Расход древесного сырья и проклеивающих веществ

Расход сырья определяют из расчета на 1 т. плит и на 1000 м плит. Схема баланса древесного сырья и отходов приведена на рис. 4.1.

Ощ Ор М Фильтр Ов   Ов   Ов   Склад дровяной древесины
Разделка дровяной древесины
Рубка и сортировка щепы
Дефибратор, масса
Рафинатор, масса
Бассейн 2,масса
Бассейн 3, масса
Ящик для проклейки, масса
Отливная машина
Пресс для прессованния плит
Форматная резка
Готовая плита

Рис. 4.1. Схема баланса древесного сырья и отходов.

Согласно схеме (рис. 4.1), начиная от готовой продукции, определяют чистый расход абсолютно сухого волокна в кг для одного вида плит (по качеству, толщине и плотности) на 1 т воздушно-сухих плит:

(87)

где – абсолютная влажность готовых плит;

r – суммарный расход гидрофобизирующих и упрочняющих веществ, % к абсолютной сухой массе;

К – коэффициент удержания гидрофобных и упрочняющих веществ. Принимается К = 0,7.

Таблица 4.1 Расход проклеивающих добавок (% к абсолютно сухой массе) при изготовлении мягких плит

Наименование веществ	Величина расхода в зависимости от использования древесины лиственных пород
До 30%	Более 30%
Парафин	1,2 – 1,3	1,5
Кубовая кислота	1,5	1,8
Гач	1,6	1,8
Церезиновая композиция	1,3	1,5
Серная кислота	0,6	0,7
Сернокислый алюминий	1,3	1,5
Антисептики, наносимые на поверхность ковра
Кремнефтористый аммоний	0,9	0,9
Анилид салициловой кислоты	4,4	4,4
Пентахлорфенолят натрия	1,6	1,6
Препарат ББК - 3	3,3	3,3

на 1000 м³ плит:

(88)

где S – толщина плиты, мм;

ρ_пл – плотность плиты, кг/м^3.

Значения суммарного расхода гидрофобизирующих и упрочняющих веществ можно определить по табл. 4.1 и [3,6]. Плотность плиты в расчетах принимают: для твердых и сверхтвердых плит – 1000кг/м³, для полутвердых плит – 750 кг/м³, для мягких плит – 250 кг/м³. Затем производят расчет отходов.

Организационно-технические отходы, связанные с отбором проб, определены нормативами, приведенными в таблице 4.2.

Неиспользуемые отходы в результате форматной резки плит (О_н) определяют по формуле (в %):

(89)

где N – количество плит, подлежащих форматной резке, м²;

n – количество неиспользуемых сухих отходов, полученных при обрезке плит, м.

Значение О_н при укрупненных подсчетах может быть принято по табл. 4.2, 4.3.

Таблица 4.2 Отходы, связанные с отбором проб при проведении типовых испытаний готовой продукции и полуфабрикатов (О_н1)

Виды плит	Место отбора	Отходы
Твердые	Склад готовой продукции	0,23
Сверхтвердые	Перед термообработкой Всего	0,17 0,40
Полутвердые	Склад готовой продукции	0,23
Мягкие	Склад готовой продукции	0,24

Таблица 4.3 Отходы при форматной резке древесноволокнистых плит (О_н2)

Вид плит	Ширина плит	Отходы
Твердые и полутвердые: при наличии оборудования для вторичной переработки	2140,1700,1220	2,9
При отсутствии оборудования Для вторичной переработки	2140,1700,1220	5,4
Сверхтвердые	2140,1700,1220	6,8
Мягкие	2140,1700,1200	0,2

Отходы, получаемые в результате ухода волокна со сточными водами, в практических условиях вычисляют (%) по формуле:

(90)

где О_ст – количество сточных вод на 1000 м² плит, м³;

С – концентрация волокна в сточных водах, кг/м³, (определяют по специальной методике).

В расчетах отходы волокна со сточными водами (О_в) следует принять по таблице 4.4.

Таблица 4.4 Отходы волокна со сточными водами (О_в)

Виды плит	Сырье для производства плит	Отходы, %
Твердые	Преимущественно хвойные породы Преимущественно лиственные породы Отходы лесозаготовок	1,6 2,0 2,5
Мягкие	Лиственные и хвойные	1,2

Кроме перечисленных отходов древесноволокнистой массы в технологическом процессе наблюдаются потери волокна, которые учитывают в расчете выхода массы.

