книги из ГПНТБ / Болдырев Ю.Н. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов целлюлозно-бумажного, лесохимического и гидролизного производств учеб. пособие для целлюлоз.-бумаж. техникумов

где

Vc. г — объем сухих газов,

нм3/кг;

VB.U

— объем водяных паров,

нм3/кг;

^ с . г = Н о 2 +

с о + СН4 н м 1 к г '

(10"24>

здесь RO2 —трехатомные газы (CO2+SO2);

СО — окись углерода;

С Н 4 — метан;

К"1 — приведенный углерод

смеси

топлив; он

вычисляется

по формуле

^=C p T +P,375(S P ° 1 ') T - 0,00273e K (CO 2 )i; c

,

(10-25)

где

С*,

( S ° p ) T — содержание

углерода и органической

серы

в эле­

ментарном составе рабочей массы смеси топлив

(щелока и мазута), %;

(СОг)р р с

— количество

углекиского

газа,

израсходованного

на карбонизацию, в пересчете

на рабочую

массу

щелока, %;

ф м

— доля мазута в смеси топлив, %, она определяется

по выражению

< 1 0 " 2 6 >

X <* у . х / - о^+0,00408^(С0 2 )Г 1

0 0

~ У

м ] ,

(10-27)

здесь Н£ , wTp—содержание

водорода

и влаги

в элементарном со­

ставе

рабочей массы

смеси

топлив (щелока и ма­

зута),

%;

Н2 , С Н 4 — содержание водорода

и метана

в составе

уходящих

дымовых газов, %;

«у. х—коэффициент

избытка

воздуха

в

уходящих газах;

L ' 0 — теоретически

необходимое

количество

воздуха,

нм3/кг;

d-вл — вес водяных

паров, г

на 1 кг

сухого

воздуха.

4. Теоретически необходимое количество

воздуха

для

сгорания

1 кг щелока совместно с мазутом рекомендуется

рассчитывать по

формуле

L C = 0,089 C J + 0.267Н* +0,0342 [ ( S ° P ) t — O j ] —

— 0,000671, ( S p „в,

(Ю-28)

где

( S ° P ) T — сера органическая

рабочей массы

смеси

топлив

(щелока и мазута),

%;

(S£T )oo — суммарное количество сульфатной

серы,

посту­

пившей со щелоком и сульфатом, %;

С*,

Н^, О*— углерод, водород

и кислород

рабочей

массы

смеси топлив;

£в — степень восстановления сульфата, %.

5. Расчет материального баланса

серной печи

на

1 кг серы ве­

дется по формулам (10-13) — (10-22).

при ее температуре ti

Qi = cs A,

(10-29)

где cs — теплоемкость серы.

Определяют тепло, внесенное с воздухом,

при его температуре

Q 2 = C B L / 2 ,

(10-30)

здесь с в — теплоемкость воздуха.

серы

Определяют тепло, выделяющееся при 1 кг

Q« =9250 кдж/кг.

352

80

~

02 0 = = = ~48(Г

• Т о Т ^ 0 ' 5 9 K t -

г

512

80

„

^so2

480

Г б 0 ~ ~ и ' ° Ь К г -

Qi = cyGU,

(10-31)

здесь с\ — теплоемкость сухого колчедана;

G — вес сухого колчедана, равный 0,98 кг.

h

Тепло, внесенное

влагой

колчедана

при

ее

температуре

равно:

Q2=c2wpt2,

(10-32)

где С2 — теплоемкость

влаги.

Определяют тепло, внесенное с воздухом

при

его

темпера­

туре t3

Q3 = cB^3,

(10-33)

здесь с в — теплоемкость воздуха.

(10-5).

Находят тепло, выделяемое при горении, по формуле

Рассчитывают тепло, уносимое с огарком

при его температуре

4

Q5 = c5 HP +(Fe2 03 )]^

(10-34)

где Съ — теплоемкость огарка, равная 0,75.

Определяют тепло, уносимое

с воздухом,

охлаждающим

вал печи,

Q6

= c B G B ( ^ - Q ,

(10-35)

здесь GB — расход воздуха

на охлаждение вала;

оно принимается

равным 6,5 кг на 1 кг

колчедана.

Определяют тепло, отдаваемое печыо в окружающую

среду;

оно принимается' равным 2% от теплотворности

сжигаемого

колче­

дана.

