Расчетно-графическая работа. материальный баланс (2). Материальный баланс непрерывной варки сульфатной целлюлозы

• Название: Материальный баланс непрерывной варки сульфатной целлюлозы
• Анкор: Расчетно-графическая работа
• Дата: 26.10.2022
• Размер: 156.82 Kb.
• Имя файла: материальный баланс (2).docx
• Тип: Документы; #756698
• страница: 5 из 5

5.Итоги теплового баланса варки целлюлозы при использовании для пропарки щепы паров вскипания черного щелока, отбираемого в циклон №1.

1) В зимний период:

Д’_зим=Д₇+Д₃+Д₄=158,92+568,7+89,96=817,58 кг/т.

С учетом тепло потерь расход пара в зимний период составит:

Д’_зим=817,58*1,03=842,1 кг/т.

3. 
   В летний период
   

Д’_лет=Д₈+Д₃+Д₄=19,2+568,7+89,96=678 кг/т.

С учетом тепло потерь расход пара на варку 1 т воздушно-сухой целлюлозы в летний период составит:

Д’_лет=678*1,02=692 кг/т

Пары вскипания содержат органические соединения, количество и состав которых зависит от природы древесины, от состава варочного раствора, от условий варки. Средняя величина органических веществ в парах вскипания находится в пределах 18…20 кг/т, следовательно, в сухом остатке отбираемого щелока, органическая часть уменьшится на 18…20 кг/т. Останется органических веществ.

Р_орг=G_орг-20 =1073,4 -20=1053,4 кг/т.

Определение концентрации используемого щелока (С₁, кг/т)

С₁= =180 кг/т или 18%,

где – количество органических веществ , содержащихся в парах вскипания, кг/т воздушно-сухой целлюлозы.

Определим количество черного щелока, направляемого на выпарку (М_сл):

М_сл=Р₁₂-Р_2лет= -1,145 =7,726 т/т.

Определим количество сухих веществ, содержащихся в массе слабого черного щелока, направляемого на выпарную станцию:

G=С1*Мсл=180*7,726=1390,7 кг/т.

6.Технологические расчеты основного оборудования варочного цеха

Расчеты выполняются на основании величин, полученных при расчете материального и теплового балансов варки целлюлозы.

1)Бункер для создания запаса щепы перед варочной установкой.

Объем бункера

V_б=τ*V_щч=8*381,79=3054,33 м³,

где τ – время хранения щепы варочной установкой, ч (обычно τ=8…24),

V_щч – часовое потребление щепы варочной установкой, м³/ч

V_щч=V_щ* = * =381,79м³.

2)Бункер пропарки щепы и его объема.

V_б= = =127,26 м³,

где τ – время нахождения щепы в бункере пропарки, мин (τ=20 мин).

3)Дозатор щепы.

Требуемая емкость карманов дозатора щепы

V_д= . м³,

где Д – расход а.с.д. на варку 1 т воздушно-сухой целлюлозы, кг/т

– суточная производительность варочной установки, т/сут

τ – количество минут в сутках, τ =24*60 мин

q – насыщенная масса щепы, кг/м³

ψ – степень заполнения карманов щепой (ψ=0,7…0,75 по данным исследования)

n – число оборотов ротора дозатора, об/мин (n=10…20 об/мин)

4)Уравнительный резервуар предназначен для приема вытесненного щепой щелока из питающей трубы и поддержания постоянного уровня щелока в питающей трубе. Объем уравнительного резервуара зависит от производительности варочной установки, от степени заполнения и времени запаса. Обычно запас создается на 2…3 мин.

V_ур= , м³,

где – объем щелока, вытесненного из трубы, м³/т

τ – время запаса вытесненного щелока, мин (τ=2…3 мин)

- суточная производительность варочной установки, т/сут

ψ – степень заполнения резервуара щелоком(ψ=0,5)

24*60 – число минут в сутках

5)Питательная труба выбирает конструкцию и служит для транспортировки щепы из дозатора в систему TurboFeed.

