Проект цеха по производству древесноволокнистых плит мощностью 140 тонн в сутки с расчетом отделения стадии проклейки

Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования ”Белорусский государственныйтехнологический университет”
Кафедра химической переработки древесины
Расчётно-пояснительная записка
к курсовому проекту
по дисциплине “Технология и оборудование комплекснойхимической переработки древесины”
на тему “Проект цеха по производствудревесноволокнистых плит мощностью 140 тонн в сутки с расчетом отделения стадиипроклейки”

Разработала:
студентка 3 курса 1 группы
инженерно-экономического
факультета
Рябцева Е.Н
Руководитель: Цедрик Т.П.
Минск 2006

РЕФЕРАТ
 
Расчётно-пояснительнаязаписка содержит 53 с., 8 источников, 13 таблиц, 1 приложение.
ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫЕ ПЛИТЫ, кондиционная щепа, рубительная машина, дефибратор, дезинтегратор,аэрофонтанная сушилка, прессование, парафин, фенолоформальдегидные смолы.
Объектомкурсового проекта является цех по производству древесноволокнистых плитмощностью 140 тонн в сутки.
Цельработы – выбор и обоснование технологической схемы производствадревесноволокнистых плит, расчет материального баланса производства, подборосновного и вспомогательного оборудования и подробный расчет стадии проклейки.
Вданной работе описана технологическая схема цеха по производствудревесноволокнистых плит сухим способом, приводится обоснование выбора даннойсхемы и способа производства. Произведен расчет материального балансапроизводства, подбор основного технологического оборудования, а также расчетсушильной установки первой ступени сушки.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Выбор и обоснование технологической схемы производства древесноволокнистыхплит
1.1 Описание способов производства древесноволокнистых плит ииспользуемого оборудования
1.1.1 Сырье, его подготовка и хранение
1.1.2 Мокрый способ производства древесноволокнистых плит
1.1.2.1 Получение древесноволокнистой массы
1.1.2.2 Проклейка древесноволокнистой массы
1.1.2.3 Отлив ковра
1.1.2.4 Прессование плит
1.1.2.5 Пропитка маслом, термическая обработка и увлажнениедревесноволокнистых плит
1.1.2.6 Форматная резка плит
1.1.3 Сухой способ производства твердых древесноволокнистых плит
1.1.3.1 Общие сведения
1.1.3.2 Требования к сырью и особенности его подготовки
1.1.3.3 Пропарка и размол щепы
1.1.3.4 Проклейка древесноволокнистой массы
1.1.3.5 Сушка древесноволокнистой массы
1.1.3.6 Формирование ковра
1.1.3.7 Подпрессовка и раскрой непрерывного ковра
1.1.3.8 Горячее прессование ковра
1.1.3.9 Послепрессовая обработка плит
1.1.4 Мокросухой и полусухой способы производства древесноволокнистыхплит
1.2 Обоснование выбора основного оборудования и способа для производствадревесноволокнистых плит
2 Описание технологической схемы производства древесноволокнистых плит
3 Расчет материального баланса
4 Расчет и подбор основного и вспомогательного оборудования
4.1 Подбор рубительной машины
4.2 Подбор сортировочной машины
4.3 Подбор дезинтегратора
4.4 Подбор расходных бункеров кондиционной щепы
4.5 Подбор пропарочной установки
4.6 Подбор размольного оборудования
4.7 Подбор смесителей для гидрофобизирующих добавок
4.8 Расчет и подбор сушильных установок
4.8.1 Расчет и подбор сушилки первой ступени
4.8.1.1 Материальный баланс сушилки
4.8.1.2 Тепловой баланс сушилки
4.8.2 Подбор сушильной установки второй ступени сушки
4.9 Подбор вспомогательного оборудования на стадии сушки
Заключение
Список использованной литературы
Приложение А

ВВЕДЕНИЕ
Древесноволокнистыми плитами называются листовыематериалы, сформированные из древесных волокон. Изготовляют их из древесныхотходов или низкокачественной круглой древесины. В отдельных случаях взависимости от условий снабжения предприятия сырьем применяют одновременно какдревесные отходы, так и низкосортную древесину в круглом виде.[1]
Комплексное использование древесины имеет своей цельюповышение экономической эффективности лесной и деревообрабатывающей промышленностипутем сокращения лесозаготовок и одновременно полного использования древесныхотходов и низкосортной древесины в качестве технологического сырья. Этапроблема продолжает оставаться актуальной, несмотря на то, что бережноеотношение к природным ресурсам и охрана окружающей среды стали естественнымтребованием, предъявляемым к деятельности людей.[2]
Древесноволокнистые плиты применяют в различныхобластях народного хозяйства: в строительстве (наружные и внутренние элементы, сельскохозяйственныепостройки); для изготовления встроенной мебели (кухонные шкафы); в мебельномпроизводстве; автомобиле — и судостроении; производстве контейнеров, ящиков идр. В нашей стране ежегодно увеличиваются объемы производствадревесноволокнистых плит. Это высококачественный, дешевый отделочный иконструкционный материал, выгодно отличающийся от натуральной древесины иклееной фанеры. Древесноволокнистые плиты изотропны, не подверженырастрескиванию, обладают большой гибкостью при высоком модуле упругости.
Мягкиедревесноволокнистые плиты находят наибольшее применение в стандартномдеревянном домостроении для утепления щитов и панелей ограждающих конструкций(стен, потолков). Стандартное домостроение потребляет также значительноеколичество и твердых древесноволокнистых плит на внутреннюю облицовку стен,устройство полов, изготовление дверей щитовой конструкции. При использовании встандартном домостроении древесноволокнистых плит обеспечивается большаяэкономия деловой древесины — круглого строительного леса и пиломатериалов, атакже и рабочей силы.
Плиты долговечны: прослужив более 20 лет, онинаходятся в хорошем состоянии. Обычная масляная краска, которой покрыты плиты,эксплуатируемые на открытом воздухе, сохраняется 15—18 лет, т. е. дольше, чемкраска, которой покрывают натуральную древесину.
В промышленном и гражданском многоэтажномстроительстве мягкие плиты применяют для утепления чердачных перекрытий,звукоизоляции внутрикомнатных перегородок и междуэтажных перекрытий, длятеплоизоляции вентиляционных каналов и коробов, для звукоизоляции помещенийспециального назначения — клубов, кинозалов, радио- и телевизионных студий, Машинописныхбюро, ротаторных, телетайпных комнат, типографий и других производственныхпомещений с большими шумовыделениями. Твердые плиты находят самое разнообразноеприменение в строительстве. Это лучший материал для опалубки при сооружениинемассовых железобетонных конструкций.
Наиболее широко твердые древесноволокнистые плитыприменяют в производстве дверей щитовой конструкции и в деревянном домостроениидля облицовки щитов или панелей. Кроме того, из твердых плит делают заполнение(соты) дверных полотен. Значительное количество твердых древесноволокнистыхплит идет на изготовление встроенной мебели в жилых и общественных зданиях. Впроизводстве корпусной мебели на изготовление задних поликов и выдвижных ящиковиспользуют плиты с двусторонней гладкостью. В радиотехнической промышленностииз твердых древесноволокнистых плит изготовляют задние стенки и крышкирадиоприемников, радиол, репродукторов, телевизоров. В вагоностроении иавтостроении твердые плиты применяют для внутренней облицовки вагонов,вагонов-ресторанов, трамваев, автобусов, а в последнее время и легковыхавтомобилей.
Сверхтвердые плиты применяют главным образом наустройство чистых полов в производственных зданиях и конторских помещениях.Поскольку сверхтвердые плиты обладают высокими диэлектрическими свойствами, ихиспользуют в электротехнической промышленности, а также при изготовленииэлектропанелей, щитков и других конструкций на специализированных строительныхобъектах. Использование плит в различных отраслях народного хозяйства неуклоннорасширяется. Этому будет способствовать ввод в эксплуатацию строящихся инамеченных к строительству автоматизированных цехов отделки древесноволокнистыхплит с высокой степенью имитации ценных пород древесины, мрамора, текстиля.
Необходимо более полно использовать лесосырьевыересурсы, создавать комплексные предприятия по лесовыращиванию, заготовке ипереработке древесины. Решению проблемы безотходного производства в лесной,целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности способствуетпроизводство плитных (листовых) материалов, так как их изготавливают изразличных древесных отходов и неделовой древесины.[1]
Применение плитных материалов в строительстве повышаетиндустриализацию производства и обусловливает сокращение трудозатрат. Вмебельном производстве их применение обеспечивает экономию трудозатрат ипозволяет сокращать потребление более дорогих и дефицитных материалов.
Расчетами установлено, что 1 млн. м2древесноволокнистых плит заменяют в народном хозяйстве 16 тыс. м3высококачественных пиломатериалов, для производства которых необходимозаготовить и вывезти 54 тыс. м3 древесины. Выпуск 1 млн. м2древесноволокнистых плит обеспечивает экономию более 2 млн. руб. за счетуменьшения объемов лесозаготовок и вывозки, расходов на лесовозобновление;железнодорожный транспорт, также сокращения численности рабочих налесоразработках.
Древесноволокнистые плиты широко используются вразличных сферах деятельности благодаря разнообразию их свойств.
ГОСТом регламентированы следующие физико-механическиесвойства древесноволокнистых плит: формат и толщина, прочность на изгиб,влажность, набухание, водопоглощение. Для мягких плит одним из основныхпоказателей качества является теплопроводность. Кроме перечисленных, дляпотребителей важны дополнительные нерегламентированные сведения о плитах.
Это данные об акустических свойствах (звукопоглощающаяи звукоизоляционная способность материала плит), твердости поверхностного лицевогослоя плиты и его истираемости, их биостойкости и огнестойкости. Определенныйинтерес имеют также сведения о гвоздимости, способности удерживать шурупы,склеивании и отделке.
Показатели теплопроводности имеют первостепенноезначение для мягких плит, так как их основное назначение — теплоизоляция.Древесноволокнистые плиты — хороший теплоизоляционный материал.
Наиболее эффективной звукопоглощающей конструкциейявляется сочетание мягких плит с твердыми акустическими, при установкепоследних со стороны распространения звука. При использовании твердых древесноволокнистыхплит в строительных конструкциях в качестве стенового материала и для покрытиячистых полов особое значение приобретают показатели твердости и истираемостиплит. Древесноволокнистые плиты хорошо поддаются склеиванию. Мягкие плитысклеивают между собой, а также с твердыми плитами, древесиной, линолеумом,металлами (жестью, оцинкованным железом, алюминиевой фольгой), цементнойштукатуркой. Склеивание обеспечивается использованием карбамидных смол илиполивинилацетатных эмульсий. Учитывая высокую пористость мягких плит, в клеи иклеящие эмульсии необходимо вводить наполнитель — древесную или ржаную муку.Твердые плиты склеивают между собой, с мягкой древесиной, линолеумом илистовыми металлами. Твердые и мягкие плиты отлично поддаются окраскемасляными, водоэмульсионными и различными синтетическими эмалями, оклейкебумажными, синтетическими обоями и линкрустом, а также бумажными пластиками идругими листовыми синтетическими пленками.[7]

1ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ технологическойсхемы ПРОИЗВОДСТВА ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫХ ПЛИТ
 
1.1 Описание способов производства древесноволокнистыхплит и используемого оборудования
 
