Технология производства древесноволокнистых плит (ДВП)

На заводах по производству древесноволокнистых плит сухого способа принята одноступенчатая схема размола щепы с использованием пропарочно-размольной установки, работающей по методу «Бауэра». Древесная щепа прогревается в течение 5-15 мин в специальном котле под давлением пара 0,5-0,6 МПа и подается в камеру размола, где масса расщепляется на волокна в рафинере между двумя нарезными стальными дисками, вращающимися в разные стороны. Диаметр размольных дисков - 915 мм, частота вращения - 1500 мин^-1. При сухом способе производства ДВП через полый вал в массу может быть введено связующее. Направление вращения дисков можно изменять. Способ размола древесины методом «Бауэра» представлен на рисунке 4.1 [3].

Рисунок 4.1 - Способ размола древесины методом «Бауэра»

1 - винт подачи щепы; 2 - приемная воронка; 3 - электродвигатели; 4 - полый вал; 5 - ввод связующих; 6 - корпус станка; 7, 8 - размалывающие диски; 9 - выпуск массы.

После размола абсолютная влажность волокнистой массы достигает 120%. Снижают влажность волокна до 6-8% в две ступени в сушилках. Схема сушки волокна представлена на рисунке 4.2. В качестве сушильного агента используются горячий воздух и смесь топочных газов с воздухом. Применение смеси газов позволяет снизить содержание кислорода в сушильном агенте. Что уменьшает опасность возникновения пожара при сушке волокна. Волокна сушатся во взвешенном состоянии. На первой ступени сушки волокна после размола транспортируются по трубопроводу воздухом, подогретым в воздухонагревателе до температуры 160-170 ?С. Увлажненный воздух и пар отделяются от волокон в циклоне и через выпускную трубу удаляются в атмосферу. Продолжительность сушки на первой ступени 4-5 с.

Через ротационный разгрузочный клапан и рыхлитель волокна температурой около 70 ?С и абсолютной влажностью 65-67 % поступают на вторую ступень сушки в барабанную сушилку системы «Бютнер», в которой сушильным агентом служит смесь топочных газов с воздухом.

Сушилка оборудована горелкой для жидкого топлива и топкой, где образуются топочные газы. Чтобы в барабан сушилки не попадали искры, после топки установлена камера смешения. Смесь топочных газов с воздухом, пройдя камеру смешения, направляется в нижний распределительный канал барабана сушилки. Температура сушильного агента перед сушилкой - 190 ?С, а при поступлении в барабан - 150 ?С. В барабане сушилки сушильный агент движется винтообразно по внутренней цилиндрической его поверхности; при этом волокна интенсивно перемешиваются. Время сушки зависит от шага винтообразного потока, который регулируется направляющими лопатками, расположенными в нижнем канале, и может составлять 8-15 с.



Рисунок 4.2 - Схема сушки волокна

1 - воздухонагреватель; 2 - трубопровод; 3, 11 - циклоны; 4 - вентилятор; 5 - шибер; 6 - клапан; 7 - разрыхлитель; 8 - сушилка; 9 - камера смешения; 10 - топка

После сушки волокна направляются по воздуховоду в циклон, где отделяются от сушильного агента. Температура удаляемого сушильного агента, которая не должна превышать 70 ?С, контролируется системой автоматического регулирования. Сухие волокна проходят пневмосистему охлаждения, после чего направляются на формирование ковра. Процесс сушки волокон требует строгого контроля из-за высокой пожаро- и взрывоопасности.

На предприятиях по производству плит сухим способом применяют в основном вакуум-формующие машины (рисунок 4.3) . Волокна через патрубок и успокоитель, необходимый для резкого снижения скорости древесных волокон поступает в бункер машины. Заполнение бункера должно быть не менее 2/3 его объема. Ленточный конвейер подает волокно на дозирующий конвейер. Ворошители постоянно перемешивают волокно, предотвращая образование комков. Объемное дозирование волокна производится через регулируемый зазор между конвейером и валиком 4. Молотковая мельница, разбивая кромки, сбрасывает волокно на движущуюся под машиной сетку. Скорость движения сетки 9-50 м/мин в зависимости от высоты формируемого ковра, максимальная величина которой 560 мм. Под формирующей машиной размещен вакуум-отсос для равномерного и плотного распределения волокон на сетке.

Рисунок 4.3 - Схема вакуум-формирующей машины

1 - бункер-дозатор; 2 - отсос пыли; 3 - качающий конвейер; 4 - разравнивающий валик; 5 - молотковая мельница; 6 - сетка; 7 - донный конвейер

Ковер формируется последовательно в результате перемещения сетки от одной формирующей машины к другой. Одна машина не обеспечивает получения однородного по плотности ковра. Этот недостаток компенсируется при нанесении следующего слоя. Более плотные участки ковра при вакуумировании пропускают меньшее количество воздуха, поэтому на эти участки оседает меньшее количество волокон. С увеличением количества машин в формирующей станции лучше выравнивается плотность ковра.

Плотность ковра (18-25 кг/м³) зависит от ряда факторов: плотности древесины, степени размола волокна, величины вакуума под сеткой. Рекомендуется следующее разряжение, создаваемое под сеткой, Па: под 1 формирующей машиной 490, под 2 и 3 - 1960, под 4 - 2940, под 5 - 4700. После каждой формирующей пшины устанавливаются выравнивающие валики. Машины формирующие наружные слои ковра могут оснащаться устройствами для пневматического фракционирования волокна.

Формирование ковра происходит на сетчатом конвейере. После каждой формирующей машины установлены разравнивающие валики. Для устойчивого положения ковра в месте его выравнивания под сеткой устанавливают патрубки для отсоса воздуха. Под каждой формирующей машиной размещены вакуум-отсосы для более равномерного и плотного распределения волокон на сетке. После формирования, перед прессом для горячего прессования, ковер проходит предварительное прессование на ленточном конвейере.

