Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Пермский национальный исследовательский
политехнический университет»
Химико-технологический факультет
Кафедра «Химические технологии»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Расчетно-пояснительная записка
Тема: «Проект бумагоделательной машины, вырабатывающий бумагу для гофрирования»
Студент Саликов Р.И.
Руководитель проекта Теплоухова М.В.
Пермь, 2017 г.
Содержание
Введение
1. Характеристика сырья и продукции
2. Выбор и обоснование технологической схемы
3. Описание технологической схемы
4. Материальный баланс процесса отбелки
5. Расчет и подбор технологического оборудования
6. Основные ТЭП работы цеха
Список использованных источников
Введение
производство бумага технологический оборудование
Гофрированный картон -- наиболее часто используемый в промышленности упаковочный материал, отличающийся малым весом, стоимостью и высокими физическими параметрами, который является одним из наиболее распространённых материалов в мире для использования в качестве упаковки.
Гофрированный картон состоит, как правило, из трёх слоёв: двух плоских слоёв картона (топлайнеры) и одного слоя бумаги между ними, имеющего волнообразную (гофрированную) форму (флютинг). Такая композиция слоёв делает гофрокартон особенно жестким, обладающим сопротивлением как в направлении, перпендикулярном плоскости картона, так в направлениях вдоль и поперек плоскости картона [1].
Флютинг - бумага для изготовления гофрированного слоя. Он обладает высокой жесткостью и малой впитываемостью клея. Такая бумага изготавливается массой 80-150 г/м2 из 25-35% сульфатной небеленой целлюлозы и 65-75% полуцеллюлозы. В последние годы наиболее перспективным является производства гофрированного картона из макулатуры, что является положительным с точки зрения экономии ресурсов и защиты окружающей среды. Бумага для гофрирования, почти на 100% состоящая из вторичного сырья (макулатуры), называется веленштофф (wellenstoff). Рекуперационные волокна в среднем проходят трехступенчатую переработку, поэтому в волокнистой композиции веленштоффа присутствует несколько процентов первичного волокна, что повышает жесткость флютинга.
Одним из решающих условий улучшения качества готовой продукции, в том числе прочностных показателей, является улучшение качества сырья: сортирование макулатуры по маркам и улучшение ее очистки от различных загрязнений. Возрастающая степень загрязненности вторичного сырья отрицательно влияет на качество продукции. Для повышения эффективности использования макулатуры необходимо соответствие ее качества виду выпускаемой продукции. Так, тарный картон, бумага для гофрирования должны вырабатываться с применением макулатуры преимущественно марок МС-5Б и МС-6Б в соответствии с ГОСТ 10700, обеспечивающих достижение высоких показателей продукции. Посколько бумага для гофрирования используется для изготовления внутренного слоя гофрированного картона, ее физико-механические показатели должны обеспечивать стабильное качество при возникающих статических и динамических нагрузках, например при складировании, штабелировании, хранении, и главное - гарантировать сохранность гофра [2].
В общем случае быстрый рост использования макулатуры обусловлен следующи- ми факторами:
- конкурентоспособностью производства бумаги и картона из макулатурного сырья;
- относительно высокой стоимостью древесного сырья, особенно с учетом транспортировки;
- относительно низкой капиталоемкостью проектов новых предприятий, работающих на макулатуре, по сравнению с предприятиями, использующими первичное волокнистое сырье;
- простотой создания новых небольших предприятий;
- повышенным спросом на бумагу и картон из вторичного волокна из-за более низкой стоимости;
В данном проекте предлагается производство гофрированной бумаги состоящей на 100% из макулатуры.
1. Характеристика исходного сырья, готовой продукции
Бумага для гофрирования предназначена для изготовления гофрированного слоя гофрированного картона. В зависимости от показателей качества бумага для гофрирования изготавливается следующих марок: Б-0, Б-1, Б-2, Б-3. Изготовление бумаги ведется в соответствии с требованиями ГОСТ Р 53206-2008 [3].
На бумагоделательной машине планируется изготавливать бумагу для гофрирования марки Б - 1, массой 1 м2 - 125 г.
По показателям качества исходное сырье и химикаты должны соответствовать нормам, указанным в таблице 1.1.
