Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống máy nghiền bột bán hóa công suất 10 tấn / ngày

0 Bộ công thơng Tổng công ty giấy việt nam Viện công nghiệp giấy và xenluylô Báo cáo tổng kết đề tài cấp bộ năm 2008 nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống máy nghiền bột bán hóa công suất 10 tấn / ngày Cơ quan chủ quản: bộ công thơng Cơ quan chủ trì: viện công nghiệp giấy và xenluylô Chủ nhiệm đề tài: Khổng Quế Kỹ s cơ khí 7124 17/02/2009 Hà nội - 12/2008 1 Mục lục Nội dung Trang Mở đầu 3 Phần I : Tổng quan về sản xuất bột bán hóa và thiết bị nghiền bột bán hóa 5 1.1. Công nghệ sản xuất bột bán hóa và các thiết bị nghiền bột bán hóa 5 1.1.1. Phơng pháp sản xuất bột bán hóa 5 1.1.2. Thiết bị nghiền bột bán hóa đợc sử dụng ở Việt Nam 6 1.2. Lựa chọn của đề tài 6 1.2.1. Sơ đồ sản xuất bột bán hóa 6 1.2.2. Nhiệm vụ và mục tiêu của đề tài 7 Phần II : Đối tợng và phơng pháp nghiên cứu 8 2.1. Đối tợng nghiên cứu 8 2.2. Phơng pháp nghiên cứu 8 Phần III : Kết quả nghiên cứu 9 3.1. Kết cấu, vật liệu chế tạo, nguyên lý hoạt động của các thiết bị nghiền bột bán hóa 9 3.1.1. Máy nghiền vít 9 3.1.2. Máy nghiền đĩa 10 3.2. Lựa chọn phơng án kỹ thuật để thiết kế 11 3.3. Tính toán thiết kế máy 12 3.3.1. Máy nghiền vít 12 3.3.2. Máy nghiền đĩa 17 3.4. Công nghệ chế tạo và lắp ráp các thiết bị 20 3.4.1. Máy nghiền vít 20 3.4.2. Máy nghiền đĩa 22 3.5. Chạy thử thiết bị 24 2 3.5.1. Quy tr×nh, chÕ ®é c«ng nghÖ ch¹y thö 24 3.5.2. Thùc hiÖn ch¹y thö 26 3.5.3. KÕt qu¶ ch¹y thö 27 KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ 28 Tµi liÖu tham kh¶o 29 Phô lôc 30 3 Mở đầu Hiện nay Đảng ta đang chủ trơng thực hiện một nền kinh tế nhiều thành phần, với chính sách đúng đắn của Đảng và Nhà nớc, nền kinh tế của nớc ta đang có nhiều thay đổi cùng với sự xuất hiện ngày càng nhiều các cơ sở sản xuất kinh doanh trong nhiều lĩnh vực, ngành nghề. Đầu t ban đầu cho một ngành nghề sản xuất, với một công nghệ hiện đại đóng góp một phần to lớn vào hiệu quả của doanh nghiệp. Việc sử dụng các thiết bị đợc chế tạo trong nớc với giá thành thấp hơn nhập ngoại nhng vẫn đảm bảo chất lợng, đảm bảo yêu cầu của công nghệ là một trong những yếu tố tích cực giúp cho các doanh nghiệp giảm bớt chi phí đầu t ban đầu, góp phần làm giảm chi phí sản xuất cũng nh hạ giá thành sản phẩm, nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh của doanh nghiệp khi đi vào hoạt động. Cùng với nhiều ngành nghề khác nhau, ngành sản xuất giấy và bột giấy cũng góp phần vào việc phát triển kinh tế của đất nớc. Cũng nh các ngành nghề khác, trong công nghiệp sản xuất giấy, mỗi một sản phẩm làm ra phải có một dây chuyền thiết bị phù hợp. Công đoạn nghiền trong cả quy trình công nghệ sản xuất giấy là công đoạn không thể thiếu, nó quyết định tới chất lợng sản phẩm. Quá trình nghiền đợc thực hiện với nguyên liệu có thể là bột giấy, giấy loại hoặc là mảnh nguyên liệu đã qua xử lý. Với mỗi loại nguyên liệu đa vào nghiền ta phải có các thiết bị cho phù hợp. Hiện nay Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô đang thực hiện một số đề tài về công nghệ liên quan