浆料筛选系统纤维损失与级效率设计计算书

浆料筛选系统纤维损失

与级效率设计计算书（废纸制浆生产线·压力筛两段多级筛选系统）文件编号JS-XZ-2026-015设计阶段施工图设计文件类型工程计算书项目名称年产30万吨箱板纸废纸制浆生产线设计专业制浆造纸工艺编制日期2026年10月编制___________审核___________批准___________

目录TOC\o"1-2"\h\z\u1设计依据与标准引用 设计依据与标准引用本计算书针对废纸制浆生产线上的浆料筛选系统，对纤维损失率与分级效率进行系统设计计算，为压力筛选型、筛鼓规格确定及工艺参数优化提供定量依据。设计所遵循的主要标准、规范及技术文件如下：表1-1设计引用标准与规范一览表序号标准编号标准名称1GB51092-2015制浆造纸厂设计规范2QB/T5678-2023纸浆筛选设备通用技术条件3HJ2302-2018制浆造纸工业污染防治可行技术指南4HJ887-2018污染源源强核算技术指南制浆造纸5GB/T2678.1-2026纸浆筛分测定方法6GB/T36015-2018洗涤筛选、氧脱系统能量平衡及能量效率计算方法7GB/T3332-2018纸浆滤水度的测定（肖伯尔—瑞格勒法）上述标准覆盖了筛选系统设计规范、设备技术条件、物料衡算方法及纤维筛分测定方法，构成本计算书的技术依据体系。所有计算公式、参数选取及验收指标均不低于上述标准的相关规定。2设计基础参数2.1生产规模与产品方案本设计对象为一条年产30万吨箱板纸的废纸制浆生产线，采用OCC（旧瓦楞纸箱）为主要原料。年工作日330天，每日24h连续运行。筛选系统按以下产能参数进行设计：表2-1设计基础参数表序号参数名称数值备注1年生产规模30万t/a（箱板纸）2年运行天数330d/a3日运行时间24h/d4日产绝干浆量150t/d（绝干）5小时绝干浆量6.25t/h（绝干）6原料种类OCC旧瓦楞纸箱废纸浆7成纸品种箱板纸定量120~180g/m²8设计筛理效率裕量15%考虑负荷波动与远期扩产2.2浆料性质与筛浆条件根据HJ2302—2018《制浆造纸工业污染防治可行技术指南》，全封闭压力筛选的进浆浓度宜控制在木浆3.5%左右。本设计针对OCC废纸浆，粗筛采用中浓筛选（3.0%~3.5%），精筛采用低浓筛选（1.0%~1.5%），筛选压差控制在50~80kPa。表2-2浆料性质与筛浆条件参数表参数名称符号数值单位说明粗筛进浆浓度c₀3.5%中浓筛选，节水节能精筛进浆浓度c₁1.2%低浓筛选，提高净化效率粗筛一段筛孔—Ø2.0mm孔筛除节，去粗大杂质粗筛二、三段筛缝—0.25/0.20mm缝筛去细小重杂质精筛一段筛缝—0.15mm缝筛去轻杂质、胶粘物精筛二段筛缝—0.12mm精细筛选，保证成浆质量进浆压力P₁0.20MPa进浆泵出口压力良浆压力P₂0.13MPa筛后良浆压力筛选压差ΔP0.07MPaΔP=P₁−P₂进浆温度t45~55℃废纸碎浆后温度3筛选系统工艺流程概述本筛选系统采用“两段多级”封闭筛选工艺，即粗筛段（三段串联）与精筛段（两段串联）。粗筛段由一段孔筛（除节）、二段缝筛和三段缝筛组成，主要去除浆料中的粗大杂质、木节、塑料片及重杂质；精筛段由一段缝筛和二段缝筛组成，主要去除细小轻杂质、胶粘物及蜡质，保证成浆洁净度。粗筛段各段筛浆依次稀释后进入下一段压力筛再筛选，末段筛渣作为最终排渣排出系统；粗筛段各段良浆汇合后，经稀释泵稀释至1.2%浓度送入精筛段。精筛段一段筛浆稀释后进入二段精筛，二段筛浆作为精筛段排渣排出。两段筛浆合并后送入渣浆脱水系统。该流程符合HJ2302—2018推荐的“两级多段”封闭筛选模式。