Расчет массоподготовительного отдела фабрики, вырабатывающего бумагу для офсетной печати производительностью 87, 834 тысяч т/год

Курсовая работа

на тему:

Расчет массоподготовительного отдела фабрики, вырабатывающего бумагу для офсетной печати производительностью 87,834 тысяч т/год

• Задание для расчётов по массоподготовительному отделу
• Введение
• 1. Характеристика сырья и готовой продукции
• 2. Расчеты по массоподготовительному отделу
• 2.1 Расчет производительности бумагоделательной машины и фабрики
• 2.2 Расчет расхода свежих полуфабрикатов
• 2.3 Расчет и выбор размалывающего оборудования
• 2.4 Расчет емкости бассейнов
• 2.5 Расчет и выбор массных насосов
• 2.6 Расчет и выбор оборудования для переработки оборотного брака
• 3. Основные расчеты по клеильно-минеральному отделу
• 3.1 Расчет расхода проклеивающих и наполняющих веществ
• 3.2 Приготовление мела
• 3.3 Расчет количества воды
• Заключение
• Библиографический список

Задание для расчётов по массоподготовительному отделу

1. Масса 1 м²= 80 г/м²;

2. Состав по волокну:

· Хвойная целлюлоза — 25%;

· Лиственная целлюлоза — 75%.

3. Тип машины — Б-41;

4. Необрезная ширина машины — 4250 мм;

5. Скорость машины — 650 м/мин;

6. Расход химикатов:

· Клей — 5 кг/т;

· Крахмал — 10 кг/т;

· Наполнители — 220 кг/т.

7. Влажность — 6−7%;

8. Зольность — 14%;

9. Безвозвратные потери (промои) — 8 кг/т;

10. Удельный расход электроэнергии (е):

· Хвойная целлюлоза — 16;

· Лиственная целлюлоза — 14.

11. Степень помола целлюлозы:

· Хвойная: начальная — 13, конечная — 35;

· Лиственная: начальная — 15, конечная — 29.

12. Композиционная и машинная влажности — 6−7%;

13. Влажность в бассейнах для целлюлозы — 12%;

14. Брак: машина — 4%, ПРС — 2%, суперколандр — 2%;

15. а = 80 мм, b = 50 мм.

Существует множество разновидностей офсетной бумаги, плотность которой обычно варьируется в диапазоне от 60 до 220 г/кв. м.

Западные производители этого материала определяют его как бумагу без покрытия, чистоцеллюлозную или с содержанием древесной массы, обладающую высокой устойчивостью к деформации под действием влаги при офсетной печати.

Особенности данного способа печати определяют достаточно жесткие требования к свойствам офсетной бумаги. Среди прочих характеристик большое значение имеют поверхностная прочность бумаги, проклейка, впитываемость печатной краски, а также устойчивость размеров при увлажнении и последующем высыхании во время печати.

При офсетной печати поверхность бумаги контактирует с резиновым полотном, поэтому для улучшения структурно-механических и печатных свойств офсетной бумаги применяется поверхностная проклейка. Это дает возможность повысить прочность поверхности путем уменьшения выщипываемости и пылимости.

Поскольку поверхностная прочность и пылимость бумаги зависят также от состава бумажной массы, в композицию бумаги добавляют разного рода наполнители и присадки. Однако введение большого количества наполнителей в офсетную бумагу нежелательно, так как они могут налипать на поверхность резинотканевых офсетных пластин в процессе печатания.

Проклейка в массе делает бумагу также более влагостойкой, затрудняя проникновение в нее воды, но не препятствуя впитыванию масляных полиграфических красок.

Срок службы материала определяется содержанием в композиции древесной массы — для изданий длительного срока использования рекомендуется чистоцеллюлозная бумага, для изданий среднего и малого срока — с содержанием древесной массы от 50 до 75%.

Офсетная бумага применяется для печати иллюстрационных изданий (как однокрасочных, так и многокрасочных), журналов, книг, газет. Офсетные бумаги широко используются для печати разного рода рекламных и промо-материалов. Это могут быть брошюры, каталоги, листовки, постеры, флайеры и многое другое. Помимо этого офсетную бумагу применяют и для издания самых разных многокрасочных или однокрасочных иллюстрированных изданий, начиная с журналов и заканчивая книгами.

1. Характеристика сырья и готовой продукции

В зависимости от назначения и показателей качества, бумага различных марок должна соответствовать нормам, указанным в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Показатели качества офсетной бумаги

Таблица 1.2

Показатели качества полуфабрикатов и основных химикатов

2. Расчеты по массоподготовительному отделу

2.1 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;

U — рабочая скорость машины, м/мин;

g-масса бумаги, г/ м;

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

K — коэффициент эффективности использования бумагоделательной машины принимается равным 0,8 [1, 2, 3];

z — расчетное число дней работы бумагоделательной машины в году, равно 345.

