздействий при одновременном уменьшении их интенсивности, а также в использовании механизма переформирования слоя, обеспечивающего распрямление и параллелизацию волокон, уменьшение весовой неравноты слоя и закостренности. Количество мяльных пар сокращено с 19 до 9. Указанную технологическую схему опробировали (без узла переформирования) на модернизированном агрегате КПАЛ, установленном на Порховском льнозаводе Псковской области.
Влажность перерабатываемых отходов трепания на КПАЛ составляла 6,9...8,4 %, а на модернизированном агрегате 9,3.10,2 %.
Проведенные исследования и производственная проверка оборудования показали следующее:
эффективность обескостривания при использовании
новой технологической схемы возросла в среднем на 6 %, в том числе присушистой костры - на 5 %;
эффективность обескостривания в мяльной части агрегата КПАЛ и модернизированного агрегата оказалась адекватной - соответственно 5,3 и 4,8 %;
применение в составе модернизированного агрегата двух трепальных секций обеспечило увеличение обескостривания, которое в зависимости от засорённости тресты достигало 11,7.15,6 % (табл. 2);
применение в модернизированном агрегате трясильной части с верхним расположением игольчатых валиков малоэффективно - обескостривание не превысило 1 %;
использование новой технологической схемы обработки позволяет перерабатывать отходы трепания с влажностью до 10 % и засорённостью тресты до 25 % с возможностью гибкого регулирования процесса трепания.
С учетом этого во ВНИИМЛ были разработаны исходные требования на модернизацию куделеприготовительного агрегата КПАЛ, а ПО «Псковмаш» - конструкторская документация и его опытный образец - КПАЛ-И. Агрегат включает по ходутехнологического процесса: первую трясильную секцию типа ТГ-135Л ^ колковый питатель ^ первую трепальную секцию ^ двухсекционную мяльную машину(12 пар вальцов) ^ вторую трепальную секцию ^ механизм деления слоя ^ вторую трясильную секцию, типа ТГ-135Л.
Производственные испытания агрегата КПАЛ-И, в сравнении с КПАЛ, проводили на Рославльском льнозаводе Смоленской области.
В результате исследований было установлено следующее:
производительность агрегата КПАЛ-И составила 380 кг волокна в час, что на 25 % выше, чем у КПАЛ;
коэффициент технического использования - 0,95; номер короткого волокна повышается на 0,3; закостренность волокна снижается на 3 % (абс.); прочность полученного волокна возрастает на 22Н. Создание агрегата КПАЛ-И обеспечивает технологическую и конструктивную основу для разработки технологии и линии по переработке низкосортной тресты в однотипное неориентированное волокно. Рассматривая процесс его производства с экономической точки зрения, можно констатировать, что с учётом создания экономичной сушильной машины и современных достижений по оптимизации процесса обескостривания, его освоение целесообразно.
Выводы. В результате исследований предложена модернизированная технологическая схема линии для
Таблица 2. Абсолютное удаление костры по переходам технологического процесса агрегата КПАЛ и модернизированного агрегата КПАЛ
Наименование переходов КПАЛ 1Модернизированный КПАЛ
Засоренность тресты (%)
15 1 24 1 15 1 25
Абсолютное удаление костры и примесей (%)
Трепальная секция 5,3 6
Мяльная часть 3,7 6,9 5 4,5
Трепальная секция 6,9 5 6,4 9,6
Трясильная секция с верхними 2,5 7,3 0,7 1,0
игольчатыми валиками
Трясильная часть с нижними 1,9 1,3 4,4 4,5
игольчатыми валиками
Абсолютное удаление костры 15 20,3 21,8 25,6
получения однотипного льноволокна, основное отличие Применение модернизированной технологической которой от существующих заключается в изменении по- схемы линии для получения однотипного льноволокна при
следовательности выполнения технологических операций переработке тресты № 0,75 и производительности 900 кг/ч
и наличии двух трепальных секций. обеспечит расчетный экономический эффект 6 млн руб. в
Для комплектования линии можно использовать год. При этом, в сравнении с известными линиями, про-
созданные во ВНИИМЛ сушильную машину СКПЩ- изводительность оборудования возрастет в 1,4-1,6 раза,
1Л, слоеформирующий механизм СПЛ-2, мяльную труда - в 1,7-2,0 раза; установленная мощность двигате-
машину ММФ-1Л и куделеприготовительный агрегат лей уменьшается в 2,0-2,4 раза, расход теплоносителя - в
КПАЛ-И. 2,0-2,2 раза, а капитальные вложения - в 1,8-2,0 раза.
Литература.
1. Успенский В.К., Лобанов В.И., Гинзбург Л.Н. Вопросы переработки льна во Франции. - М.: ЦНИИ информации, 1970. - 77 с.
