4. Материальные и тепловые балансы

4.1. Материальный баланс котла непрерывного действия на часовую производительность гипсового вяжущего

Котел непрерывного действия перерабатывает гипса в час 13,2 тонн, а котел периодического действия 10 тонн. Следовательно, в год котел непрерывного действия произведет больше гипсового вяжущего на 25654,4 тонн больше. В таблице 8 приведена сравнительная характеристика котлов.

Таблица 8 – Сравнительная характеристика котлов

	Котел периодического действия, т	Котел непрерывного действия, т
Сутки	120	160
Неделя	720	960
Месяц	2880	3840
12 месяцев	34560	46080

4.1.1. Материальный баланс стадии первичного помола гипсового камня в щековой дробилке

Таблица 10 – Материальный баланс стадии первичного дробления камня в щековой дробилке

Приход			Расход
Статьи прихода	Количество, т		Статьи расхода		Количество, т
	Потоки	Компоненты			Потоки	Компоненты
1.Гипсовый камень, в том числе CaSO4·2H20 Примеси 2.Свободная вода	12276 924	10560 1716 924		1.Гипсовый камень, в том числе CaSO4·2H20 Примеси 2.Свободная влага 3.Потери		12214,6 919,38 66	10507,2 1707,4 919,38 66
Итого	13200	13200		Итого		13200	13200

1. Рассчитаем количество влаги, в гипсовом камне, если известно, что начальный гипсовый камень имеет влажность 7% по формуле (1):

(1)

2. Рассчитаем количество гипсового камня, если известно, что исходный гипсовый камень приходит с 80% CaSO₄·2H₂0 по формуле (2):

(2)

3. Рассчитаем количество примесей, если известно что их 10% по формуле (3)

M_{примеси}=13200-10560-924=1716 кг (3)

4. Рассчитаем потери в дробильном отделении, если они составляют 0,5% от массы гипсового камня.

M_{примеси}=13200·0,005=66 кг

13200-66=13134 кг

2. Материальный баланс сушильно-помольной установки (мельница)

Таблица 11 – Материальный баланс сушильно-помольной установки

Приход			Расход
Статьи прихода	Количество, т		Статьи расхода		Количество, т
	Потоки	Компоненты			Потоки	Компоненты
1.Гипсовый камень, в том числе CaSO4·2H20 Примеси Сводная вода 2. топочные газы, в том числе N2 H2O CO2 3.Фосфогипс, в том числе Дигидрат Примеси Свободная влага	10494 3412,9 2640	8395,18 1364,38 734,4 2481,3 419,2 512,4 1811 36,96 792		1.Газы, в том числе Полугидрат Дигидрат Примеси Связанная вода Топочные газы, в том числе N2 H2Oпар CO2		11330,24	1290,6 8675,26 1401,3 111,26 2481,3 2074,54 512,4
Итого	16546,9	16546,9		Итого		16546,9	16546,9

Количество топочных газов берем исходя из теплового баланса шахтной мельницы. Из расчетов известно, что в час расходуется 151 м³ на одну варку гипсового порошка. Данные по расходу газа можно посмотреть в таблице 12. Известно, что плотность дымовых газов при Т=300 ⁰С равна 0,617 кг/м³

Массу газа можно рассчитать по формуле (1)

M=V· (1)

Таблица 12 – Расход природного газа в час на варку гипсового порошка

Природный газ	М3	Кг
1 час	302	186,33
24 часа	7248	4472
6 дней	43488	26832
Месяц	173952	107328
Год	2087424	1287940

Количество топочных газов, пришедших из котла непрерывного действия берем из теплового баланса шахтной мельницы.

1. Рассчитаем количество топочных газов, если известно количество газов пришедших из котла непрерывного действия, а именно 151 м³ по формуле (2):

, (2)

где

=745,32 кг

=2481,3 кг

=512,4 кг

=419,2 кг

93,17 кг – масса газа, которая поступает в шахтную мельницу.

2. Рассчитаем гипсового камня, если известно, что мы заменяем его часть, а именно 20% на техногенный отход – фосфогипс (1320 кг).

13200-66=13134 кг – кол-во гипсового камня за вычетом потерь при помоле в щековой дробилке.

13134-2640=10494 кг – кол-во гипсового камня за вычетом фосфогипса

3. Рассчитаем количество дигидрата, примесей и связанной воды в 10494 кг по формуле (3):

10494·0,8=8395,2 кг

10494·0,1=1049,4 кг

10494·0,07=734,4 кг

4. Рассчитаем дигидрат, примеси и свободную влагу в фосфогипсе если известно что его пришло в мельницу 1320 кг. Влажность фосфогипса составляет 30%. А количество дигидрата в фосфогипсе 98% по формуле 4, 5, 6:

2640·0,3=792 кг (4)

2640-792=1848 кг

1848·0,98=1811,04 кг (5)

1848·0,02=36,96 кг (6)

Статьи расхода.

5. Рассчитаем массу пара, если известно, что с гипсовым вяжущим пришло свободной влаги 367,2 т и с топочными газами пришло 209,6 т, также с фосфогипсом пришло 396 кг; 120 кг вода из дигидрата по формуле (7)

(7)

6. Количество азота и углерода остаются такими же соответственно 2481,3 и 512,4 кг

7. Рассчитаем количество связанной влаги в дигидрате на выходе из мельницы, если допустимое содержание влаги 1% по формуле 8:

(8)

8. Рассчитаем количество дигидрата, в котором содержится 15% полугидрата по формуле 9

По уравнению реакции найдем полугидрат

CaSO₄·2H₂O→CaSO₄ ·0,5 H₂O+ 1,5H₂O

(9)

9. Рассчитаем количество примесей, если известно, что его образуется 15% по формуле 10:

=10206,18-1530,92=8675,26 кг (10)

10. Рассчитаем массу выпарившейся воды из полугидрата по уравнению реакции:

(11)