đến bột bán hóa. Việc đầu t thiết bị nghiền bột bán hóa phù hợp với quy mô thử nghiệm là một vấn đề cần thiết. Các thiết bị nghiền đang đợc sử dụng ở các đơn vị sản xuất giấy và bột giấy trong nớc hiện nay đều đợc nhập từ nớc ngoài mà chủ yếu từ Đài Loan và Trung Quốc đồng bộ theo dây chuyền sản xuất giấy, nên nếu nhập riêng lẻ sẽ có giá thành rất cao. 4 Chính vì vậy, năm 2008 Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô đợc Bộ Công Thơng giao cho chủ trì thực hiện đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống máy nghiền bột bán hóa công suất 10 tấn/ngày. Mục tiêu của đề tài: Chế tạo, lắp đặt và đa vào vận hành hệ thống máy nghiền bột bán hóa có công suất 10 tấn/ngày, gồm: 01 máy nghiền vít xoắn và 01 máy nghiền đĩa. Nội dung nghiên cứu: - Nghiên cứu các thiết bị nghiền bột bán hóa đợc chế tạo tại nớc ngoài về cấu tạo, kết cấu, vật liệu chế tạo. - Lập phơng án kỹ thuật, tính toán, chọn vật liệu, thiết kế, chế tạo máy nghiền bột bán hóa đạt công suất đề ra. - Lắp đặt, chạy thử, đánh giá về công suất, chất lợng của thiết bị Phơng pháp nghiên cứu: - Nghiên cứu các thiết bị nghiền bột bán hóa qua các tài liệu của nớc ngoài để tìm hiểu: cấu tạo, nguyên lý hoạt động, vật liệu chế tạo các thiết bị nghiền bột bán hóa. - Tham quan khảo sát các thiết bị nghiền bột bán hóa của nớc ngoài hiện đang đợc sử dụng tại các doanh nghiệp trong nớc. - Lựa chọn phơng án kỹ thuật, tính toán, thiết kế, chế tạo, lắp đặt và vận hành hệ thống nghiền bột bán hóa đạt công suất 10 tấn/ngày. 5 Phần I: Tổng quan về sản xuất bột bán hóa và thiết bị nghiền bột bán hóa 1.1. Công nghệ sản xuất bột bán hóa và các thiết bị nghiền bột bán hóa 1.1.1. Phơng pháp sản xuất bột bán hóa Trong ngành giấy hiện đang áp dụng các phơng pháp để sản xuất bột sau: phơng pháp hóa học (bột hóa), phơng pháp cơ học (bột cơ) và phơng pháp bán hóa (bột bán hóa). Phơng pháp hóa học: Phơng pháp này sử dụng các loại hóa chất làm tác nhân để tách loại các tạp chất ra khỏi xơ sợi xenluylo bằng các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình nấu bột. Các phản ứng hóa học đợc thực hiện trong môi trờng có nhiệt độ và áp suất cao giúp cho các phản ứng hóa học đợc thực hiện một cách dễ dàng. Sản phẩm nhận đợc sau khi nấu là các xơ sợi bột giấy. Đây là phơng pháp sản xuất ra các loại giấy có chất lợng cao, cơ tính tốt nhng hiệu suất bột thu đợc thấp và đầu t ban đầu tốn kém. Bột giấy sau khi nấu bằng phơng pháp hóa học đợc sử dụng để sản xuất giấy in, giấy viết (bột đã qua tẩy trắng), giấy bao gói(bột không tẩy trắng). Phơng pháp cơ học: Đây là phơng pháp nấu bột giấy ít sử dụng đến hóa chất, mà chủ yếu là dùng, các thiết bị nghiền để thu đợc xơ sợi bột giấy. Đây là phơng pháp sản xuất bột đơn giản nhất, nhng giấy đợc sản xuất từ loại bột này có cơ tính thấp, độ trắng không cao nên thờng đợc sử dụng để sản xuất giấy in báo. - Phơng pháp bán hóa: Phơng pháp bán hóa có thể đợc coi nh là một ph ơng pháp trung gian giữa hai phơng pháp trên, phơng pháp này cũng sử dụng tác nhân là chất hóa học nhng ở nồng độ thấp hơn nhiều so với phơng pháp hóa học. Hóa chất đợc 