Выход древесноволокнистой массы (В_м), в % от поступающего в цех сырья составит:

В_м= В_м¹ × К₁ × К_м ×К_τ, (91)

где В_м¹ – выход массы, полученной после термообработки щепы при

180°С и продолжительности пропарки 1 мин, (%);

К₁ – коэффициент, учитывающий изменение выхода массы при отклонении температуры термообработки и пропарочной камере дефибратора;

К_м – коэффициент, учитывающий изменение выхода массы в зависимости от количества мелкой фракции;

К_τ – коэффициент, учитывающий изменение выхода массы при отклонении длительности термообработки в пропарочной камере дефибратора.

Выход массы можно выразить формулой:

В_м = 100 – М (92)

где М – потери древесной массы в виде легколетучих и водорастворимых

веществ, %

Таблица 4.5 Выход массы (В_м¹) при продолжительности термообработки в пропарочной камере 1 мин, t = 180°С, давление пара 1,0 МПа.

Содержание коры	Содержание гнили %
Хвойные породы (кроме лиственницы )
	93,7	93,0	92,3	91,0
	93,2	92,5	91,8	90,6
	92,7	92,0	91,3	90,0
	92,1	91,4	90,8	89,6
	91,6	90,9	90,3	89,0
	91,1	90,4	89,8	88,5
Лиственные породы
	92,0	91,5	91,0	90,0
	91,0	90,6	90,2	89,4
	90,0	89,7	89,4	88,8
	89,0	88,8	88,6	88,2
	88,0	87,9	87,8	87,6
	87,0	86,9	86,9	86,9

Таблица 4.6 Поправочный коэффициент выхода массы К_t

Температура термообработки в дефибраторе. °С	Кt
	0,985
	1,000
	1,014
	1,023
	1,031
	1,040

Таблица 4.7 Поправочный коэффициент выхода массы К_м

Количество мелкой фракции, %	Км
	1,000
	0,996
	0,992
	0,988
	0,984

Таблица 4.8Поправочный коэффициент выхода массы К_t

Длительность термообработки, мин	Кt
	1,000
	0,993
	0,989
	0,983

Выход древесноволокнистой массы (B_м) при использовании в качестве сырья лиственных пород можно принять 85% отходов лесозаготовок – 80%, макулатуры – 98%.

Количество отходов древесины при рубке, дезинтегрировании и сортировании щепы (О_щ) можно выразить формулой (в %)

(93)

где V_p – количество древесного сырья до рубки, пл.м³,

V_c – количество технологической щепы, полученной после

сортирования, пл.м³.

Выход древесины после сортирования тогда будет равен (в %)

В_щ=100 О_щ (94)

Значения коэффициентов и выхода массы приведены в таблицах, в которых промежуточные значения можно найти методом интерполяции.

Значение В_щ зависит от вида и качества исходного сырья и технических данных рубительных машин. На современных машинах В_щ составляет: при переработке дровяного долготья для технологических нужд 91%, отходов лесопиления 91%, отходов лесозаготовок 80%.

Аналогично можно характеризовать выход древесины после разделки круглого сырья и количество отходов при разделке

В_л=100 – О_р; (95)

(96)

где V_p – объем чураков после разделки, пл.м³,

V_л – объем древесного сырья до разделки, пл.м³.

Выход из круглого древесного сырья после разделки составляет 98,5% от объема. Общий расход сырья определяют по следующим формулам:

сырье – дровяное долготье:

(97)

(98)

где П и П¹ – чистый расход абсолютно сухого волокна на 1т. и 1000 м²

плит, кг;

ρ – средневзвешенная условная плотность древесины при заданном

породном соотношение сырья с учетом его фаутности, кг/м³;

сырье – отходы лесопиления

(99)

, пл.м³/т (100)

где Р_к – содержание коры, %

сырье – отходы лесозаготовок и несортированная щепа:

, (101)

, пл.м³/т (102)

сырье – щепа технологическая:

, (103)

, (104)

сырье – макулатура бумажная и картонная:

, (105)

, (106)

где 0,88 – коэффициент пересчета абсолютно сухой макулатуры в воздушно-сухую с расчетной влажностью 12%

Методика определения величин значений П и П¹, О_н, О_п, О_в, В_м, В_щ, В_л, была приведена ранее. Остается узнать, как определяют P и P_к.

