Проект модернизации древесно-подготовительного цеха № 2 ОАО «Монди Бизнес Пейпа Сыктывкарский ЛПК» с целью повышения качества технологической щепы

" Проект модернизации древесно — подготовительного цеха № 2 ОАО " Монди Бизнес Пейпа Сыктывкарский ЛПК" с целью повышения качества технологической щепы"

продукция цех качество себестоимость

1. Общая часть

1.1 Ближайшие перспективы и возможности развития ЦБП в Республике Коми

В Европейской части России Республика Коми — самый богатый лесными ресурсами субъект Российской Федерации. Покрытая лесом площадь на территории республики составляет более 30 млн. га, с запасами спелых древостоев 2,4 млрд. куб. м. Лесные насаждения республики представлены преимущественно ценными хвойными породами — 84%, главная из которых — ель.

В связи с изменениями в экономике страны, республика изменила структуру производства лесопромышленного комплекса. Если раньше она поставляла в основном необработанную древесину, то в настоящее время ЛПК производит и продает лесобумажную продукцию глубокой переработки: бумагу, картон, изделия из бумаги и картона.

Продукция лесного комплекса экспортируется в 80 стран мира, среди которых США, Германия, Китай, Иран, Греция, Египет, и другие страны.

В предприятия ЛПК Республики Коми вложены большие инвестиции. Самые большие объемы инвестиций были освоены в ОАО «Монди Бизнес Пейпа Сыктывкарский ЛПК», ЗАО «Жешартский ФК», ООО «Севлеспил».

В республике осуществлен опыт по добровольной сертификации лесоуправления по системе (FSC) — лесного попечительского совета. В рамках проекта «Модельный лес» — Прилузье проведена сертификация самого крупного в России лесного участка площадью около 800 тыс. га. Также проведены работы по добровольной сертификации еще в двух лесхозах: Койгородском и Сысольском, на площади около 1 млн. 200 тыс. га. Получение сертификата на соответствие системы лесоуправления международным стандартам FSC позволяет лесопромышленным предприятиям увереннее смотреть в будущее, поскольку спрос на продукцию, маркированную знаком FSC, в экологически чувствительных европейских странах очень высок. Зачастую наличие такого сертификата — обязательное условие для сотрудничества.

Дальнейшее развитие ЛПК, республики определяется опережающим развитием мощностей и проектов по глубокой переработке древесины и в первую очередь в целлюлозно — бумажной промышленности.

Одна из принципиальных стратегических задач, стоящих перед республикой — опережающее привлечение инвестиций в проекты по глубокой переработке мелкотоварной и низкосортной древесины, что позволит увеличить объемы лесозаготовок. На сегодняшний день основным переработчиком мелкотоварной древесины является ОАО «МБП СЛПК». Комбинат принимает более трех млн. куб.м. в год и имеет загрузку близкую к 100%. Поэтому приоритет — в реализации проектов глубокой химической и химико — механической переработки древесины.

Создание крупных мощностей по глубокой переработке древесины для развития ЛПК, повышение его экономического эффекта — весьма важная задача. Исходя из этого, руководство компании ОАО «МБП СЛПК» заявило к реализации проект «Дракон» (ныне проект носит название «Степ») — строительство целлюлозного завода. Также Министерством промышленности и энергетики Республики Коми, разработаны два проекта обоснования инвестиций для строительства: Удорского целлюлозного комбината и Троицко — Печорского целлюлозно — картонного комбината.

Проект «Дракон» («Степ») предусматривает увеличение мощности производства целлюлозы на ОАО «МБП СЛПК» до 1,5 миллиона тонн в год и производства бумаги до 900 тысяч тонн в год. Инвестиции по проекту оцениваются в 1 миллиард долларов. Его реализация потребует привлечения порядка 3−4 тысяч новых сотрудников. Проект является для Коми одним из базовых вариантов выхода на мощность 13−14 млн. куб.м. в год — для республики самый оптимальный вариант развития лесной отрасли. Это поможет снять социальную напряженность в селах, создать новые рабочие места, ввести расчетную лесосеку в хозяйственный оборот.

«Удорский ЦБК»: реализация данного проекта позволит вовлечь в производство более 3,2 млн. куб.м. низкосортной и мелкотоварной древесины в год и тем самым решит основную задачу — увеличить объем лесозаготовок в Республике Коми до 12 млн. куб.м. в год. Создание нового экологически промышленно безопасного целлюлозного завода предусматривается на основе современных технологий с современной степенью автоматизации с применением современного, надежного и высокопроизводительного оборудования, обеспечивающего при производстве продукции минимальные удельные расходы сырья, энергоресурсов, воды, химикатов и максимальное использование образующихся отходов для производства собственной тепловой и электрической энергии, способного обеспечить качество выпускаемой продукции в соответствии с мировыми стандартами.

Производственная мощность завода — ежегодный выпуск сульфатной целлюлозы в объеме 570 тыс.т. (по варке) или 500 тыс.т. беленой товарной целлюлозы в том числе:

— 400 тыс.т. сульфатной беленой целлюлозы из хвойных пород древесины;

— 100 тыс.т. сульфатной вискозной целлюлозы для химической переработки из лиственных пород древесины.

Вискозная целлюлоза из лиственных пород древесины в России — это новая продукция, она высоко ценится на мировых рынках.

Удорский целлюлозный завод по производству беленой хвойной и лиственной (вискозной) целлюлозы ориентирован на внутренний рынок для закрытия прогнозируемой потребности. Основными потребителями хвойной целлюлозы могут стать предприятия по производству писче-печатных видов бумаги, бумаги офисной, для офисной техники, тетрадной, чертежной и других видов бумаги; жиро-влагостойких видов бумаги (пергаментной), специальных видов бумаги; лиственной целлюлозы предприятия по производству писче-печатных видов бумаги, для глубокой печати и других видов бумаги; бумаги санитарно-гигиенического и хозяйственно-бытого назначения.