2. Гилязетдинов Р.Н., Коробченко С.П. К вопросу производства льна без разделения его на длинное и короткое //Повышение конкурентоспособности льняного комплекса России в современных условиях: мат. Межд. науч.-практ. конф. (г.Вологда, 25 февраля 2009 г.). - Вологда - Тверь, 2009. С. 142-145. - 250 с.
3. Храмцов В.Н. Справочник по заводской первичной обработке льна. - М.: Легпищепром», 1984. - 510 с.
4. А.с. № 983155 СССР. МПК 3Д01В1/10. Устройство для обработки лубоволокнистого материала/А.П. Апыхин, А.С. Дербенев, И.Н. Левитскмесий, А.А. Федоров, Ф.А. Ицков, А.И. Чепусенко, О.А. Куликовский. - № 3229422/28-12; Заявл. 31.12.1980; опубл. 23.12.1982. Бюл. № 47. - 2 с.
5. Ковалев М.М., Апыхин А.П., Молофеев В.Ю. Совершенствование технологии и оборудования для получения короткого волокна из льняной тресты // Повышение конкурентоспособности льняного комплекса России в современных условиях: мат. Межд. науч.-практ. конф. (г. Вологда, 25 февраля 2009 г.). - Вологда-Тверь, 2009. - С. 128-135. - 250с.
THE STATE AND PROSPECTS OF DEVELOPMENT TECHNOLOGY AND EQUIPMENT FOR RECEIPT
OF THE SAME TYPE FIBRE U.F. Lachuga, M.M. Kovalev, A.P. Apihin
Summary. In article presented analysis constructional-engineering plans of lines purification of flax for receipt of the same type fiber of flax from low sort flax straw and waste of vibration. Also have been presented modernize engineering plan for receipt of the same type fiber of flax, based on alteration of sequence execution technological operations and application two sections of vibrations in there. Key words. constructional-engineering plan of line, waste of vibration, flax straw, of the same type fiber of flax.
УДК 664: 504 (664.2)
ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ФИЛЬТРАЦИИ КАРТОФЕЛЬНОГО СОКА С ПРИМЕНЕНИЕМ КЕРАМИЧЕСКИХ МЕМБРАН
Н.В. ВОЛКОВ, аспирант
Н.Д. ЛУКИН, доктор технических наук, зам. директора Л.В. КРИВЦУН, кандидат технических наук, зав. лабораторией
ВНИИ крахмалопродуктов Россельхозакадемии E-mail: vniik@arrisp.ru
Резюме. Для определения наиболее подходящего номинала пор селективного слоя керамической мембраны на стадии ультрафильтрации картофельного сока путем проведения многофакторного эксперимента были выбраны мембраны с номиналами пор 10, 30 и 70 нм. Путем математической обработки экспериментальных данных получены уравнения для описания процесса ультрафильтрации картофельного сока в зависимости от влияющих факторов и осуществлено построение ряда графических зависимостей удельной производительности и содержания сухих веществ в фильтрате.
Ключевые слова: керамическая мембрана, фильтрат, ультрафильтрация, картофельный сок, сточные воды.
При переработке некондиционного картофеля и твердых отходов, образующихся при производстве картофеле-продуктов с использованием гидроциклонной установки, получают смесь мезги с картофельным соком. Последний содержит 1,8.. .4,0 % сухих веществ и должен подвергаться очистке на очистных сооружениях.
Согласно «Правилам охраны поверхностных вод от загрязнений» (утв. Госминприроды СССР 21 февраля
1991 г.), в сточных водах (при сбросе воды в водные объекты для централизованного или нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения), а также в водах, используемых для водоснабжения пищевых предприятий, не должны быть превышены следующие показатели: содержание сухого остатка - 1000 мг/л, биохимическая потребность в кислороде БПК5 при 20 0С - 2,0 мг/л. Запах и привкус воды по нормам СанПиН 2.1.4.559-96 - не более 2 баллов.
Традиционные методы очистки воды - биологические, адсорбционные, коагуляционные, флотационные высокозатратны и, зачастую, недостаточно эффективны. Их можно успешно заменить мембранной технологией с использованием полимерных и керамических мембран [1.6].
В опубликованных ранее работах по разделению картофельного сока [2, 3] было показано, что на стадии его ультрафильтрации рулонные полимерные элементы уступают трубчатым керамическим из-за низкой удельной производительности и малого времени эффективной работы. Также было установлено, что на отечественных керамических трубчатых мембранных элементах марки КУФЭ снижение удельной производительности происходит быстрее, чем на керамических микрофильтрационных трубчатых элементах производства компании «1порог».
