Расчет массоподготовительного отдела БДМ, вырабатывающего бумагу для гофрирования

Расчет массоподготовительного отдела БДМ, вырабатывающего бумагу для гофрирования

Министерство образования РФ

Пермский государственный технический университет

Кафедра ТЦБП

Группа ТЦБПз-04

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема: «Расчет массоподготовительного отдела БДМ, вырабатывающего бумагу для гофрирования»

Студент

Акулов Б.В.

Пермь, 2009 г.

Содержание

Введение

. Характеристика исходного сырья и готовой продукции

. Выбор и обоснование технологической схемы производства

. Расчет материального баланса воды и волокна на бумагоделательной машине

. Расчёт массоподготовительного отдела и производительности машины

Список использованных источников информации

Введение

Бумага имеет большое народно-хозяйственное значение, и её производство. Технология производства бумаги сложна, так как часто связана с одновременным использованием различных по своим свойствам волокнистых полуфабрикатов, большого количества воды, тепловой и электрической энергии, вспомогательных химических веществ и других ресурсов и сопровождается образованием большого количества производственных отходов и стоков, вредно действующих на экологию окружающей среды.

Оценивая общее состояние проблемы, следует отметить, что согласно данным Европейской конфедерации производителей бумаги (CEPI) с начала 90-х годов объемы переработки макулатуры в мире возросли более чем на 69%, в Европе - на 55%. При общих запасах макулатурной массы, оцениваемой в 230-260 млн. т, в 2000 году было собрано примерно 150 млн. т, а к 2005 году прогнозируется увеличение сбора до 190 млн. т. При этом средний мировой уровень потребления составит 48%. На этом фоне показатели по России более чем скромные. Суммарные ресурсы макулатуры составляют около 2 млн. т. Объем ее заготовки уменьшен по сравнению с 1980 годом с 1,6 до 1,2 млн. т.

На фоне этих негативных тенденций в России, развитые страны мира за эти 10 лет, наоборот, наращивали степень государственного регулирования в этой области. С целью снижения себестоимости продукции с использованием отходов были введены налоговые льготы. Для привлечения инвесторов в эту сферу создана система льготных кредитов, в ряде стран накладываются ограничения на потребление продукции, изготовляемой без использования отходов и так далее. Европейский парламент принял рассчитанную на 5 лет программу улучшения использования вторичных ресурсов: в частности бумага и картон до 55%.

По мнению некоторых экспертов промышленно развитых стран, в настоящее время, с точки зрения экономики, целесообразно перерабатывать до 56% макулатурного сырья от общего количества макулатуры. В России может собираться около 35% этого сырья, тогда как остальная макулатура в основном в виде бытового мусора попадает на свалку, в связи с чем необходимо совершенствовать систему ее сбора и заготовки.

Современные технологии и оборудование для переработки макулатурной массы позволяют применять ее не только для выработки низкокачественной, но и высококачественной продукции. Получение высококачественной продукции предполагает наличие дополнительного оборудования и введение химических вспомогательных веществ для облагораживания массы. Эта тенденция ясно просматривается в описаниях зарубежных технологических линий.

Производство гофрированного картона является самым крупным потребителем макулатуры и основным ее компонентом являются старые картонные ящики и коробки.

Одним из решающих условий улучшения качества готовой продукции, в том числе прочностных показателей, является улучшение качества сырья: сортирование макулатуры по маркам и улучшение ее очистки от различных загрязнений. Возрастающая степень загрязненности вторичного сырья отрицательно влияет на качество продукции. Для повышения эффективности использования макулатуры необходимо соответствие ее качества виду выпускаемой продукции. Так, тарный картон, бумага для гофрирования должны вырабатываться с применением макулатуры преимущественно марок МС-4А, МС-5Б и МС-6Б по ГОСТ 10700, обеспечивающих достижение высоких показателей продукции.

В общем случае быстрый рост использования макулатуры обусловлен следующими факторами:

конкурентоспособностью производства бумаги и картона из макулатурного сырья;

относительно высокой стоимостью древесного сырья, особенно с учетом транспортировки;

относительно низкой капиталоемкостью проектов новых предприятий, работающих на макулатуре, по сравнению с предприятиями, использующими первичное волокнистое сырье;

простотой создания новых небольших предприятий;

повышенным спросом на бумагу и картон из вторичного волокна из-за более низкой стоимости;

правительственными законодательными актами (будущими).

