новая папка 2 / 45291

	1033,05
	205578,06
оборотная вода		58,52									301,53		отходы
	116981,88					Сортирова-			60005,13
							ние 1-ая
							ступень
									790,04
									262554,81

ГРУБОЕ СОРТИРОВАНИЕ (ЩЕПОЛОВКА). Концентрация древесной массы на щеполовке обычно поддерживается около 1%, а затем масса дополнительно разбавляется до концентрации 0,5%, которая необходима для первой ступени сортирования. Условно отнесем к щеполовке обе ступени разбавления до концентрации 0,5%.

Составляем систему уравнений для определения количества массы Q1, поступающей на щеполовку с рафинера, и количество оборотной воды Q2, подающейся на разбавление массы. При этом учитываем, что отходы грубого сортирования составляют 1% от массы готовой продукции, т.е.

8,8кг.

Q1 + Q2 + 1760,0 = 206611,11 + 8,8

Q1 * 0,06 + Q2 * 0,0005 + 52,8 =1033,05 + 8,8

или

Q1 + Q2 = 204859,91

Q1 * 0,06 + Q2 * 0,0005 = 989,05

Тогда: Q1 = 14901,18 кг, при этом в массе содержится волокна

14901,18 * 0,06 = 894,07 кг, воды 14901,18 – 894,07 = 14007,11 л.

Количество оборотной воды на разбавление:

Q2 = 204859,91 – 14007,11 = 189958,73 л,

в ней содержится волокна: 189958,73 * 0,0005 = 94,98 кг,

и собственно воды: 189958,73 – 94,98 = 189863,75 л.

	894,07
	14007,11
оборотная вода		94,98								с размола отходов		52,80
	189863,75										1707,20
									Щеполовка
										отходы 8,8
	1033,05
	205578,06

11

РАФИНЕР. Обозначим: Q1 – количество древесной массы с концентрацией 30%, проходящей через рафинер, и Q2 – количество оборотной воды, поступающей в трубопровод после рафинера для разбавления массы, тогда составляем систему уравнений:

Q1 + Q2 = 14901,18

Q1 * 0,3 + Q2 * 0,0005 = 894,07

Тогда: Q1 = 2960,33 кг, а Q2 = 14901,18 – 2960,33 = 11940,85 л.

В оборотной воде содержится волокна: 11940,85 * 0,0005 = 5,97 кг, а

собственно воды: 11940,85 – 5,97 = 11934,88 л.

Абсолютно сухой древесной щепы, поступающей на размол: 894,07 – 5,97 = 888,10 кг.

888,10

2072,23

			Рафинер
оборотная вода
5,97			894,07
11934,88			14007,11

ПРОПАРИВАНИЕ ДРЕВЕСНОЙ ЩЕПЫ. Термогидролитическая обработка древесной щепы осуществляется с целью снижения расхода энергии на размол. При пропаривании в древесной щепе образуется конденсат в количестве 275 л на 1т древесины. Следует учесть потери на растворение компонентов древесины в количестве 5-10% от массы древесины, т.е. 88,8 кг (10%).

Обозначим: Q1 – количество древесной щепы с влажностью 40%, поступающей на пропаривание, и Q2 – количество оборотной воды, поступающей для разбавления массы, тогда составляем систему уравнений:

Q1	+ Q2 = 2960,33 + 88,8 – 275
Q1	* 0,6 + Q2 * 0,0005 = 888,10 + 88,8
или	Q2	= 2774,13 – Q1
	Q1	* 0,6 + Q2 * 0,0005 = 976,90

Количество древесной щепы, поступающей на пропаривание Q1 =

1627,21 кг, в ней воды: 1627,21 – 976,33 = 650,88 кг.

Количество оборотной воды, поступающей для разбавления массы перед рафинером, составит: 2774,13 – 1627,21 = 1146,92 кг, волокна в ней:

1146,92 * 0,0005 = 0,57 кг, воды 1146,92 – 0,57 = 1146,35 кг.

12

Количество волокна в щепе, поступающей на пропаривание:

976,9 – 0,57 = 976,33 кг.

	976,33
	650,88
пар
				Пропарива-							потери 88,8
				ние щепы
	275
оборотная вода	0,57								888,10
	1146,35								2072,23
		Расход оборотной воды на разбавление
							Воды, м3				Волокна, кг
На 1-ой ступени сортирования									117,04		58,52
На 2-ой ступени сортирования									29,23		14,62
На щеполовке и перед сортированием									189,95		94,98
После рафинера									11,94		5,97
После пропарке									1,14		0,57
				Всего:					349,32		174,66

Освобождается оборотной воды на сгустителях 353,35 м3, в ней волокна 176,68 кг. Количество избыточной оборотной воды составит:

353,35 – 349,32 = 4,03 м3, в ней волокна 176,68 – 174,66 = 2,02 кг.

Безвозвратные потери волокна: 8,8 + 88,8 + 20,02 = 99,62 кг.