При формировании трехслойного ковра схема установки представлена на рисунке 4.4



Рисунок 4.4 - Общий вид формирующей машины для настилки волокна

1 - формирующая машина; 2 - подвод волокна; 3 - вывод волокна; 4 - кожух выравнивающих валиков; 5 - пресс для подпрессовки; 6 - конвейер; 7 - сетчатый конвейер; 8 - вакуум-отсос

После вакуум-формирующей мащины древесноволокнистый ковер поступает в ленточно-волковый пресс (рисунок 4.5), где предварительно подпрессовывается. Пресс состоит из двух пар валков и регистровых валиков, на которые натянуты ленты шириной 2250 мм. Скорость движения лент регулируется в пределах 9-50 м/мин. Нижняя лента проходит под сеткой вакуум-формирующей машины и движется со скоростью, равной скорости сетки.

Рисунок 4.5 - Ленточно-волковый пресс

1, 5 - прессовые валики; 2 - регистровые валики; 3, 4 - верхняя и нижние ленты; 6 - подвижная секция

Верхняя часть пресса состоит из двух секций, соединенных между собой шарнирно. В первой секции регистровые валики расположены наклонно под углом приблизительно 6 градусов по отношению к нижним, что позволяет постепенно уплотнять уходящий в пресс ковер.

Просвет между регистровыми валиками во входной части пресса, таким образом, может достигнуть 600 мм.

Регистровые валики второй секции расположены горизонтально, параллельно нижним валикам. Расстояние между валиками регулируют в пределах 200 мм. Давление подпрессовки 0,10-0,15 Мпа; линейное давление прессовых волков плтигает 1400 Н/см. В конце второй секции зазор между лентами несколько увеличен, что позволят снимать давление и исключает разрушение структуры древесноволокнистого ковра.

Древесноволокнистый ковер во время подпрессовки значительно плотняяется, становясь транспортабельным. При этом высота ковра уменьшается примерно в 2,5 раза. Оценкой качества ковра служит равномерность распределения плотности ковра и состояние его кромок на следующей стадии технологического процесса - форматной обрезке.

При производстве ДВП сухим способом вышедшие из пресса плиты поступают в станок обрезки кромок, в котором с каждой стороны плиты обрезается кромка шириной 50 мм. Обрезка кромок предварительна и выполняется для улучшения условий загрузки плит в этажерку, которая подает их в камеру кондиционирования (рисунок 4.6). Число полок в этажерке определятся этажностью пресса. В одной этажерке размещают плиты четырех запрессовок. Этажерки загружают с помощью устройства, которое поднимается на высоту 4 м с шагом 45 мм. Операции, связанные с движением этажерок и их загрузкой в камеру, механизированы.



Рисунок 4.6 - Общий вид камеры кондиционирования

1 - загрузочное устройство; 2 - направляющие; 3 - этажерка; 4 - привод этажерки; 5 - передаточная тележка; 6 - толкатель; 7 - автоматическая дверь; 8 - камера

Этажерка 3 с плитами перемещается к передаточной тележке 5 тросовым механизмом. Тележка передает этажерку на механизм загрузки камеры с толкателем 6. При установке этажерки на механизм загрузки дверь 7 автоматически открывается и пропускает этажерку в камеру 8. Камера разделена на четыре зоны: в зоне 1 происходит выравнивание температуры плит, в ней поддерживаются температура воздуха 60-65? С и относительная влажность воздуха 50%; в зонах 2 и 3 плиты увлажняются при температуре 65-75?С и относительной влажности воздуха 75-80%; в зоне 4 плиты охлаждаются при температуре 20-30?С и относительной влажности воздуха 65-70%. Воздух нагревают калориферами, а вентиляторы обеспечивают его циркуляцию. Одновременно в камере можно разместить 14 этажерок. Продолжительность обработки зон зависит от толщины полотна.

Также в производстве ДВП используются различные пилы для обрезки ковра до заданной ширины; станки для продольной распиловки, шлифовальные станки; различные типы конвейеров для транспортировки плит.



4.3 Анализ использования сырья и материалов

Анализ использования сырья и материалов предполагает составление материального баланса технологического процесса и расчет коэффициента использования сырья К_и.

Материальный баланс - количественная оценка химических веществ на входе и выходе данного производственного процесса.

Целью материального баланса является подсчет каждого килограмма химических веществ, которые

- запускаются в производство;

- возникают или разрушаются в процессе производства;

- выпускаются в качестве целевого (побочного) продукта производства;

- идут в отходы (газообразные, жидкие или твердые).

Производим расчет баланса воды, волокна, смолы и парафина для изготовления 140 т древесноволокнистых плит [5]. Исходные данные для расчета приведены в таблице 4.1

Таблица 4.1 - Исходные данные для расчета материального баланса

Показатель	Значение в %
влажность щепы	40
влажность волокна при размоле	60
влажность волокна после первой ступени сушки	50
влажность волокна после второй ступени сушки	5
влажность плит после горячего пресса	2
влажность плит после камеры кондиционирования	8
Потери на различных стадиях производства
при подготовке сырья (рубка, сортировка щепы)	3
в дефибраторе	5
в циклоне	3,7
при обрезке ковра после формования	4
при предварительной обрезке кромок	3
при форматной обрезке плит	1,7

Согласно ТУ 19-200-74, влажность готовых твердых плит сухого формования составляет 8%. Тогда 140 тонн готовой продукции на складе будет содержать:

абсолютно сухого волокна 0,92 * 140000 = 128800 кг

воды 140000-128800=11200 кг

По данным ВНИИДрева и действующих предприятий по сухому способу производства ДВП принимаем дозировку парафина в количестве 1% и дозировку смолы в количестве 2,5%.