7. Материальный

баланс

содорегенерационного

котлоагрегата

по натрию [22]. При установившемся режиме работы

котлоагрегата

В°щ ( N a 2 0 ) 4 . 4 + B c . T ( N a 2 0 ) c . T =

= Впл (Na2 0) „л + 5ун (Na2 0) ун,

(10-36)

где

Всщ—расход

абс. сухого вещества черного щелока,

кг/ч;

Вел

— расход технического сульфата,

кг/ч;

Вал

— выработка плава, кг/ч;

кг/ч;

Вуп — количество золы, унесенное в атмосферу,

(Na 2 0 ) 4 . щ — вся

щелочность,

выраженная

в

ед. Na2 0,

кг/кг,

сухой массы черного

щелока;

(Na 2 0) c . т — количество сульфата

в ед. Na 2 0

на 1 кг

техниче­

ского сульфата,

кг/кг;

( N a 2 0 ) M — содержание натриевых соединений в плаве,

выра­

женных в ед. Na 2 0 на 1 кг уноса,

кг/кг;

^з°щ и

-^б^щ—содержание сульфатов в зеленом и слабом бе­

лом щелоках, г/л (в ед. Na 2 0) .

Количество

уноса

химикатов 5 у н

в

атмосферу

определяют

по фор­

муле:

Ву„=

^

кг\ч,

(10-42)

здесь Vr — объем

газов на 1 кг

рабочей

массы

щелока,

нм3/кг\

F r = V 0

. r + F B . n ,

(Ю-43)

Ус. г — объем сухих газов,

нм3/кг;

У-в. п — объем водяных паров,

нм3/кг;

Ql=Qt + Q2+Qa + Qi+Qs + Qe+Qi + Qa ккал/кг,

(10-44)

где

q і + q-i + <7з+ <?4 + qb + <7е + Ц; + q& = 100 %,

(10-45)

^ = - ^ • 1 0 0 % ;

<72 =~f -

• 100°/0 ;

100»/0;

Vp

Vp

Vp

^=-&

100°/^

10°0/«=

4*=iw

1 0 0 ° / o ;

Vp •

Vp

Vp

^ = - ^ , 1 0 0 % ;

100°/„;

Op

Vp

Qp — количество тепла, получаемое

в топке при сжигании 1 кг

Qi

рабочей массы

щелока

(располагаемое

тепло),

ккал/кг;

и

qi — полезно

израсходованное тепло

на

регенерацию

пара и

нагрев воды для продувки котла, ккал/кг

и %;

Qz

и q-i— физическое тепло, теряемое с уходящими газами в атмо­

сферу, ккал/кг

и %;

и

qz — потери тепла из-за химической неполноты сгорания орга­

нической массы щелока, ккал/кг

и

%;

Qi

и

qi — потери

тепла

из-за механической неполноты сгорания

щелока

(тепло

несгоревшего

углерода в плаве и уносе),

ккал/кг

и %;

Qb и ць — потери

тепла в окружающую

среду наружными

поверх­

ностями топки, газоходов, трубопроводов в пределах со­

дорегенерационного котла, ккал/кг

и %;

Qe и

qe — физическое тепло плава, ккал/кг

и %;

Qi

и

qi — расход

тепла на плавление минеральных солей,

ккал/кг

и

%;

Qs и q& — расход

тепла

иа реакцию

восстановления

сульфата,

ккал/кг

и %•

Располагаемое тепло определяется по формуле

Qp = QH+

Q B

+ Q n i + Q n

ККал1кг,

(10-46)

здесь

— низшая теплота сгорания (теплотворность)

щелока, или

средневзвешенная

теплота

при

совместном

сжигании

щелока с мазутом или газом,

ккал/кг;

QB — количество тепла,

внесенное

в топку с воздухом, подо­

гретым в калорифере,

ккал/кг.

Тепло подогрева воздуха может быть подсчитано по формуле

QB = aTvocB{t"

— t'K) ккал/кг,

(10-47)

здесь

а т •— коэффициент избытка воздуха в топке;

vo — теоретический расход воздуха,

нм3/кг;

с в — теплоемкость

воздуха

при

его

средней

температуре,

ккал/нм3

°С;

Св = с с . в + 0 , О О Ш в л С в . п ,

(10-48)

где сс .в и св . п — теплоемкости

сухого

воздуха и водяного

пара,

ккал/нм3

°С;

dB:i — содержание водяных паров в воздухе, г/кг

сухого

воздуха.

и воздуха, поступающих в топку, и расходе щелока тепло

подогрева

воздуха определяется по формулам из работы

[22, стр. 227]. Физи­

ческое тепло щелока находят по уравнению

(2щ = с щ ; щ

ккал/кг,

(10-49)

здесь с щ — теплоемкость щелока, ккал/кг°

С; она определяется в за­

висимости от влажности из выражения:

Сщ = 0,98 — 0,0052(100 — ауЩ) ккал/кг°С,

(10-50)

где хю^—относительная

влажность щелока.

Физическое тепло, вносимое в топку щелоком и мазутом при од­

новременном их сжигании, подсчитывается по формуле

QcM = Q « 1

0 0 1 r o ' P , ' + Q M - j & -

ккал/кг.