Следует отметить еще одну тенденцию в области переработки макулатуры - это медленное понижение ее качества. Например, качество австрийского тарного картона непрерывно снижается. В период с 1980 по 1995 годы жесткость его среднего слоя на изгиб снизился в среднем на 13%. Систематический многократный возврат волокна в производство делает этот процесс практически неизбежным.

1. Характеристика исходного сырья, готовой продукции

Характеристика исходного сырья указана в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Марка вид и состав макулатуры используемой для производства бумаги для гофрирования

2. Выбор и обоснование технологической схемы производства

Формование бумажного полотна происходит на сеточном столе БДМ. Качество бумаги в сильной степени зависит как от условий поступления на сетку, так и от условий её обезвоживания.

Характеристика БДМ, композиция.

В данном курсовом проекте будет рассчитан массоподготовительный отдел для БДМ вырабатывающей бумагу для гофрирования массой 1 м²100 - 125 г, скоростью - 600 м/мин, обрезной шириной - 4200 мм, композиция - 100 % макулатура.

Основные проектные решения:

Установка УОТ

Достоинства: благодаря многократному последовательному пропуску отходов с первой ступени очистки через другие ступени, снижается количество годного волокна в отходах и увеличивается количество тяжелых включений к последней ступени очистки. Отходы с последней ступени выводятся из установки.

Установка СВП-2.5

Достоинства:

·              подача сортируемой суспензии в нижнюю часть корпуса исключает попадание тяжелых включений в зону сортирования, что предотвращает механические повреждения ротора и сита;

·              тяжелые включения собираются в сборник тяжелых отходов и удаляются по мере накопления при работающей сортировке;

·              в сортировке применен полузакрытый ротор со специальными лопастями, позволяющими вести процесс сортирования без подачи воды на разбавление отходов;

·              в сортировке применены торцовые уплотнения из силицированного графита, что обеспечивает высокую надежность и долговечность как самого уплотнения, так и подшипниковых опор.

Части сортировок, соприкасающиеся с обрабатываемой суспензией, выполнены из коррозионностойкой стали типа 12Х18Н10Т.

Установка гидродинамического напорного ящика с регулированием поперечного профиля локальным изменением концентрации массы

Достоинства:

·              диапазон регулирования массы 1 м² бумаги больше, чем в обычных ящиках;

·              масса 1 м² бумаги может изменяться по секциям делением 50мм, что улучшает равномерность поперечного профиля бумаги;

·              зоны влияния регулирования четко ограничены.

Способ изготовления бумаги на плоскосеточных БДМ, несмотря на широкое распространение и значительное усовершенствование применяемого оборудования и технологии, не лишён недостатков. Они заметно проявились при работе машины с высокой скоростью, а такие в связи с возросшими требованиями к качеству изготовляемой бумаги. Особенностью бумаги, изготовляемой на плоскосеточных БДМ, является некоторое различие в свойствах её поверхностей (разносторонность). Сеточная сторона бумаги имеет на своей поверхности более выраженный отпечаток от сетки и более выраженную ориентацию волокон в машинном направлении.

Основной недостаток обычного формования на одной сетки заключается в том, что вода движется только в одном направлении и поэтому происходит неравномерное распределение наполнителей, мелкого волокна по толщине бумаги. В той части листа, которая соприкасается с сеткой, всегда содержится меньше наполнителя и мелких фракций волокон, чем с противоположной стороны. Кроме того, при скорости машины свыше 750 м/мин из-за действия встроенного потока воздуха и работы обезвоживающих элементов в начале сеточного стола на зеркале налива массы появляются волны и всплески, которые снижают качество продукции.

Использование устройств двух сеточного формования связано не только с желанием устранить разносторонность изготовляемой бумаги. При применении таких устройств открылись перспективы существенного повышения скорости БДМ и производительности, т.к. при этом скорость фильтруемой воды и путь фильтрации значительно сокращаются.

При применении двухсеточных формующих устройств такие отличается улучшение печатных свойств, снижение габаритов сеточной части и потребленной мощности, упрощение обслуживания при эксплуатации и большая равномерность профиля массы 1м² бумаг при высокой скорости работы БДМ. Принятое в практике формующее устройство Сим-Формер представляет собой комбинацию плоско и двухсеточной машины. В начале формования бумажного полотна происходит за счёт плавного удаления воды на формующей доске и последующих одиночных регулируемых гидропланок и мокрых отсасывающих ящиков. Дальнейшее его формование происходит между двумя сетками, где вначале над дугообразной поверхностью водонепроницаемого формующего башмака вода удаляется через верхнюю сетку, а далее в отсасывающие ящики, установленные снизу. Благодаря этому обеспечивается симметричное распределение мелкого волокна и наполнителя в поперечном сечении полотна бумаги и поверхностные свойства её с обеих сторон получаются примерно одинаковыми.

