Расчет по массоподготовительному отделу

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Расчет производительности бумагоделательной машины и фабрики

При определении производительности бумагоделательной машины рассчитывается:

· Максимальная расчетная часовая производительность машины при безобрывной работе - Q

· Максимальная расчетная выработка машины при безобрывной работе в течении 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 перевода граммов в килограммы и минуты в часы;

K-общий коэффициент эффективности использования бумагоделательной машины;

345-расчетное число дней работы бумагоделательной машины в году.

Q=0,06*4,25*310*60=4743 кг/ч,

Q= 114 т/сут,

Q=114*0,83=95 т/сут,

Q= 33 тыс. т/год.

Суточная и годовая производительность фабрики с установкой двух бумагоделательных машин составляет:

Q=95*2=190 т/сут

Q= Q*2=33*2=66 тыс. т/сут.

2. Основные расчеты по массоподготовительному отделу.

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 1 т бумаги, кг;

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

З-зольность бумаги, %;

К-расход канифоли;

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

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

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

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

P== 1003 кг

Расход целлюлозы для изготовления 1т бумаги составляет:

· Хвойной 1003*0,8=802,4 кг

· Лиственной 1003*0,2=200,6 кг

Для обеспечения максимальной суточной производительности бумагоделательной машины расход полуфабрикатов составляет:

· Хвойной 0,8024*114=91 т

· Лиственной 0,2006*114=23 т

Для обеспечения суточной производительности нетто бумагоделательной машины расход полуфабрикатов составляет:

· Хвойной 0,8024*95=76 т

· Лиственной 0,2006*95=19 т

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

· Хвойной 0,8024*33=26 тыс. т

Хвойной 0,8024*66=53 тыс. т

· Лиственной 0,2006*33=6,6 тыс. т

Лиственной 0,2006*66=13 тыс. т

Таблица 1. Сводные данные производства бумаги и расхода полуфабрикатов

Виды п/ф и бумаги	Единицы измерения	Удельный расход на 1 т бумаги	Буммашина	Бумфабрика
			час	сутки	год	сутки	год
				при безобрывной работе	с учетом K
Бумага для гофрирования	т. тыс т.		4,743	114	95	33	190	66
Целлюлоза хвойная	т. тыс т.	0,8024	1,835	91	76	26	152	53
Целлюлоза листвен - ная	т. тыс т.	0,2006	3,467	23	19	6,6	38	13

2.2 Расчет и выбор размалывающего оборудования

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

В рассматриваемом примере максимальный расход воздушно-сухого волокна составляет 114 т/сут, из них: 91 т целлюлозы хвойной, 23 т целлюлозы лиственной.

При расчете количества мельниц исходя 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-ой ступени размола,

для 2-ой ступени размола,

где и -распределение электроэнергии соответственно на 1-ой и 2-ой ступени размола, %.

Необходимое количество мельниц для 1-ой и 2-ой ступени размола составит:

и

где и -мощность электродвигателей мельниц предусматриваемых к установке на 1-ой и 2-ой ступенях размола, кВт.

В соответствии с принятой технологической схемой процесс размола осуществляется при концентрации 4%, до 32ШР - целлюлозы хвойной и до 20ШР - целлюлозы лиственной в дисковых мельницах в две ступени.

Начальная степень помола целлюлозы хвойной 14 ШР.

Начальная степень помола целлюлозы лиственной 10ШР.

В расчете принят удельный расход энергии 16 кВт-ч/1т 1ШР - для хвойной целлюлозы; 14 кВт-ч/1т 1ШР - для лиственной целлюлозы, так как размол запроектирован в дисковых мельницах - учтена экономия электроэнергии 25%.

Количество электроэнергии необходимое для размола хвойной целлюлозы составит:

E=16*91*(32-14)=26208 кВт-ч/сут

Количество электроэнергии необходимое для размола лиственной целлюлозы составит:

E=14*23 (28-13)=4830 кВт-ч/сут

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

=1285 кВт,

=237 кВт.

