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1、日产300吨OCC废纸制浆工艺设计设计毕业设计日产300吨OCC废纸制浆工艺设计1课程设计的目的(1)它是高等学校学生在学完基础课程和专业课程理论后，进行的最后一个实践性教学环节，设计过程中，课复习和巩固所学知识，练就综合应用所学相关知识的能力，创造性的投放接下来的实际生产 。(2)它是造纸学院针对毕业生实际情况，对毕业设计的一次提前演练和专业知识的巩固。具有很高的针对性和实际作用，保证学生在以后的毕业设计能力更高效的完成。2课题的任务（1） 确定生产工艺流程方案，画出方框图。（2） 在选择一个方案与所设计的主方案进行比较，说明所选定工艺流程的合理性与先进性。 （3） 选择所设计的主方案的工艺
2、参数。（4） 浆水平衡计算。（5） 主要设备选型。（6） 用AutoCAD画出工艺流程图和浆水平衡图。3课题的国内外现状我国造纸工业废纸回收与利用现状 我国的废纸利用率随着造纸工业的发展而迅速上升。从图3-1和表3-1可以看出：废纸浆消耗量从2001年的1310万吨上升到2007年的4017万吨，增长了207%；废纸浆的利用率从2001年的44.0%提高到2007年的59.3%，增长了15个百分点。废纸浆中进口废纸所占的比例明显增长。2007年废纸进口量2256万吨，占全年废纸消耗量的44.9%，而2001年废纸进口量624万吨，占当年废纸消耗量的38.1%，2007年比2001年增加了6.8
3、个百分点。 废纸消耗量增长的主要驱动力来源于纸和纸板消费量的快速增长。2007年纸和纸板消费量7290万吨，比2001年的消费量3683万吨增加了3607万吨，上升了98%，几乎翻了一番。但是由于我国木浆资源缺乏，加上进口木浆价格上扬，尽管2007年进口木浆量达到845万吨（表2），比2001年进口量490万吨增加了72.4%，但进口木浆仅占纸浆消耗总量的12.5%，而国产非木浆产量无大变化，虽维持在1300万吨/年左右，但其所占纸浆消耗总量的比例呈下降的趋势。因此，在纸浆消费结构不断优化和环保要求不断提高的背景下，纸浆消费量的缺口主要通过大量增加废纸消耗量和适量增加国产木浆消耗量来弥补。 我
4、国国内废纸消耗量在废纸浆消耗总量中仍占有主要地位，但总体上呈下降趋势，已由2001年的61.9%下降至2007年的55.1%；而同期进口废纸消耗量由38.1%上升至44.9%。尽管国内废纸的回收率2007达到了37.9%，仍低于47.7%的世界平均水平和发达国家70%左右的水平。但是应当看到，随着纸和纸板消费量以及废纸消耗量逐年的快速增长，近年来我国废纸回收总量由2001年的1013万吨增加到2007年的2765万吨，翻了1.7倍。表3-1 2001-2007年我国废纸回收利用统计表年度纸和纸板产量/万吨纸和纸板消费量/万吨纸浆总消耗量/万吨废纸回收量/万吨废纸回收率/%废纸浆用量/万吨废纸浆
5、利用率/%废纸进口量/万吨2001320036832980101327.5131044.06242002378044153470133830.3162047.06872003430048063910146230.4192049.19382004495054394455165130.4230551.712302005560059305200180930.5281054.017032006650066005992226334.3338056.419622007735072906769276537.9401759.32256注：废纸浆量=废纸量0.8图3-1 2001-2007年我国废纸利用情况表3
6、-2 2006-2007年我国造纸工业纸浆消耗情况品种2006占总浆量/%2007占总浆量/%同比增加/%总浆量/万吨5992100676910012.97木浆/万吨1322221450229.68 其中：进口木浆79613845126.16废纸浆/万吨33805640175918.85 其中：进口废纸浆15702618052714.97非木浆/万吨1290221302190.93注：废纸浆=废纸量0.8 国家产业政策的调整是近年来我国国内废纸回收量快速增长的主要原因。例如，国家发改委、环保总局等部委颁布了一系列有关的政策和文件，对节能减排、环保以及行业发展规划做出了方向性的指导和约束性的规定
7、。对于造纸行业，要加大国内废纸的回收利用，增加纸浆消费结构中木浆的比例。近一年多来，国际纸浆价格、废纸价格一路攀升，这在一定程度上，也进一步加大了国内废纸回收力度的决心和信心，降低对进口废纸的依赖程度。毋庸置疑，采用进口废纸的理由主要是因为进口废纸质量好于国内废纸。进口废纸中，木浆的比例不仅高而且基本不含非木材纤维原料。就针叶木而言，材种总体上好于国内通常所使用的马尾松、落叶松等厚壁纤维原料。 废纸消费的最大去向为新闻纸和包装纸板如箱纸板、瓦楞原纸、白纸板等产品的生产。近年来，许多现代化的以废纸为主要原料的大型制浆造纸生产线纷纷落户我国，不仅使国内纸和纸板的产能得到增加，而且也大大提升了产品的
8、生产质量，在节能降耗和增产减排方面明显改进。典型的造纸生产线如：山东省华泰纸业2台40万吨/年新闻纸机、河北省诺斯克龙腾纸业30万吨/年新闻纸机、江苏省太仓九龙纸业4台40万吨/年箱板纸机、江苏常熟理文纸业40万吨/年箱板纸机、浙江宁波中华纸业100万吨/年白板纸机等等。在新增的高产能的企业中，大多数为“三资”企业，这也是近十年来我国造纸行业的一大特点。国外废纸利用状况 废纸回收率最高的依次为香港、德国、韩国、日本、中国台湾，其中香港和德国废纸回收率分别高达88.2%和71%。废纸利用率最高是墨西哥、中国台湾和韩国，墨西哥的造纸绝对依赖于废纸原料。据估算，回收1吨办公类废纸，可生产0.8吨再生
9、纸，和应节约木材4立方米。如果把今天世界上所用办公纸张的一半加以回收利用，就能满足新纸需求量的75%，相当于800万公顷森林免遭砍伐。美国美国是世界最大的纸浆和纸板生产大国，也是消费大国。美国大力提倡回收利用废纸，促进企业用废纸生产纸板及包装材料。如美国stone容器公司用废纸生产出cordeck瓦楞平板，用于商品的包装运输；R-Tech公司生产的E-cubes包装材料，是用回收废纸制成的，加入填充物后可包装易碎物品，与泡沫塑料相比，在填充使用中更为方便、快捷，可填充任何形状的商品，可回收，可生物降解，无毒。 日本日本的纸产量仅次于美国，近年来日本纸和纸板的产量呈逐年上升的趋势，2001年其产
10、量为3071.7万吨，是1990年的1.1倍。而在1990年至2001年的11年间，日本木浆的消耗量基本保持不变，这是因为废纸已成为日本造纸工业的主要原料。2001年，废纸占日本纸和纸板生产原料的58%。 根据日本废纸再生促进中心统计，日本2003年上半年的废纸消费为8975842吨，比2002年同期增长了1.7%。其中纸的用量为3088371吨，增长了1.5%，纸板的用量则为5887471吨，增长了1.8%。若从旧新闻纸及旧杂志纸来看，纸的旧新闻纸用量为2060660吨，增长了0.9%；旧杂志纸用量则为208543吨，增长了13.6%，显见文化用纸使用旧杂志纸的部分仍然持续增长。不过，纸板在
11、使用旧新闻纸及旧杂志纸的数量上分别减少了2.7%及2.8%，显示此2种废纸用量正逐渐转移到文化用纸上来。另外，废纸回收率为65.3%，利用率为59.6%，大致维持与2002年相当的水平德国德国虽然缺乏纤维资源，每年要大量进口商品纸浆和纸张，但由于消费量大，废纸回收率高，每年有大量废纸出口。德国是世界上第二大废纸出口国，2000年废纸和纸板产量1818.2万吨，消费量1911.2万吨；废纸回收量1357万吨，回收率71%；同年废纸净出口257.8万吨，占总回收量19%，这一水平和美国十分接近。 德国双向系统回收组织（DSD）在欧盟竞争法规的管辖下，将被迫向欧盟各国开放包装废弃物回收合同的招标规则
12、。USD由德国414家包装纸收集、分类和再生经营商所组成，年收集150万吨废纸，其中包括瓦楞纸箱。该组织给废纸收集者年补贴5000万欧元（5300万美元），费用由德国国家级绿点标记系统在年收入中支出。欧盟已迫使DSD终止和解除2004年1月以前的合同招标工作，要求其对欧盟其他国家经营包装废弃物业务的集团订户开放。目前，有关机构正对DSD所拟订的新合同条款文字进行调研，以便对纸包装回收者所给予的补贴金额进行削减提出意见。芬兰 芬兰森林资源丰富，森林占国土面积70%以上，每年出口大量的木浆纤维。尽管如此，1990年以来他们也开始重视废纸回收，每年达50-60万吨。芬兰历来重视对废纸的回收和利用，各
13、城镇的居民区和大商场都没有分类垃圾箱，居民自觉将旧报纸、杂志、广告和废纸板等无偿送到指定回收点。去年，芬兰人均废纸回收量达143公斤，在世界上名列前茅。在2002年回收的废纸和纸板中，40%被用于生产纸板产品。36%用于生产新闻纸，21%用于生产各种软性纸。在芬兰纸张和纸板生产所用的原料中，回收废纸的比例占5.6%。课题设计的必要性1.利用回收纤维造纸，可以大大减少林木、水、电消耗和污染物排放。据专家介绍，回收一吨的废纸能生产0.8吨再生造纸纤维，可以少砍17棵大树，节约3立方的垃圾填埋场空间。2.在国外，废纸被称为城市中的森林资源，因为无论是废旧的报纸、书刊纸、办公用纸，还是牛皮纸、纸盒、瓦
14、楞纸等，都是宝贵的纤维资源。3.用废纸造纸，能耗低、环保处理费用低、单位原料成本低，在我国废纸配抄生产的新闻纸，比用原生木浆生产成本可降低300元/吨，还可减少环境污染，因此人们把利用回收纤维生产的纸和纸板称为绿色产品。4.以废纸为资源获节约环保双赢从生产环保再生纸的北京造纸七厂获悉用1.25吨文化用废纸做原料，可生产一吨再生办公纸。按国际标准计，可节约4立方米木材、100.立方米、600度电、1.2吨煤、300公斤化工原料、用于处理废渣的资金150元、用于填埋废渣的用地，避免了因填埋废渣造成对周边地下水的污染，还少生产5万吨再生纸计，可节约500万吨立方米、木材20万立方米等。5.废纸处理技
15、术发展前景废纸的价格继续上扬，废纸质量将继续恶化，为了解决由于废纸质量下降而给生产带来的种种问题，人们不断地在生产中加入设备，是废纸处理工艺流程日益趋于复杂化，从而使投资、能源、生产成本增加，给废纸行业带来不少压力。为此，对废纸处理技术，人们期待着能获得更紧凑、更完善、效率更好的工艺技术和设备。4 生产工艺流程设计4.1 生产设计工艺概述 将回收的OCC通过水力碎浆机的碎解，然后经过各段除渣器、压力筛来除去浆中的杂质，中间经过一次纤维分级，这样可以更好的对纸浆进行分级然后使用，大大的提高了经济效益以及纸浆的质量，使我们生产出来的产品更具有价值。4.2 设计工艺流程图（注：在设计工艺流程图中有A
16、、B两个方案，其中A方案是本次设计的主选方案，B方案是所选择的与主方案进行对比的方案，设计中选择了纤维粗筛之后没有进行纤维分级作为A方案）4.3 生产工艺设计流程图解析 A 方案生产工艺设计流程图解析（1）浆料系统回收的OCC水力碎浆机高浓除渣器贮浆塔一级三段粗筛中浓除渣器一级三段低浓除渣一级三段精筛轻质除渣器多圆盘浓缩机贮浆池（2）白水系统回收利用多圆盘浓缩机出来的白水，添加到各个工段中，不够的则从造纸车间获取。B 方案生产工艺设计流程图解析（1）浆料系统回收的OCC水力碎浆机高浓除渣器贮浆塔一级三段粗筛中浓除渣器分级筛一级三段低浓除渣多圆盘浓缩机短纤贮浆池一级三段低浓除渣一级三段精筛一级二
17、段逆向除渣多圆盘浓缩机长纤贮浆池 （2）白水系统：回收利用多圆盘浓缩机出来的白水，添加到各个工段中，不够的则从造纸车间获取。4.4 A、B两方案的对比讨论A方案纸浆在经过中浓除渣后没有经过纤维分级筛选处理，用的是常规的筛选，B方案加了纤维分级筛选。常规筛选的目的是尽量不损失可用纤维的前提下将废纸的纸浆的非杂质出去，也即两段良浆与粗渣或非杂质的分流；分级筛选的目的则是将一定质量的纤维分流不同的技术处理，用来生产不同品种的纸和纸版。有效地分级筛选是为了能生产粗质量较好的长纤维组分。对于生产瓦楞原纸，在制浆流程上选用纤维不分级方案，因为分级成本高，设备投资大，对于相同品级的瓦楞原纸加强多轮除砂已可达
18、到A级瓦楞原纸的生产，为节省成本故采用不分级方案B。4.5 工艺参数汇总表进浆浓度良浆浓度尾浆浓度排渣率备注碎浆机10%4.5%10%沉砂井8%10%5%抓斗6%水力清渣机5%10%60%圆筒筛5%10%30%一段高浓除渣器4%3.8%4%沉渣槽1.5%8%0.8%二段低浓除渣1.1%1.0%15%一段粗筛3.25%3.2%20%二段粗筛3.1%3.05%20%一段中浓除渣器3.0%2.9%4%二段中浓除渣器2.8%2.7%4%三段中浓除渣器2.6%2.5%4%分级筛2.3%1.6%（长纤）55%（短纤）一段低浓除渣器1.1%1.35%18%短纤二段低浓除渣器0.9%1.20%18%短纤三段低
19、浓除渣器0.7%0.95%18%短纤多盘浓缩机0.8%11%3%短纤一段低浓除渣器1.4%1.3%16%长纤二段低浓除渣器1.2%1.1%16%长纤三段低浓除渣器1.0%0.9%16%长纤一段精筛1.2%1.1 %20%长纤二段精筛1.0 %0.9%20%长纤三段精筛0.8%0.7%20%长纤一段逆向除渣器0.9%0.8%20%长纤二段逆向除渣器0.70.6%20%长纤多圆盘浓缩机0.7%11%2%长纤 4-1工艺参数表（长纤代表长纤维，短纤代表短纤维。采用的是一吨风干浆进行计算）5生产工艺流程平衡计算浆水平衡计算数据依据：以1吨风干浆（11%水分为基础。单位：纤维为kg,液体为L）浆水平衡计
20、算过程Q3 Q1多圆盘浓缩机 Q2已知：Q110 00, C1=11%，C3=0.7%，多圆盘浓缩机的损失率为2%所以： Q3 = Q11-2%=1020.41 V3=145772059 V1=9090.91 V2=V3V1=136681068 Q2=Q3Q2=18.37 C2=0.0149% V6 Q4 Q5 Q 7 Q 11一段逆向除渣 Q12二段逆向除渣 Q8 Q9 Q10 V7已知：C7=0.7%； C4=0.8%； 排渣率为20%； C12=0.9%; C8=0.6%;所以：Q5=Q1220%)=255.10 Q5=Q7 Q12=Q4+Q5 =12750.51 Q8=Q7-Q11 Q
21、11= Q720%=51.02V4=Q4/C4=127551.25; V12=Q12/C12=141723.33;V5=V12V4=1412.08 V7=Q7/C7=36442.86 C5=Q5/V5=1.8% V6=V7-V5=22270.78 Q8=204.08 V8=Q8/C8=34013.33 V11=V7-V8=2429.53 C11=Q11/V11=2.1% Q9+Q10=Q12-Q8=1071.43 V9+V10+V7=V12-V8=107710.00 Q23 Q8V22 Q21 Q13 Q16 Q14 V20 Q17 Q15一段精筛二段精筛三段精筛 Q9 V19 Q10 已知：
22、 名称 进浆浓度 良浆浓度 排渣率 一段精筛 1.2% 1.1% 20% 二段精筛 1.0% 0.9% 20% 三段精筛 0.8% 0.7% 20%所以： Q16=Q10/1-20%=Q10/0.8 Q13=Q16-Q18 = Q 210.2 Q21=Q13+ Q9； Q16=Q14+Q10 Q17= Q15+ Q18 Q23= Q21 Q14 =Q17得：Q21=(Q9+ Q10) /1-20%20%20%=1080.07 Q13=216.01Q9=Q21-Q13=864.06； Q10=207.37； Q16=259.21Q14=51.84 Q17=Q14=51.84 Q18=Q16-Q1
23、3=43.2；Q15=Q17-Q18=8.63； V9=Q9/C9=78550.91 V10=Q10/C10=23041.11；V13=V21V9=11454.92； V16=Q16/C16=25921； V17=Q17/C17=6480； V18=Q18/C18=6171.43 V21=Q21/C21=9005.83； V14=V16V10=2879.89 V15=V17V18=308.53 V22=V21V23=6923.52 V19=V16V18- V13=8294.65 C13=Q13/V13=1.89%； C14=Q14/V14=1.80%； V7=6117.98 短纤Q35 Q27
24、 V33 Q34 Q24 Q29 Q25 Q30 Q26一段低浓除渣 二段低浓除渣三段低浓除渣 V31 V32 Q23 Q28已知： 名称 进浆浓度 良浆浓度 除渣率 一段低浓除渣 1.4% 1.3% 16% 二段低浓除渣 1.2% 1.1% 16% 三段低浓除渣 1.0% 0.9% 16% 所以： Q34=Q23Q24； Q26=0.16Q30； Q29=Q27Q25； Q24=0.16Q34； Q25=Q30=0.16Q29； Q30=Q28-Q26； Q35=Q34-Q27； Q27=Q29-Q25； 得： Q34=Q23/(1-0.16)=1285.80 Q24=Q340.16=205
25、.73； Q30=38.03； Q26=0.16Q30=6.08 Q28=Q30Q26=31.95 Q29=Q24+Q28=237.68； Q35=1086.15； Q27=199.65 V24= V34V23=8810.55 C24= Q24/V24 = 2.3% V25=V29V27=656.67 C25=Q5/V25=2.3%； V26=V30V28=253 V27=Q27/C27=18150； V29=Q29/C29=19806.67 C21=Q21/V21=1.8%； V30=Q30/C30= 3803V34=Q34/C34=91842.86V28=Q28/C28=3550Q37 短
26、纤Q36分级筛 长纤Q35 已知：C35=1.6%； C37=3.15%； 短纤比例55%；Q35=1086.15 Q37=Q36Q35； Q36=0.55Q37；得： Q37=2413.67 Q36=1327.52； V37=Q37/C37=104942.03 V36=V37V35=37057.65 C36=Q36/V36=3.58%； 短纤Q36 Q43 V46 Q45 Q38 Q39 Q40 Q41 Q42一段低浓除渣 二段低浓除渣三段低浓除渣 V41 V48 Q49 Q44已知： 名称 进浆浓度 良浆浓度 除渣率 一段低浓除渣 1.1% 1.0% 18% 二段低浓除渣 0.9% 0.8
27、% 18% 三段低浓除渣 0.7% 0.6% 18% 所以： Q36=Q45-Q43； Q45=Q38Q49； Q39= Q38Q44；Q39=Q43Q40；Q40=Q42Q44= Q41 Q38=0.18Q45； Q40=0.18Q39； Q42=0.18Q41； Q41= 0.18Q39； 得： Q39=Q36/(0.82+0.180.18)/0.18-0.82= 339.04 Q41= Q400= 0.18Q39= 61.03 Q45= Q36Q43 =1605.53 Q43=Q39Q40=278.01 Q38=0.18 Q45=288.99； Q49= Q45Q38=1316.54 Q
28、42=0.18 Q41 =10.98 Q44=Q39Q38=50.04 V38= V45V49=14304.27 C38= Q38/V238= 2.0%V39=Q39/C39=37671.11； V40=V39V43=2919.86 V41=Q41/C41=8718.57V42=V42V44=378.57 C42=Q42/V42=2.9%； V43=Q43/C43=34751.25 V44=Q44/C44=8340V45=Q45/C45=145957.27V47=V39V38 V45=15026.84V46=V45V36 V43=74148.37短纤 Q49V53 Q52 多圆盘浓缩机 Q50