В данном курсовом проекте принята плоскосеточная машина состоящая из: консольного стола, грудного, сеткоповоротного и сетковедущих валов, отсасывающего гауч-вала, формующего ящика, обезвоживающих элементов (гидропланочных, мокрых и сухих отсасывающих ящиков), шаберов, сеткоправок, сетконатяжек, системы спрысков, мостков обслуживания.

В бумажном производстве также большое значение имеет выбор очистного и сортировочного оборудования. Загрязнение волокнистой массы имеют различное происхождение, форму и размеры. В зависимости от плотности встречающиеся в массе включения подразделяются на три группы: с плотностью больше плотности волокна (металлические частицы, песок и т.п.); c плотностью меньше плотности волокна (смола, пузырьки воздуха, масла и др.); с плотностью близкой или равной плотности волокна (щепочки, кора, костра и др.). Удаление загрязнений первых двух типов является задачей процесса очистки и осуществляется на УОТ и т.д. Отделение третьего вида включений как правило, задача процесса сортирования, осуществляемая в сортировках различного типа. [1]

Очистка массы на УОТ осуществляется по трёхступенчатой схеме. Современные конструкции УОТ имеют полностью закрытую систему, работают с противодавлением на выходе отходов, при применении перед БДМ также оснащаются устройствами для деаэрации массы или работают совместно.

Напорные сортировки - это сортировки закрытого типа с гидродинамическими лопастями, применяемые для такого и грубого сортирования волокнистой массы. Отличительной особенностью этого вида сортировок является наличие лопастей специального профиля, предназначенных для очистки сит.

Сортировки типа УЗ - односитовые с гидродинамическими лопастями, расположенные в зоне сортируемой массы. Эти сортировки используются в основном для тонкого сортирования массы, очищенной на УВК, непосредственно перед БДМ. Сортировки типа СЦН устанавливаются для сортирования отходов с узлоловителя. [2]

. Расчет материального баланса воды и волокна на бумагоделательной машине

Исходные данные к расчёту [4]

Композиция бумаги для гофрирования:

Макулатура 100%

Расход:

Крахмала  8 кг/т

Исходные данные для расчета представлены в таблице 3.1

Таблица 3.1. Исходные данные для расчета баланса воды и волокна

Продольно - резательный станок

С наката б/м

сухой брак в гидроразбиватель

на склад

Количество сухого брака составляет 1,8 % от выработки нетто, т.е.

Проверка вещество вода масса

расход: на склад 930,00 70,00 1000,00

брак 16,74 1,26 18,00

Итого 946,74 71,26 1018,00

приход: с наката 946,74 71,26 1018,00

Машинный каландр и накат (отделка)

сухой брак в гидроразбиватель

на ПРС

Количество сухого брака с каландра и наката составляет 1,50 % от выработки нетто, т.е.

Проверка вещество вода масса

Итого 960,69 72,31 1033,00

Сушильная часть

из прессовой части

Количество сухого брака составляет 1,50 % от выработки нетто, т.е.

Проверка вещество вода масса

расход: на каландр 960,69 72,31 1033,00

Итого 974,64 1329,47 2304,11

Принимаем, что сухость сукон после промывки не меняется, тогда при содержании в стоках 0,01% волокна, общая масса их составит 4000,40 кг. Потери волокна с этими водами 4000,40-4000=0,4 кг.

Мокрый брак с гауч-вала составляет 1,00 % от выработки нетто,

 т.е. при влажности 7,00%

;

Отсечки составляют 1,00 % от выработки нетто, т.е.

 при влажности 7,00 %

на гауч-вал

на отсасывающие ящики

Перелив в сборник подсеточной воды составляет 10,00 % от поступающей массы,

Количество отходов от узлоловителя составляет 3,50 % от поступающей массы, т.е.

Концентрация оборотной воды в сборнике

.

Узел разбавления отходов на вибросортировку

Количество отходов от вибросортировки составляет 3,00 % от поступающей массы, т.е.

Принимаем количество отходов от III ступени УОТ - 2,00 кг. Отходы от III ступени УОТ составляют 5,00 % от поступающего волокна

Концентрация оборотной воды в сборнике

Отходы со II ступени УОТ составляют 5,00 % от поступающего волокна, т.е.

