Модернизация варочного котла периодического действия - Производство и технологии дипломная работа

Главная

Производство и технологии
Модернизация варочного котла периодического действия

Характеристика изготовляемой продукции, химикатов и вспомогательных материалов. Материальный баланс сульфитной варки. Наполнения котла щепой и кислотой. Определение расхода загружаемой щепы и закачиваемых щелоков. Расчет штуцеров и выбор теплообменника.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
1.2 Технико-экономическое обоснование
1.3 Характеристика изготовляемой продукции
1.4 Характеристика сырья, химикатов и вспомогательных материалов
1.5 Технология производства целлюлозы
2.1 Материальный баланс сульфитной варки
2.1.2 Наполнения котла щепой и кислотой
2.1.4. Подъём температуры до конечной и варка на конечной температуре (140 0 С)
2.1.5 Конечная сдувка (спуск давления)
2.2 Определение расхода пара на варку
3.1 Технические требования на целлюлозу
3.3 Определение расхода загружаемой щепы и закачиваемых щелоков
3.4 Расчёт и подбор оборудования варочного отдела
3.4.1 Определение необходимого количества варочных котлов
3.4.2 Выбор циркуляционных насосов варочных котлов
3.5.2 Определение поверхности заборного сита
4.1 Обоснование необходимости автоматизации объекта
4.2 Спецификация на выбранные средства автоматизации
4.4 Описание и назначение основных узлов ПТК
5.1 Сравнительная характеристика вариантов
5.1.1 Обоснование выбора базы сравнения
5.1.2 Содержание инженерного решения
5.1.3 Источники получения экономического эффекта
5.1.4 Основные показатели сравниваемых вариантов
5.2 Расчёт годовых объёмов производства продукции
5.2.1 Расчёт годовых объёмов производства продукции в натуральном выражении
5.2.2 Расчёт годовых объёмов производства продукции в стоимостном выражении
5.3 Расчёт изменения товарной продукции
5.5 Расчёт изменения затрат на производство единицы продукции
5.5.1 Расчёт по статье «Сырьё, материалы и химикаты»
5.5.2 Расчет затрат по статье «Топливо и энергия на технологические цели»
5.5.3 Расчёт затрат по статье «Заработная плата производственных работников»
5.5.4 Расчёт затрат по статье «Отчисления на социальные нужды»
5.5.5 Расчет затрат по статье «Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования»
5.5.6 Расчёт затрат по статье «Цеховые расходы»
5.5.7 Расчёт затрат по статье «Общехозяйственные расходы»
5.6 Расчёт показателей экономической эффективности проекта
6.2 Меры безопасности при ведении технологического процесса, выполнении регламентных производственных операций
6.3 Основные потенциальные опасности применяемого оборудования и трубопроводов, их ответственных узлов и меры по предупреждению аварийной разгерметизации технологических систем
6.4 Расчет искусственного освещения от люминесцентных (газоразрядных) ламп
В настоящее время в Российской Федерации происходит переход от плановой централизованной экономики к рыночным отношениям между производителями и потребителями продукции. В условиях плановой экономики в стране имелся существенный дефицит в целлюлозно-бумажной промышленности. Поэтому основной задачей того времени развития отрасли осуществлялось экстенсивными методами, т.е. путем строительства новых крупных производств целлюлозы и бумаги. В последние годы, напротив, происходило систематическое снижение производства целлюлозы и бумаги. Это обусловлено многими причинами, главной из которых является повышение цен на энергосистемы, транспорт и конечную продукцию, которые в целлюлозно-бумажной промышленности достигли практически мирового уровня. Сужение рынка сбыта российской продукции происходило за счет разрушения экономических связей между бывшими республиками союза, отсутствии единого налогового законодательства и т.д. В связи с этим на предприятиях отрасли сложилась тяжелая ситуация из-за отсутствия оборотных средств, накопленного собственного финансового капитала, который можно было бы направить на совершенствование технологий и аппаратурного оформления процесса. Используя определенный дефицит продукции ЦБП за рубежом и продаже его по демпинговым ценам, предприятия России превратились в предприятия-экспортеры.
Однако такое положение не может продолжаться долго, прежде всего, из-за полного морального и физического износа основного оборудования. Поэтому, для повышения конкурентоспособности бумаги необходимо снизить ее себестоимость за счет совершенствования технологий и модернизации оборудования, добиваться уровня качества продукции, не уступающего современным мировым требованиям. Модернизации оборудования позволит не только производить сертификацию предприятия по ее выпуску, что позволит продавать продукцию по существующим мировым ценам, повысив тем самым доходность работы.
