Расчет массоподготовительного отдела фабрики писчей бумаги №1 марки А, производительностью 129 т/сут

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет массоподготовительного отдела фабрики писчей бумаги №1 марки А, производительностью 129 т/сут

Содержание

Введение

1. Расчет производительности бумагоделательной машины и фабрики

2. Основные расчеты по массоподготовительному отделу

2.1 Расчет расхода свежих полуфабрикатов

2.2 Расчет и выбор размалывающего оборудования

2.3 Расчет ёмкости бассейнов

2.4 Расчет и выбор массных насосов

2.5 Расчет и выбор оборудования для переработки оборотного брака

3. Основные расчеты по клейно-минеральному отделу

3.1 Расчет расхода проклеиваиващих веществ

3.3 Приготовление суспензии каолина

3.3.1 Расчет и выбор оборудования

3.3.2 Расчет количества воды

3.3.3 Расход тепла и пара на приготовление суспензии

Библиографический список

Введение

Производство бумаги - довольно сложный, многооперационный процесс, потребляющий большое количество различных видов дефицитных волокнистых полуфабрикатов, природного сырья и химических продуктов. Оно связано также с большим расходом тепловой и электрической энергии, свежей воды и других ресурсов и сопровождается образованием производственных отходов и сточных вод.

Типографская бумага для многотомных изданий - это один из основных классов бумаги, предназначенная для письма. В соответствии с ГОСТ25089-81 предназначена для сложной текстовой продукции, содержащей штриховые и тоновые иллюстрации линиатурой до 40 лин/см, издания длительного срока службы.

1. Расчет производительности бумагоделательной машины и фабрики

Производим необходимые расчеты по фабрике в составе одной бумагоделательной машине Б18М с шириной на накате 2570 мм, вырабатывающей бумагу для многотомных изданий, массой 1 м2 70 г/м2 при скорости 300 м/мин.

Все необходимые для расчета данные взяты из соответствующих ГОСТов.

При определении производительности бумагоделательной машины рассчитываются:

максимальная расчетная часовая производительность машины при безобрывной работе-Qч.бр;

максимальная расчетная выработка машины при безобрывной работе в течение 24 часов- Qс.бр;

среднесуточная производительность машины - Qс.н.;

годовая производительность машины - Qгод.

, кг/ч

, т/сут

, т/сут

,тыс т/год

где ВН -- ширина полотна на накате, м;

-- рабочая расчетная скорость машины, м/мин;

-- масса бумаги, г/м2;

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

Кэф -- общий коэффициент эффективности использования БДМ;

345--расчетное число дней работы бумагоделательной машины.

Подставим данные в формулы и рассчитаем:

ВН =2570 мм;

=300 м/мин;

=70 г/м2 ;

Кэф=0,83;

2. Основные расчеты по массоподготовительному отделу

В этом пункте произведен расчет массоподготовительного отдела фабрики писчей бумаги №1 марки А, вырабатываемой из 50% целлюлозы беленой сульфатной из лиственной древесины и 50% целлюлозы беленой сульфатной из хвойной древесины.

2.1 Расчет расхода свежих полуфабрикатов

Расход свежих полуфабрикатов для производства бумаги рассчитывается по формуле:

,кг/т,

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

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

3-зольность бумаги, %;

К- расход крахмала и клея на 1т бумаги, кг;

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

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

0,75- коэффициент, учитывающий удержание крахмала и клея в бумаге.

На основании ГОСТа для типографской бумаги для многотомных изданий принимаем В=5% или 50 кг; З=19%;К=10 кг (крахмала - 6кг, клея - 4кг);

П= 10 кг;



Расход беленой сульфатной целлюлозы из лиственной породы для изготовления 1т бумаги составляет:

Расход беленой сульфатной целлюлозы из хвойной породы для изготовления 1т бумаги составляет:

Для обеспечения максимальной суточной производительности бумагоделательной машины расход полуфабрикатов составляет:

Беленой сульфатной целлюлозы из лиственной породы:

Беленой сульфатной целлюлозы из хвойной породы:

Для обеспечения суточной производительности нетто бумагоделательной машины расход полуфабрикатов составляет:

Беленой сульфатной целлюлозы из лиственной породы:

Беленой сульфатной целлюлозы из хвойной породы:

Для обеспечения годовой производительности нетто бумагоделательной машины расход полуфабрикатов составляет:

Беленой сульфатной целлюлозы из лиственной породы:

Беленой сульфатной целлюлозы из хвойной породы:

Таблица 2.1 Сводные данные производства бумаги и расхода полуфабрикатов

Вид полуфабрикатов и бумаги	Единицы измерения	Удельный расход на 1т бумаги	Буммашина	Бумфабрика
			час	Сутки	год	сутки	год
				При безобр. работе	С учетом Кэф
Бумага для многотомных изданий	т		3,24	77,7	64,5		129
	тыс. т					23,55		47,1
Беленая сульфатная целлюлоза из листв. породы	т	0,650	2,1	50,51	41,93		83,9
	тыс. т					15,31		30,6
Беленая сульфатная целлюлоза из хвойной породы	т	0,279	0,9	21,68	18		36
	тыс. т					6,57		13,14

2.2 Расчет и выбор размалывающего оборудования

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

Максимальный расход воздушно-сухого волокна составляет 84,22 т, из них: 58,97т беленой сульфатной целлюлозы из лиственной породы, 25,25т беленой сульфатной целлюлозы из хвойной породы.

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

Расход электроэнергии на размол целлюлозы рассчитывается по формуле:

где е -- удельный расход электроэнергии, кВт·ч/1т·10ШР;

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

а -- степень помола полуфабриката до размола, 10ШР;

в -- степень помола массы после размола, 10ШР.

Рассчитываем расход электроэнергии на размол беленой сульфатной целлюлозы из лиственной породы по формуле:

Рассчитываем расход электроэнергии на размол беленой сульфатной целлюлозы из хвойной породы по формуле:

Суммарная мощность электродвигателей, размалывающих мельниц рассчитывается по формуле:

где -- коэффициент загрузки электродвигателей (равен 0,85) ;

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

Расход мощности по ступеням размола распределяется в соответствии со свойствами размалываемого полуфабриката и видом готовой продукции. На первую и вторую ступень размола сульфатной беленой целлюлозы предусматриваем по 50 % мощности.

Следовательно, на первой ступени размола суммарная мощность электродвигателей мельниц должна составить:

В проекте предусмотрена установка мельниц МДС-24 , мощностью электродвигателя 630 кВт различающиеся на 1-й и 2-й ступени характером гарнитуры.

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

С учетом резерва необходимо предусмотреть 3 мельницы. В массоподготовительном отделе предусмотрены также мельницы МП-03 и МД-1 для рафинирования оборотного брака.

Таблица 2.2 Основные параметры предусмотренных к установке мельниц

Типоразмер	Кол-во, шт	Диаметр диска, мм	Частота вращения ротора, об/мин	Мощность электро-двигателя, кВт	Суммарная установленная мощность работающих мельниц, кВт	Производительность, т/сут
МДС - 24	2	800	750	630	1260	70-240
МД - 1	1	630	1000	200	200	20-70
МП - 03	1	250	2960	75	75	40-90

На основании производительности мельницы МДС-24 (до 240 т/сутки) количества волокна, которое необходимо пропустить через мельницы (50,51 т / сутки), величины прироста степени помола, которая должна быть обеспечена (190ШР)- сделан вывод об установке мельниц последовательно.

2.3 Расчет ёмкости бассейнов

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

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

В некоторых случаях предусматривается хранение полуфабрикатов до размола в башнях высокой концентрации(12-15 %), рассчитывается на 15-12 часовой запас.

Расчет емкости бассейнов производится по формуле:



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

где P -- количество воздушно-сухого волокнистого материала, т/сутки;

V -- объем бассейна, м3;

n -- влажность воздушно-сухого волокнистого материала, %. (в соответствии с ГОСТ для полуфабрикатов n=12 %, для бумаги и картона n=7 %.)

t -- время хранения массы;

Z -- количество рабочих часов в сутки ( принимается 24 часа);

C -- концентрация волокнистой суспензии в бассейне, %;

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

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

1.Приемный бассейн для беленой СФА целлюлозы из лиственной породы:

2.Приемный бассейн для беленой СФА целлюлозы из хвойной породы:

3.Бассейн для размолотой беленой СФА целлюлозы из лиственной породы:

4. Бассейн для размолотой беленой СФА целлюлозы из хвойной породы:

5.Бассейн композиционный

6.Бассейн машинный

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

Емкости бассейнов необходимо унифицировать, чтобы облегчить их изготовление, компоновку, эксплуатацию и ремонт. Желательно иметь не больше двух типоразмеров.

Результаты унификаций следует представить в виде нижеследующей таблицы.