1.1.1 Сырье, его подготовка и хранение
Наиболее распространенные способы изготовления плит –мокрый и сухой. Промежуточные между ними — мокросухой и полусухой способы, которыеполучили меньшее распространение.
Мокрый способ основан на формировании ковра издревесноволокнистой массы в водной среде и горячем прессовании нарезанных изковра отдельных полотен, находящихся во влажном состоянии (при относительнойвлажности около 70%).
При сухом способе ковер формируют из высушеннойдревесноволокнистой массы в воздушной среде. Плиты получают горячимпрессованием полотен, имеющих влажность 5-8 % .
 Полусухой способ основан на формировании ковра извысушенной древесноволокнистой массы в воздушной среде и горячем прессованииполотен, имеющих влажность около 20%, а мокросухой — на формировании ковра издревесноволокнистой массы в водной среде, сушке полотен и горячем прессовании сухихполотен, имеющих влажность, близкую к нулю.
В процессе изготовления плит любым из названныхспособов древесину измельчают в щепу; затем ее превращают в волокна, из которыхформируют ковер. Далее ковер разрезают на полотна. Сухие полотна прессуют в твердыеплиты. Влажные полотна или прессуют, получая твердые и полутвердые плиты, илисушат, получая мягкие (изоляционные) плиты. Указанными выше способами можноизготовить волокнистые плиты из любых органических материалов, поддающихсярасщеплению на волокна. [2]
Выбор сырья определяется экономическойцелесообразностью с учетом величины его запасов, условий заготовки, доставки ихранения. Для производства древесноволокнистыхплит используют отходылесопиления и деревообработки, дровяное долготье, мелкий круглый лес от рубокухода и лесосечные отходы.
 Сырье поступает на площадку предприятия в видекруглого леса, отходов лесопиления (рейки, горбыли) или щепы. Для облегченияштабелирования тонкого круглого леса и отходов лесопиления, а также для болеелучшей подачи к рубительным машинам длину их принимают 2—3 м. Такое сырьецелесообразно связывать в пучки бумажными веревками и укладывать в штабеля.
Дровяное долготье хранят в плотных бёспрокладочныхштабелях. Технологическая щепа, поступающая на площадку предприятия со стороны,может храниться в куче, наиболее распространенная фора которой – усеченныйконус.
Сырье подается в производство в виде кондиционнойщепы, которая должна соответствовать следующим основным требованиям: длинна –25 (10-35) мм., толщина – до 5 мм., чистые без мятых кромок срезы, засоренностькорой — до 15 %, гнилью – до 5 %, минеральными примесями – до 1 %,относительная влажность щепы – не менее 29 %. [7]
Подготовка сырья к производству плит, состоящая вприготовлении кондиционной щепы, включает следующие операции: разделкудревесины на размеры, соответствующие приемному патрону рубительной машины;рубку древесины на щепу; сортировку щепы для отбора требуемого размера сдоизмельчением крупной фракции и удалением мелочи; извлечение из щепы металлическихпредметов; промывку щепы для очистки ее от грязи и посторонних включений.
Разделка бревен необходима для придания исходномусырью размеров, соответствующих параметрам рубительной машины, а также длявырезки участков, сильно пораженных гнилью.
Для приготовления щепы используют многоножевые дисковыерубительные машины, дающие хорошую форму щепы и чистый, несмятый срез, а такжеравномерную фракцию при высоком проценте выпуска кондиционной щепы илибарабанные рубительные машины.
Полученную щепу после рубительных машин сортируют, врезультате чего отбирают технологическую щепу, соответствующую предъявляемым кней требованиям. Однородность щепы по фракционному составу имеет большоезначение для создания нормальных условий работы размольного оборудования. Щепус размерами, превышающими установленные, передают на дополнительноеизмельчение. Мелочь, отсеивающуюся в процессе сортирования, удаляют из цеха какотходы. В производстве древесноволокнистых плит применяют плоские сортировочныемашины двух типов: вибрационные и гирационные.
Для измельчения крупной щепы используют молотковыедезинтеграторы. Кондиционную щепу направляют в бункеры запаса или расходныебункеры в размольном отделении.
Подготовка кондиционной щепы к производствузаключается в ее промывке водой. Основное назначение этой операции — смывгрязи, песка и других включений, в том числе металлических. Промывка щепы водойсоздает более благоприятные условия работы размольного оборудования, удлиняясрок службы размольной гарнитуры.[1]
1.1.2 Мокрый способ производства древесноволокнистыхплит
1.1.2.1 Получение древесноволокнистой массы
Размол древесины — это одна из ответственных операций втехнологии производства древесноволокнистых плит.
Откачества и степени размола зависят процессы отлива и обезвоживания ковра,процессы прессования и термовлагообработки плит и соответственно качественныепоказатели готовых плит. Полученная во время размола волокнистая масса должнаобеспечить прочные межволоконные связи у прессуемых плит.
При термовлагообработке происходит частичный гидролизи ослабление структуры древесины, снижается упругость волокон, эфирныекомплексы расщепляются и появляются новые спиртовые гидроксилы, которые, в своюочередь, повышают гидрофильность волокон и связанную с ней пластичность.
При размоле происходит развитие внутренней поверхностиволокон, частичное освобождение заблокированных гидроксилов, повышениегидрофильности и пластичности волокон. Размягчение межклеточной серединнойпластинки создает благоприятные условия для размола и дальнейшей углубленной разработкидревесных частиц. В процессе размола пучки волокон расщепляются, раздавливаютсяи разрезаются. Сочетание термовлагообработки и ударного воздействия размольнойгарнитуры создает условия для изменения качественной характеристики древесныхчастиц.
Для размола щепы в древесноволокнистую массу примокром способе производства наибольшее распространение получил дефибратор, вкотором термовлагообработка происходит непосредственно перед размольнымидисками. Размол осуществляют в две ступени. Первая машина — дефибратор типа Ссоединила в себе камеру пропаривания непрерывного действия и камеру размола,оснащенную двумя стальными дисками, один из которых вращающийся. Размолподогретой щепы экономичен с точки зрения расхода электроэнергии. Температуру вдефибраторе поддерживают подачей насыщённого пара. Пар одновременно служит дляудаления из реакционного пространства дефибратора кислорода воздуха, разрушающедействующего на древесину.
В процессе размола осуществляют термообработку ихимическую обработку щепы. Для химической обработки щепы используют едкий натр(NaOH), моносульфит натрия (Na2SO3), кальцинированную соду (Na2CO3) вколичестве от 0,5 до 8% к массе абсолютно сухого волокна. Химикаты распыляютсяспециальной паромеханической форсункой, которую вставляют в корпус пропарочнойкамеры дефибратора.
Полученная в процессе размола древесноволокнистаямасса, насы-щенная водой и дополнительно разбавленная ею в циклоне,представляет собой водную суспензию древесных волокон.
Приготовленная дефибраторная масса на действующихзаводах поступает в промежуточный массный сборник. Этот сборник являетсярасходным, направляющим массу к мельницам вторичного размола – рафинатором.
Хранят рафинаторную (машинную) массу в большихемкостях – бассейнах. Основное назначение этих бассейнов – создание буферногоза-паса перед отливными машинами, который принимается в пределах 1 – 3 ч работызавода. Древесноволокнистая масса хранится при концентрации порядка 4,5%. Прихранении массы в бассейнах происходит выравнивание концентрации массы и степениее размола.
1.1.2.2 Проклейка древесноволокнистой массы
Проклейка древесноволокнистой массы способствуетснижению водопоглощения и набухания, а также повышению механической прочностиплит. Чтобы придать плитам водостойкость, в древесноволокнистую массу вводятгидрофобное вещество. Обволакивая древесные волокна и заполняя собой поры вготовой плите, гидрофобное вещество препятствует проникновению в нее влаги.Кроме того, парафин, используемый в качестве проклеивающего материала, предотвращаетналипание пучков волокон к глянцевым листам плит пресса и подкладным(транспортным) сеткам, а также придает блеск лицевой поверхности плиты.[2]
Гидрофобные вещества для проклейки следующие: парафин,гач, церезиновая композиция и др. Содержание их в плитах не превышает 1,0 % помассе, так как эти вещества ослабляют связь между волокнами, тем самым, понижаяпрочность плит. Гидрофобизирующие добавки вводят в волокнистую массу в видеводных эмульсий. Для получения тонкодисперсной эмульсии в качестве эмульгаторовприменяют высокомолекулярные кислоты (олеиновую, стеариновую, пальмитиновую идр.). Для снижения себестоимости готовых плит на предприятиях в качествеэмульгатора используют концентрат сульфитнобардяной бражки, кубовые остатки отперегонки синтетических жирных кислот, а также сульфатное мыло. Необходимоеусловие для осаждения на волокнах гидрофобных веществ — создание вдревесноволокнистой массе кислой среды — рН 4,5-5,0. Такая среда образуется врезультате введения в древесноволокнистую массу раствора сернокислого глиноземаили алюмокалиевых квасцов, служащих коагуляторами или осадителями. В последнеевремя широко стали применять серную кислоту.
Для повышения механической прочностидревесноволокнистых плит в массу вводят клеевые добавки. Введение альбуминазначительно улучшает прочностные показатели изготовляемых плит. В качествеклеевой добавки применяют также малотоксичную водорастворимуюфенолоформальдегидную смолу СФЖ-3024Б и смолу СФЖ-3014.
Склады химикатов проектируют и строят отдельно стоящими.Запас химикатов создают из расчета месячной работы цеха. В самом цехе древесноволокнистыхплит размещают расходный склад суточного хранения, которыйрасполагаютрядом с помещением приготовления рабочих составов. Химикаты из основного складав расходный доставляют электропогрузчиком в специальных контейнерах илитоварной таре.
На многие предприятия парафин поступает вжелезнодорожной цистерне, которую устанавливают около склада готовой продукции.Парафин разогревают острым паром, после чего он самотеком сливается черезнижнее отверстие и по трубопроводу, уложенному с уклоном, стекает в бак дляхранения емкостью 60 м3. Далее парафин поступает в расходный бак,который устанавливают в цехе на постаменте. Затем парафин самотеком через мерныйбачок сливается в бак приготовления парафиновой эмульсии (эмульгатор). Готовуюэмульсию перекачивают в специальную емкость (бак) для хранения.[1]
Приготовление рабочего состава фенолоформальдегиднойсмолы СФЖ-3024Б заключается в ее разведении до рабочей концентрации 5—10 %.Растворение осадителей производят в специальном баке, который по конструкциианалогичен баку для приготовления эмульсии.
Приготовление раствора серной кислоты, используемогодля осаждения смоляных эмульсий, заключается в разбавлении серной кислоты водойдо концентрации 1,5—3 %. Концентрация вводимой серной кислоты более 3 %нежелательна, так как это может вызвать при прессовании появление пятен наплитах и прилипание их к глянцевым листам и транспортным сеткам.
Расход химикатов по технологической инструкции ВНИИдреваопределен в зависимости от породного состава сырья, используемых химическихпродуктов и мощности предприятия.
Проклеивающие составы вводят в волокнистую массу передее отливом в ящики непрерывной проклейки. Обязательное условие проклейки —первоначальное введение в массу проклеивающей эмульсии и только после перемешиванияэмульсии с массой — добавление раствора осадителя.
 
