РЕФЕРАТ

Калмыкова Наталья Александровна. Проект бумажной фабрики производительностью 180 000 тонн в год газетной бумаги (с разработкой мокрой части БДМ).

Курсовой проект, АГТУ, Архангельск, 2005 г. Руководитель проекта – доцент кафедры ТЦБП Дьякова Е.В. – Пояснительная записка содержит: страниц - 44, таблиц - 27, рисунков – 1, чертежей – 1.

На основании литературных данных предложена схема производства газетной бумаги. Выполнен расчет материального баланса воды, волокна и наполнителя. Произведен расчет оборудования и удельного расхода энергии, необходимый для привода основного и вспомогательного оборудования мокрой части БДМ.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ …………………………………………………7

2 Стандарты на сырьё, реагенты, готовую продукцию……………………………………………………………15

2.1 Характеристика готовой продукции……………………………..…15

2.2 Характеристика полуфабрикатов и химикатов…………………....16

3 Выбор и обоснование технологической схемы и типа основного оборудования...…………………………..19

4 Материальный и тепловой баланс ……………………...25

4.1 Предварительный расчет…………………………………………....25

4.2 Расчет материального баланса……………………………………...26

4.2.1 Исходные данные для расчета…………………………………….26

4.2.2 Принятые обозначения и расчетные формулы…………………..27

5 РАСЧЕТ И ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ…………………………….37

5.1 Расчет вместимости и подбор бассейнов…………………………..37

5.2 Подбор насосов………………………………………………………40

5.3 Расчет вакуумной системы………………………………………….40

6 РАСЧЕТ УДЕЛЬНОГО РАСХОДА ЭНЕРГИИ ПО ОТДЕЛУ……...42

7 ТЕХНИКО-ЭКОНОИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ЦЕХА…43

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ…………………….44

ВВЕДЕНИЕ

Газетная бумага – самый дешевый материал для печати, поскольку производится на основе древесной массы или макулатуры и небольшого количества целлюлозы с незначительным использованием химических реагентов и имеет массу 45–52 г/м².

Сегодня газета - один из важнейших носителей информации. Несмотря на широкое распространение системы Internet и электронных средств массовой информации, потребление газетной бумаги в Европе и Юго-Восточной Азии быстро растет. В этих регионах проектируют и устанавливают новые быстроходные и широкоформатные бумагоделательные машины. В Северной Америке, где потребность в газетной бумаге на ближайшие пять лет вероятно существенно не изменится, последняя новая БДМ для выработки газетной бумаги введена в действие 9 лет назад. Бумажные фабрики Северной Америки, Европы и Азии, выпускающие газетную бумагу и бумагу для телефонных справочников, проводят с использованием оборудования фирмы Valmet модернизацию действующих БДМ с целью увеличения производительности и улучшения качества свойств бумаги.

Основными характеристиками бумажной промышленности являются: капиталоёмкость, большие потери воды, энергоёмкость, а также тот факт, что производимая продукция имеет очень важное значение для экономики и населения.

Производство газетной бумаги, являющейся наиболее массовым видом бумажной продукции, получит в мировой практике в обозримом будущем дальнейшее развитие. Выбор полуфабрикатов для изготовления данного вида бумаги диктуется местными условиями предприятий. Технологический режим изготовления газетной бумаги на современном предприятии характеризуется высоким уровнем автоматизации с оснащением предприятия многочисленной контрольно-измерительной и регулирующей автоматической аппаратурой, объединенной в одну управляющую систему. Основные параметры процесса при этом регулируются на дисплее.

1 Обзор литературы

Газетная бумага является самым массовым видом бумажной продукции. Мощности по производству газетной бумаги составляют более 70 % мощностей по производству бумаги для печати в мировой целлюлозно-бумажной промышленности. Объем производства газет­ной бумаги в мире превышает 35 млн. тонн в год.

В технологии газетной бумаги в последние 15-20 лет проведены усовершенствова­ния, из которых наиболее значительными следует считать широкое использование в компо­зиции современных видов механической массы (ДМД/ТММ/ХТММ), а также применение при про­изводстве бумаги бумагоделательных машин с двухсеточными формующими устройствами обрезной шириной 8400 мм и более, рабочей скоростью до 1500 м/мин и более и производи­тельностью около 200 тонн в сутки или около 150 тыс. тонн в год[2].

Технология газетной бумаги развивается по двум направлениям:

• снижение массоемкости бумаги до 40-42 г/м²;

• получение бумаги улучшенного качества для 4-х цветной печати

Требования, предъявляемые к современной газетной бумаге, можно условно разде­лить на две группы: эксплуатационные свойства и печатные свойства

Безобрывная работа агрегатов при печатании газет зависит от прочности бумажного полотна, а печатные свойства составляют сложный комплекс прочности поверхности, по­ристой структуры и оптических свойств бумаги.

