Расчет массоподготовительного отдела фабрики газетной бумаги

1.1 Расчет производительности бумагоделательной машины и фабрики

При определении производительности бумагоделательной машины рассчитываются:

· Максимальная расчетная часовая производительность машины при безобрывной работе - Q

· Максимальная расчетная выработка машины при безобрывной работе в течение 24 часов - Q

· Среднесуточная производительность машины и фабрики - Q, Q

· Годовая производительность машины и фабрики - Q, Q

Q= 0,06 * * U* g, кг/ч

Q= , т/сут

Q= Q* K, т/сут

Q= , тыс. т/год

где - ширина полотна бумаги на накате, м;

U- рабочая скорость машины, м/мин;

g - масса бумаги, г/ м;

0,06 - коэффициент для перевода граммов в килограммы и минуты в часы;

K- общий коэффициент эффективности использования бумагоделательной машины;

345 - расчетное число дней работы бумагоделательной машины в году.

K= К_в*К_х*К_т,

где К_в - коэффициент использования рабочего времени машины при

U_ср.< 750 м/мин,

К_в =

К_х - коэффициент, учитывающий брак на машине и холостой ход машины (К₀), срывы на продольнорезательном станке (К_р) и срывы на суперкаландре (К_s)

К_х = 0,98

К_т - технологический коэффициент использования скорости бумагоделательной машины, учитывающий возможные её колебания, связанные с качеством полуфабрикатов и другими технологическими факторами

К_т = 0,9 (по НТП Гипробума)

К_эф = 0,937*0,98*0,9 = 0,826

Q_ч.бр.= 0,06*8,5*500*48 = 12240 кг/ч,

Q_с.бр = 294 т/сут,

Q=294*0,826 = 243 т/сут,

Q= 83,8 тыс. т/год.

Суточная и годовая производительность фабрики с одной бумагоделательной машины составляет:

Q_с.н.ф. = Q_с.н. = 243 т/сут

Q_год.ф.= Q=83,8 тыс. т/год.

2. Основные расчеты по массоподготовительному отделу

В данной курсовой работе произведен расчет массоподготовительного отдела фабрики газетной бумаги марки А, вырабатываемой в соответствии с ГОСТ 6445 - 74, из 20% целлюлозы беленой хвойной СФА и 80% химико-термомеханическая масса.

2.1 Расчет расхода свежих полуфабрикатов

Расчет свежих полуфабрикатов для производства бумаги рассчитывается по формуле:

P = , кг/т

где: P- расход свежего воздушно - сухого полуфабриката на 1т бумаги, кг;

B - влага, содержащаяся в 1т бумаги, кг;

З - зольность бумаги, %;

К - расход канифоли на 1т бумаги, кг;

П - безвозвратные потери (промой) волокна 12%-й влажности на 1т бумаги, кг;

О_т - отход волокна 12%-й влажности на другие виды продукции на 1т бумаги, кг;

0,88 - коэффициент перевода из абсолютно-сухого в воздушно-сухое состояние;

0,75 - коэффициент, учитывающий удержание канифоли в бумаге.

На основании ГОСТа и НТП Гипробума для бумаги глубокой печати высший сорт принимаю: В = 10% или 100 кг; З = 5%; К = 0 кг; П = 1% или 10 кг; отходов волокна на другие виды продукции нет, т.е. О_т = 0

P = = 980 кг

Расход беленой СФА хвойной целлюлозы для изготовления 1т бумаги составляет: 980*0,2 = 196 кг

Расход беленой ХТММ на 1 т бумаги составляет: 980*0,8 = 784 кг

Для обеспечения максимальной суточной производительности бумагоделательной машины расход полуфабрикатов составляет:

Беленой ХТММ 0,784*294 = 230,4 т

Беленой СФА хвойной 0,196*294 =57,6 т

Для обеспечения суточной производительности нетто бумагоделательной машины расход полуфабрикатов составляет:

Беленой ХТММ 0,784*243=190,5 т

Беленой СФА хвойной 0,196*243=47,63 т

Для обеспечения годовой производительности бумагоделательной машины и фабрики расход полуфабрикатов составляет:

Беленой ХТММ 0,784*83,8=65,7 тыс. т.

Беленой СФА хвойной 0,196*83,8=16,42 тыс. т.