Расход мощности по ступеням размола распределяется в соответствии со свойствами размалываемого полуфабриката и видам готовой продукции. В рассматриваемом примере в композицию бумаги входит 50% лиственной целлюлозы, поэтому характер помола хвойной целлюлозы должен быть длинноволокнистым при достаточно высокой степени фибрилляции волокна. Исходя из этого, целесообразно на 1-ю и 2-ю ступень размола хвойной целлюлозы предусмотреть по 50% мощности.

Следовательно, на 1-й ступени размола мощность электродвигателей мельниц должна составить:

= =1285*0,5=642 кВт,

= =237*0,5=118 кВт

В проекте предусмотрена установка мельниц МДС-1 мощностью электродвигателя 160 кВт различающиеся на 1-ой и 2-ой ступени характером гарнитуры.

Потребное количество мельниц на 1-ю и 2-ю ступень размола составит:

= 642:160=4

=118:160=1

С учетом резерва необходимо предусмотреть 9 мельниц - для размола хвойной целлюлозы и 3 мельниц - для размола лиственной целлюлозы.

Таблица 2. Основные параметры предусмотренных к установке мельниц

Типоразмер	Ко-во	Диаметр диска, мм	Частота вращения ротора, об/мин	Мощность электродвигателя, кВт	Суммарная установленная мощность работающих мельниц, кВт	Производи тельность, т/сут
МДС-1	9	630	600	160	160*8=1280	30-100
МДС-1	3	630	600	160	160*2=320	30-100
МД-1	1	630	1000	100	100	18-55
МП-03	1	250	2950	75	75	20-90

2.3 Расчет емкости бассейнов

Расчет емкости бассейнов 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=8%)

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 хвойной целлюлозы:

=100 м;

· Приемный бассейн для лиственной целлюлозы:

=25 м;

· Бассейн для размолотой хвойной целлюлозы:

=114 м;

· Бассейн для размолотой лиственной целлюлозы:

=29 м;

· Бассейн композиционный:

=82 м;

· Бассейн машинный:

=87 м.

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

Емкость бассейнов для оборотного брака рассчитывается на общий запас хранения 4 часа. Если в машинном зале (под накатом) предусмотрен бассейн для оборотного брака от гидроразбивателей, продолжительность хранения распущенного оборотного брака в бассейнах, установленных в массоподготовительном отделе, может быть соответственно сокращена.

· Емкость бассейн для сгущенного брака:

=134 м;

· Емкость бассейн для рафинирования брака:

=153 м.

Емкость бассейнов необходимо унифицировать чтобы облегчить их изготовление, компоновку, эксплуатацию и ремонт желательно иметь не более двух типов размеров.

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

· Приемный бассейн для хвойной целлюлозы:

=1,6 часа

· Приемный бассейн для лиственной целлюлозы:

=1,7 часа

· Бассейн для размолотой хвойной целлюлозы:

=1,5 часа

· Бассейн для размолотой лиственной целлюлозы:

=0,4 часа

· Бассейн композиционный:

=0,8 часа

· Бассейн машинный:

=0,7 часа

· Емкость бассейн для сгущенного брака:

=1,5 часа

· Емкость бассейн для рафинирования брака:

=1,5 часа

Таблица 3. Унификация объемов бассейнов

Назначение бассейна	По расчету	После унификации	Тип циркуляционного устройства	Мощность электродвигателя, кВт
	Время запаса массы, ч	Объем бассейна, м	Объем бассейна, м	Время запаса массы, ч
1	2	3	4	5	6	7
1. Приемный бассейн для хвойной целлюлозы	2	100	110	1,6	ЦУ-04	40x2
2. Приемный бассейн для лиственной целлюлозы	2	25	30	1,7	ЦУ-04	40x2
3. Бассейн для размолотой хвойной целлюлозы	2	114	120	1,5	ЦУ-04	40x2
4. Бассейн для размолотой лиственной целлюлозы	2	29	30	0,4	ЦУ-04	40x2
5. Бассейн композиционный	0,5	82	90	0,8	ЦУ-04	28x2
6. Бассейн машинный	0,5	87	90	0,7	ЦУ-04	28x2
7. Емкость бассейн для сгущенного брака	1	134	140	1,5	ЦУ-04	40x2
8. Емкость бассейн для рафинирования брака	1	153	160	1,5	ЦУ-04	40x2

2.4 Расчет и выбор массных насосов

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.

