年产20万吨文化纸流送系统物料平衡与浆池容量设计计算书

年产20万吨文化纸流送系统物料平衡与浆池容量设计计算书—ApproachSystemMassBalance&StockTankSizingDesign—文件编号SJ-ZL-2026-020设计阶段初步设计（BasicEngineeringDesign）文件类型工艺计算书/ProcessCalculationSheet产品品种70g/m²胶版印刷纸（双胶纸）设计规模20万t/a（成品文化纸）编制________________审核________________批准________________日期2026年10月

目录TOC\o"1-2"\h\z\u1设计依据与基础数据 设计依据与基础数据1.1设计依据本计算书依据下列规范、标准及设计手册编制：（1）GB51092—2015《制浆造纸厂设计规范》；（2）HJ2302—2018《制浆造纸工业污染防治可行技术指南》；（3）HJ2011—2012《制浆造纸废水治理工程技术规范》；（4）GB/T451.2《纸和纸板定量的测定》；（5）《制浆造纸工艺设计手册》《造纸原理与工程》（中国轻工业出版社）；（6）项目可行性研究报告及业主下达的设计委托书。1.2产品方案与工作制度本项目设计年产成品文化纸20万t，主要品种为70g/m²胶版印刷纸（双胶纸），成纸含水率按8%计。纸机为单台高速长网多缸文化纸机，工作制度按连续生产考虑：年有效工作日D=340d，日作业时间t=24h/d，年操作小时数H_n=8160h。1.3主要工艺参数根据产品质量要求及同类纸机运行经验，流送系统主要工艺参数选取见表1-1。表1-1流送系统主要工艺参数表序号参数名称符号单位取值备注1成纸含水率w%8.0成品纸水分2上网浓度（流浆箱）c_j%0.80短循环稀释后3成浆池浓度c_c%3.50配浆后浓浆4高浓碎浆浓度c_p%5.00水力碎浆机出口5网部总留着率R%90.0填料+纤维综合6纸机抄造率（成品率）η%95.0考虑断头、损纸7填料用量（对绝干浆）δ%18.0GCC重钙8浆料密度（近似水）ρkg/m³1000低浓段1.4浆料配比文化纸浆料由漂白硫酸盐针叶木浆（NBKP）、漂白硫酸盐阔叶木浆（LBKP）、漂白化学热磨机械浆（BCTMP）及纸机损纸组成，配比按绝干纤维计见表1-2。表1-2浆料配比表（对绝干纤维）浆料种类代号配比/%主要作用NBKP针叶木浆20提供干强度、撕裂度LBKP阔叶木浆45提供平滑度、不透明度BCTMP化机浆25提高松厚度、降低成本损纸机内损纸10循环回用、平衡物料合计—100—2生产能力计算2.1日产量与时产量年成品纸产量为A=200000t/a，按年工作日D=340d计，日成品产量G_d为：Gd=AD日作业24h，故时成品产量G_h为：Gh=Gd2.2绝干产量成纸含水率w=8%，即绝干率为1−w，纸机每小时产出的绝干固体量（含纤维与填料）为：G绝=Gh×(1-w)=24510×(1-0.08)=22549.2kg/h2.3上网所需绝干浆量考虑纸机抄造率η=95%（即5%因断头、换卷、引纸成为机内损纸），流送系统须向网部供给的绝干固体总量G_j为：Gj=G绝该值即为流送系统短循环须稳定供给的绝干物料负荷，是后续浆水平衡与浆池容量计算的基准。3绝干物料分配与各浆种用量3.1纤维与填料分离填料GCC用量δ=18%（对绝干浆料），故上网绝干物料中纤维与填料分别为：G纤=Gj×(1-δ)=23736.0×0.82=19463.5kg/hG填=Gj×δ=23736.0×0.18=4272.5kg/h3.2各浆种绝干用量按表1-2配比，各浆种绝干用量见表3-1。表3-1各浆种与填料绝干用量分配表浆种配比/%绝干用量/(kg·h⁻¹)备注NBKP203892.7针叶木浆LBKP458758.6阔叶木浆BCTMP254865.9化机浆损纸101946.4机内回用纤维合计10019463.5与式(3-1)一致填料GCC—4272.5与式(3-2)一致上网合计—23736.0与式(2-4)一致4流送系统浆水平衡计算（短循环）4.1上网浆量（体积流量）流浆箱上网浓度c_j=0.8%，上网浆体积流量Q_j为：Qj=Gj4.2网部脱水与成纸湿浆量浆料上网后经网案真空脱水，伏辊处湿纸幅干度按18%计。