Тогда весовое содержание смолы и парафина определяется следующим образом:

; кг

где n - масса смолы и парафина в 140 т готовой продукции

Количество абсолютно сухого волокна:

128800 - 4355,556 = 124444,444 кг

Получим:

количество парафина 0,01 * 124444,444 = 1244,444 кг

количество смолы 0,025 * 124444,444 = 3111,111 кг

Потери при форматной резке составляют 1,7%. Следовательно, на форматную обрезку поступает:

абсолютно сухого волокна 124444,444 * 1,017 = 126560 кг

воды 11200 * 1,017 = 11390,4 кг

парафина 1244,444 * 1,017 = 1265,6 кг

смолы 3111,111 * 1,017 = 3164 кг

Всего: 126560 + 11390,4 + 1265,6 + 3164 = 142379,6 кг

126560 кг

11390,4 кг

2115,556 кг

190,4 кг

124444,4 кг

11200 кг

Потери при этом составляют 2380 кг, в том числе:

абсолютно сухого волокна 126560 - 124444,444 = 2115,556 кг

воды 11390,4 - 11200 = 190,4 кг

парафина 1265,6 - 1244,444 = 21,156 кг

смолы 3164 - 3111,111 = 52,889 кг

Всего: 2115,556 + 190,4 + 21,156 + 52,889 = 2380 кг

На форматную обрезку плиты поступают с увлажнительных камер, где они увлажняются с 2% до 8%.

Плиты, поступившие в увлажнительную камеру, имеют следующий состав:

абсолютно сухого волокна 126560 кг

парафина 1265,6 кг

смолы 3164 кг

Количество воды определяем следующим образом:

кг

Количество воды, поглощаемой плитами в увлажнительной камере:

11390,4 - 2673,257 = 8717,143 кг

где число 11390,4 - это количество воды в плитах, поступающих на форматную обрезку после увлажнительной камеры.

В камеру кондиционирования плиты поступают после предварительной обрезки кромок. Потери при обрезке принимаем в количестве 3%. Тогда из пресса на предварительную обрезку поступает:

абсолютно сухого волокна 126560 * 1,013 = 130356,8 кг

где 126560 кг - масса абсолютно сухого волокна в плитах после предварительной обрезки кромок;

воды 2673,257 * 1,03 = 2753,455 кг

где 2673,257 кг - количество воды в материале до увлажнения плит в камере кондиционирования;

парафина 1265,6 * 1,03 = 1303,568 кг

смолы 3164 * 1,03 = 3258,92 кг

где 1265,6 кг и 3164 кг - это количество парафина и смолы соответственно при поступлении плит в камеру кондиционирования после предварительной обрезки кромок.

Всего: 130356,8 + 2753,455 + 1303,568 + 3258,92 = 137672,743 кг

При этом потери составляют:

137672,743 - 133662,857 = 4009,886 кг, из них

абсолютно сухого волокна 130356,8 - 126560 = 3796,8 кг

воды 2753,455 - 2673,257 = 80,198 кг

парафина 1303,568 - 1265,6 = 37,968 кг

смолы 3258,92 - 3164 = 94,92 кг

130356,8 кг

2753,455 кг

предварительная обрезка 3796,8 кг

кромок

80,198 кг

126560 кг

2673,257 кг

На горячий пресс поступают ковры с влажностью 5% и высушиваются до 2%. Всего в горячий пресс поступает:

абсолютно сухого волокна 130356,8 кг

парафина 1303,568 кг

смолы 3258,92 кг

воды (130356,8 + 3258,92 + 1303,568) * (100-95)/95 = 7101,015 кг

Всего: 130356,8 + 1303,568 + 3258,92 + 7101,015 = 142020,303 кг

В процессе сушки в горячем прессе испаряется воды:

(130356,8 + 3258,92 + 1303,568) *(100 - 95)/95 - (130356,8 + 3258,92 + 1303,568) * (100 - 98)/98 = 4347,56 кг

130356,8 кг

7101,015 кг

горячий пресс

4347,56

130356,8 кг

2753,455 кг

При продольной обрезке ковра перед горячим прессом отходы в количестве 4% возвращаются на формашину. Тогда на обрезную пилу с формашины поступает:

абсолютно сухого волокна 130356,8 *1,04 = 135571,072 кг

парафина 1303,568 * 1,04 = 1355,711 кг

смолы 3258,92 * 1,04 = 3389,277 кг

где 130356,8 кг, 1303,568 кг и 3258,92 кг - это количество абсолютно сухого волокна, парафина и смолы соответственно в плитах, поступающих на предварительную обрезку после горячего пресса;

воды 7101,015 * 1,04 = 7385,056 кг

где 7101,015 кг - количество воды в ковре перед подачей на горячий пресс.

Отходы при этом составляют 5680,813 кг, из них:

абсолютно сухого волокна 135571,072 - 130356,8 = 5214,272 кг

воды 7385,056 - 7101,015 = 284,041 кг

парафина 1355,711 - 1303,568 = 52,143 кг

смолы 3389,277 - 3258,92 = 130,357 кг

Всего: 5214,272 + 284,041 + 52,143 + 130,357 = 5680,813 кг

135571,072 кг

7385,056 кг

5214,272 кг

обрезная пила

284,041 кг

130356,8 кг

7101,015 кг

Эти отходы возвращаются на формашину. Всего в формашину поступает (волокно со второй ступени сушки + возвратные отходы):

абсолютно сухого волокна 130356,8 кг

воды 7101,015 кг

парафина 1303,568 кг

смолы 3258,92 кг

Всего: 130356,8 + 7101,015 + 1303,568 + 3258,92 = 142020,303 кг

На стадию сушки в циклонах теряется 3,7% вещества. Тогда с сушилок в циклоны поступает:

абсолютно сухого волокна 130356,8 * 1,037 = 135180 кг

воды 7101,015 * 1,037 = 7363,72 кг

парафина 1303,568 * 1,037 = 1351,8 кг

смолы 3258,92 * 1,037 = 3379,5 кг

Всего: 135180 + 7363,72 + 1351,8 + 3379,5 = 147275,02 кг

Отходы составляют: 147275,02 - 142020,303 = 5254,717 кг, из них:

абсолютно сухого волокна 135180 - 130356,8 =4823,2 кг

воды 7363,72 - 7101,015 = 262,705 кг

смолы 3379,5 - 3258,92 = 120,58 кг

парафина 1351,8 - 1303,568 = 48,232 кг

Всего: 4823,2 + 262,705 + 120,58 +48,232 = 5254,717 кг

135180 кг

7363,72 кг

4823,2 кг

циклоны 262,705 кг

130356,8 кг

7101,015 кг

Сушка волокна происходит в две ступени: на первой влажность снижается с 60% до 50%, а на второй ступени - с 50% до 5%.

