Бумагоделательная машина

Бумагоде́лательная машина (БДМ) — машина для выработки из волокнистой массы бумаги путём образования (отлива) слоя волокон с последующим его обезвоживанием, сушкой и намоткой в рулон, а также каландрированием, поверхностной обработкой и резкой.

История

• 1799 год — француз Луи-Николя Робер (1761—1828) изобрёл первую бумагоделательную машину непрерывного действия. Этот год считается датой изобретения бумагоделательных машин.
• 1803 год — в Англии смонтирована и установлена первая бумагоделательная машина (т. н. Машина Фурдринье), изготовленная по чертежам Робера, но усовершенствованная английским механиком Брайаном Донкиным. Финансировали строительство лондонские издатели братья Фурдринье. На первой бумагоделательной машине бумага формовалась из тряпичной ветоши и хлопка в виде рулона. Она состояла из следующих основных частей: сеточной, прессовой, сушильной, отделочной.
• 1816 год — в Петергофе на бумажной фабрике была введена в эксплуатацию первая русская бумагоделательная машина, построенная русскими мастерами Петергофской гранильной фабрики и Петербургского казённого литейного завода. Строительством руководил англичанин Вестингаузен — представитель фирмы Донкина.
• 1979 год — в СССР первый раз изготовили прессовую часть бумагоделательной машины.

Бумагоделательные машины первого поколения

Для машин первого поколения характерны следующие особенности:

• имеет поточную механизированную линию из машин и агрегатов;
• одна машина вырабатывает широкий ассортимент продукции;
• процессы, протекающие на машине, имеют низкую интенсивность;
• простота конструкции и высокая надёжность работы;
• низкий съём воды, объём вырабатываемой бумаги, потребление энергии;
• медленное повышение скорости;
• ручное управление;
• ремонтные работы после отказов непосредственно на машине.

Примером такой машины может служить бумагоделательная машина, изготовленная в 1864 году с гауч-валом Славутской бумажной фабрики, работавшей до конца XX века.

Бумагоделательные машины второго поколения

Для машин второго поколения характерны следующие особенности:

• сохранение основных принципов машин первого поколения;
• рост габаритов, массы, значительное усложнение конструкций;
• система автоматического сбора информации;
• специализация по виду бумаги;
• система специализированного обслуживания и ремонта.

Бумагоделательные машины третьего поколения

Для машин третьего поколения характерны следующие особенности:

• узкая специализация машин;
• закрытая проводка полотна;
• внедрение системы АСУТП;
• научное обоснование системы обслуживания и ремонта.

Бумагоделательные машины четвёртого поколения

Для машин четвёртого поколения характерны следующие особенности:

• способ производства бумаги на основе двухсеточного формования и автоматической безотрывной проводки бумажного полотна;
• узкая специализация машин;
• автоматическое управление всеми рабочими процессами;
• унификация узловых частей машины;
• сокращение холостого хода и простоя для ремонта.

Технология

Бумагоделательные машины. Финляндия, 1956 год

• Основные компоненты производства бумаги: измельчение материала, варка, откидывание на сетку и прессование.
• Изначально (со 105 года н.э., см. бумага) бумагу добывали из хлопка и ветоши, с 1857 года в основном из древесины, хотя для производства некоторых высококачественных сортов бумаг по-прежнему используются травы.
• После того как бумагу стали изготавливать из древесины, основной стадией производства бумаги стала варка в котле, где с помощью термической и химической обработки из измельчённой древесины (щепы) удаляется лигнин (компонент, придающий древесине жёсткость).
• Волокна получившейся массы тщательно перемешиваются и взмучиваются в тонкую взвесь.
• Для повышения белизны, гладкости бумаги в неё добавляют дополнительные компоненты: каолин, хлор, канифоль, сернокислый барий, тальк, титановые белила.
• После удаления воды бумажные листы прессуют, подвергают нагреву и сушат. В результате получается бумага в виде огромных, т.н. мастер-рулонов, шириной до нескольких десятков метров. Далее эти рулоны режут на рулоны меньшей ширины согласно типографским стандартам. Эти рулоны заправляются в бумагорезательную машину, на выходе которой и получают бумажные листы промышленных или потребительских форматов.
• Если бумагу делают из макулатуры, то её предварительно обесцвечивают, размалывают и смешивают с древесной массой. Также для производства бумаги в качестве сырья может использоваться ветошь — тряпичное сырьё несинтетического происхождения.