1.1.2.3 Отлив ковра
Отлив и формирование ковра из древесноволокнистоймассы происходит в результате последовательного проведения операций: истечениямассы на формующую сетку, свободной фильтрации воды через сетку, отсоса водывакуумной установкой и дополнительного механического отжима. При истечениимассы на сетку свободная вода фильтруется, уходя в оборотную систему, а взвешенныеволокна оседают на сетке. Вследствие развитой внешней поверхности волокон,полученной при размоле, создаются условия большей степени их сцепления ипереплетения. Эта связь усиливается в процессе вакуумного отсоса имеханического отжима воды из полотна. Относительную влажность полотна доводятдо 68—72 %. В таком состоянии полотно становится транспортабельным, а крометого, максимальное удаление воды снижает расход пара и сокращает время напоследующую сушку плит. Особенно это важно при производстве мягких плит, таккак сушат их не в прессах, а сушильных камерах.
Отлив массы и формирование полотна выполняют наотливных машинах периодического или непрерывного действия.
Предварительно обезвоженный вакуумомдревесноволокнистый ковер подвергают дальнейшему обезвоживанию механическимпутем — давлением нескольких пар валов, обтянутых сетками. Относительнаявлажность ковра составляет около 80 %. С такой влажностью ковер сходит свакуумформующего барабана и роликовым конвейером направляется на обрезку и дополнительноеобезвоживание в вальцовом прессе. Дополнительным обезвоживанием влажностьсырого полотна может быть доведена до 60%.[7]
Сформированную бесконечную древесноволокнистуюленту-ковер разрезают по длине на отдельные полотна — заготовки. Одновременнообрезают боковые кромки.
Основные условия образования древесноволокнистогополотна: равномерное распределение массы по всей ширине и толщине полотна,хорошее смешение различных фракций волокна, получение беспорядочной ориентацииволокон, максимальное сокращение потерь мелких волокон и введенных в массухимических продуктов, достижение необходимой влажности ковра.
Для равномерного распределения массы и хорошегосмешения необходимы тщательное хранение и организованная транспортировка массык отливной машине. Каждая частица волокнистой массы, находясь во взвешенномсостоянии в суспензии, совершает движение. Оно происходит, во-первых, поддействием силы тяжести (частица опускается), а во-вторых, в зависимости отсвоей формы она поддается вращению. Образуя сложные движения, частицы волокон иволокна сталкиваются друг с другом, сцепляются и создают условия дляхлопьеобразования. Вместе с тем в быстро движущейся суспензии образованиехлопьев сопровождается разрывами и устанавливается динамическое равновесие.Учитывая этот факт, необходимо создавать такие условия, чтобы истечениесуспензии в трубопроводах не нарушалось механическими препятствиями на путипотока. Следует избегать углов, искривлений, неровностей внутреннихповерхностей массопроводов.
Все операции по формированию древесноволокнистогоковра следует производить с постепенно нарастающей нагрузкой. Установлено, чтофорсированный режим обезвоживания на любой стадии процесса вызывает разрушениеволокнистой структуры ковра, снижение его механических свойств при отсутствиикаких-либо внешних видимых признаков.[1]
В цехахдревесноволокнистых плит, работающих по мокрому способу, важное технологическоеи экономическое значение имеет процесс возврата волокна в производство. Вместесо сбрасываемой водой уходят и волокна, содержание которых в сточной водесоставляет около 1600 мг/л. Извлечение из сбрасываемой воды древесных волоконпозволяет максимально использовать сырье и оборотные воды, что снижает расходсырья и свежей воды на единицу выпускаемых плит. Кроме того, уменьшениесодержания волокнистых веществ в сточной воде создает благоприятные условия дляпоследующей обработки ее на очистных сооружениях. Для возврата волокна впроизводство используются технологические фильтры. В нашей стране на заводах,изготовляющих древесноволокнистые плиты, установлены фильтры польскогопроизводства.[7]
1.1.2.4 Прессование плит
Прессование — основная операция технологическогопроцесса, определяющая качество выпускаемых плит и производительностьоборудования. Во время прессования влажное древесноволокнистое полотноподвергается большому давлению при высокой температуре и превращается вдревесноволокнистую плиту. Это превращение происходит вследствие физических,химических и морфологических изменений насыщенного влагой древесного волокна.
В процессе прессования происходят измененияцеллюлозной части древесного комплекса. Уменьшаются размеры элементарнойкристаллической решетки, идет укрупнение кристаллических участков. Упорядочениеструктуры делает возможным сближение целлюлозных молекул и сегментовмакромолекул на расстояния, необходимые для образования химических связей междудревесными волокнами. При повышенном давлении и высокой температуре наблюдаютсятермогидролитические превращения гемицеллюлоз, что вызывает увеличениесодержания водорастворимых продуктов в прессуемом материале, окислениепервичных гидроксильных групп сахаров с образованием карбоксильных групп,установление простых и сложноэфирных связей в результате реакций дегидратации иэтерификации. Этим объясняется, что прочность и водостойкость плит находятся всоответствии с количественными изменениями экстрактивных веществ, изменениямифункциональных групп, водородных связей, свободных радикалов и подвижностьюуглеводного скелета древесного волокна.
Прочность плит определяется прочностью волокон имежволоконных связей. Прочность волокон на разрыв зависит от породы древесины.В образовании межволоконных связей участвуют все основные компонентыуглеводлигнинного комплекса, значительная часть которых находится вразмягченном, пластифицированном состоянии. Наличие низкомолекулярных веществ,некоторое снижение степени полимеризации целлюлозы, размягчение лигнина,повышение гибкости цепей макромолекул при пьезотермообработке способствуетувеличению поверхности контакта между волокнами и адгезионному взаимодействиюмежду ними.
В зависимости от сырья и способов ведениятехнологического процесса можно получить требуемые физико-механические свойстваплит. Для выбора параметров и режима прессования необходимо учитывать следующиеисходные факторы: породный состав и качество исходного сырья; способ и качествоприготовления массы; характеристику проклеивающих материалов и способ ихвведения; технические возможности пресса.
При мокром процессе производства наибольшеераспространение получили горячие, гидравлические многоэтажные прессыпериодического действия.
Режим прессования зависит от многих факторов: качествасырья и массы, влажности и толщины древесноволокнистых полотен, технологическихпараметров процесса, состояния пресса и его одежды. Весь период (цикл)прессования разделяется на три технологические фазы: отжим, сушку, закалку.
Относительная влажность полотен перед запрессовкойсоставляет 68—72 %. При низкой влажности (меньше 65 %) наблюдается ухудшениекачества плит и иногда даже расслоение. Продолжительность первой фазапрессования составляет 50 – 90 с. Влажность волокнистых полотен доводят до 45 –50%. На первой стадии прессования определяется плотность плиты.
После первой фазы прессования (отжима) переходят ковторой фазе – (сушке плит), так как дальнейшее удаление воды, возможно толькоее испарением. Для ведения процесса сушки снижают удельное давлениепрессования, чтобы создать благоприятные условия удаления пара из полотен. Егоподдерживают на уровне 0,8 МПа. Для обеспечения равномерного выделения пара извлажного волокнистого полотна давления в период сушки сохраняют постоянным.
Большое влияние на ход ведения процесса прессованияоказывает также температура плит пресса. При мокром способе производствадревесноволокнистых плит температура прессования составляет 200 — 215 °С.Повышение температуры прессования вызвано стремлением ускорить процессвыпаривания воды из древесноволокнистого полотна.
На продолжительность сушки влияют и степень размоламассы и толщина прессуемых полотен. Чем выше степень размола массы и большетолщина плиты, тем период сушки продолжительней. Время ее в зависимости отконкретных условий составляет 3,5 — 7 мин. Во время второй фазы прессованиявода удаляется до тех пор, пока относительная влажность древесноволокнистойплиты не составит 7%. Эта влажность необходима для проведения реакцииконденсации в заключительной стадии прессования. Практический момент окончанияфазы сушки определяют по прекращению выделения из плит пара.[1]
Bтретей фазе прессования (закалке) плиты подвергают тепловой обработке приповышенном давлении, доводя влажность до 0,5 – 1,5%. Продолжительность третьейфазы подбирается опытным путеми обычно не превышает 3 мин. Втехнологической инструкции, разработанной ВНИИдревом, рекомендованы следующие режимыпрессования: влажность (относительная) древесноволокнистых полотен, поступающихв пресс 72 ± 3%; влажность плит после пресса 0,8 – 1,2%; удельное давлениепрессования на фазе отжим 4,2 – 5,5 МПа (при содержании лиственныхпородболее 70% — 5,5МПа), на фазе сушка 0,65 – 0,85 МПа, на фазе закалка 4,2 – 5,5МПа (при содержании лиственных пород более 70% — 5,5МПа). Температура плитпресса (теплоносителя на входе) зависит от породного состава используемогодревесного сырья.[7]
 
1.1.2.5 Пропитка маслом, термическая обработка иувлажнение древесноволокнистых плит
Для повышения прочности и влагостойкости плитыпропитывают маслом. На заводах древесноволокнистых плит в изолированномпомещении размещают специальные линии, в которые входят: загрузочное устройство,входной роликовый конвейер, пропиточная машина, выходной роликовый конвейер иразгрузочное устройство. На пропитку подаются плиты, вышедшиеиз пресса,т.е. горячие. Для пропитки древесноволокнистых плит обычно используют смесьльняного и таловогомасел (40 и 60%) или таловое масло с добавкойсвинцово-марганцевого сиккатива (93,5 и 6,5%). Расход масла составляет 10 ± 2%от массы плит.
Термическая обработка повышает физико-механическиесвойства твердых и сверхтвердых древесноволокнистых плит, улучшая показателиводопоглащения, набухания и предела прочности при изгибе. Улучшение этихпоказателей происходит в результате процессов термохимических превращенийуглеводлигнинного комплекса волокнистой массы плит.
При термообработке, под воздействием сухого горячеговоздуха из плиты удаляются остатки влаги, а силы поверхностного натяжениясближают макромолекулы целлюлозы на расстояния, достаточные для образованиямежду гидроксилами неориентированных участков водородных связей. Кроме того,термообработка лигнина и углеводов приводит к образованию легко полимеризующихсявеществ с высокой реакционной способностью и созданию смолистых продуктов.Термообработку осуществляют в специальных камерах термообработки периодическогоили непрерывного действия. Термообработку проводят при температуре 160 — 170°С.
Древесноволокнистые плиты — пористые тела. Высушенные,находясь в горячем состоянии после пресса или камер термообработки, ониначинают адсорбировать пары воды из окружающего воздуха. Если эти, плитыуложены в плотный пакет, их края поглощают воду в большей степени, что приводитк увеличению линейных размеров плит в периферийной зоне. В результатевозникновения значительных внутренних напряжений образуется волнистость. Дляпридания плитам формоустойчивости необходимо осуществление акклиматизации,заключающейся в. увлажнении при одновременном остывании плит. Для увлажненияплит применяют увлажнительные машины и камеры.

1.1.2.6 Форматная резка плит
Древесноволокнистые плиты разрезают наокончательныеразмеры на форматно-обрезных станках, осуществляющих продольное и поперечноерезание. Древесноволокнистые плиты разрезают наокончательныеразмеры на форматно-обрезных станках, осуществляющих продольное и поперечное резание.Режущий инструмент — круглые пилы. Для вырезки дефектных участков и болееудобного ведения раскроя плит на заготовки столярно-строительных и другихспециальных изделий, перед форматно-обрезными станками устанавливают пилупредварительного поперечного раскроя.
При форматной резке готовых плит остаются обрезки кромок,мелкие куски плит, а также опилки, которые целесообразно возвращать в производство.Измельченные отходы вместе с опилками пневмотранспортом направляются вмешальный чан, наполненный водой. Тщательно размешанные отходы при концентрациипульпы 3—4 % насосами подаются в массную емкость перед мельницами вторичногоразмола. Для размельчения бракованных кусков плит используют маленькиедробилки. Раздробленные частицы системой пневмотранспорта подают в гидропульпери через промежуточный бассейн на вторичный размол. Подачу отходов на вторичныйразмол осуществляют также пневмотранспортом без использования гидропульпера.
1.1.3 Сухой способ производства твердыхдревесноволокнистых плит
1.1.3.1 Общие сведения
Основным отличием сухого способа производства плит отмокрого является то, что присухом способе формование волокнистого коврапроисходит в воздушной среде, а не в воднойсуспензии. Из этого положения вытекает основное преимущество сухогоспособа перед мокрым: отсутствие стоков и большого расхода свежей воды напроизводство плит.
Технологический процесс производствадревесноволокнистых плит сухим способом составляют следующие операции: приемка,хранение сырья и химикатов; приготовление щепы; пропарка, размол щепы наволокна; подготовка связующего и гидрофобизирующих добавок; смешивание волокнасо связующим и другими добавками; сушка волокна; формирование ковра;предварительное уплотнение (подпрессовка); прессование; кондиционирование плит;механическая обработка плит.[2]
 