При сушке на второй ступени испаряется воды:

(135180 + 3379,5 + 1351,8) * (100 - 50)/50 - (135180 + 3379,5 + 1351,8) * (100 - 95)/95 = 132547,547 кг

Всего на вторую ступень сушки поступает:

абсолютно сухого волокна 135180 кг

воды 139911,3 кг

парафина 1351,8 кг

смолы 3379,5 кг

где 139911,3 кг - это количество влаги в волокне после первой ступени сушки.

135180 кг

139911,3 кг

132547,547 кг

сушка второй ступени

135180 кг

7363,72 кг

На первой ступени сушки испаряется воды:

139911,3 * (100 - 40)/40 - 139911,3 *(100 - 50)/50 = 69955,65 кг

Всего на первую ступень сушки поступает:

абсолютно сухого волокна 135180 кг

воды 209866,95 кг

смолы 3379,5 кг

парафина 1351,8 кг

где 209866,95 кг - это количество воды в волокне, с влажностью 60%, до поступления на первую стадию сушки.

135180 кг

209866,95 кг

сушка первой ступени

69955,65 кг

135180 кг

139911,3 кг

Потери волокна в дефибраторе составляют 5% (около 2% за счет частичного гидролиза древесины при пропарке, а остальное - механические потери). Всего в дефибратор поступает:

абсолютно сухого волокна 135180 * 1.05 = 141939 кг

воды 94626 кг

парафина 1351,8 кг

где 94626 кг - количество влаги в древесине, поступающей в дефибратор после рубительного отделения, при влажности древесной щепы 40%.

141939 кг

94626 кг

115240,95 кг 6759 кг

дефибратор

135180 кг

209866,95 кг

На пропарку необходимо подать щепы (влажность 40%):

141939 / 0,6 = 236565 кг

Потери древесины в рубительном отделении составляют 3%.

На рубку поступает:

236565 * 1,03 = 243661,95 кг

При этом потери составляют:

243661,95 - 236565 = 7096,95 кг

из них:

абсолютно сухой древесины 7096,95 * 0,6 = 4258,17 кг

воды 7096,95 * 0,4 = 2838,78 кг

Всего в рубительное отделение поступает 243661,95 кг, из них:

абсолютно сухой древесины 243661,95 * 0,6 = 146197,17 кг

воды 243661,95 * 0,4 = 97464,78 кг

146197,17 кг

97464,78 кг

4258,17 кг

рубительное отделение

2838,78 кг

141939 кг

94626 кг

На этом расчет баланса сырья и материалов заканчивается. Данные о расходе сырья и материалов на 140 т готовых плит по ступеням технологической схемы приводятся в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Материальный баланс технологического процесса получения ДВП

Приход	Расход
Наименование материальных потоков	Количество, т	Наименование материальных потоков	Количество, т
Влажная древесина	243,662	Древесноволокнистые плиты	140
Парафин	1,352	Потери влажной древесины в рубительном отделении	7,097
Водорастворимая фенолформальдегидная смола СФЖ-3014	3,380	Потери волокна в дефибраторе	6,759
		Влага, испарившаяся при сушке	202,503
Вода, поступающая в дефибратор	115,241	Потери волокнистой массы в циклоне	5,255
		Влага, испарившаяся в процессе сушки на горячем прессе	4,348
Вода на увлажнение в камеру кондиционирования	8,717	Потери при предварительной обрезке кромок	4,010
		Потери при форматной обрезке плит	2,380
Всего	372,352	Всего	372,352

Также в этом подпункте следует рассчитать коэффициент использования сырья и материалов, который характеризует степень использования сырья и материалов в производстве продукции и определяется отношением количества полученной товарной продукции к количеству материалов, затраченных на производство этой продукции. Коэффициент использования сырья и материалов рассчитывается по формуле:

К_и = (140000/372352)*100%= 37,6%

Значение полученного коэффициента использования сырья и материалов свидетельствует о том, что сырье используется не полностью. В процессе производства образуется большое количество твердых отходов (отсев от сортировки щепы, кусковые от обрезки и раскроя ДВП, опилки от обрезки и раскроя ДВП). Следовательно, чтобы снизить потери сырья и материалов необходимо совершенствовать технологический процесс.

4.4 Использование воды и энергии

4.4.1 Использование воды

Существует два основных преимущества использования сухого метода производства ДВП перед мокрым: отсутствие стока и небольшой расход воды на производство.

Расход воды на технологические нужды представлен в таблице 4.3 [2].

