ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
GVHD: T.S NGUYỄN HOÀNG CHUNG
MỤC LỤC
PHẦN 1 : MỞ ĐẦU .............................................................................................. 4
1.1. Lịch sử hình thành và phát triển ngành giấy .............................................. 4
1.2. Tiêu chuẩn giấy in báo ............................................................................... 7
PHẦN 2: KHÁI QT CÁC CƠNG ĐOẠN CHÍNH CỦA Q TRÌNH XEO
GIẤY ..................................................................................................................... 9
2.1. Hịm phun bột ........................................................................................... 10
2.2. Quá trình hình thành tờ giấy .................................................................... 10
2.3. Ép ướt ....................................................................................................... 12
2.4. Sấy ............................................................................................................ 13
2.5. Ép quang ................................................................................................... 14
PHẦN 3: LẬP LUẬN LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ VÀ
THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ................................................................................ 15
3.1. Lập luận lựa chọn dây chuyền công nghệ ................................................ 15
3.2. Dây chuyền công nghệ ............................................................................. 15
3.2.1. Thuyết minh dây chuyền ................................................................... 15
3.2.3. Sơ đồ dây chuyền công nghệ ............................................................ 16
3.3. Thông số công nghệ ................................................................................. 17
PHẦN 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT(CBVC)........................................... 20
4.1 Nguyên tắc tính ......................................................................................... 20
4.2. Tính cân bằng vật chất tại từng điểm vận hành ....................................... 21
4.2.1. Cắt cuộn lại ( ĐVH-1 ) ...................................................................... 21
4.2.2. Cuộn đầu máy ( ĐVH- 2) .................................................................. 24
3.2.3. Ép quang (ĐVH- 3) ........................................................................... 27
4.2.4. Sấy ( ĐVH-4) ................................................................................... 30
4.2.5. Ép ướt ( ĐVH-5) ............................................................................... 33
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT-20134371
1
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
GVHD: T.S NGUYỄN HOÀNG CHUNG
4.2.6. Trục bụng chân khơng (ĐVH-6) ....................................................... 38
4.2.7. Hịm hút chân khơng ( ĐVH-7) ........................................................ 43
4.2.8. Suốt ( ĐVH - 8 ) ................................................................................ 46
4.2.9 Hòm tạo áp ( ĐVH-9 ) ....................................................................... 49
4.2.10. Bể parabol ( ĐVH - 10)................................................................... 51
PHẦN 5: CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG ( CBNL) ............................................ 57
5.1. Sấy giai đoạn I (Giai đoạn đốt nóng ) ...................................................... 57
5.2. Sấy giai đoạn II (Giai đoạn sấy chính)..................................................... 59
5.3. Nhiệt sấy bạt ............................................................................................. 61
5.4. Nhiệt hữu ích ............................................................................................ 61
5.5. Nhiệt mất mát trong 1 giờ sấy (Qm) và tổng nhiệt sấy (QT) ..................... 61
5.6. Lượng khơng khí cần thiết đưa vào để đuổi hơi ẩm trong 1 giờ.............. 61
5.7. Nhiệt lượng khơng khí mới mang vào ..................................................... 63
5.8. Lượng hơi dùng cho quá trình sấy ........................................................... 63
5.9. Tiêu hao cho 1kg giấy .............................................................................. 63
5.10. Tính thong gió ở giai đoạn sấy ............................................................... 64
5.10.1. Tổng nhiệt vào................................................................................. 64
5.10.2. Tổng nhiệt ra ................................................................................... 65
5.11. Lượng không khí cần quạt vào để sấy giấy............................................ 66
PHẦN 6: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHÍNH, PHỤ ....................................... 68
6.1. Chọn hệ thống máy xeo............................................................................ 68
6.1.1. Máy xeo ............................................................................................. 68
6.1.2. Lưới ................................................................................................... 69
6.1.3. Trục ngực .......................................................................................... 69
6.1.3. Trục bụng chân không ....................................................................... 69
6.1.4. Suốt đỡ lưới ....................................................................................... 70
6.1.5. Hịm hút chân khơng ......................................................................... 70
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT-20134371
2
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
GVHD: T.S NGUYỄN HOÀNG CHUNG
6.1.6. Hệ thống làm sạch chăn .................................................................... 72
6.1.7. Bộ phận sấy ....................................................................................... 72
6.1.8. Hòm áp lực ........................................................................................ 72
6.2. Chọn bể .................................................................................................... 73
6.2.1. Bể parabol ......................................................................................... 73
6.2.2. Bể thu hồi nước trắng ........................................................................ 74
6.3. Chọn bơm ................................................................................................. 74
6.3.1. Bơm tạo áp( bơm tới hòm áp lực) ..................................................... 75
6.3.2. Bơm từ bể parabol tới bể hỗn hợp .................................................... 75
6.3.3. Bơm nước cắt biên ............................................................................ 76
6.3.4. Bơm rửa lưới ..................................................................................... 76
6.3.5. Bơm rửa chăn .................................................................................... 77
6.3.5. Bơm vệ sinh trục ............................................................................... 77
6.3.6. Bơm hút chân không ......................................................................... 78
KẾT LUẬN ......................................................................................................... 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 80
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT-20134371
3
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
GVHD: T.S NGUYỄN HOÀNG CHUNG
PHẦN 1 : MỞ ĐẦU
1.1. Lịch sử hình thành và phát triển ngành giấy
Giấy là một sản phẩm của nền văn minh nhân loại với lịch sử lâu đời 4ang
nghìn năm. Ngành giấy góp phần nâng cao đời sống của nhân dân, tăng thu nhập
cho người dân và quốc gia. Ngay từ rất xa xưa, người Ai Cập cổ đại đã biết làm
ra những tờ giấy viết đầu tiên từ sợi của cây papyrus bằng cách đan các lớp
mỏng của thân cây vào với nhau. Nhưng ngành giấy thật sự xuất hiện ở Trung
Quốc khoảng 100 năm trước cơng ngun. Thời kỳ đó người ta đã biết sử dụng
huyền phù của sơ sợi tre nứa, lau sậy, cây dâu tằm cho lên các tấm phên bằng tre
nứa để thốt nước và hình thành tờ giấy ướt, sau đó phơi nắng để có tờ giấy
hoàn thiện. Trải qua vài thế kỉ, ngành giấy đã phát triển nhanh chóng, lan ra tồn
thế giới và phát triển cho đến nay. [6]
Ngành công nghiệp bột giấy và giấy trên thế giới ngày nay đang phát triển
mạnh mẽ sau giai đoạn khủng hoảng 1992-1994. Thị trường giấy châu Á tăng
trưởng vững chắc trong năm 2010, đạt 6 – 7%. Thị trường giấy báo, giấy in, giấy
viết đều phát triển thuận lợi theo sau sự tăng trưởng trở lại của nền kinh tế, do sự
phục hồi của các thị trường in ấn, quảng cáo và tiêu dùng giấy trong kinh doanh.