на II ступень УОТ

на узлоловитель

на I ступень уот

Проверка вещество вода масса

Перелив составляет 10,00% от поступающей массы, т.е.

в пульсационную мельницу

в сгуститель брака

в бассейн мокрого брака

так как то

Степень улавливания волокна на дисковом фильтре составляет 90%, т.е.

на регулятор концентрации бассейна оборотного брака

в композиционный бассейн

в напорный переливной бак

машинный бассейн

Рассчитываем крахмал, с концентрацией 10 ^г/_л

В₄=800 - 8=792кг

В табл. 3.2 приведен расход осветленной воды.

Таблица 3.2. Расход осветленной воды (кг/т)

Избыток осветленной воды составляет

Потеря волокна с осветленной водой составляет

Сводный баланс воды и волокна представлен в табл. 3.3.

Таблица 3.3. Сводная таблица баланса воды и волокна

Безвозвратные потери волокна составляют

Промой волокна равен

Расход свежего волокна на 1т бумаги нетто составляет 933,29 кг абсолютно-сухого (макулатура + целлюлоза на подслой) или  воздушно-сухого волокна, в том числе целлюлозы - .

. Расчёт массоподготовительного отдела и производительности машины

Расчёты по массоподготовительному отделу [3] бумагоделательной машины вырабатывающею бумагу для гофрирования:

Масса 1м² 100-125г

Скорость б/м 600 м/мин

Обрезная ширина 4200 мм

Композиция:

Макулатура - 100%

Максимальная расчётная часовая производительность машины при безобрывной работе.

кг/ч, где

В_н - ширина полотна бумаги на накате, м;

V - максимальная рабочая скорость, м/мин;

q - максимальная масса 1м² бумаги, г/м²;

,06- множитель перевода минутной скорости в часовую и массы бумаги.

Максимальная расчётная выработка машины (выработка брутто) при безобрывной работе в сутки

т/с.

Среднесуточная производительность машины (выработка нетто)

т/с, где

К_эф - коэффициент эффективности использования машины

К_ЭФ=К₁К₂К₃=0,76 где

К₁ - коэффициент использования рабочего времени машины; приV<750 = 0,937

К₂ - коэффициент, учитывающий брак на машине и холостой ход машины, =0,92

К₃ - технологический коэффициент использования максимальной скорости машины, учитывающий её колебания, связанные с качеством полуфабрикатов и другими технологическими факторами, для массовых видов бумаги =0,9

Годовая производительность машины

тыс.т/год

Расчёт ёмкости бассейнов производим исходя из максимального количества массы, подлежащей хранению, необходимого времени хранения массы в бассейне.

где M - максимальное количество массы;

P_H - часовая производительность;

t - время хранения массы, ч;

К - коэффициент, учитывающий неполноту заполнения бассейна =1,2.

Объём бассейна высокой концентрации

м³

Объём композиционного бассейна

м³

Объём приемного бассейна

м³

Объём машинного бассейна

м³

Объём бассейна мокрого брака

м³

Объём бассейна сухого брака

м³

Объём бассейна оборотного брака

м³

Характеристики бассейнов указаны в таблице 4.1.

Таблица 4.1. Характеристика бассейнов

Для правильного выбора типа и вида размалывающего оборудования необходимо учитывать влияние факторов: место размалывающего аппарата в технологической схеме, вид и характер размалывающего материала, концентрация и температура массы.

Для переработки сухого брака устанавливается гидроразбиватель с необходимой максимальной производительностью (80% от выработки нетто на машине)

349,27 × 0,8= 279,42 т

Принимаем ГРВн-32

Для брака с отделки устанавливается гидроразбиватель ГРВн- 6

Технические характеристики указаны в таблице 4.2.

Таблица 4.2. Техническая характеристика гидроразбивателей

Установки очистительного типа

Принимаем УОТ 25 на первой ступени[5]

Технические характеристики указаны в таблице 4.3

Таблица 4.3. Техническая характеристика УОТ

Узлоловитель

т/сут

Принимаем СВП-2,5 производительность 480-600 т/сут [5], технические характеристики указаны в таблице 4.4

Таблица 4.4. Техническая характеристика

Вибрационная сортировка

т/сут

Принимаем ВС-1.2 производительность 12-24 т/сут [5]

Технические характеристики указаны в таблице 4.5.