Проект цеха по производству древесноволокнистых плит мощностью 140 тонн в сутки с расчетом отделения стадии проклейки (стр. 9 из 11)

4.5 Подбор пропарочной установки

Из бункера-питателя щепа винтовым дозатором подается в барабанный питатель низкого давления, из которого направляется в подогреватель, где подогревается насыщенным паром, температурой 160°С. В выходной секции подогревателя вмонтирована форсунка, через которую в него вводится в расплавленном состоянии парафин, распыляемый сжатым воздухом с давлением 0,4 МПа. Из подогревателя пропитанная парафином щепа поступает непосредственно в аппарат гидродинамической обработки. На заводах древесноволокнистых плит используют аппараты непрерывного действия различных систем.

Устанавливаем пропарочноразмольную систему «Бауэр-418», имеющую следующие характеристики: пропарочный котел горизонтальный, трубчатого типа, диаметром 763 мм, длинной 9,15 м, рассчитанный на давление до 1 МПа. Производительность пропарочной установки – до 5 т/ч.

Согласно расчетам материального баланса на пропарку поступает 238 т пропитанной парафином щепы в сутки, что составляет около 10 т/ч. Соответственно необходимо установить две пропарочных установки.

4.6 Подбор размольного оборудования

В производстве древесноволокнистых плит для размола щепы применяют дефибраторы и рафинеры. Для получения высококачественных плит при размоле щепы на дефибраторах применяют оборудование для вторичного размола (рафинеры). При сухом способе производства для первичного размола используют рафинеры с двумя вращающимися в противоположные стороны дисками.

Согласно расчетам материального баланса производительность дефибратора по абсолютно сухому волокну должна составлять 135,2 т/сут. Выбираем дефибратор марки RT-70, производительностью до 70 т/сут, и устанавливаем две машины. Технические характеристики аппарата приведены в табл. 6.

Таблица 6

Технические характеристики дефибратора марки RT-70

Показатели	Значение
Производительность по сухому волокну, т/сут	70
Диаметр размольных дисков, мм	1000
Тип питателя	винтовой
Мощность электродвигателя привода размольного диска, кВт	500-580
Общая масса без электродвигателей, т	20

4.7 Подбор смесителей для гидрофобизирующих добавок

Гидрофобизирующие добавки на большинстве действующих предприятий вводят через специальные форсунки в пропарочные установки перед размолом щепы на волокна.

На предприятие парафин поступает в железнодорожной цистерне, которую устанавливают около склада готовой продукции. Из цистерны парафин по трубопроводу стекает в бак для хранения емкостью 60 м³, откуда па специальному парафинопроводу подается в расходный бак парафина, установленный в цехе на постаменте. Парафин самотеком через мерный бачок сливается в бак приготовления парафиновой эмульсии.

Для приготовления проклеивающих составов используют различного типа оборудование. Наиболее распространенные аппараты для приготовления эмульсии – цилиндрические баки, снабженные мешалками.

При приготовлении проклеивающих добавок в аппаратах периодического действия количество последних определяют по формуле:

n_а = M_п.д · t ·k_з/24 · V_а · φ · ρ_п.д (3)

где M_п.д – суточная потребность в рабочем составе проклеивающей добавки, кг (из материального баланса суточная потребность парафина составляет 1351,8 кг); t – продолжительность процесса приготовления проклеивающей добавки, ч (для эмульсии парафина t = 170 мин); k_з – коэффициент, учитывающий запас мощности производства по данной стадии (принимают k_з = 1,05 – 1,15); V_а – объем аппара- та, м³; φ – степень заполнения аппарата (принимаем φ =0,8); ρ_п.д – плотность рабочего раствора проклеивающей добавки, кг/м³ (для эмульсии парафина ρ_п.д = 970 кг/м³).

Получим:

n_а = 1351,8 · 2,83 · 1,15/24 ·1 · 0,8 · 970 = 0,6

Соответственно устанавливаем два смесителя, один из которых резервный.

Готовую эмульсию перекачивают в специальную емкость (бак) для хранения.

Приготовление рабочего состава фенолоформальдегидной смолы СФЖ-3014 заключается в ее разведении по рабочей концентрации 25%. Растворение осадителей производят в специальном баке, который по конструкции аналогичен баку для приготовления эмульсии. По уравнению (3) определим необходимое количество смесителей для приготовления рабочего состава фенолформальдегидной смолы:

Получим:

n_а = 3379,5 · 0,3 · 1,15/24 ·1 · 0,8 · 1008 = 0,3

Соответственно устанавливаем два аналогичных смесителя, один из которых резервный.

Техническая характеристика бака-смесителя приведена в табл. 7.

Таблица 7

Техническая характеристика смесителя

Показатели	Значение
Вместимость, м3	1
Наружный диаметр, мм	1206
Высота, мм	909
Габаритная высота, мм	1834
Диаметр мешалки, мм	150
Мощность электродвигателя, кВт	1,1
Общая масса, кг	267

Расходные баки для проклеивающих добавок должны обеспечивать запас последних на 1 – 2 ч работы цеха. Вместимость расходных баков V_бак, м³, определяем по формуле:

V_бак = M_с · T · 10⁵/c_п.д · ρ_п.д (4)

где M_с – количество рабочего состава проклеивающей добавки, требуемого для производства, т/ч (из материального баланса M_с = 0,14 т/ч); T – количество часов работы на созданном запасе, ч (T = 2 ч); ρ_п.д – плотность рабочего раствора проклеивающей добавки, кг/м³; c_п.д – концентрация рабочего состава, %.