Средневзвешенная условная плотность для используемого сырья будет равна (кг/м³)

(107)

где ρ_ср – условная средне взвешенная плотность древесины для одной

породы, кг/м³;

х_i – доля древесного сырья одной породы;

(108)

где P_к – содержание коры для одного вида сырья (одной породы),

, (109)

P_­г и Р_зд соответственно содержание гнили и здоровой древесины, % к одному объему сырья.

Средние значения содержания коры и её плотности для наиболее распространенных пород древесины приведены в [3,6].

Средние значения содержания гнили для некоторых пород дровяной древесины указаны в [3,6]. Для расчетов принимаем содержание коры и гнили в древесине равным содержанию коры и гнили в щепе, полученной из этого сырья.

Плотность древесины, пораженной коррозионной и коррозионно-деструктивной гнилью, принимаем равной 0,65% плотности здоровой древесины (кг/м³).

Значения Р_зд приведены в справочнике по древесноволокнистым плитам. Если содержание компонентов древесины дано не к общему объему, а в долях массы, то средневзвешенная плотность для одной породы определяется по формуле:

, (110)

где a_к, a_гн, a_зд – процентное содержание коры, гнили и здоровой древесины к общей массе сырья.

Средневзвешенное объемное содержание коры P_k для используемого сырья будет равно (в %):

(111)

Объемное содержание P_k в долях массы будет составлять:

(112)

Расход древесного сырья рассчитывается в соответствии с заданием либо на 1 т воздушно-сухих древесноволокнистых плит, либо на 1000 м². В случае необходимости перевод одной величины в другую может быть произведен по формуле (H_σ в пл.м³/1000м², H_σ в пл.м³/т²).

(113)

(114)

При расчете древесного сырья задаются расходом гидрофобизирующих и проклеивающих добавок к абсолютно сухой массе волокна. Количественный расход проклеивающих веществ составит:

на 1т воздушно-сухих плит в кг:

(115)

на 1000 м плит в кг:

(116)

Общий расход проклеивающих веществ можно выразить формулой:

(117)

где g_г – расход массы гидрофобизирующего вещества, кг;

g_уп – расход упрочняющей добавки по сухой массе, кг.

Расход осадителей и антисептиков при расчете массы проклеивающих веществ в общем балансе массы плиты не учитывают.

Рецептуры проклеивающих составов, по которым определяют расходы составляющих компонентов и расходы их рабочих растворов, приведены в [3,6].

Сверхтвердые плиты получают путем дополнительного пропитывания твердых плит высыхающими маслами. Для пропитывания используют пропиточный состав из 93,5% таллового масла и 6,5% сиккатива свинцово-марганцевого; масляного или другой состав, представляющий смесь 40% таллового масла и 60% льняного масла.

Расход пропитывающего состава к абсолютно сухой массе плит установлен 10 2%.

Расчет оборудования

Размольное отделение

Производительность дефибратора можно определить по следующей формуле

П_у=60*F*a*n*ρ_w*K_в*K_u, (118)

где F – площадь поперечного сечения червяка нижнего винтового конвейера, м²

(119)

D – наружный диаметр червяка, м ;

i – отношение диаметра вала к наружному диаметру червяка

(120)

α – шаг червяка, м;

n – частота вращения вала с червяком, ;

– плотность древесины при заданной влажности, кг/м³

(121)

– коэффициент, учитывающий выход древесноволокнистой массы

(122)

– коэффициент использования машины, учитывающий так же заполнение винтового конвейера. Принимаем =0,35.

Пример. Определить производительность дефибратора типа RT–50. Породный состав сырья: 85% хвойных (сосна), 15% лиственных (осина). Влажность древесины (абсолютная) 40%.

Для дефибратора RT – 50: D =290мм; d=75мм; α=0,2м;

;

n- принято равным 14 , что соответствует частоте вращения приводного вала 14×3=42 мин. принято, исходя из следующего расчета:

определяем при следующих условиях: содержание коры 12%, гнили 5%, температура термообработки щепы 185⁰C, длительность термообработки 2 мин, количество мелкой фракции – 0.