Виды бумагоделательных машин

• Плоскосеточные (столовые)
• Круглосеточные (цилиндрические).

Главное различие между ними состоит в том, что на плоскосеточных формование (отлив) бумаги осуществляется на длинной горизонтальной сетке, а на круглосеточных — на сеточном цилиндре.

В бумажной промышленности наиболее распространены плоскосеточные машины, которые производят почти весь объём бумаги. Цилиндрические машины (с несколькими цилиндрами) применяются в основном для изготовления многослойной бумаги и картона. На бумажных фабриках Гознака денежные и ценные бумаги делаются как на столовых, так и на цилиндрических машинах. Однако бумаги с локальным водяным знаком изготовляются на цилиндрических машинах.

Вентиляция

Сушильная часть

Сушильная часть машины закрывается колпаком. Воздух, нагретый в теплообменниках до 80…100°, нагнетают снизу под колпак. Воздух в восходящих потоках поднимается наверх, поглощает пары и вытяжкой удаляется из-под колпака. Паровоздушная смесь температурой 60…70° поступает в теплообменник, отдаёт своё тепло свежему воздуху и выбрасывается в атмосферу. При обрыве бумажного полотна в сушильной части машины, оборудованной колпаком закрытого типа, подача горячего воздуха должна автоматически прекращаться.

Пожары на бумагоделательных машинах

Бумагоделательные машины имеют две части: мокрую и сухую, которые по пожарной опасности резко отличаются.

Пожарная опасность цехов, где расположены бумагоделательные машины, связана с наличием большого количества бумажной пыли, которая выделяется в процессе производства бумаги и оседает на конструкциях машины и коммуникациях. Наблюдения показывают, что наибольшее количество пыли оседает в первой сушильной группе со стороны привода. Бумажная пыль состоит из волокон древесной костры мелкой фракции. Температура самовоспламенения для отложившейся бумажной пыли составляет 333 °C.

Исследования пожаров и загораний на бумагоделательных машинах показывают, что во многих случаях при пожаре система вентиляции работала, что способствовало развитию пожара. При включённой вентиляции огонь по сушильным сукнам и промасленным станинам может распространяться с большой скоростью, достигая более 10 м/с.

При пожарах на бумагоделательной машине возможно интенсивное распространение огня по всей сушильной части картонно-бумагоделательных машин. При ликвидации горения необходимо:

• принимать меры по прекращению подачи массы на картоно- и бумагоделательных машинах одновременно с введением водяных стволов и пены;
• машины при пожаре не останавливать, остановка производится по особому распоряжению.

При пожаре в сушильной части машины необходимо выключить вентиляцию и поступление пара в сушильные цилиндры. Перевести машину в режим работы на вспомогательной скорости. Машину останавливать не следует, потому что мокрое полотно бумаги, поступая в сушильную часть машины, довольно быстро понизит там температуру и предотвратит загорание сушильных сукон.

Бумаго- и картоноделательные и сушильные машины должны быть оборудованы системами автоматического пожаротушения в сушильной части. В качестве огнетушащего вещества применяют воду или пену. В составе системы монтируют узлы трубопроводов, равномерно распределённые в два яруса под колпаком и перекрытием второго этажа сушильной части машины, с оросителями и датчиками. Систему подключают к действующей системе противопожарного водопровода.

В 1975 году на фабрике "De Eendracht Karton" (англ., Голландия) произошёл пожар, в результате которого сгорели 8 бумагоделательных и картоноделательных машин (PM 1-8). Число персонала было сокращено с 450 до 250 человек.

12 марта 2004 года на БДМ-1 Котласского ЦБК произошёл пожар. Пожару был присвоен второй номер сложности. В тушении участвовали четыре автомобиля трёх пожарных частей. От пожара серьёзно пострадали одежда и колпак машины, частично — оборудование КИПиА и централизованная система смазки. Сгорело имущество на сумму около 2 млн рублей в ценах 2004 года. Возгорание произошло по причине плохой уборки машины. Мусор копился на протяжении долгого времени. Пыль и масляные утечки привели к возгоранию.

