4 Расчет производительности производства. Расход сырья и химикатов

Произведем расчет расхода сырья, химикатов, баланса воды и волокна на 1 т бумаги мелованной массой 100 г/м², вырабатываемой на бумагоделательной машине с обрезной шириной 6300 мм.

Используемые химикаты:

- канифольный клей на основе талловой модифицированной канифоли - для проклейки бумаги;

- глинозем - в качестве проклеивающего агента, для закрепления частиц канифольного клея на волокне;

- полиакриламид - для повышения удержания волокна и наполнителя при отливе;

- каолин - для наполнения бумаги-основы и в составе покровного слоя;

- крахмальный клей и латекс - связующие покровного слоя.

Расход химикатов, кг/т:

Клей-паста 16

Глинозем 30

Полиакриламид 0,15

Зольность, % 22

Удерживаемость наполнителя 85

Влажность наполнителя 5

Состав покровной суспензии:

Каолин (вес. частей) 100

Связующее (вес. частей):

Латекс Doy 512-R 5

Крахмал 10

Содержание твердых веществ в сус­пензии, % 45

Вес покровного слоя (с одной сто­роны), г/м² 6

Часовая выработка бумаги нетто равна

Р_ч = Р_сут/К₁ = 300000/23 = 13043 кг/ч,

где Р_сут - суточная выработка бумаги нетто, кг; К₁ - число часов фактической работы бумагоделательной машины, К₁ = 23.

Рабочую скорость бумагоделательной машины (м/мин) определим из формулы:

P_ч = K₂K₃0,06Bυg,

где К₂ - коэффициент использования рабочего хода машины (учет холостых ходов), К₂ = 0,96; К₃ - коэффициент выхода нет­то товарной продукции из брутто всей машинной продукции (учет оборотного брака), К₃= 0,975; B - необрезная ширина бума­ги на накате, м; υ - скорость бумагоделательной машины на на­кате, м/мин; g - масса 1 м² вырабатываемой бумаги, г.

Следовательно,

υ = P_ч/(K₂K₃0,06Bg)

υ = 13043/(0,06*0,96*0,975*6,35*100) = 366 м/мин.

Принимаем рабочую скорость машины 370 м/мин.

Расход волокнистого сырья с учетом промоев, влажности и зольности бумаги

М_Ч = Р_ЧК,

где Р_Ч - часовой расход волокнистого сырья, кг; К - коэффи­циент, учитывающий промой, зольность и влажность бумаги.

К = (1 + П/100)(1 - З/100)(1 - W/100),

где П - промой, %; З - зольность бумаги, %; W - влажность бумаги, %.

К = (1 + 0,5/100)*(1 - 22/100)*(1 - 5/100) = 0,7447.

Часовой расход абсолютно сухого волокна М_Ч = 13043*0,7447 = 9713 кг; воздушно-сухого волокна 9713/0,88 = 11038 кг.

Удельный расход волокнистого сырья М_уд составит

М_уд = К/88*1000 = 0,7447/0,88*1000 = 846,25 кг/т.

Композиция мелованной бумаги по волокну:

- беленая хвойная сульфатная целлюлоза - 60%;

- беленая химико-термомеханическая масса - 40%.

Расход компонентов:

- беленая хвойная сульфатная целлюлоза 846,25*0,60 =  507,75 кг/т.

- беленая химико-термомеханическая масса 846,25*0,40 = 338,50 кг/т.

Удельный расход наполнителя (каолина) при зольности бумаги 22% и удерживаемости наполнителя 85% составит 220*100/85 = 259 кг/т абсолютно/сухого вещества. Расход наполнителя при влажности 5% составит 259/0,95 = 273 кг/т.