«Троицко — Печорский ЦКК»: высокая степень интереса к этому крупному инвестиционному проекту вполне объяснима. Дело в том, что сегодня экономика Троицко — Печорского района задыхается от отсутствия капиталовложений в строительство предприятий по глубокой переработке древесины. Во всем районе добывают не более 200 тыс. куб.м. древесины в год. Это мощность одного среднего предприятия.

И дело не только в непомерно дорогом горючем, главное — некула сбывать низкосортную древесину. Фактически в лесах Троицко — Печорского района гниют или сгорают тысячи куб. м. балансового сырья.

Строительство картонного комбината станет спасательным кругом для жителей района. Нужно, чтобы промышленность района была реанимирована, но без ущерба для окружающей среды. При современном уровне технологий и разработок ученой мысли достичь этого можно.

Так, проект Троицко — Печорского картонного комбината предусматривает выпуск свыше 310 тыс.т. картона и бумаги в год, при чем на основе собственной целлюлозы. Комбинат будет снабжен современным оборудованием, технологиями чистого производства, которые не будут наносить вреда природе, при этом будет гарантировано получение высоких прибылей. Также немаловажно и то, что на комбинат смогут трудоустроиться жители Троицко — Печорского района.

Выводы: Республика Коми становится все более привлекательным для инвесторов регионом. Год назад республика еще не была такой, теперь республика стремится выйти на новый мировой уровень развития.

Реализация проектов по развитию ЦБП позволит осуществить основные стратегические цели «Региональной программы развития и реструктуризации лесопромышленного комплекса Республики Коми».

Строительство целлюлозных производств позволит наилучшим образом стабилизировать структуру лесопромышленного производства с породно-размерным составом лесосечного фонда и получить дополнительный экономический эффект.

Введение

в строй заводов значительно увеличит экспортный потенциал России по лесобумажной продукции, ожидается ощутимый прирост доходов во все уровни бюджетов, как от роста объемов лесопользования, так и от экономической деятельности предприятия.

Для разработки технических решений в проектах использованы самые современные технические достижения в области ЦБП зарубежных и отечественных машиностроительных фирм, которые позволяют создать экологически и промышленно безопасное целлюлозное производство.

Можно с уверенностью сказать ЦБП Республики Коми развивается, и проекты по развитию ЦБП будут, несомненно, реализованы.

1.2 Технические требования, предъявляемые к балансу, доставляемому на предприятие и к технологической щепе

Технические требования, предъявляемые к балансу ГОСТ 9462–88

1. В зависимости от качества древесины лесоматериалы заготавливают 1, 2 и 3 сортов.

2. Группы лесоматериалов по толщине устанавливают согласно таблице 1.1.

Таблица 1.1

3. В зависимости от назначения круглых лесоматериалов их размеры, порода и сорт должны соответствовать данным, указанным в таблице 1.2.

Таблица 1.2

4. Для выработки целлюлозы допускается по согласованию с потребителем балансы любой длины от 0,75 до 6,5 м. выработанные из вершинной части хлыста.

5. В зависимости от назначения круглые лесоматериалы должны отвечать дополнительным требованиям, указанным в таблице 1.3.

Таблица 1.3

Технические требования ТТ 01−04 предъявляемые к технологической щепе. Показатели качества щепы должны соответствовать данным таблицы:

Таблица

1.3 Влияние засоренности и фракционного состава щепы на качество готовой продукции

Технологическая щепа, получаемая даже на самых современных рубительных машинах, неоднородна по своим геометрическим размерам из-за гетерогенности свойств измельчаемой древесины, нестабильного положения баланса в патроне рубительной машины в процессе рубки, относительного несовершенства конструкции самих рубительных машин. Как правило, щепа после выхода из рубительных машин содержит: крупную фракцию (1,0 — 3,0%), состоящую из щепы толщиной до 15 мм и более и длиной до 100 мм и более, толстую фракцию (от 10 до 30%), состоящую из щепы толщиной 7 — 10 мм; кондиционную фракцию, состоящую из нормальной и мелкой щепы; опилочную фракцию (2 — 30%), содержащую, кроме мелко измельченной древесины, частицы коры, гнили и минеральные примеси.

Щепа данного состава не пригодна для получения волокнистых материалов. Крупная щепа вызывает серьезные трудности при транспортировке щепы и прохождения ее через питатели различного типа. Толстая фракция, содержащая до 90% сучков, приводит к получению большого количества непровара, снижению выхода массы до 3 — 4%, которая характеризуется большим разбросом жесткости отдельных волокон, наличием большого количества крупной и мелкой костры и повышением содержанием смолы. Производительность варочного оборудования снижается на 5 — 10%, увеличивается расход энергии и химикатов на варку и отбелку на 10 — 20%.

В процессе отбелки наблюдаются повышенные химические потери у волокон и снижение их прочности. При размоле массы увеличивается расход энергии, а при регенерации химикатов увеличивается нагрузки на выпарные аппараты и регенерационный котел.

Опилочная фракция, проходящая через сито с отверстиями диаметром 5 мм, вызывает увеличение расхода химикатов и энергии на варку, так как древесная ее часть в значительно большей степени растворяется в процессе варки. Ее присутствие в щепе приводит к увеличению сорности и смолистости целлюлозы.

Сорность увеличивается еще из-за нежелательной примеси целлюлозной массы, которой является мелкий сор. Мелкий сор образуется за счет отщепления плохо проваренных волокон от непровара и сучков, за счет непроварившихся частиц коры и пучков волокон, костры и постороннего сора, например крошек угля и песка, попадающих в щепу, в особенности при открытом ее хранении.

