Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
расчет БДМ.doc
Скачиваний:
10
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
7 Мб
Скачать
☆

2.2. Предварительные расчеты и подбор исходных данных

Бумагоделательная машина является основным агрегатом, определяющим выработку и производительность бумажной фабрики. В связи с тем, что на со-временных предприятиях устанавливаются агрегаты большой единичной мощ-

ности, при выборе машины следует ориентироваться на максимальную рабочую скорость и оптимальную рабочую ширину машины.

Рабочая скорость бумагоделательной машины определяется из формулы:

РН = 0,06BvmK1K2K3

(2.19)

где РН – часовая производительность машины (Нетто), кг/ч; В – обрезная ширина бумажного полотна на накате, м;

v – максимальная рабочая скорость машины на накате, м/мин; m – масса 1 м2 бумаги, г;

27

K1 – коэффициент, учитывающий остановы на ППР и ПТО или фактическое число часов работы машины в сутки;

K2 – коэффициент, учитывающий холостой пробег машины;

K3 – коэффициент производительности, учитывающий брак на машине.

Рекомендуемый диапазон значений коэффициентов по нормам технологи-

ческого проектирования указан в таблице 1.2.

При заданной производительности максимальная рабочая скорость маши-ны определяется по формуле:

v

PH

,

(2.20)

0,06BmK1 K2 K3

а средняя рабочая скорость по формуле:

vср

K1

v

(2.21)

24

Исходные данные для расчёта материального баланса определяются в со-ответствии с выбранной технологической схемой и типом оборудования. Ис-

пользуя различные литературные источники, техническую документацию и нормы проектирования, принимаются технологические параметры работы БДМ (концентрация бумажной массы, оборотного брака и потоков воды, сухость бу-

мажного полотна, расход химикатов, расход воды на спрыски и промывку одеж-

ды БДМ, количество оборотного брака и потерь волокна, зольность бума-

ги и т.д.).

2.3. Пример составления и расчета баланса воды и волокна

Расчет материального баланса приведем на примере бумагоделательной машины производительностью 55 000 тонн в год офисной бумаги массой 80 г/м2.

2.3.1. Предварительные расчеты

Для вычисления максимальной и средней рабочей скорости по уравнени-

ям 2.20, 2.21 необходимо определить часовую производительность БДМ:

PH 55000/345 23 6,931 т/ч или 6931 кг/ч ,

т.к. при пересчете из годовой производительности в часовую мы учли коэффи-

циент K1, то из расчета максимальной рабочей скорости его можно исключить,

28

тогда: v

PH

6931

 415,2 м/мин, а средняя рабочая

0,06BgK2 K3

0,06  4,2  80  0,95  0,95

скорость соответственно составит:

vср K1 v 23 415,2 397,9 м/мин. 24 24

2.3.2. Исходные данные

Общие требования и исходные данные для расчета баланса воды и волок-

на подбираются на основании предварительных расчетов, принятой технологи-

ческой схемы, а также рекомендуемых норм технологического проектирования и приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Исходные данные для расчёта материального баланса

Наименование параметра

Единица

Величина

измерения

Производительность машины

кг/ч

6931

Количество рабочих дней

сут/год

345

Количество рабочих часов

ч/сут

23

Обрезная ширина БДМ

м

4,2

Композиция бумаги по волокну:

хвойная САЦ

%

30

лиственная САЦ

%

70

Зольность бумаги

%

20

Влажность бумаги

%

6

Количество оборотного брака:

сухой брак

%

3

мокрый брак

%

1,5

Массовая доля волокна в бумаге:

на ПРС

%

94

на накате

%

94

на машинном каландре

%

94

после досушивающей группы

%

94

после сушильных групп

%

90

после прессовой части

%

45

после гауч – вала

%

22

после отсасывающих ящиков

%

14

после регистровой части

%

4,0

в НЯ

%

0,5

после узлоловителя

%

0,5

после смесительного насоса

%

1,8

в БПУ

%

2,5

в машинном бассейне

%

2,5

в композиционном бассейне

%

2,5

29

Окончание таблицы 2.1

Наименование параметра

Единица

Величина

измерения

Массовая доля волокна в бумаге:

в приёмном бассейне хвойной САЦ

%

3,0

в приёмном бассейне лиственной САЦ

%

3,0

в БВК хвойной САЦ

%

12,0

в БВК лиственной САЦ

%

12,0

Количество массы на перелив из НЯ

%

5

Количество массы на перелив из БПУ

%

15

Количество отходов сортирования

%

5

Количество отходов вихревой очистки

%

0,3

Концентрация отходящих вод:

регистровой воды

%

0,05

сосунной воды

%

0,02

после промывки сетки (сукон)

%

0,003

отжатая с прессовой части

%

0,005

фильтрат после сгустителя брака

%

0,003

осветленная вода

%

0,001

Зольность оборотной воды

%

60

Расход свежей или мех. очищенной воды:

на промывку прессовых сукон

кг/т

3000

на водяные отсечки гауч-вала

кг/т

450

на гидрозатвор гауч-вала

кг/т

2000

на гидрозатвор отсасывающих ящиков

кг/т

2000

на промывку сеточного стола

кг/т

5000

Клеильный пресс:

концентрация клея

%

15

расход клея (по сухому веществу)

г/м2

2,5

Концентрация меловой суспензии

%

13

2.3.3. Расчет материального баланса

Расчет ведется на 1 тонну, в порядке противоположном ходу технологиче-

ского процесса, так как в ряде случаев нельзя определить количество и концен-трацию оборотной воды. В случае производства бумаги с заданной зольностью сухое вещество в бумаге состоит из волокнистых полуфабрикатов и наполните-

ля, которые рассчитываются отдельно для каждой стадии процесса. Рассмотрим расчет материального баланса на примере технологической схемы представлен-ной на рисунке 1.1.

Продольно-резательный станок (ПРС). При влажности бумаги 6 % одна

тонна в.с. бумаги содержит:

1000 

100  6

 940,00

кг а.с. волокна. Определим

100

содержание наполнителя

(Н) в а.с. бумаге,

при зольности 20 %:

30

940  20  188,00 кг, тогда 940,00-188,00=752,00 кг волокна (В). Схема движения

100

потоков на ПРС представлена на рисунке 2.2.