Производительность по фабрике рассчитывается исходя из производительности и количества установленных машин.

Q_{ч. бр.} = 0,06*4,25*650*80 = 13 260 кг/ч,

Q_{с. бр}= 318,24 т/сут,

Q=318,24*0,8 = 254,592 т/сут,

Q_{н. ф.} =254,592*1_. = 254,592 т/сут,

Q= 254,592*345_. = 87,834тыс. т/год,

Q_{год. ф.} =87,834*1=87,834 тыс. т/год.

2.2 Расчет расхода свежих полуфабрикатов

В данной курсовой работе произведен расчет массоподготовительного отдела фабрики, вырабатывающего бумагу для офсетной печати марки, А в соответствии с ГОСТ 9094–89, из 25% целлюлозы беленой хвойной СФА и 75% целлюлозы беленой лиственной СФА.

Расчет свежих полуфабрикатов для производства бумаги рассчитывается по формуле:

P=, кг/т

где:

P — расход свежего воздушно — сухого полуфабриката на 1 т бумаги, кг/т;

B-влага, содержащаяся в 1 т бумаги, кг/т;

З — зольность бумаги, %;

К-расход клея на 1 т бумаги, кг;

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

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

0,88 — коэффициент перевода из абсолютно-сухого в воздушно-сухоесостояние, %;

0,75 — коэффициент, учитывающий удержание клея в бумаге, %.

В = 6% или 60 кг; З = 14%; К = 5 кг/т; П = 8% или 8 кг; отходов волокна на другие виды продукции нет, т. е. О_т = 0

Расход беленой СФА хвойной целлюлозы для изготовления 1 т бумаги составляет: 913,9*0,25 = 228,5 кг/т.

Расход беленой СФА лиственной для изготовления 1 т бумаги составляет: 913,9*0,75 = 685,4кг/т.

Для обеспечения максимальной суточной производительности бумагоделательной машины расход полуфабрикатов составляет:

Беленой СФА хвойной 0,2285*318,24= 72,718 т/сут;

Беленой СФА лиственной 0,6854*318,24 = 218,122 т/сут.

Для обеспечения среднесуточной производительности бумагоделательной машины расход полуфабрикатов составляет:

Беленой СФА хвойной 0,2285*254,592=58,174 т/сут;

Беленой СФА лиственной 0,6854*254,592=174,497 т/сут.

Для обеспечения годовой производительности бумагоделательной машины и фабрики расход полуфабрикатов составляет:

Беленой СФА хвойной 0,2285*87,834=20,070 тыс. т/год;

Беленой СФА лиственной 0,6854*87,834=60, 201тыс. т/год.

Таблица 4.1.

Сводные данные производства бумаги и расхода полуфабрикатов

2.3 Расчет и выбор размалывающего оборудования

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

Максимальный расход воздушно-сухого волокна составляет 290,84т/сут., из них: 218,122 т белённой СФА лиственной и 72,718 т белённой СФА хвойной целлюлозы. Размол полуфабрикатов производится раздельно.

Расход электроэнергии на размол целлюлозы рассчитывается по формуле:

E= e * P* (в-а), кВт*ч/сут,

где

e — удельный 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.

В соответствии с принятой технологической схемой процесс размола осуществляется при концентрации 4%, до 35ШР — хвойной целлюлозы и до 29ШР — лиственной целлюлозы.

Начальная степень помола хвойной целлюлозы 13ШР, лиственной 15ШР.

В расчете принят удельный расход энергии 16 кВт*ч/1т 1ШР — для хвойной целлюлозы; 14 кВт*ч/1т 1ШР — для лиственной целлюлозы.

Расход электроэнергии на размол целлюлозы составляет:

Белёной СФА хвойной целлюлозы: Е=16*72,718* (35−13) =25 596,74кВт· ч/сут;

Белёной СФА лиственной целлюлозы: Е=14*218,122* (29−15) =42 751,91кВт· ч/сут;

Суммарная мощность электродвигателей размалывающих мельниц рассчитывается по формуле:

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

z — количество часов работы мельниц в сутки (равно 24 часам).

Белёная СФА хвойная целлюлоза:

N= =1255 кВт;

Белёная СФА лиственная целлюлоза:

N= =2096 кВт.

Мощность электродвигателей мельниц по ступеням размола рассчитывается следующим образом:

для 1-й ступени размола, кВт;

для 2-й ступени размола, кВт.

