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;

i_n – энтальпия пара, ккал/кг;

С_пр – приведенная теплоемкость пара, ккал/⁰С;

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

С_вол – 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 G_щ – масса абсолютно сухой щепы, кг;

G_в – масса воды поступающей со щепой, кг;

С_щ – теплоемкость щепы, ккал/кг*⁰С;

С_в – 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