Таблица 1.1
Показатели качества исходного сырья и химикатов
|
Наименование сырья, материалов, номер ГОСТ, ОСТ или ТУ |
Показатели, обязательные для проверки перед использованием в производстве |
Показатели, по ГОСТ(ОСТ) или ТУ |
|
|
1 |
2 |
3 |
|
|
Макулатура марок МС - 5Б, МС - 6Б ГОСТ 10700-97 |
Наличие недопустимых примесей Влажность, %, не более |
не допускаются 15% |
|
|
Клей ТУ 9289-001- 75220475-2016 |
Внешний вид Массовая доля влаги, %, не более pH |
Однородный порошок белого цвета 13 10-12 |
|
|
Химикаты фирмы «BASF», Германия: Polymin SK |
Внешний вид pH |
водный раствор бледно-желтого цвета 4,0 - 7,5 |
|
|
Basoplast 270 D |
Содержание сухого вещества, %, не более Внешний вид Содержание сухого вещества, %, не более |
13 водная дисперсия слабо коричневого цвета 30,0 |
По показателям качества бумага для гофрирования должна соответствовать нормам, указанным в таблице 1.2
Таблица 1.2
Показатели качества бумаги для гофрирования
|
Наименование показателей |
Норма для марки Б-1 массой 1 м2 - 125 г |
Метод испытания |
|
|
1 |
2 |
3 |
|
|
Масса бумаги площадью, 1 м2, г |
125 ± 6 |
По ГОСТ 13199 |
|
|
Сопротивление плоскостному сжатию гофрированного образца бумаги(СМ30), Н, не менее при ширине полоски 15 мм при ширине полоски 12,7мм |
310 255 |
По ГОСТ 20682 |
|
|
Абсолютное сопротивление продавливанию, кПа, не менее |
320 |
По ГОСТ 13525.8 |
|
|
Сопротивление торцевому сжатию гофрированного образца бумаги (ССТ30), кН/м, не менее |
1,35 |
По ГОСТ 28686 |
|
|
Поверхностная впитываемость воды при одностороннем смачивании (Кобб30), г/м2, в среднем по двум сторонам клееной |
от 30,0 до 70,0 |
По ГОСТ 12605 |
|
|
Влажность, % |
7 ± 2 |
По ГОСТ 13525.19 |
2. Выбор и обоснование технологической схемы
В данном проекте для выпуска бумаги для гофрирования предусматривается установка бумагоделательной машины фирмы «Valmet» со следующей характеристикой:
· скорость - 900 м/мин;
· обрезная ширина - 6300 мм;
· производительность (нетто) - 788 т/сут;
· годовой выпуск продукции - 272 тыс.т/год.
На БДМ планируется вырабатывать бумагу марки Б-1 с массой 1 м2 - 125 г из 100% макулатурной массы марок МС-5Б и МС-6Б в соответствии с ГОСТ 10700 [3].
Основные проектные решения по бумагоделательной машине [4]
1. Установка гидродинамического напорного ящика - «SymFlo», в котором используется принцип многоточечного разбавления и подачи краевых потоков, чтобы получить наиболее ровный профиль по всей ширине бумажного полотна. Верхняя губа напорного ящика «SymFlo» с внутренним скосом - это обеспечивает более равномерное распределение потока массы на выходе и снижает ее застой.
Использование напорного ящика такого типа обеспечивает:
· высокое качество получаемой бумаги;
· снижение проблем, связанных с краевыми эффектами;
· постоянство веса 1 м2 бумаги ( колебание массы 1 м2 по ширине машины не превышают 1,0…1,5%);
2. Установка сеточной части «SymFormer MB».
«SymFormer MB» - это гибридное формующее устройство, в котором в первый период идет одностороннее обезвоживание через сетку, во второй период имеет место двухстороннее обезвоживание с использованием специального формуюшего башмака. Комбинированное формование позволяет обеспечить на хорошем уровне удержание на сетке. Благодаря тонкой настройке формующего механизма, состоящего из вала и формующего башмака, формование бумаги значительно улучшилось, сократилось количество пор и уменьшилась общая пористость бумаги. Улучшение формование достигнута за счет поддержания вакуума в формующем башмаке и применения дефлекторных планок над башмаком. Пористость бумаги можно регулировать путем управления вакуумом в башмаке.
