Исследование влияния функциональных химических веществ на обезвоживание волокнистой массы

4. Выделение пыли светлой, менее 5 мг/м³.

5. Выделение паров кислот и щелочей, а также газов, способных при соприкосновении с влагой образовывать слабые растворы кислот и щелочей, обладающих большой коррозирующей способностью, - да.

6. Поверхность, над которой нормируется освещенность, расположена на высоте 0,8 м от пола.

7. Плоскость, на которой нормируется освещенность, - горизонтальная.

8. Коэффициент отражения от рабочей поверхности Ррп = 10%

9. Характеристика зрительных работ: наименьший размер объекта различения - 0,5-0,7 мм; фон – средний; контраст – средний; точность – средняя.

10. Расстояние объекта от глаз работающего – 0,5 м.

11. Длительность непрерывного напряжения зрения 7 ч.

12. Повышенной опасности травматизма – нет.

13. Пребывание людей – постоянное.

14. Оборудование требует постоянного обслуживания.

15. Источник света – люминесцентные лампы.

16. Высота подвески светильников h_св = 3,7 м.

17. Напряжение сети Uc = 220 В.

18. Рабочие места у стен присутствуют.

Расчет искусственного освещения:

1. Определяем расположение светильников. Принимаем наиболее распространенное – параллельными рядами.

2. Определяем характеристику окружающей среды в помещении:

а) по пожарной безопасности по ПУЭ оно относится к пожароопасным зонам класса П- II ;

б) по взрывоопасности по ПУЭ – не взрывоопасно.

3. Определяем степень опасности поражения электрическим током по ПУЭ, по степени опасности поражения электрическим током по ПУЭ относим к помещениям без повышенной опасности.

4. Определяем характеристику окружающей среды, по характеру окружающей среды помещение может быть отнесено к помещениям с химически активной средой.

5. Определяем тип светильников по зонам класса взрыво- и пожароопасности, принимаем тип светильников – ПВЛ.

6. По зонам класса П – II выбираем провода для осветительной сети и способ прокладки. Принимаем провода АТПРФ, АВРГ (в исключительных случаях АСРГ или АСРА) с открытой прокладкой по поверхности стен и потолка.

7. По размеру объекта различения 0,5-0,7 мм, фону среднему, контрасту среднему определяем разряд и подразряд работы. Выполняемая работа относится к разряду IY, подрязряду «в», минимальная освещенность от комбинированного освещения Емин.к. = 400 лк и общее освещение 200 лк.

8. Выбираем экономически выгодную схему освещения. Принимаем комбинированную.

9. Определяем потребную освещенность при комбинированном освещении газоразрядными лампами от светильников общего освещения Ео.к. = 150 лк, от местного освещения Ем.к. = 250 лк.

10. По выделяемой пыли светлой менее 5 мг/м³ определяем коэффициент запаса, Кз = 1,8.

11. По выбранному типу светильника ПВЛ определяем наиболее выгодное отношение v расстояния между светильниками Lсв к высоте подвески h_св и принимаем

v = Lсв/h_св = 1,4

12. По отношению v = 1,4 определяем расстояние между светильниками по ширине помещения:

Lсвш = v*h_св =1.4*3.7 = 5.18 м. Принимаем 5 метров.

Расстояние между светильниками по длине принимается в зависимости от длины корпуса светильника l_св и расстояния между корпусами светильников t. При длине корпуса 1,3 м принимаем t = 0,1 м:

Lсвд = l_св + t = 1,3+0,1 = 1,4 м.

13. Определяем расстояние от стены до первого ряда светильников. При наличии рабочих мест у стены – L1 = 0.3*Lсвш, а при отсутствии – L1 = 0.5*Lсвш. Для наших условий:

L1 = 0.3*Lсвш = 0,3*5 = 1,5 м.

14. Определяем расстояние между крайними рядами по ширине помещения:

L2 = в – 2*L1 = 2.5-2*1.5 = -0.5

т.к. расстояние между крайними рядами по ширине помещения получилось отрицательное, то в данной лаборатории нужно расположить один ряд светильников.

15. Определяем расстояние между крайними рядами по длине помещения:

L3 = a – 2*L1 = 6-2*1.5 = 3 м.

16. Определяем число рядов светильников, которые можно расположить между крайними рядами по длине помещения:

nсв.д. = L3/Lсвд – 1= 3/1,4-1 = 1.14.

Принимаем 1 ряд.

17. Общее число рядов светильников по длине составит:

nд.общ. = nсвд + 2 = 1+2 = 3 ряда

18. Определяем общее количество светильников в помещении:

nсв.общ = nш.общ.*nд.общ. = 3*1 = 3 светильника.

19. По цветовой отделке помещения определяем коэффициенты отражения от стен и потолка: Рст = 30%; Рп = 50%.

20. Определяем коэффициент z, учитывающий неравномерность освещения в зависимости от типа светильника и отношения v = 1.4. Принимаем z= 1.1.

21. Площадь пола освещаемого помещения составляет:

Sп = а*в = 6*2,5 = 15 м².

22. По размерам помещения и высоте подвески светильников находим показатель помещения:

 = (а*в)/(h_св*(а+в)) = (6*2,5)/(3,7*(6+2,5)) = 0,22.

23. По показателю помещения, типу светильника и коэффициентам отражения от стен и потолка определяем коэффициент использования светового потока и принимаем nи = 0,23 Потребный световой поток одной лампы составит, лм:

Fл.расч=Е о.к * Кз * z *Sn /n св.общ * nл.св * nu

Fл.расч=150*1,8*1,1*15/2*3*0,23=3228,3

24. По потребному световому потоку определяем мощность лампы. Принимаем тип лампы ЛДЦ80 – 4 мощностью 80 Вт и световым потоком Fл.табл. = 3560 лм.

25. Определяем действительную освещенность, лк:

Едейств.=Fл.табл*nсв.общ*nл.св.*nu/ Kз*z*Sn

Eдейств.=3560*2*3*0,23/1,8*1,1*15=165

26. Определяем величину освещенности, которую должны обеспечить светильники местного освещения:

Ем.к. = Емин.к – Едейств. = 400-165 = 235 лк.

Как уже отмечалось выше, данная лаборатория оснащена люминесцентными лампами типа ЛДЦ – 80. Однако количество ламп не соответствует рассчитанному. Для того чтобы не менять число ламп, заменим существующие другими. Рассчитаем потребный световой поток, если количество светильников равно 2.

Fл.расч=Е о.к * Кз * z *Sn /n св.общ * nл.св * nu

Fл.расч=150*1,8*1,1*15/2*2*0,23=4842

По потребному световому потоку из таблицы принимаем тип лампы ЛБ80-4 мощностью 80 Вт и световым потоком Fл.табл.=5220 лм.

Желательно в данной лаборатории заменить существующие люминесцентные лампы ЛДЦ – 80 на рассчитанные в данном разделе лампы ЛБ80 – 4 с большим световым потоком.

Схема расположения светильников в лаборатории.

Проведенный анализ условий труда и предложенные мероприятия по охране труда способствуют повышению производительности труда и улучшению условий работы.

5. Технологическая часть.

5.1. Возможность изменения технологической схемы производства бумаги в связи с добавлением в композицию катионного крахмала и деаэратора.

При производстве бумаги с различными потребительскими свойствами и показателями качества используются различные технологические режимы производства.

В данной научно – исследовательской работе базовым вариантом является процесс производства офсетной бумаги №1 на АО «Советский ЦБЗ» с содержанием наполнителя 10 – 12%. Производство данной бумаги осуществляется на БДМ №4.

В работе предлагается в композицию бумаги ввести функциональные химические вещества: катионный крахмал и деаэратор. Добавка катионного крахмала способствует улучшению потребительских свойств офсетной бумаги: сопротивление раздиранию, истиранию, выщипыванию; уменьшается пылимость. Благодаря тому, что катионный крахмал способствует удержанию минерального наполнителя и мелкого волокна, появилась возможность увеличить содержание наполнителя в композиции бумаги на 2-3 %, тем самым сэкономить волокнистые полуфабрикаты. Применение деаэратора снижает пенообразование, удаляет из бумажной массы воздух, что приводит к улучшению просвета бумаги и снижению риска появления таких дефектов как воздушные пузыри и пятна.

Катионный крахмал вводят в машинный бассейн, его расход составляет 0,75-1 % от массы волокна. Деаэратор добавляют в подсеточную воду, которая поступает в смесительный насос для разбавления бумажной массы. По экспериментальным данным, полученные в данной работе, наиболее оптимальный расход деаэратора составляет 40 г на 1т бумаги.

5.2. Технологическая схема производства офсетной бумаги на АО «Советский ЦБЗ»

Согласно технологической схеме производства офсетной бумаги поступающие исходные волокнистые материалы (хвойная и лиственная целлюлоза) вначале попадают в гидроразбиватели, где происходит роспуск целлюлозы на отдельные волокна. В производстве бумаги на АО «Советский ЦБЗ» используются гидроразбиватели марки ГРВ – 0 и ГРВ – 04.

После гидроразбивателей каждый поток направляется в свой приемный бассейн, а оттуда в промежуточные бассейны.

Из промежуточных бассейнов масса направляется на размол через очистители высокой концентрации ОМ – 01 и ОМ – 02. Размол массы после промежуточных бассейнов производится на дисковых сдвоенных мельницах марки МДС – ОО для потока хвойной целлюлозы и МДС – 02 для потока лиственной целлюлозы.

После размола на дисковых мельницах потоки массы направляются в смесительный бассейн, где перемешиваются между собой. В этот же бассейн добавляется рассчитанное количество канифольного клея – пасты. Так же в смесительный бассейн поступают предварительно распущенный и размолотый производственный брак с каландра и наката, перелив массы из бака постоянного уровня и масса со второй ступени центриклинеров.

Масса из смесительного бассейна поступает далее в машинный бассейн, куда добавляется катионный крахмал и сернокислый алюминий для осаждения и коагулирования на волокнах целлюлозы содержащихся в массе клеевых частиц канифольного клея.

Из машинного бассейна масса поступает на домол в смесительный насос через бак постоянного уровня. В смесительном насосе в массу добавляется каолин для придания бумаги необходимой белизны и регистровая вода 1 – ого разбора, содержащая деаэратор. Такое использование оборотной воды позволяет снизить расход свежей воды, а также уменьшить потери в сток (промои) волокон и наполнителей, так как оборотная вода содержит некоторое количество мелких волокон и частиц наполнителя, прошедших с водой через сетку.

После смесительного насоса масса поступает на вихревые конические очистители с деаэрацией массы. В данной схеме производства бумаги используются очистители марки УВК – 90 – 01.

Далее масса с очистителей 1 – ой ступени проходит вертикальную сортировку и поступает на бумагоделательную машину, где происходит формование бумажного полотна, сопровождаемое его обезвоживанием на сетке, прессование, сушка, охлаждение полотна, увлажнение перед машинным каландрированием и намотка в рулон на накате.

Готовую бумагу разрезают на рулоны или листы. Последние считают и упаковывают. Рулоны также упаковывают и отправляют на склад.

Избыток оборотной воды направляют в улавливающую аппаратуру, откуда уловленные волокна используются в производстве, а осветленная вода идет в сток. Бумажный брак с бумагоделательной машины, суперкаландра, станков, разрезающих бумагу, её перематывающих и упаковывающих, идет на переработку и в виде волокнистой массы используется для изготовления бумаги.

5. Экономическая часть.

Глубокий кризис в котором находится отечественная ЦБП, как и вся российская промышленность, при всех его тяготах и невзгодах все же состояние временное. Решение практических задач выживания и выхода из кризиса не может в этой связи и не должно заслонить определение целей стратегического характера и путей их достижения.

ЦБП принадлежит к немногим отраслям мировой промышленности, отличающимся устойчивым развитием. Среднегодовой прирост ее продукции не подвержен конъюнктурным воздействиям и определяется жесткой связью этого прироста с численностью населения, уровнем его культуры и образования, объемами торговли, темпами и масштабом научно-технического прогресса. Достижения в области электронных средств информации не уменьшили, а пожалуй, скорее увеличили потребность в бумаге, картоне и изделиях из них.

Целями стратегического характера до недавнего времени считали лишь количественный рост. Все прогнозы в конечном счете сводились к тому, сколько миллионов тонн бумаги, картона; целлюлозы, древесной массы будет изготовлено в N-ском году и сколько килограмм придется на душу населения. Между тем, в условиях рыночной экономики, такими целыми являются:

1. Расширение и изменение структуры ассортимента продукции, обеспечивающие удовлетворение многообразных потребностей народного хозяйства в XXI веке, высокое качество и экологическая чистота продукции.

2. Достижение эффективной структуры издержек производства, обеспечивающей возможность планомерного обновления оборудования и технологий за счет собственных инвестиций.

3. Повышение производительности труда.

4. Увеличение объемов производства, уровня концентрации и специализации.

Достижение стратегических целей невозможно без целеустремленного научно-технического развития. Все его направления в большей или меньшей степени их обеспечивают. Однако реализация этих направлений требует не только средств, но и немалого времени, необходимых организационных условий и усилий.

Весьма характерно и представительно выглядит в этом отношении создание новой технологии получения массовых видов бумаги с применением в их композиции функциональных химических соединений.

Экономический эффект от применения в композиции бумаги химикатов огромен. Прежде всего он выражается в снижении производственных затрат за счет:

• сокращения расхода волокнистых полуфабрикатов;

• возможности увеличения количества вводимого наполнителя;

• уменьшения расхода электроэнергии на размол;

• ускорения обезвоживания на сетке, а, следовательно, увеличения скорости бумагоделательной машины;

• снижения содержания в производственной воде мелких волокон и наполнителя способствует ее лучшей очистке при меньших затратах.

Кроме того, улучшается качество получаемой бумаги:

-равномерность структуры бумажного листа;

-прочностные и механические показатели;

-печатные свойства и другие.

В качестве примера экономической целесообразности добавок функциональных химических веществ, рассмотрим производство офсетной бумаги традиционной композиции и с применением катионного крахмала и деаэратора. Аналогичная бумага на Архангельском ЦБК в количестве 50 тыс. тонн в год.

Согласно ГОСТ 9094 бумага офсетная имеет следующие характеристики:

• масса 1м ² - 120 г;

• плотность 0,85-0,95 г/см ³;

• степень проклейки 1,2-1,8 мм;

• массовая доля золы 10-14 %;

• состав по волокну-70 % лиственной сульфатной беленой целлюлозы и 30 % хвойной сульфатной беленой целлюлозы.

5.1. Рассчитаем нормы расхода волокнистых полуфабрикатов и химикатов на 1т офсетной бумаги традиционной композиции.

Исходными данными являются технические показатели установленные ГОСТ.

1. Определяем содержание абсолютно сухого вещества в 1т бумаги по формуле: Рас=1000-1000*В/100 ; где В - влажность бумаги.

При В=6 %, Рас=1000-1000*6/100=940 кг

2. Содержание наполнителя зависит от зольности бумаги и определяется следующим образом: Н=Рас*(Зб-Зв)/100-Сн, где

Зб- зольность бумаги;

Зв- зольность волокна;

Сн- потери массы наполнителя при прокаливании;

В качестве наполнителя используем каолин, поэтому Сн=12 %, Зб=14 %

Н=940*(14-1)/100-12=138,86 кг

3. Для проклейки бумаги на предприятиях используют готовый дисперсионный клей с содержанием свободной смолы 80 %. Расход такого клея (по сухому веществу) составляет 5 кг/т бумаги, при этом степень проклейки составляет 1,3-1,5 мм.