Значение целлюлозно-бумажной промышленности очень велико. Практически нет такой отрасли, где бы ни применялась бумага, картон или изделия из них.
1.2 Технико-экономическое обоснование проекта
В моём дипломном проекте повествуется о модернизации варочного котла периодического действия на сульфитном производстве. Данный варочный котёл входит в состав варочного цеха ОАО Сясьский ЦБК.
Варочный цех на комбинате был построен в 1928 г. и включал в себя футерованные котлы, которые были очень трудоёмки в ремонте по причине недостатков в конструкции. Такие котлы имели стальной корпус, изнутри были обделаны слоем кирпича и плитки. Плитка защищала корпус от коррозии в результате агрессивности среды в котле при варке.
В 80-ые годы решили отказаться от футерованных котлов и заменить их биметаллическими. Такие котлы были оснащены системой циркуляции которая позволяла более равномерно производить нагрев варочного раствора в котле. Корпус этих котлов был изготовлен из 2 металлов. Внутренняя поверхность котла была изготовлена из кислотоупорной стали, а внешняя из углеродистой.
В 2000 г. в цех были установлены 2 котла из монометалла, которые состояли только из кислотоупорной стали.
Суть модернизации состоит в установке системы нагрева варочного раствора вне котла с помощью установки теплообменника и средств автоматизации. По старой схеме нагрев варочного раствора происходил в самом котле. В результате образования конденсата щёлок разбавлялся и это приводило к ухудшению качества получаемой целлюлозы. Установка теплообменника позволит повысить качество продукции и сэкономить количество пара, подаваемого для нагрева. Также полученный конденсат можно использовать в других цехах. Цена производимой целлюлозы и её производительность возрастёт, а также установка средств автоматизации позволит сократить численность работников и повысить их квалификацию.
1.3 Характеристика изготовляемой продукции
Целлюлоза сульфитная небеленая из хвойной древесины изготовляется в соответствии с требованиями настоящего регламента и предназначена для сортирования, очистки и отбелки в отбельном цехе с целью дальнейшего использования небеленой, полубеленой и беленой целлюлозы в производстве бумаги, картона и товарной целлюлозы.
Показатели качества небеленой сульфитной целлюлозы, поступающей из кислотно-варочного цеха в отбельный цех , должны соответствовать нормам, указанным в таб.1
2. Массовая доля непровара, %, не более
4. Прочность на излом (число двойных перегибов), не менее
5. Окисляемость массы, мгО2/дм3, не более :
6. Массовая доля волокна в целлюлозной массе (концентрация массы), %, не менее
1.4 Характеристика исходного сырья, химикатов, вспомогательных материалов.
Наименование сырья, химикатов, материалов, N ГОСТ, ТУ, ТР
Показатели, обязательные для проверки перед использованием
1. Щепа из хвойной древесины по технологическому регламенту производства щепы
3. Массовая доля гнили, %, не более
4.Массовая доля остатков на ситах с отверстиями диаметром :
5.Обугленные частицы, металлические включения и минеральные примеси
2.Сера техническая, комовая, ГОСТ 127.1
Входной контроль производится службой
4.Массовая доля кислот в пересчете на серную кислоту, %, не более
5. Массовая доля органических веществ, %, не более
6.Массовая доля мышьяка, %, не более
7. Массовая доля селена, %, не более
8.Механические загрязнения (бумага, песок, дерево и др.)