Sự đảo chiều của 4ang tồn kho phần nào cũng góp phần phục hồi nhu cầu tiêu
dùng giấy. Sự tăng trưởng thể hiện ở nhu cầu giấy in báo tăng thêm 780.000 tấn,
nhu cầu giấy in/viết tăng 2,9 triệu tấn (trong đó 1,2 triệu tấn giấy từ bột hóa
khơng tráng phủ và 1,35 triệu tấn giấy tráng phủ) trong năm 2011.
Sự phục hồi rộng khắp trong khu vực, dẫn đầu là Ấn độ và Trung Quốc với
tổng nhu cầu giấy báo tăng thêm 550.000 tấn và giấy in/ viết tăng 2,1 triệu tấn.
Nhu cầu giấy của các nước trong khu vực hầu hết đều tăng trở lại sau sự sụt
giảm năm 2009. Ngoại lệ có Nhật bản, nhu cầu giấy báo giảm nhưng nhu cầu
giấy in/ viết tăng tương ứng sự giảm sút nhu cầu của giấy báo. [7]
Cùng với sự phát triển của công nghiệp giấy trên thế giới, ngành giấy nước
ta cũng đang không ngừng nâng cao và cải thiện. Năm 1912, nhà máy sản xuất
bột giấy đầu tiên bằng phương pháp công nghiệp đi vào hoạt động với cơng suất
4.000 tấn giấy/ năm tại Việt Trì. Trong thập niên 1960, nhiều nhà máy giấy được
đầu tư xây dựng nhưng hầu hết đều có cơng suất nhỏ (dưới 20.000 tấn/ năm)
như nhà máy giấy Việt Trì; nhà máy giấy Vạn Điểm; nhà máy giấy Đồng Nai;
nhà máy giấy Tân Mai v.v. Năm 1975, tổng công suất thiết kế của ngành giấy
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT-20134371
4
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
GVHD: T.S NGUYỄN HOÀNG CHUNG
Việt Nam là 72.000 tấn/ năm nhưng do ảnh hưởng của chiến tranh và mất cân
đối giữa sản lượng bột giấy và giấy nên sản lượng thực tế chỉ đạt 28.000
tấn/năm. Năm 1982, nhà máy giấy Bãi Bằng do Chính phủ Thụy Điển tài trợ đã
đi vào sản xuất với công suất thiết kế là 53.000 tấn bột giấy/ năm và 55.000 tấn
giấy/ năm, dây chuyền sản xuất khép kín, sử dụng cơng nghệ cơ-lý và tự động
hóa. Nhà máy cũng xây dựng được vùng nguyên liệu, cơ sở hạ tầng, cơ sở phụ
trợ như điện, hóa chất và trường đào tạo nghề phục vụ cho hoạt động sản xuất.
Ngành giấy có những bước phát triển vượt bậc, sản lượng giấy tăng trung bình
11%/ năm trong giai đoạn 2000 – 2006. Tuy nhiên, nguồn cung như vậy vẫn chỉ
đáp ứng được gần 64% nhu cầu tiêu dùng (năm 2008), phần còn lại vẫn phải
nhập khẩu. Mặc dù đã có sự tăng trưởng đáng kể tuy nhiên, tới nay đóng góp
của ngành trong tổng giá trị sản xuất quốc gia vẫn rất nhỏ.
Báo cáo của hiệp hội bột giấy và giấy Việt Nam (VPPA) cho biết, tổng
lượng giấy tiêu thụ cả nước ta trong năm 2012 vừa qua lên tới 2,9 triệu tấn giấy
các loại.
Tùy theo mục đích sử dụng khác nhau sản phâm giấy được chia thành 4
nhóm:
• Nhóm 1: Giấy dùng cho in, viết (VD: giấy in báo, giấy in và viết)
• Nhóm 2: Giấy dùng trong cơng nghiệp (VD: giấy bao bì, giấy chứa chất
lỏng)
• Nhóm 3: Giấy dùng trong gia đình (VD: giấy ăn, giấy vệ sinh)
• Nhóm 4: Giấy dùng cho văn phịng (VD: giấy fax, giấy in hóa đơn)
Hiện nay ở Việt Nam các sản phẩm giấy chính bao gồm: giấy in, giấy in
báo, giấy bao bì cơng nghiệp thông thường, giấy vàng mã, giấy vệ sinh chất
lượng thấp, giấy tissue chất lượng trung bình. Các loại giấy và các tông kỹ thuật
như giấy kỹ thuật điện-điện tử, giấy sản xuất thuốc lá, giấy in tiền, giấy in tài
liệu bảo mật vẫn chưa sản xuất được.
Tại Việt Nam năng lực sản xuất bột giấy mới chỉ đáp ứng được ½ nhu cầu
sản xuất giấy. Do đó ngành cơng nghiệp giấy luôn phải phụ thuộc vào nguồn bột
giấy nhập khẩu. Hiện nay chỉ có Cơng ty Giấy Bãi Bằng và Công ty cổ phần
Giấy Tân Mai chủ động đáp ứng được khoảng 80% tổng lượng bột cho sản xuất
giấy của mình. Ngành giấy Việt Nam cũng khơng có các doanh nghiệp sản xuất
bột thương mại, chỉ có các doanh nghiệp sản xuất bột phục vụ cho việc sản xuất
giấy của chính doanh nghiệp đó.