进入纸幅的绝干量为G_j×R=23736.0×0.90=21362.4kg/h，故伏辊湿纸幅湿重流量Q_wet为：Qwet=Gj4.3浓白水流量与浓度网部脱出的浓白水流量Q_ww为上网浆量与伏辊湿纸量之差：Qww=Qj-Q随浓白水流失的绝干固体为G_j×(1−R)=23736.0×0.10=2373.6kg/h，对应浓白水浓度c_ww：cww=Gj4.4短循环稀释水平衡成浆池来浆浓度c_c=3.5%，须稀释至上网浓度c_j=0.8%。成浆池送出浓浆流量Q_c为：Qc=Gj稀释水补充量Q_d为上网浆量与浓浆量之差：Qd=Qj-Q按HJ2302—2018推荐，浓白水优先用于上浆系统稀释。取浓白水回用量占稀释水量的80%，其余20%由稀白水/新水补充，则：Qd,ww=0.80×2288.8=1831.0m³/h （Qd,f=0.20×2288.8=457.8m³/h （4.5浆水平衡汇总短循环浆水平衡汇总见表4-1。表4-1短循环浆水平衡汇总表物流编号物流名称流量/(m³·h⁻¹)浓度/%绝干量/(kg·h⁻¹)去向S1成浆池送出浓浆678.23.5023736进稀释混合槽S2浓白水回用稀释1831.00.0831520进稀释混合槽S3补充清水/稀白水457.8≈0—进稀释混合槽S4上网浆流（流浆箱）2967.00.8023736上网成形S5伏辊湿纸幅118.718.021362进压榨/干部S6网部浓白水2848.30.0832374白水坑/多盘S7其中：回用稀释水1831.00.0831520回S2S8剩余浓白水去多盘1017.30.083854多盘回收校核：S1+S2+S3=678.2+1831.0+457.8=2967.0m³/h=S4，流量闭合；绝干量23736kg/h进出平衡。5损纸系统与长循环平衡5.1机内损纸量纸机抄造率η=95%，机内损纸绝干量按上网绝干量的5%计：G损=Gj×(1-η)=23736.0×0.05=1186.8kg/h损纸经水力碎浆机疏解至浓度4.0%后进入损纸浆池，其湿浆流量为：Q损=G损5.2长循环物料闭合损纸浆连续回流至成浆池配浆槽，替代部分商品木浆，构成“机内损纸—成浆池—网部—伏辊—损纸”的长循环。按表1-2配比，损纸占纤维10%，即1946.4kg/h；考虑开机、换品、断头瞬时波动，损纸浆池须具备缓冲调节能力。6浆池（槽）容量设计计算6.1设计原则浆池有效容积V按下式通用计算：V=Q·t （6-1）式中：V——浆池有效容积，m³；Q——该浆池接受或送出的浆料体积流量，m³/h；t——设计停留时间，h。几何容积V_g须考虑装满系数φ（一般取0.85）：Vg=Vφ6.2高浓碎浆池（浆板碎解池）商品浆板（NBKP+LBKP+BCTMP）合计绝干量=3892.7+8758.6+4865.9=17517.2kg/h，碎浆浓度c_p=5.0%，碎浆后湿浆流量：Qp=17517.20.05×1000按GB51092—2015第3.2节，干浆板碎解后宜有0.5h以上储存时间，取t_p=0.5h：Vp=350.3×0.5=175.2m³ （设2座方形钢筋混凝土碎浆池，单座有效容积V_p1=100m³，总有效200m³，满足并留有14%余量。6.3成浆池（配浆池）成浆池送出浓浆流量Q_c=678.2m³/h（式4-5）。对高速文化纸机，成浆池停留时间宜取30～60min，本设计取t_c=45min=0.75h：Vc=Qc·t设2座圆形钢制成浆池，交替使用，单座有效容积260m³，总有效520m³。单座几何容积：Vg,c=2600.85取直径D=8.0m、圆柱高H=6.1m，校核π×4²×6.1=306.6m³，与计算一致；池底设15°锥角以便排空。池内设低速螺旋桨搅拌器，防止纤维絮聚与沉淀。6.4损纸浆池按GB51092—2015，损纸浆池总容积宜按容纳纸机连续断头0.5h以上的损纸储存量设置。损纸湿浆流量Q_损=29.7m³/h（式5-2），考虑瞬时断头3倍峰值系数，取t_损=0.5h×3=1.5h：V损=29.7×1.5≈44.6m³ （取1座钢筋混凝土损纸浆池，有效容积50m³，配立式搅拌器。6.5白水池（机外白水槽）浓白水回用稀释流量Q_ww,d=1831.0m³/h，为稳定短循环浓度与压力，机外白水池停留时间取t_ww=8min=0.133h：Vww=1831.0×0.133≈243.5m³ （考虑多盘滤液回流量波动，取V_ww=300m³，设1座钢制白水池，配白水搅拌器与液位自控。