Расчет массоподготовительного отдела фабрики бумаги для глубокой печати, высшего сорта, производительностью 650 т/сут

Расчет массоподготовительного отдела фабрики бумаги для глубокой печати, высшего сорта, производительностью 650 т/сут

Содержание Введение

1. Расчет производительности бумагоделательной машины и фабрики

2. Основные расчеты по массоподготовительному отделу

2.1 Расчет расхода свежих полуфабрикатов

2.2 Расчет и выбор размалывающего оборудования

2.3 Расчет ёмкости бассейнов

2.4 Расчет и выбор массных насосов

2.5 Расчет и выбор оборудования для переработки оборотного брака

3. Основные расчеты по клейно-минеральному отделу

3.1 Расчет расхода проклеиваиващих веществ

3.2 Приготовление суспензии каолина

3.2.1 Расчет и выбор оборудования

3.2.2 Расчет количества воды

3.2.3 Расход тепла и пара на приготовление суспензии Библиографический список

Введение

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

Бумага для глубокой печати в соответствии с ГОСТ 9168–80 предназначена для печатания многокрасочных иллюстрационно-текстовых изданий и иллюстрационной изобразительной продукции способом глубокой печати на рулонных и листовых машинах. Изготавливается для нужд народного хозяйства и экспорта.

Бумага должна выпускаться в рулонах и листах. Ширина рулона, размеры листовой бумаги, предельные отклонения по размерам и косине должны соответствовать ГОСТ 1342. Диаметр рулона должен быть (850±50) мм. По согласованию с потребителем допускается изготовление рулонов бумаги диаметром (950±50) мм .

Бумага должна транспортироваться в крытых транспортных средствах в соответствии с правилами, установленными на данном виде транспорта. Бумага должна храниться в сухих закрытых складах, защищенной от воздействия атмосферных осадков и почвенной влаги.

1. Расчетная часть Данные для расчета:

1.1 Расчет производительности бумагоделательной машины и фабрики При определении производительности бумагоделательной машины рассчитываются:

Максимальная расчетная часовая производительность машины при безобрывной работе — Q

Максимальная расчетная выработка машины при безобрывной работе в течение 24 часов — Q

Среднесуточная производительность машины и фабрики — Q, Q

Годовая производительность машины и фабрики — Q, Q

Q= 0,06 * * U* g, кг/ч

Q=, т/сут

Q= Q* K, т/сут

Q=, тыс. т/год

где — ширина полотна бумаги на накате, м;

Uрабочая скорость машины, м/мин;

g — масса бумаги, г/ м;

0,06 — коэффициент для перевода граммов в килограммы и минуты в часы;

Kобщий коэффициент эффективности использования бумагоделательной машины;

345 — расчетное число дней работы бумагоделательной машины в году.

K= Кв*Кх*Кт, где Кв — коэффициент использования рабочего времени машины при

Uср.< 750 м/мин,

Кв =

Кх — коэффициент, учитывающий брак на машине и холостой ход машины (К0), срывы на продольнорезательном станке (Кр) и срывы на суперкаландре (Кs)

Кх = К0 *Кр *Кs

Кх = 0,96*0,99*0,99 = 0,940

Кт — технологический коэффициент использования скорости бумагоделательной машины, учитывающий возможные её колебания, связанные с качеством полуфабрикатов и другими технологическими факторами

Кт = 0,9 (по НТП Гипробума)

Кэф = 0,937*0,940*0,9 = 0,792

Qч.бр .= 0,06*4,3*650*70 = 11 739 кг/ч,

Qс.бр = 282 т/сут,

Q=282*0,792 = 223,1 т/сут,

Q= 76,97 тыс. т/год.

Суточная и годовая производительность фабрики с одной бумагоделательной машины составляет:

Qс.н.ф. = Qс.н. = 223,1 т/сут

Qгод.ф.= Q=76,97 тыс. т/год.

