4.3 Тепловой баланс.

Исходные данные:

Начальная температура зеленого щелока; 60 ⁰C

Конечная температура: 102 ⁰C

Удельная теплоемкость зеленого щелока: 3,81 кДж/кг*⁰С

Теплоемкость извести: 0,80 кДж/кг*⁰С

Тепло, выделяющееся при гашении извести: 1160 кДж/кг

Плотность зеленого щелока: 1,1 т/м3

Количество затрачиваемого тепла (Qп) определяем из уравнения теплового баланса:

Qп=Qзщ+Qизв-Qхр

Qзщ и Qизв – тепло на нагрев зеленого щелока и извести;

Определим температуру, до которой надо нагреть зеленый щелок, чтобы обеспечить необходимые условия каустизации, с учетом потерь тепла в окружающее пространство-10% ,тогда:

1,1*Qп=2850*1,1*3,81*(t-60)

t=84 ⁰C, следовательно, необходимо предварительно нагреть щелок до 84 ⁰С.

Расход пара (Дп):

i”-теплосодержание пара при P=3 кгс/см²;

i_к- теплосодержание конденсата при 84 ⁰С

5. Расчет и подбор оборудования

Производительность варочного отдела на заводе:

Выработка белого щелока:

3,50*685=2397,6 м³/сут=100 м³/ч;

Поступление в цех зеленого щелока:

3,28*685=2247 м³/сут=94 м³/ч;

Расход извести на каустизацию:

303,79*685=208096 кг/сут=8672 кг/ч;

Подача шлама на обжиг:

484,9*685=332157 кг/сут=13840 кг/ч;

Подача шлама зеленого щелока в отвал:

12*685=8220 кг/сут=343 кг/ч;

Осветлитель крепкого зеленого щелока.

Для расчета примем:

Плотность щелока (γ) – 1100 кг/м³;

Скорость осаждения (W) – 0,65 м/ч;

Концентрация шлама в поступающем зеленом щелоке, %:

12 – количество шлама на 1 т в.с.целлюлозы;

3,28 – объем зеленого щелока на 1 т в.с.целлюлозы.

Концентрация шлама в откачиваемой на промывку суспензии:

Поверхность осветлителя:

G – производительность отстойника по щелоку;

β – отношение концентрации шлама в поступающей и откачиваемой суспензии;

1,2 – коэффициент резерва оборудования;

Принимаем к установке однокамерный осветлитель 292-58.10

Его характеристика:

Диаметр корпуса, м – 14;

Площадь осветления, м² – 155;

Высота зоны осветления, м – 6,9;

Мощность электропривода мешалки, кВт – 3,0;

подъемного механизма, кВт – 2,2.

Фильтр со сходящим полотном для промывки шлама зеленого щелока.

Примем съем шлама 300 кг/сут, тогда поверхность барабана:

С учетом резерва оборудования:

27,4*1,2=33 м²

Устанавливаем фильтры БсхТШ-20-2,6К

Поверхность барабана, м² – 20;

Диаметр барабана, мм – 3400;

Длина барабана, мм – 1650;

Мощность привода, кВт

барабана, кВт – 5,5;

мешалки, кВт – 3,0;

Количество фильтров:

Гаситель-классификатор.

Для гашения извести и очистки реакционной смеси устанавливаем гаситель с винтовым классификатором. С целью обеспечения полноты гашения время пребывания извести должно составить 20 минут.

Объем зеленого щелока:

Объем извести:

2,3 – плотность извести.

Общий объем реакционной смеси составляет:

31,3+1,3=33 м³

С учетом резерва оборудования объем гасителя должен быть:

33*1,2=40 м³

Устанавливаем гаситель-классификатор 292.42.02.

Его характеристика:

Производительность по белому щелоку, м³/сут – 1500;

Объем гасителя, м³ – 25;

Установленная мощность, кВт:

гасителя – 5,5;

классификатора – 3,0;

Количество гасителей;

Каустизатор.

Для обеспечения необходимой степени каустизации пребывание реакционной смеси в каустизаторах должно быть не менее 15 часов.

Объем реакционной смеси:

Зеленый щелок:

Известь:

Итого: 125,0+5,65=131 м³

С учетом резерва оборудования:

131*1,2=157,2 м³

Устанавливаем каустизатор с шарнирно-закрепленной мешалкой 207-07

Его характеристика:

Рабочий объем, м3 – 40

Полный объем, м3 – 50

Установленная мощность, кВт – 10,0

Частота вращения мешалки, об/мин – 129

Количество каустизаторов:

Фильтр со сходящим полотном для белого щелока.

Примем съем шлама 45м³, тогда поверхность барабана:

С учетом резерва оборудования:

53,3*1,2=64 м²

Устанавливаем фильтры БсхТШ-50-3,4К

Поверхность барабана, м² - 50

Диаметр барабана, мм - 3400

Длина барабана, мм - 4700

Мощность привода, кВт

барабана, кВт – 7,5

мешалки, кВт – 5,5

Количество фильтров:

Вакуум-фильтр для окончательной промывки шлама.

Принимаем съем шлама с 1м² поверхности барабана в сутки – 10 т.

Необходимая поверхность барабана:

С учетом резерва оборудования:

33,2*1,2=39,8 м²

Устанавливаем вакуум-фильтр БОК-20-2,6

Его характеристика:

Поверхность барабана, м² – 20;

Диаметр барабана, мм – 2600;

Длина барабана, мм – 2600;

Мощность электропривода, кВт:

барабана – 3,0;

мешалки – 3,0;

Количество фильтров:

Бункер для известкового шлама.

Принимаем, что шлам хранится при концентрации 35 %, и продолжительность хранения составляет не менее 2 суток.

Тогда объем шлама составит:

Принимаем к установке бункер для шлама 292-58-05.

Объем бункера – 400 м³;

Количество бункеров:

Бункер для извести.

Так как в отделе установлено два гасителя-классификатора, то должно быть и два бункера для извести.

Примем, что насыпная масса извести составляет 1,0 т/м³, и запас хранения должен составлять не менее 10 суток.

Потребный объем хранения составляет:

208,1*10=2081 м³ или 1041 для одного бункера.

Принимаем к установке железобетонный бункер сечения 6*6 м с углом конуса 60⁰.

Тогда высота конической части:

Высоту вертикальной части определяем из формулы:

;

Бак для крепкого зеленого щелока.

Примем, что бак должен вмещать суточный запас щелоков.

Объем бака – 2250 м³;

Принимаем к установке биметаллический бак с учетом того, что диаметр и высота бака одинаковы.

Тогда диаметр бака составляет:

Бак для крепкого белого щелока.

Диаметр бака:

Бак слабого белого щелока для растворения плава.

Диаметр бака:

Насосы для откачки щелоков и шламов.

Насос для подачи шлама зеленого щелока на фильтр со сходящим полотном.

Производительность насоса с учетом резерва оборудования:

Необходимый напор для насоса – 30 м.

Мощность электродвигателя:

1,18 – плотность суспензии;

0,7 – КПД электродвигателя.

Принимаем к установке насос 4ДВСX12.

Его характеристика:

Производительность,м3/ч – 4-20;

Мощность электропривода, кВт – 2,0

Концентрация шлама, % до 6.

Насос для подачи реакционной смеси на каустизаторы.

Производительность насоса с учетом резерва оборудования:

2,8 – плотность известкового шлама.

Необходимый напор для насоса – 30 м.

Мощность электродвигателя:

Принимаем к установке 2 насоса 5МШ-I

Его характеристика:

Производительность,м³/ч – 50-200;

Напор,м³ – 20-40;

Мощность электропривода, кВт – 8-22.

Насос для откачки крепкого белого щелока на варку.

Производительность насоса с учетом резерва оборудования:

Q=100*1,2=120 м³/ч

2,8 – плотность известкового шлама.

Необходимый напор для насоса – 25 м.

Мощность электродвигателя:

Принимаем к установке насос 5X-12.

Его характеристика:

Производительность,м³/ч –162;

Мощность электропривода,кВт –20.

Насос для подачи зеленого щелока на каустизацию.

Производительность насоса с учетом резерва оборудования:

Необходимый напор для насоса – 25 м.

Мощность электродвигателя:

Принимаем к установке насос 5X-12.

Его характеристика:

Производительность,м³/ч –162;

Мощность электропривода,кВт –20.

Насос для подачи слабого щелока в растворитель плава.

Производительность насоса с учетом резерва оборудования:

Q=94*1,2=113 м³/ч

Необходимый напор для насоса – 25 м.

Мощность электродвигателя:

Принимаем к установке насос 5X-12.

Его характеристика:

Производительность, м³/ч –162;

Мощность электропривода, кВт –20.