X1

= 940,00 кг

На склад

H1= 188,00 кг

Y1

= 60,00 кг

М1= 1000,00 кг

с1 = 94 %

Брак

ПРС

X2= ?

H2= ?

Y2= ?

М2= ?

С наката

X3

= ?

с2= 94 %

H3= ?

Y3= ?

а2= 1 %

М3= ?

с3= 94 %

Рисунок 2.2 – Принципиальная схема баланса воды и волокна на ПРС

В соответствии с исходными данными, принятыми для расчета (см. табли-цу 2.1), общее количество сухого брака составляет 3 %. В расчете материального баланса принимаем, что по 1 % сухого брака образуется на ПРС, на накате и на

каландре.

Таким образом, 1 % сухого брака от поступающей с наката бумаги рассчи-

тывается по уравнению 2.6 и составит: Х 2

Х1а2

940,00 1,0

 9,50 кг сухо-

100  а2

100 1,0

го

вещества,

в

т.ч.

наполнителя

Н2=9,50·0,20=1,90 кг;

волокна

В2=9,50−1,90=7,60 кг.

100

100

 9,5

1  0,61 кг:

Y2 Х 2

с2

1

 94

М2 = Х2 + Y2 = 9,50 + 0,61 = 10,11 кг

Параметры поступающей с наката бумаги рассчитаем в соответствии с за-

коном сохранения масс: Х3 = Х1 + Х2 = 940,00+9,50 = 949,50 кг сухого вещества,

из них наполнителя Н3=188,00+1,90=189,90 кг, волокна В3=949,50-189,90= =759,60 кг.

31

При сухости бумаги 94 % количество воды в поступающем с наката по-

100

100

Y

Х

 949,5

1

 60,61

лотне составит:

3

с

1

94

кг

3

3

М3 = Х3 + Y3 = 949,50 + 60,61 = 1010,11 кг

Проверку проведем в соответствии с уравнением 2.18:

М 3 М1 М 2 100 % 1010,11 1000,00 10,11100 0 0,05% истина. М 3 1010,11

Накат. Расчет этого узла проводится аналогично ПРС. Схема распределе-ния потоков представлена на рисунке 2.3.

X1 = 949,50 кг

Н1 = 189,90 кг На ПРС Y1 = 60,61 кг

М1 = 1010,11 кг с1 = 94 %

Накат

Брак X2= ?

Н2= ?

Y2= ?

М2= ?

С каландра

X3= ?

с2= 94 %

Н3= ?

Y3= ?

а2= 1 %

М3= ?

с3= 94 %

Рисунок 2.3 – Принципиальная схема баланса воды и волокна на накате

Количество сухого брака, образующегося на накате, составляет:

Х2=949,50/99,00=9,59 кг сухого вещества, в т.ч. наполнителя Н2=9,59·0,20=1,91 кг;

100

100

Y2 Х

2

1

 9,59

1

 0,61кг:

с2

94

М2 = Х2 + Y2 = 9,59 + 0,61 = 10,20 кг

Параметры поступающей с машинного каландра бумаги рассчитаем в со-

ответствии с законом сохранения масс: Х3 = Х1 + Х2 = 949,50+9,59 = 959,09 кг су-хого вещества, из них наполнителя Н3 = 189,90+1,91 = 191,81 кг, волок-

на В3 = 959,09−191,81 = 767,27 кг.

32

При сухости бумаги 94 % количество воды в поступающем с наката по-

100

100

Y

Х

 959,09

1

 61,22

лотне составит:

3

с

1

94

кг

3

3

М3 = Х3 + Y3 = 959,09 + 61,22 = 1020,31 кг

Проверка в соответствии с уравнением 2.18:

М 3 М1 М 2 100 % 1020,31 1010,11 10,20100 0 0,05% истина. М 3 1020,31

Машинный каландр. Методика расчета аналогична вышеприведенным уз-лам. Схема распределения потоков и результаты расчета представлены на ри-сунке 2.4.

X1= 959,09 кг

На Накат

Н1= 191,81 кг

Y1= 61,22 кг

М1= 1020,31 кг

с1= 94 %

Брак

X = 9,68 кг

Машинный

2

Н2= 1,93 кг

каландр

Y2= 0,61 кг

М2= 10,29 кг

Из сушильной

X3= 968,77 кг

с2= 94 %

части

Н3= 193,74 кг

а2= 1 %

Y 3= 61,83 кг М3= 1030,60 кг с3= 94 %

Рисунок 2.4 – Принципиальная схема баланса воды и волокна на машинном каландре

Сушильная часть II (досушивающие группы + поверхностная проклейка).

В процессе поверхностной проклейки бумажное полотно увлажняется. Сухость полотна после клеильного пресса зависит от концентрации клея и степени про-клейки, и заранее неизвестна. Поэтому для составления и решения системы уравнений можно провести совместный расчет клеильного пресса и досуши-

вающих групп. Схема движения потоков представлена на рисунке 2.5. Для рас-

чета принимаем, что в этой части машины оборотного брака не образуется. Рассчитаем количество клея необходимого для проклейки 1 тонны бумаги.

При степени проклейки 2,5 г/м2 и концентрации раствора 15 %, расход клея по сухому веществу составит:

33

X 4 968,77 2,5 32,20 кг, 80  0,94

где 800,94 – масса 1 м2 бумаги при пересчете на а.с. вещество.

Таким образом, Y4

100

 32,20

1

 182,47 кг

 15

M4

 182,47  32,20  214,67 кг

X4= ? кг

X1= 968,77 кг

Клей

На Каландр Y1= 61,83 кг

Y4= ? кг

Н1= 193,74 кг

М4= ? кг

М =1030,60 кг

с4=15 %

1

с1= 94 %

Из сушильной

Клеильный

3

Досушивающие

части

X5= ? кг

пресс

группы

Y5= ? кг

Н5= ? кг

X = 0 кг

М5= ? кг

6

Y6= 100 кг

с5= 90 %

Вода на

М6= 100 кг

спрыски

c6= 0 %

И спаренная

вода

X2= 0 кг Y2= ? кг М2= ? кг с2= 0 %

Рисунок 2.5 – Принципиальная схема баланса воды и волокна на клеильном прессе и досушивающих группах в сушильной части БДМ

Система уравнений будет выглядеть следующим образом:

M1 M 2 M 4 M 5 M 6 0

M

1

c M

2

c

2

M

4

c

M

5

c

M

6

c

6

 0

1

4

5

 1030,60

M1

M

4

 214,67

 100

M

6

Решив систему уравнений относительно М2, получим:

М 2 Y2 324,60 кг

Таким образом, бумага, поступающая на клеильный пресс, содержит: мас-

са M5=1040,53; сухое вещество X5 = 936,48 кг из них наполнителя Н5 =193,74 кг

(т.е. зольность (З) составит З193,74 100  20,7 % ), волокна В5 = 936,48-193,74 =

936,48

= 742,74 кг; воды Y5 = M5 – X5 = 1040,53–936,48=104,05 кг.