качества Сясьского ЦБК по утвержденному графику
3.Сода кальцинированная техническая из нефелинового сырья, ГОСТ 10689
2.Массовая доля углекислого натрия (Nа2CО3), %, не менее
3.Массовая доля углекислого калия (К2СО3), %, не более
4.Массовая доля соединений серы в пересчете на К2SО4, %, не более
Мелкокристаллический порошок белого или светло-серого цвета, не содержащий механических примесей
5.Массовая доля железа в пересчете на Fе2О3, %, не более
6.Массовая доля не ратворимого в воде остатка, %, не более
8.Массовая доля хлористого калия, %, не более
4.Сода кальцинированная техническая, ГОСТ 5100,
3.Массовая доля потерь при прокаливании (при 270-300 С), %, не более
4.Массовая доля хлоридов в пересчете на NаСl, %, не более
5.Массовая доля железа в пересчете на Fе2О3, %, не более
6.Массовая доля веществ, нерастворимых в воде, %, не более
7.Массовая доля сульфатов в пересчете на Nа2SO4, %, не более
Массовая концентрация СаО, г/дм3, не менее
6.Натр едкий технический, ГОСТ 2263,
2.Массовая доля гидроксида натрия , %, не менее
3.Масовая доля углекислого натрия, %, не более
4.Массовая доля хлористого натрия, %, не более
5.Массовая доля хлорноватистого натрия, %, не более
Бесцветная или окрашенная жидкость. Допускается выкристаллизованный осадок
Входной контроль производится службой качества Сясьского ЦБК по утвержденному графику
1.5 Технология производства целлюлозы
Отдел регенерации предназначен для получения из сырой бисульфитной кислоты варочной кислоты за счет улавливания уходящего со сдувками избытка SO 2 и тепла.
Сырая кислота с содержанием всей SO 2 - 4,50-4,55% в ед. SO 2 и Na 2 O - 1,76-1,86 % в ед. Na 2 O из кислотного цеха насосами №3 или №4 перекачивается в регенерационный бак низкого давления №1 до нормального уровня в 10 м. Давление 0,65-0,70 кг/см 2 в регенерационной цистерне поддерживается регулятором давления РС, установленным на линии выхода избыточного газа к эдуктору кислотного отдела.
Из регенерационного бака №1 кислота перекачивается прокачным насосом в регенерационный бак среднего давления №5 до нормального уровня в 13 м.
Крепость кислоты и температура повышаются за счет жидкостных сдувок, поступающих из варочного цеха. Давление 3,4-3,5 кг/см 2 в регенерационной цистерне №5 поддерживается регулятором давления РТ, установленным на линии выхода избыточного газа в регенерационный бак №1.
Из цистерны среднего давления насосом кислота, укрепляясь сдувками высокого давления и подогреваясь, поступает в регенерационный бак высокого давления №6. Уровень в цистерне поддерживается 13 м. Эдукторный насос работает в режиме циркуляции: из цистерны №6 подает кислоту на эдуктор высокого давления, где происходит поглощение сдувок, поступающих из варочного котла при сбросе давления с 6,5 кг/см 2 до 2,5 кг/см 2 и снова возвращает кислоту в цистерну.
Давление 6,5 кг/см 2 в варочных котлах поддерживается регулирующим контуром, установленным на сдувочной линии №2. Сдувки поступают в нижнюю часть регенерационной цистерны №6.
Избыточный газ из верхней части регенерационной цистерны №6 поступает вниз бака среднего давления №5.
Из бака высокого давления №6 варочная кислота с содержанием всей SO 2 - 5,4-6,0% в ед. SO 2 и Na 2 O - 1,50-1,60 % в ед. Na 2 O насосом закачивается в варочные котлы. Количество закачиваемой кислоты определяется с помощью датчика расхода.
Приготовление кислоты производится периодически. Регулировка уровней баков кислоты осуществляется варщиком вручную.
Загрузка щепы в котёл осуществляется из древесно-подготовительного цеха по транспортерам. Для нормальной загрузки варочных котлов необходимо засыпать примерно 350 м 3 щепы (около 50 тонн). На плужки нужно установить пневмоцилиндры для их опускания-поднимания и концевики для определения положения. Сигнал об окончании заполнении должен приходить на пульт при этом раздается звуковой сигнал, после чего оператор переводит загрузку в другой бункер, при помощи переключателя подняв один плужок и опустив другой.
Варка бисульфитной еловой целлюлозы на натриевом основании проводится в четырех котлах периодического действия по 280 м 3 каждый. Заполнение котла щепой проводится с паровым уплотнением и с отводом паровоздушной смеси с помощью воздуходувки.
Технико-производственные показатели:
выход целлюлозы из древесины - 49-50 %;
базисная плотность еловой щепы - 0,388 т/пл.м 3 ;
степень уплотнения щепы в котле - 15-20 %;
объем щепы, загружаемой в котел - 115,0-120 пл.м 3 ;
расход еловой щепы на 1 т целлюлозы - 4,45 пл.м 3 ;
выход целлюлозы с 1 м 3 котла - 86-90 кг;
кислоты и гидронадавливание до 7,0 кг/см 2 30-40 мин
Подъем температуры до 110 0 C 120 мин
Стоянка на 110-115 0 С и перепуск 90-120 мин
Подъем температуры до 150 0 C 90 мин
Варочная кислота из регенерационной цистерны №6 насосом подается вниз котла, а газовоздушная смесь через верхнюю сетку горловины котла поступает в верхнюю часть регенерационной цистерны №1.