1.1.3.2 Требования к сырью и особенности егоподготовки
При производстве древесноволокнистых плит сухимспособом применяют древесину различных пород, причем в отличие от производствапо мокрому способу здесь отдается предпочтение: древесине лиственных пород. Этообусловлено спецификой воздушного формирования ковра. Короткие и ровные волокналиственных пород, при прочих равных условиях, обеспечивают более равномернуюплотность ковра, чем длинные волокна хвойных пород. Однако возможно исмешивание различных пород древесины, но при этом следует учитывать особенностиее строения. Плиты с хорошими показателями получают при смешивании пород содинаковыми или близкими плотностями.
Большинство схем технологического процессапроизводства древесноволокнистых плит по сухому способу позволяет обеспечитьраздельное хранение щепы для приготовления волокна, идущего на внутренний инаружные слои плит, или создания заданной смеси щепы различных пород древесины.Преобладание одной из пород в смеси должно быть не менее 70 %.
Наличие коры в волокнистой массе снижает физико-механическиепоказатели плит (при заданном расходе смолы), так как кора по составу значительноотличается от древесины более высоким (20—40 % от массы коры) содержаниемэкстрактивных веществ. По мере увеличения, процента коры в древесноволокнистоймассе прочность плит уменьшается, водопоглoщeниe инабухание увеличиваются, окраска поверхностей становится неоднородной, чтовлияет на качество отдельных способов отделки. В связи с этим на заводахдревесноволокнистых плит проектом предусматривается 100 %-ная окорка древесиныдля наружных слоев и допускается 30 % неокоренной древесины в среднем слоеплит.[1]
 
1.1.3.3 Пропарка и размол щепы
В процессе пропарки и размола происходит частичныйгидролиз древесины. При мокром формировании ковра водорастворимые продуктыдеструкции вымываются в сток. При сухом и полусухом — водорастворимые продуктысохраняются в волокнах и при дальнейшей технологической обработке, участвуя вобразовании межволоконных связей. Известно, что в процессе пропарки влажностьможет увеличиваться на 5 — 20 %, поэтому влажность щепы на входе в пропарочныйкотел должна строго контролироваться.
При сухом и полусухом способах производства придаетсябольшое значение фракционному составу волокна. Разные по своим размерам и массеволокна имеют различную скорость прохождения при сушке и попадают в ковер приего формировании с различной влажностью. При применяемом в сухом способепроизводства пневматическом транспорте волокно движется в соответствии с егодлиной и массой. При больших колебаниях длины волокон получение ковраоднородной плотности на формирующих машинах затруднительно. Качество осмоленияволокнистых частиц также зависит от их размера. Чем равномернее волокно, тембольший эффект оказывает введение связующих.
На заводах древесноволокнистых плит для пропаркииспользуют аппараты непрерывного действия различных систем. Для размола щепыприменяют дефибраторы и рафинеры. При сухом способе производства используютдефибраторы всех современных марок, применяемых при мокром способе. При этоммасса из разгрузочных клапанов дефибратора подается в циклон, откуда волокна,потерявшие в результате самоиспарения некоторое количество влаги, направляютсяв сушилку. Волокно из дефибратора выходит влажностью 45 – 60 %.[1]
По данным специалистов грубая фракция при размоле надефибраторах составляет 12 – 15 %. Это затрудняет получение плит высокогокачества. Поэтому для получения высококачественных плит при размоле щепы надефибраторах применяют размольное оборудование для вторичного размола –рафинаторы.[7]
 
1.1.3.4 Проклейка древесноволокнистой массы
При сухом способе производства древесноволокнистыхплит большинство схем технологического процесса предусматривает введение вдревесноволокнистую массу термореактивных смол. Это обстоятельство вызываетсятем, что при сухом формировании ковра пластичность волокон недостаточна, силыповерхностного натяжения развиваются слабо, а короткий цикл прессования принезначительной влажности ковра не обеспечивает развития необходимых связеймежду компонентами древесного волокна, достаточных для получения плиттребуемого качества.
Для повышения водостойкости плит в щепу илидревесноволокнистую массу вводится расплавленный парафин или другиегидрофобизирующие добавки. Кроме того, при сухом способе возможно введение вдревесноволокнистую массу химикатов, обеспечивающих получение плит специальногоназначения. При сухом формировании ковра вводимые химикаты не вымываются всток, как при мокром, а остаются на волокнах.
Для склеивания волокон обычно применяютфенолоформальдегидные смолы различных марок. Однако предпочтительны смолы сминимальным содержанием свободного фенола. В нашей стране применяетсяводорастворимая фенолоформальдегидная смола СФЖ-3014.[1]
Для придания плитам водостойкости вводят гидрофобныедобавки. По данным ВНИИдрева, расход гидрофобных добавок свыше 1 % массыабсолютно сухих волокон не приводит кулучшению физико-механическихсвойств плит. Схемы введения и смешивания смолы с древесноволокнистой массойразличны. На одних заводах смолу вводят через полый вал рафинера в междисковоепространство, на других применяют специальные рафинеры-смесители.Гидрофобизирующие добавки на большинстве действующих предприятий вводят черезспециальные, форсунки в пропарочные установки перед размолом щепы на волокна.Однако гидрофобизирующие добавки, так же как смолу, можно вводить и междуразмалывающими дисками или на выходе волокна из рафинера.
 
1.1.3.5 Сушка древесноволокнистой массы
При сухом способе производства плит размолотое волокнопосле дефибраторов не разбавляется водой в мокрых циклонах, а только отделяетсяот пара в “сухих” циклонах, из которых пневмотранспортом подается либо в сушку,либо на вторую ступень размола — в размалывающие аппараты “закрытого” типа. Навыходе из дефибратора волокно имеет влажность 50 – 60 %, но, проходя черезсухие циклоны, оно подсушивается до 45 — 50 % влажности.[1] Сушка волокна можетпроводиться в сушилках любого типа (трубчатые, барабанные, аэрофонтанные т.д.)в одну или две ступени. В сушилках волокно подсушивается до воздушно-сухогосостояния (влажность 8 – 10 %). Если сушка волокна проводится в две ступени, тона первой ступени волокно должно подсушиваться до влажности I5 –20 %. На первой ступени сушки происходит более интенсивное испарение влаги изволокон, так как происходит испарение свободной влаги, в то время как навторой, ступени испаряется связанная влага. Учитывая эти особенности впроизводстве древесноволокнистых плит сухим способом, отдается предпочтениедвухступенчатой сушке волокнистой массы.[5]
 

1.1.3.6 Формирование ковра
Формирование ковра при изготовлениидревесноволокнистых плит сухим способом производства отличается тем, чтотранспортирование и формирование волокна осуществляется с помощью воздуха.Ковер формируется непрерывно на сетчатой ленте конвейера, под которым создаетсявакуум для увеличения плотности укладки волокон.
Настил ковра из волокнистой массы при сухомформировании осуществляется в настоящее время двумя способами: методомвакуумного формования и методом свободного падения волокна на машинах типа“падающий снег”.
 
1.1.3.7 Подпрессовка и раскрой непрерывного ковра
Сформированный на вакуумформирующей машине непрерывныйковер легко рассыпается при транспортировке, так как высота его колеблется от100 до 560 мм. Толщина ковра зависит от плотности, а главное — от заданной окончательнойтолщины готовой плиты. Для рационального использования горячего пресса,сокращения величины просвета между его плитами и увеличения скорости ихсмыкания, а также для обеспечения транспортабельности ковра последнийподпрессовывают в ленточных прессах непрерывного действия. Ленточный прессявляется продолжением вакуумформирующей машины. Далее осуществляют обрезкукромок дисковыми пилами по ходу движения ковра от ленточного пресса. Обрезкикромок с каждой стороны ковра имеют ширину до 25 мм.
 
1.1.3.8 Горячее прессование ковра
Воздушное формирование ковра и введениетермореактивных смол предопределяют особенности процесса прессования при сухомспособе производства древесноволокнистых плит. При прессовании сухих полотенфизикомеханические свойства получаемых плит не могут быть обеспечены связямимежду волокнами только за счет термохимической обработки древесины. Даже приудельном давлении прессования до 7 МПа требуется введение связующего.Качественные показатели прессованных плит предопределяются условиями подготовкиволокна и свойствами термореактивной смолы. Особенно важно, что отдельныепродукты, образовавшиеся в процессе термохимической обработки древесины, присухом формировании остаются в волокнистой массе, существенно влияя на процессысклеивания волокон. При прессовании происходит склеивание смешанных со смолойволокон в результате перехода в твердое состояние термореактивной смолы подвоздействием высокой температуры. Лучшие результаты получают, если отверждениесмолы произойдет при максимальном сближении волокон. Применение высокихтемператур требует загрузки полотен в пресс, смыкания греющих плит и достижениявысокого давления в течение короткого промежутка времени. Кроме того, дляпредотвращения преждевременного отверждения смолы необходима устойчиваятеплоизолирующая завеса между прессом и его загрузочным устройством, на которомрасположены полотна.
В зависимости от породного состава сырья иприменяемого типа связующего температура прессования на разных заводахколеблется в пределах 180—260 °С. Для древесины мягких лиственных породтемпература прессования равна 180—220 °С, для твердых пород — 230—260 °С.
С увеличением давления прессования возрастаютплотность и прочность плит, но снижаются водопоглощение и набухание. Дляполучения волокнистых плит плотностью 1 г/см3 необходимо иметь наначальном этапе прессования удельное давление 6,5 — 7 МПа. Выдержка примаксимальном давлении во избежание появления пузырей и пятен вследствиескапливающегося в полотне пара не должна превышать 40 с. Для удаления парацелесообразно постепенное снижение давления.
При сухом способе производства, определяющем короткиециклы прессования, повышенную температуру нагревательных плит и высокоеудельное давление прессования, особое значение придают конструкций и материалунагревательных плит. Это объясняется также и тем, что сухие древесноволокнистыеполотна более чувствительны к колебаниям температуры на плоскостинагревательной плиты. Поэтому систему каналов пресса выполняют таким образом,чтобы разница температуры на поверхности плиты не превышала 4 °С. Конструкция иматериал нагревательных плит должны обеспечивать хорошую теплопередачу ивыравнивать возникающие в процессе прессования напряжения изгиба.
 
1.1.3.9 Послепрессовая обработка плит
Послепрессовая обработка плит включает в себяследующие технологические операции: предварительную обрезку кромок плит,выходящих из горячего пресса, увлажнение плит, форматную резку плит поразмерам, складирование плит. Плиты, которые предполагается направить наотделку, предварительно шлифуются.
1.1.4 Мокросухой и полусухой способы производства древесноволокнистыхплит
При мокросухом способе транспортированиедревесноволокнистой массы и формирование ковра осуществляют в водной среде, каки при мокром способе. Однако перед подачей в пресс полотна проходят черезсушильные устройства, в которых высушиваются почти до абсолютно сухогосостояния. Затем плиты прессуют при повышенных температуре и давлении.Особенности технологических процессов по мокросухому способу обеспечивают получениекачественных древесноволокнистых плит без добавления искусственных связующихкомпонентов. Наиболее важным фактором является приготовление хорошоразработанной древесноволокнистой массы, например, за счет термохимическойобработки щепы перед ее размолом на волокна.
Полусухой способ производства твердыхдревесноволокнистых плит отличается формированием ковра, его прессованием привлажности волокна до 20 %• Настил ковра выполняют механическим способом, ноприменяют и вакуумформирующие машины.
Наличие влаги увеличивает цикл прессования, нообеспечивает протекание термохимических реакций, в результате чего происходитактивизация связей. Поэтому расход связующих при полусухом способе значительнониже, чем при сухом, или вообще исключает добавки различных клеящих материалов.
1.2 Обоснование выбора основного оборудования испособа для производства древесноволокнистых плит
 