Вследствие факторов (высокой сорности, повышенного содержания смолы, более низкой белизны или механической прочности), выход высокосортной продукции уменьшается на 20 — 30%.

Для того чтобы выход готовой продукции был качественным, необходимо щепу перед обработкой подвергнуть сортированию, а целлюлозную массу очистить от нежелательных включений.

2 Специальная часть

2.1 Описание технологической схемы ДПЦ — 2, достоинства, недостатки, возможности модернизации

«ДПЦ-2 перерабатывает только лиственную древесину»

Древесно — подготовительный цех № 2 предназначен для выгрузки древесины поступающей сплавом (~ 300 — 400 тыс м³) или автомашинами — в виде балансов (-1600 тыс. м³) с дальнейшей переработкой в технологическую щепу и подачей ее в древесно — сырьевой участок. ДПЦ — 2 состоит из четырех потоков (1,2,3,4).

1-й и 2-й потоки разделки древесины включают в себя:

— мостовой кран №№ 1, 2, 5, 6 грузоподъемностью 30 т;

— многопильный станок (слешер) №№ 1, 2;

— балансовый конвейер №№ 122, 123;

— окорочный барабан №№ 1, 2 (КБС — 425);

— система конвейеров для отходов №№ 114, 116, 139, 311−1, 311−2;

— балансовый конвейер № 102, для подачи баланса на спрысковой роликовый транспортер;

— спрысковой роликовый транспортер № 105, для промывки баланса перед подачей в рубительную машину;

— рубительная машина № 1.

1-й и 2-й потоки разделки древесины включают в себя:

— мостовой кран №№ 3, 4 грузоподъемностью 30 т;

— многопильный станок (слешер) №№ 3, 4;

— балансовый конвейер №№ 22, 23;

— окорочный барабан №№ 3, 4 (КБС — 425);

— система конвейеров для отходов №№ 14, 16, 24, 39;

— балансовый конвейер № 202, для подачи баланса на спрысковой ролико;

вый транспортер;

— спрысковой роликовый транспортер № 205, для промывки баланса перед подачей в рубительную машину;

— рубительная машина № 2.

— система конвейеров №№ 90 и 91 для подачи всех поступающих отходов с потоков на корьевую площадку ДПЦ — 2 и систему конвейеров №№ 300, 301 для траспортировки технологической щепы.

При открытии навигации древесина при помощи катеров поступает водным путем на две сетки участка выгрузки древесины (нижняя и верхняя сетки).

Каждая формировочная сетка состоит из системы наплавных сооружений (понтоны, переходные мостики), которые образовывают два транспортировочных коридора. Прибывшие, секции сплавной древесины расформировываются на пучки, которые при помощи течения воды поступают в транспортировочные коридоры. Далее при помощи мостовых кранов пучки древесины поднимаются либо на столы роспуска, либо автотранспортом вывозятся на площадки хранения древесины.

Выгрузка древесины с автомобильного транспорта производится с помощью 3-х автопогрузчиков «Валмет». Она складируется на площадки хранения древесины (средняя и нижняя площадки, подготовленные бетонированные площадки). А также древесина с автомашин выгружается при помощи 4-х мостовых кранов.

Мостовой кран предназначен для перемещения балансов и укладки их в штабеля на производстве.

Древесина мостовыми кранами №№ 1,2,3,4,5,6, подается на столы роспуска № 1, 2, 3,4 и далее на слешеры — для четырех потоков с окорочными барабанами.

Многопильный станок (слешер) предназначен для распиловки бревен на отрезки длиной по 1 — 1,5 м.

На слешерах древесина распиливается и через систему конвейеров №№ 22,23,122,123. распиленная древесина подается на двухсекционные окорочные барабаны №№ 1,2,3,4 (КБС — 425), вращающихся со скоростью 6 об/мин, в зависимости от установленных электродвигателей. Балансы окариваются за счет трения об окорочные балки барабанов и друг от друга. В зимнее время в торец глухой секции барабанов подается пар при температуре 150−170 ⁰С. Степень окорки зависит от степени загрузки окорочного барабана (должно быть 50 -60%) и его производительности. Производительность КБС — 425 регулируется положением гидравлически перемещаемой шандоры на высоте барабана. При достижении степени окорки 95%, производительность не более 60 пл. м³/час при 6 об/мин и 85 пл. м³/час при 9 об/мин. Расход пара при температуре выше — 25 ⁰С 55 кг/пл. м³. После окорки балансы, проходят промывку на спрысковых роликовых транспортерах которые состоят из:

— рольганг с ловушкой тяжёлых частей и транспортирующими роликами; - спускной лоток между рольгангом и ситовым шнеком; - водяная шахта для ловушки тяжёлых частей с затворами, приводимыми в движение двигателями для шлюзов, через которые выводятся тяжёлые чести и для насоса; - ситовой шнек; - водный резервуар под ситовым шнеком с переливом; - система трубопроводов к форсункам и к водяной шахте Последовательность технологических операций:

1. Описание функций рольганга:

Рольганг транспортирует брёвна от предшествующего участка отделения коры к транспортёру перед рубительной машиной. При этом окоренные стволы освобождаются от поступающих частей коры, песка и грязи с помощью водяных форсунок, встроенных в боковые стенки.

Ловушка тяжёлых частей расположена около непрерывно наполняемой водяной шахты в направлении транспортирования после первого транспортирующего ролика. В этой водяной шахте из движущегося потока транспортируемого материала определяются все не плавающие тяжёлые части. Такой способ работы предоставляет наибольшую защиту от повреждения диска и ножей рубительной машины. Кроме того следует ожидать более длительную стойкость ножей рубительной машины.

