年产30万吨白卡纸涂布生产线设计计算书

年产30万吨白卡纸涂布生产线设计计算书（初步设计阶段）项目名称年产30万吨涂布白卡纸工程项目产品方案涂布白卡纸（A等，定量200～350g/m²）设计阶段初步设计文件类别工艺设计计算书文件编号BJ-ZZ-2026-030编制单位××轻工设计研究院有限公司编制＿＿＿＿＿＿审核＿＿＿＿＿＿批准＿＿＿＿＿＿二〇二六年十月

目录TOC\o"1-2"\h\z\u第1章设计概述 第1章设计概述1.1项目背景与设计范围本设计为年产30万吨涂布白卡纸生产线的工艺设计计算书，设计范围包括浆料制备、多层成形网部、复合压榨、干燥部、表面施胶、机内双层涂布（底涂+面涂）、压光卷取及完成整理等主要工艺工段，并对配套的涂料制备、真空系统、热风干燥、蒸汽冷凝水及白水回收系统进行工艺计算。生产线产品定位为A等涂布白卡纸，主要用于高档烟包、食品卡、医药卡、化妆品包装及社会高档印刷品。本计算书依据现行国家及行业标准，对生产能力、纸机主要技术参数、浆料配比、蒸发水量、蒸汽与压缩空气耗量、涂料用量及主要设备能力进行多维度核算，所有公式均采用公式编辑器（OMML）录入，计算结果作为设备选型、车间布置及公用工程配套设计的依据。1.2设计依据本设计主要引用以下标准、规范及技术资料：序号标准/文件编号标准/文件名称1GB/T22806—2008《白卡纸》2GB/T10335.1—2017《涂布纸和纸板第1部分：涂布白卡纸》3GB51092—2015《制浆造纸厂设计规范》4GB/T451.2—2002《纸和纸板定量的测定》5GB/T451.3—2002《纸和纸板厚度的测定》6GB3544—2008《制浆造纸工业水污染物排放标准》7HJ2011—2012《制浆造纸废水治理工程技术规范》8GB50016—2014（2018年版）《建筑设计防火规范》9GB50058—2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》10QB/T2896—2007《纸和纸板湿拉毛和湿排斥的测定》1.3产品方案与质量目标产品为单面或双面涂布白卡纸，代表定量为250g/m²，可生产范围为200～350g/m²。产品执行GB/T10335.1—2017A等品要求，主要质量目标见表1-1。项目单位指标（A等）设计取值定量g/m²200、220、250、270、300、350代表250定量偏差%±3.0±2.5紧度g/cm³≥0.850.95白度（ISO）%≥88.090.0平滑度（正面）s≥600900印刷表面强度m/s≥2.02.5尘埃度（≥0.5～1.5mm）个/m²≤30≤20横向伸缩率%≤2.52.0水分%6.0～9.07.0第2章设计基础数据2.1工作制度造纸机为连续运行设备，年操作时间按8000h计，即年有效生产天数333d，其余时间用于计划大修、小修及节假日检修。日运行24h，三班连续作业。2.2原辅料条件浆料采用商品浆+自产BCTMP+脱墨废纸浆（DIP）组合方案；涂料颜料以重质碳酸钙（GCC）为主、高岭土为辅，胶粘剂采用丁苯胶乳（SBR）与聚乙烯醇（PVA）组合。主要原辅料消耗定额见表2-1。序号原辅料名称规格/质量要求单耗（以每吨成品计）1漂白硫酸盐针叶木浆NBKP白度≥88%，湿重10～12g80kg2漂白硫酸盐阔叶木浆BHKP白度≥87%，湿重2.0～2.5g420kg3漂白化学热磨机械浆BCTMP白度≥82%250kg4脱墨废纸浆DIP白度≥80%，尘埃≤300mm²/kg280kg5重质碳酸钙GCC粒径≤2μm占≥90%120kg6高岭土（瓷土）粒径≤2μm占≥85%40kg7丁苯胶乳SBR固含量48%±1%22kg8淀粉（氧化淀粉/酶转化）粘度≤20mPa·s18kg9润滑剂、分散剂、消泡剂工业级3kg2.3工艺设计基础参数参数名称符号单位取值成品定量（代表）qg/m²250原纸定量q₀g/m²210正面底涂涂布量W_bg/m²8正面面涂涂布量W_tg/m²12背面预涂涂布量W_sg/m²5抄造综合成品率η%96进烘缸纸页干度X₁%50出烘缸纸页干度X₂%93卷取纸页干度X₃%94涂料固含量（面涂）C%62设计车速（最大）V_maxm/min600工作车速（平均）Vm/min550净纸幅宽Bm4.40第3章生产能力与纸机主要参数计算3.1年产量与日产量设计年产量A为300000t/a（以成品涂布白卡纸计），年有效生产时间H为8000h，则小时产量Q_h与日产量Q_d分别为：3.2纸机车速与幅宽核算依据GB51092—2015《制浆造纸厂设计规范》第3.2.7条，造纸机日生产能力按下式计算：式中：Q——纸机日产量（t/d）；V——纸机车速（m/min）；B——净纸幅宽（m）；q——成品定量（g/m²）；η——综合成品率（%）；1440——每日运行分钟数（min/d）。