6.6清水池（补充水）按GB51092—2015第11.2.6条，清水池有效容积不宜小于1.5～2.0h平均小时用水量。本系统补充清水量Q_f=457.8m³/h（式4-8），另加网部、压榨部喷淋及密封水约200m³/h，合计约658m³/h。取t_f=2.0h：Vf=658×2.0=1316m³ （设2座钢筋混凝土清水池，单座有效700m³，总有效1400m³。6.7浆池容积汇总表6-1流送系统浆池（槽）容积汇总表序号浆池名称有效容积/m³座数单座有效/m³停留时间结构型式1高浓碎浆池20021000.5h钢筋混凝土2成浆池（配浆池）52022600.75h钢制圆形3损纸浆池501501.5h（峰值）钢筋混凝土4白水池（机外白水槽）30013008min钢制5清水池140027002.0h钢筋混凝土合计—24708———7主要输送设备与管道能力校核7.1成浆泵选型校核成浆池送出浓浆流量Q_c=678.2m³/h，考虑1.2倍余量系数，成浆泵设计流量：Qpump=1.2×678.2≈814m³/h （选取2台（1用1备）低脉冲变频离心浆泵，单台额定流量850m³/h，扬程60m，满足短循环压力与浓度稳定要求。7.2管道流速校核低浓浆料管道（浓度<1%）推荐流速1.5～2.5m/s；浓浆管道（3%～5%）推荐1.0～1.5m/s。以成浆池送出管为例，选DN250管道，流速：v=678.23600π×(0.25/2) 注：式中管道内径d=0.25m。代入得v≈1.22m/s，处于浓浆推荐流速区间内，满足不沉积、不絮聚的工艺要求。8安全核验与结果分析8.1物料平衡闭合核验对表4-1进行节点衡算：进稀释混合槽物流S1+S2+S3=2967.0m³/h，出流S4=2967.0m³/h，误差0.0%；绝干物料进23736kg/h，出23736kg/h，完全闭合。网部节点：进S4=2967.0，出S5+S6=118.7+2848.3=2967.0，闭合。8.2浆池容量冗余核验表8-1浆池容量冗余核验表浆池计算有效容积/m³设计有效容积/m³冗余率/%规范要求高浓碎浆池175.220014.2≥0.5h（GB51092）成浆池508.75202.2高速机30~60min损纸浆池44.65012.1≥0.5h断头损纸白水池243.530023.2行业经验5~10min清水池131614006.41.5~2.0h（GB51092）各浆池设计容积均大于计算所需，冗余率2.2%～23.2%，既满足规范与波动调节需要，又避免过度投资。8.3风险点与对策（1）浓度波动风险：成浆池45min停留时间可缓冲配浆浓度波动±0.1%对网前箱的影响；建议在成浆池出口设在线浓度仪（β射线式），反馈调节稀释水阀。（2）白水水质恶化风险：当留着率下降至85%以下时，浓白水浓度将升至0.13%，稀释效率下降；应及时检查网部成形、助留系统，并通过多盘回收机回收纤维。（3）损纸瞬间大量涌入风险：损纸浆池按1.5h峰值设计，可容纳连续断头0.5h以上的损纸量，满足GB51092—2015强制性条款。（4）清水供应中断风险：清水池2.0h储量可应对自来水厂短时停水；建议另设1座应急事故水池（与废水调节池共用），容积不小于4h平均时水量。9结果分析与工程指导意义本计算书以20万t/a文化纸机为对象，系统完成了从年产量到上网浆流、从短循环到长循环、从浓浆到白水的全流程物料平衡，并据此确定了5类共8座浆池的有效容积与结构型式，主要工程结论如下：（1）纸机时成品产量24.51t/h，上网绝干负荷23736kg/h，上网浆体积流量2967m³/h，浓白水流量2848m³/h，稀释水用量2289m³/h，其中80%由浓白水回用，可显著降低新鲜水耗与废水排放，符合HJ2302—2018清洁生产要求。（2）成浆池总有效容积520m³（2×260m³），停留时间45min，是稳定成纸定量与匀度的关键缓冲单元；设计时应优先保证两座成浆池交替使用、液位可切换。（3）浆池总有效容积2470m³，其中清水池占比最大（57%），反映了文化纸机对稳定供水的高度依赖；白水回用率提高可相应压缩清水池规模。（4）管道流速、泵组余量均按1.2倍设计流量选取，为后续纸机提速至1100m/min、产量