胶版纸造纸车间工艺平衡计算车间平面布置.docx
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胶版纸造纸车间工艺平衡计算车间平面布置
。
摘要
要完成了30t/日（70g/m2）胶版纸造纸车间的初步设计。
首先对设计方案论证,确定工艺参数,根据所选的参数进行浆水平衡计算,然后根据计算的结果并结合工厂的生产实践进行设备选型,根据选型的结果进行绘制车间平面布置图,,最后进行经济概算,并给出了工艺流程图。
设计中采用了ZW24型1760纸机，设计车速为200m/min。
为了便于纸机的运行，车间的设计采用了两层布置，面积为2991.4m2，其中长127.3m，宽18m。
工艺方面，采用了20%麦草浆、30%阔叶浆和50%针叶浆三种原料进行抄造，并进行了打浆、AKD中性施胶、加填、和表面施胶等。
设计的总投资为3866.61万元，回收期为4.8年。
关键词：
胶版纸造纸车间工艺平衡计算车间平面布置
IntroductionofPapermakingWorkshopProducingtheOffsetPrintingPaper（30T/D,70g/m2）
Thisdesignisaboutapapermakingworkshopproducingoffsetprintingpaper,withthebaseweightof70g/m2,production30tons/day.Itincludesthedemonstrationoftheproductionprocess,balancecalculationofthepulpandwater,balancecalculationofheat,calculationofinvestmenteconomy,drawingoftheworkshoparrangement,drawingoftheproducingprocessetc.Thepapermachineusedinthisdesignis1760papermachine,thedesignedpapermachinespeedisabout200m/min..
Thispapermakingworkshoppossessesaareaofxxxxxxsquaremeters,withxxxmetersinlength,xxxxmetersinwide.Twolayarrangementmakesitveryconvenienttorunthepapermachine.
Bleachedreedpulpandthebleachedhardwoodpulpisusedinthemakingoftheoffsetprintingpaperattheratioofxxxxandxxxxrespectively.Themainproducingprocessincludespulping,interiorsizingwithAKD,addingfiller,surfacetreatmentetc.
Thetotalinvestmentofthispaperproducinglineisxxxx,therecoveredperiodisabout6years.
Keyword:
offsetprintingpaper,papermakingworkshop,processbalancecalculation,drawingofworkshoparrangement
目录
前言……………………………………………………………………………………………1
1.总论………………………………………………………………………………………3
1.2设计范围………………………………………………………………………………3
1.3设计指导思想………………………………………………………………………3
2.工艺论证及流程设计……………………………………………………………………4
2.1技术指标………………………………………………………………………4
2.2纤维原料的选择与配比………………………………………………………………5
2.3打浆工艺………………………………………………………………………6
2.3辅料的选择………………………………………………………………………7
2.3.1施胶剂的选择…………………………………………………………………7
2.3.2干强剂的选择………………………………………………………………8
2.3.3助留剂的选择………………………………………………………………8
2.3.4填料的选择………………………………………………………………8
2.3.5调色剂的选择………………………………………………………………9
2.3.6表面施胶剂选择……………………………………………………………10
2.3.7辅料的使用及加入方式……………………………………………………10
2.4供浆系统……………………………………………………………………………11
2.4.1浆料混合……………………………………………………………………11
2.4.2浆料贮存……………………………………………………………………11
2.4.3冲浆稀释……………………………………………………………………12
2.4.4浆料净化筛选………………………………………………………………13
2.4.5流送上网………………………………………………………………13
2.5网部………………………………………………………………………………13
2.6压榨部………………………………………………………………………………14
2.7干燥部………………………………………………………………………………14
2.8白水回收……………………………………………………………………………14