Таблица 2.1. Сводные данные производства бумаги и расхода полуфабрикатов

2.2 Расчет и выбор размалывающего оборудования

Расчет количества размалывающего оборудования производится на основе машинального потребления полуфабрикатов и с учетом 24-часовой продолжительности работы оборудования в сутки.

В рассматриваемом примере максимальный расход воздушно-сухого волокна составляет 288 т/сут., из них: 230,4 т беленой ХТММ и 57,6 т целлюлозы СФА хвойной.

При расчете количества мельниц исходят из положения, что эффект размола примерно пропорционален расходу электроэнергии.

Расход электроэнергии на размол целлюлозы рассчитывается по формуле:

E= e * P* (в-а), кВт-ч/сут,

где e - удельный расход электроэнергии, кВт-ч/1т 1ШР;

P-количество воздушно-сухого полуфабриката, подлежащего размолу, т;

а - степень помола полуфабриката до размола, ШР;

в-степень помола полуфабриката после размола, ШР.

Суммарная мощность электродвигателей размалывающих мельниц рассчитывается по формуле:

,

где -коэффициент загрузки электродвигателей (равен 0,80-0,90);

z - количество часов работы мельниц в сутки (равно 24 часам).

Мощность электродвигателей мельниц по ступеням размола рассчитывается следующим образом:

 для 1-й ступени размола,

где - распределение электроэнергии соответственно на 1 ступень размола, %.

В соответствии с принятой технологической схемой процесс размола осуществляется при концентрации 4%, до 23ШР - целлюлозы хвойной в дисковой мельнице.

Начальная степень помола целлюлозы хвойной 15ШР.

В расчете принят удельный расход энергии 16 кВт-ч/1т 1ШР - для хвойной целлюлозы; 1т 1ШР.

Количество электроэнергии необходимое для размола хвойной целлюлозы составит:

E=16*57,6*(23-15) = 7372,8 кВт-ч/сут

Для обеспечения этого расхода электроэнергии необходимо, чтобы мощность электродвигателей, установленных для размола мельниц, составила:

= 361 кВт.

Для достижения требуемой степени помола с учетом производительности предусматриваем в проекте установку мельниц, МДС-33-2, мощностью 500 кВт

С учетом резерва необходимо предусмотреть 2 мельницы - для размола хвойной целлюлозы.

В массоподготовительном отделе предусмотрены также мельницы МП-190 и МД-500 для рафинирования оборотного брака.

Таблица 2.2. Основные параметры предусмотренных к установке мельниц

2.3 Расчет емкости бассейнов

Расчет емкости бассейна производится исходя из максимального количества массы подлежащей хранению, и потребного времени хранения массы в бассейне. Согласно рекомендации Гипробума бассейны должны быть рассчитаны на 8 часов хранения массы.

Как правило, применяется продолжительность хранение полуфабрикатов до и после размола- 2 часа, а бумажной массы в смесительном (композиционном) и машинном бассейнах 20-30 минут.

В некоторых случаях предусматривается хранение полуфабриката в бассейнах высокой концентрации (12-15%), рассчитанных на 15-24 часовой запас.

Расчет емкости бассейнов производится по формуле:

,

Расчет времени, на которое рассчитан запас массы в бассейне определяемой емкости рассчитывается по формуле:

,

где Р - количество воздушно сухого волокнистого материала, т/сут;

U - объем бассейна, м;

n - влажность воздушно-сухого волокнистого материала, %;

(в соответствии с ГОСТом для полуфабрикатов n =12%, для бумаги и картона n = 6%)

t - время хранения массы;

z - количество рабочих часов в сутки (24 часа);

c - концентрация волокнистой суспензии в бассейне, %;

k - коэффициент, учитывающий неполноту заполнения бассейна (обычно k=1,2)

Объем бассейнов, предусмотренных в рассматриваемой технологической схеме, рассчитаны следующим образом:

· Приемный бассейн для СФА беленой хвойной целлюлозы:

= 127 м;

· Приемный бассейн для беленой ХТММ:

= 145 м;

· Бассейн для размолотой СФА беленой хвойной целлюлозы:

= 144 м;

· Бассейн композиционный:

= 143 м;

· Бассейн машинный:

= 152 м.

В массоподготовительном отделе предусматриваются бассейны для сгущенного и рафинированного оборотного брака.