Таблица 4.3 - Расход воды на технологические нужды

Наименование потребителей	Норма расхода на 1 т плит, м3	Расход воды в час, м3	Расход воды в сутки, м3	Режим работы оборудования
1	2	3	4	5
Шлюзовой затвор у питательных бункеров	0,19	2,4	57,6	Постоянно
Резервуар для хранения смолы	2,38	30	720	Летом
Бак для разведения парафиновой эмульсии	0,0021	0,72		4 мин в ч
Бак для разведения смолы	0,0061	1,92		8 мин в ч
Резервуар для хранения и баки для разведения, а также запаса смолы и парафиновой эмульсии	0,019	8,4	6,0	1 раз в неделю 1 ч 12 мин
Сушилка первой ступени для предварительной сушки волокна	0,010	6,0	6,0	1 раз в сутки
Шланг для разбавления волокна после запуска	0,020	6,3	6,3	25 мин 1 раз в сутки
Камера увлажнения	0,095	4,62	28,8	Постоянно
Установка для охлаждения холодных плит пресса	0,047	0,6	14,4	Постоянно
Лаборатория	0,009	0,16	3,01	Постоянно
Насосы для перекачки смолы из железнодорожных цистерн	-	0,3	0,3	3 мин 1 раз в сутки
Насосы для перекачки парафина		0,3	0,3	3 мин 1 раз в сутки
Итого		61,72
Примечание - При дозировке парафина в числителе 2,5, в знаменателе 3%; смолы соответственно 2,5 и 6%

Количество производимых стоков приведено в таблице 4.4 [2].

Таблица 4.4 - Количество производимых стоков

Наименование оборудования	Расход суточных вод, м3	Характеристика стока
	максимальный часовой	суточный
1	2	3	4
Шлюзовой затвор у бункера	2,4	57,6	Условно-чистый
Резервуар для хранения смолы	30,0	720	Условно-чистый
Резервуар для хранения и баки для разведения и запаса смолы и парафиновой эмульсии	8,4	6,0	100 мг/л формалина, 100 мг/л фенола, 202 мг/л парафина
Сушилка первой ступени для предварительной сушки волокна	12,3	12,3	БПК5-12500 мгО2/л, рН-4,5, суспензия 6 г/л
Установка для охлаждения холодных плит пресса	0,6	14,4	Условно-чистый
Лаборатория	0,12	0,12	Условно-чистый
Итого	53,82	810,42

На установке для промывки щепы, на сетке ящиков отходов собирается более крупная фракция коры и опилок, количество которых при нормальных условиях работы составит в среднем 44 кг/ч. Более тяжелые загрязнения щепы в виде песка и случайных включений собираются в отстойнике песка. Количество этой части загрязнений в среднем составляет 28,0 кг/ч.

Основное загрязнение сточных вод древесноволокнистого производства - взвешенные и растворимые органические вещества. В стоках содержатся волокна древесины; коллоидные вещества, в состав которых входят целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин; растворенные органические вещества: сахара, фурфурол, спирты, альдегиды, органические кислоты, красители, дубители; растворенные и нерастворенные химикалии, применяемые при проклейке древесноволокнистой массы: сульфат алюминия, парафин и др.

Сточные воды по концентрации загрязнений подразделяют на три группы:

- концентрированные, получаемые во время размола щепы и горячего прессования древесноволокнистого полотна;

- средней концентрации, образующиеся в бассейне оборотной воды (основное количество стоков);

- малоконцентрированные, получаемые от промывки сеток, глянцевых и транспортных листов, от охлаждения оборудования, а также от мытья производственных помещений.

Окончательная очистка сточных вод должна проводиться на очистных сооружениях биологическим методом. Опыт применения механической очистки в горизонтальных или вертикальных отстойниках, а также химической (путем коагуляции) и напорной флотацией высококонцентрированных вод показал, что этим преимущественно и достигается задержание взвешенных веществ. Коллоидные и растворенные органические примеси из сточных вод мало удаляются.

Механическая очистка позволяет уловить волокно, содержащееся в сбрасываемой оборотной воде, а также снизить нагрузку на сооружения для очистки сточных вод. Для биологической очистки сточных вод используются аэротенки с установками для биогенной подпитки азотом и фосфором.

В этом процессе сточные воды поступают на очистные сооружения по двум потокам: от производства и жилого поселка. Соотношение производственных стоков к хозяйственно-фекальным составляет 2:1.

Производственные стоки направляются в приемную камеру, оттуда - в песколовку. Из песколовки стоки поступают в горизонтальный отстойник. Хозяйственно-фекальные стоки с жилого поселка направляются в свою приемную камеру, затем в здание решеток и горизонтальные песколовки. Из песколовок стоки поступают в двухъярусные отстойники.

После отстоя сточные поды направляются в камеру смешения, минуя водоизмерительный лоток. Сюда же, в камеру смешения, поступают реагент (фосфор и азот) и сточная вода первого потока. После камеры смешения сточная жидкость направляется единым потоком на биологическую очистку в аэротенки.

Аэротенки-смесители предусматривают рассредоточенный впуск жидкости. Подача воздуха осуществляется по системе трубопроводов от воздуходувной станции. Из аэротенков стоки поступают на вторичные радиальные отстойники, затем - в распределительную камеру, из которой очищенная сточная вода попадает в контактные резервуары для хлорирования. При помощи насосов, расположенных в здании воздуходувной станции, сточная вода направляется в водоемы.

Образуемый ил в процессе очистки сточных вод в отстойниках напорными трубопроводами удаляется на иловые площадки. Избыточный активный ил поступает в двухъярусные отстойники. Для песка, удаляемого от песколовок посредством гидроэлеваторов, используют естественную яму.

На основании расчетов полная биологическая очистка сточных вод обеспечивает содержание БПК₂₀ на выпуске 15 мг/л.

Вопросы сгущения активного ила решаются с помощью механического оборудования. Высушенный ил используется в качестве корма, содержащего белки и витамины В₁₂.

