造纸课程设计.docx

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造纸课程设计

课程设计

说明书

题目：

日产110吨胶版印刷纸造纸车间打浆流送工段

学生：

李刚

学号：

200601010213

院（系）：

造纸工程学院

专业：

轻化工程

指导教师：

王建

2009年12月01日

日产110吨胶版印刷纸造纸车间打浆流送工段

摘要

本次设计是一个日产110吨胶版印刷纸造纸车间打浆流送工段。

本设计说明书第一部分介绍本设计的目的、意义及任务；第二部分是工艺部分，结合图纸对工艺条件进行了介绍与分析，并说明了生产工艺及浆水平衡、设备选型等。

关键词：

胶版印刷纸，造纸车间，流送系统

DesignOfpulp-supplySystemOfPapermakingWorkshopSectionForOffsetPrintingPaperWith110t/day

ABSTRACT

Thisdesignisaboutadesignofpulp-supplysystemofpapermakingworkshopsectionforoffsetprintingpaperwith110t/day.

Firstpartdividedintothefollowingcontent:

recommenddesignconsiderations,describetopicandthefactoryfeasibilityanalysis;Secondpartexplainstheproduceprocess,whichincludesthecalculationofthebalanceofpulpandwaterandthechoicesoftheequipment.

KEYWORDS：

offsetprintingpaper，papermakingworkshop,approachsystem

1、课题的任务、目的及意义

1.1工程设计的任务

1.1.1设计题目

日产110吨胶版印刷纸造纸车间打浆流送工段

1.1.2设计的原始数据

A.厂址及气象资料

（1）厂区位置：

江苏某地

（2）地势：

平坦

（3）气温：

最高温度38.1℃

最低温度－12.3℃

平均温度12℃

（4）主导风向：

东北风

（5）冻土深度：

3cm

（6）地下水位：

－10m

（7）河流、湖泊水位：

海拔300m

（8）运输条件：

公路、水路

B.原料：

NBKP：

漂白硫酸盐针叶木浆，具有很高的弹塑性和强度，但长纤维比短纤维难于分散而易于絮聚，造成成纸的匀度差。

LBKP：

漂白硫酸盐阔叶木浆，纤维较短，强度一般，但纤维的交织比较好，成纸的匀度好，提高了成纸的印刷适应性。

草浆：

降低成本。

C.产品：

胶版印刷纸

D.产量：

3.5万吨/年

E.动力供应：

厂内发电相结合，自产气

F.工作制度：

四班三运转

1.2工程设计的目的及意义

胶版纸是胶版印刷纸的简称，又叫双面胶版纸。

在商业上俗称为“道林纸”。

胶版印刷纸的用途十分广泛。

它在胶印用纸中用途十分广泛，如彩色图片、画报、包装商标、精制印刷品、还有教科书等也多为胶版印刷纸。

定量小的胶版纸可用于印刷书刊正文，这也是目前印刷业中应用最多的纸种之一。

随着经济的快速发展，书刊需求量急增，全国各地不同程度地存在购书难的现象。

印刷工业为改变落后面貌，大力推广应用胶印印书新工艺（平印）以代替传统的铅印（凸印），这将是我国印刷工业提高出书速度和书刊印刷质量的转折。

由于胶印印书工艺可以应用电子计算机技术或采用照相排版，实现快速、简便、无污染。