Следовательно, с клеильного пресса сходит бумажное полотно, содержа-щее: М3 = M4 + M5 + M6 = 1355,20 кг; сухого вещества X3 = 968,68 кг из них напол-

34

нителя Н3 =193,74 (зольность З

193,74 100

 20,0 % ), волокна В3 = 968,68-193,74 =

968,68

= 774,94 кг; воды Y3 = 386,52 кг. Сухость бумажного полотна после клеильного

пресса составит с3

X 3

100

 71,48 %

M

3

Проверка в соответствии с уравнением 2.18:

Х 4  Х 5  Х 6  Х1  Х 2 100 %  32,20  936,48 968,77100  0,009  0,05%

Х 4 Х 5 Х 6

32,20  936,48

в пределах погрешности.

Сушильная часть I (до клеильного пресса). Методика расчета аналогична расчету ПРС. Схема движения потоков и результаты расчета представлены на

рисунке 2.6.

X1 = 936,48 кг

На клеильный

H1= 193,74 кг

Y1 = 104,05 кг

пресс

М1= 1040,53 кг

с1 = 90 %

Испаренная

X2= 0 кг

Сушильные

вода

группы

Y2= 1040,54 кг

М2= 1040,54 кг

с2= 0 %

С прессовой

X3= 936,48 кг

части

H3= 193,74 кг

Y 3= 1144,59 кг М3= 2081,07 кг с3= 45 %

Рисунок 2.6 – Принципиальная схема баланса воды и волокна в сушильной части БДМ

Прессовая часть. Исходные данные для составления системы уравнений и расчетов взяты из таблицы 2.1. Схема движения потоков представлена на рисун-ке 2.7. Для упрощения расчетов отжатую воду и воду с промывки сукон будем считать отдельными потоками.

35

В сушильную

X1= 936,48 кг

часть

Н1= 193,74 кг

Y1= 1144,59 кг

M1= 2081,07 кг

Вода на

с1= 45 %

промывку сукон

Отжатая X2= ?

Прессовая

вода

Н2= ?

Y4=M4= 3000 кг

часть

Y2= ?

X4= 0 кг

М2= ?

c4= 0 %

X3= ?

с2= 0,003 %

Н3= ?

X5= ?

Y3= ?

Вода с

Н5= ?

М3= ?

промывки

Y5= 3000 кг

С3= 22 %

сукон

М5= ?

С гауч-вала

С5= 0,005 %

Рисунок 2.7 – Принципиальная схема баланса воды и волокна в прессовой части БДМ

Внимательно изучив имеющиеся данные, видим, что поток 5 (вода с про-

мывки сукон), можно рассчитать предварительно. Используя уравнение 2.2, оп-

ределим количество сухого вещества уходящего с промывной водой:

X

5

Y5 c5

3000 0,005

 0,150 кг

100  c5

100  0,005

Приняв количество наполнителя 60 % от общего содержания сухого веще-

ства в промывных водах получим: H5

 0,150  60 100  0,09 кг, тогда волокна В5

= 0,150-0,09 = 0,06 кг. При этом, М5

Y5

X 5

 3000 0,150  3000,15 кг.

Составим систему уравнений для прессовой части:

M3 M4 M1 M2 M5 0

M

3

c M

4

c M

1

c M

2

c

2

M

5

c 0

3

4

1

5

M1 2081,07

M

4

 3000

 3000,15

M

5

В о избежание ошибок при дальнейших вычислениях, решим систему уравнений относительно M2, как потока с наименьшей концентрацией. В резуль-

тате расчетов получим:

М2 = 2176,492 кг;

Y2 = 2176,427 кг;

X2 = 0,065 кг;

36

Приняв количество наполнителя 60 %, от общего содержания сухого ве-

щества в отжатых водах, получим: H2  0,065  60 100  0,039 кг , волокна В2 = =0,065-0,039 = 0,026 кг.

По результатам расчета бумажное полотно, поступающее в прессовую часть с гауч-вала, будет содержать:

М3 = 4257,71 кг;

Y3 = 3321,015 кг;

X3 = 936,695 кг из них наполнителя Н3 = Н1 + Н2 + Н5 = 193,870, золь-

ность З = 20,7 %, волокна В3 = 742,826 кг.

Проверка в соответствии с уравнением 2.18:

М3 М4 М1 М 2 М5 100 %

      • 3 М 4

    • 4257,71 3000 2081,07  2176,492  3000,15100 0 0,05% истина.

4257,71 3000

Гауч-вал. Схема движения потоков представлена на рисунке 2.8.

В прессовую

X1= 936,695 кг

часть

Н1= 193,870 кг

Y1= 3321,015 кг

M1= 4257,710 кг

Вода на спрыски

с1= 22 %

В гауч-

X2= ?

Н2= ?

и гидрозатвор

Гауч-вал

мешалку Y2= ?

Y4=M4=2450 кг

М2= ?

X4=0 кг

с2= 3 %

c4= 0 %

X3= ?

а2 = 1,5 %

Н3= ?

X5= ?

Вода в сборник

Y3= ?

М3= ?

сосунной воды

Н5= ?

с 3= 14 %

Y5= ?

М5= ?