2. Основные расчеты по массоподготовительному отделу В данной курсовой работе произведен расчет массоподготовительного отдела фабрики бумаги для глубокой печати высший сорт, вырабатываемой в соответствии с ГОСТ 9168– — 80, из 55% целлюлозы беленой лиственной СФА и 45% целлюлозы беленой хвойной СФА

2.1 Расчет расхода свежих полуфабрикатов Расчет свежих полуфабрикатов для производства бумаги рассчитывается по формуле:

P =, кг/т

где: Pрасход свежего воздушносухого полуфабриката на 1 т бумаги, кг;

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

З — зольность бумаги, % ;

К — расход канифоли на 1 т бумаги, кг;

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

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

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

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

На основании ГОСТа и НТП Гипробума для бумаги глубокой печати высший сорт принимаю: В = 5,5% или 55 кг; З = 20%; К = 10 кг; П = 1% или 10 кг; отходов волокна на другие виды продукции нет, т. е. От = 0

P = = 867,89 кг Расход целлюлозы для изготовления 1 т бумаги составляет:

Беленой СФА лиственной 860,57*0,55 = 473,3 кг Беленай СФА хвойной 860,57*0,45 = 344,5 кг Для обеспечения максимальной суточной производительности бумагоделательной машины расход полуфабрикатов составляет:

Беленой СФА лиственной 0,473 *282 = 133,4 т Беленой СФА хвойной 0,345*282 =97,3 т Для обеспечения суточной производительности нетто бумагоделательной машины расход полуфабрикатов составляет:

Беленой СФА лиственной 0,473*223,1=105,5 т Беленой СФА хвойной 0,345*223,1=76,9 т Для обеспечения годовой производительности бумагоделательной машины и фабрики расход полуфабрикатов составляет:

Беленой СФА лиственной 0,473*76,97=36,4 тыс. т Беленой СФА хвойной 0,345*76,97=26,6 тыс. т

Сводные данные производства бумаги и расхода полуфабрикатов Таблица 2.1

2.2 Расчет и выбор размалывающего оборудования Расчет количества размалывающего оборудования производится на основе машинального потребления полуфабрикатов и с учетом 24-часовой продолжительности работы оборудования в сутки.

В рассматриваемом примере максимальный расход воздушно-сухого волокна составляет 230,7 т/сут., из них: 133,4 т целлюлозы СФА беленой лиственной и 97,7 т целлюлозы СФА хвойной При расчете количества мельниц исходят из положения, что эффект размола примерно пропорционален расходу электроэнергии

Расход электроэнергии на размол целлюлозы рассчитывается по формуле:

E= e * P* (в — а), кВт-ч/сут, где eудельный расход электроэнергии, кВт-ч/1т 1ШР;

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

а — степень помола полуфабриката до размола, ШР;

в — степень помола полуфабриката после размола, ШР.

Суммарная мощность электродвигателей размалывающих мельниц рассчитывается по формуле:

гдекоэффициент загрузки электродвигателей (равен 0,80−0,90);

zколичество часов работы мельниц в сутки (равно 24 часам).

Мощность электродвигателей мельниц по ступеням размола рассчитывается следующим образом:

для 1-ой ступени размола,

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

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

и

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

В соответствии с принятой технологической схемой процесс размола осуществляется при концентрации 4%, до 32ШР — целлюлозы хвойной и до 28ШРцеллюлозы лиственной в дисковых мельницах в две ступени.

Начальная степень помола целлюлозы хвойной 13 ШР.

Начальная степень помола целлюлозы лиственной 15ШР.

В расчете принят удельный расход энергии 14 кВт-ч/1т 1ШРдля хвойной целлюлозы; 10 кВт-ч/1т 1ШРдля лиственной целлюлозы, так как размол запроектирован в дисковых мельницах — учтена экономия электроэнергии 25%.

Количество электроэнергии необходимое для размола хвойной целлюлозы составит:

E=14*133,4*(32−13) = 35 484,4 кВт-ч/сут Количество электроэнергии необходимое для размола лиственной целлюлозы составит:

E=10*97,3*(28−15) =12 649кВт-ч/сут Для обеспечения этого расхода электроэнергии необходимо, чтобы мощность электродвигателей, установленных для размола мельниц, составила:

= 1848,1 кВт,

= 658,8 кВт.

Для достижения требуемой степени помола с учетом производительности предусматриваем в проекте установку мельниц, МДС-33−1, мощностью 1000 кВт Потребное количество мельниц на 1-ю и 2-ю ступень размола составит:

= 1848,1:1000=1,8?2

= 658,8:1000=0,6?1

С учетом резерва необходимо предусмотреть 3 мельницыдля размола хвойной целлюлозы и 2 мельницыдля размола лиственной целлюлозы.

