Расчет баланса воды и волокна

Баланс воды и волокна составляется в расчете на 1 т воздушно-сухой массы, или на 880 кг абсолютно сухой массы. Составление балансов позволяет определить основные потоки массы, воды и волокна и его безвозвратные потери.

Таблица 3.1 – Исходные данные для расчета баланса воды и волокна

Влажность щепы, %
Концентрация оборотной воды, %:  
с дискового фильтра 0,03
с 2-х барабанного пресса 0,06
Концентрация массы, %:
после дисковых мельниц 1-й ступени
после дисковых мельниц 2-й ступени
в бассейне «латенсии»
перед сортировками 1,8
отходов сортирования 2,8
перед дисковым фильтром 0,45-0,5
сгущённой
перед центриклинерами 1,2 и 3-й ступени 0,45-0,55
очищенной после центриклинеров 0,45-0,5
отходов после центриклинеров 2,0
сгущённых отходов сортирования
Температура щепы или массы, 0С:
после промывки
после пропитки
после пропарки (скоростной варки)
поступающей в циклон
выходящей из циклона
в бассейне «латенсии» 60-70
Степень помола, 0ШР:
после размола 1-й ступени 30-40
после размола 2-й ступени 60-65
Количество отходов, % от поступающей массы:
от 1-й ступени центриклинеров 13-15
от 2-й ступени центриклинеров 13-15
от 3-й ступени центриклинеров 13-15
Потери, % от поступающей щепы или массы:
при промывке щепы 0,3
при пропарке (скоростной варке) 3,0
при размоле 3,0
Расход Na2SO3, % от абсолютно сухого волокна 2,0
Расход NaOH, % от абсолютно сухого волокна 3,0
Концентрация раствора Na2SO3, г/л
Концентрация раствора NaOH, г/л

 

Для расчета принимаем следующие обозначения:

М – масса, кг;

А – абсолютно сухое волокно, кг;

В – вода, кг;

К – концентрация массы и оборотной воды, %.

Расчетные формулы:

На бумажную фабрику поступает 880 кг абсолютно сухого волокна при концентрации 3,5%. С ним поступает воды:

Массы:

Для проведения расчетов на рисунке 3.1 приведена принципиальная схема получения ХТММ их осиновой древесины.

 

 

 

 


Рисунок 3.1 – Принципиальная схема получения ХТММ из осиновой древесины

K1=10 % A1=?(875,08 кг) B1=?(7875,74 кг) M1=?(8750,82 кг)
с дискового фильтра
на бумажную фабрику
K3=0,03 % A3=?(4,91 кг) B3=?(16387,13 кг) M3=?(16392,04 кг)
Бассейн высокой концентрации

         
   
     
 
 
 

 

Проверка:

  Волокно Вода Масса
Приход 875,08 7875,74 8750,82
  4,91 16387,13 16392,04
Итого 879,99 24262,87 25142,86
       
Расход 880,00 24262,86 25142,86

 

с 1-й ступени центриклинеров
K1=0,5 % A1=?(929,74 кг) B1=?(185018,51 кг) M1=?(185948,25 кг)
Дисковый фильтр

 

       
   
 

 

 


Проверка:

  Волокно Вода Масса
Приход 929,74 185018,51 185948,25
  - 5000,00 5000,00
Итого 929,74 190018,51 190948,25
       
Расход 875,08 7875,74 8750,82
  54,66 182142,77 182197,43
Итого 929,74 190018,51 190948,25

из желоба отходов 2-й ступени
K1=0,55 % A1=?(24,9 кг) B1=?(4502,37 кг) M1=?(4527,27 кг)
отходы в сток
K3=2 % A3=?(4,4 кг) B3=?(215,6 кг) M3=?(220 кг)
Центриклинеры 3-й ступени

 

 

       
   
 
 

 


Количество отходов от 3-й ступени центриклинеров принимаем 0,5% от выработки или 15% от поступающего волокна.