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT-20134371
5
ĐỒ ÁN CHUN NGÀNH
GVHD: T.S NGUYỄN HỒNG CHUNG
Bảng 1: Tình hình sản xuất, tiêu dùng, xuất nhập khẩu giấy nước ta
2014-2015
Chỉ tiêu
Tiêu dùng
Giấy in báo
Giấy in, viết
Giấy làm bao bì
Giấy tissue
Giấy khác
Sản xuất
Giấy in báo
Giấy in, viết
Giấy làm bao bì
Giấy tissue
Giấy khác
Nhập khẩu
Giấy in báo
Giấy in, viết
Giấy làm bao bì
Giấy tissue
Giấy khác
Xuất khẩu
Giấy in, viết
Giấy tissue
Giấy vàng mã
Tiêu dùng biểu kiến
2014
(tấn)
3.118.073
107.361
441.189
2.391.550
121.915
56.058
1.801.650
35.050
242.800
1.282.400
150.100
91.300
1.460.873
72.311
221.489
1.109.150
7.665
50.258
144.450
23.100
35.850
85.500
34
2015
(tấn)
3.612.299
80.355
654.996
2.693.585
125.292
58.071
2.002.000
21.000
275.000
1.450.000
160.000
96.000
1.767.299
59.355
405.996
1.243.585
6.292
52.071
157.000
26.000
41.000
90.000
39
2015/2014
(%)
15,85
(25,15)
48,86
12,63
02,77
03,59
11,12
(40,09)
13,26
13,07
06,60
05,15
20,98
(17,92)
(83,30)
12,12
(17,91)
03,61
08,69
12,55
14,37
05,26
14,53
Dân số(triệu người)
90.84
91.88
1,15
Hiện nay, dân số nước ta ngày càng tăng dẫn đến nhu cầu tiêu dùng giấy
tăng, trong đó có giấy in báo tăng lên nhưng năng lực sản xuất nước ta vẫn chưa
đáp ứng được, vẫn phải nhập từ các nước khác. Tính đến năm 2015 nước ta đã
phải nhập khẩu 59.355 tấn giấy báo, còn lượng giấy báo sản xuất được trong
nước chỉ đạt 21.000 tấn. Qua đó lượng nhập khẩu gấp khoảng 3 lần so với lượng
sản suất.
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT-20134371
6
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
GVHD: T.S NGUYỄN HOÀNG CHUNG
Vấn đề đặt ra là cần đẩy mạnh sự phát triển của ngành công nghiệp giấy in
báo sao cho đáp ứng được nhu cầu trong nước, hạn chế việc nhập nguồn nguyên
liệu từ nước ngoài. Việc xây dựng các nhà máy sản xuất giấy in báo công suất
lớn là cần thiết nhằm cung cấp đủ nguồn nguyên liệu để cân bằng với lượng cầu
trong nước.
Mục tiêu của đồ án là thiết kế phân xưởng xeo sản xuất giấy in báo năng
suất 100.000 tấn/ năm. Đồ án gồm tính tốn cân bằng vật chất và cân bằng nhiệt
lượng, là cơ sở để lựa chọn các thiết bị cho dây chuyền. Đây là cơ sở để thiết kế
một nhà máy sản xuất giấy in báo hoàn thiện, đáp ứng nhu cầu sử dụng giấy in
báo cho nước ta.
1.2. Tiêu chuẩn giấy in báo
Theo tiêu chuẩn TCVN 5900:2001
•
Nguyên liệu
Giấy in báo được làm từ hổn hợp bột giấy hoá học và bột giấy cơ học hoặc
bột giấy hố - cơ, trong đó hàm lượng bột giấy cơ học hoặc bột giấy hố - cơ
khơng được nhỏ hơn 65% so với tổng lượng bột giấy.
•
Kích thước
Giấy in báo có hai dạng sản phẩm : dạng cuộn và dạng tờ.
Kích thước sản phẩm được qui định như sau :
- Dạng cuộn : Chiều rộng cuộn : 420 mm; 490 mm; 650 mm; 700 mm; 790
mm; 840 mm; 1060 mm; 1300 mm với sai số cho phép ± 2 mm. Đường
kính cuộn : từ 0,9 m đến 1,0 m.
- Dạng tờ : có hai kích thước chính : 650 mm X 840 mm và 650 mm X 1000
mm với sai số cho phép ± 2 mm.
- Các kích thước khác theo thỏa thuận với khách hàng.
•
Chỉ tiêu ngoại quan
- Giấy phải có màu sắc đồng đều trong cùng một lô hàng. Mặt giấy phải
phẳng, không bị nhăn, gấp, thủng rách.
- Giấy khơng được có bụi, đốm khác màu phân biệt được bằng mắt thường.
Số mối nối trong mỗi cuộn không lớn hơn 1. Chỗ nối phải được đánh dấu
rõ và được nối chắc bằng băng keo theo suốt chiều rộng cuộn.
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT-20134371
7
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
GVHD: T.S NGUYỄN HOÀNG CHUNG
- Lõi cuộn giấy phải cứng, khơng được móp méo, lồi hoặc hụt so với mặt cắt
của cuộn giấy, hai đầu có nút côn làm bằng gỗ hoặc các loại vật liệu khác.
Lõi cuộn giấy khơng được nối, đường kính trong của lõi là 76 mm.
- Các mép giấy và hai mặt cắt bên phải phẳng, thẳng, khơng bị xơ xước.
