Расчет массы подготовительного отдела фабрики легкомелованной бумаги

Размещено на http://www.allbest.ru/

14

________________________________________________________________________________________

Санкт-Петербургский Государственный Технический Университет Растительных Полимеров

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

РАСЧЕТ МАССЫ ПОДГОТОВИТЕЛЬНОГО ОТДЕЛА ФАБРИКИ ЛЕГКОМЕЛОВАННОЙ БУМАГИ МАРКИ А ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ 67,85 ТОНН В СУТКИ ИЛИ 18273 ТОНН В ГОД

СОДЕРЖАНИЕ

• Введение
• 1. Исходные данные
• 2. Расчет производительности бумагоделательной машины и фабрики
• 3. Расчет расхода свежих полуфабрикатов
• 4. Расчёт и выбор размалывающего оборудования
• 5. Расчет емкости бассейнов
• 6. Расчет и выбор массных насосов
• 7. Расчет и выбор оборудования для переработки оборотного брака
• 8. Спецификация основного оборудования
• Литература
• ВВЕДЕНИЕ
• Производство бумаги в настоящее время является сложным и энергоемким процессом, который складывается из следующих стадий:
• · приготовление бумажной массы (размол и смешение компонентов, проклейка, наполнение и окраска бумажной массы);
• · выработка бумажной массы на бумагоделательной машине (разбавление водой и очистка массы от загрязнений, отлив, прессование и сушка, а также первичная отделка);
• · окончательная отделка (каландирование, резка);
• · сортировка и упаковка.
• При размоле древесным волокнам придают необходимые толщину и физические свойства. Размол производится в аппаратах периодического и непрерывного действия (роллах, конических и дисковых мельницах, рафинерах и других). Чтобы сделать бумагу пригодной для письма и придать ей гидрофобные свойства, в бумажную массу вводят канифольный клей или парафиновую эмульсию, способствующие слипанию вещества (так называемая проклейка); для повышения связи между волокнами и увеличения механической прочности и жёсткости добавляют крахмал. Для повышения белизны, гладкости, мягкости и непрозрачности, а также улучшения печатных свойств бумаги вводят минеральные наполнители (каолин, мел, тальк); для придания цвета и повышения белизны - анилиновые (реже минеральные) красители. Все эти операции производятся в массоподготовительном отделе бумажной фабрики.
• Цель данной работы - произвести расчет массоподготовительного отдела фабрики легкомелованной бумаги.
• С учетом специфики заданной темы структура работы позволяет последовательно произвести расчет производительности бумагоделательной машины, расчет расхода полуфабрикатов, размалывающего оборудования, емкости бассейнов, оборудования для переработки оборотного брака.
• бумагоделательный машина массоподготовительный фабрика
• 1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
• Готовой продукцией в данной работе является легкомелованная бумага марки А, предназначенная для этикетирования и наружной упаковки пищевых продуктов. Бумага должна соответствовать параметрам, установленным соответствующими ГОСТами и указанным в табл. 1.
• Таблица 1. Показатели качества заданной бумаги

№	Наименование показателей	Значения показателей по ГОСТ
1	Состав по волокну:
	целлюлоза СФА хвойная	не более 40 %
	целлюлоза СФА лиственная	не более 60 %
2	Масса 1 м2	100 г/м2
3	Разрывная длина в машинном направлении	не более 3000 м
4	Проклейка	1,25 мм
5	Зольность	12 %
6	Белизна	95…97 %
7	Гладкость по верхней и сетчатой стороне	не менее 150…200 с
8	Деформация после намокания в воде:
	в продольном направлении	не более + 0,5 %
	в поперечном направлении	не более + 2,5 %
9	Поверхностная впитываемость воды при одностороннем смачивании	25…70 г/м2
10	Сорность:
	соринок размером 0,1…0,5 мм2	не более 130
	соринки площадью свыше 0,5 мм2	_
11	Влажность	6 %