 

Проверка:

  Волокно Вода Масса
Расход 20,5 4286,77 4307,27
  4,4 215,6
Итого 24,9 4502,37 4527,27

с центриклинеров 2-й ступени
K2=0,55 % A2=24,9 кг B2=4502,37 кг M2=4527,27 кг
K1=2 % A1=?(23,9 кг) B1=?(1171,12 кг) M1=?(1195,02 кг)
оборотная вода
K3=0,03 % A3=?(1 кг) B3=?(3331,25 кг) M3=?(3332,25 кг)
Желоб отходов 2-й ступени центриклинеров

 
 
на центриклинеры 3-й ступени


Проверка:

  Волокно Вода Масса
Приход 23,9 1171,12 1195,02
  1,0 3331,25 3332,25
Итого 24,9 4502,37 4527,27

K3=2 % A3=23,9 кг B3=1171,12 кг M3=1195,02 кг
K1=?(0,5634 %) A1=?(159,33 кг) B1=?(28121,69 кг) M1=?(28281,02 кг)
в сборник отсортированной массы
из желоба отходов 1-й ступени
Центриклинеры 2-й ступени

       
   
в желоб отходов 2-й ступени
 
 
K2=0,5 % A2=?(135,43 кг) B2=?(26950,57 кг) M2=?(27086 кг)


Количество отходов от 2-й ступени центриклинеров принимаем 15% от поступающего волокна.

Проверка:

  Волокно Вода Масса
Расход 135,43 26950,57
  23,9 1171,12 1195,02
Итого 159,33 28121,69 28281,02

K1=2 % A1=?(133,65 кг) B1=?(6548,83 кг) M1=?(6682,48 кг)
на центриклинеры 2-й ступени
с центриклинеров 1-й ступени
Желоб отходов 1-й ступени центриклинеров

 

       
   
 

 


Проверка:

  Волокно Вода Масса
Приход 133,65 6548,83 6682,48
  20,5 4286,77 4307,27
  5,19 17286,08 17291,27
Итого 159,34 28121,68 28281,02

из сборника отсортированной массы
K1=?(0,552 %) A1=?(1063,39 кг) B1=?(191567,34 кг) M1=?(192630,73 кг)
Центриклинеры 1-й ступени

 

 

 
 

 


Проверка:

  Волокно Вода Масса
Расход 929,74 185018,51 185948,25
  133,65 6548,83 6682,48
Итого 1063,39 191567,34 192630,73

 

с сортировки
K1=1,0 % A1=?(905,39 кг) B1=?(89633,60 кг) M1=?(90538,99 кг)
на центриклинеры 1-й ступени
K2=0,552 % A2=1063,39 кг B2=191567,34 кг M2=192630,73 кг
Сборник отсортированной массы

 

 

           
   
оборотная вода
     
 
 
K3=0,03 % A3=?(22,57 кг) B3=?(74983,17 кг) M3=?(75005,74 кг)
 

 


Проверка:

  Волокно Вода Масса
Приход 905,39 89633,60 90538,99
  135,43 26950,57
  22,57 74983,17 75005,74
Итого 1063,39 191567,34 192630,73

из сборника для разбавления массы перед сортированием
K1=1,8 % A1=?(1120,83 кг) B1=?(61147,7 кг) M1=?(62268,53 кг)
K2=1,0 % A2=905,39 кг B2=89633,60 кг M2=90538,99 кг
Сортировка

 

 

               
   
оборотная вода
     
 
 
K4=0,03 % A4=?(10,91 кг) B4=?(36343,48 кг) M4=?(36354,39 кг)
 
 
   
в сборник отсортированной массы

 


 

 

Проверка:

  Волокно Вода Масса
Приход 1120,83 61147,7 62268,53
  10,91 36343,48 36354,39
Итого 1131,74 97491,18 98622,92
       
Расход 905,39 89633,60 90538,99
  226,35 7857,58 8083,93
Итого 1131,74 97491,18 98622,92

из сортировок
Бассейн отходов

     
   
K1=2,8 % A1=226,35 кг B1=7857,58 кг M1=8083,93 кг
 
 


из бассейна отходов
K3=0,06 % A3=?(5,07 кг) B3=?(8446,63 кг) M3=?(8451,7 кг)
K4=0 % B4=1000 кг M4=1000 кг
свежая вода
K2=35,0 % A2=?(221,28 кг) B2=?(410,95 кг) M2=?(632,23 кг)
K1=2,8 % A1=226,35 кг B1=7857,58 кг M1=8083,93 кг  
на дисковую мельницу 2-й ступени
Сгуститель отходов

 

 

 
 
оборотная вода  

 


Проверка:

  Волокно Вода Масса
Приход 226,35 7857,58 8083,93
  -
Итого 226,35 8857,58 9083,93
       
Расход 221,28 410,95 632,23
  5,07 8446,63 8451,7
Итого 226,35 8857,58 9083,93

 

 

K3=0,03 % A3=?(10,35 кг) B3=?(34496,14 кг) M3=?(34506,49 кг)
оборотная вода
K1=4 % A1=?(1110,48 кг) B1=?(26651,56 кг) M1=?(27762,04 кг)
на сортировку
из бассейна «латенсии»
K2=1,8 % A2=1120,83 кг B2=61147,7 кг M2=62268,53 кг  
Желоб разбавления массы перед сортировками

 

 

 


Проверка:

  Волокно Вода Масса
Приход 1110,48 26651,56 27762,04
  10,35 34496,14 34506,49
Итого 1120,83 61147,7 62268,53

 

 

K3=0,03 % A3=?(1,68 кг) B3=?(5584,24 кг) M3=?(5585,92 кг)
оборотная вода
K1=5 % A1=?(1108,81 кг) B1=?(21067,31 кг) M1=?(22176,12 кг)
из бассейна массы после рафинеров
Бассейн «латенсии»

 
 


Проверка:

  Волокно Вода Масса
Приход 1108,81 21067,31 22176,12
  1,68 5584,24 5585,92
Итого 1110,49 26651,55 27762,04

 

из дисковой мельницы 2-й ступени
K2=5 % A2=1108,81 кг B2=21067,31 кг M2=22176,12 кг  
K1=30 % A1=? B1=? M1=?  
в бассейн «латенсии»
Бассейн массы после рафинеров

       
   
 
 


Найдем состав условного потока 5 ( из потоков 2 и 3):

K1=30 % A1=?(1100,43 кг) B1=?(2567,66 кг) M1=?(3668,09 кг)  
в бассейн «латенсии»
из дисковой мельницы 2-й ступени
K5=8,04 % A5=1103,74 кг B5=12620,68 кг M5=13724,42 кг  
Тогда рассчитываемый узел примет вид:

 

 

 
 
K4=0,03 % A4=?(3,31 кг) B4=?(10053,02 кг) M4=?(10056,33 кг)

 


Проверка:

  Волокно Вода Масса
Приход 1100,43 2567,66 3668,09
  3,31 10053,02 10056,33
  5,07 8446,63 8451,7
Итого 1108,81 21067,31 22176,12

 

из циклона
K2=30 % A2=1100,43 кг B2=2567,66 кг M2=3668,09 кг  
K3=35,0 % A3=221,28 кг B3=410,95 кг M3=632,23 кг  
K1=?(28,96 %) A1=?(879,15 кг) B1=?(2156,71 кг) M1=?(3035,86 кг)
Дисковая мельница 2-й ступени

 

       
   
отходы со сгустителя отходов
 
 
в бассейн после рафинеров

 

 


Проверка:

  Волокно Вода Масса
Приход 879,15 2156,71 3035,86
  221,28 410,95 632,23
Итого 1100,43 2567,66 3668,09

 

из дисковой мельницы 1-й ступени
K3=0 % А3=0 кг В3=M3=?(695,4 кг)
пар  
K1=28,96 % A1=879,15 кг B1=2156,71 кг M1=3035,86 кг  
K1=35 % A1=879,15 кг B1=?(1632,71 кг) M1=?(2511,86 кг)  
на дисковую мельницу 2-й ступени
Циклон

       
 
свежая горячая вода
   
Q4=B4=M4=?(158 кг)
 

 

 


Количество выделяющегося пара рассчитывается по формуле:

где t1 – температура поступающей массы, 0С;

t2 – температура массы в циклоне, 0С;

in – энтальпия пара, ккал/кг;

Спр – приведенная теплоемкость пара, ккал/0С;

где Своды – теплоемкость воды, ккал/кг*0С;

Свол – теплоемкость волокна, ккал/кг*0С;

A – масса абсолютно сухого волокна, кг;

K – концентрация массы, %;

Проверка:

  Волокно Вода Масса
Приход 879,15 1632,71 2511,86
  -
Итого 879,15 2314,71 3193,86
       
Расход 879,15 2156,71 3035,86
  -
Итого 879,15 2314,71 3193,86

 