(10-51)

Физическое тепло мазута равно:

QM = c„*M .

(10-52)

Теплоемкость мазута

равна:

с м = 0,415+ 0,0006*», ккал/кг °С,

(10-53)

здесь с м и / м — теплоемкость и

температура

мазута,

ккал/кг0 С

и °С;

Qa = Dn(In—600)

ккалікг,

(10-54)

здесь

Dn

— расход

пара

на распыление

сжигаемого

мазута,

1п

кг/кг;

ккалікг.

— теплосодержание пара,

Потери тепла с уходящими

газами

следует находить по формулам:

Qz = Qys.— Qs ккалікг,

(10-55)

Qyx=[Vc rcc

r + V„.nc„. п + M

іУ")

^yx ккалікг,

(10-56)

здесь

Ус. г. Vs. п — объемы

сухих

газов и водяных паров,

нм3/кг;

сс .г —теплоемкость сухих газов,

ккал/нм3°С.

Величина

|QQC y H

учитывает

физическое

тепло уноса на 1° С

при теплоемкости уноса с у н ;

Мр— минеральная часть щелока, %;

а у п

— содержание

уноса;

принимается

примерно

20% от содержания

минеральной массы ще­

лока.

Если принять а"вл

равным 10 г/кг

сухого воздуха,

QB = OyxVoCx.

otx.

в ккалікг,

(10-57)

где

ссух — коэффициент

избытка

воздуха в уходящих газах;

tx. в — температура

холодного воздуха;

сх . в — теплоемкость холодного

воздуха.

Потери тепла от химической неполноты сгорания щелока реко­

мендуется находить по выражению:

Q3 = (30,18CO + 85,55CH4

+ 26,79H2 +55,35H2 S) VCT, ккалікг,

(10-58)

здесь СО, СН4 , Нг, H2 S выражены в процентах от объема

дымовых

газов.

Потери тепла от механической неполноты сгорания подсчиты­

вают как сумму величин

Q i + Q f + Q f 1

ккалікг,

(10-59)

Q?=7,83KynVrmC^c^

• ккалікг;

(10-60)

Q y = . g s a _

1

0 0

с ™ -7830 ккалікг,

(10-61)

'

^ ч

100

— wv

100 — с п л

' '

v

(11500 кдж/кг),

влажность

аналитической

пробы

черного

щелока

ауа = 3,85%, содержание

органической

и сульфидной

серы в щелоке

S°P=1,66%,

S = 2,06°/o,

коэффициент

карбонизации

едкого

натра

5к = 60 и

количество

углекислого

газа,

расходуемого

на

'полную

карбонизацию едкого

натра

(C02-)*f = 16,2.

Р е ш е н и е .

Пример

решается

по

уравнениям

(10-7) и

(10-8).

1. Находим

теплоту

сгорания

(теплотворность)

сухой

массы

щелока:

Qg= 2730 юо —3 85 =

2 8

4 Q

ккал1кг

= ПШ

кдж\кг.

2. Определяем высшую теплоту сгорания сухой массы щелока:

QB = 2840 — 22,5 • 1,66 — 72 • 2,06 — 0,00143 • 2840 —

— (100 — 60)0,092.16,2 = 2591

ккал/кг

= 10 900

кдж/кг.

О т в е т :

10 900 кдж/кг.

Пример 2. Найти теплоту сгорания смеси мазута

и щелока,

если для мазута

в смеси топлив

<р= 11,35%,

содержание

влаги

в элементарном

составе

рабочей

массы

щелока шр

= 62,2%

водо­

рода #=1,33%,

коэффициент

| к = 60,

количество

углекислого

газа

(002)^ = 6,12

и

высшая

теплота

сгорания

сухой

массы

щелока

QB = 2591

ккал/кг.

Р е ш е н и е .

Пример

решается

с

использованием

уравнений

(10-9), (10-10) и (10-11).

1. Находим высшую теплоту сгорания рабочей массы щелока по

формуле (10-9):

Qp

=

2591 (100 — 62,2)

п о л

,

, 1

0 п

,

,

^—

—=980

ккал/кг=4120

кдж/кг.

2. Определяем низшую теплоту сгорания рабочей массы ще­

лока по формуле (10-10):

QH = 980 — 6 [62,2 + 9-

1,33 + 0,00408-60-6,12] = 526

ккал/кг

=

= 2210

кдж/кг.

3. Рассчитываем теплоту сгорания смеси топлива

по

уравне­

нию (10-11):

(QP)CM=526 1 0 0 YOO1 '3 5

4-9821 l

^

=1578

ккал/кг=6670

кдж/кг.

О т в е т :

6670 кдж/кг.

Р е ш е н и е .

Пример решается с использованием формул

(10-13) — (10-17)

и учетом производительности печи.

12*

179