Емкость бассейнов необходимо унифицировать, чтобы облегчить их изготовление, компоновку, эксплуатацию и ремонт.

Таблица 2.3. Унификация объемов бассейнов

2.4 Расчет и выбор массных насосов

Выбор насоса производится исходя из полного напора массы, который должен создавать насос, и его производительности.

Расчет полного напора насоса следует производить после того, как выполнены компоновочные чертежи и точно определено местонахождение насоса. При этом необходимо составить схему трубопроводов с указанием их длины и всех местных сопротивлений. Принцип расчета необходимого напора, который должен создавать насос, и значения коэффициентов местных сопротивлений приведены в специальной литературе. Обычно для передвижения волокнистых суспензий в пределах массоподготовительного отдела насос должен обеспечить напор 15-25 м.

Производительность насоса рассчитывается по формуле:

, м/ч

, м/ч

где Р - количество воздушно сухого волокнистого материала, т/сут;

n - влажность воздушно-сухого волокнистого материала, %;

z - количество рабочих часов в сутки (24 часа);

c' - концентрация волокнистой суспензии на нагнетающей линии насоса, %;

1,3 - коэффициент, учитывающий запас производительности насоса.

Насос подачи хвойной целлюлозы на дисковые мельницы:

= 78 м/ч

Предусмотрен к установке насос БМ 118/31,5

Насос подачи беленой ХТММ в композиционный бассейн:

= 343 м³/ч

Предусмотрен к установке насос БМ 355/63

Насос подачи хвойной целлюлозы в композиционной бассейн:

=86 м³/ч

Предусмотрен к установке насос БМ 118/31,5

Насос подачи массы в машинный бассейн:

=499 м/ч

Предусмотрен к установке насос БМ 530/22,4.

Таблица 2.4. Технические характеристики принятых к установке насосов

2.5 Расчет и выбор оборудования для переработки оборотного брака

Количество оборотного брака при выработке газетной бумаги марки А в соответствии с НТП Гипробума составляет на БДМ 4%, на ПРС 3%, на суперкаландре - 1%; всего 8% от Q брутто.

Количества оборотного брака в сутки составляет:

Q=294*0,08=23,52 т

Кроме того, при расчете оборудования для переработки брака надо учесть отсечки на сетки машины (а) и кромки, отсекаемые на ПРС (в).

По отношению к полной производительности машины отсечки и кромки составляют:

, %

В соответствии с НТР Гипробума при выработке бумаги для глубокой печати принимается а=100 мм и в=130 мм, что составляет:

= 2,7%

или 294*0,027 = 7,94 т

Общее количество волокнистого материала, поступающего на переработку составляет: 23,52+7,94= 31,5 т/сут.

Для рафинирования 1 т оборотного брака при выработке необходимо 40-60 кВт-ч.

Суммарный расход электроэнергии на рафинирование оборотного брака и необходимая мощность электродвигателя дисковой мельницы составляет:

60*31,5 = 1890 кВт-ч

= 93 кВт

Емкость бассейнов для оборотного брака рассчитывается на общий запас хранения 4 часа.

Емкость бассейна для сгущенного брака:

= 173 м³

Емкость бассейна для рафинированного брака:

= 197 м³

После унификации приняты емкости бассейнов по 200 м³.

Производительность насосов для перекачивания оборотного брака рассчитывается исходя из количества брака.

Насос, подающий оборотный брак на пульсационную мельницу

= 46 м/ч

Предусмотрен к установке насос БМ 56/31,5

Насос, подающий оборотный брак в композиционный бассейн

= 50 м/ч

Предусмотрен к установке насос БМ 56/31,5

Техническая характеристика насосов приведена в табл. 2.4.

Для сгущения мокрого оборотного брака принят сгуститель СБ-32 со следующей характеристикой:

Производительность, т/сут воздушно-сухого волокна 40-130

Концентрация массы, г/л

поступающей 5-30

сгущенной 30-55

Мощность приводного электродвигателя

барабана, кВт 22

Габаритные размеры, мм

длина с приводом 6100

ширина 3750

высота 3390

Масса комплекта, кг 13100.

3. Основные расчеты по клеильно-минеральному отделу

3.1 Расчет расхода проклеивающих и наполняющих веществ

бумагоделательный фабрика насос газетный

Все приведенные ниже расчеты относятся к клеильно-минеральному цеху фабрики бумаги для глубокой печати с одной БДМ, производительностью брутто по 294 т/сутки при безобрывной работе. В расчете принято, что цех работает в 2 смены т.е. 16 часов в сутки.