但是我国胶印印书起步较晚，其主要原因之一是没有大量适于轮转胶印机印刷的纸张，因此胶印书刊纸的研制和生产关系着印刷技术的进步。

胶印书刊纸是供轮转胶印机印刷书籍杂志用纸，它是现代科学技术与文化教育不可缺少的大宗纸种。

在胶印过程中，需要用水润湿纸面，使用粘性大的油墨，而且还须经过包有橡胶布辊筒的转印，所以对纸的质量要求也比一般印刷纸（例如凸版印刷纸）高。

（l）纸面应有较好的表面强度，就是在胶印过程中不“掉毛”、“掉粉”、糊版。

而且要洁白平滑，组织细致均匀，外观上比一般纸白得多，手摸纸的两面有匀滑感。

（2）抗水性良好，即纸的伸缩率要小。

胶印时纸被润湿伸缩率要小，因为胶印时纸被润湿辊筒抹水，如果纸没有一定的抗水性，吸水后发生膨胀容易引起尺寸变化，印出的图形往往出现“重影”。

所以必须对这一指标有所控制。

（3）吸油墨性要快。

对于印刷速度不高的普通印刷机来说，纸的吸油墨性不必太快。

然而，胶印机的印刷速度快，印刷压力较轻，油墨膜层较薄，因而必须选择吸油墨性快的纸张。

（4）必须具有足够的拉力强度。

这是确保胶印机正常运行时不“断纸”，导致印刷机停车，避免造成经济上的损失。

（5）挺度要好。

所谓挺度就是纸张能够承受本身重量的能力，也就是说它不随意弯曲、趴下，能够直立住，抖纸时声响也比较淳厚。

胶版纸这一性能可以使纸与包橡胶布的辊简很容易分开，保证印刷过程顺利完成[1]，[2]。

就适印性而言，适印性好的纸包括满足印刷操作性能、少故障及良好印刷效果。

目前实际运用的胶版印刷机，绝大部分都是轮转式印刷机。

对于胶版平板纸的印刷，由于使用不可缺少的浸渍水而在印刷操作中易产生故障，便要求胶版纸要有较强的耐水性及较小的伸长率。

而进行胶版彩色印刷时，套色不准的毛病也是由于胶版纸的尺寸稳定性不好引起的。

另外，由于卷筒纸印刷已成为转轮印刷的发展方向，所以对于胶版纸也要求有足够强度以适应高速印刷机运转时不断纸及保持平直运行，可见胶版纸的主要质量特性是尺寸稳定性和强度的适应。

而影响这两个特性的因素包括纤维原料的选择与配比、打浆、加填与施胶、干燥等。

因此，设计方案的制定应特别注意满足这两个特性。

2、生产工艺设计

2.1设计范围

打浆（包括辅料）工段、抄造工段（包括白水回收）。

内容包括设计方案的确定、工艺计算、设备选型及计算、车间布置、技术经济与概算、编写设计说明书，并画出工艺流程图和车间布置图。

2.2设计指导思想

本设计中所选的设备及工艺条件力求于稳妥、先进、可靠。

在稳妥的条件下，尽量选用可靠的设备及工艺流程。

所选用的设备要均一，使整个系统处于平衡。

从原材料方面考虑，因为我们的国家的资源还比较紧缺，特别是木材更为紧张，所以在设计过程中应尽可能使用草浆。

以解决资源紧张问题。

在设计中所采用的流程及设备，在生产上应适应多种原料及品种，在成熟合理的基础上，考虑节能以及必要的仪表，并考虑到今后增产的可能性。

在设计过程中，还要考虑到全厂的合理规划，运输道路合理规划。

从环境方面考虑，进行白水回收，节能节资，降低成本。

各项排放指标应达到国家标准。

2.3工艺论证及流程设计

设计的胶版印刷纸质量指标为：

要有一定的行稳性，较高的表面强度、吸墨性能、湿强度及较好的尺寸稳定性；纸张的纤维组织应均匀，纸的切边应整齐、洁净；纸面应平整，不应有砂子、硬质块、褶子、皱纹、裂口、孔眼等影响使用的外观纸病；还应具有一定的平滑度，有利于书写、印刷等。

不透明度不应低于规定指标，防止透印。

其技术指标见表2.1：

表2.1胶版纸技术指标按国家标准GB1012-1991的规定执行

指标名称

规定

A等

B等

C等

定量（g/㎡）

±4

白度（%）≥

87

82

77

不透明度（%）≥

A等

B等

C等

84;86;87;89;91;93;95

80;82;84;86;88;90;92;