С отсасывающих

с 5= 0,02 %

я щиков

Рисунок 2.8– Принципиальная схема баланса воды и волокна на гауч-вале сеточного стола

Зная количество мокрого брака (а2) поступающего в гауч-мешалку можно

Х 2

Х

1а2

936,695 1,5

рассчитать X2 используя уравнение 2.6:

 14,26 кг

100  а2

100 1,5

37

Таким образом, при зольности бумажного полотна перед прессовой ча-

стью равной 20,7 % с мокрым браком в гауч-мешалку уйдет наполнителя

H2 14,26 20,7 100  2,95 кг . При концентрации массы в гауч-мешалке 3 %

М2 = 475,33 кг;

Y2 = 461,07 кг;

Система уравнений будет выглядеть следующим образом:

M3 M4 M1 M2 M5 0

M

3

c M

4

c M

c M

2

c

M

c 0

3

4

1

1

2

5

5

M1 4257,71

M

2

 475,33

 2450

M

4

Во избежание ошибок при дальнейших вычислениях, решим систему уравнений относительно M5. В результате расчетов получим:

М5 = 4515,955 кг;

Y5 = 4515,092 кг; X5 = 0,903 кг;

Приняв количество наполнителя 60 %, от общего содержания сухого ве-

щества в отжатых водах, получим: H5 0,903 60 100  0,542 кг , волокна

В5 = 0,903-0,542 = 0,361 кг.

По результатам расчета бумажное полотно, поступающее на гауч-вал, бу-дет содержать:

М3 = 6798,707 кг;

Y3 = 5846,849 кг;

X3 = 951,858 кг из них наполнителя Н3 = Н1 + Н2 + Н5 = 197,362, следова-тельно, зольность составит З = 20,74 %, волокна В3 = 754,496 кг.

Проверка:

М 3 М 4 М1 М 2 М 5 100 %

      • 3 М 4

    • 6798,707 2450 4257,71 475,33 4515,955100 0,003 0,05 %

6798,707  2450

в пределах погрешности.

38

Отсасывающие ящики. Схема движения потоков представлена на рисун-

ке 2.9.

На гауч-вал

X1= 951,858 кг

Н1= 197,362 кг

Y1= 5846,849 кг

M1= 6798,707 кг

Вода на

с1= 14 %

Вода в сборник

гидрозатвор

Отсасывающие

сосунной воды

Y4=M4=2000 кг

X2= ?

ящики

X4=0 кг

Н 2= ?

c4= 0 %

X3= ?

Y2= ?

Н 3= ?

М

Y3= ?

2= ?

с2= 0,02 %

М 3= ?

  • 3 = 4 %

    • регистровой

части

Рисунок 2.9 – Принципиальная схема баланса воды и волокна на отсасывающих ящиках сеточного стола

Систему уравнений запишем в следующем виде:

M3 M 4 M1 M 2 0

M3 c3 M 4 c4 M1 c1 M 2 c2 0

M1 6798,707

M4 2000,000

Решив систему уравнений относительно потока с наименьшей концентра-

цией, т.е. М2 получим:

М2 = 19092,229 кг; Y2 = 19088,411 кг;

X2 = 3,818 кг из них наполнителя, при зольности сосунной воды 60 %,

Н2 = 2,29 кг, волокна В2 = 1,528 кг. Следовательно:

М3 = 23890,936 кг; Y3 = 22935,260 кг;

X3 = 955,676 кг из них наполнителя Н3 = Н1 + Н2 = 199,652, таким образом,

зольность составит З3  199,652 100 955,676  20,89 кг , содержание волок-

на В3 = 756,024 кг.

Проверка: c

X3

100 

955,676

100  4,000 % истина.

3

M3

23890,936

39

Регистровая часть. Расчет ведется аналогично прессовой части. Предва-рительно рассчитывается поток 5, далее составляется система уравнений и реша-

ется относительно потока с минимальной концентрацией, поток 2. Схема дви-жения потоков и результаты расчета представлены на рисунке 2.10. Для расчетов были приняты следующие данные:

Зольность воды с промывки сеточного стола 80 %

На отсасывающие

X1= 955,676 кг

ящики

Н1

= 199,652 кг

Y1= 22935,26 кг

M1= 23890,936 кг

Вода на

с1= 4 %

Оборотная X2= 93,926 кг

промывку сетки

Регистровая

вода

Н2= 55,756 кг

Y4=M4= 5000 кг

Y2= 185757,782 кг

часть

X4= 0 кг

М2= 185851,708 кг

c4= 0 %

X3= 1050,111 кг

с2= 0,05 %

Н3= 255,528 кг

X5= 0,15 кг

Y3= 208692,683 кг

Вода с

Н5= 0,12 кг

М3= 209742,794 кг

промывки

Y5= 5000 кг

С3= 0,5 %

с НЯ

сеточного стола М5= 5000,15 кг

С5= 0,003 %

Рисунок 2.10 – Принципиальная схема баланса воды и волокна в регистровой части сеточного стола

Представленные результаты расчета показывают, что зольность бумажной массы поступающей в регистровую часть из напорного ящика составляет

З3 = 24,33 %.

Проверка:

Х 3 Х 4  Х1 Х 2 Х 5 

100 % 

Х 3 Х 4

в пределах погрешности

1050,111 955,676 93,926 0,15100 0,034 0,05 %

1050,111

Напорный ящик. Схема движения потоков представлена на рисунке 2.111. Этот узел можно рассчитать и без составления системы уравнений.

1 - в зависимости от конструкции напорный ящик может иметь спрыски воды на пеногашение, (и) или перелив массы может отсутствовать

40

Зная, что количество перелива массы из напорного ящика 5 %, используя уравнение 2.6, определим содержание сухого вещества:

Х 2

Х1а2

1050,111 5

 55,269 кг

100  а2

100  5

При зольности бумажного полотна в напорном ящике 24,33 % с потоком 2

уйдет наполнителя H2  55,269 24,33 100  13,447 кг . При c2 = 0,5 %

М2 = 11053,800 кг;

Y2 = 10998,533 кг.

В регистровую

X1= 1050,111 кг

часть

Н1= 255,528 кг

Y1= 208692,683 кг

M1= 209742,794 кг

с1= 0,5 %

Напорный

Перелив из НЯ

X2= ?

ящик

Н2= ?

X3= ?

Y2= ?

Н3= ?

М = ?

Y3= ?

2

с2= 0,5 %

М3= ?