Часовая производительность дефибратора равна:

Производительность рафинатора берут по паспортной характеристике.

Количество потребного размольного оборудования определяют по формуле:

(123)

где – количество абс. сух. волокна потребного для производства

– производительность машины т/ч;

– резервное число машин.

Обычно применяют

Расчет емкости и количества массных бассейнов ведут исходя из запаса на 1-2 часа работы отливной машины.

Объём массы, подлежащей хранению, будет равен:

(124)

где – количество часов работы отливной машины на принятом запасе древесноволокнистой массы, принимают ч;

– плотность древесноволокнистой массы низкой концентрации, принимают равной плотности воды 1000 кг/ ;

– концентрация массы в бассейне, =3%.

Бассейны на современных предприятиях сооружают вертикальной конструкции, круглые, емкостью до 85 . Количество бассейнов следует определять по формуле:

(125)

где – емкость принятого бассейна, ;

– коэффициент заполнения бассейна, Кз=0,9.

Отделение проклейки

Производительность эмульсатора зависит от его емкости и продолжительности эмульгирования:

(126)

где – количество массы гидрофобизирующего состава, загружаемого в эмульсатор, кг;

– коэффициент использования машины, =0,9;

– полный цикл всей операции (загрузка, эмульгирование, перекачка), мин; значение расчетных показателей приведено в табл. 4.9

Таблица 4.9 Продолжительность полного цикла приготовления проклеивающего состава или осадителя (мин)

Состав	Длительность цикла
Парафиновая эмульсия	110-170
Эмульсия гача	140-170
Раствор фенолоформальдегидной смолы	15-20
Альбуминовый клей	120-140
Раствор сернокислого глинозема	160-170

Примечание: раствор серной кислоты готовится и хранится в резервуарах.

Аналогично определяют производительность баков для приготовления раствора фенолоформальдегидной смолы или альбуминового клея, осадителя. Расчет количества эмульгаторов (баков) производят по формуле (92), принимая количество эмульгаторов не менее 2 шт.

Расходные емкости должны иметь запас древесноволокнистой массы на 1-2 смены работы отливной машины. Емкость проклеивающего состава (осадителя), подлежащего промежуточному хранению, рассчитывается по формуле:

(127)

где – количество проклеивающего вещества или осадителя, требуемого для производства, т/ч;

Т – количество часов работы отливной машины на принятом запасе, ч;

– расчетная плотность рабочего проклеивающего состава (раствора), кг/ ;

– концентрация рабочего проклеивающего состава (раствора), в %

Таблица 4.10Расчетная плотность рабочих составов проклеивающих веществ (г/ )

Состав	Плотность, кг/
Парафиновая эмульсия	970-975
Эмульсия гача
Раствор фенолформальдегидной смолы	1008-1017
Альбуминовый клей
Раствор сернокислого глинозема	1050-1040
Раствор серной кислоты	1009-1018

Пример. Определить потребное количество эмульсаторов и размер емкости для промежуточного хранения парафиновой эмульсии при производительности технологической линии 110 т/сутки и 1%-ом расходе парафина, 2,5%-ом общем расходе проклеивающих веществ.

Масса волокна в 1 т плит:

Парафиновой эмульсии в 1 т. плит:

В 1 час производится 4,58 т плит и требуется 9,27 4,58=42,5 кг сухой

массы гидрофобизирующего состава.

Производительность эмульсатора при его емкости 1

Потребное количество эмульсаторов

Подлежит хранению готовой эмульсии

Для хранения необходима емкость размером

При высоте емкости 3,0 м диаметр будет равен 1,75 м.

Отливное отделение

Производительность отливной машины рассчитывается по формуле:

, (128)

где g – расчетная масса 1 м готовой плиты, кг;

b – ширина готовой плиты, м;

– скорость движущейся сетки, м/мин, (ориентировочно значение принимается по табл. 4.11);

m – характеристика древесноволокнистой массы;

S – толщина изготовляемой плиты (ковра), мм;

– коэффициент использования машины (0,9-0,95).

Таблица 4.11 Ориентировочные значения скорости сетки плоскосеточной отливной машины, м/мин

Степень размола	Скорость сетки при толщине ковра, мм
13-15	16-19	20-24	25-30	30-35
18-20
21-23
24-26
27-29
30-32