2. Описание функций спускного лотка между рольгангом и ситовым шнеком:

Вся кора и песчинки, которые подаются под рольганг, а также вода, постоянно переливаемая из несущего канала, подаются по этому спускному лотку на ситовой шнек и в нижний резервуар.

3. Описание функций водяной шахты для ловушки тяжёлых частей:

Водяная шахта впадает в ловушку тяжёлых частей рольганга. Вода накачивается насосом в водяную шахту их нижнего резервуара вверх и возвращается назад в нижний резервуар как переливаемая вода. Возникает частичный кругооборот воды. Кроме того, эта шахта оснащена двумя затворами, приводимыми в движение двигателем. 1 раз в смену необходимо спускать воду в этой шахте и удалять собранные тяжёлые части через шлюзовые затворы. Это производится с помощью местного переключателя затворов, приводимых в движение двигателем.

4. Описание функций ситового шнека:

Ситовой шнек имеет нержавеющий ситовой лоток с продольными отверстиями 38×4 мм. Здесь вся вода от спрыскивания бревен, а также вода, переливаемая из несущего канала, проходит первичную очистку, а затем переливается в нижний резервуар. Материал, который не проходит через щели ситового лотка, выводится с помощью шнека на существующий путь коры.

5. Описание функций водного резервуара под ситовым шнеком:

Здесь собирается вся оборотная вода, но у резервуара есть постоянный перелив в канализационную сеть, а также постоянное подключение к свежей воде, чтобы поддерживать стабильное значение — рН оборотной воды. 1 раз в месяц необходимо опорожнять и чистить этот резервуар.

6. Описание функций системы трубопроводов с клапанами:

Система трубопроводов снабжает форсунки и водный резервуар свежей водой. С пульта управления при необходимости и можно включать и выключать подачу воды в форсунки. Подача свежей воды к нижнему резервуару происходит автоматически с помощью магнитного клапана и поплавкового выключателя. Чтобы выключение подачи свежей воды организовать как можно экономичнее, подача воды должна быть настроена посредством ручного затвора так, чтобы поданное количество воды было немного больше того количества воды, которое теряется из-за стволов древесины.

После промывки окоренные балансы подаются в рубительные машины №№ 1, 2 (МР7 — 300). Каждая рубительная машина после реконструкции может рубить древесину одновременно из двух окорочных барабанов.

Дисковые рубительные машины предназначены для измельчения древесины в щепу. В дисковых рубительных машинах режущие ножи расположены на вращающейся вертикальной плоскости диска под постоянным углом наклона к поверхности диска и к направлению подачи древесины. Дисковые машины, имеющие 10−16 ножей, характеризуются непрерывным режимом резания. Ножи по-стоянно находятся в контакте с древесиной, что стабилизирует ее положение при рубке и обеспечивает получение щепы хорошего качества.

Удаление щепы из кожуха рубительной машины осуществляется вверх. При верхнем выбросе щепа с помощью лопаток, расположенных на ободе диска, направляются по щепопроводу в циклон или бункер и далее на сортирование. В процессе рубки балансов образуется до 5% опилочной фракции. Одной из причин образования опилок является удары щепы о кожух машины, при выходе из ее подножевой щели.

Нарубленная щепа из циклонов при помощи шнеков подается на щеповой конвейер № 300, далее на щеповой конвейер № 301 длиною 480 метров. Далее щепа проходит через передаточную башню, где распределяется на 2 или 3 шлюзовых питателя и при помощи пневмотранспорта подаётся на кучу хранения лиственной щепы. Таким образом, сократилось расстояние подачи щепы по пневмотранспорту от 1000 м до 200 м. При работе двух окорочных барабанов производительность возрастает до 20%. Кора из-под окорочных барабанов поступает на ленточные конвейера №№ 14,16,114,116, далее кора и отходы подаются на конвейера №№ 39,139, далее отходы подаются на конвейер № 90, после конвейера № 90 отходы конвейером № 91 подаются на корьевую площадку ДПЦ-2 и далее при помощи автотранспорта вывозятся на свалку коры. Отходы со столов роспуска и многопильных станков системой конвейеров №№ 24, 311−1, 311−2 также подаются на корьевую площадку.

Достоинства:

1. повышенная производительность.

2. повышенное качество рубки.

3. дает возможность перерабатывать всю поступающую древесину.

4. снижение затрат на внутренние перевозки древесины.

Недостатки:

1. потери древесины при подаче.

2. жесткие технологические схемы на подаче отходов.

3. дополнительные затраты на вывозку отходов.

4. большое количество конвейеров.

5. большое количество обслуживающего персонала.

6. разбросанность цехов.

7. трудность обслуживания и ремонта оборудования.

Возможность модернизации ДПЦ — 2.

1. возможность реконструкции подачи отходов на ТЭЦ с ДПЦ-2.

2. Улучшение качества окорки в зимнее время, с установкой размораживателя.

3. Подача древесины на столы роспуска с помощью лесопогрузчика, исключив подачу древесины на столы мостовыми кранами — повысит производительность.

4. Замена рубительных машин МРН-300 на современные рубительные машины Camura GS^TM 12 — 3000.

5. В перспективе строительство нового цеха с новыми технологическими и высокопроизводительными линиями. Уже утверждены предварительные инвестиции. Начало строительства намечено на четвертый квартал 2007 года — первый квартал 2008 года.

ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ И ВОДООТВЕДЕНИЕ В древесно — подготовительном цехе № 2 используется мехочищенная вода и пожарная вода поступающая с водоочистительной станции (ВОС) производства водопропускных сооружений (ПВПС).

Мехочищенная вода с давлением 3,8 — 4,2 кгс / см² используется на технологические нужды — охлаждение воздуходувок, рубительных машин, на спрыски транспортерных лент, уборку помещений.