В качестве примера произведен расчет двух насосов.

Насос, подающий суспензию на целлюлозы на дисковые мельницы.

=124 м/ч

=31 м/ч

Предусмотрен к установке насос 3 БМ-8 и 3,5БМ-10

Насос, подающий бумажную массу в машинный бассейн.

=193 м/ч

Предусмотрен к установке насос 5 БМ-10

Таблица 4. Технические характеристики принятых к установке насосов

Тип насоса	Кол-во	Подача, м/ч	Полный напор, м	Число оборотов в мин	Мощность ЭД, кВт
3 БМ-8	1	160	29	120	65
3,5БМ-10	1	70	14	1450	75
5 БМ-10	1	324	38	1450	75

2.5 Расчет и выбор оборудования для переработки оборотного брака

Количество оборотного брака при выработке бумаги для гофрирования в соответствии с НТП Гипробума составляет на БДМ 4%, на ПРС 1% - всего 5% от Q брутто.

Количества оборотного брака в сутки составляет:

Q=182*0,05=9,07 т

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

По отношению к полной производительности машины отсечки и кромки составляют:

, %

В соответствии с НТР Гипробума при выработке бумаги для гофрирования принимается а=50 мм и в=100 мм, что составляет:

=3,5%

или 114*0,035=3,9 т

Общее количество волокнистого материала, поступающего на переработку составляет:

5,7+3,9=9,6 т/сут

Для рафинирования оборотного брака предусмотрена пульсационная мельница марки МП-03 и дисковая мельница марки МД-1, установленные последовательно.

Пульсационная мельница выбрана по производительности, дисковая по потребному для рафинирования расходу электроэнергии.

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:

50*9,6= 480 кВт-ч

=24 кВт

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

Насос, подающий оборотный брак на пульсационную мельницу

=14 м/ч

Принят к установке насос 2,5 ВМ-5

Насос, подающий оборотный брак в композиционный бассейн

=15 м/ч

Принят к установке насос 2,5 ВМ-5

Для сгущения мокрого оборотного брака принят сгуститель шаберный СДШ-03 со следующей характеристикой:

Производительности, т/сут воздушно-сухого волокна 15-25

Концентрация, %

Поступающей 0,4-0,8

сгущенной 5-7

3. Основные расчеты по клеильно-минеральному отделу

3.1 Расчет проклеивающих и наполняющих веществ

Все приведенные ниже расчеты относятся к клеильно-минеральному цеху фабрики бумаги для гофрирования в составе двух БДМ, производительностью брутто по 170 т/сут при безобрывной работе. В расчете принято, что цех работает в 2 смены т.е. 24 часа в сутки.

Основные необходимые для расчета показатели выпускаемой продукции приведены в таблице.

Таблица 5

Наименование показателей	Согласно ГОСТ 7377-85	Принято в проекте
Влажность, %	6	6

Таблица 6. Расход химикатов

Химикаты	Расход химикатов
	По фабрики в сутки	По фабрики в год
Сернокислый глинозем	50*170*2=8т/сут	8*345=2760 т/год
каолин	140*80*2=22400 кг/сут	22,4*345=7728т/год

3.2 Приготовление сернокислого глинозема

бумагоделательный полуфабрикат глинозем оборудование

Приготовление сернокислого глинозема производится по схеме, представленной на рис. 1.