В результате изучения производственного опыта рекомендуются следующие мероприятия и метод очистки сточных вод производства ДВП сухим способом:

1) сокращать количество сточных вод и сбрасываемых вместе с ними загрязнений путем организации систем оборотного водоснабжения и повторного применения части воды, а также усовершенствования технологических процессов;

2) отводить сточные воды по раздельным системам: системе отведения концентрированных сточных вод; системе оборотной воды от охлаждающих устройств и других установок, где образуются условно чистые или слабозагрязненные воды; системе ливневой канализации и системе бытовой канализации;

3) концентрированные сточные воды после извлечения из них волокна на сетчатых фильтрах с волокнистым подслоем или методом напорной флотации направлять через решетки и песколовки в горизонтальные или вертикальные отстойники (уловленное волокно может быть использовано для наливного слоя). После механической очистки сточные воды следует направлять на биологическую очистку в азротенки совместно с бытовыми сточными водами или отдельно, применяя биогенные добавки. При совместной очистке с бытовыми водами очищенные сточные воды должны быть подвергнуты обеззараживанию кислородом или хлорированием;

4) осадки из первичных отстойников вновь использовать в производстве, избыточный ил после соответствующей обработки - в качестве удобрений или для корма скота;

5) при необходимости очищать также воды оборотных циклов и ливневые.



4.4.2 Использование электроэнергии

Удельный расход электроэнергия на основное производство для заводов мощностью 110 т плит в сутки принимается 750 кВт•ч на 1 т плит. При увеличении мощности завода вдвое, т. е. при двух технологических линиях, расход электроэнергии снижается до 13% [1].

В главном корпусе для приема и распределения злектроэнергии устанавливается центральное распределительное устройство (РУ) на напряжении 6 кВ. От фидеров РУ осуществляется питание силовых понизительных, трансформаторных подстанций, а для остальных - прямое питание электродвигателей напряжением 6 кВ.

Расчетную мощность, необходимую для выбора трансформаторов и электрических сетей, определяют по формуле

P_р = K_и К_м / P_э

где P_у - установленная мощность, кВт; K_и - коэффициент использования; К_м - коэффициент максимума; P_э - эффективное число электродвигателей.

Расчетные коэффициенты принимают по эксплуатационным данным аналогичных заводов.

Для электропривода технологического оборудования используют трехфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором; трехфазные асинхронные двухскоростные электродвигатели с короткозамкнутым ротором; трехфазные коллекторные электродвигатели.

Последние два типа двигателей применяют для оборудования, требующего ступенчатого или плавного регулирования скорости вращения вала (шнеки для подачи щепы в дефибраторах, механизм подъема опускания загрузочной и разгрузочной этажерок и т. д.).

Электродвигатели для привода размалывающих дисков мельниц размола щепы и массы имеют большую мощность и работают на напряжении 6000 В с частотой 50 Гц. Все остальные электродвигатели работают на напряжении 380 В. Исполнение электродвигателей подбирают соответственно условиям работы каждого отделения или производственного участка.



5. Жизненный цикл продукции и основные виды воздействия производства на окружающую среду

5.1 Жизненный цикл продукции

Жизненный цикл ? это последовательные и взаимосвязанные стадии жизненной системы продукта или процесса, начиная с добычи природных ресурсов и заканчивая утилизацией отходов.

На основе анализа всех стадий жизненного цикла продукта можно получить полную характеристику воздействия данного продукта на окружающую среду.

Жизненный цикл ДВП в общем виде можно рассмотреть в виде схемы, представленной на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 - Схема жизненного цикла ДВП

Основным сырьем для производства ДВП является древесина и различные древесные отходы других производств, поэтому в схеме рассмотрена стадия лесозаготовки. Но для рассмотрения жизненного цикла в полном объеме следовало бы так же рассмотреть и получение всех остальных сырьевых компонентов.

На стадии лесозаготовки осуществляется воздействие на окружающую среду:

– нарушение ландшафта;

– вырубка лесов;

– нарушение целостности лесной экосистемы и др.

В процессе заготовки древесины в результате работы техники происходит нарушение почвенного покрова, утечка нефтепродуктов, выбросы в атмосферу продуктов горения топлива и т.п. На стадиях транспортировки также осуществляется негативное воздействие: выделение в атмосферу продуктов горения топлива, утечка нефтепродуктов, изъятие земель для строительства дорог.

На стадии эксплуатации, являющейся самой продолжительной по времени, возможна эмиссия в атмосферу фенолформальдегидных смол, которые оказывают негативное влияние на здоровье человека и на биосферу в целом. Хотя в последнее время разрабатываются методы для минимизации негативного влияния химических составляющих ДВП и существуют методы производства, в которых фенолформальдегидные смолы заменяются на другие химикаты, но все равно не следует исключать данного вредного воздействия.

В ходе процесса потребления ДВП с течением времени плиты подвергаются физическому и моральному износу, в результате чего они теряют свои качества и превращаются в отходы потребления, которые могут служить вторичным сырьем.

Если отходы не подвергаются вторичному использованию, то наступает стадия вывода продукта из эксплуатации. На этой стадии происходит либо сжигание данных отходов потребления, либо их захоронение на специально отведенных площадках, что крайне негативно сказывается на состоянии окружающей среды. В процессе сжигания в атмосферу поступают токсичные продукты горения древесноволокнистых плит, а в результате захоронения происходит изъятие больших площадей земель, а так же процесс разложения ДВП протекает намного дольше, чем обычной древесины. В результате разложения могут так же, под действием различных факторов, образовываться токсичные продукты химических составляющих плит, и в результате поступление этих продуктов в почву, грунтовые воды, а из них в другие водные объекты и по пищевой цепи в продукты питания человека.

Воздействие процесса производства ДВП на окружающую среду можно представить в виде матрицы ОЖЦ. Примем, что 0 - минимальное воздействие на окружающую среду, а 10 - максимальное воздействие на окружающую среду. Матрица ОЖЦ представлена в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Матрица ОЖЦ

Экологические проблемы	Затраты ресурсов	Затраты энергии	Эмиссия в воздух	Эмиссия в воду	Твердые отходы	Всего
Глобальное потепление	2	3				5
Разрушение озонового слоя						0
Качество воздуха	2	3	3		2	10
Качество воды				3		3
Использование земли	4				3	7
Транспорт		3			1	4
Шум	3	3				6
Всего	11	12	3	3	6

Как видно из таблицы, данная продукция оказывает серьезное воздействие на качество воздуха. Потребление энергии также велико. Менее серьезно выглядит проблемам прямых эмиссий при производстве, а проблема озонового слоя вообще не имеет связи с жизненным циклом исследуемого товара.