• Полуфабрикаты и основные химикаты, применяемые для производства заданной бумаги, должны соответствовать параметрам, установленным соответствующими ГОСТами и указанным в табл. 2.
• Таблица 2. Показатели качества полуфабрикатов и основных химикатов

№	Наименование полуфабрикатов и химикатов	Показатели по ГОСТ
1	Целлюлоза СФА белёная из хвойных пород древесины	1. Механическая прочность при размоле в мельнице ЦРА при 60 °ШР и массе отливки 1 м2 - 75 г. 2. Разрывная длина - не менее 7500 м. 3. Излом - не менее 300 двойных перегибов. 4. Массовая доля смол и жиров - не более - 1,3 %. 5. Сорность: · число соринок на 1 м2 площадью 0,1…1,0 мм2 - не более 700; · число соринок на 1 м2 площадью 1,0…1,2 мм2 - не допускается.
2	Целлюлоза СФА белёная из лиственных пород древесины	1. Механическая прочность при размоле в мельнице ЦРА при 60 °ШР и массе отливки 1 м2 - 75 г. 2. Разрывная длина - не менее 7200 м. 3. Сопротивление раздиранию - не менее 390…400 МПа. 4. Белизна - не менее 85 %. 5. Сорность: · число соринок на 1 м2 площадью 0,1…1,0 мм2 - не более 40; · число соринок на 1 м2 площадью 1,0…1,2 мм2 - не более 3. 6. Влажность - не более 40 %.
3	Клей «Аквапел-320»	Концентрация - не менее 20 %
4	Мел МПНБ-2	1. Влажность - не более 10 %. 2. Остаток на сите 09 - не более - 0,4. Остаток на сите 02 - не более - 0,05. 3. Белизна - не менее 84 %.
5	Крахмал «С-BOND»	1. Влажность - 16,5…18,5 %. 2. Кислотность - не менее 70. 3. Вязкость по ВЗ-4 - не более 70 с. 4. рН 2 % раствора - не более 4,5; рН 30 % раствора - не более 5.
6	Оптический отбеливатель «Тинопал АПБ»	1. Плотность - 1,15 г/см3. 2. рН 8,9…9,5. 3. Вязкость - не более 50 мПа·с.