5 Расчет баланса воды и волокна

Подберем следующие расчетные коэффициенты:

Количество брака при отделке 2,5

Количество сухого брака, % от всего волокна 1

Количество мокрого брака, % от волокна 2

Отходы с центриклинеров III ступени очистки, кг/т 3

Массовая доля волокна в массе и сухость бумаги по потоку, %:

в машинном бассейне 3

после смесительного насоса 0,8

после регистровой части 4

после отсасывающих ящиков 12

после гауч-вала 21

после прессовой части 43

после сушильной части 95

Сухость бумаги на накате, % 95

Массовая доля волокна в отходящих водах, %:

с узлоловителей закрытого типа 1,6

oт центриклинеров 1,2

от регистровой части 0,2

от отсасывающих ящиков 0,1

от гауч-вала 0,15

от прессов 0,3

осветленной воды 0,005

Концентрация волокна в воде от промывки сетки, г/л 0,3

То же, от промывки сукна, г/л. 0,4

Массовая доля волокна в массе на II ступени очистки, % 0,95

То же, в массе на III ступени очистки, % 0,9

То же, в отходах I, II ступеней очистки, % 2,0

Количество отходов, % от волокна:

от узлоловителей 3,0

от центриклинеров 1,3

с I ступени очистки 20,0

Накат. С учетом 2,5% брака при отделке необходимо выработать на накате бумаги 1000/0,975 = 1025,64 кг.

С наката сходит 1025,64*0,95=974,36 кг волокна, с ним воды 1025,64 - 974,36 = 51,28 кг; брака (1% от массы волокна) 9,74 кг и с ним воды 9,74*5/95 = 0,51 кг. Следовательно, на накат поступает абсолютно сухой бумаги 974,36 + 9,74  = 984,10 кг, воды 51,28 + 0,51 = 51,79 кг.

Сушильная часть. На сушильную часть поступает бумага су­хостью 43%, следовательно, воды поступит на сушильную часть 984,10*57/43 = 1304,50 кг. Испарится воды 1304,50 - 51,79 = 1252,71 кг.

Прессовая часть. Сукна I и II прессов промываются сукно­мойками, в которые подается оборотная осветленная вода. Рас­ход воды составит 4,8 м³/т, с ней поступит волокна 0,005*4800/100 = 0,24 кг.

Уйдет волокна с промывными водами 0,4*4800 = 1920 г = 1,92 кг, потери составят 1,92 - 0,24=1,68 кг.

В прессовой части образуется брака (25% от общего количества мокрого брака) 0,02*0,25*974,36 = 4,87 кг и с ним воды 4,87*57/43 = 6,46 кг.

Обозначим количество волокна, поступающего в прессовую часть, через X, тогда воды с ним придет 79/21*Х. Количество волокна, уходящего с оборотными водами, через У, тогда с ним воды уходит 99,7/0,3*Y.

Пользуясь правилом баланса, можно написать:

X = 984,10 + 1,68 + 4,87 +Y,

79/21*X = 1304,50 + 6,46 + 99,7/0,3*Y.

Решив систему уравнений, получим: волокна Х = 998,00 кг; Y = 7,35 кг; воды 79/21*X = 3754,38 кг, 99,7/0,3*Y= 2442,65 кг.

Гауч-мешалка. В гауч-мешалку поступит с браком от прес­сов 4,87 кг волокна, с ним воды 6,46 кг, с браком от гауч-вала (75% от общего количества мокрого брака) 0,02*0,75*974,36 = 14,61 кг волокна, с ним воды 79/21*14,61 = 54,96 кг. С отсечкой (2,5 см на сторону, что составит 1% от потока, отходящего с гауч-вала), т. е. 998,00*1/99 = 10,08 кг волокна, с ним воды 10,08*79/21 = 37,92 кг.

Всего в гауч-мешалку поступит волокна 4,87 + 14,61 + 10,08 = 29,56 кг, воды 6,46 + 54,96 + 37,92 = 99,34 кг.

С подсеточными спрысками в гауч-мешалку поступает воды 40 кг/мин, что составит 40*60/13,04 = 184,05 кг на 1 т. бумаги (13,04 т - часовая выработка бумаги).

Следовательно, в гауч-мешалку поступит воды 99,34 + 184,05 = 283,39 кг.

Массовая доля волокна в массе в гауч-мешалке составит

29,56/(29,56 + 283,39) = 9,45%. Этот брак перекачивается, пройдя регулирование (на разбавление используется регистро­вая вода), в машинный бассейн, где массовая доля волокна в массе составляет 3%. Следовательно, волокна в ней будет Y и воды 99,8/0,2*Y.

Составим систему уравнений:

Х = 29,56 + Y,

97/3*Х = 283,39+ 99,8/0,2*Y,

решив которую, получим: волокна Y = 1,44 кг и Х = 31,00 кг; воды 99,8/0,2*Y = 718,56 кг и 97/3*Х = 1002,33 кг.