Мокрый способ производства древесноволокнистых плитнаиболее распространен. Он получил свое начало из бумажного производства.Процесс, главным образом, отличается тем, что изготовленные плиты хорошегокачества даже без связующего. Процесс стабильный и хорошо отработанный.
Однако данный способ производства имеет некоторыенедостатки. Первый недостаток – это большой расход воды, а второй заключается втом, что изготовленные плиты с одной стороны имеют гладкую структуру, а сдругой – сетчатую.
Сухой способ, в свою очередь, разработан недавно, но впоследнее время интенсивно внедряется в производство. Основными достоинствамиэтого способа получения древесноволокнистых плит являются высокаяпроизводительность технологической линии за счет сокращения цикла прессования ималый расход воды. Плиты, изготовленные по сухому способу, с обеих сторонгладкие. На основании вышесказанного, выбираем сухой способ производствадревесноволокнистых плит.[2]
В качестве гидрофобизирующей добавки используемводорастворимую фенолоформальдегидную смолу СФЖ-3014. Фенолформальдегидныесмолы обеспечивают образование прочных и водостойких клеевых соединений, широкоиспользуются для изготовления плит, применяемых в условиях переменнойтемпературы и влажности окружающей среды. Древесные плиты на основе этих смолразрешены Минздравом для применения в гражданском и жилищном строительстве.Парафин и смолу вводим на стадии пропарки и размола щепы.
Для организации производства выбираем типовоеоборудование, используемое на заводах по производству древесноволокнистых плит.
Для приготовления щепы используем барабанныерубительные машины, дающие хорошую форму щепы и чистый, несмятый срез, а такжеравномерную фракцию при высоком проценте выпуска кондиционной щепы.
Сортировка щепы осуществляется в плоских сортировочныхмашинах гирационного типа, в которых, в отличие от вибрационных машин,сортировочная рамка приобретает горизонтальное круговое (плавающие) движение,благодаря чему щепа, поступающая на верхнее сито, перемещается по всейплоскости сита.
Для пропарки щепы устанавливаем пропарочноразмольнуюсистему “Бауэр-418”, в которой так же осуществляется предварительный размолщепы.
Размол щепы осуществляем на машинах польскогопроизводства RT-70. Данный аппарат оснащен новым более прогрессивнымвыпускным устройством, которое отличается простой конструкцией и позволяетполучить более качественную волокнистую массу.[1]
Сушку древесноволокнистой массы осуществляем в двеступени, что существенно позволяет сократить время сушки. Учитывая короткоевремя сушки, волокно можно сушить во взвешенном состоянии при транспортировкеего по воздуховодам. На первой стадии сушки используем сушилку аэрофонтанноготипа, а на второй – барабанную сушилку.[6]
Для формирования волокна из древесноволокнистой массыиспользуем двухсеточную вакуумформирующую машину конструкции ВНИИдрева.Особенностью конструкции является то, что воздух удаляется в стороны обеихформующих плоскостей. Машина не требует специального оборудования дляфракционирования и раздельного накопления частиц различных фракций.
Прессование осуществляем на прессовых установках,которые включают 22-этажный гидравлический пресс, оборудованный механизмом дляодновременного смыкания нагревательных плит; загрузочно-разгрузочноеустройство; гидронасосную станцию.
Кондиционирование плит осуществляем в восьмикамерах.[1]
Остальное оборудование (смесители, емкости, конвейеры,станки распиловки) подбираем типичные.

2ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫХ ПЛИТ
Вкачестве сырья для производства древесноволокнистых плит используют отходылесопиления и деревообработки, дровяное долготье, мелкий круглый лес от рубокухода и лесосечные отходы.
Подготовкасырья к производству заключается в приготовлении кондиционной щепы.Первоначально осуществляют разделку древесины на размеры, соответствующиеприемному патрону рубительной машины. Для раскроя бревен по длине используютбалансирные пилы.
Далееподготовленная древесина поступает в барабанную рубительную машину 1 дляприготовления кондиционной щепы. На линии устанавливаем две рубительные машинымарки ДРБ-2.
Полученнаящепа после рубительной машины поступает на сортировочную машину 2, гдеотбирается технологическая щепа, соответствующая предъявленным к нейтребованиям. Для сортировки технологической щепы используем сортировочнуюмашину модели СЩ-1М.
Ссортировочной машины отобранная щепа поступает в силос хранения щепы 4. Щепу сразмерами, превышающими установленные, передают на дополнительное измельчение вмолотковый дезинтегратор ДЗН-1 3, а затем возвращают в рубительную машину.Мелочь, отсеивающуюся в процессе сортирования, удаляют из цеха как отходы.
Кондиционнующепу направляют в бункеры запаса или расходные бункеры 5 в размольномотделении. Устанавливаем три бункера марки ДБО-60, один из которых – резервный.
Израсходного бункера через бункер-питатель щепа, предварительно подогретаянасыщенным паром температурой 160 оС в подогревателе, подается впропарочный аппарат 6. Устанавливаем две пропарочные установки «Бауэр-418».Пропарочный котел рассчитан на давление до 1 МПа. Щепа проходит черезпропарочный котел под воздействием винтового конвейера. Время пребывания щепы вкотле от 1 до 10 мин.
Щепапри том же давлении винтовым конвейером подается в размольный аппарат 8. Вкачестве размольного аппарата используем дефибратор марки RТ-70.Температуру в дефибраторе поддерживаем подачей насыщенного пара. Пародновременно служит для удаления из реакционного пространства дефибраторакислорода воздуха, разрушающе действующего на древесину. Подачу пара в аппаратосуществляют через паровой клапан. Расход пара составляет 700 – 1500 кг/т, взависимости от породы древесины. Щепа, войдя в размольную камеру, лопаткамивращающегося диска направляется между дисками к размольным секторам, которыеразмалывают ее на волокна.
Полученнаядревесноволокнистая масса под воздействием давления пара и лопаток вращающегосядиска подается в отводящий патрубок к выпускному устройству.Древесноволокнистая масса, пройдя выпускное устройство, попадает в диффузор, вкотором происходит ее постепенное расширение, и она с большой скоростью вместес паром попадает в циклон, откуда волокна, потерявшие в результатесамоиспарения некоторое количество влаги, направляются к мельнице вторичногоразмола – рафинатору. Волокно из дефибратора выходит влажностью 40 – 60%.
Дляулучшения свойств плит в щепу или древесноволокнистую массу вводятсягидрофобизирующие добавки. Эмульсию парафина вводят через специальные форсункипропарочной установки перед размолом щепы на волокна из расходного бакапарафина 7. Смешение волокна с водорастворимой феноло-формальдегидной смолойСФЖ-3014 происходит в смесителе 10, который установлен между ступенями сушки.
Послеразмола волокно подается в циклон сушилки первой ступени 9. Для проведенияпервой стадии сушки устанавливаем четыре аэрофонтанных сушилки, одна из которыхявляется резервной. В качестве агента сушки служит воздух, нагретый вкалорифере до температуры до 160 оС. Воздух и волокно движутся припомощи центробежного вентилятора при давлении 22 МПа. После первой ступенивлажность древесноволокнистой массы снижается до 40%.
Далееволокно направляется в сушилку второй ступени 11. Вторая ступень сушкипроводится в барабанных сушилках. Волокно после первой ступени сушки черезротационный затвор подается в сушильный барабан, в котором, продвигаясь побарабану, оно перемешивается с агентом сушки. Агент сушки подается в сушильныйбарабан через специальный канал по касательной к цилиндрической поверхности.Поток подхватывает волокно и проходит через сушильный барабан по винтообразнойлинии при интенсивном теплообмене и перемешивании. Затем волокно выдается изсушилки через специальный ротационный затвор. В сушилке второй ступенииспользуют принцип низкой температуры при большом объеме агента сушки.Температура воздуха на входе в сушилку составляет 180 – 200 оС, аобъем воздуха, проходящего через сушилку, приведенный к стандартной температуре21 оС, составляет 52500 м3/ч. После второй ступени сушкиволокно имеет влажность не более 8%.
Далееволокнистая масса направляется в формующую машину 12. Для формования ковраиспользуют двухсеточные вакуумформующие машины, в которых формованиеосуществляется осаждением волокон массы потоком воздуха, проходящим сверху внизчерез движущееся сетки. Ковер настилается на движущуюся сетку, объединяющую трикамеры и ленточно-валковый пресс. Волокно из бункеров-дозаторов поступает всоответствующую камеру, воздух из которой отсасывается вентилятором, создающимвакуум, а также системой для удаления излишних волокон от калибрующего валика.По ширине камеры древесноволокнистая масса распределяется с помощью качающегосясопла. Величина вакуума под сеткой в камерах составляет соответственного, 20 — 30 кПа. В зависимости от плотности выпускаемых плит определяется высотанастилаемого слоя. При плотности 1 т/м3 значение массы 1 м2 коврасоответствует толщине древесноволокнистой плиты в мм.
Сформированныйна вакуумформирующей машине непрерывный ковер поступает на ленточный пресспредварительной подпрессовки 13, предназначенный для обеспечениятранспортабельности ковра, а так же для рационального использования горячегопресса, сокращения величины просвета между его плитами и увеличения скорости ихсмыкания. Удельное давление в прессе наращивают постепенно. Удельное давлениеподпрессовки равно 0,1 — 0,15 МПа; линейное давление составляет 1400 Н/см.Работа пресса синхронизируется с работой формирующей машины. Скоростьбесступенчато регулируется от 9 до 50 м/мин.
Далееосуществляют раскрой непрерывного ковра на полотна. Из ленточного пресса ковердвижется по ленточному конвейеру к пилам поперечной резки 15, предназначенныхдля раскроя бесконечного ковра на полотна. Туда же, поверх основного ковра, изформующей головки отделочного слоя 14 поступает волокно, сформированное в видетонкого ковра, для нанесения отделочного слоя на плиты. Затем пилами продольнойрезки 16 осуществляют обрезку ковра до заданной ширины. Качающийся конвейер –типпель распределяет полотна на двухъярусную систему ленточных конвейеров. Этасистема состоит из трех секций двухъярусных конвейеров, обеспечивающих подачуполотен в загрузчик пресса и запас полотен на то время, пока загрузчик горячегопресса не может принять их.
Древесноволокнистыеполотна подаются в пресс 18 загрузчиком. Загрузочное устройство, обеспечивающеебесподдонную загрузку древесноволокнистых плит в пресс, состоит из неподвижнойрамы, загрузочной этажерки 17, механизма подъема и опускания этажерки, двадцатидвух конвейеров-загрузчиков с индивидуальными приводами. Конечный выключательостанавливает загрузчик, после чего он движется назад, оставляя полотна впрессе.
Взависимости от породного состава сырья и применяемого типа связующеготемпература прессования на разных заводах колеблется в пределах 180 — 260 °С.Для древесины мягких лиственных пород температура прессования равна 180 — 220°С, для твердых пород — 230 — 260 °С. Для получения волокнистых плит плотностью1 г/см3 необходимо иметь на начальном этапе прессования удельноедавление 6,5 — 7 МПа. Время выдержки при максимальном давлении определяетсявлажностью ковра, температурой прессования, а также термохимической обработкойсырья. Выдержка при максимальном давлении во избежание появления пузырей ипятен вследствие скапливающегося в полотне пара не должна превышать 40 с. Дляудаления пара целесообразно снижение давления. Давление снижают до величинынесколько меньшей, чем давление пара в полотне, которое определяетсятемпературой нагревательных плит пресса и условиями термохимической обработкисырья. Продолжительность прессования зависит от заданной толщины готовой плиты.Полный цикл прессования должен регулироваться таким образом, чтобы послепрохождения плитами пресса они имели влажность 0,3 — 0,5 %.
Послепрессования древесноволокнистые плиты системой рычагов разгрузочного устройствапередаются в разгрузочную этажерку 19, а оттуда по одной направляются наконвейер для обрезки и кондиционирования.
Послепресса плиты имеют влажность менее 1 % и высокую температуру. В процессе разгрузкипресса, обрезки кромок и заполнения вагонеток плиты охлаждаются до 50 °С инабирают влаги до 2 %. Равновесная влажность плит в нормальных условиях (притемпературе 20°С и относительной влажности воздуха 65%) составляет 5 — 9%.Поэтому плиты после стадии прессования поступают на стадию кондиционирования.Загрузочное устройство обеспечивает автоматическую загрузку плит в вагонетки,которые затем подаются в камеры кондиционирования 20. Время кондиционирования 3– 5 ч.
Послекамеры кондиционирования плиты на участок раскроя и механической обработкиподаются электропогрузчиками. Затем они укладывают на приемную площадкуконвейера, а оттуда по одной подаются к станку продольной распиловки 21.Скорость подачи регулируется от 10 до 75 м/мин. Станок продольной распиловкиимеет три пилы, из которых две крайние служат для обрезки кромок, а центральнаяпри необходимости может выполнить продольный распил: Крайние пилы снабженыустройствами для дробления кромок шириной до 50 мм. Размер плиты после чистойобрезки, мм: максимальный 1830, минимальный 1700.
Далееплиты поступают на станок поперечной распиловки 22, оснащенный пятью пилами,положение которых регулируется. Наружные пилы имеют устройства для дроблениякромок шириной до 50 мм. Максимальная длина плит после обрезки — 5500 мм.
Плитыпосле обрезки штабелируются укладчиком и попадают в накопитель плит 23, откудатранспортируются автопогрузчиком 24.

3РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА
 
Производимрасчет баланса воды, волокна, смолы и парафина для изготовления 140 т древесноволокнистыхплит. Исходные данные для расчета приведены в табл. 1
Таблица1
Исходныеданные для расчета материального баланса № Показатель Значение в % 1 влажность щепы 40 2 влажность волокна при размоле 60 3 влажность волокна после первой ступени сушки 50 4 влажность волокна после второй ступени сушки 5 5 влажность плит после горячего пресса 2 6 влажность плит после камеры кондиционирования 8 Потери на различных стадиях производства 7 при подготовке сырья (рубка, сортировка щепы) 3 8 в дефибраторе 5 9 в циклоне 3,7 10 при обрезке ковра после формования 4 11 при предварительной обрезке кромок 3 12 при форматной обрезке плит 1,7
СогласноТУ 19-200-74, влажность готовых твердых плит сухого формования составляет 8%.Тогда 140 тонн готовой продукции на складе будет содержать:
абсолютносухого волокна 0,92 * 140000 = 128800 кг
воды11200 кг
Поданным ВНИИДрева и действующих предприятий по сухому способу производства ДВПпринимаем дозировку парафина в количестве 1% и дозировку смолы в количестве2,5%.
Тогдавесовое содержание смолы и парафина определяется следующим образом:
/> ; /> кг
гдеn – масса смолы и парафина в 140 т готовой продукции.
Количествоабсолютно сухого волокна:
128800– 4355,556 = 124444,444 кг
Получим:
 количествопарафина 0,01 * 124444,444 = 1244,444 кг
 количествосмолы 0,025 * 124444,444 = 3111,111 кг
Потерипри форматной резке составляют 1,7%. Следовательно, на форматную обрезкупоступает:
абсолютносухого волокна 124444,444 * 1,017 = 126560 кг
воды11200 * 1,017 = 11390,4 кг
парафина1244,444 * 1,017 = 1265,6 кг
смолы3111,111 * 1,017 = 3164 кг
Всего:126560 + 11390,4 + 1265,6 + 3164 = 142379,6 кг
126560кг
11390,4кг
2115,556кг
190,4кг
124444,4кг
11200кг
Потерипри этом составляют 2380 кг, в том числе:
абсолютносухого волокна 126560 – 124444,444 = 2115,556 кг
воды11390,4 – 11200 = 190,4 кг
парафина1265,6 – 1244,444 = 21,156 кг
смолы3164 – 3111,111 = 52,889 кг
Всего:2115,556 + 190,4 + 21,156 + 52,889 = 2380 кг
Наформатную обрезку плиты поступают с увлажнительных камер, где они увлажняются с2% до 8%.
Плиты,поступившие в увлажнительную камеру, имеют следующий состав:
абсолютносухого волокна 126560 кг
парафина1265,6 кг
смолы3164 кг
Количествоводы определяем следующим образом:
/> кг
Количествоводы, поглощаемой плитами в увлажнительной камере:
11390,4– 2673,257 = 8717,143 кг
гдечисло 11390,4 – это количество воды в плитах, поступающих на форматную обрезкупосле увлажнительной камеры.
Вкамеру кондиционирования плиты поступают после предварительной обрезки кромок.Потери при обрезке принимаем в количестве 3%. Тогда из пресса напредварительную обрезку поступает:
абсолютносухого волокна 126560 * 1,013 = 130356,8 кг
где126560 кг – масса абсолютно сухого волокна в плитах после предварительнойобрезки кромок;
воды2673,257 * 1,03 = 2753,455 кг
где2673,257 кг – количество воды в материале до увлажнения плит в камерекондиционирования;
парафина1265,6 * 1,03 = 1303,568 кг
смолы3164 * 1,03 = 3258,92 кг
где1265,6 кг и 3164 кг – это количество парафина и смолы соответственно припоступлении плит в камеру кондиционирования после предварительной обрезкикромок.
Всего:130356,8 + 2753,455 + 1303,568 + 3258,92 = 137672,743 кг
Приэтом потери составляют:
137672,743– 133662,857 = 4009,886 кг, из них
абсолютносухого волокна 130356,8 – 126560 = 3796,8 кг
воды2753,455 – 2673,257 = 80,198 кг
парафина1303,568 – 1265,6 = 37,968 кг
смолы3258,92 – 3164 = 94,92 кг
130356,8кг
2753,455кг
предварительнаяобрезка 3796,8 кг
/>кромок
80,198кг
126560кг
2673,257кг
Нагорячий пресс поступают ковры с влажностью 5% и высушиваются до 2%. Всего вгорячий пресс поступает:
абсолютносухого волокна 130356,8 кг
парафина1303,568 кг
смолы3258,92 кг
воды(130356,8 + 3258,92 + 1303,568) * (100-95)/95 = 7101,015 кг
Всего:130356,8 + 1303,568 + 3258,92 + 7101,015 = 142020,303 кг
Впроцессе сушки в горячем прессе испаряется воды:
(130356,8+ 3258,92 + 1303,568) *(100 – 95)/95 — (130356,8 + 3258,92 + 1303,568) * (100 –98)/98 = 4347,56 кг
130356,8кг
7101,015кг
горячийпресс
4347,56
130356,8кг
2753,455кг
Припродольной обрезке ковра перед горячим прессом отходы в количестве 4%возвращаются на формашину. Тогда на обрезную пилу с формашины поступает:
абсолютносухого волокна 130356,8 *1,04 = 135571,072 кг
парафина1303,568 * 1,04 = 1355,711 кг
смолы3258,92 * 1,04 = 3389,277 кг
где130356,8 кг, 1303,568 кг и 3258,92 кг – это количество абсолютно сухоговолокна, парафина и смолы соответственно в плитах, поступающих напредварительную обрезку после горячего пресса;
воды7101,015 * 1,04 = 7385,056 кг
где7101,015 кг – количество воды в ковре перед подачей на горячий пресс.
Отходыпри этом составляют 5680,813 кг, из них:
абсолютносухого волокна 135571,072 – 130356,8 = 5214,272 кг
воды7385,056 – 7101,015 = 284,041 кг
парафина1355,711 – 1303,568 = 52,143 кг
смолы3389,277 – 3258,92 = 130,357 кг
Всего:5214,272 + 284,041 + 52,143 + 130,357 = 5680,813 кг
135571,072кг
7385,056кг
5214,272кг
обрезнаяпила
284,041кг
130356,8кг
7101,015кг
Этиотходы возвращаются на формашину. Всего в формашину поступает (волокно совторой ступени сушки + возвратные отходы):
абсолютносухого волокна 130356,8 кг
воды7101,015 кг
парафина1303,568 кг
смолы3258,92 кг
Всего:130356,8 + 7101,015 + 1303,568 + 3258,92 = 142020,303 кг
Настадию сушки в циклонах теряется 3,7% вещества. Тогда с сушилок в циклоныпоступает:
абсолютносухого волокна 130356,8 * 1,037 = 135180 кг
воды7101,015 * 1,037 = 7363,72 кг
парафина1303,568 * 1,037 = 1351,8 кг
смолы3258,92 * 1,037 = 3379,5 кг
Всего:135180 + 7363,72 + 1351,8 + 3379,5 = 147275,02 кг
Отходысоставляют: 147275,02 – 142020,303 = 5254,717 кг, из них:
абсолютносухого волокна 135180 – 130356,8 =4823,2 кг
воды7363,72 – 7101,015 = 262,705 кг
смолы3379,5 – 3258,92 = 120,58 кг
парафина1351,8 – 1303,568 = 48,232 кг
Всего:4823,2 + 262,705 + 120,58 +48,232 = 5254,717 кг
135180кг
7363,72кг
4823,2кг
циклоны262,705 кг
130356,8кг
7101,015кг
Сушкаволокна происходит в две ступени: на первой влажность снижается с 60% до 50%, ана второй ступени – с 50% до 5%.
Присушке на второй ступени испаряется воды:
(135180+ 3379,5 + 1351,8) * (100 — 50)/50 – (135180 + 3379,5 + 1351,8) * (100 – 95)/95= 132547,547 кг
Всегона вторую ступень сушки поступает:
абсолютносухого волокна 135180 кг
воды139911,3 кг
парафина1351,8 кг
смолы3379,5 кг
где139911,3 кг – это количество влаги в волокне после первой ступени сушки.
135180кг
139911,3кг
132547,547кг
сушкавторой ступени
135180кг
7363,72кг
Напервой ступени сушки испаряется воды:
139911,3* (100 – 40)/40 – 139911,3 *(100 – 50)/50 = 69955,65 кг
Всегона первую ступень сушки поступает:
абсолютносухого волокна 135180 кг
воды209866,95 кг
смолы3379,5 кг
парафина1351,8 кг
где209866,95 кг – это количество воды в волокне, с влажностью 60%, до поступленияна первую стадию сушки.
135180кг
209866,95кг
сушкапервой ступени
69955,65кг
135180кг
139911,3кг
Потериволокна в дефибраторе составляют 5% (около 2% за счет частичного гидролизадревесины при пропарке, а остальное – механические потери). Всего в дефибраторпоступает:
абсолютносухого волокна 135180 * 1.05 = 141939 кг
воды94626 кг
парафина1351,8 кг
где94626 кг – количество влаги в древесине, поступающей в дефибратор послерубительного отделения, при влажности древесной щепы 40%.
141939кг
94626кг
115240,95кг 6759 кг
дефибратор
135180кг
209866,95кг
Напропарку необходимо подать щепы (влажность 40%):
141939/ 0,6 = 236565 кг
Потеридревесины в рубительном отделении составляют 3%.
Нарубку поступает:
236565* 1,03 = 243661,95 кг
Приэтом потери составляют:
243661,95– 236565 = 7096,95 кг
изних:
абсолютносухой древесины 7096,95 * 0,6 = 4258,17 кг
воды7096,95 * 0,4 = 2838,78 кг
Всегов рубительное отделение поступает 243661,95 кг, из них:
абсолютносухой древесины 243661,95 * 0,6 = 146197,17 кг
воды243661,95 * 0,4 = 97464,78 кг
146197,17кг
97464,78кг
4258,17кг
рубительноеотделение
2838,78кг
141939кг
94626кг
Наэтом расчет баланса сырья и материалов заканчивается. Данные о расходе сырья иматериалов на 140 т готовых плит по ступеням технологической схемы приводятся втабл. 2.