29、 Q51已知：C49=1.0%； C52=0.8%； C50=11%；损失率为3%； Q49=1316.53 V49=131653Q49=Q52=1316.53 Q52=Q50 Q51； Q51=0.03Q52；得： Q52=0.03Q52 +Q50Q51=0.03Q52=39.495 Q50=1277.03； V52=Q52/C52=164566.25 V53=V52V49=32913.25 V51=V52V50=15295.68 V50=Q50/C50=11609.45 C51=Q51/V51=0.024%；Q67 Q60 V64 Q62 Q55 Q56 Q57 Q58 Q59一段中浓除渣
30、 二段中浓除渣三段中浓除渣 Q54 V65 V66 V63 Q37 Q61已知： 名称 进浆浓度 良浆浓度 除渣率 一段中浓除渣 3.0% 2.9% 4% 二段中浓除渣 2.8% 2.7% 4% 三段中浓除渣 2.6% 2.5% 4% 所以：Q55=0.04 Q62 Q57=0.04Q56 Q59=0.04Q58 Q60Q67= Q55Q54= Q62； Q56=Q61Q55； Q58=Q59 Q61= Q57 Q54=Q37； Q60=Q56 得： Q62=Q37/(1-0.04)=2514.24 Q55=Q620.04=100.57； Q58=4.18 Q59=0.04Q58=0.167
31、Q61=Q58Q59=4.01 Q56=Q55+Q61=104.58 Q60=Q56Q57=100.4 Q67=Q62Q60=2413.84 V54=Q54/C54=83230； V55= V62V54=578 C55= Q55/V55 = 17.4% V62=Q62/C62=83808 V56=Q56/C56=3735 V58=Q58/C58=106.77 V61=Q61/C61=160.4； ； V65=V56V55 V61=2996.6 V57=V56V60=16.48 V66=V58V57=144.29 V60=Q60/C60=3718.52 V59=V58V61=0.37 C59=Q
32、59/V59=47.14%；V67=Q67/C67=75432.5 V64=V62V67 V60=4656.98 Q71 Q73 Q68 Q69 Q70 一段粗筛二段粗筛 V72 Q67已知： 名称 进浆浓度 良浆浓度 排渣率 一段粗筛 3.25% 3.% 20% 二段粗筛 3.1% 3.05% 20% 所以： Q73=Q68Q67； Q70=0.2Q60； Q68=0.2Q73； Q68= Q69=Q71Q70；得 ： Q73=Q67/0.8=3017.3； Q69= Q68=0.2Q74=603.46 Q70=0.2Q69=120.69； Q71=Q69Q70=482.77V73=Q73/
33、C3=92840.92 V69=Q69/C69=19466.54V71=Q71/C71=15828.52 V68=V73V67=17408.42 V72=V69V68=3465.62 C7.=Q70/V70=3.6%；高浓除渣： Q85 V82 V83 Q84 Q76 Q77 Q78 Q79 Q80二段高浓除渣 沉降槽 一段高浓除渣 Q74 Q71 V81 Q73已知：C73=3.3% C71=3.0% C75=3.8% C84=4.0% C77=1.0% C85=3.0% C79=1.1% C74=1.0% 一段高浓排渣率为4% 二段高浓排渣率为14% 沉降槽排渣率为0.8% Q84=Q75+Q76； Q76=Q77=Q85+Q78； Q78=Q79=Q74+Q80； Q76=0.04 Q84 Q80=0.14Q79 Q75+Q74+Q71=Q73； Q74=0.86 Q78 得：Q