2.9损纸的处理…………………………………………………………………………15
2.10工艺方框流程图……………………………………………………………………16
3.浆水平衡…………………………………………………………………………………17
3.1注意事项及工艺参数………………………………………………………………17
3.2浆水平衡计算………………………………………………………………………20
3.3浆水平衡收支总表………………………………………………………………32
4.设备选型计算……………………………………………………………………………34
4.1打浆工段………………………………………………………………………34
4.1.1打浆设备……………………………………………………………………34
4.1.2辅助设备……………………………………………………………………35
4.2抄纸工段………………………………………………………………………44
4.2.1纸机选型………………………………………………………………44
4.2.2网案非标池系列…………………………………………………………46
4.2.3非真空泵系列………………………………………………………………48
4.2.4三段通汽设备系列…………………………………………………………49
4.2.5真空泵系列………………………………………………………………50
4.3完成工段………………………………………………………………………51
4.3.1七辊压光机………………………………………………………………51
4.3.2圆筒卷纸机………………………………………………………………51
4.3.3复卷机………………………………………………………………………52
4.3.4打包机………………………………………………………………………52
4.3.5电动葫芦……………………………………………………………………52
4.3.6其它设备………………………………………………………………52
4.4白水回收……………………………………………………………………………53
4.4.1气浮池………………………………………………………………………53
4.4.2溶气罐………………………………………………………………………53
4.4.3浮浆池………………………………………………………………………53
4.4.4清水池………………………………………………………………………53
4.4.5射流器………………………………………………………………………54
4.5辅料工段………………………………………………………………………54
4.5.1填料贮存槽…………………………………………………………………54
4.5.2填料泵………………………………………………………………………54
4.5.3淀粉糊化槽………………………………………………………………54
4.5.4电动葫芦………………………………………………………………55
4.5.5PVA胶液槽………………………………………………………………55
4.5.6淀粉胶液槽………………………………………………………………55
4.5.7胶液高位槽………………………………………………………………55
4.5.8胶液混合贮槽………………………………………………………………55
5.车间布置设计……………………………………………………………………………56
5.1车间设备布置原则…………………………………………………………………56
5.2生产设备布置设计的步骤与注意事项……………………………………………56
5.2.1步骤………………………………………………………………………56
5.2.2注意事项………………………………………………………………56
5.3车间跨度及高度的确定………………………………………………………57
5.3.1确定的原则………………………………………………………………57
5.3.2跨度与高度………………………………………………………………57
6.经济概算…………………………………………………………………………………58
6.1固定资产投资………………………………………………………………………58
6.1.1土建部分……………………………………………………………………58
6.1.2设备部分……………………………………………………………………59
6.1.3其他费用……………………………………………………………………59
6.2成本核算……………………………………………………………………………60
6.2.1构成产品的直接费用………………………………………………………60
6.2.2成本回收年限………………………………………………………………62
总结……………………………………………………………………………………………63
致谢……………………………………………………………………………………………64
参考文献……………………………………………………………………………………65
前言
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，为此1983年国务院发出《关于加强出版工作的决定》的通知。
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。
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。
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[13]，[18]。