78;80;81;84;86;88;90

裂断长（mm）≥

平板纵横向

卷筒纵向

3000

4000

2200

3000

2000

2800

横向耐折度（次）≥

＜100g/㎡

≥100g/㎡

15

20

5

10

3

5

平滑度≥

（正反面均）（s）

（正反面差）（%）

10040

20

8040

25

6030

30

横向伸缩率（%）≤

+2.2

+2.5

+2.8

印刷表面强度（m/s）

（正反面均）≥

2.0

1.0

0.6

表面吸收质量（g/㎡）≤

30

pH≥

5.0

灰分≥

8-15

8-15

8-20

尘埃度

0.2-0.5㎜2≤

0.5-1.5㎜2≤

＞1.5㎜2

60

5

不许有

120

7

不许有

200

10

不许有

水分

4.0-9.0

2.4纤维原料的选择与配比

要造出质量好的胶版纸，首先要做好纤维原料的选择与配比。

原料的种类可以影响纸张的伸缩性，半纤维素含量少、木素含量多、细胞壁较厚的长纤维所抄纸张尺寸稳定性好，伸缩率较低；短纤维所抄纸张伸缩率较大。

纸张在干燥过程中纤维在纸张平面或厚度方向收缩,较长的纤维在成形过程中纤维间挠合较多,干燥时纤维收缩产生移动,但平面内位移较小，而短纤维收缩时，在纸平面产生的位移较大，所以长纤维抄造的纸伸长率小，再吸水时变形小，短纤维所抄纸变形较大。

在相同打浆度下，对不同长度纤维,抄纸样测试证明，纤维长短是影响纸张伸长率的主要因素。

半纤维素含量多的纤维抄造的纸张易变形，伸缩率较大，这是由于半纤维素水化度高，干燥时在表面张力和毛细作用下易于收缩。

草浆半纤维素含量较阔叶木浆高，阔叶木浆半纤维素含量又高于针叶木浆。

在生产中用全漂白进口针叶木浆生产双胶纸,其横向伸缩率为1.9%；用全漂阔叶木浆，成纸横向伸缩率为2.5%；采用烧碱蒽醌法制得的漂白麦草浆，其成纸横向伸缩率为3.4%。

这说明除纤维长度的影响，半纤维素含量，也在一定程度上影响成纸的伸缩率。

木素在漂白浆中含量较少，不足以影响纸张的伸缩率。

据文献介绍，木素的含量影响纸张的挺度、不透明度和伸缩率，木素含量多的纸张挺度大，不透明度高,伸缩率较小。

从上面的分析可看出，采用合适的原料配比，既可保证所抄双胶纸有较低的收缩率，又可降低生产成本。

另外，当长短纤维的配比在较合适的范围内，可提高纸张的表面强度，减少掉毛、掉粉的现象。

为保证成纸尺寸的稳定、掉毛掉粉少、吸油墨性好，降低生产成本,一般生产上用15%～20%的进口漂白针叶木浆、25%～30%的阔叶木浆、50%～60%的漂白麦草浆配抄胶版纸。