Таблица2
Материальныйбаланс технологического процесса получения ДВППриход Расход Наименование материальных потоков Количество, т Наименование материальных потоков Количество, т Влажная древесина 243,662 Древесноволокнистые плиты 140 Парафин 1,352 Потери влажной древесины в рубительном отделении 7,097 Водорастворимая фенолформальдегидная смола СФЖ-3014 3,380 Потери волокна в дефибраторе 6,759 Влага, испарившаяся при сушке 202,503 Вода, поступающая в дефибратор 115,241 Потери волокнистой массы в циклоне 5,255 Влага, испарившаяся в процессе сушки на горячем прессе 4,348 Вода на увлажнение в камеру кондиционирования 8,717 Потери при предварительной обрезке кромок 4,010 Потери при форматной обрезке плит 2,380 Всего 372,352 Всего 372,352

4Расчет и подбор основного ивспомогательного оборудования
 
4.1Подбор рубительной машины
 
Сырьеподается в производство в виде кондиционной щепы. Подготовка сырья к производствуплит, состоящая в приготовлении кондиционной щепы, включает следующие операции:разделку древесины на размеры, соответствующие приемному патрону рубительноймашины; рубку древесины на щепу; сортировку щепы для отбора требуемого размерас доизмельчением крупной фракции и удалением мелочи; извлечение из щепыметаллических предметов; промывку щепы для очистки ее от грязи и постороннихвключений.
Дляприготовления щепы используем барабанную рубительную машину ДРБ-2.
Производительностьаппарата составляет 4 – 5 м3/ч, диаметр барабана 1160 мм и числорежущих ножей – 4. [1]
Израсчетов материального баланса получаем, что в рубительное отделение поступает243661,95 кг влажной древесины в сутки, т.е. 10152,58 кг в час. Принимаяплотность древесины равной 1540 м3/кг, получим:
10152,58/1540= 6,59 м3/ч
Согласнорасчетам необходимо установить две рубительные машины.
4.2Подбор сортировочной машины
 
Полученнующепу после рубительных машин сортируют, в результате чего отбираюттехнологическую щепу, соответствующую предъявленным к ней требованиям.
Согласноматериальному балансу на сортировку поступает 236565 кг влажной щепы в сутки,что составляет 9857 кг в час. Принимая средневзвешенную условную плотностьдревесного сырья равную 650 кг/м3, определим насыпную плотностьρн, кг/м3, по уравнению:
ρн= ρ · kп (1)
гдеkп –коэффициент полнодревесности для щепы, равный 0,39.
Получим:
ρн= 650 ·0,39 = 253,5 кг/м3
Тогдаполучим, что на сортировку поступает 9857/253,5 = 39 насыпных м3 вчас.
Длясортировки технологической щепы используем сортировочную машину гирационноготипа модели СЩ-1М, техническая характеристика которой приведена в табл. 3.
Таблица3
Техническаяхарактеристика сортировочной машиныПоказатели Значение
Производительность, насыпных м3/ч 60 Число сит 3 Наклон сит, град 3 Мощность электродвигателя, кВт 3 Масса, т 1,3
4.3Подбор дезинтегратора
 
Дляизмельчения крупной щепы используют молотковые дезинтеграторы. Выбираемдезинтегратор типа ДЗН-1, техническая характеристика которого приведена в табл.4.

Таблица4
Техническаяхарактеристика дезинтегратора ДЗН-1Показатели Значение
Производительность, насыпных м3/ч 18 Габаритные размеры, мм  длина 2300  ширина 1620  высота 825 Масса, кг 2248 Мощность электродвигателя, кВт 11,4
4.4Подбор расходных бункеров кондиционной щепы
 
Кондиционнующепу направляют в бункеры запаса или расходные бункеры в размольном отделении.По конфигурации в плане бункеры запаса бывают двух типов: прямоугольные икруглые.
Используемпрямоугольные бункера, располагая их в здании отделения приготовления щепы. Принебольших запасах щепа может храниться в вертикальных бункерах. Используембункер типа ДБО-60, техническая характеристика которого приведена в табл. 5.
Таблица5
Техническаяхарактеристика вертикального бункера ДБО-60Показатели 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
Требуемоеколичество бункеров nбопределяем по формуле:

nб = Gщ · t/Vб · ρн · kзап (2)
гдеGщ –часовая потребность проектируемого цеха в технологической щепе, кг/ч (по даннымматериального баланса Gщ = 9857кг/ч); t – время, в течении которого бункеры обеспечиваютбесперебойную работу потока, ч (при работе отделения по подготовке щепы в трисмены t = 3 ч); Vб – объем бункера, м3; ρн –насыпная плотность щепы, кг/м3(определяли в пункте 4.2); kзап – коэффициент заполнения рабочего объема бункера (длявертикальных kзап =0,9).
Получим:
nб = 9857 · 3/60 · 253,5 ·0,9 = 2
Соответственноустанавливаем три бункера, один из которых – резервный.
4.5Подбор пропарочной установки
 
Избункера-питателя щепа винтовым дозатором подается в барабанный питатель низкогодавления, из которого направляется в подогреватель, где подогреваетсянасыщенным паром, температурой 160°С. В выходной секции подогревателявмонтирована форсунка, через которую в него вводится в расплавленном состояниипарафин, распыляемый сжатым воздухом с давлением 0,4 МПа. Из подогревателяпропитанная парафином щепа поступает непосредственно в аппаратгидродинамической обработки. На заводах древесноволокнистых плит используютаппараты непрерывного действия различных систем.
Устанавливаемпропарочноразмольную систему «Бауэр-418», имеющую следующие характеристики:пропарочный котел горизонтальный, трубчатого типа, диаметром 763 мм, длинной9,15 м, рассчитанный на давление до 1 МПа. Производительность пропарочнойустановки – до 5 т/ч.
Согласнорасчетам материального баланса на пропарку поступает 238 т пропитаннойпарафином щепы в сутки, что составляет около 10 т/ч. Соответственно необходимоустановить две пропарочных установки.
 
4.6Подбор размольного оборудования
Впроизводстве древесноволокнистых плит для размола щепы применяют дефибраторы ирафинеры. Для получения высококачественных плит при размоле щепы надефибраторах применяют оборудование для вторичного размола (рафинеры). Присухом способе производства для первичного размола используют рафинеры с двумявращающимися в противоположные стороны дисками.
Согласнорасчетам материального баланса производительность дефибратора по абсолютносухому волокну должна составлять 135,2 т/сут. Выбираем дефибратор марки RT-70,производительностью до 70 т/сут, и устанавливаем две машины. Техническиехарактеристики аппарата приведены в табл. 6.
Таблица6
Техническиехарактеристики дефибратора марки RT-70Показатели 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
 

4.7Подбор смесителей для гидрофобизирующих добавок
 
Гидрофобизирующиедобавки на большинстве действующих предприятий вводят через специальныефорсунки в пропарочные установки перед размолом щепы на волокна.
Напредприятие парафин поступает в железнодорожной цистерне, которую устанавливаютоколо склада готовой продукции. Из цистерны парафин по трубопроводу стекает вбак для хранения емкостью 60 м3, откуда па специальномупарафинопроводу подается в расходный бак парафина, установленный в цехе напостаменте. Парафин самотеком через мерный бачок сливается в бак приготовленияпарафиновой эмульсии.
Дляприготовления проклеивающих составов используют различного типа оборудование.Наиболее распространенные аппараты для приготовления эмульсии – цилиндрическиебаки, снабженные мешалками.
Приприготовлении проклеивающих добавок в аппаратах периодического действияколичество последних определяют по формуле:
nа = Mп.д · t ·kз/24 · Vа · φ· ρп.д (3)
гдеMп.д –суточная потребность в рабочем составе проклеивающей добавки, кг (изматериального баланса суточная потребность парафина составляет 1351,8 кг); t –продолжительность процесса приготовления проклеивающей добавки, ч (для эмульсиипарафина t = 170 мин); kз – коэффициент, учитывающий запас мощностипроизводства по данной стадии (принимают kз = 1,05 – 1,15); Vа – объем аппара- та, м3; φ – степеньзаполнения аппарата (принимаем φ =0,8); ρп.д – плотностьрабочего раствора проклеивающей добавки, кг/м3 (для эмульсиипарафина ρп.д = 970 кг/м3).
Получим:
nа = 1351,8 · 2,83 · 1,15/24 ·1 · 0,8 · 970 = 0,6
Соответственноустанавливаем два смесителя, один из которых резервный.
Готовуюэмульсию перекачивают в специальную емкость (бак) для хранения.
Приготовлениерабочего состава фенолоформальдегидной смолы СФЖ-3014 заключается в ееразведении по рабочей концентрации 25%. Растворение осадителей производят вспециальном баке, который по конструкции аналогичен баку для приготовленияэмульсии. По уравнению (3) определим необходимое количество смесителей дляприготовления рабочего состава фенолформальдегидной смолы:
Получим:
nа = 3379,5 · 0,3 · 1,15/24 ·1 · 0,8 · 1008 = 0,3
Соответственноустанавливаем два аналогичных смесителя, один из которых резервный.
Техническаяхарактеристика бака-смесителя приведена в табл. 7.
Таблица7
Техническаяхарактеристика смесителяПоказатели Значение
Вместимость, м3 1 Наружный диаметр, мм 1206 Высота, мм 909 Габаритная высота, мм 1834 Диаметр мешалки, мм 150 Мощность электродвигателя, кВт 1,1 Общая масса, кг 267
Расходныебаки для проклеивающих добавок должны обеспечивать запас последних на 1 – 2 чработы цеха. Вместимость расходных баков Vбак, м3, определяем по формуле:
Vбак = Mс · T ·105/cп.д ·ρп.д (4)

гдеMс –количество рабочего состава проклеивающей добавки, требуемого для производства,т/ч (из материального баланса Mс = 0,14т/ч); T – количество часов работы на созданном запасе, ч (T = 2ч); ρп.д – плотность рабочего раствора проклеивающей добавки,кг/м3; cп.д –концентрация рабочего состава, %.
Определимобъем расходного бака парафина.
Vбак = 0,06 · 2 · 105/10 · 970 = 1,24 м3
Определимобъем расходного бака смолы.
Vбак = 0,14 · 2 · 105/25 · 1008 = 1,11 м3
Послеопределения объема баков округляем его значение до одной из следующих величин:0,5; 1,0; 1,5; 2,0.
Соответственноустанавливаем расходный баки для эмульсии парафина и для растворафенолформальдегидной смолы вместимостью каждый 1,5 м3. Так же устанавливаемдополнительно два резервных бака.
4.8Расчет и подбор сушильных установок
 
Влажность древесного волокна перед прессованием плитпо сухому способу производства должна составлять 6 — 8%. Выбор способа сушкиизмельченной древесины во многом определяется размерами и однородностьюматериала. На заводах древесноволокнистых плит применяют двухступенчатыесушильные установки с частичной рециркуляцией агента сушки.
Волокно после размола подается в трубопровод сушильнойустановки, где смешивается с подогретым в калорифере воздухом, температуракоторого при входе в сушилку равна 160 — 190 °С. Температура волокна на выходеиз сушилки первой ступени составляет около 70°С. После первой ступени влажностьдревесноволокнистой массы снижается приблизительно до 65 — 67 %.
Наиболее эффективно использовать работукомбинированных сушилок: аэрофонтанная – барабанная.
4.8.1 Расчет и подбор сушилки первой ступени
Для проведения первой стадии сушки целесообразноиспользовать аэрофонтанную сушилку. В аэрофонтанной сушилке за счет скоростиагента сушки волокно многократно фонтанирует, затем выносится из сушильного пространствапосле его высыхания до необходимой (заданной) влажности. Агентом сушки служитгорячий воздух, который подогревается в пластинчатом паровом калорифере до160°С.
Воздух и волокно движутся при помощи центробежноговентилятора. Этим же вентилятором и отсортированное в сепараторе волокнотранспортируется в циклон – воздухоотделитель.
Для расчета аэрофонтанной сушилки используем следующиеисходные данные:
производительность по абсолютно сухому волокну G,кг/сек
G =135180 кг/сутки = 1,565 кг/сек;
начальная и конечная температуры материала Ө1и Ө2, соответственно, °С
Ө1 = 5 °С Ө2 = 70°С;
температура сушильного агента на входе в сушилку t1 и на выходе t2 из нее, °С
t1 = 160 °С t2 = 70 °С
начальная и конечная влажность материала w1 и w2,соответственно, %
w1= 60% w2 = 40%

4.8.1.1 Материальный баланс сушилки
Определим количество влажного материала на входе всушилку 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
 
4.8.1.2 Тепловой баланс сушилки
Расход тепла на нагрев материала, покидающего сушилку Qмат, кВт, составит:
Qмат = (G · cм + W2 · 4,19) · (Ө2 — Ө1)(8)
где см – теплоемкость абсолютно сухогоматериала (древесины), см = 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:
Qмат = (1,565 · 1,43 + 1,043 · 4,19) · (70 — 5) = 429,53кВт
Определим расход тепла на испарение влаги Qисп, кВт, по уравнению:
Qисп = W · (2493 + 1,97 · t2 – 4,19 · Ө1) (10)
Получим:
Qисп = 1,305 · (2493 + 1,97 · 70 – 4,19 · 5) = 3460,7 кВт
Определим расход тепла с уходящим воздухом Qвозд, кВт. Поскольку расчет воздуха пока неизвестен, тоопределяем ориентировочный расход воздуха по диаграмме I –x[3], как если бы процесс шел в теоретической сушилке, тогда:
/>/> (11)
где I0и I2 – энтальпия воздуха при влагосодержании x0и x2, соответственно,кДж/кг; x2 –ожидаемое конечное содержание влаги, кг/кг сухого воздуха.
На диаграмме I – x по известнымпараметрам t0= 5°С –температура свежего воздуха и относительной влажности φ0= 70%находим влагосодержание x0, кгвлаги/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 агентаосуществляется через стенку, влагосодержание остается постоянным: x0= x1.
Для определения параметров отработанного воздухастроим 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 ирасходом тепла непосредственно в сушильной камере, которая определяется присоставлении внутреннего теплового баланса сушилки, кДж/кг влаги:
∆ = 4,19 · Ө1 – G · cм · (Ө2 — Ө1) / W – qп (13)
где qп –удельные потери тепла в окружающую среду на 1 кг испаренной влаги, принимаем qп = 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 знатькоординаты (x и I) минимум двух точек. Координаты одной точки известны:x1 = 0,005;I1 = 178.Для нахождения координат второй точки зададимся произвольным значением x иопределим соответствующее значение I по формуле (12).
Пусть x = 0,02 кг/кг, тогда соответствующее ему значениеэнтальпии:
I2 = 178 — 113,12(0,02 – 0,005) = 176,3 кДж/кг
Далее проводим линии на диаграмме I – xчерез 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 параметромотработанного 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 Qпот, кВт, принимаем равным 10% от полного расхода тепла Qполн, кВт, который определяем по формуле:
Qполн = Qмат + Qисп + Qвозд + Qпот (14)
Соответственно полный расход тепла составит:
Qполн = (429,53 + 3460,7 + 6251,8) 100/(100 – 10) = 11269кВт
Выбираем стандартную аэрофонтанную сушилку,используемую на заво-дах по производству ДВП.
 При получении в сутки 140 т древесноволокнистых плитна первой стадии сушки испаряется 69955,65 кг воды. Соответственнопроизводительность по испаряемой влаге Gв1, кг/чсоставит:
Gв1 =69955,65 кг/сутки = 69955,65/24 = 2915 кг/ч
Из расчетов следует, что необходимо установить четыреаэрофонтанных сушилки одна из которых является резервной.
Технические характеристики сушилки приведены в табл.8.
Таблица 8
Техническая характеристика аэрофонтанной сушилкиПараметр 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

4.8.2 Подбор сушильной установки второй ступени сушки
Вторая ступень сушки происходит в барабанных сушилках.В сушилке второй ступени используется принцип низкой температуры при большомобъеме агента сушки. В табл. 9 приведены технические данные барабанных сушилок.
Таблица 9
Технические характеристики барабанной сушилкиПоказатели Значение Производительность (по испаряемой влаге), кг/ч 2886 Температура воздуха на входе в сушилку, °С 180 — 205 Температура воздуха на выходе из сушилки, °С 50 Перепад давления в сушилке, Па 2820
Производительность вентилятора, м3/ч 61200 Диаметр передающего клапана, м 0,95 Скорость воздуха, м/с 19
Объем воздуха, проходящего через сушилку, приведенный
к стандартной температуре 21°С, м3/ч 52500 Мощность электродвигателя, кВт 75
 
При получении в сутки 140 т древесноволокнистых плитна второй стадии сушки испаряется 132547,55 кг воды. Соответственно производительностьпо испаряемой влаге Gв2, кг/ч составит:
Gв2=132547,55 кг/сутки = 132547,55/24 = 5522,8 кг/ч
Из расчетов следует, что необходимо установить трибарабанных сушилки одна из которых является резервной. Согласно ОСТ26-01-447-85 можем использовать сушилки барабанного типа БН2,5-14НУ-03 илиБН2,8-14НУ-03.

4.9 Подбор вспомогательного оборудования на стадиисушки
В аэрофонтанных сушильных установках воздух и волокнодвижутся при помощи центробежного вентилятора производительностью 21000 м3/чпри давлении 22 МПа. Количество и скорость воздуха регулируются поворотным устрой-ствомна его входном отверстии. Этим же вентилятором высушенное и отсортированное всепараторе волокно транспортируется в циклон – воздухоотделитель.
Выбираем центробежный вентилятор высокого давления(приложение 1.1 [3]) в соответствии с ГОСТ 5976-90. Технические характеристикивентилятора приведены в табл. 10.
Таблица 10
Техническая характеристика центробежного вентилятораМарка
Q, м3/с ρgH, Па
n, с-1
ŋн Электродвигатель тип
Nн, кВт
ŋдв В-Ц14-46-8К-02 6,39 1820 16,15 0,73 АО2-71-6 17 0,9
Циклоны выбираются по производительности. Скоростьгаза во входном патрубке может быть 12, 15 и 18 м/с, соответственно можетменяться производительность циклона. Так при wвх = 18 м/с производительность циклона составит 6000 м3/ч,а при wвх = 12м/с – 4000 м3/ч, т.е. производительность циклона при любой входнойскорости по сравнению с w18 можнопересчитать по формуле:
Vi = wвхi/w18 м3/ч (15)
В аэрофонтанной сушилке воздух (агент сушки) движетсясо скоростью 18 -20 м/с. Таким образом, производительность циклона составит6000 м3/ч.
Выбираем циклон ОСТ 26-14-1385-76 со следующими техническимихарактеристиками, представленными в табл. 11.
Таблица 11
Техническая характеристика циклонаТипоразмер циклона
Площадь сечения
цилиндрической
части корпуса, м2
Производительность,
м3/ч
Рабочий объем бункера, м3 Масса, кг ЦН-15-800П 0,502 6325 0.56 825
Воздух, поступающий в сушилку, предварительнонагревается до необходимой температуры при прохождении им паровых калориферов. Используютсяодноходовые стальные пластинчатые калориферы. Для подбора калорифера необходимоопределить ориентировочную поверхность теплообмена F, м2,по формуле:
/> (16)
где Qk – тепло калорифера, Вт; К – коэффициенттеплопередачи, Вт/м2·град; ∆tср – среднелогарифмическая разность температур, °С.
Тепловая нагрузка аппарата Qk,Вт, равна расходу тепла на сушку.
Qk = Lс.г ·(I1 – I0) (17)
где Lс.г –расход сухого газа, кг/с; I1 и I0– энтальпии воздуха при температурах t1 =160°С и t0= 5°С.
Расход сухого газа Lс.г, кг/с, определяем из материального баланса сушилки:

Lс.г = W/(x2 – x1) (18)
Lс.г = 1,305/(0,037 – 0,005) = 40,78 кг/с
Тогда:
Qk = 40,78 ·(178 – 23) = 6321 кВт
Ориентировочное значение коэффициента теплопередачи К,Вт/м2·град, при теплообмене между газами составляет около 100 Вт/м2·град(таблица 2.1 [3]).
Для подогрева используем насыщенный водяной пар сначальной температурой t2н = 300°Си конечной температурой t2к =155°С.
Определим среднелогарифмическую разность температур ∆tср, °С по уравнению:
∆tср = (∆t/ — ∆t//)/ln(∆t//∆t//) (19)
где ∆t/ — большая разность температур греющего теплоносителяи воздуха; ∆t// — меньшая разность этих температур.
Получим:
∆tср = [(155 – 5) – (300 – 160)]/ln(150/140) =145°С
Подставляя значения в уравнения (12), получим:
F =6321000 /100 · 145 = 436 м2
Выбираем стальной пластинчатый калорифер СД 3009 ГОСТ72011-54, имеющий поверхность теплообмена F = 500 м2.Технические характеристики данного калорифера приведены в табл. 12.
Таблица 12
Технические характеристики калорифера
Поверхность тепло-
обмена, м2
Поверхность одной
пластины, м2
Число пла-
стин, шт.
Масса аппара-
та, кг 500 1,3 388 11280

Сводная ведомость технологического оборудованияприведена в табл. 13.
Таблица13
Своднаяведомость технологического оборудования№ Наименование Количество Параметры 1 рубительная машина ДРБ-2 2
G=5 м3/ч; Dб=1160 мм 2 сортировочная машина 1
G=60 насыпных м3/ч 3 дезинтегратор 1
G=18 насыпных м3/ч; H=825 мм;
L=2300 мм;
B=1620 мм 4 расходный бункер щепы ДБО-60 3
V=60 м3 5 пропарочная установка “Бауэр-418” 2 G=5 т/ч 6 смеситель 4
V=1 м3;
Hг=1834 мм;
D=1206 мм 7 дефибратор RT-70 2 G=70 т/сут 8 расходный бак смолы 1
V=1,5 м3 9 расходный бак парафина 1
V=1,5 м3 10 вентиляторы -
Q=6,39 м3/с 11 калорифер -
F=500 м2 12 циклон -
S=0,502 м2
Vр=0,56 м3 13 аэрофонтанная сушилка 4
H=15,2 м;
B=7,4 м 14 барабанная сушилка 3 - 15 формующая машина - - 16 ленточный пресс предварительной подпрессовки - - 17 пилы поперечной резки - - 18 пилы продольной резки - - 19 пресс - - 20 камера кондиционирования - - 21 станок продольной распиловки - - 22 станок поперечной распиловки - - 23 накопитель плит - - 24 автопогрузчик - -

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
 
Вданной работе спроектирован цех по производству древесноволокнистых плитмощностью 140 т/сут. Рассмотрены основные способы производства и проведён обзортипового технологического оборудования. В результате выбран сухой способпроизводства древесноволокнистых плит. Для проклейки используется парафин иводорастворимая фенолоформальдегидная смола. Выбрана и обоснованатехнологическая схема производства.
 Рассчитани составлен материальный баланс процесса производства, на основании которогоопределено необходимое количество исходного сырья: 244 т влажной древесины; 1,4т парафина; 3,4 т фенолформальдегидной смолы и 124 т воды в сутки.
Подобраннопо стандартам основное и вспомогательное оборудование до стадии проклейки, атак же произведен расчёт сушильной установки первой ступени. В результате чегоподобрано: две рубительные машины типа ДРБ-2, сортировочная машина моделиСЩ-1М, дезинтегратор типа ДЗН-1, три бункера запаса кондиционной щепы ДБО-60,пропарочная установка “Бауэр-418”, дефибратор марки RT-70, четыресмесителя и два расходных бункера для проклеивающих добавок, четыре сушилкиаэрофонтанного типа и три барабанного. Так же подобрано вспомогательноеоборудование для первой стадии сушки: циклон, калорифер и вентилятор.
Выбраннаятехнологическая схема обеспечивает получение древесноволокнистых плит,отвечающих требованиям ГОСТА.

СПИСОКИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
 
1. Ребрин С.П., Мерсов Е.Д.,Евдокимов В.Г. Технология древесноволокнистых плит, изд. “Леснаяпромышленность”, М., 1971. 272 с.
2. Сухая Т.В., Шкирандо Т.П.Технология древесных плит и пластиков. Методические указания к курсовомупроектированию. Минск, 1977. 32 с.
3. Солечник Н.Я. Производстводревесноволокнистых плит. Гослесбумиздат, М., 1963. 340 с.
4. Соколов П.В. Сушкадревесины. “Лесная промышленность”, М., 1968. 340с.
5. Архангельский В.Д.Аппараты для сушки сыпучей древесины. “Лесная промышленность”, М., 1970. 328 с.
6. Основные процессы и аппаратыхимической технологии. Пособие по проектированию/Под ред. Ю.И. Дытнерского –М.: Химия, 1991. 496 с.
7. Павлов К.Ф., РоманковП.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химическойтехнологии. – Л.: Химия, 1987. 592 с
8. Калинушкин М.П.Вентиляционные установки. “Высшая школа”, 1962. 236с.