а2= 5 %

с3= 0,5 %

С узлоловителя

Рисунок 2.11 – Принципиальная схема баланса воды и волокна в напорном ящике сеточного стола

Тогда, с узлоловителя в напорный ящик поступит:

М3 = 220796,594 кг;

X3 = 1105,380 кг; Н3 = 268,975 кг

В3 = 836,405 кг

Y3 = 219691,214 кг;

Проверка: c

X3

100 

1105,380

100  0,5006  0,5 % истина.

3

M3

220796,594

Узлоловитель. Схема движения потоков представлена на рисунке 2.12. При расчете материального баланса по представленной методике (без использо-

вания компьютера), концентрация поступающей на узлоловитель массы рассчи-тывается на последнем этапе.

41

В НЯ

X1=1105,380 кг

Н1=268,975 кг

Y1=219691,214 кг

М1=220796,594 кг

с1=0,5 %

Узлоловитель

Отходы

X2=?

Н2=?

Y2=?

М2=?

С питательного

X3=?

с2=1,60 %

насоса

Н3=?

а2=5,0 %

Y 3=? М3=? с3= ?

Рисунок 2.12 – Принципиальная схема баланса воды и волок-на в узлоловителе сеточного стола

Количество отходов сортирования рассчитывается по уравнению 2.6 и со-

Х 2

Х

1а2

1105,380  5,0

ставит:

 58,178 кг

сухого вещества, в т.ч. наполни-

100  а2

100  5,0

теля при зольности отходов сортирования З2 = 24,33 %: Н2 = 14,155 кг; волокна

В2 = 44,023 кг. При концентрации отходов сортирования с2 = 1,6 %:

Y2 3577,947 кг ;

М2 = 3636,125 кг

В соответствии с законом сохранения масс:

М3 = 224432,719 кг;

Y3 = 223269,161 кг;

Х3 = 1163,558 кг;

Н3 = 283,130 кг;

В3 = 880,428 кг.

Тогда

концентрация поступающей на сортирование массы составит:

c3

X3

100 

1163,558

100  0,518  0,52 % , зольность З3 = 24,33 %.

M3

224432,719

Проверка:

М3 М1 М2 100

М3

истина.

224432,719  220796,594  3636,125100 0 0,05% 224432,719

42

Для определения расхода меловой суспензии подаваемой на питательный насос необходимо знать количества наполнителя приходящего с оборотными водами и оборотным браком.

Гидроразбиватель сухого брака. Схема движения потоков представлена на рисунке 2.13.

В бассейн

X5= ?

брака

Н5= ?

Y5= ?

M5= ?

с5= 2,0 %

Оборотная вода

Гидроразбиватель

с ПРС

X4= ?

X1= 9,50 кг

Н4= ?

Н1= 1,90 кг

X3= 9,68 кг

X2= 9,59 кг

Y4= ?

Y1= 0,61 кг

М4= ?

Н3= 1,93 кг

Н2= 1,91 кг

М1= 10,11 кг

с4= 0,05 %

Y3= 0,61 кг

Y2= 0,61 кг

с1= 94 %

М3= 10,29 кг

М2= 10,20 кг

c3= 94 %

с2= 94 %

С каландра

С наката

Рисунок 2.13 – Принципиальная схема баланса воды и волокна в гидроразбивателе сухого брака

Составив систему уравнений, получим:

M 5 M 4 M 3 M 2 M1 0

M

5

c

M

4

c

4

M

3

c

M

2

c

2

M

c 0

5

3

1

1

 10,11

M1

M

2

 10,20

 10,29

M

3

Решив систему уравнений относительно потока 4, получим:

М4 = 1443,692 кг;

Х4 = 0,722 кг, при зольности оборотной воды 60 % Н4=0,433 кг; В4=0,289 кг.

Y4 = 1442,972 кг.

По закону сохранения масс получим:

М5 = 1474,292 кг;

Y5 = 1444,802 кг;

Х5 = 29,492 кг;

Н5 = 6,173 кг, т.е. зольность З5 = 20,93 %; В5 = 23,319 кг.

43

Гауч-мешалка. Схема распределения потоков и результаты расчета пред-ставлены на рисунке 2.14. Концентрация массы в гауч-мешалке, величина рас-

четная. Зольность брака после гауч-мешалки составит З3 = 23,60 %

В бассейн

X3= 72,438 кг

брака

Н3= 17,105 кг

Y3= 4039,017 кг

M3= 4111,455 кг

с3= 1,762

С узлоловителя

Гауч-мешалка

Мокрый брак

X2= 58,178 кг

X1= 14,26 кг

Н2= 14,155 кг

Н1= 2,95 кг

Y2= 3577,947 кг

Y1= 461,07 кг

М2= 3636,125 кг

М1= 475,33 кг

с2= 1,60 %

с1= 3,0 %

Рисунок 2.14 – Принципиальная схема баланса воды и волокна в гауч-мешалке

Бассейны мокрого и сухого брака. Данные узлы являются транзитными, служат для усреднения поступающего брака и в расчете материального баланса могут не рассчитываться отдельно.

Бассейн смешения брака. Схема распределения потоков и результаты рас-чета представлены на рисунке 2.15. Концентрация массы в бассейне, величина расчетная. Зольность брака после смешения составит З3 = 22,84 %

На сгуститель X3= 101,930 кг

Н3= 23,278 кг Y3= 5483,819 кг M3= 5585,747 кг с3= 1,825 %

Сухой брак

X2= 29,492 кг Н2= 6,173 кг Y2= 1444,802 кг М2= 1474,292 кг с2= 2,0 %

Бассейн смешения брака

Мокрый брак

X1= 72,438 кг Н1= 17,105 кг Y1= 4039,017 кг M1= 4111,455 кг с1= 1,762 %

Рисунок 2.15 – Принципиальная схема баланса воды и волокна в бассейне смешения брака

44

Сгуститель оборотного брака. Схема распределения потоков и результа-ты расчета представлены на рисунке 2.16. Система уравнений представлена ни-

же и решается относительно потока 2. Зольность фильтрата принята 60 %. В результате зольность оборотного брака составляет З1 = 22,81 %.