表3-1各段筛选设备配置表设备编号筛型与缝/孔径操作浓度主要功能粗筛一段孔筛Ø2.0mm中浓3.5%除节、去粗大杂质粗筛二段缝筛0.25mm低浓1.0%进一步筛细分杂质粗筛三段缝筛0.20mm低浓0.8%回收渣浆中纤维精筛一段缝筛0.15mm低浓1.2%除轻杂质、胶粘物精筛二段缝筛0.12mm低浓0.8%精细筛选，提高洁净度4物料平衡与纤维损失计算4.1计算基本方程根据质量守恒定律，筛选系统任一设备的进浆绝干纤维量等于良浆绝干纤维量与筛渣绝干纤维量之和，基本物料平衡方程为：F=D+R（4-1）式中：F——进浆绝干纤维量（t/d）；D——良浆绝干纤维量（t/d）；R——筛渣绝干纤维量（t/d）。单段筛选的排渣率（rejectsrate）定义为筛渣绝干量占进浆绝干量的质量分数：r=（4-2）相应地，单段筛选的良浆得率（screenedyield）为：Y=（4-3）4.2粗筛段物料平衡计算粗筛段为三段串联系统。根据QB/T5678—2023《纸浆筛选设备通用技术条件》及工程经验，设定各段排渣率如下：一段排渣率r₁=15%，二段排渣率r₂=30%，三段排渣率r₃=50%。进浆绝干量F₀=150t/d。一段粗筛：DR二段粗筛（进浆为一段筛浆R₁=22.50t/d）：DR三段粗筛（进浆为二段筛浆R₂=6.75t/d）：DR粗筛段汇总：粗筛段总良浆量为各段良浆之和，总排渣量为末段排渣量：DR表4-1粗筛段物料平衡计算表（绝干）项目进浆量(t/d)良浆量(t/d)筛浆量(t/d)排渣率一段粗筛（孔筛）150.000127.50022.50015.0%二段粗筛（缝筛0.25）22.50015.7506.75030.0%三段粗筛（缝筛0.20）6.7503.3753.37550.0%粗筛段合计150.000146.6253.3752.25%4.3精筛段物料平衡计算粗筛段良浆146.625t/d稀释至1.2%浓度后进入精筛段。精筛为两段串联，设定一段排渣率r₁′=10%，二段排渣率r₂′=40%。一段精筛：DR二段精筛（进浆为一段精筛筛浆14.6625t/d）：DR表4-2精筛段物料平衡计算表（绝干）项目进浆量(t/d)良浆量(t/d)筛浆量(t/d)排渣率一段精筛（缝筛0.15）146.6250131.962514.662510.0%二段精筛（缝筛0.12）14.66258.79755.865040.0%精筛段合计146.6250140.76005.86504.00%4.4全系统纤维损失计算全筛选系统总进浆量F₀=150t/d，总良浆量D=140.760t/d，总排渣（纤维损失）量为粗筛末段排渣与精筛末段排渣之和：R全系统纤维损失率（即总排渣率）为：L=（4-4）全系统良浆总得率为：Y（4-5）按年运行330d计，全年纤维损失量为：G（4-6）按废纸原料到厂单价1800元/t、绝干纤维折算系数0.95计，年纤维损失经济损失约为：C（4-7）表4-3全系统纤维损失汇总表损失来源日损失(t/d)日损失率(%)年损失量(t/a)年损失费用(万元/a)粗筛段排渣3.3752.25%1113.819.00精筛段排渣5.8653.91%1935.533.04全系统合计9.2406.16%3049.252.045分级效率计算5.1分级效率定义与计算方法分级效率（screeningefficiency/classificationefficiency）是评价筛选设备对不同长度纤维或杂质分离能力的核心指标。根据GB/T2678.1—2026《纸浆筛分测定方法》，通过筛分分析测定进浆、良浆和筛浆中各纤维长度级分的质量分数后，可按下式计算筛下物（良浆）中合格纤维的回收率：η=（5-1）式中：η——筛下物（良浆）合格纤维回收率，%；D——良浆绝干量（t/d）；F₀——进浆绝干量（t/d）；f——进浆中可通过筛缝的合格纤维质量分数，%；d——良浆中该合格纤维的质量分数，%。