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
Оглавление
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;
. Скорость машины - 650 м/мин;
. Расход химикатов:
· Клей - 5 кг/т;
· Крахмал - 10 кг/т;
· Наполнители - 220 кг/т.
7. Влажность - 6-7%;
8. Зольность - 14%;
. Безвозвратные потери (промои) - 8 кг/т;
. 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%;
. Брак: машина - 4%, ПРС - 2%, суперколандр - 2%;
. а = 80 мм, b = 50 мм.
Введение
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
U - рабочая скорость машины, м/мин;
g-масса бумаги, г/ м
;
,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.
Qч. бр. =
0,06*4,25*650*80 = 13260 кг/ч,
Qс. бр= 
318,24 т/сут,
Q=318,24*0,8 = 254,592 т/сут,
Qн. ф. =254,592*1.
= 254,592 т/сут,
Q= 254,592*345. = 87,834тыс. т/год,
Qгод. 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 1т бумаги,
кг/т;
B-влага, содержащаяся в 1т бумаги, кг/т;
З - зольность бумаги, %;
К-расход клея 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/т;
,88 - коэффициент перевода из абсолютно-сухого в
воздушно-сухоесостояние, %;
,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. От = 0
Расход беленой СФА хвойной целлюлозы для изготовления 1т бумаги
составляет: 913,9*0,25 = 228,5 кг/т.
Расход беленой СФА лиственной для изготовления 1т 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
|
Виды полуфабрикатов и бумаги
|
ед. изм.
|
удельный расход на 1 т бумаги
|
Буммашина
|
Бумфабрика
|
|
|
|
Час
|
сутки
|
год (тыс.)
|
Сутки
|
Год (тыс.)
|
|
|
|
При безобрывной работе
|
С учётом Кэф
|
|
|
|
|
Офсетная бумага
|
тыс. т.
|
-
|
13,26
|
318,24
|
254,592
|
87,834
|
254,592
|
87,834
|
|
Беленая СФА хвойная целлюлоза
|
тыс. т.
|
0,2285
|
3,030
|
72,718
|
58,174
|
20,070
|
58,174
|
20,070
|
|
Беленая СФА лиственная целлюлоза
|
0,6854
|
9,088
|
218,122
|
174,497
|
60, 201
|
174,497
|
60, 201
|
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: 218,122т белённой СФА лиственной и 72,718т 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 1
ШР;
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)
=25596,74кВт·ч/сут;
Белёной СФА лиственной целлюлозы: Е=14*218,122* (29-15)
=42751,91кВт·ч/сут;
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).
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.
-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.
-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
|
Типоразмер
|
Кол-во
|
Диаметр диска, мм
|
Частота вращения ротора, об/мин
|
Мощность электродвигателя, кВт
|
Суммарная установленная мощность работающих
мельниц, кВт
|
Производи- тельность, т/сут
|
|
RF-4
|
2
|
-
|
450-600
|
800-1500
|
1600-3000
|
100-500
|
|
RF-3
|
2
|
-
|
517-720
|
400-800
|
800-1600
|
50-350
|
|
МП-190
|
1
|
190
|
22
|
22
|
10-35
|
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
|
Наименование бассейна
|
По расчёту
|
После унификации
|
Тип бассейна
|
Nэл. дв, кВт
|
|
t, ч
|
V, м3
|
V, м3
|
t, ч
|
|
|
|
Приёмный бассейн: б. СФА хв. целл-зы б. СФА
лист. целл-зы
|
2 2
|
160 480
|
180 3*180
|
2,25 0,75
|
204-135А-11 204-135А-11
|
72 72
|
|
Бассейн размолотой: б. СФА хв. целл-зы б. СФА
лист. целл-зы
|
2 2
|
183 549
|
200 3*200
|
2, 19 0,73
|
204-135А 204-135А
|
44 44
|
|
Бассейн композиционный
|
0,5
|
234
|
2*145
|
0,31
|
204-135А-02
|
44
|
|
Бассейн машинный
|
0,5
|
250
|
2*145
|
0,29
|
204-135А-02
|
44
|
|
Бассейн неразмолотого брака
|
156
|
180
|
0,58
|
204-135А-01
|
44
|
|
Бассейн размолотого брака
|
0,5
|
178
|
180
|
0,51
|
204-135А-01
|
44
|
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, %;
,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 = 800м3/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 Qч. бр [2].
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, Вн = 4,25.
или 318,24*0,0306 = 9,738 т
Общее количество волокнистого материала, поступающего на переработку
составляет:
,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
|
№
|
Наименование показателей
|
Согласно ГОСТ 9094-89
|
Принято в проекте
|
|
1
|
не более 80
|
25 75
|
|
2
|
Зольность, %
|
10-14
|
14
|
|
3
|
Влажность, %
|
6
|
6
|
Таблица 3.2.
Расход химикатов в кг на 1 т бумаги
|
Химикаты
|
Принято в проекте
|
|
Клей, кг
|
5
|
|
Крахмал, кг
|
10
|
|
Мел, кг
|
220
|
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
|
№ п/п
|
ХИМИКАТЫ
|
РАСХОД ХИМИКАТОВ
|
|
|
По производству в сутки, кг
|
В год, т
|
|
1
|
Клей
|
5*318,24=1591,2
|
1,591*345=548,90
|
|
2
|
Крахмал
|
10*318,24=3182,4
|
3,182*345=1097,79
|
|
3
|
Мел
|
220*318,24=70012,8
|
70,012*345=24154,14
|
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
ρ1 - плотность, г/м3;
ρ2 и ρ4 - плотность суспензии мела
соответственной концентрации, г/м3
ρ3 - плотность воды, г/м3
Количество воды, для приготовления 1 м3 меловой
суспензии концентрации 120 г/л составляет:
= 0,63 м3
Часовой расход воды составляет:
,63 *
= 6,2 м3.
Суточный расход воды составляет:
,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:
Суточный расход воды составляет:
,8*24 = 211,2 м3.
Общий расход воды составит:
,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 м3,где
qобщ - общий
расход воды, м3/сут;
Qс. 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.
. Фляте
Д.М. Технология бумаги: учебник для вузов. - М.: Лесная промышленность, 2008,
. Жудро
С.Г. Проектирование целлюлозно-бумажных предприятий: - 2-е изд., перераб. И
доп. - М.: Лесная промышленность, 2011.
. Фляте
Д.М. Свойство бумаги. - М.: Лесная промышленность, 2009.
. Оборудование
целлюлозно-бумажного производства / под ред. В.П. Чичаева - М.: Лесная
промышленность, 2010.