将Q=901t/d、B=4.40m、q=250g/m²、η=0.96代入，反算所需工作车速：考虑开机升速、换卷、断纸、品种切换等非稳态损失，并预留约8%～10%的产能裕量，取设计最高车速V_max=600m/min，经济工作车速V=550m/min。在V=550m/min下，纸机日生产能力为：年生产能力核算：838×333≈27.9万t/a。考虑到品种切换、车速波动及涂布机车速更高（面涂机车速可达650m/min），生产线综合年产能按30万t/a设计，能力匹配。3.3原纸与涂布量平衡成品定量等于原纸定量与各层涂布量之和：正面总涂布量为20g/m²（底涂8+面涂12），背面预涂5g/m²，成品总涂布量25g/m²。原纸生产能力按q₀=210g/m²折算为：第4章浆料配比与浆水平衡计算4.1浆料配比方案白卡纸为多层成形纸板，由面层、芯层、底层三层复合抄造。面层要求白度高、平滑度好，以漂白阔叶木浆为主配少量针叶木浆；芯层以厚度、刚度和成本控制为目标，采用BCTMP与DIP组合；底层以挺度和表面平整度为主，配DIP与少量针叶浆。各层配比及定量分配见表4-1。层位定量(g/m²)NBKP(%)BHKP(%)BCTMP(%)DIP(%)填料(%)面层4520550025芯层35102006010合计/加权2104.615.780.669.4—4.2绝干浆耗量计算以每吨成品纸计，绝干浆耗量按下式计算：代入数据，每吨成品纸所需绝干浆量约为：考虑浆料自身含水（按10%计）及湿损、流失，实际商品浆采购量按950～980kg/t成品计，与表2-1单耗合计（80+420+250+280=1030kg/t湿浆）基本吻合。4.3白水循环与浆水平衡网部脱出的白水经多圆盘过滤机回收后，纤维回收率≥95%，清白水用于浆料稀释、洗网及毛毯冲洗。浆水平衡主要关系为：经平衡计算，吨纸新鲜水补充量约为8～10m³/t，外排废水量约为5～6m³/t，满足GB3544—2008中特别排放限值要求（COD≤90mg/L、BOD≤20mg/L、SS≤30mg/L）。第5章网部与压榨部主要计算5.1网部脱水能力网部采用长网成形器+楔形辊+真空吸水箱组合，面层单独成形后与芯层、底层在复合辊处复合。网部出湿纸干度要求≥19%～20%。以V=550m/min、q₀=210g/m²计算，网部每分钟湿纸产量为：网部真空度按20～40kPa分段配置，真空吸水箱总面积按单位幅宽0.35～0.45m²/m设计。5.2压榨部脱水压榨部采用三压区复合压榨（真空引纸辊+靴式压榨），出压榨干度由48%提高至50%～52%。压榨脱水量按下式估算：式中：G_dry——绝干纸幅流量（kg/s）；X₁——进压榨干度；X₂——出压榨干度。代入X₁=0.48、X₂=0.51、G_dry=Q_d/86400≈10.43kg/s，得W_press≈1.15kg/s，即约4.1t/h脱水。第6章干燥部蒸发水量与蒸汽耗量计算6.1烘缸部蒸发水量干燥部承担从压榨后干度X₁=50%干燥至卷取干度X₃=94%的任务。每吨成品纸在烘缸部蒸发水量为：6.2涂布后热风干燥蒸发水量面涂涂布量W_c=25g/m²、涂料固含量C=62%，则每平方米涂料湿重与蒸发水量为：折算到每吨成品纸：6.3总蒸发水量与蒸汽耗量干燥部总蒸发水量W_e为烘缸蒸发量与涂布热风蒸发量之和：按年产量30万t计，年总蒸发水量约为28.2万t。饱和蒸汽（0.35MPa）汽化潜热r≈2135kJ/kg，干燥部热效率取η_d=72%，则吨纸蒸汽耗量为：式中：r为饱和蒸汽汽化潜热（kJ/kg），η_d为干燥部热效率（%），2200kJ/kg为饱和蒸汽有效放热量折算值（已含凝结水显热回收）。代入数据：全厂蒸汽消耗见表6-1。用汽工段蒸汽参数单耗(kg/t纸)年耗量(万t)烘缸干燥部0.35MPa饱和105031.5涂布热风干燥0.8MPa饱和1805.4涂料制备/加热0.35MPa饱和300.9生活及其他—200.6合计—128038.4第7章涂布系统工艺计算7.1涂布方式与配置涂布机采用机内配置：在干燥部之后、压光机之前设置两道涂布单元。