«SymFormer MB» обеспечивает:
· формование бумажного полотна, обладающего хорошей структурной симметрией и однородными характеристиками обеих сторон листа;
· равномерность просвета;
· возможность регулирования механических характеристик бумаги в продольном и поперечном направлениях и внутреннюю прочность листа;
· минимальную маркировку от сеток;
· высокое удержание мелкого волокна при выработке бумаги с использованием в композиции коротковолокнистых полуфабрикатов (макулатуры).
3. Установка прессовой части «SymPress B» с изогнутым башмаком и удлиненной зоной прессования
Прессовая часть данного типа - это четырехвальный пресс с тремя зонами прессования. В 1-й зоне полотно проходит между двумя валами: нижним желобчатым и верхним отсасывающим, во 2-ой зоне - между отсасывающим валом и валом со станитным покрытием, в 3-ей зоне - между валом со станитовым покрытием и валом с мягкой рубашкой и прижимным башмаком.
В конструкции пресса «SymPress B» используется технология закрытой проводки полотна. Полотно через прессовую часть движется с поддерживающим сукном и транспортирующей лентой, что способствует снижению натяжения бумажного полотна. Бумажное полотно после сеточной части непрочное, это ограничивает производительность и скорость машины. Технология закрытой проводки полотна позволяет работать машине до сотен часов на высокой скорости без обрывов.
Пресс с удлиненной зоной прессования работает при повышенном давлении и увеличенном времени прессования. Это дает преимущества - более высокую сухость и меньшую чувствительность полотна к вибрации.
Применение прессовой части «SymPress B» обеспечивает:
· хорошее качество бумаги с симметричными свойствами листа;
· хороший профиль влажности, повышенную сухость;
· легкую и надежную заправку полотна полной ширины;
· невысокие инвестиционные затраты;
· компактную конструкцию.
4. Установка в сушильной части первой группы сушильных цилиндров с безобрывной проводкой бумажного полотна, оснащенной дутьевыми камерами. Остальные группы сушильных цилиндров выполнены по традиционной 2-хрядной схеме.
В первой группе сушильных цилиндров полотно бумаги вместе с сеткой последовательно огибает верхний и нижний ряды сушильных цилиндров. Дутьевые камеры обеспечивает снижение натяжения бумажного полотна между прессовой частью и первым сушильным цилиндром, благодаря уменьшению избыточного давления в сужающемся захвате между сеткой и цилиндром.
Выбор безобрывной проводки бумажного полотна в первой группе сушильных цилиндров позволит обеспечить:
· снижение обрывности полотна на участке между прессовой и сушильной частью;
· устойчивость полотна при высоких скоростях машины;
· эффективное и легкое управление, быструю заправку полотна;
В остальных группах сушильных цилиндров бумажное полотно попеременно соприкасается с нагретой поверхностью нижнего и верхнего рядов сушильных цилиндров, что обеспечивает более равномерную сушку по ширине полотна бумаги.
5.Установка наката «OptiReel» для наматывания готового бумажного полотна в рулоны. Накат снабжен устройствами, позволяющими регулировать натяжение полотна и плотность намотки. Регулировка осуществляется за счет стабилизации момента вращения рулона бумаги. Стабильные параметры намотки позволяют минимизировать потери бумаги на накате.
6. Установка продольно-резательного станка «WinDrum Pro» для разрезания и намотки бумаги на установленные форматы. Продольно резательный станок «WinDrum Pro» обеспечивает качественную намотку бумажного полотна в рулоны, чистоту обреза, точность соблюдения формата. Его рабочая скорость достигает 2500 м/мин.
Основные проектные решения по массоподготовительному отделу
1. Для очистки массы от тяжеловесных включений и для защиты сортирующих сит на дальнейших стадиях сортирования массы устанавливается трехступенчатая система очистки на вихревых конических очистителях фирмы «Valmet» [4].
Центириклинеры обеспечивают:
· оптимальную систему очистки и удаления воздуха для различных видов массы;
· требуемый результат очистки;
· экономичность последующего процесса сортирования;
· возможность очистки поступающей массы при концентрации от 0,1 до 0,5%.