Котел полностью заполняется кислотой. Расход кислоты, подаваемой в котёл, и её количество (130 м 3 ), контролируется прибором FI. Котел докачивают перепуском из другого варочного котла или насосом из цистерны №3, в которую направляют перепуск из предыдущего котла. Количество перепуска определяется по датчику расхода. Конец закачки устанавливается датчиками давления PТ. В котел закачивают ~185-190 м 3 кислоты при температуре 65-75 0 C. При закачке в кислоте определяется содержание всей SO 2 и Na 2 O.
После заполнения котла кислотой проводится пропитка под давлением, для чего пускается насос высокого давления, открывается клапан на линии врезки в кислотную линию) и 1-3 раз производится повышение давления до 0,7 Мпа с последующим быстрым сбросом давления до 0,2 Мпа (открывается автоматически клапан на сдувочной линии №1). При этом происходит интенсивная пропитка щепы кислотой.
После окончания пропитки под давлением пускается циркуляционный насос и начинается подъем температуры.
Подъём температуры в котле производится острым паром высокого давления 0,9 Мпа (Т пара 250 0 C), подаваемым вниз котла. В котле поддерживается давление 0,65 Мпа.
Расход пара в котлы №1,2,7 регулируется вручную по месту, в котел №6 - дистанционно при помощи автоматического клапана.
Жидкостная сдувка из котла направляется вниз регенерационной цистерны среднего давления №5. Для этого вручную по месту открывается вентиль на сдувочных линиях котлов №1,2 и 7, на котле №6 - дистанционное управление при помощи автоматического клапана.
Температура в котле контролируется по датчику температуры, установленному в линии циркуляции (забор варочного раствора через циркуляционные сита в средней части котла).
При достижении температуры 110 0 -115 0 С подача пара в котел прекращается и проводится стоянка, продолжительность которой определяется заданным режимом варки. Варку можно вести и без стоянки на 115 0 С.
После стоянки на 115 0 С отбирается перепуск, в следующий котел, или в цистерну перепуска №3, регулирующий количество жидкости в котле и дозировку химикатов на варку. Для этого вручную по месту открывается вентили на линиях перепуска котлов №1, 7 и на цистерне перепуска, на котле №6 и №2 - дистанционное управление при помощи автоматического клапана.
Из котла при перепуске оттягивается около 25-30% жидкости по расходомеру FI. Перепуск контролируется по изменению уровня в варочных котлах.
Подъем температуры до + 150-155 0 С и варка
После перепуска температура в варочном котле поднимается до 150-155 0 С подачей пара давлением 0,9 Мпа. Давление в котле поддерживается при помощи регулирующего клапана PТ автоматически на уровне 0,65 Мпа. Сдувки высокого давления направляются из верхней части котла вниз регенерационной цистерны высокого давления №6, для этого вручную по месту открывается вентиль на сдувочных линиях котлов №1,2 и 7, на котле №6 - дистанционное управление при помощи автоматического клапана.
После окончания варки производится сдувка до 0,25 Мпа, газы направляются через эжектор высокого давления в регенерационную цистерну №6. Для этого вручную по месту открывается вентиль на сдувочных линиях котлов №1,2 и 7, на котле №6 - дистанционное управление при помощи автоматического клапана.
После сброса давления до 0,25 Мпа производится опоражнивание варочного котла от массы и щелока в сцежу, для этого с пульта управления открывается выдувной клапан.
2.1 Материальный баланс варки сульфитной целлюлозы
Загрузка щепы производится с паровым уплотнением, варка ведется непрямым паром (через теплообменник), система регенерации - горячая, котел опоражнивается выдувкой.
Зададимся следующими основными величинами:
- выход целлюлозы из древесины - 50%
- объёмная степень наполнения котла щепой - 0,42
- удельный вес древесины (ель) в абсолютно сухом состоянии - 430 кг/м 3
При влажности 40% удельный вес древесины составляет 389 кг/м 3 . Значит, на 1 м 3 котла загружается абс. Сух. Древесины
Выход целлюлозы с 1 м 3 котла составит:
Выход воз.-сух. Целлюлозы из котла за одну варку:
Расчет материального баланса будем вести на 1 т воз.-сух. Целлюлозы.