6 thẩm thấu vào nguyên liệu thông qua việc ngâm tẩm trong môi trờng có nhiệt độ thấp. Việc sử dụng hóa chất ở phơng pháp này chỉ nằm mục đích làm mềm nguyên liệu. Nguyên liệu sau khi đợc làm mềm bởi quá trình thẩm thấu hóa chất (mảnh nguyên liệu) đợc đa sang nghiền để thu đợc các xơ sợi bột giấy. Phơng pháp bán hóa có hiệu suất cao (70-90%) trong sản xuất bột. Bột bán hóa đợc sử dụng để sản xuất giấy bao bì, các tông (bột không tẩy); sản xuất giấy in báo (bột tẩy trắng nhẹ); giấy in, giấy viết (bột đã qua tẩy trắng). 1.1.2. Thiết bị nghiền bột bán hóa đợc sử dụng ở Việt Nam Các loại máy nghiền đang đợc sử dụng trong ngành giấy hiện nay là: nghiền Hà Lan, nghiền đĩa, nghiền côn, nghiền vít. Nh phần trên đã trình bày, bột bán hóa đợc sản xuất bằng phơng pháp thẩm thấu hóa chất các mảnh nguyên liệu sau đó đa chúng vào nghiền để thu hồi các xơ sợi bột giấy. Các thiết bị nghiền mảnh đợc sử dụng để nghiền bột bán hóa gồm chủ yếu là hệ thống máy nghiền đĩa 2 cấp hoặc 3 cấp. Hiện nay tại Việt Nam có Công ty Giấy Tân Mai là doanh nghiệp sản xuất bột hóa nhiệt cơ tẩy trắng (bột BCTMP) sử dụng thiết bị nghiền mảnh là nghiền đĩa. Tại đây, công đoạn nghiền đợc chia làm 2 giai đoạn: nghiền sơ cấp và nghiền thứ cấp. Ngoài hệ thống máy nghiền đĩa nh trên, tại các các cơ sở sản xuất bột theo phơng pháp kiềm lạnh (sản xuất giấy vàng mã), ngời ta còn sử dụng thiết bị nghiền là hệ thống nghiền bao gồm: máy nghiền vít, máy nghiền Hà Lan, máy nghiền đĩa. Trong các nhiệm vụ nghiên cứu khoa học công nghệ của Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylo năm 2008, có đề tài cấp nhà nớc Nghiên cứu công nghệ và dây chuyền thiết bíanr xuất bột giấy hiệu suất cao từ nguồn nguyên liệu trong nớc đạt tiêu chuẩn xuất khẩu mà trong đó đề tài đã lựa chọn phơng án công nghệ là sử dụng máy nghiền vít và máy nghiền đĩa. 1.2. Lựa chọn của đề tài 1.2.1. Sơ đồ sản xuất bột bán hóa D ới đây là sơ đồ sản xuất bột bán hóa làm căn cứ để thực hiện nhiệm vụ của đề tài 7 NaOH, T=90 0 C, = 2h Hình 1 1.2.2. Nhiệm vụ và mục tiêu của đề tài: Nhiệm vụ của đề tài là: nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống máy nghiền bột bán hóa công suất 10 tấn/ngày Căn cứ vào nhiệm vụ đặt ra của đề tài và sơ đồ công nghệ nêu trên có thể nhận thấy nhiệm vụ và mục tiêu chính của đề tài này là: nghiên cứu, thiết kế và chế tạo 2 máy nghiền có công suất 10 tấn/ngày, bao gồm: 01 máy nghiền vít, 01 máy nghiền đĩa. Xử lý mảnh với xút Nghiền đĩaNghiền tinhSàng bộ t Sử dụng lại hay thu hồi hóa chấ t Nghiền vít Mảnh gỗ đã qua tuyển chọn Xeo bột 8 Phần II đối tợng và Phơng pháp nghiên cứu 2.1. Đối tợng nghiên cứu : Trong đề tài này đối tợng đợc nghiên cứu là hệ thống máy nghiền bột bán hóa có công suất 10 tấn/ngày, bao gồm: 1 máy nghiền vít và 1 máy nghiền đĩa 2.2. Phơng pháp nghiên cứu: - Căn cứ vào các tài liệu của nớc ngoài mà chủ yếu là của Liên Xô cũ để tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, vật liệu chế tạo các thiết bị nghiền bột bán hóa. - Tham quan khảo sát các thiết bị nghiền bột cơ, bột hóa, bán hóa, kiềm lạnh hiện đang đợc sử dụng tại các doanh