В массоподготовительном отделе предусмотрены также мельницы МП-190 и МД-500 для рафинирования оборотного брака.

Основные параметры предусмотренных к установке мельниц Таблица 2.2

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

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

В некоторых случаях предусматривается хранение полуфабриката в бассейнах высокой концентрации (12−15%), рассчитанных на 15−24 часовой запас.

Расчет емкости бассейнов производится по формуле:

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

где Р — количество воздушно сухого волокнистого материала, т/сут;

U — объем бассейна, м;

n — влажность воздушно-сухого волокнистого материала, %;

(в соответствии с ГОСТом для полуфабрикатов n =12%, для бумаги и картона n = 5,5%)

tвремя хранения массы;

zколичество рабочих часов в сутки (24 часа);

cконцентрация волокнистой суспензии в бассейне, %;

kкоэффициент, учитывающий неполноту заполнения бассейна (обычно k=1,2)

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

Приемный бассейн для СФА беленой хвойной целлюлозы:

= 214 м;

Приемный бассейн для СФА лиственной целлюлозы:

= 293 м;

Бассейн для размола СФА беленой хвойной целлюлозы:

= 245 м;

Бассейн для размола СФА лиственной целлюлозы:

= 335 м³

Бассейн композиционный:

= 170 м;

Бассейн машинный:

= 182 м.

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

Емкость бассейнов необходимо унифицировать, чтобы облегчить их изготовление, компоновку, эксплуатацию и ремонт.

Унификация объемов бассейнов Таблица 2.3.

2.4 Расчет и выбор массных насосов Выбор насоса производится исходя из полного напора массы, который должен создавать насос, и его производительности.

Расчет полного напора насоса следует производить после того, как выполнены компоновочные чертежи и точно определено местонахождение насоса. При этом необходимо составить схему трубопроводов с указанием их длины и всех местных сопротивлений. Принцип расчета необходимого напора, который должен создавать насос, и значения коэффициентов местных сопротивлений приведены в специальной литературе. Обычно для передвижения волокнистых суспензий в пределах массоподготовительного отдела насос должен обеспечить напор 15−25 м.

Производительность насоса рассчитывается по формуле:

м/ч

м/ч

где Р — количество воздушно сухого волокнистого материала, т/сут;

n — влажность воздушно-сухого волокнистого материала, %;

z — количество рабочих часов в сутки (24 часа);

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

1,3- коэффициент, учитывающий запас производительности насоса.

Насос подачи хвойной целлюлозы на дисковые мельницы:

= 133 м/ч Предусмотрен к установке насос БМ 190/45

Насос подачи лиственной целлюлозы на дисковые мельницы:

= 182 м3/ч

Предусмотрен к установке насос БМ 190/45

Насос подачи хвойной целлюлозы в композиционной бассейн:

=156 м3/ч

Предусмотрен к установке насос БМ 190/45

Насос подачи лиственной целлюлозы в композиционной бассейн:

= 213 м3/ч

Предусмотрен к установке насос БМ 236/28

Насос подачи массы в машинный бассейн:

=394 м/ч

Предусмотрен к установке насос БМ 475/31,5

Таблица 2.4. Технические характеристики принятых к установке насосов

2.5 Расчет и выбор оборудования для переработки оборотного брака Количество оборотного брака при выработке бумаги для глубокой печати в соответствии с НТП Гипробума составляет на БДМ 4%, на ПРС 1%- всего 5% от Q брутто.

Количества оборотного брака в сутки составляет:

Q=230,7*0,05=11,5 т Кроме того, при расчете оборудования для переработки брака надо учесть отсечки на сетки машины (а) и кромки, отсекаемые на ПРС (в).

По отношению к полной производительности машины отсечки и кромки составляют:

%

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

= 2,4%

или 230,7*0,024 = 5,5 т Общее количество волокнистого материала, поступающего на переработку составляет:

5,5+11,5= 17 т/сут

Для рафинирования 1 т оборотного брака при выработке необходимо 40−60 кВт-ч.

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

50*17 = 850 кВт-ч

= 42 кВт Емкость бассейнов для оборотного брака рассчитывается на общий запас хранения 4 часа.

Емкость бассейна для сгущенного брака:

= 273 м³

Емкость бассейна для рафинированного брака:

= 312 м³

После унификации приняты емкости бассейнов по 350 м³ (см. табл. 2.3.)