• 2. РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ И ФАБРИКИ
• 1. Все расчеты в данной работе производим согласно методическим указаниям: Парамонова Л.Л. и др. Основные технологические расчеты по массоподготовительному отделу и залу бумагоделательных машин. СПб.: Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров, 2008. - С. 4 - 16.
• 2. Определяем максимальную часовую производительность брутто при безобрывной работе бумагоделательной машины по формуле:
• 2827,20 кг/ч = 2,83 т/ч,
• где В_н = 2,48 м - ширина бумажного полотна на накате, принятая согласно методическим рекомендациям;
• V = 190 м/мин - средняя рабочая расчётная скорость, принятая согласно методическим рекомендациям;
• q = 100 г/м² - заданная масса 1 м² бумаги;
• 0,06 - коэффициент, учитывающий перевод граммов в килограммы, минуты в часы.
• 3. Определяем максимальную производительность брутто при безобрывной работе бумагоделательной машины в течение суток по формуле:
• 67,85 т/сут.
• 4. Определяем среднесуточную производительность машины нетто по формуле:
• 54,28 т/сут.,
• где К_эфф = 0,8 - коэффициент эффективности использования бумагоделательной машины, принятый согласно методическим рекомендациям.
• 5. Определяем среднесуточную производительность бумагоделательной машины нетто по фабрике:
• 18723 т/год,
• где z = 345 - количество дней работы машины в год, принятое согласно методическим рекомендациям.
• 6. Определяем производительность по фабрике, исходя из производительности и количества установленных машин (1 машина):
• Q_н.ф. = 54,28·1 = 54,28 т/сут;
• Q_год.ф. = 18273·1 = 18273 т/год.
• 7. Изображаем схему массоподготовительного отдела фабрики, производящей заданную бумагу, на рис. 1.
• Рис. 1. Схема массоподготовительного отдела бумажной фабрики
• 3. РАСЧЕТ РАСХОДА СВЕЖИХ ПОЛУФАБРИКАТОВ
• 1. Заданная легкомелованная бумага марки А вырабатывается из 40 % белёной СФА хвойной целлюлозы и 60 % белёной СФА лиственной целлюлозы.
• Расход свежих полуфабрикатов для производства бумаги определяем по формуле:
• где В = 6 % от 1000 кг = 60 кг/т - заданное содержание влаги в 1 т бумаги;
• З = 12 % - заданная зольность бумаги;
• К = 14,0 кг/т - заданный расход клея;
• Р = 1 % от 1000 кг = 10 кг/т - безвозвратные потери волокна, принятые согласно методическим рекомендациям;
• О_т = 0 - отходы волокна на другие виды продукции, принятые согласно методическим рекомендациям;
• 0,75 % - коэффициент, учитывающий удержание клея в бумаге;
• 0,88 - коэффициент, учитывающий влажность целлюлозы.
• 2. Определяем расход белёной СФА хвойной целлюлозы для изготовления 1 т бумаги по формуле:
• q_хц = 938,07·0,40 = 375,23 кг/т = 0,37 т/т.
• Определяем расход белёной СФА лиственной целлюлозы для изготовления 1 т бумаги по формуле:
• q_лц = 938,07·0,60 = 562,84 кг/т = 0,56 т/т.
• 3. Определяем расход полуфабрикатов для обеспечения максимальной суточной производительности бумагоделательной машины:
• · белёная СФА хвойная целлюлоза:
• · Q_хц = q_хц·Q_с.бр. = 0,37·67,85 = 25,10 т/сут;
• · белёная СФА лиственная целлюлоза:
• · Q_лц = q_лц·Q_с.бр. = 0,56·67,85 = 38,00 т/сут.

4. Определяем расход полуфабрикатов для обеспечения среднесуточной производительности бумагоделательной машины:

· белёная СФА хвойная целлюлоза:

Q_хц = q_хц·Q_с.н. = 0,37·54,28 = 20,08 т/сут;

· белёная СФА лиственная целлюлоза:

Q_лц = q_лц·Q_с.н. = 0,56·54,28 = 30,40 т/сут.

5. Определяем расход полуфабрикатов для обеспечения годовой производительности бумагоделательной машины и фабрики:

· белёная СФА хвойная целлюлоза:

Q_хц = q_хц·Q_год.ф = 0,37·18723 = 6927 т/год;

· белёная СФА лиственная целлюлоза:

Q_лц = q_лц·Q_год.ф = 0,56·18723 = 10485 т/год.

5. Сводим полученные результаты в табл. 3.

Таблица 3. Сводные данные по производству бумаги и расходу полуфабрикатов

Виды бумаги и полуфабрикатов	Ед. изм.	Удельный расход на 1 т бумаги	Бумагоделательная машина	Бумажная фабрика
			час	сутки	год	сутки	год
				при безобрывной работе	с учётом Кэфф
Легкомелованная бумага марки А	т	-	2,08	67,85	54,28	18723	54,28	18723
Белёная СФА хвойная целлюлоза	т	0,37	0,79	25,10	20,08	6927	20,08	6927
Белёная СФА лиственная целлюлоза	т	0,56	1,17	38,00	30,40	10485	30,40	10485

4. РАСЧЁТ И ВЫБОР РАЗМАЛЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ

1. При расчёте количества мельниц исходим из положения, что эффект размола примерно пропорционален расходу электроэнергии. Максимальный расход воздушно-сухого волокна составляет 63,10 т/сут., из них 25,10 т белёной СФА хвойной и 38,00 т белёной СФА лиственной целлюлозы (см. табл. 3). Размол полуфабрикатов производится раздельно.