Таблица 2.3 Унификация объемов бассейнов

Назначение бассейна	По расчету	После унификации
	Время запаса массы, ч	Объем бассейна, м3	Время запаса массы, ч	Объем бассейна, м3
приемный бассейн беленой СФА целлюлозы из лиственной породы	2	111,1	2	150
приемный бассейн беленой СФА целлюлозы из хвойной породы	2	47,7	2	75
бассейн размолотой беленой СФА целлюлозы из лиственной породы	2	127	2	150
бассейн размолотой беленой СФА целлюлозы из хвойной породы	2	54,5	2	75
бассейн композиционный	0,5	57,1	1	75
бассейн машинный	0,5	60,88	1	75

2.4 Расчет и выбор массных насосов

Выбор насоса производится из полного напора массы, который должен создавать насос, и его производительности. Для передвижения волокнистых суспензий в пределах массоподготовительного отдела насос должен обеспечить напор 15-25 м.

Производительность насоса рассчитывается по формуле:

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

n -- влажность воздушно-сухого волокнистого материала, %;

Z -- количество рабочих часов в сутки (принимается 24 часа);

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

1,3 -- коэффициент, учитывающий запас производительности насоса;

Произведем расчет насосов.

Насос, падающий суспензию беленной СФА целлюлозы из лиственной породы на дисковые мельницы.

Предусмотрен к установке насос 8БМ-7Н

Насос, подающий суспензию беленной СФА целлюлозы из хвойной породы на дисковые мельницы.

Предусмотрен к установке насос 5БМ-7Н

Насос, падающий бумажную массу в машинный бассейн

Предусмотрен к установке насос 10БМ-7Н

Таблица 2.4 Техническая характеристика принятых к установке насосов

Тип насоса	Кол-во, шт	Подача, м3/ч	КПД насоса, %	Полный напор, м	Число оборотов в минуту	Мощность электро-двигателя, кВт
8БМ-7Н	2	118	63	31,5	1450	17
5БМ-7Н	6	40	60	16	1450	3
10БМ-7Н	2	190	66	45	1450	37

2.5 Расчет и выбор оборудования для переработки оборотного брака

Количество оборотного брака при выработке типографской бумаги для многотомных изданий в соответствии с НТП Гипробума составляет на бумагоделательной машине 4%, на продольно-резательном станке 1%,на супер-каландре 1%, - всего 6 % от Q брутто.

Количество оборотного брака в сутки составляет:

Кроме того, при расчете, оборудования для переработки брака надо учесть отсечки на сетке машины (а) и кромки, отсекаемые на продольно-резательном станке (в).

По отношению к полной производительности машины отсечки и кромки составляют:

В соответствии с НТП Гипробума при выработке типографской бумаги для многотомных изданий применяется, а=150 мм и в=100 мм, что составляет:

или 77,72·0,097=7,54 т

Общее количество волокнистого материала поступающего на переработку составляет:

4,66 + 7,54=12,2 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 мельница по потребному для рафинирования расходу электроэнергии.

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

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

60·12,2=732 кВт·ч

Емкость бассейнов для 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 бассейна для сгущенного брака:

Емкость бассейна для рафинированного брака:

После унификации приняты емкости бассейнов по 150 м3 .

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

Насос, подающий оборотный брак на пульсационную мельницу

Принят к установке насос 5БМ-7Н

Насос, подающий оборотный брак в композиционный бассейн

Принят к установке насос 5БМ-7Н.

Техническая характеристика насосов приведена в таблице 2.4.

Для сгущения мокрого оборотного брака принят сгуститель СГ-05 со следующей характеристикой

Производительность, т/сутки воздушно-сухого волокна
Концентрация массы, % поступающей сгущенной
Размеры сеточного цилиндра (диаметр х длина) ,м
Поверхность цилиндра, м2
Мощность приводного электродвигателя барабана, кВт
Масса без электродвигателя и насоса, т

3. Основные расчеты по клейно-минеральному отделу

3.1 Расчет расхода проклеивающих веществ

Все приведенные ниже расчеты относятся к клейно-минеральному цеху фабрики типографской бумаги для многотомных изданий в составе одной бумагоделательной машины, производительностью 77,72 т/сут при безобрывной работе. В расчете принято, что цех работает в две смены, т.е. 16 часов в сутки.

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

Таблица 3.1 Показатели бумаги

Наименование показателей	Согласно ГОСТ 25089-81
1.Состав по волокну, %: - СФА целлюлоза беленая из лиственной породы; - СФА целлюлоза беленая из хвойной породы;
2.Проклейка , мм не менее
3.Зольность, % не менее
4. Влажность, %

Расход химикатов на 1 т бумаги приведен в таблице 3.2.