6)Расчет полезной емкости варочного аппарата производят по зонам с учетом продолжительности пребыывания щепы или массы в каждой зоне (τ_мин), степень заполнения ψ, суточной производительности установки , т/сут, расхода древесины на варку одной тонны воздушно-сухой целлюлозы Д, кг/т, содержания а.с.д. в 1 м³, плотности древесины р_д, кг/м³.

Зона подогрева или зона варки (верхняя зона варки). В зоне заварки средний выход целлюлозы составит около 75%, коэффициент заполнения возрастает на 15%, т.е ψ=0,37*0,37*0,15=0,02 пл. м³/м³ котла.

Объем зоны заварки составит

V_под= , м³,

где – продолжительность заварки, мин ( =60…90 мин).

Высота верхней зоны варки

Н₁= , м,

где – диаметр данной секции котла, м

Зона варки (нижняя зона варки). Объем, занимаемый волокном целлюлозы:

V_ВАРц= , м³,

где 1550 – плотность целлюлозы, кг/м³

В – выход целлюлозы,%

– продолжительность варки, мин ( =90…160 мин).

Объем, занимаемый щелоком:

V_ВАРщ= , м³,

где Р₉ – масса щелока к концу варки, т/т

γ – плотность щелока, γ=1,1 т/м³

Объем зоны варки равен сумме объемов жидкости и волокна:

V_ВАР=V_ВАРщ+V_ВАРц= + =303, м³

Высота нижней зоны варки:

Н₂= , м,

где – диаметр зоны варки, м

Зона выгрузки массы. Объем целлюлозы:

V_ВЫГРц= , м³.

Объем щелока:

V_ВЫГРщ= , м³,

где – масса щелока, уходящего с целлюлозой из котла, т/т

– продолжительность пребывания массы в зоне выгрузки, мин ( 20-30 мин).

γ – плотность щелока из промышленного отдела

Объем зоны выгрузки:

V_ВЫГР= , м³

Высота зоны выгрузки:

Н₃= , м,

где – диаметр зоны выгрузки, м

Общий объем варочного аппарата

V_котла=V_под+V_вар+V_выгр= +303+ =649,77, м³

Общая высота варочного аппарата

Н_котла=Н₁+Н₂+Н₃= +13+ =34,45, м

Центральные циркуляционные трубы, смонтированные концентрично друг друга («труба в трубе»), проходят по вертикальной оси котла. Длины и диаметры труб приняты из расчета обеспечения подачи трубимого количества циркулирующих щелоков в соответствующие зоны. По наружной трубе – в зону подогрева (в верхнюю зону варки); по первой средней трубе – в нижнюю зону варки; по внутренней трубе предусмотрена возможность подачи щелока в нижнюю зону.

7)Расширительный циклон (циклоны-испарители) предназначены для выделения пара из щелоков, отбираемого из котла.

Верхний расширительный циклон предназначен для выделения пара низкого давления путем свободного расширения горячего щелока, вытесняемого из котла подаваемым в котел щелоком на варкуу и промывку целлюлозы.

Объем верхнего расширительного циклона (циклон №1) зависит от количества отбираемого щелока ( ), от степени заполнения циклона щелоком (ψ=0,3) и от продолжительности пребывания щелока в циклоне (τ=6…8 мин)

V_ЦИКЛ1= , м³,

где – количество отбираемого щелока, т/т

γ – плотность щелока, т/м³

Объем нижнего расширительного циклона (циклон №2)

V_ЦИКЛ2= , м³,

где Р₁₁–количество черного щелока, перепускаемое в нижний циклон, т/т

γ – плотность черного щелока

8)Мельницы дисковые с усиленной гарнитурой устанавливают на линии выдувки массы для предварительного сепарирования непровара при варке жесткой целлюлозы и целлюлозы высокого выхода. Выбирают по .

9)Выдувной резервуар предназначен для приема и аккумулирования массы из котла перед подачей её на промывку.

Объем выдувного резервуара зависит от производительности варочной установки Q_сут, от концентрации массы С_вых (С_вых=8…12%), от продолжительности пребывания массы в выдувном резервуаре τ (τ=2…4 ч), от степени заполнения резервуара ψ (ψ=0,7).

