日产300吨OCC废纸制浆工艺设计

1、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，制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早演练 和专业知识的巩固。具有专门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，讲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参数。1 / 614) 浆水平衡计算。5) 要紧设备选型(6

2、)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进展而迅速上升。从图 3-1 和 表 3-1 能够看出：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

3、年增加了 6.8 个百分点。废纸消耗量增长的要紧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。然而由于我国木浆 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

4、消 费量的缺口要紧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。我国国内废纸消耗量在废纸浆消耗总量中仍占有要紧地位，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。然而应当看到，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纸

5、和纸和纸纸浆废纸废纸废纸废纸废纸年纸板产板消费量总消耗回收量回收率浆用量浆利用进口量度量/万吨/万吨量/万/万吨/%/万吨率/%/万吨吨20320036832980101327.5131044.06240120378044153470133830.3162047.06870220430048063910146230.4192049.19380320495054394455165130.4230551.712300420560059305200180930.5281054.017030520650066005992226334.3338056.41962062073507290676927653

6、7.9401759.32256注：废纸浆量=废纸量X 0.8图3-1 2001-2007年我国废纸利用情况表3-2 2006-2007年我国造纸工业纸浆消耗情况品种20占总浆20占总浆同比增06量/%07量/%加/%总浆量/万吨591006710012.979269木浆/万吨132214229.682250其中：进791384126.16口木浆65废纸浆/万吨3356405918.858017其中：进口废纸浆15702618052714.97非木浆/万吨122213190.939002注：废纸浆=废纸量X 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 长的要紧缘故。例如，国家发改委

7、、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、环保以及行业进展规划做出了方向性 的指导和约束性的规定。关于造纸行业，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靠程度。毋庸置疑，采纳进口废纸的理由要紧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差不多不含非木材纤维 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。

8、近年来，许多现代化的以废纸为要紧原料 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，

9、其中香港和德国废纸回收率分不高达 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靠于废纸原料。据 估算，回收 1 吨办公类废纸，可生产 0.8 吨再生纸，和应节约木材 4 立方米。假如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7 / 61输；R-Tech公司生产的E-cubes包装材料，是用

10、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， 日本木浆的消耗量差不多保持不变， 这 是因为废纸已成为日本造纸工业的要紧原料。 2001 年，废纸占日本纸 和纸板生产原料的 58%。依照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

11、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。只是，纸板在使用旧新闻纸及旧杂 志纸的数量上分不减少了 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尽管缺乏纤维资源， 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

12、，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。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

13、2004年1月往常的合同招标工作，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

14、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，能够大大减少林木、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，能 够少砍 17 棵大树，节约 3 立方的垃圾填埋场空间。2. 在国外，废纸被称为都市中的森林资源，因为不管是废旧的报 纸、书刊纸、办公用纸，依旧牛皮纸、纸盒、瓦楞纸等，差不多上宝 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

15、/ 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，幸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. 废纸处理技术进展前景废纸的价格接着上扬，废纸质量将接着恶化，为了解决由于废纸 质量下降而给生产带来的种种问题，

16、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，给废纸行业带来许多压力。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，然后通过各段除渣器、压力筛来除去浆中的杂质，中间通过一次纤维分级，如此能够更好的对 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、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

17、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（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猎取。B方案生产工艺设计流程图解析(1)浆料系统(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猎取。4.4 A、B两方案的对比讨论A方案纸浆在通过中浓除渣后没有通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13 / 61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

18、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。关于生产瓦楞原纸，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，关于相同品级的瓦楞原纸加强多轮除砂已可达到A 级瓦楞原纸的生产，为节约成本故采纳不分级方案 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%2

19、0%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%15 / 614%分级筛2.3%1.6%55% （短（长纤）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

20、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。采纳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）浆水平衡计算过程Q3归Q3Q1多圆盘浓缩机Q21r已知：Q= 10 00, C 1=11% G=0.7%，多圆盘浓缩机的损失率为 2%因此:Q / 1-2%=1020.41Q3M= 审 =145772059Q1V1= =9090.912=M V1=1366810682=Q3 Q=18.37Q22= =0.0149%V64V7QoQ Q已知：G=0.7%;