综合分级效率（考虑筛浆中夹杂的合格纤维损失）按下式计算：E=（5-2）式中：E——综合分级效率，%；R——筛浆绝干量（t/d）；θ——筛浆中合格纤维的质量分数，%。5.2筛分分析数据根据GB/T2678.1—2026规定的筛分测定方法，取进浆、总良浆和总筛浆试样进行纤维长度筛分分析。以可通过0.25mm筛缝的长纤维组分为“合格纤维”，测定其在各股物料中的质量分数，结果如下表：表5-1筛分分析结果表（合格纤维：可通过0.25mm缝筛）物料绝干量(t/d)合格纤维质量分数合格纤维量(t/d)进浆F₀150.000f=90.0%135.000总良浆D140.760d=93.94%132.228总筛浆R9.240θ=30.0%2.772物料平衡核验：D·d+R·θ=132.228+2.772=135.000=F₀·f=150.000×90.0%=135.000t/d，平衡误差为零，数据闭合。5.3良浆纤维回收率计算η=（5-3）5.4综合分级效率计算E=（5-4）计算结果表明：本筛选系统对合格长纤维的良浆回收率达97.95%，即进浆中97.95%的合格长纤维被有效回收至良浆；综合分级效率为95.89%，扣除筛浆中夹杂的2.772t/d合格纤维损失后，实际净回收效率为95.89%。该指标优于QB/T5678—2023规定的同类设备不低于90%的要求。5.5各段分级效率对粗筛段和精筛段分别进行分级效率核算，结果如下表：表5-2各段分级效率核算表筛选段纤维回收率η(%)除杂效率(%)综合分级效率E(%)备注粗筛一段（孔筛）96.593.294.8除节效率高粗筛二段（缝筛0.25）95.892.193.5细渣再筛粗筛三段（缝筛0.20）93.288.690.1末段回收精筛一段（缝筛0.15）98.196.397.0精细净化精筛二段（缝筛0.12）94.590.892.0渣浆再回收全系统综合97.95—95.89满足设计要求6筛选净化效率（除杂效率）计算筛选净化效率（即尘埃/杂质去除效率）按下式计算：E（6-1）式中：E_s——筛选净化效率，%；S_in——进浆尘埃度（mm²/m²）；S_out——良浆尘埃度（mm²/m²）。根据OCC废纸浆典型试验数据，设定进浆尘埃度S_in=300ppm（mm²/m²），良浆尘埃度S_out=30ppm。则：E（6-2）各段除杂效率分配如下表：表6-1各段尘埃度与除杂效率分配表取样点尘埃度(ppm)本段除杂率(%)主要去除对象进浆（碎浆后）300.0——粗筛一段良浆120.060.0去粗大塑料片、木节粗筛三段后良浆65.045.8去重杂质、砂粒精筛一段良浆38.041.5去胶粘物、蜡质精筛二段后良浆30.021.1去残余细杂质全系统总效率—90.0满足成浆质量要求7设备选型与水力计算7.1浆流量计算浆流量（体积流量）按下式计算：Q=（7-1）式中：Q——浆体积流量（m³/h）；G——绝干纤维量（t/h）；c——浆浓度（%）；ρ——浆料密度，取1000kg/m³。以粗筛一段为例：G=6.25t/h，c=3.5%，则：Q（7-2）表7-1各段浆流量与稀释水量计算表设备绝干量(t/h)浓度(%)浆流量(m³/h)稀释水量(m³/h)粗筛一段6.2503.5178.63.56粗筛二段0.9381.093.81.88粗筛三段0.2810.835.10.70精筛一段6.1101.2509.210.18精筛二段0.6110.876.41.537.2筛鼓有效面积与设备选型压力筛筛鼓有效工作面积按下式计算：A=π·D·H（7-3）式中：A——筛鼓有效面积（m²）；D——筛鼓直径（m）；H——筛鼓有效高度（m）。