Объем цилиндрической части выдувного резервуара V_ц при τ – часовом запасе массы составит

V_ц= , м³

При диаметре выдувного резервуара D высота цилиндрической части

Н₁= , м,

Высота канонической части h выдувного резервуара будет равна

h= , м,

где 60° - угол нижнего конуса выдувного резервуара.

Высоту верхнего конуса обычно принимают h₁=1,5-2м, общая высота выдувного резервуара H равна

H=Н₁+h+h₁= +8,66+1,5=23,65, м

Общий объем резервуара

V_общ=V_ц+V_н+V_в= +263,8+341,7=1664,5,м³

где V_н – объем нижней конической части резервуара,м³

V_в – объем верхней конической усеченной части резервуара, м³

V_общ=πR²H₁+1/3 πR²h+1/3 πR²h₁(R²+ R²₁+ R₁R).м³,

где R₁ – радиус усеченной части верхнего конуса выдувного резервуара.

Мощность двигателей и тип мешального устройства для перемешивания массы в нижней части выдувного резервуара необходимо выбирать, исходя из объема V_ц и концентрации массы в нижней части резервуара после разбавления щелоком из промывного отдела.

10)Размеры диффузора непрерывного действия, работающего при атмосферном давлении.

Основной размер – это диаметр цилиндрической части диффузора d_ц

d_ц= ,м

Q_д= , м³/мин,

где Q_д – объемная производительность, м³ массы/мин

С – концентрация массы, % обычно С=10%

V_д – скорость массы в диффузоре (V_д =0,1 м/мин при высоте сит 1 м) м/мин

Расстояние между ситами диффузора, работающего при атмосферном давлении, составит δ=225+250 мм, поэтому число сит зависит от d_ц.

11)Подогреватели для циркулирующего на подогрев варочного раствора можно подобрать по рассчитанному объему варочного котла (V_котла). Известно, что на 1 м³ варочного котла необходимо иметь 0,-1,0 м²поверхности теплообмена в рабочем цикле и запасную поверхность теплообмена, составляющую не менее 50% рабочей поверхности теплообмена

7.Расчет мощности электродвигателей для привода насосов варочной установки

Насос высокого давления для подачи варочного щелока в загрузочное устройство из уравнительного бака.

Производительность насоса

П₁= . м³/ч,

где – объем щелока, подаваемого насосом высокого давления в загрузочное устройство, м³/т, в летний и зимний период,

– производительность по воздушно-сухой целлюлозе, т/сут

Мощность электродвигателя для привода насоса

N₁= , кВт,

где Н₁ – напор насоса высокого давления для подачи в загрузочное устройство варочного раствора (от 150 до 200м),м, необходимо рассчитать

– плотность щелока, =1140-1150 кг/м⁶

– общий коэффициент полезного действия насоса (0,4…0,9 – повышается с увеличением производительности насоса)

К₃ – коэффициент запаса, К₃=1,15…1,20

Насос высокого давления для подачи черного щелока в низ варочного аппарата на промывку целлюлозы, на разбавление и охлаждение массы в загрузочном устройстве перед выдувкой.

Производительность насоса

П₂= , м³/ч,

где – объем черного щелока м³/т

Мощность электродвигателя для привода насоса

N₂= ,7, кВт,

где Н₂ – напор насоса высокого давления для подачи черного щелока в низ котла (от 150 до 200м),м, необходимо рассчитать учитывая давление в котле, высоту котла, потери напора

– плотность щелока зависит от усилий промывки массы, =1040-1060 кг/м⁶

Насос обратной циркуляции щелока из загрузочного устройства.

Производительность насоса

П₃= , м³/ч,

где – объем циркулирующего щелока, м³/т.

Мощность электродвигателя для привода насоса

N₃= , кВт,

где Н₃ – напор насоса, Н₃=20…25 м

– плотность щелока зависит от усилий варки, =1080-1120кг/м⁶

Насос для циркуляции щелока через подогреватели зон варки.

Производительность насоса

П₄= , м³/ч,

где – объем циркулирующего щелока, м³/т.

Мощность электродвигателя для привода насоса

N₄= , кВт,

где Н₄ – напор насоса, Н₄=20…25 м

– плотность щелока зависит от усилий варки, =1080-1120кг/м