Завод по производству древесно-волокнистых плит

Далее плиты  поступают на станок поперечной распиловки 22, оснащенный пятью пилами, положение  которых регулируется. Наружные пилы имеют устройства для дробления  кромок шириной до 50 мм. Максимальная длина плит после обрезки - 5500 мм.

Плиты после  обрезки штабелируются укладчиком и попадают в накопитель плит 23, откуда транспортируются автопогрузчиком 24.

 

 

3 Расчет и подбор основного и вспомогательного оборудования

3.1 Подбор рубительной машины

Сырье подается в производство в виде кондиционной щепы. Подготовка сырья к производству плит, состоящая в приготовлении кондиционной щепы, включает следующие операции: разделку древесины на размеры, соответствующие приемному патрону рубительной машины; рубку древесины на щепу; сортировку щепы для отбора требуемого размера с доизмельчением крупной фракции и удалением мелочи; извлечение из щепы металлических предметов; промывку щепы для очистки ее от грязи и посторонних включений.

Для приготовления  щепы используем барабанную рубительную машину ДРБ-2.

Производительность  аппарата составляет 4 – 5 м³/ч, диаметр барабана 1160 мм и число режущих ножей – 4. [1]

Из расчетов материального  баланса получаем, что в рубительное отделение поступает 243661,95 кг влажной древесины в сутки, т.е. 10152,58 кг в час. Принимая плотность древесины равной 1540 м³/кг, получим:

10152,58/1540 = 6,59 м³/ч

Согласно  расчетам необходимо установить две  рубительные машины.

 

3.2 Подбор сортировочной машины

Полученную  щепу после рубительных машин сортируют, в результате чего отбирают технологическую щепу, соответствующую предъявленным к ней требованиям.

Согласно  материальному балансу на сортировку поступает 236565 кг влажной щепы в  сутки, что составляет 9857 кг в час. Принимая средневзвешенную условную плотность  древесного сырья равную 650 кг/м³, определим насыпную плотность ρ_н, кг/м³, по уравнению:

 

ρ_н = ρ · k_п (1)

где k_п – коэффициент полнодревесности для щепы, равный 0,39.

Получим:

ρ_н = 650 ·0,39 = 253,5 кг/м³

Тогда получим, что на сортировку поступает 9857/253,5 = 39 насыпных м³ в час.

Для сортировки технологической щепы используем сортировочную  машину гирационного типа модели СЩ-1М, техническая характеристика которой приведена в табл. 3.

 

Таблица 3

Техническая характеристика сортировочной машины

Показатели	Значение
Производительность, насыпных м3/ч	60
Число сит	3
Наклон  сит, град	3
Мощность  электродвигателя, кВт	3
Масса, т	1,3

 

3.3 Подбор дезинтегратора

 

Для измельчения крупной  щепы используют молотковые дезинтеграторы. Выбираем дезинтегратор типа ДЗН-1, техническая характеристика которого приведена в табл. 4.

Таблица 4

Техническая характеристика дезинтегратора ДЗН-1

Показатели	Значение
Производительность, насыпных м3/ч	18
Габаритные  размеры, мм
длина	2300
ширина	1620
высота	825
Масса, кг	2248
Мощность  электродвигателя, кВт	11,4

 

3.4 Подбор расходных бункеров кондиционной щепы

 

Кондиционную  щепу направляют в бункеры запаса или расходные бункеры в размольном отделении. По конфигурации в плане  бункеры запаса бывают двух типов: прямоугольные  и круглые.

Используем  прямоугольные бункера, располагая их в здании отделения приготовления  щепы. При небольших запасах щепа может храниться в вертикальных бункерах. Используем бункер типа ДБО-60, техническая характеристика которого приведена в табл. 5.

 

Таблица 5

Техническая характеристика вертикального бункера ДБО-60

Показатели	Значения
Емкость бункера, м3	60
Число выгрузочных  винтовых конвейеров	3
Производительность  одного винтового конвейера, м3/ч	3,8 - 40
Установленная мощность двигателей, кВт	21,9
Высота  опор, м	4
Общая высота бункера, м	11,75
Общая масса  бункера, т	18,5

 

Требуемое количество бункеров n_б определяем по формуле:

 

n_б = G_щ · t/V_б · ρ_н · k_зап (2)

 

где G_щ – часовая потребность проектируемого цеха в технологической щепе, кг/ч (по данным материального баланса G_щ = 9857 кг/ч); t – время, в течении которого бункеры обеспечивают бесперебойную работу потока, ч (при работе отделения по подготовке щепы в три смены t = 3 ч); V_б – объем бункера, м³; ρ_н – насыпная плотность щепы, кг/м³(определяли в пункте 4.2); k_зап – коэффициент заполнения рабочего объема бункера (для вертикальных k_зап = 0,9).