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

Насос, подающий оборотный брак на пульсационную мельницу

= 24,9 м/ч

Предусмотрен к установке насос БМ 40/16

Насос, подающий оборотный брак в композиционный бассейн

= 27 м/ч

Предусмотрен к установке насос БМ 40/16

Техническая характеристика насосов приведена в табл. 2.4.

Для сгущения мокрого оборотного брака принят сгуститель СБ-32 со следующей характеристикой:

Производительность, т/сут воздушно;

сухого волокна 40−130

Концентрация массы, г/л

поступающей 5−30

сгущенной 30−55

Мощность приводного электродвигателя барабана, кВт 22

Габаритные размеры, мм длина с приводом 6100

ширина 3750

высота 3390

Масса комплекта, кг 13 100

3. Основные расчеты по клеильно-минеральному отделу

3.1 Расчет расхода проклеивающих и наполняющих веществ Все приведенные ниже расчеты относятся к клеильно-минеральному цеху фабрики бумаги для глубокой печати с одной БДМ, производительностью брутто по 230,7 т/сутки при безобрывной работе. В расчете принято, что цех работает в 2 смены т. е. 16 часов в сутки.

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

Таблица 3.1. Показатели бумаги для глубокой печати высший сорт

Расход химикатов на 1 т бумаги приведен в табл. 3.2.

Таблица3.2. Расход химикатов

Расчет количества наполнителя (каолина) произведен по формуле:

А1Р =

где в — содержание влаги в 1 т бумаги, кг

З — содержание минеральных веществ в бумаге (зольность),%

Кв — коэффициент, учитывающий влажность каолина;

Кп — коэффициент, учитывающий потери при прокаливании в процессе определения содержания золы (для каолина потери составляют 12−14%)

Ку — коэффициент, учитывающий удержание наполнителя А1 = = 355 кг Расход проклеивающих и наполняющих веществ представлен в табл. 3.3.

Таблица 3.3. Расход химикатов по фабрике

3.2 Приготовление суспензии каолина

Проектируется технологическая линия производительностью 200 т/сутки для непрерывного приготовления суспензии каолина концентрацией 500 г/л с последующим разбавлением перед употреблением до 250 г/л.

Цех работает в 2 смены, следовательно, в сутки может быть переработано на каолиновую суспензию до 120 т каолина (потребность предпр. — 81,9 т/сут) Мешки каолина со склада транспортером подаются через камеру очистки к барабану для опоражнивания мешков, представляющему собой вертикальный цилиндрический кожух. Мешки прокалываются штырями, а дно их прорезается неподвижным ножом; содержимое мешка попадает на решетку и проваливается в бункер, вмещающий запас на 2 смены. По мере надобности, через питатель каолин подается скребковым транспортером в мешалку непрерывной разводки каолина, представляющую железобетонный бак с вертикальным мешальным устройством. Концентрация суспензии 500 г/л поддерживается постоянной с помощью регулятора нагрузки приводного двигателя мешалки. В зависимости от потребляемой мощности изменяется подача свежей воды в мешалку.

Уровень в мешалке контролируется специальным поплавковым уравномером с сигнальным устройством. При достижении максимального уровня закрывается вентиль на линии подачи воды и автоматически останавливается конвейер и питатель подачи каолина.

При падении уровня в мешалке ниже заданного минимального значения, останавливается насос, подающий суспензию на вибрационные сортировки.

Суспензия каолина, очищенная на вибрационных фильтрах поступает в бак, снабженный вертикальным мешальным устройством, и далее насосом подается на установку конических вихревых очистителей.

Очищенная каолиновая суспензия собирается в двух железобетонных баках с вертикальными мешальными устройствами, вмещающие 16-часовой запас каолиновой суспензии концентрацией 500 г/л Разбавление каолиновой суспензии до 250 г/л происходит свежей водой, поступающей во всасывающие патрубки насосов, подающих суспензию на производство. На линии подачи суспензии и каолина на производство устанавливается магнитный расходомер.

3.2.1 Расчет и выбор оборудования

Каолин поступает на предприятие в соответствии с ГОСТ 19 285–73 в мешках массой по 25 кг/сухого обогащения/ и по 50 кг /мокрого обогащения/

Количество мешков с каолином в первом случае составит

= 1638 шт/смену или 205 мешка в час Во втором случае = 819 шт/смену или 102 мешков в час Часовой расход каолина = 5118,8 кг/ч Количество каолинового молочка при концентрации 250 г/л и влажности каолина 18% составит: = 16,8 м3/ч Бункер должен вмещать запас каолина на 2 смены, т. е. 55 т.