Разобьем процесс варки на следующие основные этапы:
3) подъём температуры до конечной и варка на конечной температуре;
4) конечная сдувка (спуск давления);
2.1.2 Наполнение котла щепой и кислотой
На 1 т воздушно сухой целлюлозы, получаемой из котла (880 кг абсолютно сух.), в котел должно быть загружено абсолютно сухой древесины:
Примем, что расход пара на паровой уплотнитель составляет 0,2 т/т целлюлозы и что 90% этого пара конденсируется и остается в котле. Конденсата пара тогда получим:
Будем считать, что этот конденсат размещается целиком в пространстве между щепочками. Тогда свободный объём 1 м 3 котла за вычетом объёма, занятого щепой и конденсатом, составит:
Примем, что при закачке горячей кислоты в щепу впитывается 30% кислоты от объёма щепы. Объём закачиваемой кислоты на 1 м 3 котла составит:
На 1 т целлюлозы закачивается регенерационной кислоты и перепускной жидкости:
С кислотой и перепуском в котел поступит на 1 т целлюлозы:
Кроме того, примем во внимание, что варочная кислота и перепускной щелок содержат некоторое количество органических веществ - сахаров, лигносульфоновых соединений и т.п., перешедших в раствор от предыдущих варок. Ориентировочно, примем количество органических растворённых веществ в регенерационной кислоте и перепускной жидкости равным 180 кг/т целлюлозы; тогда содержание их в кислоте составит:
Общий приход веществ, поступающих в котел при загрузке щепы и закачке кислоты, приведён в таб.3.
2.1.3 Заварка до 110 0 С и пропитка
Органические растворенные вещества, кг
Во время подъёма температуры до 110 0 С из котла с первыми сдувками уходит жидкость в количестве 5% от общего её объёма, что составит:
Среднее содержание в удаляемой жидкости приблизительно составит:
Учитывая уплотнение щепы и пониженное отношение Na 2 О: древесина, расход SO 2 на химические реакции примем равным 9% от абсолютно сухой древесины и условно отнесём его целиком к периоду пропитки.
Общее количество жидкости в котле к концу заварки будет равно:
При титре кислоты в конце стоянки 3,8% SO 2 и 0,3% Na 2 O в растворе будет содержаться:
Имея в виду, что в начале варки в котле было 519 кг SO 2 , получим, что в виде газа с первой сдувкой из котла должно уйти SO 2 :
Парообразование при первой сдувке вследствие относительно низких температур весьма незначительно и для простоты его можно не учитывать.
По разности расход Na 2 O на химические реакции составит:
За время заварки переходит в раствор органических веществ: от массы древесины. На 1 т целлюлозы это составит:
Из них очень небольшая часть уходит со сдувочной жидкостью. Ко времени получения жидкости успевает перейти в раствор приблизительно 2% веществ от древесины, или
Средняя концентрация органических веществ в растворе с учетом веществ, поступивших в котел с кислотой и перепускной жидкостью, составит:
С 439 л сдувочной жидкости из котла уйдет органических веществ:
Итоговый материальный баланс заварки (на 1 т целлюлозы) приведён в таб. 2.2.
Органические растворенные вещества, кг
2.1.4 Подъём температуры до конечной и варка на конечной температуре (140 0 С).
Во время подъёма температуры после стоянки на 110 0 С производят перепуск щелока в следующий котел, с которым уходит 20% общего первоначального объёма жидкости, или
Среднее содержание в сдувочной жидкости, спускаемой из котла между 5,5 и 6,5 ч варки, приблизительно составит:
Следовательно, с перепускной жидкостью из котла уходит:
Количество жидкости в котле к концу варки ориентировочно определим, что со сдувками уходит пара 30 кг/т целлюлозы. Тогда объём жидкости в котле к концу варки составит:
При содержании 1,0% SO 2 и 0,1% Na 2 O в конечном щелоке остается:
Расход Na 2 O на химические реакции, по разности, составит:
Расход SO 2 на химические реакции мы условно целиком отнесли на период пропитки (заварки). Следовательно, уменьшение SO 2 в щелоке должно было произойти за счет SO 2 , уходящего со сдувками. В виде газообразного SO 2 , следовательно, должно уходить:
Подсчитаем теперь более точно, сколько уходит водяного пара со сдувками. Для упрощения допустим, что в газовом пространстве котла находится лишь SO 2 и водяной пар.