Основные необходимые для расчета показатели выпускаемой продукции приведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1. Показатели бумаги для глубокой печати высший сорт

Расход химикатов на 1 т бумаги приведен в табл. 3.2.

Таблица 3.2. Расход химикатов

Расчет количества наполнителя (каолина) произведен по формуле:

А₁Р =

где в-содержание влаги в 1 т бумаги, кг

З - содержание минеральных веществ в бумаге (зольность), %

К_в - коэффициент, учитывающий влажность каолина;

К_п - коэффициент, учитывающий потери при прокаливании в процессе определения содержания золы (для каолина потери составляют 12-14%)

К_у - коэффициент, учитывающий удержание наполнителя

А₁ = = 80 кг

Расход проклеивающих и наполняющих веществ представлен в табл. 3.3.

Таблица 3.3. Расход химикатов по фабрике

3.2 Приготовление суспензии каолина

Проектируется технологическая линия производительностью 200 т/сутки для непрерывного приготовления суспензии каолина концентрацией 500 г./л с последующим разбавлением перед употреблением до 250 г./л.

Цех работает в 2 смены, следовательно, в сутки может быть переработано на каолиновую суспензию до 120 т каолина (потребность предпр. -23,52 т/сут.).

Мешки каолина со склада транспортером подаются через камеру очистки к барабану для опоражнивания мешков, представляющему собой вертикальный цилиндрический кожух. Мешки прокалываются штырями, а дно их прорезается неподвижным ножом; содержимое мешка попадает на решетку и проваливается в бункер, вмещающий запас на 2 смены. По мере надобности, через питатель каолин подается скребковым транспортером в мешалку непрерывной разводки каолина, представляющую железобетонный бак с вертикальным мешальным устройством. Концентрация суспензии 500 г./л поддерживается постоянной с помощью регулятора нагрузки приводного двигателя мешалки. В зависимости от потребляемой мощности изменяется подача свежей воды в мешалку.

Уровень в мешалке контролируется специальным поплавковым уравномером с сигнальным устройством. При достижении максимального уровня закрывается вентиль на линии подачи воды и автоматически останавливается конвейер и питатель подачи каолина.

При падении уровня в мешалке ниже заданного минимального значения, останавливается насос, подающий суспензию на вибрационные сортировки.

Суспензия каолина, очищенная на вибрационных фильтрах поступает в бак, снабженный вертикальным мешальным устройством, и далее насосом подается на установку конических вихревых очистителей.

Очищенная каолиновая суспензия собирается в двух железобетонных баках с вертикальными мешальными устройствами, вмещающие 16-часовой запас каолиновой суспензии концентрацией 500 г./л

Разбавление каолиновой суспензии до 250 г./л происходит свежей водой, поступающей во всасывающие патрубки насосов, подающих суспензию на производство. На линии подачи суспензии и каолина на производство устанавливается магнитный расходомер.

3.2.1 Расчет и выбор оборудования

Каолин поступает на предприятие в соответствии с ГОСТ 19285-73 в мешках массой по 25 кг/сухого обогащения/ и по 50 кг /мокрого обогащения/

Количество мешков с каолином в первом случае составит

= 470 шт./смену или 59 мешка в час

Во втором случае = 235 шт./смену или 30 мешков в час

Часовой расход каолина = 1470 кг/ч

Количество каолинового молочка при концентрации 250 г./л и влажности каолина 18% составит: = 4,8 м³/ч

Бункер должен вмещать запас каолина на 2 смены, т.е. 55 т.

Объем бункера равен: = м³

где 1,2 - коэффициент, учитывающий неполноту заполнения;

1200 - насыпная масса каолина, г/м³

Бак железобетонный для суспензирования каолина рассчитывается исходя из 60-минутного пребывания в нем каолина, с учетом 20%-го запаса емкости и влажности каолина 18%; в этом случае емкость бака составит:

=3 м³

Вибрационная сортировка для очистки каолиновой суспензии выбирается исходя из необходимой производительности:

= 3 м³/ч или 50 л/мин.