После использования мехочищенная вода (~50%), содержащая кору и щепу поступает на станцию биологической очистки (СБО) через насосные станции № 9, 4, 5.

Пожарная вода с давлением 4,2 — 4,5 кгс / см ² используется на тушение пожаров, учебно — тренировочные занятия ВГГЧ, на проверку системы на водоотдачу.

2.2 Анализ качества полученной в ДПЦ — 2 щепы до модернизации и ожидаемые результаты

Анализ качества полученной в ДПЦ — 2 щепы до модернизации.

Таблица 2.1. АНАЛИЗАТОР SCAN

Таблица. АНАЛИЗАТОР АЛГ-М

Таблица 2.3. АНАЛИЗАТОР SCAN

АНАЛИЗАТОР АЛГ-М Таблица 2.4

2.3 Расчет расхода древесины, щепы для ОАО «МБП СЛПК» в условиях повышения производительности по варке целлюлозы лиственной

Характеристика листвы В лесном фонде России береза по занимаемой площади стоит на 3 месте после липы и сосны, а по запасам древесины — на 4. Таким образом, береза является одним из основных лесообразователей России.

В России естественно произрастают более 70 видов берез, из которых наибольшее хозяйственное значение имеют береза повислая (бородавчатая, или плакучая), пушистая, даурская и ребристая (желтая).

Береза повислая — Betula pendula — дерево высотой до 30 м, с диаметром ствола до 60−80 см.

Береза пушистая — B. pubescens — прямоствольное дерево с распростертыми вверх ветвями, гладкой белой корой и опушенными молодыми побегами. По максимальным размерам (высота, диаметр) не уступает березе пушистой. Березы повислая и пушистая имеют обширные ариалы, встречаясь почти во всех зонах, за исключением крайних северных, где растут кустарниковые виды березы, и крайних южных — пустынных и субтропических. Оба вида часто растут в одном насаждении, произрастают также совместно со многими лиственными и хвойными породами.

Береза даурская, или черная — B. dahurica — произрастает в Восточной Сибири и на дальнем Востоке, дерево высотой до 20 м, с коричневатой, глубоко трещиноватой корой.

Береза ребристая, или желтая — B. costata — распространена на дальнем Востоке в южно-таежных пихтово-еловых лесах, южнее низовьев р. Амур, высотой до 30−35 м, с блестящей светло-желтой или желто-коричневой корой и с ребристым в комлевой части стволом.

Высокопродуктивные 50-летние березняки кисличные на свежих плодородных почвах дают запасы древесины до 350 м³/га и более, в низкобонитетном болотно-папоротниковом березняке всего 140 м³/га. Выход деловой древесины в березовых лесах наивысший в 55−60 лет, затем он снижается.

Древесины лиственных пород имеет более сложное строение, чем хвойных, так как образовано из большого числа разных клеток, строение которых значительно отличается от вида к виду.

Лиственные породы имеют 3 вида тканей: водопроводящую, состоящую из сосудов и трахеид; механическую, состоящую из волокон либриформа и волокнистых трахеид; запасающую, состоящую из паренхимных клеток сердцевинных лучей и вертикальной паренхимы.

Сосуды представляют собой трубки, тянущиеся вдоль ствола, состоящая из отдельных клеток (члеников) длинной 0,4−0,7 мм, шириной полостью и тонкой оболочки. Стенки клеток в месте их контакта или отсутствуют (осина, дуб) или имеют лестничную перфорацию (береза). Стенки сосудов имеют окаймленные и простые поры. Окаймленные поры многочисленны и имеют округлую, щелевидную или многогранную форму. Протяженность сосудов в стволе дерева со-ставляет от 2 см до 1 м и более.

Сосуды размещаются в древесине одиночно или группами в зависимости от характера размещения и размеров отверстий сосудов в годичном слое древесины лиственные породы разделяются на рассеяннососудистые (сосуды почти одинакового размера и равномерно распределены по зоне годичного кольца, как у осины и березы), и на кольцесосудистые (сосуды разного размера, при чем крупные сосредоточены в ранней древесины годичного слоя, как, например, у дуба). Трахеиды у лиственных пород разделяются на сосудистые и волокнистые. Сосудистые трахеид напоминают членики сосудов из зоны поздней древесины с торцевыми стенками. Во всех станках сосудистых трахеид имеется большое количество окаймленных пор.

Волокнистые трахеиды — это толстостенные волокна с окаймленными порами, узкой полостью и заостренными концами. Они выполняют как механические, так и водопроводящие функции. Длина трахеид 1,0−1,5 мм.

Чисто механические функции у лиственных пород выполняют волокна либриформа, представляющие собой вытянутые клетки с заостренными концами и размерно-утолщенными оболочками. Длина их колеблется от 0,5 до 0,7 мм при ширине 0,02−0,03 мм. Поры у данных волокон щелевидной формы. Толщина оболочки клеток составляет 3,5−4,9 мкм.

Паренхимные клетки сердцевинных лучей с мелкими простыми порами в оболочках несколько вытянуты в радиальном направлении и имеют почти одинаковую длину в луче у березы, осины, дуба и бука. Толщина оболочек у паренхимных клеток составляет 2−4,5 мкм.

Сердцевинные лучи гомогенны, т. е. состоят только из одного вида клеток — одно, двух, трех и иногда четырех рядов паренхимных клеток у березы и одного ряда у осины.

При рубке 50−60-летних осинников выход деловой древесины в виде пиловочника. Балансов, фанерного и спичечных сортиментов составляет 50% и ниже — в зависимости от степени пораженности древостоев ядровой гнилью.

Осина относится к спелодревесным породам. Зона спелой древесины (бесцветного ядра) в здоровых стволах осины может составлять 40−45%. Если заболонь осины легко пропитывается и пропускает различные газы, то спелая древесина отличается очень плохой проницаемостью, как для жидкостей, так и для газов.