•
Chỉ tiêu cơ lý, hoá
Bảng 2: Chỉ tiêu kĩ thuật theo TCVN 5900 : 2001
STT
1
Định lượng, g/m2
2
Chiều dài đứt theo chiều dọc, m,
không nhỏ hơn
3
4
•
Tên chỉ tiêu
Độ bền xé theo chiều ngang, mN,
khơng nhỏ hơn
Độ nhám Bendtsen, ml/phút,
không lớn hơn
Mức
Phương pháp thử
40 - 65
TCVN 1270 : 2000
4000
TCVN 1862 : 2000
300
TCVN 3229 : 2000
280
TCVN 3226 : 2001
5
Độ trắng ISO, %, không nhỏ hơn
55
TCVN 1865 : 2000
6
Độ đục, %, không nhỏ hơn
92
TCVN 6728 : 2000
7
Độ thấm dầu, giây, không lớn hơn
30
TCVN 6899 : 2001
8
Độ tro, %, không nhỏ hơn
5,0
TCVN 1864 : 2001
9
Độ ẩm, %
7,0 ±1,0
TCVN 1867 : 2001
Phương pháp thử
- Lấy mẫu theo TCVN 3649:2000
- Điều hòa mẫu theo TCVN 6725:2000
- Phương pháp thử : Các phương pháp thử ứng với từng chỉ tiêu cơ lý, hóa
của giấy in báo được nêu trong bảng 2.
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT-20134371
8
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
GVHD: T.S NGUYỄN HOÀNG CHUNG
PHẦN 2: KHÁI QT CÁC CƠNG ĐOẠN CHÍNH CỦA Q
TRÌNH XEO GIẤY
Bột đã được xử lí ở cơng đoạn chuẩn bị bột xong được chuyển qua dây chuyền
xeo. Dây chuyền xeo gồm có các điểm vận hành chính được minh họa theo sơ
đồ 1:
Bột vào
Hịm tạo áp
Suốt
Hịm hút chân
khơng
Bể thu hồi
Trục bụng chân
khơng
Bể parabol
Ép ướt
Sấy
Bể nghiền thủy
lực
Ép quang
Cuộn đầu máy
Cắt cuộn lại
Hình 1: Các cơng đoạn chính của dây chuyền xeo giấy in báo
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT-20134371
9
ĐỒ ÁN CHUN NGÀNH
GVHD: T.S NGUYỄN HỒNG CHUNG
2.1. Hịm phun bột
Nằm ở phần đầu tiên của máy xeo dài, có nhiệm vụ:
- Tiếp nhận dòng bột đã được chuẩn bị sẵn sàng để xeo giấy.
- Phân phối dòng bột thật đều theo chiều ngang của lưới xeo.
- Phun dòng bột thật đều theo thời gian (hay theo chiều máy chạy) lên lưới
xeo.
Ở đây, sử dụng hịm phun bột có đệm khí, là một hịm khép kín và một tấm
đệm khí ở bên trong. Tốc độ của dòng bột phun ra từ vòi phun là do áp lực của
bơm đưa bột vào (P1) và áp lực nén của dịng khí (P2).
P = P1 + P2
Trong hịm phun bột có các suốt lỗ, chức năng của suốt lỗ này là tạo ra sự
ổn định áp suất và thay đổi hướng chuyển động của dịng bột. Nhờ đó mà tốc độ
của dịng bột chảy ra đồng đều theo chiều rộng của môi phun. Khe phun bột là
khe mà qua đó dịng bột được phun từ hòm phun bột lên lưới xeo. Khe này được
tạo bởi hai tấm, tấm bên dưới là tấm đáy và tấm bên trên. Tấm mơi phun nằm
nghiêng một góc tạo thành khe hở với tấm dưới để dòng bột thốt qua khe hở đó
lên lưới xeo.
Lưu lượng của dịng bột khi lên lưới có thể điều chỉnh được bằng cách thay
đổi độ mở của khe phun.
Thông thường bột được pha loãng trước khi lên lưới, ở đây nồng độ bột được
phun lên lưới là 0,6% để đạt được định lượng của giấy yêu cầu.
2.2. Quá trình hình thành tờ giấy
Quá trình hình thành tờ giấy gồm 3 quá trình thuỷ động học đó là: thốt
nước, chuyển dịch định hướng, và xáo trộn xơ sợi.
Tác dụng quan trọng nhất của q trình thốt nứơc là sự tách nước của
huyền phù xơ sợi hình thành màng xơ sợi. Khi các xơ sợi tự do chuyển động lệ
thuộc lẫn nhau, thoát nước bởi cơ chế lọc và các xơ sợi được tích tụ thành lớp.
2.2.1. Bộ phận lưới của máy xeo dài
Trên bộ phận lưới diễn ra sự thốt nước và hình thành của băng giấy từ
huyền phù bột phun ra từ hịm phun. Sự hình thành ấy có ảnh hưởng nhất định
tới những tính chất quan trọng của giấy thành phẩm.
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT-20134371
10
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
GVHD: T.S NGUYỄN HOÀNG CHUNG
Ở đây ta sử dụng lưới được căng bởi các trục. Trên bộ phận lưới, lưới ôm
lấy trục ngực, lướt trên các bộ phận thốt nước là các tấm suốt và các hịm hút
chân không, lượn cong qua trục bụng và trục dẫn động rồi trở về với trục ngực.
Quá trình hình thành và thốt nước của băng giấy trên bàn lưới, có nhược
điểm là nước thốt về 1 phía, khiến cho việc phân phối chất độn và xơ sợi không
được đồng đều theo chiều dày băng giấy nên thường phải có thêm bộ phận rung
lưới để làm cho chất độn và sơ xợi được phân bố đồng đều hơn trên lưới.
2.2.2. Tấm hình thành
Tấm hình thành có tác dụng đỡ lưới ngang tại điểm dịng bột phun ra từ
mơi phun tiếp xúc với lưới, tờ giấy bắt đầu hình thành trên bề mặt lưới áp sát bề
mặt trên của tấm hình thành. Nó điều chỉnh sự thốt nước ban đầu của huyền
phù bột trên lưới phù hợp, để cho các xơ sợi mịn và chất độn không bị cuốn đi
theo nước.
2.2.3. Tấm thốt nước/ tấm gạt
Trong các máy xeo có tốc độ cao, việc sử dụng nhiều suốt đỡ lưới có
đường kính lớn sẽ xảy ra hiện tượng tốc bột lên khỏi bề mặt lưới tại vị trí các
suốt đỡ lưới, thêm vào đó các xơ sợi vụn cùng các hạt chất độn bị trơi thốt
nhiều theo nước
Để làm giảm hiện tượng này ta thay thế các suốt đỡ bằng tấm gạt nước.
Tấm gạt nước vẫn có tác dụng thốt nước cho tấm bột ướt khi đi qua nó, nhờ áp
lực hút chân không. Điểm yếu khi sử dụng tấm gạt nước này là hiện tượng dính
giấy vào lưới. Để tránh hiện tượng dính giấy này cần phải bố trí các tấm gạt
nước thành từng vùng trên bàn lưới.
2.2.4. Hòm hút chân khơng.
Q trình thốt nước diễn ra nhờ có độ chân khơng do bơm tạo ra. Dưới tác
động của hịm hút chân khơng, băng giấy vừa được thốt nước, vừa được làm
chặt do khơng khí bị hút ra ngồi lớp xơ sợi.
Để hạn chế mất mát xơ sợi, trong các hòm hút độ chân không thường
không cao và tăng dần từ hịm đầu (2÷5 kPa) đến hịm cuối(20÷30 kPa).
Giấy ra khỏi hịm hút chân khơng đạt được độ khơ khoảng 11÷13%.
2.2.5. Trục bụng chân không
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT-20134371
11
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
GVHD: T.S NGUYỄN HOÀNG CHUNG
Trục bụng chân khơng nằm ở cuối bộ phận lưới. Có hai nhiệm vụ chính:
- Truyền động cho tồn bộ hệ thống máy xeo
- Tăng thêm độ khô cho tấm giấy trước khi sang ép ướt
Để đảm bảo nhiệm vụ làm tăng độ khơ cho tấm giấy đạt 18÷20% trong trục
bụng người ta thiết kế các khoang hút chân không. Trên bề mặt trục bụng có
khoan nhiều lỗ để hút chân khơng, đường kính của các lỗ khoảng 7÷8 mm, áp
suất chân khơng trong khoang hút của trục bụng có thể đạt rất cao (85 kPa).
Để tránh ép nát băng giấy và thoát nước thuận lợi, trục ép thường đặt xê
dịch một chút so với trục bụng theo hướng băng giấy chạy. Việc sử dụng hệ ép
trục bụng chân không cho phép nâng cao tốc độ máy, tăng chiều rộng và cải
thiện điều kiện làm việc của máy xeo.
2.3. Ép ướt
Từ bộ phận lưới máy xeo băng giấy được đưa sang bộ phận ép ướt. Q
trình thốt nước ở ép ướt có ảnh hưởng rõ rệt tới các tính chất của giấy như: giấy
được chặt hơn, cấu trúc băng giấy khá hơn (chiều dài đứt tăng lên), độ thấu khí
của giấy giảm đi.
Thiết kế của bộ phận ép cần phải đảm bảo:
- Thoát nước nhiều nhất khỏi băng giấy, cùng với việc đảm bảo các tính
năng cơ-lý của nó
- Độ ẩm của băng giấy phải đồng đều theo khổ ngang
- Băng giấy không bị đứt khi chuyển dịch tự do giữa các hệ ép
Ở đây ta sử dụng 3 lô ép : 2 lơ ép xi và 1 lơ ép ngược.
Q trình ép được diễn ra theo bốn bước sau:
- Bước 1: Bắt đầu cho sự ép nén lên tờ giấy và chăn xeo, khơng khí chứa
trong giấy và chăn bị ép ra, cịn nước thì lấp đầy vào chỗ trống trong giấy.
Tuy nhiên lượng nước làm đầy này chưa đủ để tạo áp suất thủy lực để đẩy
nước khỏi chăn và giấy.
- Bước 2: Tờ giấy chứa đầy nước tạo áp suất thủy lực đẩy nước từ tờ giấy
vào chăn, cho đến lúc chăn len đầy nước thì nước lại bắt đầu bị đẩy ra khỏi
chăn len. Bước 2 diễn ra cho tới điểm giữa của hai trục ép (nơi hẹp nhất). Ở
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT-20134371
12
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
GVHD: T.S NGUYỄN HOÀNG CHUNG
đây lực ép là lớn nhất, áp suất thủy lực đã đạt trị số tối đa trước khi đến
điểm giữa của hai trục (khoảng hở của hai trục là nhỏ nhất).
- Bước 3: khoảng hở giữa hai trục được tăng dần cho đến lúc áp suất thủy
tĩnh trong tờ giấy bị triệt tiêu tương ứng với lúc tờ giấy đạt độ khô cao nhất.
- Bước 4: Cả tờ giấy và chăn ép đều nở ra, và giấy trở thành khơng cịn bão
hịa nước nữa và ở đây đã tạo ra áp suất âm cả trong giấy và trong chăn,
cho nên sẽ có một lượng nước nhỏ lại từ chăn quay lại tờ giấy.
Độ khô của giấy đạt được khi ra khỏi ép ướt khoảng 30÷34%.
Q trình thốt nước ở bộ phận ép ướt có thể tăng cường được bằng cách:
-
Nâng cao tuyến áp giữa các trục ép
Tăng nhiệt độ băng giấy khi ép
Sử dụng chăn tương ứng với chế độ ép
Lắp đặt các hệ ép đúng số lượng và kiểu cách, cho phù hợp với giấy in
báo và tốc độ máy xeo.
2.4. Sấy
Việc làm khô băng giấy đến 92% được tiến hành trên các lơ sấy kim loại
được làm nóng bằng hơi bão hòa hoặc hơi quá nhiệt trong bộ phận sấy máy xeo.
Lượng hơi tiêu hao cho 1 kg giấy là 8.93 kg hơi.
Tốc độ sấy không phải ở mỗi nơi đều giống nhau. Lô sấy thứ nhất và lô sấy
thứ hai ở đầu vào chủ yếu để nâng cao nhiệt độ tờ giấy (gọi là vùng gia nhiệt).
Sau đó tốc độ bốc hơi được tăng lên nhanh chóng ở trên bề mặt sơ sợi (gọi là
vùng tốc độ không đổi). Đến điểm mà nước chỉ còn tồn tại trong các ống mao
quản nhỏ thì tốc độ bốc hơi bắt đầu giảm xuống (gọi là vùng giảm tốc độ). Cuối
cùng cho đến khi độ ẩm trong giấy chỉ cịn 8% thì lượng nước cịn lại trong giấy
rất khó bốc hơi, do có kết hợp chặt giữa nước và các xơ sợi bằng lực hóa lý (gọi
chung là vùng nước kết hợp).
Q trình sấy được thể hiện qua đồ thị hình 2
1.
Vùng gia nhiệt.
2.
Vùng tốc độ không đổi.
3.
Vùng giảm tốc độ.
4.
Vùng nước kết hợp.
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT-20134371
Hình 2: Đồ thị miêu tả quá trình sấy
13
ĐỒ ÁN CHUN NGÀNH
GVHD: T.S NGUYỄN HỒNG CHUNG
Q trình sấy giấy trên nhiều lô sấy, phụ thuộc vào tốc độ máy và đường kính lơ
sấy.
2.5. Ép quang
Ép quang nhằm nâng cao độ bóng, độ phẳng bề mặt và độ chặt của giấy, làm
chiều dài đứt của giấy tăng lên, độ bền gấp giảm đi.
Bộ phận ép quang bao gồm từ 3 đến 10 trục lắp chồng lên nhau theo chiều
thẳng đứng và cơ cấu gia áp giữa các lô với các phụ tùng cần thiết khác. Nhưng
hiện nay thiết bị này được cải tiến nhiều, chỉ cần hai lô (thường một lơ cứng một
lơ mềm) là có thể làm cho giấy có độ nhẵn bóng. Bề mặt giấy phẳng theo u
cầu mà khơng làm cho giấy chai bóng, u cầu giấy phải có độ bền cao khi qua
ép quang cũng bớt nghiêng ngặt hơn.
Giấy ra khỏi điểm ép quang được đưa sang các công đoạn cuộn đầu máy và
cắt cuộn thành thành phẩm.
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT-20134371
14
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
GVHD: T.S NGUYỄN HOÀNG CHUNG
PHẦN 3: LẬP LUẬN LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG
NGHỆ VÀ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ
3.1. Lập luận lựa chọn dây chuyền công nghệ
Dây chuyền sản xuất được lựa chọn dựa trên cơ sở mặt hàng sản xuất,
nguyên liệu đầu vào và năng suất của nhà máy.
Với nhiệm vụ thiết kế được giao, thiết kế công đoạn xeo trong dây chuyền
sản xuất giấy in báo năng suất 100. 000 tấn / năm, căn cứ theo tiêu chuẩn chất
lượng giấy in báo TCVN 5900: 2001, em lựa chọn dây chuyền đáp ứng được các
chỉ tiêu sau:
- Phương pháp sản xuất giấy trên dây chuyền hiện đại, khép kín
- Dây chuyền sản xuất làm việc liên tục
- Phù hợp với tính kinh tế
3.2. Dây chuyền cơng nghệ
3.2.1. Thuyết minh dây chuyền
Bột sử dụng để sản xuất giấy in báo gồm hai loại chính là bột CTMP và bột
DIP. Bột sau khi được xử lí ở phân xưởng chuẩn bị bột được đưa lên hòm tạo áp
trước khi bắt đầu quá trình xeo giấy trên bàn lưới. Bột từ hịm tạo áp loại kín có
đệm khí được điều chỉnh cho xuống lưới xeo qua hệ thống môi phun. Bột lên
lưới có nồng độ 0,6%. Qua bàn lưới, bột được thoát nước một phần tại hệ thống
suốt đỡ, tấm gạt và hịm hút chân khơng; nhờ đó độ khơ tăng lên 11%. Ra khỏi
trục bụng chân không, độ khô của giấy tăng lên 18%.
Tại trục bụng chân khơng, có lắp 2 dao nước làm nhiệm vụ cắt biên, do vậy
có giấy cắt rơi ra và được đưa về bể parabol. Nước trắng thoát ở bộ phận dưới
lưới được đưa về bể thu hồi nước trắng đặt dưới lưới. Tuy nhiên, bể này chia
làm hai ngăn, một ngăn chứa nước dưới suốt đỡ lưới. Nước này sử dụng để pha
loãng bột trước khi vào lọc cát. Một ngăn chứa nước ra từ hịm hút chân khơng
và trục bụng chân khơng, nước này sau đó được qua thiết bị tuyển nổi. Phần bột
thu được sẽ được dùng để sản xuất các sản phẩm cấp thấp. Phần nước lọc được
chứa vào bể nước lọc sử dụng cho các bể thủy lực, hoặc dùng pha loãng các
khâu chuẩn bị nếu cần.
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT-20134371
15
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
GVHD: T.S NGUYỄN HOÀNG CHUNG
Giấy ra khỏi trục bụng chân khơng có độ khơ 18% được chuyển sang hệ 3 cặp
ép nhờ một lô bắt giấy. Khi chuyển từ lô bắt giấy sang hệ ép ướt, giấy có thể bị
đứt. Giấy đứt này được đưa về bể parabol và lượng giấy này sau này sẽ quay lại
bổ sung vào nguyên liệu ban đầu dưới dạng giấy tái sinh. Ép ướt gồm ba cặp ép,
trong đó có 2 cặp ép thuận và một cặp ép nghịch. Sau khi ép ướt, giấy đạt được
34% độ khô và đi vào bộ phận sấy. Sau sấy, độ khô tăng lên đến 92%, rồi đi
vào lô lạnh rồi sang ép quang trước khi vào cuộn đầu máy để cuộn thành cuộn
lớn. Sau đó đến bộ phận cắt cuộn lại theo kích thước yêu cầu và bao gói trước
khi vào kho thành phẩm.
Giấy đứt ở bộ phận sấy, cuộn đầu máy hay giấy lề ở bộ phận cắt cuộn lại đều
được thu hồi đem về bể nghiền thủy lực giấy rách để tiếp tục sử dụng cho phần
chuẩn bị bột.
3.2.3. Sơ đồ dây chuyền công nghệ
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT-20134371
16
ĐỒ ÁN CHUN NGÀNH
GVHD: T.S NGUYỄN HỒNG CHUNG
3.3. Thơng số công nghệ
Bảng 3: Bảng chỉ tiêu kĩ thuật
Chỉ tiêu
STT
ĐVH
Tên chỉ tiêu
1
Chọn
mm
420, 490,
650, 700,
790, 840,
1060,
1300
650,
700,
1300
Hàm lượng độn tổn
thất
%
38÷42
40
Độ ẩm
%
7±1
8
Tổn thất do đứt
%
Khổ rộng đầu máy
2
3
Tài liệu
Cho phép
Kích thước cuộn
con
Cắt
cuộn
lại
Đơn vị
TCVN
59002001
II-454
Tính
mm
6720
6720
II-710
Độ ẩm
%
7±1
8
Tổn thất do đứt
%
TCVN
59002001
Độ khơ giấy vào
%
91÷93
92
Ép
Độ khơ giấy ra
quang
%
91÷93
92
Tổn thất do đứt
%
1
%
34
Cuộn
đầu
máy
Độ khô giấy vào
4
Sấy
Độ khô giấy ra
%
Mất mát do đứt
%
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT-20134371
Tính
91÷93
92
TCVN
59002001
I-338
1
17
ĐỒ ÁN CHUN NGÀNH
5
Ép
ướt
Độ khơ giấy vào
%
18÷20
18
Độ khơ giấy ra
%
30÷34
34
Tổn thất do đứt
%
Nước giặt chăn
m3/tấn
7
I-338
1
4,8
4,8
I-338
Nước vệ sinh trục
3
m /tấn
2
2
Nồng độ nước
trắng (khơng dùng
trợ bảo lưu)
g/l
4
4
I-793
Độ tro của nước
trắng
%
65÷75
65
I-740
Độ khơ giấy vào
%
11÷13
11
Độ khơ giấy ra
%
18÷20
18
Tổn thất do cắt
biên
6
GVHD: T.S NGUYỄN HỒNG CHUNG
Trục
bụng Độ co ngót
chân Nước cắt biên
khơng
Nước vệ sinh trục
I-338
%
Tính
%
3÷4
4
m3/ tấn
2
2
II-889
3
m / tấn
2
2
Nồng độ nước
trắng
g/l
0,78
0,78
I-439
Độ tro nước trắng
%
60÷75
65
I-740
%
2÷2,5
2
Hịm Độ khơ giấy vào
hút
Độ khơ giấy ra
chân
khơng Nước làm kín bơm
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT-20134371
I-338
%
11÷13
11
m3/ tấn
2
2
II-889
18
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
8
Nồng độ nước
trắng (chưa có trợ
bảo lưu)
g/l
0,78
0,78
I-739
Độ tro nước trắng
%
60÷75
60
I-740
Nồng độ bột lên
lưới
%
0,6÷0,7
0,6
Độ khơ giấy ra
%
2÷2,5
2,5
Suốt Nồng độ nước
đỡ lưới trắng ( chưa có trợ
bảo lưu)
g/l
3,46
3,46
I-739
Độ tro nước trắng
%
30
30
I-740
m3/ tấn
15,4
15,4
II-889
Nước rửa lưới
9
Hòm
tạo áp
I-338
Nồng độ bột vào
%
Nồng độ bột ra
%
Tính
0,6÷0,7
0,6
I-338
Lượng hồi lưu
Nước cấp cho vịi
phun
10
GVHD: T.S NGUYỄN HỒNG CHUNG
Nồng độ bột vào
Bể
parabol Nồng độ bột ra
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT-20134371
%
20÷25
20
m3/tấn
0,4
0,4
%
Tính
%
Tính
II-796
19
ĐỒ ÁN CHUN NGÀNH
GVHD: T.S NGUYỄN HỒNG CHUNG
PHẦN 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT(CBVC)
4.1 Nguyên tắc tính
Tính theo sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất giấy in báo cho một tấn sản
phẩm (1000kg) xuất xưởng định lượng 52 g/m2.
Tính theo nguyên tắc bảo toàn khối lượng:
Tổng lượng vật chất vào+ Lượng vật chất bổ sung = Tổng lượng vật chất
ra + Lượng vật chất tổn thất
- Kí hiệu các đại lượng đang sử dụng:
Q : Tổng lượng dịch thể
kg
G : Lượng chất rắn
kg
W: Lượng nước
kg
J : Lượng chất độn
kg
T : Lượng xenluloza
kg
C: Nồng độ dịch thể
%
- Quan hệ giữa các đại lượng:
I
Q=G+W
G=J +T
III
IV
Điểm vận hành
G = C.Q
(ĐVH)
Q = G/C
QI + QIV = QII + QIII
II
GI + GIV = GII + GIII
- Quy ước các điểm vận hành:
I : Lượng vào
kg
II : Lượng ra
kg
III : Lượng mất mát
kg
IV : Lượng bổ sung
kg
Để tính tốn được ta phải thiết lập một hệ phương trình với các ẩn số là các
đại lượng như đã liệt kê ở trên. Sau đó giải hệ phương trình để tìm ra các thơng
số của từng cơng đoạn.
- Hàm lượng chất độn có trong giấy tính theo công thức sau:
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT-20134371
20
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
Hp =
100.(Z −Zb )
100 − Zb −C
GVHD: T.S NGUYỄN HỒNG CHUNG
%
Trong đó:
Z : Độ tro của giấy, chọn Z = 5% (TCVN)
Zb : Độ tro của xenluloza, chọn Zb = 0,09%
C : Lượng chất độn tổn thất khi nung với CaCO3 = 38 ÷ 40% ,
chọn C =40%.
- Tính Hp :
Hp =
100.(5 −0,09)
100 − 0,09 −40
= 8,20%
4.2. Tính cân bằng vật chất tại từng điểm vận hành
4.2.1. Cắt cuộn lại ( ĐVH-1 )
❖ Lượng ra cắt cuộn lại :
Ta có :
CII-1 = 92%
QII-1 = 1000
kg
GII-1 = CII-1 . QII-1
= 0,92 . 1000
= 920
kg
WII-1 = QII-1 − GII-1
= 1000 − 920
= 80
kg
JII-1
= 0,082 . 920
= 75,44
kg
= 920 – 75,44
=844,56
kg
= Hp . GII-1
TII-1 = GII-1 − JII-1
❖ Lượng vào cắt cuộn lại :
- Chiều rộng cuộn giấy đầu máy : 6720
- Kích thước sản phẩm :
+ 2 cuộn 650 mm
+ 3 cuộn 700 mm
+ 3 cuộn 1300 mm
- Chiều rộng 2 bên lề cắt :
6720 – ( 2.650 + 3.700 + 3.1300 ) = 70 mm
- Tỷ lệ mất mát:
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT-20134371
21
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
GVHD: T.S NGUYỄN HOÀNG CHUNG
70
∙ 100 = 1,04 %
6720
Trong cắt cuộn lại còn mất mát do bị đứt giấy tại các đầu giấy, cắt không
đạt yêu cầu, giấy bị nhàu. Do đó mất mát thường cộng thêm 0,3÷ 0,5%, với giấy
in báo ta cộng thêm 0,46%. Như vậy tổng mất mát tại cắt cuộn là 1,5%.
Ta có :
CI-1 = 92%
GI-1 + GIV-1 = GII-1 + GIII-1
GIV-1 = 0
GIII-1 = 0,015 . GI-1
GI-1 = GII-1 + 0,015 . GI-1
GI-1 =
QI-1 =
GII−1
1−0,015
GI−1
CI − 1
∙ 100
=
=
920
1 −0,015
934,01
92
∙ 100
= 934,01
kg
= 1015,23
kg
WI-1 = QI-1 – GI-1
= 1015,23 – 934,01
= 81,22
kg
JI-1 = Hp . GI-1
TI-1 = GI-1 – JI-1
= 0,082 . 934,01
= 76,59
kg
= 934,01 – 76,59
= 857,42
kg
= 14,01
kg
= 15,23
kg
WIII-1= QIII-1 – GIII-1 = 15,23 – 14,01
= 1,22
kg
JIII-1 = Hp . GIII-1 = 0,082 . 14,01
TIII-1 = GIII-1 – JIII-1 = 14,01 – 1,15
= 1,15
kg
= 12,86
kg
❖ Lượng mất mát ở cát cuộn lại:
CIII-1 = 92%
GIII-1 = 0,015 . GI-1 = 0,015 . 934,01
QIII-1 =
GIII−1
CIII−1
∙100 =
14,01
92
∙ 100
❖ Lượng bổ sung:
Khơng có bổ sung nên QIV-1 = 0
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT-20134371
22
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
GVHD: T.S NGUYỄN HOÀNG CHUNG
Tổng kết:
CI-1 = 92%
GI-1 = 934,01
kg
QI-1 = 1015,23 kg
WI-1 = 81,22
kg
JI-1 = 76,59
kg
TI-1 = 857,42
kg
CIII-1 = 92%
QIV-1 = 0
CẮT CUỘN LẠI
GIII-1 = 14,01 kg
(ĐVH- 1)
QIII-1 = 15,23 kg
WIII-1 = 1,22 kg
JIII-1 = 1,15 kg
TIII-1 = 12,86 kg
CII-1 = 92%
GII-1 = 920
kg
QII-1 = 1000
kg
WII-1 = 80
kg
JII-1 = 75,44
kg
TII-1 = 844,56
kg
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT-20134371
23
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
GVHD: T.S NGUYỄN HOÀNG CHUNG
4.2.2. Cuộn đầu máy ( ĐVH- 2)
❖ Lượng ra ở cuộn đầu máy :
Lượng ra ở cuộn đầu máy ( ĐVH - 2) bằng lượng vào cắt cuộn lại ( ĐVH – 1)
Ta có :
CII-2 = 92%
GII-2 = 934,01
kg
QII-2 = 1015,23
kg
WII-2 = 81,22
kg
JII-2
kg
= 76,59
TII-2 = 857,42
kg
❖ Lượng vào ở cuộn đầu máy :
- Tổn thất 1% do đứt giấy
Ta có :
CI-2
= 92%
GI-2 + GIV-2 = GII-2 + GIII-2
GIV-2 = 0
GIII-2 = 0,01 . GI-2
GI-2
= GII-2 + 0,01 . GI-2
GI-2
=
QI-2
=
𝐺𝐼𝐼−2
1 −0,01
𝐺𝐼−2
𝐶𝐼−2
=
=
934,01
1−0,01
943,44
0,92
= 943,44
kg
= 1025,48
kg
WI-2 = QI-2 – GI-2
= 1025,48 – 943,44
= 82,04
kg
JI-2
= Hp. GI-2
= 0,082 . 943,44
= 77,36
kg
TI-2
= GI-2 – JI-2
= 943,44 – 77,36
= 866,08
kg
❖ Lượng mất mát ở cuộn đầu máy :
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT-20134371
24
ĐỒ ÁN CHUN NGÀNH
GVHD: T.S NGUYỄN HỒNG CHUNG
Ta có :
CIII-2 = 92%
GIII-2 = 0,01. GI-2
QIII-2 =
𝐺𝐼𝐼𝐼−2
𝐶𝐼𝐼𝐼−2
= 0,01 . 943,44
=
9,43
0,92
= 9,43
kg
= 10,25
kg
WI-2 = QIII-2 – GIII-2
= 10,25 – 9,43
= 0,82
kg
JIII-2 = Hp . GIII-2
TIII-2 = GIII-2 – JIII-2
= 0,082 . 9,43
= 0,77
kg
= 9,43 – 0,77
= 8,66
kg
❖ Lượng bổ sung :
Khơng có bổ sung nên QIV-2 = 0
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT-20134371
25