Расход абсолютно сухой древесины на 1т древесной массы составит: 880 + 99,62 = 979,62 кг,

тогда выход древесной массы составит:	880*100		89,83%
	979,62

Расход окоренного баланса с учетом плотности абсолютно сухой

древесины ели 380 кг/т составит:	979,62		2,58 м3
380
Расход свежей воды на 1 т древесной массы, м3:
- на спрыски сгустителей			20
- на охлаждение подшипников			2
- на промывку оборудования и пр.			3
Итого:			25 м3/т.

13

Сводная таблица баланса воды и волокна

Статьи прихода и расхода		Приход			Расход
	Волокно, кг	Вода, л	Масса, кг	Волокно, кг	Вода, л	Масса, кг
	Гидролитическая обработка щепы
Поступает щепы	976,33	650,88	1627,21
Конденсат	-	275,0	275,0
Оборотная вода	0,57	1146,35	1146,92
Растворенные вещества				88,8	-	88,8
Уходит массы				888,10	2072,23	2960,33
		Рафинер
Поступает массы	888,10	2072,23	2960,33
Оборотная вода	5,97	11934,88	11940,85
Уходит массы				894,07	14007,11	14901,18
		Щеполовка
Поступает массы	894,07	14007,11	14901,18
Поступает массы с размола отходов	52,80	1707,2	1760,0
Оборотная вода	94,98	189863,75	189958,73
Потери щепы				8,8		8,8
Уходит массы на сортирование				1033,05	205578,06	206611,11
	Сортирование 1 ступень
Поступает массы	1033,05	205578,06	206611,11
Оборотная вода	58,52	116981,88	117040,40
Уходит массы				790,04	262554,81	263344,85

14

Отходы на 2 ступень сортирования				301,53	60005,13	60306,66
	Сортирование 2 ступень
Поступает массы	301,53	60005,13	60306,66
Оборотная вода	14,62	29220,34	29234,96
Уходит массы				263,35	87518,27	87781,62
Отходы на размол отходов				52,8	1707,2	1760,0
		Сгуститель
Поступает массы	1053,39	350073,29	351126,28
Свежая вода на спрыски		20000	20000
Уходит массы				880	16720	17600
Оборотная вода				176,68	353353,09	353529,77
	Сборник	оборотной	воды
Поступает оборотной воды	176,68	353353,09	353529,77
Используется на разбавление				174,66	349323,09	349499,77
Уходит на ловушку				2,02	4030,0	4032,02
	Флотационная ловушка
Поступает на ловушку	2,02	4030,0	4032,02
Улавливается волокна	2,02	-	2,02
Уходит осветленной оборотной воды				-	4030,0	4030,0
Итого	5554,65	1360899,19	1366453,44	5553,90	1360898,99	1366454,91

Разность расхода и прихода по волокну составляет 0,75 кг, а по воде – 0,46 л, следовательно, баланс составлен верно.

15

4.Пример расчета теплового баланса

При размоле массы высокой концентрации основная часть мощности двигателя дисковой мельницы расходуется на нагрев древесной массы и воды, поступающей в мельницу. Часть влаги при этом испаряется. В случае двухступенчатого размола затраты энергии можно распределить между ступенями размола. Однако, безвозвратные потери энергии при размоле на механическое трение в сальниках, подшипниках и в окружающую среду достигают 10% [6].

В пропарочной камере древесная щепа нагревается паром перед подачей на размол. Продолжительность пропаривания щепы составляет 1- 3 мин, давление пара в пропарочной камере – 0,3 МПа.

Исходные данные для расчета пропарочной камеры приводим на основании результатов материального баланса:

GСУХ = 976,33 кг – масса абсолютно сухой щепы на входе в пропарочную камеру

GВ = 650,88 кг – количество влаги в щепе;

GКАМ = 200 кг – масса пропарочной камеры (принимаем); W = 40% - влажность древесной щепы;

t0 = 30°С – температура щепы на входе в камеру;

tК = 130°С – температура щепы на выходе из камеры. Уравнение теплового баланса пропарочной камеры:

Q = GП * (i – СВ *σ); или

Q = GСУХ * СДР * (tК – t0) + GВ * СВ * (tК – t0) + GКАМ * (i – СВ *σ);

где: GП – расход пара, кг;

i – удельная энтальпия пара, равна 2730 кДж/кг;

σ – температура в пропарочной камере, равна tК, °С;

СВ – удельная теплоемкость воды, равна 4,19 кДж/(кг*К); СДР – удельная теплоемкость сухой древесины, равна 1,34

кДж/(кг*К).

Расход тепла на пропарку составит:

Q = 976,33 * 1,34 * (130 – 30) + 650,88 * 4,19 * (130 – 30) + 200 * (2730 – 4,19*130) = 840546 кДж.

Расход пара на пропарку составит:

GП = Q / (i – С * σ) = 840546 / (2730 – 4,19 * 130) = 384 кг/т.

Учитывая, что при конденсации теряется от 100 до 120 кг влаги, количество конденсата принимаем 275 кг/т.

16

5. Расчет и подбор оборудования

Оборудование технологической линии производства механической древесной массы включает: размольное, сортирующее и очистное оборудование, мешальные бассейны различного назначения, смесительные

имашинные насосы; сгустители и аппаратуру для улавливания волокна из оборотной воды.