Определим объем расходного бака парафина.

V_бак = 0,06 · 2 · 10⁵/10 · 970 = 1,24 м³

Определим объем расходного бака смолы.

V_бак = 0,14 · 2 · 10⁵/25 · 1008 = 1,11 м³

После определения объема баков округляем его значение до одной из следующих величин: 0,5; 1,0; 1,5; 2,0.

Соответственно устанавливаем расходный баки для эмульсии парафина и для раствора фенолформальдегидной смолы вместимостью каждый 1,5 м³. Так же устанавливаем дополнительно два резервных бака.

4.8 Расчет и подбор сушильных установок

Влажность древесного волокна перед прессованием плит по сухому способу производства должна составлять 6 - 8%. Выбор способа сушки измельченной древесины во многом определяется размерами и однородностью материала. На заводах древесноволокнистых плит применяют двухступенчатые сушильные установки с частичной рециркуляцией агента сушки.

Волокно после размола подается в трубопровод сушильной установки, где смешивается с подогретым в калорифере воздухом, температура которого при входе в сушилку равна 160 - 190 °С. Температура волокна на выходе из сушилки первой ступени составляет около 70°С. После первой ступени влажность древесноволокнистой массы снижается приблизительно до 65 - 67 %.

Наиболее эффективно использовать работу комбинированных сушилок: аэрофонтанная – барабанная.

4.8.1 Расчет и подбор сушилки первой ступени

Для проведения первой стадии сушки целесообразно использовать аэрофонтанную сушилку. В аэрофонтанной сушилке за счет скорости агента сушки волокно многократно фонтанирует, затем выносится из сушильного пространства после его высыхания до необходимой (заданной) влажности. Агентом сушки служит горячий воздух, который подогревается в пластинчатом паровом калорифере до 160°С.

Воздух и волокно движутся при помощи центробежного вентилятора. Этим же вентилятором и отсортированное в сепараторе волокно транспортируется в циклон – воздухоотделитель.

Для расчета аэрофонтанной сушилки используем следующие исходные данные:

производительность по абсолютно сухому волокну G, кг/сек

G = 135180 кг/сутки = 1,565 кг/сек;

начальная и конечная температуры материала Ө₁ и Ө₂, соответственно, °С

Ө₁ = 5 °С Ө₂ = 70 °С;

температура сушильного агента на входе в сушилку t₁ и на выходе t₂ из нее, °С

t₁ = 160 °С t₂ = 70 °С

начальная и конечная влажность материала w₁ и w₂, соответственно, %

w₁ = 60% w₂ = 40%

4.8.1.1 Материальный баланс сушилки

Определим количество влажного материала на входе в сушилку G₁, кг/с, по формуле:

G₁ = G · 100/ (100 – w₁) (5)

Получим:

G₁ = 1,565 · 100/ (100 – 60) = 3,913 кг

Определим количество высушенного материала G₂, кг/с:

G₂ = G · 100/(100 – w₂) (6)

Получим:

G₂ = 1,565 · 100/(100 – 40) = 2,608 кг/с

Количество удаленной влаги W составит, кг/с:

W = G₁ – G₂ (7)

W = 3,913 – 2,608 = 1,305 кг/с

4.8.1.2 Тепловой баланс сушилки

Расход тепла на нагрев материала, покидающего сушилку Q_мат, кВт, составит:

Q_мат = (G · c_м + W₂ · 4,19) · (Ө₂ - Ө₁) (8)

где с_м – теплоемкость абсолютно сухого материала (древесины), с_м = 1,43 кДж/кг·К [2]; W₂ – количество влаги в высушенном материале, кг/с.

W₂ =(G₁ – G) – W(9)

W₂ =(3,913 – 1,565) – 1,305 = 1,043 кг/с

Получим:

Q_мат = (1,565 · 1,43 + 1,043 · 4,19) · (70 - 5) = 429,53 кВт

Определим расход тепла на испарение влаги Q_исп, кВт, по уравнению:

Q_исп = W · (2493 + 1,97 · t₂ – 4,19 · Ө₁) (10)

Получим:

Q_исп = 1,305 · (2493 + 1,97 · 70 – 4,19 · 5) = 3460,7 кВт

Определим расход тепла с уходящим воздухом Q_возд, кВт. Поскольку расчет воздуха пока неизвестен, то определяем ориентировочный расход воздуха по диаграмме I –x [3], как если бы процесс шел в теоретической сушилке, тогда:

(11)

где I₀ и I₂ – энтальпия воздуха при влагосодержании x₀ и x₂,соответственно, кДж/кг; x₂ – ожидаемое конечное содержание влаги, кг/кг сухого воздуха.

На диаграмме I – x по известным параметрам t₀ = 5°С – температура свежего воздуха и относительной влажности φ₀ = 70% находим влагосодержание x₀, кг влаги/кг сухого воздуха, и энтальпию I₀, кДж/кг, свежего воздуха: