4. Расчёт горения топлива.

Исходные данные для расчёта горения топлива представлены в табл. 1.

Таблица 1.

Состав мазута, %

CP

HP

OP

NP

SP

AP

WP

GH2O

85.5

10.3

0.2

0.4

0.5

0.2

2.9

13.2

Принимаем коэффициент расхода воздуха 1.2, а величина химического недожога 2

% при влажности мазута 13.2 %.

Расход кислорода на горение топлива:

V0= 0.01[ 1.865*Cp +5.6*Hp + 0.7(Sp +Op)] = 0.01[159.63 + 57.68 + 0.21] = 2.175 м3/кг

Теоретический расход воздуха на горение:

L0 = (1+K)*V0 = 4.76 * 2.175 = 10.353 м3/кг

Действительный расход воздуха на горение:

Lальфа = 1.2 * L0 = 12.424 м3/кг

Объемы отдельных составляющих продуктов сгорания:

VH2O = 0.01*[ 11.2*Hp + 1.244*Wp] = 0.01[ 115.36 +1.244 * 2.9 ] =1.19 м3/кг

VRO2 = 0.01*[ 1.867*Cp + 0.7*Sp ]= 0.01 [ 159.63 + 0.35 ] = 1.6 м3/кг

VN2 = 0.01*[ 0.8*Np +(K*V0)/ 0.01) = 0.01[ 0.32 + 817.8 ] = 8.18 м3/кг

Voизб = (1.2 – 1)* V0 = 0.435 м3/кг

Vальфа = 1.6 +8.18 + 0.435 + 1.19 = 11.405 м3/кг

Состав продуктов сгорания, %

VRO2 = 14.03; VN2 = 71.72; VO2 = 3.81; VH2O =10.43.

Теплота сгорания топлива:

QHp = 340 * Cp + 1030* Hp – 109*(Op + Sp) – 25* Wp = 29070 + 10609 + 32.7 – 72.5 =

= 39639.2 КДж/кг

Химическая энтальпия продуктов сгорания с учётом химического недожога:

Ix = (1 – 0.02)*QHp/Vальфа = 3406.1 Кдж/кг

Содержание воздуха в продуктах сгорания, %:

Vl = 100* (Lальфа – L0)/Vальфв = 100* (12.424 – 10.353)/ 11.405 = 18.16 %

По «i – t» диаграмме вычисляем теоретическую температуру горения мазута.

Температура равна 2000 0С.

Действительная температура при пирометрическом коэффициенте 0.8 равна 1600 0С.

5. Технологический расчёт.

5.1. Материальный баланс.

Исходные данные для расчёта материального баланса представлены в табл. 2. , табл.3.

Таблица 2.

Состав боксита, %.

Al2O3

Fe2O3

SiO2

S

CaO

TiO2

ППП

CO2

проч

ие

H2O

49.58

20.59

9.31

0.83

4.14

2.05

10.41

2.4

0.69

4.1

Таблица 3.

Состав известняка, %.

CaO

SiO2

ППП

прочи

е

H2O

44.4

1.6

40.9

13.1

5.1

5.1.1. Содержание Na2CO3 соде 95 %.

Содержание Al2O3 в товарном глинозёме 98.8 %

Товарный выход глинозёма из боксита 80 %

Шихта спекания стехиометрически насыщена. Молекулярное соотношение

в спёке при этом должно иметь следующее значения:

Na2O/(Al2O3 + Fe2O3) = 1; CaO/SiO2 = 2.

5.1.2. Потери Al2O3 и Na2O на 1 т глинозёма составляют соответственно 246.6 и

105.6 кг.

5.1.3. Оборотный раствор содержит, г/л:

Al2O3 – 14; Na2Oy – 241; Na2Ok – 49; CO2 – 171.

Кроме того в его состав входит 210 г/л белого шлама, содержащего Al2O3 – 6.4 г/л;

Na2O – 3.9 г/л; SiO2 – 7.6 г/л; H2Oсвяз – 2.2 г/л.

Расчёт.

1. Расход боксита на 1 т Al2O3:

988*100/49.58*0.8 = 2490.9 кг (сухого),

где 988 – Содержание Al2O3 в товарном глинозёме, кг;

49.58 – содержание Al2O3 в боксите, %;

0.8 – товарный выход глинозёма из боксита.

2. Содержание компонентов боксита, кг:

Al2O3 = 2491 * 0.4958 = 1235

Fe2O3 = 2491 * 0.2059 = 512.9

SiO2 = 2491 * 0.0931 = 231.9

CaO = 2491 * 0.0414 = 103.1

CO2 = 2491 * 0.024 = 59.8

TiO2 = 2491 * 0.0205 = 51.07

S = 2491 * 0.0083 = 20.68

ППП = 2491 * 0.1042 = 259.56

Прочие = 2491 * 0.0069 = 17.18

H2O = 2491*4.1/ 95.9 = 106.5

Итого: 2597.5 кг (влажного)

3. Количество оборотного раствора.

Определяется из выражения щелочного модуля:

Na2O/( Al2O3 + Fe2O3) = 1; Na2O = 105.6 + v*(241 + 49 + 3.9) – 8,

где 105.6 – потери оксида натрия во всей технологической цепи, кг;

241, 49, 3.9 – содержание Na2Oy, Na2Ok, Na2O соответственно в оборотном

растворе и белом шламе, кг/м3;

8 – потери Na2O на переделе спекания, кг;

Fe2O3 = 513.4 кг в боксите.

Al2O3 = 1235 + v*(14 + 6.4) – 10,

где 1235 – содержание оксида алюминия в боксите, кг;

v – объём оборотного раствора, м3;

14 и 6.4 – содержание оксида алюминия в оборотном растворе и в белом шламе,

кг/м3;

10 – потери на переделе спекания, кг.

v= 13805809.6/4594080 = 3.005 м3.

4. Содержание компонентов в растворе, кг:

Al2O3 = 3.005 * 14 = 42.07

Na2O =3.005* (241 +49) = 871.45

CO2 = 3.005 * 171 = 513.86

5. Общее количество оборотного раствора:

3.005 * 1.35* 1000 = 4056.75 кг,

где 1.35 – плотность оборотного раствора, г/см3.

6. Содержание компонентов в белом шламе, кг:

Al2O3 = 3.005* 6.4 = 19.23

Na2O = 3.005* 3.9 = 11.72

SiO2 = 3.005 * 7.6 = 22.84

H2Oсвяз =3.005* 2.2 = 6.6

7. Количество влаги в оборотном растворе:

4056.75 – 42.07 –871.45 – 513.86 – 19.23 – 11.72 – 22. 84 – 6.6 = 2568.98 кг.

8. Расход соды (95 % Na2CO3)

105.6* 106/(62* 0.95),

где 106 и 62 – молекулярная масса Na2O и Na2CO3 соответственно.

9. Необходимый расход известняка X, определяем из уравнения кальциевого модуля.

CaO/SiO2 =2; (0.446*X + 103.1)*60/[56* (231.9+0.017*X + 22.84)] = 2; X = 898.97 кг,

где 60 и 56 молекулярные массы оксида кальция и кремнезёма соответственно.

10. Содержание компонентов в известняке, кг:

СaO =898.97 * 0.444 = 399.14

SiO2 = 898.97 * 0.016 = 14.38

ППП = 898.97 * 0.409 = 367. 68

Прочие = 898.97 * 0.131 = 117.77

Н2О = 898.97 * 0.051 = 45.85

Итого: 944.82 кг.

Полученные результаты систематизируют в таб. 4.

Таблица 4.

Материальный баланс процесса спекания, кг.

Компон.

Приход

Расход

Боксит

Сода

Извест

няк

Оборот.

Раствор

Белый

шлам

Итого

Спёк

Потери

Итого

Al2O3

1235

----

----

42.07

19.23

1296.3

1286.3

10

1296.3

Na2O

----

105.6

----

871.45

11.72

988.77

982.77

8

988.77

Fe2O3

512.9

----

----

----

----

512.9

512.9

----

512.9

CaO

103.1

----

399.14

----

----

502.24

502.24

----

502.24

SiO2

231.9

----

14.38

----

22.84

269.12

269.12

----

269.12

CO2

59.8

75.0

367.68

513.86

----

1016.34

----

1016.34

1016.34

H2OСВЯЗ

259.7

----

----

----

6.6

266.3

----

266.3

266.3

Прочие

17.2

9.4

117.77

----

----

144.37

144.37

----

144.37

H2O

106.5

----

45.85

2568.98

----

2721.33

----

2721.33

2721.33

TiO2

51.1

----

----

----

----

51.1

51.1

----

51.1

S

20.7

----

----

----

---

20.7

----

20.7

20.7

Итого

2597.9

190

944.82

3996.34

60.39

7789.47

3746.8

4042.67

7789.47