Гауч-вал. Расчет ведется аналогично прессовой части. С уче­том отсечек и брака с гауч-вала сходит волокна 998,00 + 10,08 + 14,61 = 1022,69 кг и воды 3754,38 + 37,92 + 54,96 = 3847,26 кг.

На создание гидравлического затвора в гауч-вале поступает осветленная вода из расчета 2000 кг/т. С ней поступит волокна 0,005*2000/100 = 0,10 кг. Следовательно, уравнения баланса имеют вид:

Х = 998,00 + 10,08 + 14,61 - 0,10 + Y,

88/12*Х = 3754,38 + 37,92 + 54,96 - 2000 + 99,85/0,15*Y.

Решив эту систему уравнений, получим: волокна Х = 1031,17 кг, Y = 8,58 кг, воды 88/12*Х = 7561,91 кг, 99,85/0,15*Y = 5711,42 кг.

Отсасывающие ящики. На создание гидравлического затвора в отсасывающих ящиках расходуется осветленной воды 10 кг/мин на 1 м ширины сетки 6,9*10*60/13,04 = 317,48 кг. Считаем, что из них 50 % засасывается внутрь ящиков и уходит в оборотную воду, а 50% сбрасывается в сток. С ней придет волокна 0,005*158,74/100 = 0,01 кг.

Составим уравнения баланса:

X = 1031,17 + Y - 0,01,

96/4*Х = 7561,91 - 158,74 + 99,9/0,1*Y.

Решив эту систему уравнений, получим: волокна Y = 17,79 кг, Х = 1048,95 кг, воды 96/4*Х = 25174,80 кг и 99,9/0,1*Y = 17772,21кг

Регистровая часть. В регистровой части на промывку сетки и грудного вала расходуется воды в количестве 15,4 м³/т.

В воде от регистровой части концентрация волокна состав­ляет 0,3 г/л. В этой воде содержится волокна 15400*0,3 = 4620 г = 4,62 кг. С оборотной осветленной водой приходит во­локна 0,005*15400/100 = 0,77 кг. Следовательно, из основного потока уйдет волокна 4,62 - 0,77 = 3,85 кг.

Составим уравнения баланса:

Х = 1048,95 + 3,85 + Y

99,2/0,8*X = 25174,80 + 99,8/0,2*Y,

решив которые, получим: волокна Y = 280,99 кг, Х = 1333,79 кг, воды 99,8/0,2*Y = 140214,01 кг, 99,2/0,8*X = 165389,96 кг.

Узлоловители. Отходы с узлоловителя составляют 974,36*0,03 = 29,23 кг. С ними отойдет воды 29,23*98,4/1,6 = 1797,65 кг.

На узлоловитель поступает волокна 29,23 + 1333,79 = 1363,02 кг, воды 1797,65 + 165389,96 = 167187,61 кг.

Центриклинеры. Очистка ведется в три ступени. Хорошее волокно с последующих ступеней очистки возвращают на предыдущую. Отходы с III ступени очистки составляют 3*974,36/1000 = 2,92 кг. С ними уходит воды 2,92*98,8/1,2 = 240,41 кг. Отходы I и II ступеней очистки разбавляются оборотной водой. Отходы с III ступени очистки составляют 2,92 кг, т. е. 1,3 % от массы хорошего волокна этой ступени очистки. Следовательно, хорошего волокна с III ступени очист­ки уходит 2,92*98,7/1,3 = 221,70 кг, воды 221,70*99,1/0,9 = 24411,63 кг.

Составим уравнения баланса III ступени очистки:

Х +Y = 221,70 + 2,92,

98/2*X + 99,8/0,2*Y = 240,41 + 24411,63,

решив которые, получим: волокна Y = 30,23 кг, Х = 194,30 кг, воды 99,8/0,2*30,32 = 15129,68 кг, 98/2*X = 9520,70 кг.

Отходы с I ступени очистки (20%) составят 1363,02*20/80 = 340,76 кг. С ними воды уйдет 340,76*98/2 = 16697,24 кг.

Составим уравнения II ступени очистки.

Y + 221,70 + 340,76 = 194,30 + Х,

99,8/0,2*Y + 24411,63 + 16697,24 = 9520,70 + 99,05/0,95*Х.