Таблица 3.2 Расход химикатов

Химикаты	Принято в проекте
Клей, кг	4
Крахмал, кг	6
Мел, кг	284,4
ПАА, кг	0,4

Расчет количества наполнителя (мела) произведен по формуле:



где в -- содержание влаги в 1т бумаги, кг;

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

КВ -- коэффициент, учитывающий влажность мела;

КП -- коэффициент, учитывающий потери при прокаливании в процессе определения содержания золы (для мела потери составляют 12-14%);

КУ -- коэффициент, учитывающий удержание наполнителя.

Расход проклеивающих и наполняющих веществ представлен в табл.3.3

Таблица 3.3 Расход проклеивающих и наполняющих веществ

Химикаты	Расход химикатов, т
	По фабрике в сутки	По фабрике в год
Клей	4·64,5·2=0,516	0,516·345=178
Крахмал	6·64,5·2=0,774	0,774·345=267
Мел	284,4·64,5·2=36688	36,7·345=12662
ПАА	0,4·64,5·2=0,0516	0,0516·345=17,8

3.3 Приготовление суспензии каолина

Проектируемая технологическая линия производительностью 242 т/сут для непрерывного приготовления суспензии каолина концентрацией 500г/л с последующим разбавлением перед употреблением до 250г/л.

Цех работает в 2 смены, следовательно, в сутки может быть переработано на каолиновую суспензию до т каолина.

Технологическая линия полностью автоматизирована и регуляторы концентрации поддерживают концентрацию каолиновой суспензии на требуемом уровне независимо от колебания влажности поступающего каолина.

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 устанавливается магнитный расходомер.

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:

, или 92 мешка в час

Во втором:

или 46 мешков в час

Часовой расход мела:

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

Бункер должен вмещать запас каолина на 2 смены, т.е. 36,7 т.

Объем бункера равен:

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:

Вибрационная сортировка для очистки каолиновой суспензии выбирается исходя из необходимой производительности

или 60 л/мин

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

Установка вихревых очистителей для очистки суспензии каолина должна иметь производительность:

или 63 л/мин

Приняты к установке два вихревых очистителя производительностью по 90 л/мин, из них 1-резервный.

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

Принят к установке один бассейн, объемом 75 м3.

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

Принят к установке насос 5БМ-7Н.

массоподготовительный отдел фабрика писчая бумага

3.3.2 Расчет количества воды

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

и

где --плотность каолина, т/м3;

-- плотность каолиновой суспензии соответствующей концентрации, т/м3;

-- плотность воды, т/м3.

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



Часовой расход воды составляет:

Суточный расход воды составляет:

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

Часовой расход воды составляет:

Суточный расход воды составляет:

Общий расход воды в сутки равен: 46,2+117,4=163,6 м3

Расход воды на 100 кг каолина составляет:



Расход воды на 1 т бумаги составляет:

3.3.3 Расход тепла и пара на приготовление суспензии

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

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:

QI=б?F?Дt , кДж/м2?ч??C

где б -- коэффициент теплоотдачи, кДж/м2 ·ч ·оС;

F -- поверхность емкостей для хранения, м2;

Дt -- перепад температур, ?C.

Для хранения суспензии каолина предусмотрены 2 бака цилиндрической формы объемом по 120 м3.

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

отсюда

Поверхность каждого из баков равна:

Общая поверхность охлаждения двух емкостей равна:

Следовательно, при перепаде температуры

Дt=20 ?C и б=20,95 кДж/м2 ·ч ·оС

Запас тепла рассчитывается по формуле:

, кДж

где Vc -- объем суспензии каолина, м3;

с4 -- плотность суспензии каолина, кг/м3;

t -- температура в баке, ?C;

С -- коэффициент теплоемкости каолина, кДж/кг·?C.

Время охлаждения составляет

часов или 2,3 суток

Количество подогревов в месяц равно:

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

Расход пара для 100 кг каолина составляет:

пара

Расход пара для 1 т бумаги составляет:



При использовании баков для хранения с теплоизоляцией толщиной 100 мм (б=2,09 кДж/м2 ·ч ·оС) охлаждение бака будет происходить со скоростью:

В этом случае время охлаждения составляет:

часов -- 23 суток, т.е практически

отпадает надобность в подогреве.

Библиографический список

«Оборудование целлюлозно-бумажного производства», Том 1. «Лесная промышленность» 1982 г., под редакцией Чичаева В.А.

Жудро С.Г. Технологическое проектирование целлюлозно-бумажных предприятий, М., «Лесная промышленность», 1981 г.

Методическое указание для дипломного проектирования. Расчеты по массоподготовительному отделу. «Ленинград», 1977 г.

Справочник механика целлюлозно-бумажного предприятия. Под редакцией М.И. Калинина и И.Г. Старца.

Размещено на Allbest.ru