Бак железобетонный для суспензии каолина после вибрационной сортировки рассчитывается на 2-х часовой запас каолина. Емкость бака составляет:

= 6 м ³

Установка вихревых очистителей для очистки суспензии каолина должна иметь производительность:

= 2,4 м³/ч или 40 л/мин.

Приняты к установке два вихревых очистителя из них 1 - резервный.

Баки железобетонные для хранения суспензии каолина рассчитываются на 24-часовой запас каолина: = 47 м³

Приняты к установке бассейн объемом 50 м³

Центробежный насос для подачи каолиновой суспензии на вибрационные сортировки и на центробежные очистители должен иметь производительность:

= 2,9 м³

Предусмотрен к установке один насос.

3.2.2 Расчет количества воды

Количество воды, необходимое для приготовления 1 м³ суспензии каолина рассчитывается по формулам:

и

где с₁ - плотность каолина, т/м³;

с₂ и с₄ - плотность каолиновой суспензии соответствующей концентрации, т/м³

с₃ - плотность воды, т/м³

Количество воды, для приготовления 1 м³ каолиновой суспензии концентрации 500 г./л составляет: = 0,63 м³

Часовой расход воды составляет: 0,63 * = 1,85 м³

Суточный расход воды составляет: 1,85* 16 = 30 м³

Количество воды, необходимое для разбавления 1 м³ суспензии каолина от 500 г./л до 250 г./л составляет: = 0,8 м³

Часовой расход воды составляет: 0,8 *= 5 м³

Суточный расход воды составляет: 5* 16 = 80 м³

Общий расход воды в сутки равен 30 + 80 = 110 м³

Расход воды на 100 кг каолина составляет:

= 0,47 м³

Расход воды на 1 т бумаги составляет:

= 0,37 м³

3.2.3 Расход тепла и пара на приготовление суспензии

Расчет произведен на максимальное потребление пара, которое будет иметь место в зимних условиях при хранении суспензии в не теплоизолированных емкостях.

Охлаждение емкостей происходит со скоростью, рассчитываемой по формуле:

Q₁ = б * F *Дt,

где б - коэффициент теплоотдачи, ;

F - поверхность емкостей для хранения, м²;

Дt - перепад температуры, ⁰С.

Для хранения суспензии предусмотрены бак цилиндрической формы объемом по 50 м³

Принимаем, что высота бака (h) в два раза больше диаметра бака (d).

U = =

отсюда d = = =3,2 м

h = 2*d = 2 *3,2= 6,4 м

Поверхность каждого из баков равна:

F₁ = F₂ = П*d*(h + ) = 3,14 *3,2*(6,4 + ) = 80 м²

Общая поверхность охлаждения двух емкостей равна:

F = 80=80 м²

Следовательно, при перепаде температуры Дt = 20⁰С и б = 20,95

Q₁ = 20,95 *80 *20 = 33520 кДж

Запас тепла рассчитывается по формуле:

Q₂ =U_с *с₄ *t *C;

где U_с - объем суспензии каолина, м³;

с₄ - плотность суспензии каолина, кг/м³

t - температура в баке,⁰С;

С - коэффициент теплоемкости суспензии,

Q₂ = = 2992308 кДж

Время охлаждения составляет: = 89 часов или 3,7 суток

Количество подогревов в месяц равно: П = = 8

Расход пара давлением 245 кПа для одного подогрева вычисляется по формуле: Д = = =1101 кг

Расход пара для 100 кг каолина составляет:

= 0,58 кг пара

Расход пара для 1 т бумаги составляет:

= 19 кг

При использовании баков для хранения с теплоизоляцией толщиной 100 мм (б = 2,09 ) охлаждение бака будет происходить со скоростью:

Q^|₁= 2,09 *80 *20 = 3344 кДж/ч

В этом случае время охлаждения составляет:

= 895 часа - 37 суток, т.е. практически отпадает надобность в подогреве.

Библиографический список

1. Справочник бумажника, т. I, II, III. М., «Лесная промышленность» 1964, 1965, 1965.

2. Жудро С.Г. Технологическое проектирование ЦБП, М., «Лесная промышленность», 1970.

3. Методические указания для дипломного и курсового проектирования. Расчеты по массоподготовительному отделу. 1977.

4. Иванов С.Н. Технология бумаги, М., «Лесная промышленность» 1964.

5. Петров А.П. Проклейка бумаги и картона. М., «Лесная промышленность» 1964.

Размещено на Allbest.ru