Расчет на 1 т лиственной целлюлозы 3,6 м³ листвы.

Расход ведем на обеспечение варки целлюлозы лиственной производительностью 650 тонн в сутки.

На варку 1 тонны целлюлозы лиственной требуется 3,6 пл. м³ древесины.

На каждом этапе производства технологической щепы есть % потерь древесины:

хранение древесины = 0,5% > распиловка баланса = 0,6% > окорка = 3,5% > рубка = 3% > сортирование = 8,1%.

1. С сортировки уходит 3,6 пл. м³ щепы. С учетом потерь 8,1% (крупная-1,3%; мелкая — 6,2%; опилки — 0,2%; кора — 0,4%) на сортирование поступит:

3,6 — 91,9%

Х — 100% Х = 3,917 пл. м³ древесины.

2. С учетом потерь при рубке 3% на рубку поступит:

3,917 — 97%

Х — 100% Х = 4,038 пл. м³ древесины.

3. С учетом потерь при окорке 3,5% на окорку поступит:

4,038 — 96,5%

Х — 100% Х = 4,184 пл. м³ древесины.

4. С учетом потерь при распиловке 0,6% на распиловку поступит:

4,184 — 99,4%

Х — 100% Х = 4,209 пл. м³ древесины.

5. С учетом потерь при хранении 0,5% на хранение поступит:

4,209 — 99,5%

Х — 100% Х = 4,230 пл. м³ древесины.

Для варки 1 тонны целлюлозы сульфатной беленой лиственной с учетом потерь при переработки древесины на щепу требуется 4,230 пл. м³ древесины — удельная норма расхода древесины.

Удельные нормы расхода теплоэнергоресурсов.

Таблица 2.5

В связи с увеличением производительности по варке до 650 тонн в сутки СФА лиственной целлюлозы расход древесины составит:

4,230 * 650 = 2749,5 пл. м³ древесины.

2.4 Выбор, расчет, описание оборудования

В целлюлозно-бумажной, гидролизной и деревообрабатывающей промышленностях для измельчения древесины на щепу применяются в основном дисковые рубительные машины.

В дисковых рубительных машинах режущие ножи расположены на вращающемся в вертикальной плоскости диске под постоянным углом наклона к поверхности диска и к направлению подачи древесины. Резание древесины в дисковых рубительных машинах производится при постоянных соотношениях режимов резания и затягивания древесины к ножам.

Разработано и создано много модификаций дисковых рубительных машин, отличающихся по режиму резания, способам подачи, по форме поверхности диска, конструкции и расположению ножей.

Дисковые машины, имеющие мало ножей (3−4), характеризуются прерывистым режимом резания. В настоящее время данные машины на целлюлозно-бумажных предприятиях не эксплуатируются из-за низкой производительности и неудовлетворительного фракционного состава получаемой щепы.

Дисковые машины, имеющие 10−16 режущих ножей, характеризуются непрерывным режимом резания. Ножи постоянно находятся в контакте с древесиной, что стабилизирует ее положение при рубке и обеспечивает получение щепы хорошего качества.

По способу подвода балансов к ножевому диску рубительные машины делятся на машины с наклонным и горизонтальным питающими патронами. У первых машин патрон имеет угол наклона к горизонту 45−52?, а также разворот от продольной оси вала машины на угол 10−30?. Машины с наклонным питающим патроном предназначены для измельчения балансов длиной до 3-х метров. Для рубки длинных балансов применяются машины с подачей древесины в горизонтальной плоскости под углом 38−45? к плоскости диска.

Удаление щепы из кожуха рубительных машин осуществляется вверх или вниз. При верхнем выбросе с помощью лопаток, расположенных на ободе диска, направляется по щепопроводу в циклон и далее на склад.

В рубительных машинах диск может быть гладким или представлять собой части винтовых поверхностей, сливающихся заподлицо с задними кромками ножей, которые заточены по той же винтовой поверхности, имеющей наименование — геликоидальная. В обычной машине с плоским ножевым диском возникают значительные удельные давления между ножами и бревном, бревном и диском, что приводит к ухудшению фракционного состава щепы.

При геликоидальной поверхности диска и ножей контакт бревна с диском осуществляется по всей поверхности среза и контактные напряжения незначительны. Диск мало изнашивается. Для заданного профиля диска длина щепы постоянная, мелкой фракции меньше, чем у обычных машин. Но данного типа машины значительно сложнее в изготовлении. Их положительные качества особенно заметны и проявляются при небольших размерах диаметра диска.

В процессе рубки балансов образуется до 5% опилочной фракции. Одной из причин образования опилок являются удары щепы о кожух машины при выходе ее из подножевой щели. Для предотвращения измельчения щепы на задней стенке кожуха машины устанавливается специальный канал, через который осуществляется отвод щепы в направлении ее выброса из зоны рубки. Данный способ эвакуации щепы уменьшает количество опилок и спичек в щепе.

Современные рубительные машины (МР7−300) измельчают древесину диаметром до 700 мм. Для измельчения бревен больших геометрических размеров используют многорезцовые дисковые рубительные машины. При сравнительно невысокой мощности привода в них, возможно, измельчать древесину диаметром до 1000 мм.

Многорезцовые машины используются для измельчения как стволовой древесины, так и крупных кусковых отходов. По исполнению они делятся на стационарные и передвижные, по способу удаления щепы — с верхним и нижним выбросом. Диск размещают как в вертикальной, так и в наклонной (35−53ъ) плоскостях. В машинах с наклонным диском условия резания древесины лучше, так как исключаются случаи разворота маломерной древесины в загрузочном патроне. Подача древесины в машины осуществляется как под действием собственного веса сортимента (гравитационная), так и с помощью специальных устройств — принудительная.

