Материал: Материальный баланс производства древесной массы методические указания
Q2 и K2 - количество и концентрация массы, уходящей с данной стадии производства;
Q3 и K3 - количество и концентрация оборотной воды, поступающей на разбавление массы или отходящей при обезвоживании массы.
Q2 = Q1 + Q3
Q2 K2 = Q1 K1 + Q3 K3
|
Q1 = Q2 |
|
К 2 |
К3 |
, |
(формула 2) |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
К1 |
К3 |
|
||
тогда |
Q3 = Q2 |
К 2 |
К1 |
|
(формула 3) |
||
К3 |
К1 |
||||||
|
Q1 К1 |
|
|
|
|
|
|
Q3 К3
Q2 К2
2. Обезвоживание массы.
Q2 = Q1 - Q3
Q2 K2 = Q1 K1 - Q3 K3
|
Q1 = Q2 |
К3 |
К 2 |
, |
(формула 4) |
||
|
|
К3 |
К1 |
||||
|
|
|
|
|
|
||
тогда |
Q3 = Q2 |
|
К1 |
К 2 |
|
|
(формула 5) |
|
К1 |
К3 |
|
|
|||
Q1 К1
Q3 К3
Q2 К2
Количество массы и оборотной воды выражают в килограммах (или в литрах), а концентрацию массы в граммах на литр или в процентах.
6
Рис.1. Принципиальная схема для расчета баланса воды и волокна
Древесная щепа
Пар
Пропаривание
Рафинер
Щеполовка
Сортирование 1 ступень
Сборник |
|
|
оборотной воды |
|
Сгуститель |
|
|
|
|
|
Бассейн МДМ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Избыток на ловушку
_______ масса
Растворенные вещества
конденсат
щепа
Сортирование 2 ступень
Размол
отходов
-------- вода
7
3. Пример расчета баланса воды и волокна |
|
|||
Термомеханическую |
массу |
(ТММ) |
получают |
путем |
термогидролитической обработки древесной щепы при температуре 100135°С и давлении 100-300 кПа с последующим размолом в одну или две ступени на дисковых мельницах. Размол может производиться как при атмосферном, так и при повышенном давлении до 0,3 МПа.
Предварительная термогидролитическая обработка аморфного лигноуглеводного комплекса древесины обеспечивает сохранность отдельных волокон при размоле.
В данном примере материального баланса стадия размола древесной щепы принята в одну ступень при атмосферном давлении.
Принимаем следующие исходные данные для расчета баланса
производства термомеханической массы (рис.1): |
|
|
Влажность поступающей щепы, % |
40 |
|
Количество конденсата в щепе после пропаривания, л: |
275 |
|
Концентрация массы, %: |
|
|
- в рафинере |
30 |
|
- после рафинера |
6,0 |
|
- после грубой сортировки (щеполовки) |
1,0 |
|
- перед первой ступенью сортирования |
0,5 |
|
- перед второй ступенью сортирования |
0,5 |
|
- после двух ступеней сортирования |
0,3 |
|
- после сгустителя |
5,0 |
|
- отходы сортирования перед размолом |
3,0 |
|
- оборотной воды |
0,05 (0,0005кг/л) |
|
Количество массы, поступающей на сгуститель с 1-ой ступени сортирования – 75% от общего потока массы, поступающей на сгуститель, а со 2-ой ступени сортирования – 25%.
Количество отходов древесной массы со 2-ой ступени сортирования 6% от готовой продукции.
Расход свежей воды на 1 т древесной массы на спрыски сгустителя –
20000 л.
БАССЕЙН ГОТОВОЙ ДРЕВЕСНОЙ МАССЫ. Поступает абсолютно сухого волокна в бассейн древесной массы 880 кг. При концентрации
древесной массы 5% в ней содержится воды 100 5 *880 16720 л , массы
5
16720 + 880 = 17600 кг.
