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

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

Содержание

Введение

. Расчет производительности бумагоделательной машины и фабрики

. Основные расчеты по массоподготовительному отделу

.1 Расчет расхода свежих полуфабрикатов

.2 Расчет и выбор размалывающего оборудования

.3 Расчет ёмкости бассейнов

.4 Расчет и выбор массных насосов

.5 Расчет и выбор оборудования для переработки оборотного брака

. Основные расчеты по клейно-минеральному отделу

.1 Расчет расхода проклеиваиващих веществ

.2 Приготовление суспензии каолина

.2.1 Расчет и выбор оборудования

.2.2 Расчет количества воды

.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 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 в часы;

K- общий 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 = 11739 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

.1 Расчет расхода свежих полуфабрикатов

Расчет свежих полуфабрикатов для производства бумаги рассчитывается по формуле:

 = , кг/т

где: P- расход свежего воздушно- сухого полуфабриката на 1т бумаги, кг;

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

З - зольность бумаги, % ;

К - расход канифоли на 1т бумаги, кг;

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

От - отход волокна 12%-й влажности на другие виды продукции на 1т 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

= = 867,89 кг

Расход целлюлозы для изготовления 1т бумаги составляет:

Беленой СФА лиственной 860,57*0,55 = 473,3 кг

Беленай СФА хвойной 860,57*0,45 = 344,5кг

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=76,9т

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 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 * 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.

Суммарная мощность электродвигателей размалывающих мельниц рассчитывается по формуле:

,

где -коэффициент загрузки электродвигателей ( равен 0,80-0,90 );

z- количество 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  и -мощность 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 28ШР- целлюлозы 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 1ШР- для хвойной целлюлозы; 10 кВт-ч/1т 1ШР- для 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) = 35484,4 кВт-ч/сут

Количество электроэнергии необходимое для размола лиственной целлюлозы составит:

E=10*97,3*(28-15) =12649кВт-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 мельницы -для размола хвойной целлюлозы и 2 мельницы -для 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

.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%)

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)

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.

.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:

=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+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:

*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 13100

3. Основные расчеты по клеильно-минеральному отделу

.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.

.2.1 Расчет и выбор оборудования

Каолин поступает на предприятие в соответствии с ГОСТ 19285-73 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;

- 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.

.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 = 102,4м3

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

.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:

= 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).= =

отсюда d =  = =4 м= 2*d = 2 *4= 8 м

Поверхность каждого из баков равна:

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

Общая поверхность охлаждения двух емкостей равна:

= 2 *126=252 м2

Следовательно, при перепаде температуры

Дt = 200С и б = 20,95= 20,95 *252 *20 = 105588 кДж

Запас тепла рассчитывается по формуле:

=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 =  = 10419646 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.

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

. Насосы для целлюлозно- бумажной промышленности. Альбом М., Мосгипробум, 1974.

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

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