Более подробно процесс воздействия производства ДВП можно рассмотреть с помощью экологического баланса продукции представленного в таблице 5.2 [10].

Таблица 5.2 - Экологический баланс продукта

Стадии жизненного цикла	Изъятие ресурсов	Поступления загрязняющих веществ и отходов в окружающую среду
		атмосфера	гидросфера	почва
Лесозаготовка	На стадии лесозаготовки происходит вырубка леса на больших площадях. Снижение лесных площадей может привести к негативным последствиям (глобальное потепление, процесс выветривания, эрозия почв, изменение уровня грунтовых вод)	Пыль в процессе рубки древесного сырья, выбросы в процессе сжигания топлива в технике для лесозаготовки, транспортировки древесного сырья (автомобильный, железнодорожный).	В процессе транспортировке древесины водным путем.	Кора и опилки при раскрое бревен, кусковые отходы натуральной чистой древесины, сучья, ветви, вершины, пни, корни. Изъятие земель на строительство дорог. Разлив нефтепродуктов, масел.
Производство ДВП	Использование электроэнергии, воды.	Выбросы СО2 ,СО, SO2 в процессе сжигания топлива на стадиях сушки, формальдегид	Сточные воды в процессах промывки щепы от минеральных примесей.	Отсев от сортировки щепы, кусковые от обрезки ДВП, опилки от обрезки и раскроя ДВП, кусковые от раскроя ДВП, кора. Различный промышленный мусор.
Эксплуатация		Выделение формальдегида
Вывод продукта из эксплуатации	Использование земельных ресурсов	Выделение формальдегида		Образование твердых отходов

Таким образом, рассмотрев весь жизненный цикл ДВП можно сделать следующий вывод: воздействие на окружающую среду производства ДВП не ограничивается только процессом производства, а осуществляется на протяжении всего жизненного цикла продукта. На стадии лесозаготовки происходит образование большого количества твердых отходов, сама добыча древесины наносит ущерб окружающей среде (нарушение земель, эрозия почв, процесс выветривания). В процессе эксплуатации происходит выделение различных химических веществ из изготовленного продукта. Именно поэтому воздействие данного процесса на окружающую среду можно считать существенным.

5.2 Основные виды воздействия производства на окружающую среду

В ходе своей деятельности производство оказывает различные виды воздействия на окружающую среду, а именно происходит образование твердых отходов, сточных вод, а также выбросов в атмосферу.

Твердые отходы.

На участке производства и обработки плит образуются отходы: возвращаемые в производство, предлагаемые к использованию и безвозвратные потери. Отходы, возвращаемые в производство, образуются:

– при формировании ковра;

– при продольной резке ДВП.

Безвозвратные потери образуются:

– при формировании ковра;

– при прессовании;

– при промывке емкостей;

Отходы, предлагаемые к использованию, образуются при поперечной резки готовых плит, которые идут на сжигание на ТЭС и для нужд населения.

Так же в процессе деятельности производства ДВП образуются производственные отходы: отработанное масло, металлолом, промышленный мусор, ртутьсодержащие лампы, отработанные аккумуляторы, отработанные шины и др.

При работе технологического оборудования производства ДВП используется масло индустриальное. Замена масла происходит при плановых ремонтах оборудования.

Металлолом образуется при ремонте и замене технологического оборудования (металлоконструкций, бункеров, корпусов редукторов, насосов, арматуры, трубопроводов), а также как отходы при изготовлении деталей на металлорежущих станках (стружка стальная, стружка бронзовая).

Промышленный мусор образуется при чистке оборудования во время ремонтов и эксплуатации оборудования, в результате уборок производственных помещений, территории цеха и территории вокруг него, чистке кровель.

В состав промышленного мусора входят отходы, образующиеся при чистке оборудования: ветошь, мелкий камень, бумага, упаковка, строительный мусор (бетон, кирпич, доски).

Отработанные аккумуляторы и отработанные шины образуются как отходы от работы электропогрузчиков и дизельного погрузчика. Отработанные аккумуляторы хранятся в ремонтной зоне склада готовой продукции, затем вывозятся автотранспортом и передаются на предприятие, имеющее лицензию для их переработки.

Отработанные ртутьсодержащие лампы собираются и временно хранятся в складских помещениях, с дальнейшей передачей на утилизацию на предприятие, имеющее лицензию для их переработки.

Сточные воды.

Основное загрязнение сточных вод в производстве ДВП - взвешенные и растворимые органические вещества. В стоках содержатся волокна древесины, коллоидные вещества, в состав которых входят целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин; растворимые органические вещества (сахар, фурфурол, спирты, альдегиды, кислоты, красители, дубители); растворимые и нерастворимые химикалии (сульфат алюминия, парафин и др), применяемые при проклеивании древесноволокнистой массы.

По концентрации загрязнений сточные воды подразделяются на три группы:

– концентрированные, получаемые во время размола щепы и горячего прессования древесноволокнистого полотна;

– средней концентрации, образующиеся в бассейне оборотной воды (основное количество стоков);

– низкоконцентрированные, получаемые от промывки сеток, глянцевых и транспортных листов, от охлаждения оборудования, а так же от мытья производственных помещений.

Для уменьшения количества волокна производственные сточные воды отливочно-прессового отделения перед сбросом в наружную сеть проходят технологическую очистку на фильтре. Чтобы снизить количество взвешенных веществ, устанавливают специальные отстойники.