Факторы влияющие на качество щепы Для нормальной работы машины особенно важны надлежащие состояния ножей и правильная их установка. Ножи должны быть хорошо наточены, без нарушения установленного для данной машины угла заточки. Последний колеблется большей частью в пределах от 33−40ъ. Тупые ножи никогда не дадут ровного гладкого результата, а будут мять и крошить. В результате увеличится количество опилок, засоряющих щепу, сама щепа выйдет с обмятыми кромками, что затруднит пропитывание ее кислотой и увеличит рыхлость укладки в котле. Одновременно с этим затупленность ножей значительно увеличивает и расход энергии на рубку. Несомненно, также, что рубка тупыми ножами увеличивает механическое разрушение трахеид в слоях, прилегающих к линии отруба, и тем понижает крепость целлюлозы.

Чрезвычайно важно, чтобы лезвия дисковых ножей были максимально приближены к кромке контрножа (расстояние между ними должно быть около 0,3−0,5 мм). Несоблюдение этого условия, усиливая упомянутое выше при поднимание заднего конца бревна, ведет к образованию большого количества ломанных крупных щепок в виде длинных и тонких лучин (отщепов).

Наконец, при установке ножей необходимо соблюдать и заданный выступ дисковых ножей над плоскостью диска; очевидно, выступ ножа равен толщине отрубаемой от полена шайбы и, следовательно, определяет и длину щепы по волокну. Выступ ножа 13−14 мм.

Иногда рубят баланс более мелко, нередко также сообразуя размеры щепы с качеством целлюлозы: для грубой целлюлозы щепу рубят длинной 30−35 мм, для мягкой целлюлозы, требующей хорошего провара, — длинной 15−18 мм и для средних сортов — 20−25 мм. Хотя средняя длина волокон при более короткой щепе несколько уменьшается (например, при одном определении для щепы 16 мм средняя длина волокон оказалась 2,23 мм, для щепы 40 мм — 2,9 мм), это обстоятельство в указанных пределах изменения длины щепы для выхода и крепости целлюлозы значения не имеет.

Ширина и толщина отдельных щепок определяется главным образом процессом самораскалывания отрубаемой шайбы, а частью — дроблением щепы при ударах о стенки кожуха и выводного рукава. При этом толщина щепочки для основной массы щепы обычно колеблется 2−10 мм, составляя в среднем 3−5 мм, а ширина — в направлении поперек волокон — 10−70 мм, в среднем около 30 мм. Одновременно со щепой нормальных размеров при рубке неизбежно образуется некоторое количество значительно более мелких частиц (в виде спичек, опилок и вплоть до тонкой пыли), а также значительно более крупных кусков (в виде осколков и обрубков неправильной формы, не разбитых сучков, длинной лучины и т. п.).

Понятно, что при рубке нужно стремиться получить, возможно, ровную щепу, чем в основном и определяется ее количество. Мы уже отмечали, какое большое значение имеют острота ножей и правильная их установка. Ножи тупятся довольно быстро, и ножи на диске приходится менять не менее одного раза, а при неблагоприятных условиях и двух раз в смену.

Вследствие весьма значительного махового момента машины диск после выключения двигателя продолжает вращаться в течении 10−15 мин., что, естественно, удлиняет простой для смены ножей. Для устранения этого недостатка современные машины снабжают специальным тормозным приспособлением.

Значительно дольше служит упорный нож, сменять который приходится через 10−12 дней, при чем в качестве рабочей могут быть использованы по очереди обе грани ножа.

Количество получающейся при рубке мелочи зависят и от состояния балансов. Балансы сухие и в особенности промерзшие или тронутые гнилью, трухлявые, дают при рубке повышенное количество мелких опилок и пыли. На равномерность щепы по длине вдоль волокон прямое влияние оказывает неизменность ширины отруба. Между тем полено, как указывалось выше, ударяясь при рубке о диск и подвергаясь ударам ножа, подскакивает, приподнимается свободным концом в широком патроне, вследствие чего равномерность отруба нарушается и щепа выходит разной длины. Для устранения этого машину, как правило, устанавливают ниже площадки, с которой идет подача в патрон. К патрону в этом случае присоединяют длинный деревянный или металлический желоб. При таком расположении вследствие большой длины желоба балансы можно подавать полено за поленом — впритык. Полено, подвергающееся в данный момент удару ножей, прижимается при этом сверху к диску следующим за ним поленом, что не позволяет ему отскакивать от диска.

Цель моего дипломного проекта — повышение качество щепы. Для этого модернизируется ДПЦ — 2 (замена старой рубительной (МР7 — 300) машины № 1 на новую современную рубительную машину Camura GS 12−3000).

Старая рубительная машина № 1, работала с 1985 года и за более чем 20-летний период работы морально и физически устарела, как по качественным (выход нормальной щепы 89,7%, к примеру у новой 91,7%) так и количественным показателям производства щепы (ее производительность 1146,6 пл. м³/сут, а у новой 1651,1 пл. м³/сут). Она выработала свой ресурс и требовала постоянных ремонтов и замены узлов, связанных с внеплановыми аварийными остановами, что в свою очередь влияло на производительность потока производства полуфабриката для БДМ.

Замена старой рубительной машины на новую рубительную машину позволит исключить аварийные остановы на ремонт и повысить качество производства щепы. Качество повысится за счет более высокотехнологических характеристик руб. машины (12-ти ножевой диск, оптимальный угол подачи балансов на рубку, оптимальной скорости вращения диска 300 об/мин при мощности электродвигателя 1000 кВт (к примеру у старой руб. машины оптимальная скорость вращения диска 250 об/мин при мощности электродвигателя 1600 кВт), улучшенной фиксации древесины в патроне). Также позволит значительно снизить потери древесины при рубке балансов, в результате повысятся качественные показатели при выработке технологической щепы, стабилизируется работа потока.