2. Расход электроэнергии на размол белёной СФА хвойной целлюлозы определяем по формуле:

8032 кВт·ч/сут.,

где е = 16 кВт·ч/(т·°ШР) - удельный расход электроэнергии, принятый согласно методическим рекомендациям;

Р_с = 25,10 т - количество воздушно-сухой целлюлозы, подлежащей размолу (см. выше);

а = 13 °ШР - степень помола целлюлозы до размола, принятая согласно методическим рекомендациям;

в = 33 °ШР - степень помола целлюлозы после размола, принятая согласно методическим рекомендациям.

Расход электроэнергии на размол белёной СФА лиственной целлюлозы определяем по формуле:

6916 кВт·ч/сут.,

где е = 14 кВт·ч/(т·°ШР) - удельный расход электроэнергии, принятый согласно методическим рекомендациям;

Р_с = 38,00 т - количество воздушно-сухой целлюлозы, подлежащей размолу (см. выше);

а = 15 °ШР - степень помола целлюлозы до размола, принятая согласно методическим рекомендациям;

в = 28 °ШР - степень помола целлюлозы после размола, принятая согласно методическим рекомендациям.

3. Определяем суммарную мощность электродвигателей мельниц, размалывающих белёную СФА хвойную целлюлозу, по формуле:

394 кВт,

где Ж = 24 ч;

з = 0,85 - коэффициент загрузки электродвигателей.

Определяем суммарную мощность электродвигателей мельниц, размалывающих белёную СФА лиственную целлюлозу, по формуле:

339 кВт.

4. Согласно методическим указаниям, принимаем размол в две ступени и распределение энергии по ступеням размола: Ч₁ = 55 %, Ч₂ = 45 %.

Распределяем мощность электродвигателей мельниц, размалывающих белёную СФА хвойную целлюлозу:

216,70 кВт;

177,30 кВт.

Распределяем мощность электродвигателей мельниц, размалывающих белёную СФА лиственную целлюлозу:

186,45 кВт;

152,55 кВт.

5. В соответствии с полученными результатами принимаем мельницы, перечисленные в табл. 4.

Таблица 4. Основные параметры мельниц для размола целлюлозы

Ступень	Необходимая мощность (кВт)	Типоразмер мельницы	Кол-во	n (об/мин)	Н (кВт)	УН (кВт)	Q (т/сут)
Первая ступень размола хвойной целлюлозы	216,70	МД-14-01	2	750	150	150	50…200
Вторая ступень размола хвойной целлюлозы	177,30	МД-14-01	2	750	150	150	50…200
Первая ступень размола лиственной целлюлозы	186,45	МД-14-01	2	750	150	150	50…200
Вторая ступень размола лиственной целлюлозы	152,55	МД-14-01	2	750	150	150	50…200

5. РАСЧЕТ ЕМКОСТИ БАССЕЙНОВ

1. Расчёт ёмкости бассейнов производим, исходя из максимального количества массы, подлежащей хранению, и потребного времени хранения массы в бассейне.

2. Емкость бассейнов определяем по общей формуле:

где С - максимальная суточная потребность в целлюлозе или максимальная суточная производительность бумагоделательной машины (см. соответственно главу 3 и главу 2);

n - влажность:

· 12 % для целлюлозы;

· 6 % для бумаги;

t - время хранения массы в бассейне, принятое согласно методическим указаниям:

· 2 ч для целлюлозы;

· 0,5 ч для бумаги;

z = 24 - количество рабочих часов в сутках;

С - концентрация целлюлозной суспензии в бассейне, принятая согласно методическим указаниям:

· 4,0 % в приемных бассейнах;

· 3,5 % в бассейнах для размолотой целлюлозы;

· 3,2 % в композиционном бассейне;

· 3,0 % в машинном бассейне;

К = 1,2 - коэффициент, учитывающий степень заполнения бассейна, принятый согласно методическим указаниям.