Давление пара, используемого для нагрева 245 кПа

Температура растворения 90 С

Температура воды 10 С

Продолжительность растворения 1 час

Полный оборот растворения, включая загрузку и выгрузку 2 часа

Концентрация глинозема в растворителе 350 г./л

Концентрация готового глинозема 100 г./л.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Схема приготовления раствора глинозема

3.2.1 Расчет и выбор оборудования

При расчете оборудования для растворения глинозема следует принять во внимание, что сернокислый глинозем представляет собой кристаллогидрат - AI(SO)*18 HO;

поэтому в расчетах следует вводить поправку «К», вычисляемую следующим образом:

;

где -молекулярная масса сернокислого алюминия;

- молекулярная масса кристаллогидрата сернокислого алюминия.

Для растворения сернокислого глинозема предусмотрено два бака, освинцованных изнутри (нестандартное оборудование), каждый из которых загружается три раза в смену, следовательно, в сутки будут сделаны:

2*3*2=12 оборотов

Единственная загрузка сернокислого алюминия для растворения 8,5 т составляет:

=0,34 т

Объем бака растворителя при концентрации раствора глинозема 350 г./л составляет:

=1,2 м

Принят к установке бак объемом 2 м. Объем бака разбавителя при концентрации раствора сернокислого алюминия 100 г./л составляет:

=4,08 м

=25 м

Предусмотрены 2 бассейна по 20 м, облицованных изнутри кислотоупорными плитками, для 12-ти часового хранения.

Расходные баки, предусмотренные в массоподготовительном отделе по одному для каждой машины, рассчитываются на двух часовой запас; объем их составляет:

=2 м

Предусмотрены два бака объемом по 3 м.

Для подачи раствора сернокислого глинозема из бассейнов для хранения в расходные баки массоподготовительного отдела и из этих баков в композиционный бассейн, предусмотрены 4 насоса производительностью каждый:

=1,1 м,

где 1,3-коэффициент, учитывающий запас производительности насоса.

Таблица 7. Технические характеристики принятых к установке насоса

Тип насоса	Подача, м/ч	Число оборотов в мин	Мощность ЭД, кВт	Концентрация, %
НМ-150	40	1460	28	4

3.2.2 Расчет количества воды

Суточный расход воды для растворения () и разбавления () сернокислого глинозема может быть рассчитан следующим образом:

;

.

где P - суточный расход товарного, сернокислого глинозема, т;

и - плотность раствора глинозема при соответствующих концентрациях, г/см;

и - концентрация раствора глинозема, г/л.

=6 м

Следовательно при процессе растворения в растворе сернокислого алюминия содержится воды:

8 -8*0,51+6=10 м

=29 м.

Общий расход воды в сутки на приготовление раствора сернокислого глинозема составляет:

6+29=35 м

Расход воды на 100 кг товарного глинозема составляет:

=0,44 м

Расход воды на 1 т бумаги составляет: 37: 80=0,28 м.

3.2.3 Расход тепла и пара на растворение сернокислого глинозема

При приготовлении раствора сернокислого глинозема тепло расходуется нагрев сернокислого алюминия и воды. Расход тепла и пара производится по формулам:

Внутренняя поверхность горизонтального корытообразного котла выполненного из стали равна:

=2*1*1,9+2*1*1=5,8 м

Внутренний /рабочий/ объем котла равен:

=1,9*1*1=1,9 м

Внешний объем котла равен:

=2 м,

где 0,1 - объем паровой рубашки, м;

,

где - внешняя поверхность котла,

=6 м

F= + =5,8+6=11,8 м

Масса стенок котла (P) при толщине стенок ()=0,005 м и плотности стали ()=7800 кг/мравна:

=11,8*0,005*7800=460 кг

В сутки расход тепла на нагрев воды составляет:

27000*4,19*(90-10)=9052000 кДж

Расход тепла на нагрев сернокислого алюминия составляет:

22800*0,51*1,22*(90-10)=1135000 кДж

Общий расход тепла составляет:

=9052000+1135000=10187000 кДж

Расход пара давлением 245 кПа на растворение сернокислого глинозема в сутки составляет:

=4353 кг

Расход пара на 100 кг товарного сернокислого глинозема составляет:

=54 кг

Расход пара на 1 т бумаги составляет:

=54 кг.