Прочность бумажного полотна во многом определяется содержанием целлюлозы, как укрепляющего компонента бумаги. Для снижения содержания или полного исключения целлюлозы из композиции газетной бумаги без ухудшения ее эксплуатационных свойств необходимо применять механическую массу с достаточно высокими показателями механи­ческой прочности (ДМД и ТММ/ХТММ). Прочность бумажного полотна обычно характеризуется сопротивлением раздиранию в поперечном направлении обусловленное повышенным содержанием в композиции бума­ги (длинноволокнистой фракции) целлюлозы, либо заменой ДДМ на ДМД, либо ТММ/ХТММ[9].

Последнее время наряду с сопротивлением раздиранию, большое внимание при про­изводстве газетной бумаги стало уделяться сопротивлению разрыву при растяжении бумаж­ного полотна в машинном направлении. В связи с данным обстоятельством необходимо, чтобы волокнистые компоненты газетной бумаги обладали высокой способностью к обра­зованию межволоконных сил связи для сопротивления воздействию динамической нагруз­ки, возникающей при разрыве бумажного полотна. Удлинение при разрыве бумаги происхо­дит, в основном, по межволоконным связям, при этом следует учитывать, что наличие гиб­ких и пластичных волокон ДМД или механической массы из щепы (ТММ/ХТММ) повышает межволоконные силы связи в бумажном полотне.

На эксплуатационные и печатные свойства газетной бумаги отрицательное влияние оказывает содержание костры в механической массе. Костра нарушает структуру бумажного полотна, служит причиной обрыва бумаги на бумагоделательной машине и дефектов при печати[9].

Печатные свойства газетной бумаги определяются гладкостью и впитывающей спо­собностью поверхности, высокой белизной и непрозрачностью, а также пористой структу­рой бумаги, недопускающей проникновения типографской краски в толщу листа и сквозной пропечатки бумаги.

Гладкость (шероховатость) газетной бумаги зависит от фракционного состава полу­фабрикатов, а также от размеров и содержания костры. Высокая гибкость и пластичность волокон может обеспечить гладкость газетной бумаги после каландрирования.

Непрозрачность - функция рассеяния и поглощения света бумажным полотном. Вы­сокий коэффициент светорассеяния имеет бумага из механической массы, содержащая зна­чительное количество мелочи и коротких волокон, имеющих низкую способность к образо­ванию межволоконных связей. Высокий коэффициент поглощения света способствует не­прозрачности бумаги при снижении белизны.

Непрозрачность - один из основных факторов, определяющих сквозную пропечатку, особенно при снижении массоемкости газетной бумаги

При выборе оптимальной композиции газетной бумаги относительно непрозрачности имеется несколько альтернативных решений. ДДМ содержит много мелочи, имеющей высо­кую удельную поверхность, что обеспечивает высокий коэффициент светорассеяния. Однако применение ДДМ требует применения упрочняющего компонента - целлюлозы, которая снижает коэффициент светорассеяния бумаги. ДМД и ТММ содержит меньше мелочи и. соответственно, коэффициент светорассеяния у данных полуфабрикатов ниже. Но примене­ние данных видов механической массы в композиции газетной бумаги позволяет снизить или полностью исключить применение целлюлозы[9].

Белизна газетной бумаги должна быть около 60 % и выше.

Данный показатель зависит от белизны полуфабрикатов, составляющих композицию бумаги. ДДМ и ДМД имеют белизну около 60 %, белизна ТММ несколько ниже. ТММ, ис­пользуемую в композиции газетной бумаги, можно отбеливать в одну ступень дитионитом натрия.

Одним из важнейших свойств газетной бумаги должно быть отсутствие сквозной пропечатки. Типографская краска должна удерживаться в поверхностном слое и не прони­кать в толщу пористой структуры бумажного листа, что достигается оптимальным фракци­онным составом компонентов бумаги, в первую очередь средневолокнистой и мелковолок­нистой фракциями механической массы.

В настоящее время, как за рубежом, так и в России, основной объем производства га­зетной бумаги выпускается в соответствии с требованиями полиграфической промышленно­сти массой 45 и 48.8 г/м², но может изготовляться массой 51 г/м² и более (по жела­нию потребителя). За рубежом массоемкость газетной бумаги колеблется в пределах от 40 до 48,8 г/м². Так на одном из передовых предприятий Швеции по производству газетной бумаги Braviken около 50 % бумаги выпускается массой 45 г/м². Предприятие фирмы Svencka Cellulosa (Швеция) производит 70 % бумаги массой 45 г/м², около 10 % -48,8 г/м² и 20 % - 40 г/м².