Решив эти уравнения, получим: волокна Y = 17,22 кг, X = 385,38 кг, воды 99,8/0,2*Y = 8592,78 кг, 99,05/0,95*Х = 40180,94 кг.

На I ступень очистки поступит волокна 1363,02 + 340,76 - 385,38 = = 1318,40 кг, воды 167187,61 + 16697,24 - 40180,94  = 143703,91 кг.

Смесительный насос. На смесительный насос поступает мас­са из машинного бассейна. Массовая доля волокна в ней С = 3 %. Разбавляется масса оборотной водой.

Уравнения баланса воды и волокна имеют вид:

1318,40 = Х + Y,

143703,91 = 97/3*X + 99,8/0,2*Y.

Решив их, получим: волокна Y = 216,59 кг, Х = 1101,81 кг, воды 99,8/0,2*Y = 108078,41 кг, 97/3*X = 35625,19 кг.

Машинный бассейн. В машинный бассейн поступает из гауч-мешалки брак: волокна 31,00 кг и воды 1002,33 кг. Следо­вательно, за вычетом этого брака из массоподготовительного отдела должно поступить волокна 1101,81 - 31,00 = 1070,81 кг, воды 35625,19 - 1002,33 = 34622,86 кг.

В сборник регистровых вод (1-го разбора) поступает реги­стровая вода в количестве 140214,01 кг, содержащая 280,99 кг волокна.

Эта вода расходуется:

	Вода, кг	Волокно, кг
1. В смесительный насос........................	108078,41	216,59
2. В гауч-мешалку...................................	718,56	1,44
3. На очистку...........................................	8592,78	17,22
4. На очистку...........................................	15129,68	30,23
Итого	132519,43	265,48

Следовательно, избыток регистровой воды составит: по волокну 280,99 - 265,48 = 15,51 кг, по воде 140214,01 - 132519,43 = 7694,58 кг.

В сборник ловушечных вод поступает:

	Вода, кг	Волокно, кг
1. Избыток регистровой воды................	7694,58	15,51
2. Вода от отсасывающих ящиков.........	17772,21	17,79
3. Вода от гауч-вала................................	5711,42	8,58
Итого........................................................	31178,21	41,88

Сточные воды (сборник оборотных вод 3-го разбора) со­стоят из воды:

	Вода, кг	Волокно, кг
1. Отжатой от прессов.............................	2442,65	7,35
2. Полученной от промывки сукон........	4800	1,92
3. Сточной от отсасывающих ящиков...	158,74	0,01
4. Полученной от промывки сетки........	15400	4,62
5. Отходящей от центриклинеров.........	240,41	2,92
Итого.........................................................	23041,80	16,82

Таким образом, суммируя все произведенные расчеты, полу­чим итоговый баланс воды и волокна, рассчитанный на 1 тонну бумаги, который при­веден в таблице 3 и 4.

Таблица 3 - Приход волокна и воды

Наименование потока	Волокно, кг	Вода, кг
Свежее волокно	1070,81	34622,86
Из гауч-мешалки	31,00	1002,33
На разбавление массы для очистки	216,59	108078,41
	17,22	8592,78
	30,23	15129,68
На промывку сетки	0,77	15400
На заливку карманов отсасывающих ящиков	0,02	317,48
На гидрозатвор в гауч-вале	0,10	2000
На промывку прессовых сукон	0,24	4800
Итого	1366,98	189943,54

Таблица 4 - Расход волокна и воды

Наименование потока	Волокно, кг	Вода, кг
Бумага на накате	974,36	51,28
Сухой брак	9,74	0,51
Испаряется влаги в сушке	-	1252,71
От промывки сукна	1,92	4800
Брак от прессов	4,87	6,46
Отжатая вода с прессов	7,35	2442,65
Брак с гауч-вала	14,61	54,96
Отсечка	10,08	37,92
Вода от гауч-вала	8,58	5711,42
Вода отсасывающих ящиков	17,79	17772,21
Сточная вода от отсасывающих ящиков	0,01	158,74
Регистровая вода	280,99	140214,01
От промывки сетки	4,62	15400
От узлоловителя	29,23	1797,65
От центриклинеров	2,92	240,41
Итого	1367,07	189940,93