Получим:

n_б = 9857 · 3/60 · 253,5 ·0,9 = 2

Соответственно устанавливаем  три бункера, один из которых –  резервный.

 

3.5 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.

 

3.6 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

 

 

3.7 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.

 

3.8 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

 

3.9 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:

x₀ = 0,005 кг/кг I₀ = 23 кДж/кг

При нагревании воздуха  до температуры t₁ = 160°С его энтальпия увеличивается до I₁ = 178 кДж/кг. Так как нагрев сушильного агента осуществляется через стенку, влагосодержание остается постоянным: x₀ = x₁.

Для определения параметров отработанного воздуха строим рабочую  линию сушки на диаграмме I – x.

Запишем уравнение рабочей  линии сушки:

 

∆ = I₂ – I₁/(x – x₁) или I₂ = I₁ + ∆(x – x₁) (12)

 

где ∆ - разность между  удельным приходом и расходом тепла  непосредственно в сушильной  камере, которая определяется при  составлении внутреннего теплового  баланса сушилки, кДж/кг влаги:

 

∆ = 4,19 · Ө₁ – G · c_м · (Ө₂ - Ө₁) / W – q_п (13)

 

где q_п – удельные потери тепла в окружающую среду на 1 кг испаренной влаги, принимаем q_п = 22,6 кДж/кг.

Получаем:

∆ = 4,19 · 5 – 1,565 · 1,43 (70 – 5)/1,305 – 22,6 = -113,12 кДж/кг влаги

Для построения рабочей  линии сушки необходимо знать  координаты (x и I) минимум двух точек. Координаты одной точки известны: x₁ = 0,005; I₁ = 178. Для нахождения координат второй точки зададимся произвольным значением x и определим соответствующее значение I по формуле (12).

Пусть x = 0,02 кг/кг, тогда соответствующее ему значение энтальпии:

I₂ = 178 - 113,12(0,02 – 0,005) = 176,3 кДж/кг

Далее проводим линии  на диаграмме I – x через две точки с координатами x₁ = x₀ = 0,005 кг/кг, I₁ = 178 кДж/кг и x = 0,02 кг/кг, I₂ = 176,3 кДж/кг до пересечения с заданным параметром отработанного воздуха, t₂ = 70°С. Конечное влагосодержание отработанного воздуха x₂, кг/кг, составит:

x₂ = 0,037 кг/кг

Подставляя значения в формулу (7), получим:

 

 

В окружающую среду расход тепла Q_пот, кВт, принимаем равным 10% от полного расхода тепла Q_полн, кВт, который определяем по формуле:

 

Q_полн = Q_мат + Q_исп + Q_возд + Q_пот (14)

 

Соответственно полный расход тепла составит:

Q_полн = (429,53 + 3460,7 + 6251,8) 100/(100 – 10) = 11269 кВт

Выбираем стандартную  аэрофонтанную сушилку, используемую на заво-дах по производству ДВП.

 При получении  в сутки 140 т древесноволокнистых  плит на первой стадии сушки  испаряется 69955,65 кг воды. Соответственно  производительность по испаряемой  влаге G_в¹, кг/ч составит:

G_в¹ = 69955,65 кг/сутки = 69955,65/24 = 2915 кг/ч

Из расчетов следует, что необходимо установить четыре аэрофонтанных сушилки одна из которых является резервной.

Технические характеристики сушилки приведены в табл. 8.

 

Таблица 8

Техническая характеристика аэрофонтанной сушилки

Параметр	Значение
Производительность (по испаряемой влаге), кг/ч	1000
Температура воздуха после калорифера, °С	до 160
Температура воздуха при выходе из сушилки, °С	до 70
Скорость  воздуха во внутренней трубе, м/с	15 -20
Скорость  воздуха в наружной трубе, м/с	3 - 4
Диаметр внутренней трубы, мм	400
Высота  сушилки, м	15,2
Ширина, м	7,4
Общая длина  труб, м	46