Установлено, что снижение массоемкости газетной бумаги с 51 до 45 г/м² увеличивает провал волокна сквозь сетку буммашины на 15-18 % при уменьшении продолжительности обезвоживания. При снижении кон­центрации продолжительность обезвоживания увеличивается так же, как провал волокна сквозь сетку.

Увеличение провала волокна происходит, в основном, за счет мелковолокнистой фракции, то есть воло­кон ДДМ. В связи с этим в бумаге повышается средняя длина волокон и увеличивается содержание целлюлозы, по сравнению с бумагой массой 51 г/м². Снижение массы газетной бумаги до 45 г/м² приводит к изменению некоторых параметров технологи­ческого процесса. Причиной данных изменений в снижении количества волокна, подаваемого на сетку, а, следо­вательно, в уменьшении толщины фильтрующего слоя, приводящего к уменьшению продолжительности обез­воживания массы на сетке, провала волокон сквозь сетку, сухости полотна сходящего с сетки и после прессова­ния, его начальной влагопрочности и скорости сушки бумаги и т.д.

Композиция газетной бумаги может быть самой разнообразной и зависит от техноло­гии, вида бумагоделательной машины и наличия того или иного полуфабриката. Она может состоять из 75 % ДДМ и сульфитной небеленой целлюлозы. При использовании в каче­стве основного компонента ДМД, содержание целлюлозы в композиции газетной бумаги можно снизить до 8-10 %. Имеется опыт использования ХТММ/ХММ в композиции газетной бумаги вместо целлюлозы. На современных предприятиях используют моно­композицию, т. е. бумага изготовляется из 100 % ТММ. В последние годы, на ряде предприятий, композиция газетной бумаги состоит из макулатуры и ТММ.

Снижение массоемкости газетной бумаги до 48,8; 45 и тем более до 40 г/м² связано с использованием таких современных ВПВВ как ТММ, ХТММ/ХММ; буммашин с двухсеточным формующим устройством, оснащенных АСУ 111 и расширением применения офсет­ного способа печати газет.

Композиция бумаги на передовых бумажных предприятиях массой 48.8 г/м² состо­ит из 100 % ТММ, в композиции бумаги массой 45 г/м² может использоваться до 5 % сульфатной беленой целлюлозы. Бумага массой 40 г/м² содержит до 10-12 % целлюлозы.

Имеется опыт получения газетной бумаги улучшенного качества массой 45 г/м² из 100 % ТММ, а массой 40г/м² с содержанием лишь 5-7 % сульфатной целлюлозы в композиции.

Применение ТММ в композиции газетной бумаги наряду со снижением массоемко­сти, уменьшением удельного расхода древесины позволяет увеличить открытые участки пе­редачи бумажного полотна с гауч-вала с 23-26 до 29-32 метров. Кроме того, применение ТММ и развитие замкнутых циклов водопользования повысило температуру бумажного по­лотна на прессах с 20 до 50°С, что улучшило условия прессования и повысило сухость бу­мажного полотна, поступающего в сушильную часть.

В таблице 1.1 представлены свойства типичной газетной бумаги массой 45 г/м², полу­ченной на буммашине № 4 предприятия Ortviken (Швеция). (Композиция состоит из ТММ и 5% сульфатной целлюлозы).

Таблица 1.1 - Свойства газетной бумаги массой 45 г/м²

Показатели	Величина
Плотность, кг/м3	620
Сопротивление разрыву при растяжении, кНм/кг
В машинном направлении	50
В поперечном направлении	16
Сопротивление раздиранию, м2/кг	5,8
Белизна, % ISO, не менее	58
Непрозрачность, %	93,5
Коэффициент светорассеяния, м2/кг	55
Шероховатость по Бендсону, мл/мин.	29

В композицию бумаги для повышения удержания мелочи и улучшения работы обору­дования, используемого для сгущения массы и очистки воды, добавляется фенольная смола и полиэтиленамид (ПЭО), так называемая система удержания "NET - BOND" ПЭО - добав­ляется перед напорным ящиком, а фенольная смола подается в подсеточную воду.

Вместе с тем увеличение содержания ТММ в композиции газетной бумаги повышает ее пухлость и может способствовать пылению бумаги при печатании газет. Для снижения пухлости бумаги предлагается проводить обработку бумаги на каландрах при повышенной температуре.