nghiệp sản xuất bột giấy và giấy ở Việt Nam - Lựa chọn phơng án kỹ thuật, tính toán , thiết kế chế tạo, lắp đặt và vận hành hệ thống máy nghiền bột bán hóa có công suất 10 tấn/ngày. 9 Phần III Kết quả nghiên cứu 3.1. Kết cấu, vật liệu chế tạo, nguyên lý hoạt động của các thiết bị nghiền bột bán hóa. 3.1.1. Máy nghiền vít: - Kết cấu và vật liệu chế tạo máy nghiền vít: Trong các tài liệu của nớc ngoài nh Liên Xô cũ, Trung Quốc không có đề cập đến máy nghiền vít, việc tìm hiểu cấu tạo của chúng chỉ có thể tìm hiểu qua thực tế từ các máy nghiền đợc chế tạo tại Đài Loan có trong các dây chuyền sản xuất giấy vàng mã xuất khẩu sang Đài Loan. Từ quan sát thực tế chúng tôi thấy máy nghiền vít có các bộ phận chính sau: + Thân máy: đợc chế tạo bằng thép CT5, thân máy nghiền vít đợc chế tạo theo dạng hình ống, có 01 cửa nạp liệu, 01 cửa xả nguyên liệu ra, 02 cửa thăm để căn chỉnh khi lắp máy. Phía trong ống, ở dới có gắn các thanh dao đế chạy suốt theo chiều dài thân bằng phơng pháp hàn điện cố định vào thân máy, có tất cả 11 thanh dao đế bằng thép 45, các dao đế có kích thớc 20x20mm. Toàn bộ thân máy đợc gắn cố định trên chân máy bằng thép U140 + Trục máy (trục nghiền) : phần giữa trục đợc chế tạo bằng thép ống nhằm giảm trọng lợng của trục. Trên trục có gắn các vòng cánh xoắn bằng phơng pháp hàn với mục đích đẩy nguyên liệu di chuyển liên tục trong thân máy. Các thanh dao bay bằng thép 45 có kích thớc 20x40mm, dài 1000mm đợc hàn vào các tấm dao và các tấm dao lại đợc hàn cố định trên trục, số lợng dao bay cũng nh các tấm dao là 04, chúng đợc đặt nghiêng một góc 5 0 so với đờng tâm của trục. Trục nghiền đợc truyền chuyển động từ động cơ điện thông qua 01 cặp bánh đai thang. - Nguyên lý hoạt động của máy nghiền vít: Nguyên liệu đợc nạp vào thân máy qua cửa nạp liệu, nhờ các vòng vít xoắn đợc gắn trên trục nghiền, nguyên liệu đợc đẩy di chuyển dọc theo thân [...]... và hệ số đặc trng nghiền của máy - Đã thực hiện đợc việc lựa chọn các thông số kỹ thuật và tính kiểm nghiệm các đặc trng kỹ thuật của hệ thống nghiền bột bán hóa với công suất 10 tấn/ ngày, bao gồm 01 máy nghiền vít và 01 máy nghiền đĩa - Từ các kết quả nghiên cứu, các thông số đã đợc lựa chọn, nhóm đề tài đã chế tạo đợc hệ thống máy nghiền bột bán hóa với công suất 10 tấn/ ngày phù hợp với yêu cầu đặt... bột đã qua hệ thống máy nghiền Sản xuất đợc 200kg bột bán hóa theo yêu cầu của đề tài 24 b - Trang thiết bị phục vụ chạy thử: Nồi cầu 1m3 Máy nghiền vít công suất 10 T /ngày của đề tài Máy đánh tơi thủy lực Máy nghiền đĩa công suất 10 T /ngày của đề tài Hệ thống tháp chứa, bơm bột, máy xeo của Viện c - Nguyên liệu, hóa chất dùng để chạy thử: Nguyên liệu đợc sử dụng để chạy thử công nghệ là dăm mảnh keo... sạch sẽ các thiết bị a - Nấu bột bán hóa: - Quá trình nấu bột đợc thực hiện theo đúng quy trình công nghệ nấu bột bán hóa đã nêu: số lợng 03m3 - Số lợng: 03 nồi 1m3 tơng đơng 540kg bột khô tuyệt đối b - Nghiền thử nghiệm: Dăm mảnh sau khi xử lý (nấu bột bán hóa) theo qui trình công nghệ trên đợc chuyển sang nghiền trên hệ thống nghiền đợc chế tạo bởi đề tài - Nghiền ở