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。
1.总论
1.1设计范围
打浆（包括辅料）工段、抄造工段（包括白水回收）、完成工段的设计。
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（平、立面各一）。
1.2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。
排放应达到国家标准[8]。
2.工艺论证及流程设计
2.1技术指标
设计的胶版纸。
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
30
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
（续表）
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
2.2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。
所抄胶版纸可达到或超过部颁标准。
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[14]。
考虑到以上因素，本设计中采用50%的进口漂白针叶木浆，30%的阔叶木浆，20%的漂白麦草浆配抄胶版纸。
2.3打浆工艺
胶版纸的主要质量指标是纸张的伸缩率随打浆度的增加而提高,这主要是由于纤维润胀较多引起的。
在保证纤维有良好结合的情况下应适当降低打浆度,对木浆可采取游离状或半游离状打浆,草浆打浆度本身就较高,可采取轻刀疏解,目的在于提高其表面活性。
就打浆工艺而言，影响浆料性质的因素一为打浆流程及设备选择，二为打浆过程中工艺控制及操作调节。
由于麦草浆与木浆特性差异较大，且配比悬殊，要使其达到合乎双胶纸质量的浆料性能则必须分别进行打浆，然后配浆抄纸。
对于麦草浆，由于纤维粗硬短小，杂细胞多易吸水润胀，因此打浆度易上升，而纤维未帚化，故宜采用盘磨机打浆处理。
麦草浆打浆度过高时，滤水困难易压溃断头，给正常抄纸带来许多麻烦。
研究表明，其打浆度对虑水性影响非常敏感，尤其在50°SR以上变得更突出，而在40°SR以下比较缓慢。
为了抄纸顺利己成纸质量合乎要求，麦草浆抄双胶纸其打浆度应选择在40°SR以下为宜。
由于浆料纤维均整性差会导致纸页匀度不好造成尺寸不稳定，为此长纤维针叶木浆打浆就应该注意其浆料纤维均整及纤维湿重不能过大。
比较不同品种的木浆，证明原浆纤维越长越不易切断，且打浆后纤维均整性差。
由于双盘磨切断作用差，木浆打浆度达35°SR时，湿重仍为10g以上，造成麦草浆与木浆混合后成浆均整性差而使成纸伸缩率3.0%以上，而采用精浆机与双盘磨串联打浆，则针叶木浆性质有所改善，尤其是纤维湿重下降快，成纸伸缩率也随之下降[14]，[17]。
因此，麦草浆和阔叶浆打浆：
采用ø450mm双盘磨串联，以轻刀细磨方式打浆，目的在于加强纤维疏解帚化，减少切断，同时避免较高打浆度而影响成纸伸缩率。
其打浆度控制在32°SR~35°SR，湿重1.5~2.0g为了提高浆料的帚化度保留纤维长度应尽量提高打浆浓度，控制在3.5%以上为好。
针叶木浆打浆：
先经锥形精浆机再经双盘磨串联打浆为好，锥形精浆机段以控制湿重达要求为主，打浆度为辅。
注意打浆度偏低不偏高，并使浆料能有较多机会疏解分散以利均匀切断。
为此，木浆板在水力碎浆机碎解机，要加强工艺管理，以定量搭配，严格控制加水量，保持木浆打浆浓度稳定，一般控制在3.0%~3.5%，不宜过高，以利精浆机切断纤维。
精浆机打浆度一般控制25~28°SR，湿重6~7g。
而双盘磨打浆段，则以控制打浆度为主，使其打浆度达到35~40°SR,湿重5~6g为宜。
由于是以麦草浆为主抄双胶纸，所以麦草浆打浆度对混合后成浆打浆度影响较大，而木浆纤维长度对混合后成浆湿重影响较大，因此要充分重视麦草浆和木浆混合后浆料质量，一般要求其打浆度（35±2）°SR，湿重3~4g为宜。
若混合后成纸匀度不好，则伸缩率增大，纸外观平整性较差。
2.3辅料的选择
2.3.1施胶剂的选择
（1）.内部施胶
内部施胶是湿部化学操作的一个重要部分，其目的在于改变纤维的表面以便控制含水液体向纸内渗透。
渗透通常与吸收能力、排斥能力（憎水性）以及含水液体的扩展有关。
因此需注意：
①在施胶压榨处理或涂布中控制水相的渗透速度；②在印刷过程中控制液体吸收或润湿；③控制多种纸板和纸板的使用能力。
内部施胶始于1807年已经经历了近两个世纪。
直到20世纪80年代，大多数纸厂采用松香加明矾的基本方法进行内部施胶，但最近向合成的纤维素反应型系统（基于烷基烯酮二聚体—AKD或链烯基琥珀酸衍生物—ASA）的转变已越来越普遍。
[12]
AKD即烷基烯酮二聚体，是一种反应型施胶剂。
近年来,随着国产AKD中性造纸施胶剂质量提高,销售价格大幅度下降,中性/碱性造纸施胶成本与松香酸性施胶成本差距在不断缩小。
AKD中性造纸已在国内推广多年,应用技术日益成熟,同时,市场对中性/碱性纸的需求量也在迅速增加,这些都加速了我国高级文化用纸由酸性造纸向中性/碱性造纸转换的步伐。
中性造纸因采用白度高的碳酸钙作填料和双组分助留系统,成纸的物理强度、白度、不透明度和印刷性能都有不同程度的提高或改善。
采用AKD中性造纸,上网浆料的总保留率高,成纸的灰分含量也高,一般中性造纸成纸的灰分含量要比酸性纸高出3%～8%,相对而言每生产1t纸可以节约30～80kg造纸纤维,其综合经济效益要比酸性纸高。
另外,由松香酸性造纸向AKD中性造纸转换,系统不需改造,除添置几只助剂溶解
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