Так как размол ведётся в две ступени, то распределение энергии (Х₁; Х₂) по ступеням размола составит: Х₁=55%, Х₂=45%.

Белёная СФА хвойная целлюлоза: кВт,

кВт.

Белёная СФА лиственная целлюлоза: кВт,

кВт.

В проекте предусмотрены к установке мельницы:

Белёная СФА хвойная целлюлоза. 1-я ступень — к установке принимаем коническую мельницу (рафинёр) типа RF — 3, 1 шт.

2-я ступень — к установке принимаем коническую мельницу (рафинёр) типа RF — 3, 1 шт.

Белёная СФА лиственная целлюлоза. 1-я ступень — к установке принимаем коническую мельницу (рафинёр) типа RF — 4, 1 шт.

2-я ступень — к установке принимаем коническую мельницу (рафинёр) типа RF — 4, 1 шт.

В массоподготовительном отделе предусмотрена также мельница для рафинирования оборотного брака — это пульсационная мельница типа МП-190 (Q=10−35 т/сут, N=22кВт) — 1шт.

Таблица 4.2.

Основные параметры предусмотренных к установке мельниц

2.4 Расчет емкости бассейнов

Расчет емкости бассейна производится исходя из максимального количества массы подлежащей хранению и потребного времени хранения массы в бассейне.

Расчет емкости бассейнов производится по формуле:

m³.

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

ч,

где

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

V — объем бассейна, м;

n — влажность воздушно-сухого волокнистого материала, %;

(в соответствии с ГОСТом для полуфабрикатов n =12%, для бумаги n = 5.5 — 7%)

t — время хранения массы;

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

C — концентрация волокнистой суспензии в бассейне, %;

K — коэффициент, учитывающий неполноту заполнения бассейна (обычно k=1,2)

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

1. Приемный бассейн для целлюлозы:

= 160 м;

= 480 м.

2. Бассейн для размолотой целлюлозы:

= 183 м;

= 549 м.

3. Бассейн композиционный:

= 234 м.

4. Бассейн машинный:

= 250 м.

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

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

Таблица 4.3.

Унификация объемов бассейнов

2.5 Расчет и выбор массных насосов

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

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 (принимаем 24 часа);

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

1,3 — коэффициент, учитывающий запас производительности насоса.

1. Насос, подающий размолотую целлюлозу из бассейна гидроразбивателя в бассейн первой ступени помола:

Предусмотрен к установке насос БМ 475/31,5 Q=475 м³/ч

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

.

Предусмотрен к установке насос БМ 800/50, Q=800 м³/ч.

3. Насос, подающий бумажную массу в машинный бассейн:

Предусмотрен к установке насос БМ 475/31,5, Q = 475 м³/ч.

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

Предусмотрен к установке насос БМ 800/50, Q = 800 м³/ч.

2.6 Расчет и выбор оборудования для переработки оборотного брака

Количество оборотного брака при выработке тетрадной бумаги составляет на БДМ — 4%, на ПРС — 2%, на суперкаландре — 2%; всего 8% от Q_{ч. бр}.

Количество оборотного брака в сутки составляет:

Q=318,24*0,08=25,459 т

Кроме того, при расчете оборудования для переработки оборотного брака учитываем отсечки на сетке машины (а) и кромки, отсекаемые на ПРС (в).

По отношению к полной производительности машины отсечки и кромки составляют:

%

Принимаем а=80 мм и в=50 мм, В_н = 4,25.

или 318,24*0,0306 = 9,738 т

Общее количество волокнистого материала, поступающего на переработку составляет:

25,459+9,738= 35, 197 т.

Для рафинирования оборотного брака предусмотрена к установке пульсационная мельница типа МП-190 (Q=10−35 т/сут, N=22кВт).

Расчёт ёмкостей для хранения оборотного брака

Ёмкость бассейнов для оборотного брака рассчитывается на общий запас хранения — 0,5ч.

1. Ёмкость бассейна для сгущенного брака (неразмолотого):

2. Ёмкость бассейна для рафинированного брака (размолотого):

Унификацию бассейнов см. табл. 4.3.

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

1. Насос, подающий оборотный брак в бассейн неразмолотого брака:

Принимается к установке насос БМ 56/31,5, Q=56 м³/ч.

2. Насос, подающий оборотный брак на пульсационную мельницу:

Принимаем к установке насос БМ 56/31,5, Q=56 м³/ч.

3. Насос, подающий оборотный брак в композиционный бассейн:

Принимаем к установке насос БМ80/15, Q=80м³/ч.