3.3 Каолин

3.3.1 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:

=448 шт./смену;

во втором: =224 шт./смену.

Часовой расход каолина:

=1400 кг/ч.

Количество каолинового молочка при концентрации 250 г./л и влажности каолина 18% составит:

=8,2 мі/ч

Бункер должен вмещать запас каолина на 2 смены, т.е. 70 т.

Объем бункера равен: =70 мі,

где 1,2-коэффициент, учитывающий неполноту заполнения;

1200-насыпная масса каолина, г/мі

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 составляет:

=3 мі

Вибрационная сортировка для очистки каолиновой суспензии исходя из необходимой производительности:

=2,3 мі/ч

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

=6 мі.

Установка вихревых очистителей для очистки суспензии каолина должна иметь производительность:

=2,3 мі/час

Приняты к установке два вихревых очистителя производительностью 200 л/мин, из них 1-резервный.

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

=44 мі.

Приняты к установке два бассейна объемом по 120 м

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

=2,8 мі/ч.

3.3.2 Расчет количества воды

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

и ,

где с1-плотность каолина, т/м;

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

с3-плотность воды, т/мі.

Количество воды, для приготовления 1 м каолиновой суспензии концентрации 500 г./л составляет:

=0,63 мі

Часовой расход воды составляет: 0,63* =1,8 мі

Суточный расход воды составляет 1,8*16=29 мі.

Количество воды необходимое для разбавления 1 мі суспензии каолина от 500 г./л до 250 г./л составляет:

=0,8 мі

Часовой расход воды составляет: 0,8*=8 мі

Суточный расход воды составляет: 8*16=128 мі

Общий расход воды в сутки равен: 29+128=157 мі,

Расход воды на 100 кг каолина составляет:

=0,7 мі,

Расход воды на 1т бумаги составляет: 157:80=1,9 мі.

3.3.3 Расход тепла и пара на приготовление суспензии

Этот расчет необходимо сделать только в том случае, если суспензия каолина хранится в течение нескольких суток. В баках для хранения должны быть предусмотрены подготовительные элементы, питаемые паром, для поддержания температуры в емкостях на уровне 20°С.

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

Охлаждение емкостей происходит со скоростью, рассчитываемой по формуле:

Q=б*F*Дt,

где б-коэффициент теплоотдачи, кДж/мІ*ч*°С;

F-поверхность емкостей для хранения, мІ;

Дt-перепад температуры, °С.

Для хранения каолина предусмотрены 2 бака цилиндрической формы объемом по 120 мі.

Поверхность каждого из баков равна:

F1=F2=Пd (h+d/2)= 3,14*4,25*(8,5+4,25/2)=142 мІ.

Общая поверхность охлаждения двух емкостей равна:

F=2*142=284 мІ.

Следовательно, при перепаде температуры

Дt=20°С

б=20,95 кДж/мІч°С

Q1=20,95*284*20=119000 кДж

Запас тепла рассчитывается по формуле:

Q2=vc*с4*t*c,

где vс-объем суспензии каолина, мі;

с4-плотность суспензии каолина, кг/мі;

t-температура в баке, °С;

с-коэффициент теплоемкости суспензии, кДж/кг°С.

Q2=*1140*18*1,55=5088960 кДж

Время охлаждения составляет: =43 часа.

Расход пара давлением 245 кПа для одного подогрева вычисляется по формуле:

Д=Q2/ЎЅ= =1873 кг.

Расход пара для 100 кг каолина составляет:

=1,2 кг пара.

Расход пара для 1 т бумаги составляет:

1873:80=23 кг.

При использовании баков для хранения с теплоизоляцией толщиной 100 мм охлаждение бака будет происходить со скоростью:

Q1=2,09*284*20=11870 кДж/ч.

В этом случае время охлаждения составляет:

=429 часов-18 суток, т.е.

практически отпадает надобность в подогреве.

Размещено на Allbest.ru