在针叶木浆不足的情况下，可适当增大阔叶木浆的配比，减少麦草浆的配比。

有的厂以10%～15%的漂白（还原性漂白）磨木浆替代部分阔叶木浆取得较好的效果，加入磨木浆，滤水性好，可提高纸的挺度,成纸表面细致，油墨吸收性能好[3]。

考虑到以上因素，本设计中采用10~15%的进口漂白针叶木浆，20~25%的阔叶木浆，50~65%的漂白麦草浆，5~10%损纸浆配抄胶版纸。

2.5工艺流程对比

这次设计中设计了两个不同的工艺流程：

为A线路和B线路，并且针对这两条线路的不同从工艺、动力消耗、产品质量、经济效益、人力资源等方面做了详细的比较，从中选择出教优的工艺流程。

以下为两条线路的工艺流程：

A线路如下：

明矾

流浆箱

成形板案板

B线路如下：

针叶木

水力碎浆机

草浆

未扣草浆池

损纸浆

圆网浓缩机

阔叶木

水力碎浆机

未扣浆池

未扣浆池

双盘磨

双盘磨

双盘磨

已扣浆池

损前池

已扣浆池

已扣浆池

多功能疏解机

损后池

配浆池

调节池

成浆池

可变速内冲浆泵

一次冲浆泵

I段锥形除渣器

二次冲浆泵

I段压力筛

流浆箱

成形板案板

AKD

显白剂

CPAM

膨润土

GCC

阳离子淀粉

杀菌剂

增白剂

2.5.1在线路A中针叶木打浆结束后，经过大锥度精浆机，而线路B没有。

针叶木纤维较长，需要进行适当的切断以改善纸页的匀度，所以选用大锥度精浆机和双磨盘相结合的打浆方式，其主要用于纤维的切断并兼有解离纤维的作用。

虽然长纤维强度好，但不利于成形，产品疏松多孔，表面粗糙，纸张强度较低，不能满足纸张使用要求。

因此必须将长纤维进行适当的切断。

大锥度精浆机生产能力大，打浆能力强而单位消耗较低的一种连续打浆设备，可进行低浓半游离半粘状打浆。

资料表明，使用锥型磨与双盘磨可以达到以下效果[4]：

（1）纸张撕裂度明显下降，说明平均纤维长度下降。

（2）纸张抗张强度升高，说明纤维结合强度增加。

（3）湿重比未用锥型磨时不同程度的下降，说明锥型磨对纤维切断作用好于双盘磨。

打浆浓度小时湿重下降幅度更大。

（4）纤维部分切断后双盘磨打浆电流下降，负荷减轻。

说明纤维部分被切断后，经双盘磨打浆纤维易于帚化。

结合上述，从产品质量、动力消耗、经济效益等角度考虑，使用大锥度精浆机和双磨盘结合打浆较为优越。

2.5.2线路A中设有除气器，而线路B没有。

在造纸过程中，很多操作会导致工艺用水和白水中混入空气而形成泡沫。

例如，浆料呈瀑布状落下，浆泵的空气泄漏，浆池搅拌器搅拌过于强烈或搅拌器露出液面，锥形除渣器排渣口压力过低，白水或浆料管道设计不合理，白水的回收利用，损纸的回收等等；浆料的发酵和碳酸盐的酸化分解会释放出CO2，也会形成泡沫。

浆料中的气泡对纸机的运行及成纸质量有重要的影响。

其能导致纸浆流送和纸业的成形过程的不稳定，造成纸页定量的波动，还会降低纸页成形中脱水的能力，并使纤维和未分散的填料易于凝聚，从而降低纸页的匀度；气泡和泡沫还会导致泡沫点和针眼等纸病，影响纸张质量。