底涂采用膜转移涂布（filmpress），涂布量8g/m²，固含量55%；面涂采用高速刮刀涂布（bladecoating），涂布量12g/m²，固含量62%，最高涂布车速800m/min。背面预涂采用计量棒涂布（rodcoating），涂布量5g/m²。7.2涂料用量计算以每吨成品纸计，干涂料用量为25kg/t（即涂布量25g/m²÷成品定量250g/m²×1000）。按面涂固含量62%、底涂固含量55%、背面预涂固含量30%折算，各涂料湿浆料用量为：涂布单元干涂布量(g/m²)固含量(%)湿涂料用量(kg/t纸)年用量(万t)正面底涂85558.21.75正面面涂126277.42.32背面预涂53066.72.00合计25—202.36.077.3涂料配方设计面涂涂料以颜料100份为基准，典型配方（质量份）为：GCC70份、高岭土30份、SBR胶乳12份、PVA4份、氧化淀粉3份、润滑剂0.8份、分散剂0.3份、消泡剂0.1份，固含量62%±1%，Brookfield粘度200～800mPa·s（25℃），pH8.5～9.0。第8章压光、卷取与完成部计算8.1软压光机涂布后配置八辊高温软压光机（hot-softcalender），工作温度90～110℃，线压力80～150N/mm，用于提高平滑度、光泽度并校正厚度。压光后纸张平滑度由150s提升至900s以上，紧度由0.85g/cm³提升至0.95g/cm³。8.2卷取与复卷纸机卷纸缸采用中心/表面复合传动卷取，母纸卷幅宽4.4m，卷径最大1.8m。复卷机车速2500m/min，按订货规格分切至787、889、1020mm等常用幅宽。完成部成品率按97%计，与抄造率98.9%相乘得综合成品率η=96%。第9章主要设备能力选型校核设备名称主要技术规格数量能力校核多层成形网部净宽4800mm，3层复合，车速600m/min1套满足901t/d复合压榨3压区，含靴压，线压120kN/m1套出干度≥51%烘缸干燥部φ1800mm烘缸×48只，带气罩1套蒸发941kg水/t膜转移底涂机车速≤700m/min，涂布量4～10g/m²1套满足刮刀面涂机车速≤1000m/min，涂布量8～18g/m²1套满足软压光机8辊，油温110℃1套平滑度≥900s卷纸机中心+表面传动，卷径φ1800mm1套满足复卷机车速2500m/min2台一用一备涂料制备系统高速分散，40m³储罐×61套满足6.07万t/a多盘白水机过滤面积80m²2台纤维回收率≥95%第10章能耗与公用工程估算项目单位产品消耗年耗量备注电力650kWh/t1.95亿kWh/a含纸机、涂布机、泵类蒸汽（0.35/0.8MPa）1.28t/t38.4万t/a自备锅炉新鲜水9m³/t270万m³/a经水处理站压缩空气120Nm³/t3600万Nm³/a0.7MPa天然气（烘干辅助）15Nm³/t450万Nm³/a可选废水排放量5.5m³/t165万m³/a经污水处理站第11章安全与环保核验11.1消防安全依据GB51092—2015第9.3节及GB50016—2014（2018年版），造纸车间火灾危险性分类为丙类。湿式造纸联合厂房当烘缸气罩内设置自动灭火系统、完成工段设置有效灭火设施保护时，每个防火分区最大允许建筑面积可按工艺要求确定。本设计在气罩、完成部、成品库均设置自动喷水灭火系统及烟感报警系统。11.2防爆与机械安全涂料制备间、压缩空气站等存在粉尘或可燃蒸气的区域按GB50058—2014划分为2区，电气设备选用防爆型。高速旋转的烘缸、压光辊、复卷辊设置防护罩及急停拉绳，纸机走台布置符合GB5083《生产设备安全卫生设计总则》。11.3环保排放核验废水经一级物化+二级生化+深度处理后，排放口水质满足GB3544—2008表2及特别排放限值要求；废气主要为烘缸气罩排放的低湿废气，经气罩热回收后达标排放；固体废物（废浆、损纸、白泥）全部回收综合利用。第12章结果分析与工程指导意义（1）产能匹配性：在净幅宽4.40m、工作车速550m/min、成品定量250g/m²、综合成品率96%的条件下，纸机日产量约838t/d，结合涂布机车速可达650m/min的能力，年产能稳定达到30万t/a，设计裕量约8%，合理可行。（2）干燥能力：吨纸总蒸发水量941kg，其中烘缸部880kg、涂布热风61kg，配置48只φ1800mm烘缸及气罩系统，干燥能力满足设计要求；蒸汽单耗1.28t/t，处于国内先进水平（行业均值1.3～1.5t/t）。（3）