РАЗМАЛЫВАЮЩАЯ АППАРАТУРА. Подбор дисковых мельниц для размола древесной щепы осуществляется исходя из требуемой производительности завода по производству механической древесной массы. Выбор дисковых мельниц рекомендуется производить по методическим указаниям [7].

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СОРТИРОВАНИЯ И ОЧИСТКИ. Волокнистая суспензия содержит различные загрязнения. Оборудование для еѐ очистки и сортирования подбирают по соответствующей производительности с использованием данных материального баланса.

Очистку бумажной массы производят на установке вихревых конических очистителей, подбор которой осуществляется по соответствующей методике [7,8].

Для сортирования бумажной массы обычно применяют напорные сортировки с учетом требуемой производительности и приводят их техническую характеристику [7,8].

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ МАССЫ. Расчет емкости бассейна производится с учетом количества массы, подлежащей хранению,

ипродолжительности еѐ хранения в бассейне. Согласно рекомендациям Гипробума, бассейны должны быть рассчитаны на 8 часов хранения массы. Как правило, продолжительность хранения полуфабрикатов принимаются до и после размола – 2 часа, а бумажной массы в композиционном и машинном бассейнах – 15-30 минут [7,8].

Расчет емкости бассейнов производится по формуле:

V = (Q*(100 – n) * t * k) / c, м3

где Q – количество массы, т/час (из материального баланса); n – влажность воздушно-сухой массы, %;

t – продолжительность хранения массы, ч; c – концентрация массы, %;

k – коэффициент, учитывающий степень заполнения бассейна

(k=1,2).

Рассчитанный объем бассейна унифицируем до стандартных размеров. Полученные результаты сводим в таблицу

17

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ МАССЫ. Расчет насосов для перекачки массы и воды осуществляется по следующим формулам:

Производительность насоса: Q = (P * (100 – n) * 1,3) / (24 * c), м3/ч

Мощность насоса: N = (Q * * H) / (3600 * 102 * 0.6), кВт где: Q - производительность насоса, м3/ч;

P – количество транспортируемой массы, кг (из материального баланса);

n – влажность воздушно сухого волокнистого материала, %;

c – концентрация волокнистой суспензии на нагнетающей линии насоса, %;

1,3 – коэффициент, учитывающий запас производительности насоса; - плотность волокнистой суспензии, (1020 кг/м3);

H – теоретический напор, м.

По завершении расчетов технические характеристики подобранных насосов [7,8] заносят в таблицу.

СГУСТИТЕЛИ подбираются в соответствии с рекомендациями, приведенными в [7].

АППАРАТУРА ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ ВОЛОКНА и локальной очистки оборотной воды подбирается в соответствии с рекомендациями, приведенными в [8].

Список литературы

1.Технология механической массы: учебное пособие / Дьякова Е.В. [и др.]. – Архангельск: Изд-во АГТУ, 2006. – 203 с.

2.Жудро С.Г. Проектирование целлюлозно-бумажных предприятий. 2- е изд., перераб. и доп. М.: Лесн.пром-сть, 1981. 304 с.

3.Технология целлюлозно-бумажного производства: Справочные материалы. В 3-х т. Т.1, часть 3. Производство полуфабрикатов. - СПб.: Политехника, 2006. 320 с.

4.Комплексная химическая переработка древесины: учебник для вузов / Ковернинский И.Н. [и др.]. – Архангельск: Изд-во АГТУ, 2006. – 374 с.

5.Производство бумаги, древесной массы, тряпичной полумассы: метод. указания / Иванов С.Н. – Л.: ЛТА, 1962. 81 с.

6.Производство термомеханической массы: метод. указания / Пузырев С.С. [и др.]. — Л.: ЛТА, 1987. 29 с.

7.Технология бумаги и картона: метод. указания / Пузырев С.С. [и др.].

— Л.: ЛТА, 1985. 33 с.

18

8.Основные технологические расчеты по бумагоделательным машинам: учебное пособие / Пузырев С.С. [и др.]. — СПб.:

СПбГЛТА, 2003. 44 с.

9.http://www.stydenty.ru. Статья «Общие рекомендации и требования по оформлению дипломной работы и реферата» и др.

Содержание
Введение	3
1.Методические указания	3
2. Методика составления баланса воды и волокна	4
3. Пример расчета баланса воды и волокна	8
4.Пример расчета теплового баланса	16
5.Расчет и подбор оборудования	17
Список литературы	18

19

Бобров Юрий Анатольевич Ковалева Ольга Петровна

МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ПРОИЗВОДСТВА ДРЕВЕСНОЙ МАССЫ

Методические указания для студентов специальности 240406 «Технология химической

переработки древесины» специализации «Технология целлюлозно-бумажного производства»

Отпечатано в авторской редакции с готового оригинал-макета

Подписано в печать с оригинал-макета 28.11.09. Формат 60 84/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Уч.-изд. л. 1,0. Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № . С .

Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия Издательско-полиграфический отдел СПбГЛТА 194021, Санкт-Петербург, Институтский пер., 5