Объем бункера равен: = 55 м³

где 1,2 — коэффициент, учитывающий неполноту заполнения;

1200 — насыпная масса каолина, г/м3

Бак железобетонный для суспензирования каолина рассчитывается исходя из 60-минутного пребывания в нем каолина, с учетом 20%-го запаса емкости и влажности каолина 18%; в этом случае емкость бака составит:

=10,1 м³

Вибрационная сортировка для очистки каолиновой суспензии выбирается исходя из необходимой производительности:

= 8,4 м3/ч или 140 л/мин.

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

= 20,1 м 3

Установка вихревых очистителей для очистки суспензии каолина должна иметь производительность:

= 12,5 м3/ч или 208 л/мин.

Приняты к установке два вихревых очистителя из них 1- резервный.

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

= 161 м³

Приняты к установке два бассейна объемом по 100 м³

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

= 10,1 м³

Предусмотрен к установке один насос.

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

и

где с1 — плотность каолина, т/м3;

с2 и с4 — плотность каолиновой суспензии соответствующей концентрации, т/м3

с3 — плотность воды, т/м3

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

= 0,63 м³

Часовой расход воды составляет: 0,63 * = 6,4 м³

Суточный расход воды составляет: 6,4* 16 = 102,4 м³

Количество воды, необходимое для разбавления 1 м³ суспензии каолина от 500 г/л до 250 г/л составляет: = 0,8 м³

Часовой расход воды составляет: 0,8 *= 16,4 м³

Суточный расход воды составляет: 16,4* 16 = 262,1 м³

Общий расход воды в сутки равен 262,1 + 102,4 = 365 м³

Расход воды на 100 кг каолина составляет:

= 0,45 м Расход воды на 1 т бумаги составляет:

= 1,6 м³

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

Охлаждение емкостей происходит со скоростью, рассчитываемой по формуле:

Q1 = б * F *Дt,

где б — коэффициент теплоотдачи, ;

F — поверхность емкостей для хранения, м2;

Дt — перепад температуры, 0С.

Для хранения суспензии предусмотрены 2 бака цилиндрической формы объемом по 100 м³

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

U = =

отсюда d = = =4 м

h = 2*d = 2 *4= 8 м Поверхность каждого из баков равна:

F1 = F2 = П*d*(h +) = 3,14 *4*(8 +) = 126 м²

Общая поверхность охлаждения двух емкостей равна:

F = 2 *126=252 м2

Следовательно, при перепаде температуры

Дt = 200С и б = 20,95

Q1 = 20,95 *252 *20 = 105 588 кДж Запас тепла рассчитывается по формуле:

Q2 =Uс *с4 *t *C;

где Uс — объем суспензии каолина, м3;

с4 — плотность суспензии каолина, кг/м3

t — температура в баке, 0С;

С — коэффициент теплоемкости суспензии,

Q2 = = 10 419 646 кДж Время охлаждения составляет: = 98,7 часов или 4,1 суток

Количество подогревов в месяц равно: П = = 7

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

Д = = =3835 кг Расход пара для 100 кг каолина составляет:

= 0,51 кг пара Расход пара для 1 т бумаги составляет: = 19 т При использовании баков для хранения с теплоизоляцией толщиной 100 мм (б = 2,09) охлаждение бака будет происходить со скоростью:

Q|1= 2,09 *126 *20 = 5266,8 кДж/ч В этом случае время охлаждения составляет: = 1978 часа — 82 суток, т. е. практически отпадает надобность в подогреве.

производительность бумага полуфабрикат насос каолин

Библиографический список

1. Справочник бумажника, т. I, II, III. М., «Лесная промышленность» 1964, 1965, 1965.

2. Жудро С. Г. Технологическое проектирование ЦБП, М., «Лесная промышленность», 1970.

3. Насосы для целлюлознобумажной промышленности. Альбом М., Мосгипробум, 1974.

4. Иванов С. Н. Технология бумаги, М., «Лесная промышленность» 1964.

5. Петров А. П. Проклейка бумаги и картона. М., «Лесная промышленность» 1964.