4. Содержание абсолютно сухих волокнистых материалов в 1т бумаги составит: Вм = Рас-(Н+К)=940-(138,86+5)=796,14 кг

5. Рассчитываем общую норму расхода ВПФ при стандартной влажности-12 % на получение 1т бумаги: Ввс=Вм*100/0,88(100-П), где П- потери волокна с промоями

Ввс=796,14*100/0,88(100-5)=952 кг

В композиции офсетной бумаги 70 % составляет лиственная целлюлоза и 30 % хвойная. Поэтому находим весовое содержание соответствующих ВПФ в 1т бумаги:

Вл=952*0,7=666,4 кг

Вхв=952*0,3=285,6 кг

6. Реальный расход наполнителя устанавливается в соответствии с его удерживаемостью в бумаге. Обычно степень удерживаемости каолина составляет 50 %. Следовательно, расход абсолютно сухого наполнителя рассчитывается по формуле: Нас=Н/У*100=138,86/50*100=277,72 кг

7. В пересчете на стандартную влажность(15 %) норма расхода каолина равна:

Нв=Нас*100/100-15=277,72*100/100-15=327 кг

8. Норма расхода глинозема, необходимого для осаждения канифоли, составляет 10 кг/т.

В последнее время в традиционную композицию офсетной бумаги стали добавлять катионный крахмал в количестве 0,75-1 % от массы волокна и деаэратор в расчете 40 г/ 1т бумаги.

Введение катионного крахмала способствует лучшему удержанию наполнителя и мелкого волокна. Это позволяет увеличить процентное содержание наполнителя на 2-3 % и сократить расход волокна.

1. Тогда количество вводимого каолина составит: Н=940(16-1)/(100-12)=160 кг

2. Расход канифоли остается неизменным.

3. Следовательно, содержание волокнистых материалов в 1т бумаги равно:

Вм=Рас-(Н+К)=940-(160+5)=775 кг

С учетом стандартной влажности целлюлозы расход ВПФ составит: Ввс=Вм*100/0,88(100-П),

При добавлении в композицию катионного крахмала уменьшаются потери волокна с промоями, П=1 % , значит, Ввс=775*100/0,88(100-1)=889,6 кг

4) Т.к. офсетная бумаг состоит на 70 % из лиственной целлюлозы и на 30 % из хвойной, то Вл=Ввс*0,7=889,6*0,7=622,7 кг

Вхв=Ввс*0,3=889,6*0,3=266,9 кг

5) Реальный расход наполнителя снизится, т.к. удержание его в бумажной массе возрастет и составит 75 %: Нас=160/75*100 %=213 кг

А с учетом 15 %-ной влажности, потребность в каолине на 1т бумаги:

Нв=213/85*100 %=250,5 кг

На основании рассчитанных норм расхода волокнистых материалов и химикатов на производство 1 тонны офсетной бумаги, составим 2 сравнительные таблицы материального обеспечения бумажного производства на год.

Материальное обеспечение производства офсетной бумаги традиционной композиции на год.

Итого: 796,37

Материальное обеспечение производства офсетной бумаги с использованием в композиции химических добавок.

Итого: 756,55

Полученные результаты говорят о том, что при использовании функциональных химических веществ в композиции офсетной бумаги, снижаются материальные затраты, а, значит, и себестоимость готовой продукции.

Помимо этого повышаются качественные показатели:

5.2. Расчет себестоимости, прибыли и рентабельности производства офсетной бумаги традиционной композиции и с добавками химикатов.

Себестоимость включает в себя все затраты, возникающие при производстве и реализации продукции. При производстве офсетной бумаги двумя вышеописанными способами различия в структуре затрат существуют только по статье «Сырье и материалы». Поэтому рассчитаем себестоимость продукции лишь, учитывая материальные затраты. Тогда себестоимость бумаги традиционной композиции составит:

С=Зм/V, где Зм- материальные затраты

V- объем производства за год

С=796 370 000/50 000=15 927 руб.

А себестоимость бумаги с функциональными химическими добавками:

С=756 550 000/50 000=15 131 руб.

Рентабельность представляет собой разницу между объемом реализуемой продукции в оптовых ценах и полной себестоимостью этой продукции. Пусть объем реализуемой продукции равен объему товарной продукции, которая определяется следующим образом:

ТП= V* Ц=50 000*25 000=1 250 млн.руб.

Отсюда прибыль от реализации офсетной бумаги традиционной композиции составит:

П=РП-С=1 250-796,37=453,63 млн.руб

А от реализации бумаги