Производительность рубительной машины Camura GS 12−3000:

Производительность рассчитываем по формуле [1 с.111]:

П = з * ц * К * 60 * Zn * (Пd²/4) * Lщ, пл. м³/ч; (1)

Где, П — производительность, пл. м³/ч з — коэффициент, учитывающий снижение производительности машин из-за подпрыгивание бревен в патроне: для многоножевых, з = 1

ц — коэффициент подачи, учитывающий перерывы в подаче, т. е. использование машинного времени, ц = 0,5

К — число одновременно рубящихся балансов, К = 2

Z — число ножей в диске, Z = 12

d — диаметр баланса, d = 0,35 м

n — число оборотов диска в минуту, n = 3000

Lщ — длина отрубаемой щепы, Lщ = 0,0035 м П = 1 * 0,5 * 2 * 60 * 12 * 300 * (3,4 * 0,35²/4) * 0,0035 = 78,624 пл. м³/ч П_сут. = 78,624 * 21 = 1651,1 пл. м³/сут. (производительность 1 машины) Чтобы производить необходимое количество технологической щепы для варки целлюлозы производительностью 650 тонн в сутки, требуется две рубительные машины.

Для нормальной работы потока также необходимо и другое не менее важное оборудование для переработки древесины: слешер для распиловки древесины и окорочный барабан.

Многопильный станок (слешер) предназначен для распиловки бревен на отрезки длиной по 1 — 1,5 м. Число пил на слешере определяется необходимым числом срезов и следовательно, зависит от длины бревна и длины получаемых отрезков.

В ЦБП длина последних обычно около 1 — 1,5 м, следовательно, трех — четырехметровое бревно разрезается на три части, для чего достаточно двух пил.

Слешер для распиловки:

Производительность — 180 м³/ч Скорость пилы — 0,2 м/сек Длина распиливаемых бревен — 4 — 8 м Диаметр распиливаемых бревен — 80 — 650 мм Количество пил — 3 шт. Диаметр пил — 1500 — 1800 мм Электродвигатель пилы N — 55 квт, n — 735 об/мин Окорочный барабан предназначен для окорки древесины перед подачей врубительную машину.

Наибольшие распространение для окорки балансов и низкокачественной древесины получили окорочные барабаны. Окорочные барабаны могут периодического и непрерывного действия. Барабаны периодического действия применяются для окорки сплавной и свежесрубленной и низкокачественной древесины. Барабаны непрерывного действия предназначены для окорки длинника (4−6 м) и коротья (1,2−2,2м).

Широкое распространение в ЦБП получили барабаны для окорки коротья. Барабаны предназначены для окорки полусухим, мокрым, сухим способом. Окорка древесины 1,2−2,2 м позволит использовать древесину с первоначальной длинной до 6,5 м., предварительно распилив их на слешере на указанные отрезки.

Барабаны полусухой окорки состоят из двух секций (зон). При этом в первую глухую секцию подается горячая вода 40 — 80⁰С, что создает условия для размораживания и увлажнения коры, обеспечивая хорошую окорку практически любой древесины. Расход воды в таких барабанах сокращен до 2−3 м/м³, а с учетом оборота воды до 1−1,5 м³. барабаны могут окоривать древесину длинной от1−3 м и даже до 6 м. Барабаны сухой окорки практически идентичны барабанам полусухой окорки, но глухую зону используют для подачи и удержания внутри барабана пара. Пар с температурой 130−140⁰С подается я в барабаны в количестве 25−55 кг/пл м³, что обеспечивает размораживание коры.

Производительность — 85 пл. м³/ч Число секций — 2

Длина окариваемой древесины 700 — 2000 мм Диаметр окариваемой древесины 80 — 650 мм Максимальная загрузка барабана древесиной 2/3 объема.

Длина секции барабана — 12 090 мм Длина барабана — 24 240 мм Частота вращения секций:

для барабанов № 1, № 3 — 9 об/мин для барабанов № 2, № 4 — 6 об/мин Редуктор Ц2N — 500, i = 31

Электродвигатель:

для барабанов № 1, № 3 — N-160 кВт, n — 1500 об/мин для барабанов № 2, № 4 — N-132 кВт, n — 1000 об/мин.

2.5 Расчет расхода затрат электроэнергии на выработку технологической щепы

Для расчета расхода электроэнергии суммируем мощности всех электродвигателей.

Таблица 2.6

Расход электроэнергии рассчитываем по формуле [4 с.125]:

N_уд = NК * Т/Р_сут; (2)

Где, N_уд — удельный расход электроэнергии, кВт/ч;

N — сумма мощностей всех электродвтгателей постоянных частей оборудования, ;

К — коэффициент загрузки электродвигателей, К = 0,7;

Р_сут — суточная производительность цеха, м³;

Т — период фактической работы этих электродвигателей, ч.

N_уд = 5916,5 * 0,7 * 20 / 2749,5 = 30,35 кВт/ч

2.6 Технологический контроль на потоке переработки древесного сырья

Технологическому контролю на потоке переработки древесного сырья подлежат в основном количество и качество поступающих балансов, качество окорки, количество получаемых при окорке потерь, качество получаемой щепы, определяемое ее равномерностью по размерам, влажность щепы и равномерность ее по влажности, количество при сортировании. Определение количества отходов в разных стадиях обработки, характеризуя правильность применяемого режима, позволяет одновременно составить материальный баланс цеха и установить расход древесины на варку, что в свою очередь дает возможность проверить выход целлюлозы из древесины. Поэтому определение потерь, повторяемое хотя бы от времени до времени, но и систематически, нужно считать обязательным для правильного ведения процесса.