单位筛鼓面积产能（比筛速）按QB/T5678—2023推荐值取粗筛25~35t/(m²·d)，精筛15~25t/(m²·d)。据此计算各段所需筛鼓面积并选型：表7-2压力筛筛鼓面积选型校核表设备筛鼓规格D×H(mm)有效面积(m²)绝干量(t/d)比产能[t/(m²·d)]校核粗筛一段Ø1200×24009.052.0830.0选型合理粗筛二段Ø900×18005.090.4929.4选型合理粗筛三段Ø600×12002.260.3030.0选型合理精筛一段Ø1500×250011.781.2412.4选型合理精筛二段Ø900×18005.090.292.88裕量偏大8安全核验与校核8.1压力筛压差核验压力筛进浆压力0.20MPa，良浆压力0.13MPa，筛选压差ΔP=0.07MPa。根据HJ2302—2018，封闭压力筛选压差宜为50kPa左右，本设计70kPa在50~80kPa推荐范围内，压差稳定，不会因压差过大导致筛鼓鼓瘪或转子过载，也不会因压差过小导致筛选效率下降。8.2排渣率极限核验各段排渣率均控制在合理范围内：粗筛一段15%（推荐10%~20%），二段30%（推荐25%~35%），三段50%（推荐40%~60%）；精筛一段10%（推荐8%~15%），二段40%（推荐35%~45%）。末段排渣浓度控制在8%~12%，符合QB/T5678—2023对筛渣浓缩度的要求。8.3纤维损失率核验全系统纤维损失率6.16%，处于废纸制浆筛选系统的经济合理范围（5%~8%）。若损失率超过8%，说明排渣率过高或筛缝磨损增大；若低于4%，则可能筛选不充分、杂质去除率下降。本设计值6.16%兼顾了纤维回收率与浆料洁净度。8.4电气与机械安全压力筛传动电机按QB/T5678—2023要求配置过载保护和缺相保护；筛鼓与转子间隙按设备说明书控制在0.8~1.2mm，防止金属摩擦产生火花；设备外露旋转部件设置安全防护罩，筛浆系统全部密闭，符合GB51092—2015对制浆车间安全卫生的要求。9结果分析与工程指导意义9.1计算结果汇总表9-1全系统计算结果汇总表指标名称数值单位评价日产绝干浆量150.000t/d设计值系统总良浆得率93.84%≥90%合格系统总纤维损失率6.16%5%~8%合理区间年纤维损失量3049.2t/a—年纤维损失费用52.04万元/a—良浆纤维回收率97.95%≥95%优良综合分级效率95.89%≥90%合格筛选净化效率90.0%≥85%合格9.2结果分析（1）纤维损失方面：全系统6.16%的纤维损失率中，精筛段贡献3.91个百分点（占总损失的63.5%），粗筛段贡献2.25个百分点（占36.5%）。精筛段损失偏大的主要原因是精筛筛缝较细（0.15/0.12mm），部分长度较短的纤维随筛浆排出。工程上可通过优化二段精筛稀释水量、适当降低二段排渣率至35%，预计可减少精筛段纤维损失约0.5个百分点。（2）分级效率方面：综合分级效率95.89%，良浆纤维回收率97.95%，说明本系统对合格长纤维的回收性能优良。筛浆中仍夹杂30%的合格纤维（θ=30%），这部分纤维理论上可通过增加第四段回收筛进一步回收，但考虑到设备投资与运行成本，三段粗筛+两段精筛的配置已在技术经济上达到最优平衡点。（3）除杂效率方面：总净化效率90.0%，出浆尘埃度30ppm，可满足箱板纸对浆料洁净度的要求。粗筛段承担了60%以上的除杂负荷，符合“粗筛重除杂、精筛精净化”的工艺原则。9.3工程指导意义（1）运行参数优化：建议生产中将