Приёмные бассейны для целлюлозы:

55,22 м³;

83,60 м³.

Бассейны для размолотой целлюлозы:

63,11 м³;

95,54 м³.

Композиционный бассейн:

49,83 м³.

Машинный бассейн:

53,15 м³.

3. Для облегчения изготовления, компоновки, эксплуатации и ремонта бассейнов производим унификацию объёмов бассейнов (табл. 5).

Таблица 5. Унификация объёмов бассейнов

Наименование бассейнов	По расчёту	После унификации	Тип циркуляционного устройства	Мощность электродвигателей (кВт)
	t (ч)	V (м3)	t (ч)	V (м3)
Приёмные бассейны:					ЦУ 10-02	50
для хвойной целлюлозы	2	55,22	2,53	70
для лиственной целлюлозы	2	83,60	1,67	70
Бассейны размолотой целлюлозы:					ЦУ- 10-02	50
для хвойной целлюлозы	2	63,11	2,22	70
для лиственной целлюлозы	2	95,54	1,46	70
Композиционный бассейн	0,5	49,83	0,50	50	ЦУ 10-02	50
Машинный бассейн	0,5	53,15	0,47	50	ЦУ 10-02	50

Время хранения массы в бассейнах после унификации определяем по общей формуле:

6. РАСЧЕТ И ВЫБОР МАССНЫХ НАСОСОВ

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

2. Производительность насосов определяем по общей формуле:

где Р = 67,85 т - максимальная суточная производительность бумагоделательной машины (см. главу 2);

n = 12 % для целлюлозы и 6 % для бумаги - влажность, принятая согласно методическим указаниям;

z = 24 ч - количество рабочих часов в сутки;

С - концентрация суспензии на нагнетающей линии насоса:

· 4,0 % в приемных бассейнах;

· 3,5 % в бассейнах для размолотой целлюлозы;

· 3,2 % в композиционном бассейне;

· 3,0 % в машинном бассейне;

1,3 - коэффициент, учитывающий запас производительности насоса.

Насос, подающий размолотую целлюлозу из бассейна гидроразбивателя в бассейн первой ступени размола:

80,85 м³/ч.

По справочной таблице принимаем центробежный насос модели ЦНСГ 105-98, Q_н = 105 м³/ч.

Насос, подающий волокнистую суспензию в композиционный бассейн из бассейна размолотой целлюлозы:

115,51 м³/ч.

По справочной таблице принимаем центробежный насос модели ЦНСГ 180-85, Q_н = 180 м³/ч.

Насос, подающий бумажную массу в машинный бассейн:

107,98 м³/ч.

По справочной таблице принимаем центробежный насос модели ЦНСГ 180-85, Q_н = 180 м³/ч.

Насос, перекачивающий бумажную массу из машинного бассейна в рафинирующую мельницу:

115,16 м³/ч.

По справочной таблице принимаем центробежный насос модели ЦНСГ 180-85, Q_н = 180 м³/ч.

7. РАСЧЕТ И ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОБОРОТНОГО БРАКА

1. Количество оборотного брака при выработке заданной легкомелованной бумаги марки А составляет:

· на бумагоделательной машине - 4 %;

· на продольно-резательном станке - 3 %;

· на суперкаландре - 1 %;

· всего - 8 % от Q_с.бр..

Кроме того, при расчёте, оборудования для переработки оборотного брака учитываем отсечки на сетке машины а = 40 мм и кромки, отсекаемые на продольно-резательном станке в = 50 мм. По отношению к полной производительности машины отсечки и кромки составляют:

3,63 % от Q_с.бр..

Общее количество оборотного брака в сутки определяем по формуле:

Q_брака = Q_с.бр.·(0,08 + 0,0363) = 67,85·(0,08 + 0,0363) = 7,89 т.

Для рафинирования оборотного брака принимаем пульсационную мельницу типа МП-03 (Q = 40…90 т/сут., N = 75 кВт).