máy nghiền vít: Thời gian nghiền hết... lợng nghiền: Dăm mảnh sau khi đợc nghiền qua máy đã đợc đánh tơi theo yêu cầu (có mẫu kèm theo) - Nghiền ở máy nghiền đĩa: Nồng độ nghiền : 3% áp lực nghiền : 65A Độ nghiền : 400SR Thời gian nghiền hết lợng bột giấy trên : 4 giờ - Xeo bột giấy thành cuộn: Lợng bột giấy sau khi đợc nghiền qua hệ thống nghiền bột bán hóa của đề tài đợc bơm vào các tháp chứa bột của xởng thực nghiệm của Viện Sau đó đợc nghiền. .. trục nghiền Đóng nắp hộp nghiền, lắp các đai ốc bắt chặt Lắp khớp nối và động cơ Sơn chống rỉ, sơn mầu máy theo yêu cầu Trang thiết bị: máy mài tay, cờ lê, mỏ lết, búa, đục các loại, pa lăng 3.5 Chạy thử thiết bị 3.5.1 Quy trình, chế độ công nghệ chạy thử a - Mục đích: Kiểm tra công suất vận hành thực tế của hệ thống máy nghiền đợc chế tạo theo yêu cầu của đề tài Đánh giá chất lợng bột đã qua hệ thống. .. tải của động cơ điện, thông thờng K = 0,9 N dc = 1 (20,7 + 10, 44) = 34.6 KW 0,9 vậy ta chọn động cơ điện có công suất 37 KW, số vòng quay n = 980v/ph nh ban đầu là hợp lý 3.4 Công nghệ chế tạo và lắp ráp các thiết bị Trong phần này chỉ nêu ra công nghệ chế tạo các bộ phận chính của máy 3.4.1 Máy nghiền vít a - Chế tạo các chi tiết + Thân máy: Kích thớc, vật liệu, yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ chi... buồng nghiền, thì nguyên liệu đợc dịch chuyển trong thân của máy nghiền vít cũng tơng tự nh trong máy nghiền Hà Lan Qua các điểm tơng đồng nh đã nêu ở trên giữa máy nghiền Hà Lan và máy nghiền vít, chúng tôi quyết định chọn phơng án áp dụng các công thức tính toán cho máy nghiền Hà Lan trong các tài liệu của Liên Xô cũ vào việc tính toán cho máy nghiền vít 3.3 Tính toán thiết kế máy 3.3.1 Máy nghiền. .. theo công thức : v= trong đó: nd 60 m/s (1) n số vòng quay của trục nghiền (rô to) trong 1 phút d - đờng kính trục nghiền tính từ các đỉnh của dao bay (m) từ (1) v= 3,14.527.0,376 = 10. 37m/s 60 13 cũng theo [1] vận tốc dài của dao của các loại máy nghiền có công suất từ 20 tấn/ ngày trở xuống đều nằm trong khoảng 9 15 m/s Chiều dài nghiền của máy đợc xác định theo công thức: Ln = trong đó: nm1m2l m/s... 106 m 3 / h 4 Thông thờng khi nghiền bột ta thờng nghiền ở nồng độ 3-5%, tơng tự nh vậy ở máy nghiền vít dùng để nghiền mảnh ta cùng chỉ nghiền với mức độ chiếm chỗ của mảnh là 3-5% thể tích khoang nghiền, tránh hiện tợng tắc nghẽn của máy Vì vậy lu lợng thực tế của mảnh mà máy có thể nghiền đợc là QTT đợc xác định theo công thức QTT = 0,05QLT = 0,05 .106 = 5,3 m3/h Khối lợng bột khô tuyệt đối g mà máy. .. hiện công việc thiết kế 02 máy nghiền theo yêu cầu của đề tài Hiện nay các máy nghiền vít đợc sử dụng tại các cơ sở sản xuất bột giấy trong nớc đều có xuất xứ từ Đài Loan nhng không có các số liệu tính toán cụ thể kèm theo Trong các tài liệu của nớc ngoài hiện có tại Việt Nam cũng không đề cập tới máy nghiền vít, mà chỉ đề cập tới các loại máy nghiền khác : máy nghiền Hà Lan, máy nghiền đĩa, máy nghiền . công nghiệp giấy và xenluylô Chủ nhiệm đề tài: Khổng Quế Kỹ s cơ khí 7124 17/02/2009 Hà nội - 12/2008 1 Mục lục Nội dung Trang Mở đầu 3 Phần I : Tổng quan