СГУСТИТЕЛИ. На сгуститель, с учетом расхода воды 20000 л на спрыски, поступает волокна:
8
Х 880 0,0005* ( |
100 0,3 |
* Х |
20000 |
100 5 |
*880) |
|
|
|
|
||||
0,3 |
|
|
5 |
|
||
Х = 1053,39 кг |
|
|
|
|
Вместе с волокном поступает воды: |
100 0,3 |
*1053,39 350073,09л |
||
|
0,3 |
|
||
|
|
|
||
При сгущении массы освобождается оборотной воды:
100 0,3 |
*1053,39 20000 |
100 5 |
*880 353353,09л |
|
|
|
|
||
0,3 |
5 |
|
||
В оборотной воде содержится волокна: |
|
|||
|
|
353353,09 * 0,0005 = 176,68 кг |
||
Поступает на сгуститель с первой ступени сортирования волокна:
|
1053,39 |
* 0,75 = 790,04 кг, |
|
|
|
воды |
350073,09 * |
0,75 = 262554,81 л. |
|
|
|
|
|
790,04 |
*100 |
|
|
Произведем проверку концентрации массы: |
|
|
0,3% |
||
262554,81 |
790,04 |
||||
Поступает на сгуститель с второй ступени сортирования волокна:
|
1053,39 |
* 0,25 = 263,35 кг, |
|
|
воды |
350073,09 * |
0,25 = 87518,27 л. |
|
|
|
|
263,35*100 |
|
|
Произведем проверку концентрации массы: |
|
0,3% |
||
87518,27 263,35 |
||||
РАЗМОЛ ОТХОДОВ. Со второй ступени сортирования отводятся грубые отходы в количестве 6% от массы готовой продукции:
880 * 0,06 = 52,8 кг.
При концентрации отходов 3%, в них содержится воды:
100 3,0 |
* 52,8 1707,2л |
|
3 |
||
|
Всего массы 1707 + 52,8 = 1759,8 кг.
2-Я СТУПЕНЬ СОРТИРОВАНИЯ. Обозначим количество массы, поступающей на 2-ую ступень сортирования – Q1, количество отходящей оборотной воды – Q2.
На каждом этапе технологической схемы суммы поступающих и уходящих потоков, как по объему массы, так и по содержанию волокна должны быть равны, а потому мы можем составить систему уравнений с двумя неизвестными Q1 и Q2. Первое уравнение характеризует баланс количества массы, а второе – баланс количества волокна.
Q1 + Q2 = 1759,8 + 87781,62
Q1 * 0,005 + Q2 * 0,0005 = 263,35 + 52,8
или:
Q1 + Q2 = 89541,42
9
Q1 * 0,005 + Q2 * 0,0005 =316,15
Решая совместно эти уравнения, получаем количество массы, поступающей на 2-ую ступень сортирования: Q2 = 89541,42 – Q1;
Q1 * 0,005 + (89541,42 – Q1) * 0,0005 = 316,15 0,005 Q1 + 44,77 – 0,0005 Q1 = 316,15
0,0045 Q1 = 271,38
Q1 = 60306,66 кг, в поступающей массе содержится волокна: 60306,66 * 0,005 = 301,53 кг, воды 60306,66 – 301,53 = 60005,131 л.
Количество отходящей оборотной воды составит:
Q2 = 89541,62 – 60306,66 = 29234,96 л,
в ней содержится волокна: 29234,96 * 0,0005 = 14,62 кг,
и собственно воды: 29234,96 – 14,62 = 29220,34 л.
|
301,53 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
60005,131 |
|
|
|
||||
14,62 |
оборотная вода |
52,8 |
отходы на размол |
|||||
|
|
|
||||||
29220,34 |
1707,2 |
|||||||
|
|
Сортирова- |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
ние 2-ая |
|
|
|
|
|
|
|
|
ступень |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
263,35
87518,27
1-Я СТУПЕНЬ СОРТИРОВАНИЯ. Составим систему уравнений для определения количества массы Q1, поступающей на 1-ю ступень сортирования, и количество оборотной воды Q2, поступающее на разбавление массы.
Q1 + Q2 = 263344,85 + 60306,66
Q1 * 0,005 + Q2 * 0,0005 = 790,04 + 301,53
или:
Q1 + Q2 = 323651,51
Q1 * 0,005 + Q2 * 0,0005 =1091,57
Решая совместно эти уравнения, получаем количество оборотной воды, подаваемой на сортировки 2-ой ступени
Q2 = 323651,51 – Q1
Q2 = 117040,40 кг, в ней волокна: 117040,40 * 0,0005 = 58,52 кг, воды 117040,40 – 58,52 = 116981,88 л.
Количество массы, поступающей на 1-ую ступень сортирования,
составит: Q1 = 323651,51 – 117040,40 = 206611,11 л.
В очищенной древесной массе содержится волокна:
206611,11 * 0,005 = 1033,05 кг, воды: 206611,11 – 1033,05 = 205578,06 л.
10