В бассейн

X1= 101,830 кг

оборотного

Н1= 23,218 кг

брака

Y1= 2161,286 кг

М1= 2263,116 кг

с1= 4,5 %

Сгуститель

Фильтрат X2= 0,100 кг

Н2= 0,060 кг

брака

Y2= 3322,531 кг

М2= 3322,631 кг

Из бассейна

X3= 101,930 кг

с2= 0,003 %

смешения брака

Н3= 23,278 кг

Y3= 5483,819 кг

M 3= 5585,747 кг с3= 1,825 %

Рисунок 2.16 – Принципиальная схема баланса воды и волокна на сгустителе оборотного брака

Бассейн оборотного брака. Схема распределения потоков и результаты расчета представлены на рисунке 2.17. Зольность оборотного брака после раз-

бавления составит З3 = 23,08 %

В композиционный

X3= 102,597 кг

бассейн

Н3= 23,678 кг

Y3= 3694,835 кг

M3= 3797,432 кг

с3= 3,00 %

Со сгустителя

Оборотная вода

Бассейн

брака

X2= 0,767 кг

оборотного брака

X1= 101,830 кг

Н2= 0,460 кг

Н = 23,218 кг

Y2= 1533,549 кг

1

Y1= 2161,286 кг

М2= 1534,316 кг

М1= 2263,116 кг

с2= 0,05 %

с1= 4,5 %

Рисунок 2.17 – Принципиальная схема баланса воды и волокна в бассейне оборотного брака

45

Ловушка волока. На ловушку поступает фильтрат со сгустителя и вода с промывки прессовых сеток. Схема распределения потоков представлена на ри-

сунке 2.18

Осветленная

X5= ?

вода

Н5= ?

Y5= ?

M5= ?

С промывки

с5= 0,001 %

Уловленное

прессовых сеток

Ловушка

волокно

X4= 0,150 кг

волокна

X1= ?

Н4= 0,09 кг

Н1= ?

X3= 0,100 кг

X2= 0,065 кг

Y4= 3000 кг

Y1= ?

М4= 3000,150 кг

Н = 0,060 кг

Н2= 0,039 кг

М1= ?

3

Y2= 2176,427 кг

с4= 0,005 %

Y3= 3322,531 кг

с1= 3,00 %

М = 3322,631 кг

М2= 2176,492 кг

3

с2= 0,003 %

С3= 0,003 %

Фильтрат со

Отжатая на

сгустителя брака

прессах вода

Рисунок 2.18 – Принципиальная схема баланса воды и волокна на ловушке волокна

Составив систему уравнений, получим:

M 5 M1 M 4 M 3 M 2 0

M

5

c

M

c M

4

c

4

M

3

c

M

2

c

2

 0

5

1

1

3

 2176,492

M 2

M

3

 3322,631

 3000,150

M

4

Решив систему уравнений относительно потока 5, получим:

М5 = 8489,053 кг; Y5 = 8488,968 кг;

Х5 = 0,085 кг. Осветленная вода может содержать не более 20 мг/л частиц наполнителя (зависит от конструкции ловушки и вида наполнителя). Для расчета примем содержание наполнителя в осветленной воде 8 мг/л или 0,008 кг/м3, то-

гда Н5 = 0,008·8,488 = 0,068 кг По закону сохранения масс получим:

М1 = 10,155 кг;

Y1 = 9,850 кг;

Х1 = 0,305 кг; Н1 = 0,121 кг, тогда зольность З1 = 39,67 кг, В1 = 0,184 кг

46

Питательный насос. В соответствии с принятой схемой суспензия напол-нителя подается на питательный насос перед узлоловителем. Схема распределе-

ния потоков представлена на рисунке 2.19.

На

X5= 1163,558 кг

узлоловитель

Н5= 283,130 кг

Y5= 223269,161 кг

M5= 224432,719 кг

с5= 0,52 %

Меловая

Оборотная вода

Питательный

суспензия

X4= ?

насос

X1= ?

Н4= ?

Н1= ?

X3= ?

X2= 55,269 кг

Y4= ?

Y1= ?

М4= ?

Н3= ?

Н2= 13,447 кг

М1= ?

с4= 0,05 %

Y3= ?

Y2= 10998,533 кг

с1= 13 %

М3= ?

М2= 11053,800 кг

С3= 0,7 %

с2= 0,50 %

С очистки

с НЯ

Рисунок 2.19 – Принципиальная схема баланса воды и волокна на питательном насосе

Однако, нельзя пренебрегать тем количеством наполнителя, которое цир-

кулирует в замкнутом цикле воды и оборотного брака. Точное количество на-полнителя вычислить невозможно, но, зная, что с регистровой водой в массу приходит 55,756+0,12=55,876 кг, а с оборотным браком 23,769 кг наполнителя.

Общее количество наполнителя, циркулирующее в замкнутом цикле составит 55,876+23,769=79,645 кг. Таким образом, поток 1 можно рассчитать предвари-

тельно:

X1 Н1 М1с1 283,130 79,645 13,447 190,038 кг 100

М1 Х1 100 19003,8 1461,831кг; Y1 1271,793 кг с1 13

Составив систему уравнений, получим:

M5 M 4 M3 M 2 M1 0

M5 c5 M 4 c4 M3 c3 M 2 c2 M1 c1 0

M5 224432,719

M2 11053,800

M 1461,831

 1

47

Решив систему уравнений относительно потока 4, получим:

М4 = 86411,765 кг;

Х4 = 43,206 кг, при зольности оборотной воды 60 % Н4 = 25,924 кг;

В4= 17,282 кг.

Y4 = 86368,559 кг.

По закону сохранения масс получим:

М3 = 125505,323 кг; Y3 = 124630,278 кг;

Х3 = 875,045 кг;

Н3 = 53,721 кг, т.е. зольность З5 = 6,139 %;

В3 = 821,324 кг.

Проверка: c

X3

100 

875,045

100  0,697  0,7 % в пределах погрешности.

3

M3

125505,323

Вихревая очистка (каскадная схема, три ступени). Схема распределения потоков представлена на рисунке 2.20. Расчет ведется с конца (с третьей ступени).