Основную очистку сточных вод производят на очистных сооружениях, где применяют механическую очистку, а также химическую (путем коагуляции). Для полной очистки сточных вод используют аэротенки, в которых сточные воды обрабатываются биогенными элементами (фосфор и азот) при постоянном аэрировании (продувка воздухом). Полная биологическая очистка сточных вод и последующий их отстой должны обеспечивать содержание в месте сброса очищенной воды 15 мг/л.

Мерами по охране окружающей среды предусматривается сокращение количества сточных вод и сбрасываемых вместе с ними загрязнений путем организации систем оборотного водоснабжения и повторного использования части воды, а также усовершенствование технологических процессов [1].

Газовые выбросы.

Опилки и пыль, образуемые при раскрое древесноволокнистой плиты, поступают на эксгаустерные установки, которые являются газопылеочистными установками (ГПОУ), состоящие из циклонов и баков отходов. На циклоны эксгаустерной установки подведена вода. После орошения воздух отделяется от пыли, опилок, которые, смешиваясь с водой, поступают в бак отходов и периодически откачиваются в бассейн массы для повторного использования в производстве[6].

Газовые выбросы контролируются промышленно-экологической лабораторией, согласно требований, утвержденных нормативно-технической документации.

При производстве ДВП так же имеет место физического загрязнение окружающей среды: шум, вибрация, электромагнитное излучение, тепловое загрязнение.

Таким образом, производство ДВП оказывает воздействие на все компоненты биосферы: поверхностные и подземные воды, атмосферный воздух и почву. Для ослабления негативного влияния, необходимо наиболее полное вторичное использование отходов производства, которое осуществляется либо возвратом отходов в процесс данного производства, либо использования древесных отходов в других производствах (например, для производства щитового паркета и др.). Большая часть древесных отходов используется в качестве энергоносителя, а именно подвергается сжиганию, что является нерациональным и при горении могут выделяться вредные вещества. Так же для уменьшения вредного воздействия на окружающую среду, используемые в производстве фенолформальдегидные смолы необходимо заменять наиболее безопасными видами связующих веществ (карбамидоформальдегидными смолами). В настоящее время большое число заводов по производству ДВП стараются не использовать фенолформальдегидные смолы и ищут способы из замены.

Основным достоинством производства ДВП является то, что в качестве основного сырья используются древесные отходы с других производств.



Заключение

В данной курсовой работе была рассмотрена технология производства древесноволокнистых плит (ДВП). В состав которого входит древесное сырье, а также связующие добавки и другие химические добавки, придающие плитам необходимые свойства. Также можно сказать, что выбор сухого способа производства ДВП, вполне обоснован. Твердые древесноволокнистые плиты марки Т_с-300, Т_с-350, Т_с-400, Т_с-450, СТ_с500, имеющие толщину от шести до десяти миллиметров и плотность от 800 до 1100кг/мі используются в мебельной промышленности. При сухом способе предпочтительна лиственная древесина, а если используются хвойные породы, то необходим повышенный расход связующих. Таким образом при сухом способе необходимы связующие материалы. При сухом способе расход воды меньше, чем при мокром в несколько раз, отсюда и количество сточных вод при сухом способе - ниже. Недостатком сухого способа является то, что мягкие ДВП, используемые в качестве тепло- и звукоизоляторов, из-за рыхлой структуры, производятся только мокрым способом. Основным преимуществом сухого способа производства ДВП является небольшое потребление воды, отсюда меньшее количество сточных вод. Это особо важно для проведения различных природоохранных мероприятий, затрачивается меньше средств на очистку сточных вод.

ДВП - это самый недорогой и самый пластичный вид деревосодержащих материалов. Она легко гнется, режется, легко монтируется, приобретает любую необходимую форму.

ДВП почти никогда не используют для отделки фасадов мебели, однако она почти всегда играет роль задней стенки шкафа или тумбы, днища выдвижных ящиков или дивана. В общем древесноволокнистая плита нужна там, где требуется с минимальными затратами придать мебели завершенный вид.

Помимо производства мебели, они могут использоваться в строительстве (утепление помещений или крыш загородных домов), для выравнивания поверхностей (обшивка стен и потолка), изготовления тары.



Список использованных источников

1 Технология производства древесноволокнистых плит: Т38 учебное пособие для студентов учреждений высшего образования по специальности «Химическая технология переработки древесины» / Т. В. Соловьева [и др.]. - Минск: БГТУ, 2013. - 184 с.

2 Ребрин С. П., Мерсов Е. Д., Евдокимов В. Г. Технология древесноволокнистых плит. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Лесн. пром-сть, 1982. - 272 с.

3 Карасев Е. И., Каменков С. Д. Оборудование предприятий для производства древесных плит. - М.: МГУЛ, 2002. - 320 с.: ил. 184.

4 Справочник по древесноволокнистым плитам / В. И. Бирюков, М. С. Лащавер, Е. Д. Мерсов и др. - М.: Лесная пром-сть, 1981. - 184 с.

5 Леонович А. А. Технология древесных плит: прогрессивные решения: Учеб. пособие. - СПб.: ХИМИЗДАТ, 2005. - 208 с.

6 Мерсов Е. Д. Производство древесноволокнистых плит: Учеб. для ПТУ - М.: Высш. шк., 1989. - 232 с.

7 Волынский, В. Н. Технология стружечных и волокнистых древесных плит: учеб. пособие дл вузов / В. Н. Волынский. - Таллин: Дезидерата, 2004

8 Тришин, С. П.Технология древесных плит: учеб. пособие / С.П.Тришин. - 2-е изд. - М.: МГУЛ, 2005

9 Соловьева, Т. В. Химическое превращение древесины в технологии древесноволокнистых плит: учеб. пособие / Т. В. Соловьева. - Минск: БГТУ, 2004

10 Сборник нормативных документов по вопросам охраны окружающей среды. Обращение с отходами / В. С. Зубрицкий, А. А. Савастенко, В. В. Ходин. - Минск: «Бел НИЦ «Экология», 2008 - 152 с.

Размещено на Allbest.ru

...