3. Основные расчеты по клеильно-минеральному отделу

3.1 Расчет расхода проклеивающих и наполняющих веществ

В расчете принято, что цех (отдел) работает в две смены, т. е. 16 ч в сутки. Основные необходимые для расчета показатели выпускаемой продукции приведены в табл. 3.1 и 3.2.

Таблица 3.1.

Показатели офсетной бумаги № 1 Высшего сорта

Таблица 3.2.

Расход химикатов в кг на 1 т бумаги

Расход химикатов по бумагоделательной машине

Указанные химикаты будут поступать в готовом виде и разводиться по существующим режимам приготовления химикатов. Учитывая, что расход выбран на тонну в соответствии с рекомендуемыми нормами, дополнительных расчётов по клейно-минеральному отделу не требуется, кроме приготовления суспензии мела (табл. 3.3).

Таблица 3.3. Расход химикатов по фабрике

3.2 Приготовление мела

Технологическая линия производительностью 200 т/сут, для непрерывного приготовления суспензии мела концентрацией 12%. Цех работает в 2 смены.

Часовой расход мела составляет (табл.5.3)

Количество мелового молока при концентрации 12% составляет:

Бак для суспензии мела рассчитывается, исходя их 60-минутного пребывания в нем мела, с учётом 20% -го запаса ёмкости и влажности мела 10%:

Вибрационная сортировка для очистки меловой суспензии выбирается, исходя из необходимой производительности:

Бак железобетонный для суспензии мела после вибрационной сортировки рассчитывается на 2-часовой запас мела:

Баки хранения суспензии мела рассчитываются на 24-часовой запас:

Центробежный насос для подачи меловой суспензии на вибрационные сортировки производительностью:

3.3 Расчет количества воды

Количество воды, необходимое для приготовления 1 м³ суспензии мела:

и

где

с_{1 -} плотность, г/м³;

с₂ и с₄ — плотность суспензии мела соответственной концентрации, г/м³

с₃ — плотность воды, г/м³

Количество воды, для приготовления 1 м³ меловой суспензии концентрации 120 г/л составляет:

= 0,63 м³

Часовой расход воды составляет:

0,63 * = 6,2 м³.

Суточный расход воды составляет:

6,2* 24 = 148,8 м³.

Количество воды, необходимое для разбавления 1 м³ меловой суспензии от 300 г/л до 120 г/л составляет:

= 0,3 м³.

Часовой расход воды составляет:

0,3 *= 8,8 м³.

Суточный расход воды составляет:

8,8*24 = 211,2 м³.

Общий расход воды составит:

148,8+211,2 = 360,0 м³.

Расход воды на приготовление 100 кг мела составляет:

= 0,51 м³.

Следовательно, расход воды на 1 т бумаги составит:

= 1,13 м^3,где

q_{общ -} общий расход воды, м³/сут;

Q_{с. бр} — суточная производительность бумаги брутто, т/сут.

офсетный способ печать бумагоделательный

Заключение

При офсетной печати поверхность бумаги контактирует с резиновым полотном, поэтому для улучшения структурно-механических и печатных свойств офсетной бумаги применяется поверхностная проклейка. Это дает возможность повысить прочность поверхности путем уменьшения выщипываемости и пылимости.

Поскольку поверхностная прочность и пылимость бумаги зависят также от состава бумажной массы, в композицию бумаги добавляют разного рода наполнители и присадки. Однако введение большого количества наполнителей в офсетную бумагу нежелательно, так как они могут налипать на поверхность резинотканевых офсетных пластин в процессе печатания.

Проклейка в массе делает бумагу также более влагостойкой, затрудняя проникновение в нее воды, но не препятствуя впитыванию масляных полиграфических красок.

Срок службы материала определяется содержанием в композиции древесной массы — для изданий длительного срока использования рекомендуется чистоцеллюлозная бумага, для изданий среднего и малого срока — с содержанием древесной массы от 50 до 75%.

Библиографический список

1. Иванов С. И. Технология бумаги. — М.: Школа бумаги, 2010.

2. Технология целлюлозно-бумажного производства / под ред.П. С. Осипова. — СПб.: Политехника, 2008.

3. Фляте Д. М. Технология бумаги: учебник для вузов. — М.: Лесная промышленность, 2008,

4. Жудро С. Г. Проектирование целлюлозно-бумажных предприятий: — 2-е изд., перераб. И доп. — М.: Лесная промышленность, 2011.

5. Фляте Д. М. Свойство бумаги. — М.: Лесная промышленность, 2009.

6. Оборудование целлюлозно-бумажного производства / под ред. В. П. Чичаева — М.: Лесная промышленность, 2010.