Для расчета предложенной схемы необходимо задаться исходными дан-

ными, примем:

– общее количество отходов от поступающей на очистку массы 0,3 %;

– количество отходов на третьей ступени очистки 20 %;

– количество отходов на второй ступени очистки 15 %;

– зольность отходов очистки 80 %

1

На питательный

насос

Со

7

5

смесительного

насоса

2

6

13

10

I

II

III

12

Оборотная

вода

11

3

8

4 Оборотная

9 Оборотная

вода

вода

Рисунок 2.20 – Принципиальная схема баланса воды и волокна на вихревой очистке

48

Зная общее количество отходов с очистки можно рассчитать поток 11, ис-

пользуя уравнение 2.6:

Х11

875,045 0,3

 2,626 кг , тогда Н11 = 2,101 кг,

100  0,3

В3 = 0,525 кг. При концентрации отходов с11=1,6 %: М11 = 164,185 кг; Y11 = 161,559 кг.

Ступень III. Зная, что количество отходов на третьей ступени составляет

20 % от поступающей массы, получим Х10

Х11

100

 13,130 кг , при концен-

20

трации с10=0,50 % М10 = 2626,000 кг; Y10 =2612,870 кг. По закону сохранения масс:

М5 = 2461,815 кг;

Y5 = 2451,311 кг;

Х5 = 10,504 кг. Тогда концентрация потока 5 составит с5=0,427 %.

Разбавление перед III ступенью. Приняв концентрации 8 и 9 потоков рав-

ные с8 = 1,40 %, с9 = 0,05 %, составим систему уравнений:

M10 M9 M8 0

M10 c10 M9 c9 M8 c8 0

M10 2626,000

Решив систему уравнений относительно потока 9, получим:

М9 = 1750,667 кг;

Y9 = 1749,792 кг;

Х9 = 0,875 кг. При зольность оборотной воды 60 % Н9 = 0,525 кг По закону сохранения масс получим:

М8 = 875,333 кг;

Y8 = 863,078 кг;

Х8 = 12,255 кг;

Ступень II. Зная, что количество отходов на третьей ступени составляет

15 % от поступающей на ступень массы, получим Х 6  81,700 кг , при концен-

трации с6=0,60 % М6 = 13616,667 кг; Y10 = 13534,967 кг. По закону сохранения масс:

М7 = 12741,334 кг; Y7 = 12671,889 кг;

Х7 = 69,445 кг, тогда концентрация потока 7 составит с7=0,545 %

Разбавление перед II ступенью. Приняв концентрации 3 и 4 потоков рав-

ные с3 = 1,30 %, с4 = 0,05 %, составим систему уравнений:

M3 M4 M5 M6 0

M3 c3 M 4 c4 M5 c5 M6 c6 0

M6 13616,667

M5 2461,815

49

Решив систему уравнений относительно потока 4, получим:

М4 = 5906,002 кг;

Y4 = 5903,049 кг;

Х4 = 2,953 кг. При зольность оборотной воды 60 % Н4 = 1,772 кг По закону сохранения масс получим:

М3 = 5248,850 кг;

Y3 = 5180,607 кг; Х3 = 68,243 кг.

Ступень I. Потоки 1 и 3 уже известны, поэтому по закону сохранения масс:

М2 = 130754,173 кг;

Х2 = 943,288 кг; Y2 = 129810,885 кг.

Тогда концентрация потока 2 составит с2=0,721 %

Разбавление перед I ступенью. Приняв концентрации 13 и 12 потоков рав-

ные с13 = 1,80 %, с12 = 0,05 %, составим систему уравнений:

M13 M12 M7 M2 0

M13 c13 M12 c12 M7 c7 M2 c2 0

M2 130754,173

M7 12741,334

Решив систему уравнений относительно потока 12, получим:

М12 = 71481,930 кг; Y12 = 71446,189 кг;

Х12 = 35,741 кг. При зольности оборотной воды 60 % Н12 = 21,445 кг По закону сохранения масс получим:

М13 = 46530,909 кг; Y13 = 45692,807 кг; Х13 = 838,102 кг;

Н13 = Н1 + Н11 – Н4 – Н9 – Н12 = 53,721 + 2,101 – 1,772 – 0,525 – 21,445 = 32,080 кг,

зольность составит З13 = 3,83 %

Проверка:

Xприход = Xрасход, следовательно X13 = X1 + X11 – X4 – X9 – X12, тогда погрешность со-ставит:

Х13 Х1 Х11 Х 4 Х 9 Х12 100

    • 3

  • 838,102  875,045  2,626  2,953  0,875  35,741100 0 0,05 %

838,102

50

Смесительный насос. Схема распределения потоков и результаты расчета представлены на рисунке 2.21. Зольность массы поступающей из БПУ соста-

вит З3 = 3,38 %.

На очистку X3= 838,102 кг

Н 3= 32,080 кг Y3= 45692,807 кг M3= 46530,909 кг с3= 1,80 %

Оборотная вода

X2= 6,647кг Н2= 3,988 кг Y2= 13287,898 кг

М2= 13294,545 кг с2= 0,05 %

Смесительный

насос

Из БПУ

X1= 831,455 кг Н1= 28,092 кг Y1= 32404,909 кг M1= 33236,364 кг с1= 2,50 %

Рисунок 2.21 – Принципиальная схема баланса воды и волокна на смесительном насосе

Бак постоянного уровня (БПУ). Методика аналогична расчету напорного ящика. Данные для расчета, представлены в таблице 2.1. Схема распределения потоков и результаты расчета на рисунке 2.22.

На смесительный

X1= 831,455 кг

насос

Н1= 28,092 кг

Y1= 32404,909 кг

M1= 33236,364 кг

с1= 2,50 %

БПУ

Перелив из БПУ

X2= 146,727 кг

Н2= 4,957 кг

X3= 978,182 кг

Y2= 5718,514 кг

Н3= 33,049 кг

М2= 5865,241 кг

Y3= 38123,423 кг

с2= 2,50 %

М3= 39101,605 кг

с3= 2,50 %

И з машинного бассейна

Рисунок 2.22 – Принципиальная схема баланса воды и волокна в БПУ

51

Машинный бассейн. Схема распределения потоков и результаты расчета представлены на рисунке 2.23.