21、 C4=0.8%;排渣率为 20%C12=0.9%; C8=0.6%;因此：Q=Q2x 20%)=255.10Q5=Q7Q 12=Q+Q =12750.51Q8=Q7-Q11Q 11= Q7X 20%=51.02V4=Q/C4=127551.25;V12=CWC 12=141723.33;V5=V2 - V4=1412.08V7=Q7/C7=36442.86C5=Q5/V5=1.8%V6=V7-V5=22270.78Q8=204.08V8=Q8/C8=34013.33V11=V7-V8=2429.53C11=Q11/V11=2.1%Q9+Q10=Q12-Q8=1071.43V9+V1O+V7&

22、#39; =V12-V8=107710.00Q23V22Q13Q16Q14V20 Q17Q15Q21 已知： 名称进浆浓度良浆浓度排渣率段精筛1.2%1.1%20%USB lb% 99% 20%III蒲譴B08% 07% 20% s-Q 耳 q15120%hq10、0.8Q3HQ6IQ18" Qi X 0.2Q 21 HQ3+ Q9 jQ 16HQ4+Q0Q7" Q15+ Ql8Q4 HQ17Qi(p+?r20%20%20%A08007 Q 弔216.2QHQ1IQ13H86406 jQ0H207.37 jQ 弔259.21Q4H51&4Q7HQ4H51.84Q8H

23、Q6Q13H43.2 jQ5HQ7-Q8H8.63 jXAHCVC9H78550.912-2Vio=Qo/Cio=23O41.11 ;Vi3=V2i V9=11454.92 ;V 16=Q)6/C 16=25921;V 17=Q)7/C 17=6480;V18=QMC18=6171.43V21=Q/C21=9005.83 ;Vu=V6 Vw=2879.89V15=V17 V18=308.53V?2=V?1 V?3=6923.52V19=V16 V18- V 13=8294.65C13 = Q3/V 13=1.89%；C 14 = Q4/V 14=1.80%；V =6117.98短纤Q35Q27

24、Q23Q28已知： 名称进浆浓度良浆浓度除渣一段低浓除渣1.4%16%二段低浓除渣1.2%16%三段低浓除渣1.0%率1.3%1.1%0.9%因此:Q34 = Q3 Q4；Q26=O.16Qo；Q29 = Q7 Q5；Q24 = 0.16Q34；Q25 = Qo=O.16Q29；Q30 = Q8-Q26 ；Q35 = Q4-Q27 ；Q27 = Q9-Q25 ；得：Q34=Q3/(1 -0.16)=1285.80Q 24=Q40.16=205.73 ；Q 3o=38.O3 ；Q26=O.16Q3o=6.O8Q 28=Qo-Q6=31.95Qi9=Q4+Q28=237.68;Q5=1086.15

25、;Q 27=199.65V24= V 34 V?3=8810.55C24= Q4N 24 = 2.3%V 27=Q7/C27=18150；V 29=Q9/C 29=19806.67C 21=Qi/V 21 = 1.8%；V 3o=C3o/C 30= 3803V34=Q4/C 34=91842.86V?8=Q8/C28=3550Q37短纤Q36长纤Q35已知：C35=1.6%；C 37=3.15%；短纤比例 55% Q5=1086.15Q37=Q6 Qi5 ；得：Q 37=2413.6725 / 61Q36=1327.52 ;V37=Q7/C37=104942.03V36=V37 V35=37057.65C36 = Q6/V 36=3.58%；短纤Q36 1 ；Q43V46 > Q45 Q38Q39Q40 Q41Q42Q44已知： 名称进浆浓度良浆浓度Q49除渣18%二段低浓除渣0.9%0.8%18%三段低浓除渣0.7%0.6%18%因此：Q36=Q5-Q43 ；q45=Q8Q9 ；q39= Q38 1 Q4；Qi9=Q3Qo ；Qo=Q2Q4= Q41q38=0.18Q45；q40=0.18Q39；q42=0.18Q41 ；q41= 0.18Q 39 ；得：q39=6/: (0.82+0.18x 0.18)/0.18-0.82:=339.