因此，降低浆料中的空气含量非常重要。

2.5.3线路B中使用可变速内冲浆泵代替线路B中的高位箱。

纸料调量和稀释方法常用的有冲浆箱、冲浆池和冲浆泵内充浆等几种方式。

方法的选择取决于造纸的生产规模、结构特点、设备布置形式、装备和工艺技术的水平因素。

冲浆泵内冲浆法是目前使用得较为普遍的一种方法，有很多方案和流程。

使用可变速成浆泵的冲浆泵取代稳压高位箱和定量控制阀起到调量的作用，可控制速度成浆泵由造纸及定量控制系统控制。

通过变更和控制成浆泵的转速达到控制输送网冲浆泵的纸料流量，从而达到准确调量和纸张定量的目的。

与使用定量控制阀的方法向比较，这个方法具有反应更快和控制更准确的优点。

2.5.4填料不同

流程B中所用的填料为滑石粉，而一般工业用滑石粉通常是一大类物质的混合物，其中的滑石粉含量并不高，这些物质多数不适合造纸，高纯度的滑石粉做填料受到一定的限制。

流程A中用研磨碳酸钙做填料，碳酸钙可以提高纸张的不透明度，增加纸的吸收油墨性。

不同填料对AKD施胶效果影响不同。

由于填料具有较大的比表面积和对特的表面化学性质，能够吸收纸浆中添加的部分AKD，而减少AKD在长纤维上的保留。

尽管保留在填料表面的AKD对纸页的抗水性有一定的贡献，但这种贡献很小，并且是暂时的；因此，为提高AKD的施胶效率就必须提高其在长线为首的留着率。

但也有人认为，吸附再填料上的AKD会在干燥的过程中转移到纸页纤维上，填料类型不同对AKD的施胶影响也不同。

在相同的条件下，加添研磨碳酸钙GCC的纸页的施胶度要高于加添沉淀碳酸钙PCC纸页的施胶度。

这是由于PCC颗粒内部具有微孔结构，纸页干燥时部分融化的AKD会渗入这些空隙之中而不能与纤维羟基反应，从而降低AKD的施胶效率。

把填料加于冲浆泵之前，经过二次冲将绷得强剪切力可使填料与浆料混合较均匀。

此外，碳酸钙来源较广泛，生产过程简单，故流程A选用的填料更为合的

2.5.5施胶剂不同

施胶即为引入化学添加剂使纸和纸板具有斥水的目的。

迄今为止，浆内施胶是常用的施胶方法。

流程B所用的是松香胶和矾土施胶体系，松香胶通过矾土的作用与纤维产生结合，获得留着。

在干燥过程产生亲水基向内，疏水基向外的定向排列，获得施胶效果。

在松香胶施胶体系中，松香与明矾或其它的沉淀剂如聚合氯化铝，铝酸钠一起加入到浆料中，形成复杂的疏水性化合物—松香酸铝，并沉积在纸页纤维表面，在纸和纸板中产生比较均一的抗水层。

在松香施胶中pH为6~7使可取的最好的施胶效果，这时可加添白土，不能加添碳酸钙。

施胶度主要是通过调节松香的加添量，湿部的pH或酸度来控制。

松香胶施胶主要问题是纸页强度下降，抗老化性差，对设备腐蚀大。

用松香施胶只能取得中低程度的施胶度，难以获得很高的施胶度。

流程A所使用的施胶剂为烷基烯酮二聚体AKD，是一种不饱和的内酯，AKD分子中有两个基团：

疏水基团和反应活性基团，是一种纤维素反应型施胶剂，它既能作为浆内施胶剂，也能作为表面施胶剂。

AKD与纤维反应形成酮基酯衍生物，并定位在纤维上，疏水端面向纤维表面，形成疏水层，AKD与纤维的反映在一定时间内持续进行，因此，随着存放时间的延长，纸页施胶度上升。

AKD在pH7~9时施胶效果最好，能加添碳酸钙，抄造的纸页比松香胶纸页的强度高，抗老化性好。

合成施胶剂AKD比松香胶主要有以下好处：

1改善纸张性能：

纸强度好，XX和不透明度高，柔软感好，耐久性和良好的适应性更是松香胶施胶无法达到的。

2降低造纸成本：

一方面由于中性抄纸可以提高成纸强度，另一方面纸浆呈中性或碱性;因此可以用GCC作为填料，并且可用部分使用报纸或短纤维代替长纤维的优质原料，从而降低成本。

3减少能耗：

中性抄纸进行精浆时，在获得与酸性体系相同的叩解度下，其所需能量可减少20%~30%，并且由于不用硫酸铝减少了毛毯的堵塞，使压榨脱水顺利，湿纸易于干燥，从而减少了蒸汽的消耗。

此外由于白水封闭循环的加大，也减少了白水升温所需的蒸汽量。

4减少水污染的排放：

由于中性抄纸，水中各种离子浓度大幅度下降，从而使水的回用比例增加，使纸机白水系统易于处理和封闭。

5减少增白剂的用量：

增白剂在中性系统中返黄较慢，增白效果好。

6提高纸机运行性能：

纸机在网部滤水加快，网子使用寿命延长，毛毯不易玷污，纸机腐蚀减少。

在相同的施胶剂用量下，合成施胶剂AKD比松香施胶剂有较高的施胶效率，能够获得较高的施胶度。

由此可以看出流程A的施胶体系由于流程B。

3、浆水平衡计算

3.1胶版印刷纸生产工艺参数：

见表3.1

表3.1工艺参数

序号

指标名称

单位

定额

备注

1

定量

g/m2

75+1

2

浆料配比（针:

阔:

草：

损）

15:

25:

55：

5

3

纸幅净宽

mm

2640

4

抄宽

mm

2680

5

车速

m/min

460

6

抄造率

%

98

7

成品率

%

97

8

日工作时间

h/d

22.5

9

年工作日数

d/a

300

10

成纸干度

%

93+1

11

横向收缩率

%

2.0

12

卷纸部干损率

%

1.5

对理论抄造量

13

湿纸部损纸率

%

1.5

对理论抄造量

14

进施胶机干度

%

90

15

进前干燥部干度

%

45

16

进压榨部干度

%

24

17

进伏辊纸干度

%

12

18

进真空吸水箱干度

%

3

19

上网浆料浓度

%

0.6

20

流浆箱总管回流量

%

8

对进口浆量

21

除气罐溢流量

%

10

对进口浆量

22

案板带出固形物率

%

30

对进浆

23

真空箱带出固形物率

%

2.5

对进浆

24

真空伏辊带出固形物率

%

0.2

对进浆

25

压榨部带出固形物率

%

0.15

对进浆

26

1段旋翼筛排渣率

%

8

对进口浆量

27

1段旋翼筛排渣含量

%

1.2

28

2段旋翼筛排渣率

%

4

对进口浆量

29

2段旋翼筛排渣含量

%

1.0

30

2段旋翼筛良浆含量

%

0.6

31

振框平筛排查率

%

1

对进口浆量

32

振框平筛排渣含量

%

4

33

振框平筛良浆含量

%

0.6

34

一段除渣器排渣率

%

25

对进口浆量

35

二段除渣器排渣率

%

20

对本段入口浆量

36

三段除渣器排渣率

%

10

对本段入口浆量

37

一段除渣器排渣含量

%

1.2

38

二段除渣器排渣含量

%

1.0

39

三段除渣器排渣含量

%

1.0

40

二段除渣器进浆含量

%

0.6

41

三段除渣器进浆含量

%

0.5

42

高频疏解机工作浓度

%

3.5

43

水力碎浆机工作浓度

%

3.5

44

圆网浓缩机进浆浓度

%

0.8

45

圆网浓缩机出浆浓度

%

3.5

46

圆网浓缩机白水浓度

%

0.05

47

木浆双盘磨机工作浓度

%

3.5

48

草浆双盘磨工作浓度

%

3.5

49

阳离子淀粉用量

%

1.0

对成品

50

阳离子淀粉浓度

%

0.5

51

荧光增白剂用量

%

0.2

对成品

52

荧光增白剂浓度

%

0.2

53

显白剂剂用量

%

0.05

对成品

54

显白剂浓度

%

0.5

55

AKD用量

%

0.15

对成品

56

AKD浓度

%

15

57

GCC用量

%

25

对成品

58

GCC浓度

%

10

59

GCC留着率

%

80

60

CPAM用量

%

0.03

对成品

61

CPAM浓度

%

0.1

62

膨润土用量

%

0.3

对成品

63

膨润土浓度

%

0.1

64

表面施胶剂用量

kg

7.0

对成品

65

表面施胶剂浓度

%

3.0

氧化淀粉：

PVA=1：

3

66

流浆箱喷水用量

L

3000

对成品

67

洗网水用量

L

8000

68

水针水用量

L

56.7

69

断纸喷水用量

L

5000

3.2浆水平衡计算

以1吨成品纸为计算基准，单位为kg。

从成品按流程顺序逆向推算。

以复卷完成部和压光卷取部为例：

3.2.1复卷、完成整理部

已知：

成纸水分7%，即c0=c1=c2=93%

卷取部

V0=1000.0000

成品率k1=97%

计算：

成品率k1=全部产品（V0）/抄造量（V2）

V2=V0/k1=1000.0000/97%

=1030.9278

V1=V2-V0=1030.9278-1000.0000

=30.9278

Q2=V2*C2=1030.9278*93%

=958.7629

Q1=Q2-Q0=958.7629-930.0000

=28.7629

3.2.2压光、卷取部

已知：

Q2=958.7629

V2=1030.9278

c2=c3=c4=93%

干燥部

抄造率k2=98%

干损纸率d1=1.5%

水

力

碎

浆

机

计算：

抄造率k2=抄造量/（抄造量+抄造损纸量）*100%

抄造损纸量包括干损纸、湿损纸两部分

设X=抄造量+抄造损纸量

则X=抄造量V2/抄造率k2

复卷、完成部

=1030.9278/98%=1051.9671

设Y为X中绝干纤量，则

Y=Q2/k2=958.7629/98%

=978.3295

Q3=Y*d1=978.3295*1.5%=