В БПУ X3= 978,182 кг Н3= 33,049 кг

Y 3= 38123,423 кг М3= 39101,605 кг с3= 2,50 %

Из композиционного

бассейна

Машинный

Из БПУ

X2= 831,455 кг

бассейн

X1= 146,727 кг

Н2= 28,092 кг

Н1= 4,957 кг

Y2= 32404,909 кг

Y1= 5718,514 кг

M2= 33236,364 кг

М1= 5865,241 кг

с2= 2,50 %

с1= 2,50 %

Рисунок 2.23 – Принципиальная схема баланса воды и волокна в машинном бассейне

Композиционный бассейн. Схема распределения потоков представлена на рисунке 2.24. При составлении системы уравнений учитывается композиция бу-

маги по волокну, исходные данные в таблице 2.1.

Лиственная

Хвойная

целлюлоза

целлюлоза

X5= ?

X6= ?

Н5= ?

Н6= ?

Y5= ?

Y6= ?

M5= ?

M6= ?

с5= 3,00 %

с6= 3,00 %

С ловушки

В машинный

волокна

Композиционный

бассейн

X4= 0,305 кг

бассейн

X1= 831,455 кг

Н4= 0,121 кг

Н1= 28,092 кг

X3= 102,597 кг

X2= ?

Y4= 9,850 кг

Y1= 32404,909 кг

М4= 10,155 кг

Н3= 23,678 кг

Н2= ?

М1= 33236,364 кг

с4= 3,00 %

Y3= 3694,835 кг

Y2= ?

с1= 2,50 %

М3= 3797,432 кг

М2= ?

с3= 3,00 %

с2= 0,05 %

Оборотный брак

Оборотная вода

Р исунок 2.24 – Принципиальная схема баланса воды и волокна в композиционном бассейне

Составив систему уравнений, получим:

52

M1 M 6 M 5 M 4 M 3 M 2 0

M1 c1 M 6 c6 M 5 c5 M 4 c4 M 3 c3 M 2 c2 0

M

M 6



30

M

5

6

100

M1 33236,364

M 3 3797,432 M 4 10,155

Решив систему уравнений относительно потока 2:

М2 = 5633,282 кг;

Y2 = 5630,465 кг;

Х2 = 2,817 кг. При зольности оборотной воды З2 = 60 %, Н2 = 1,690 кг.

По закону сохранения масс получим:

30 М 6 М1 М 2 М 3 М 4 100 7138,648 кг

Y6 = 6924,071 кг;

Х6 = 214,159 кг.

30

100

М5 М 6 1

 16656,845

кг

100

 30

Y5 = 16157,14 кг;

Х5 = 499,705 кг.

Количество наполнителя пришедшего с целлюлозой составит:

Н Н 2 Н3 Н 4 Н1 2,603 кг

Предположив, что потоки лиственной и хвойной целлюлозы имеют оди-

наковую зольность, получим:

(Н5

+ Н6) = 2,603 кг — 100, %

Н

2,603 30

отсюда:

6

 0,781кг

Н6 кг — 30, %

100

Н5 = 2,603 – 0,781 = 1,822 кг Зольность потоков 5 и 6 составляет 0,36 %.

Проверка:

M 2 M 3 M 4 M 5 M 6 M1 100 %

M 2 M 3 M 4 M 5 M 6

5633,282  3797,432 10,155  16656,845 7138,684  33236,364100 % 5633,282  3797,432 10,155  16656,845 7138,684

 0,0001  0,05 % в пределах погрешности

Бассейны регистровой воды. Баланс бассейна регистровой воды представ-лен в таблице 2.2.

53

Таблица 2.2 − Баланс бассейна регистровой воды

Название потока

М,

Y,

X,

H,

кг

кг

кг

кг

Приход

С регистровой части сеточного стола

185851,708

185758,782

92,926

55,756

С промывки сеточного стола

5000,150

5000,000

0,150

0,120

Итого:

190851,858

190758,782

93,076

55,876

Расход

В гидроразбиватель сухого брака

1443,692

1442,972

0,722

0,433

В бассейн оборотного брака

1534,314

1533,549

0,767

0,460

В питательный насос

86411,765

86368,559

43,206

25,924

На вихревую очистку

1750,667

1749,792

0,875

0,525

5906,002

5903,049

2,953

1,772

71481,930

71446,189

35,741

21,445

На смесительный насос

13294,545

13287,898

6,647

3,988

В композиционный бассейн

5633,282

5630,465

2,817

1,690

Итого:

187456,197

187362,473

93,728

56,237

Недостаток регистровой воды для разбавления массопотоков восполняет-

ся сосунной водой.

Приемный бассейн хвойной целлюлозы. Схема распределения потоков и результаты расчета представлены на рисунке 2.25.

В РПО X3= 214,159 кг

Н3= 0,781 кг

Y3= 6924,071 кг

М3= 7138,648 кг

После БВК хвойной

с3= 3,00 %

целлюлозы

Приемный бассейн

Оборотная вода

хвойной

X2= 212,956 кг

целлюлозы

X1= 1,203 кг

Н2= 0,059 кг

Н1= 0,722 кг

Y2= 4519,406 кг

Y1= 2405,083 кг

М2= 4732,362 кг

М1= 2406,286 кг

с2= 4,50 %

с1= 0,05 %

Р исунок 2.25 – Принципиальная схема баланса воды и волокна в приемном бассейне хвойной целлюлозы

54

Приемный бассейн лиственной целлюлозы. Схема распределения потоков

  • результаты расчета представлены на рисунке 2.26.

    • РПО X3= 499,705 кг Н3= 1,822 кг

Y3= 16157,140 кг

После БВК

М3= 16656,845 кг

с3= 3,00 %

лиственной

Приемный бассейн

Оборотная вода

целлюлозы

лиственной

X2= 498,859 кг

целлюлозы

X1= 1,115 кг

Н2= 0,191 кг

Н1= 0,669 кг

Y2= 10581,186 кг

Y1= 5575,954 кг

М2= 11079,776 кг

М1= 5577,069 кг

с2= 4,50 %

с1= 0,05 %

Рисунок 2.26 – Принципиальная схема баланса воды и волокна в приемном бассейне лиственной целлюлозы

БВК хвойной целлюлозы. Схема распределения потоков и результаты рас-чета представлены на рисунке 2.27.

В приемный

X3= 212,956 кг

Н3= 0,059 кг

бассейн

Y3= 4519,406 кг

М3= 4732,362 кг

с3= 4,50 %

Из БВК хвойной целлюлозы

X2= 212,364 кг Y2= 1557,334 кг М2= 1769,698 кг с2= 12,00 %