А4= M4=?(27,19 кг)
свежая вода  
K2=35 % A2=879,15 кг B2=1632,71 кг M2=2511,86 кг  
K1=45 % A1=?(906,34 кг) B1=?(1107,75 кг) M1=?(2014,09 кг)  
из пропарочной камеры
Дисковая мельница 1-й ступени

       
 
   
 


Потери волокна при размоле:

Волокна поступит в дисковую мельницу:

Определим количество паров вскипания:

 

 

Проверка:

  Волокно Вода Масса
Приход 906,34 1107,75 2014,09
  - 524,96 524,96
Итого 906,34 1632,71 2539,05
       
Расход 879,15 1632,71 2511,86
  27,19 - 27,19
Итого 906,34 1632,71 2539,05

 

А4=M4=?(28,03 кг)
Q3=В3= ?(235,27 кг)
K1=45 % A1=906,34 кг B1=1107,75 кг M1=2014,09 кг  
K1=?(51,71 %) A1=?(934,37 кг) B1=?(872,48 кг) M1=?(1806,85 кг)  
на дисковую мельницу 1-й ступени
после пропитки
Пропарочная камера(скоростная варка)

       
 
пар
   
Химические потери (3%)  
 

 


Потери при размоле составят:

Тогда на скоростную варку поступит волокна:

Рассчитаем тепло, необходимое для нагрева щепы от 50 до 135 0C:

где Gщ – масса абсолютно сухой щепы, кг;

Gв – масса воды поступающей со щепой, кг;

Сщ – теплоемкость щепы, ккал/кг*0С;

Св – теплоемкость воды, ккал/кг*0С;

Тогда расход пара на пропарку составит:

Проверка:

  Волокно Вода Масса
Приход 934,37 872,48 1806,85
  - 235,27 235,27
Итого 934,37 1107,75 2042,12
       
Расход 906,34 1107,75 2014,09
  28,03 - 28,03
Итого 934,37 1107,75 2042,12

 

K2=51,71 % A2=934,37 кг B2=872,48 кг M2=1806,85 кг  
B3=M3=?(233,6 кг)
K1=?(59,39 %) A1=934,37 кг B1=?(638,88 кг) M1=?(1573,25 кг)
из промывной установки
Пропитка щепы (импрегнатор «ПРЕКС»)

 

 

       
   
раствор Na2SO3 и NaOH
 
 
на скоростную варку

 


Определим расход 100%-ного Na2SO3:

Определим расход 100%-ного NaOH:

Раствора Na2SO3 концентрацией 200 г/л:

Раствора NaOH концентрацией 200 г/л:

Проверка:

  Волокно Вода Масса
Приход 934,37 638,88 1573,25
  - 233,6 233,6
Итого 934,37 872,48 1806,85

 

свежая вода
А5=M5=?(2,81 кг)
K2=59,39 % A2=934,37 кг B2=638,88 кг M2=1573,25 кг  
K1=60 % A1=?(937,18 кг) B1=?(624,79 кг) M1=?(1561,97 кг)  
Промывка щепы

           
 
   
механические потери (0,3%)  
 
 
   
на пропитку

 


Потери при промывке составят:

Проверка:

  Волокно Вода Масса
Приход 937,18 624,79 1561,97
  -
Итого 937,18 2624,79 3561,97
       
Расход 934,37 685,63 1620,0
  - 1939,16 1939,16
  2,81 - 2,81
Итого 937,18 2624,79 3561,97

 

 

Таблица 3.2 – Баланс оборотной воды

Приход Расход
статьи масса, кг статьи масса, кг
С дискового фильтра 182197,43 В бассейн массы после рафинеров 10056,33
    В бассейн «латенсии» 5585,92
    На разбавление перед сортированием 34506,49
    В сортировки 36354,39
    В сборник отсортированной массы 75005,74
    В желоб отходов 1-й ступени центриклинеров 17291,27
    В желоб отходов 2-й ступени центриклинеров 3332,25
    В бассейн высокой концентрации 16392,04
    Итого 198524,43

 

Недостаток оборотной воды:

198524,43 - 182197,43 = 16327,0 кг

Волокна в этой воде:

Поэтому оборотную воду в бассейн высокой концентрации следует подать из бумажной фабрики.

 

 

Таблица 3.2 – Баланс волокна