2. Емкость бассейнов для оборотного брака определяем, исходя из общего запаса хранения t = 0,5 ч.

Определяем емкость бассейна для сгущённого (неразмолотого) брака по формуле:

33,22 м³,

где n = 6 % - влажность:

z = 24 - количество рабочих часов в сутках;

С = 4 % - концентрация целлюлозной суспензии в бассейне, принятая согласно методическим указаниям.

Емкость бассейна для рафинированного (размолотого) брака определяем по формуле:

37,96 м³,

где С = 3,5 % - концентрация целлюлозной суспензии в бассейне, принятая согласно методическим указаниям.

В целях унификации применяем для сгущенного и рафинированного брака одинаковые бассейны емкостью по 35 м³ каждый.

3. Производительность насосов для перекачивания оборотного брака определяем, исходя из количества брака.

Насос, подающий оборотный брак в бассейн неразмолотого брака:

10,04 м³/ч,

где n = 6 % - влажность, принятая согласно методическим указаниям;

С = 4 % - концентрация суспензии на нагнетающей линии насоса;

1,3 - коэффициент, учитывающий запас производительности насоса.

По справочной таблице принимаем центробежный насос модели ЦНСГ 13_70, Q_н = 13 м³/ч.

Насос, подающий оборотный брак на пульсационную мельницу:

11,48 м³/ч,

где С = 3,5 % - концентрация суспензии на нагнетающей линии насоса.

По справочной таблице принимаем центробежный насос модели ЦНСГ 13_70, Q_н = 13 м³/ч.

Насос, подающий оборотный брак в композиционный бассейн:

16,07 м³/ч,

где С = 2,5 % - концентрация суспензии на нагнетающей линии насоса.

По справочной таблице принимаем центробежный насос модели ЦНСГ 38_44, Q_н = 38 м³/ч.

8. СПЕЦИФИКАЦИЯ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Спецификация основного оборудования массоподготовительного отдела бумажной фабрики приведена в табл. 6.

Таблица 6. Спецификация основного оборудования

№	Наименование оборудования	Кол-во	Основные характеристики
1	Бумагоделательная машина	1	Производительность брутто - 67,85 т/сут. или 18723 т/год
2	Мельница для размола целлюлозы модели МД-14-01	8	n = 750 об/мин N = 150 кВт Q = 50…200 т/сут
3	Бассейн для целлюлозы	4	V = 70 м3
4	Композиционный бассейн	1	V = 50 м3
5	Машинный бассейн	1	V = 50 м3
6	Насос для подачи размолотой целлюлозы ЦНСГ 105-98	1	Qн = 105 м3/ч
7	Насос для подачи волокнистой суспензии и бумажной массы ЦНСГ 180-85	3	Qн = 180 м3/ч
8	Пульсационная мельница МП-03	1	Q = 40…90 т/сут. N = 75 кВт
9	Бассейн для сгущённого (неразмолотого) брака	1	V = 33,22 м3.
10	Бассейн для рафинированного (размолотого) брака	1	V = 37,96 м3.
11	Насос для перекачивания оборотного брака ЦНСГ 13_70	1	Qн = 13 м3/ч
12	Насос, подающий оборотный брак на пульсационную мельницу ЦНСГ 13_70	1	Qн = 13 м3/ч
13	Насос, подающий оборотный брак в композиционный бассейн ЦНСГ 38_44	1	Qн = 38 м3/ч

ЛИТЕРАТУРА

1. Иванов С.И. Технология бумаги. М: Школа бумаги, 2006.

2. Парамонова Л.Л. и др. Основные технологические расчеты по массоподготовительному отделу и залу бумагоделательных машин. СПб.: Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров, 2008.

3. Технология целлюлозно-бумажного производства / Под редакцией П.С. Осипова. СПб.: Политехника, 2003.

Размещено на Allbest.ru

...