12 января 2005 в 4 часа на КДМ-3 Котласского ЦБК отключили подачу пара, а через 50 минут машину остановили для планово-предупредительного ремонта. Проводилась уборка брака, обрезок и накруток бумажного полотна. К проведению обдувки пыли не приступали, так как ждали диагностов для проверки состояния подшипников. Как только они пришли, была включена машина на рабочую скорость. Около 5 часов 30 минут, после запуска машины, диагност, проходя под колпаком со стороны привода между 1 и 2 сушильными группами, почувствовал запах гари, а затем увидел пламя. Об этом он сообщил специалистам смены. Сушильщик открыл главную задвижку системы пожаротушения, а мастер смены включила систему пожаротушения КДМ, сообщив о происшествии на пульт объектовой пожарной части. Остальные приступили к тушению. К моменту прибытия дежурной смены пожарной части загорание на машине было ликвидировано. КДМ до запуска для диагностирования работала на вспомогательной скорости с поднятыми шторками колпака, при высокой температуре на сушильных цилиндрах и других конструкциях машины. Это создало условия для высыхания сукон и цилиндров, возросла вероятность возникновения разрядов статического электричества, что и послужило причиной загорания.

19 июля 2008 года в 22 часа произошёл пожар в одном из цехов на Краснокамском целлюлозно-бумажном комбинате «Кама». Горела бумагоделательная машина, огонь перешёл на кровлю цеха. Площадь горения составила 1000 кв. м. Пожару был присвоен 3 номер сложности. Пожарные вывели из цеха 22 рабочих. Никто не пострадал. В течение семи часов 36 единиц техники, 60 человек личного состава боролись с огнём. В 5 утра 20 июля пожар был ликвидирован. Причина пожара — неисправность производственного оборудования.

16 декабря 2009 года в 19:49 на Кондопожском целлюлозно-бумажном комбинате произошло загорание пыли и отходов производства в вентиляционной камере восьмой бумагоделательной машины. На локализацию пожара площадью около 25 м² ушло около часа. Сложная конструкция вентиляционного оборудования и сильное задымление не сразу позволили обнаружить очаг возгорания. В 16 часов 10 минут пожар был локализован, в 17 часов 20 минут — ликвидирован. Никто из работников комбината не пострадал.

10 мая 2010 на финской фабрике Kaipola, принадлежащей UPM, произошёл пожар на БДМ № 6, мощностью 300 тыс. тонн, выпускающая легкомелованные бумаги. Возгорание произошло в сушильной камере. Благодаря действиям рабочих предприятия и сработавшей противопожарной системе возгорание было быстро ликвидировано. Пострадавших нет. Ущерб незначительный.

Производители бумагоделательного оборудования

• ОАО «Бумагоделательного машиностроения» (ОАО «Буммаш») в г. Ижевск, Республика Удмуртия. Создано на базе производственных мощностей завода «Ижтяжбуммаш», основанного в 1959 году как предприятие по производству тяжёлых бумагоделательных машин и оборудования для целлюлозно-бумажной промышленности.
• ЗАО «Петрозаводскмаш» в г. Петрозаводске, Республика Карелия. Создано в 1960 году согласно Постановлению ЦК КПСС и Совмина СССР № 478 от 07.04.1960 г. Вместе с Ижевским заводом должно было преодолеть и в большой степени преодолело отставание страны в обеспечении целлюлозно-бумажной промышленности современным оборудованием. Предприятие стало основным в стране поставщиком оборудования для производства целлюлозы и — вместе с Ижевским заводом — бумагоделательного оборудования.
• ОАО «Гатчинский опытный завод бумагоделательного оборудования» (ОАО ГОЗБО) в Ленинградской области. Предприятие основано в 1877 году.
• Mitsubishi Heavy Industries Printing & Packaging Machinery.
• Voith Paper GmbH Heidenheim/Brenz  (Germany)