ХТММ/ХММ в композиции газетной бумаги может использоваться:

• в качестве компонента, заменяющего механическую массу или целлюлозу;

• как компонент, повышающий показатели механической прочности, что особенно важно при снижении массоемкости бумаги.

Пыление бумаги, как один из важнейших показателей качества бумаги для печати, стало контролироваться лишь с применением офсетного способа печати.

Пыление газетной бумаги зависит от способности волокон образовывать межволо­конные связи, а именно от их удельной поверхности и гибкости. В ДМД и ТММ количество жестких волокон средней фракции не способных к образованию межволоконных связей значительно меньше, чем в ДДМ.

Низкое пыление является одним из основных требований к качеству газетной бумаги, так как в мире происходит повсеместный переход с высокого на офсетный способ печати, обеспечивающий лучшее качество при меньших затратах. На пыление газетной бумаги влияют два основных фактора: качество бумажной массы и технология бумаги.

Установлено, что бумага, полученная на бумагоделательных машинах, имеющих двухсеточное формующее устройство, обладает меньшей склонностью к пылению, чем бу­мага, изготовленная на плоскосеточных машинах.

Увеличение давления при прессовании и постепенный нагрев бумажного полотна в сушильной части также может снижать пылимость бумаги. Пыление газетной бумаги можно снизить при отделке на полусыром каландре. В то же время, следует помнить, что увеличе­ние давления при каландрировании бумаги может приводить к раздавливанию волокон и повышению пылимости бумаги.

Снижение пылимости бумаги может осуществляться путем внедрения систем очистки массы на центриклинерах и размола отходов при средней или высокой концентрации массы на дисковых мельницах.

Отмечается значительное влияние древесной породы, используемой при производст­ве механической массы на пыление газетной бумаги.

Так механическая масса, содержащая волокна сосны, короткие, жесткие с низкой способностью к связеобразованию, повышает пылимость газетной бумаги. В данном случае снизить пыление можно путем увеличения УРЭ при размоле и повышения степени помола полуфабриката.

Одним из способов снижения пылимости ТММ является химико-термомеханическая обработка отходов. Модификация отходов ТММ данным способом, не только уменьшает пыление, но и повышает начальную влагопрочность бумаги.

Получение газетной бумаги из 100 % ТММ имеет ряд несомненных преимуществ:

• упрощается технология бумаги;

• снижается удельный расход древесины;

• уменьшается загрязненность сточной воды.

Но вместе с тем, использование данных полуфабрикатов не позволяет использовать в композиции газетной бумаги ДДМ, значительные производственные мощности которой имеются в Канаде, США, Скандинавии, России и других странах Европы. В связи с этим, в композиции газетной бумаги довольно часто используется целлюлоза. В России в компози­ции газетной бумаги содержится 25,7-27,4 % целлюлозы, в основном сульфитной небеленой.

Не вызывает сомнений, что в будущем газетная бумага будет вырабатываться без ис­пользования целлюлозы. Это обусловлено острыми проблемами, связанными с уменьшени­ем запасов древесного сырья, дефицитом электроэнергии и химических реагентов, а также экологической обстановкой в различных регионах мира.

Наряду с увеличением выпуска "легкой" газетной бумаги (бумаги пониженной массо-емкости 45–40 г/м²) за рубежом наметилась тенденция производства улучшенной газет­ной бумаги. Под улучшенной газетной бумагой понимается бумага массой 50-55 г/м², отличающейся высокой белизной и низкой сорностью. Кроме того, она обладает повышен­ной непрозрачностью и гладкостью.

Повышение требований к качеству газетной бумаги способствует использованию по­луфабрикатов высокой белизны, для чего механическую массу отбеливают пероксидом во­дорода и/или дитионитом натрия.

Использование наполнителя в композиции газетной бумаги вопрос достаточно спор­ный и сложный. С одной стороны наполнитель улучшает печатные свойства, белизну бума­ги, но в то же время приводит к снижению показателей механической прочности. В буду­щем, по мере снижения массоемкости газетной бумаги, и, тем более, изготовления бумаги улучшенного качества применение наполнителей будет необходимо. Данное обстоятельство является причиной дальнейшего улучшения показателей механическое прочности приме­няемых полуфабрикатов и более широкого использования ХТММ/ХММ в композиции газетной бумаги. Кроме того, тенденцию к увеличению белизны газетной и других видов бу­маги для печати можно развивать посредством использования специальных наполнителей, которые улучшают не только белизну, но и непрозрачность, чего нельзя добиться при отбелке механической массы.

2 СТАНДАРТЫ НА СЫРЬЕ, РЕАГЕНТЫ И ГОТОВУЮ ПРОДУКЦИЮ