Тогда, по закону Дальтона, общее давление в котле равно:
где р 1 - парциальное давление водяного пара; р 2 - парциальное давление SO 2 .
Для каждого из газов можно написать уравнение Клапейрона - Менделеева:
для водяного пара: р 1 V = G 1 R 1 T
где р 1 - парциальное давление водяного пара, Па;
р 2 - парциальное давление SO 2 , Па;
V - объём газовой смеси (примем равным 1 м 3 );
G 1 - масса водяных паров, заключенных в этом объёме, кг;
G 2 - масса SO 2 , заключенного в этом объёме, кг;
R 1 - 461,2 Дж/(кг • 0 С) - газовая постоянная водяного пара;
R 2 - 129,8 Дж/(кг • 0 С) - газовая постоянная SO 2 ;
Т - абсолютная температура газовой смеси, К.
В нашем случае сдувки во время варки начинаются через полчаса после окончания стоянки и продолжаются непрерывно до достижения температуры 140 0 С. Средняя температура в котле за это время составляет:
Соответственно абсолютная температура газовой смеси составляет:
Температуре 128 0 С по таблицам насыщенного пара отвечает абсолютное давление водяного пара р 1 = 254800 Па (2,6 кгс/см 2 ). Примем, что в результате незначительных колебаний среднее избыточное давление в котле за время сдувки составляет 583880 Па (6,06 кгс/см 2 ). Общее абсолютное давление будет больше на 101325 Па (на одну физическую атмосферу), т.е. будет равно:
Тогда парциальное давление SO 2 составит:
Подставив значения в уравнение Клапейрона - Менделеева, найдем массу водяного пара в 1 м 3 парогазовой смеси:
Доля водяного пара в газовой смеси составит:
По нашему расчету, со сдувками ушло 197 кг газообразного SO 2 , количество сопровождающих их водяных паров составит:
Так как расхождение с предварительно принятой цифрой 30 кг/т целлюлозы получилось небольшое, оставим её без изменения.
К концу варки выход целлюлозы составляет 50% от древесины, или
После стоянки при температуре 110 0 С оставалось нерастворенной древесины 1496 кг. Переходит в раствор органических веществ за время варки 1496 - 880 = 616 кг. Из этого количества часть уходит со сдувками в виде газообразных и летучих веществ и часть - с перепускной жидкостью в виде растворенных веществ.
К началу перепуска в раствор переходит органических веществ из древесины, или , а к концу перепуска или
Из этих количеств 264 кг перешло в раствор во время заварки; следовательно, с момента начала подъёма температуры в раствор перешло органических веществ:
Вместе с 433 кг органических веществ, имевшихся в растворе после заварки, будем иметь органических веществ в растворе:
к началу перепуска: , к концу перепуска: .
К началу перепуска в котле находится 8334 л жидкости. Концентрация органических веществ в растворе в этот момент равна:
К концу перепуска со сдувками уйдет около 20 кг водяных паров, в котле останется жидкости:
Концентрация органических веществ в растворе составит:
Средняя концентрация органических веществ в растворе за время перепуска будет равна:
Следовательно, с перепуском уйдет из котла растворенных органических веществ:
Всего за время заварки и варки со сдувочной и перепускной жидкостью уйдет растворенных органических веществ . Эти вещества перейдут в варочную кислоту для следующей варки. Мы как раз принимали, что с варочной кислотой и перепускной жидкостью поступает в котел органических веществ 180 кг/т целлюлозы.
Количество газообразных и летучих продуктов, уходящих со сдувками, примем, по данным лаборатории ЛТА, в процентах к абсолютно сухой древесине: углекислого газа 0,75; ацетона 0,33; метилового спирта 0,48; фурфурола и цимола 2,20; уксусной кислоты 0,21; муравьиной кислоты 0,22; всего 3,99 или округленно 4% от массы древесины. В пересчете на 1 т целлюлозы это составит .
За вычетом этих веществ из общего количества 616 кг органических веществ, перешедших в раствор при варке, останется в растворе . Из них в свою очередь 169 кг уходит с перепускной жидкостью; остается в котле . Вместе с ранее имевшимися в растворе 433 кг органических веществ это составит .
Концентрация органических веществ в щелоке к концу варки равна:
Итоговый материальный баланс на 1 т целлюлозы для периода варки представлен в таб. 2.3
2.1.5 Конечная сдувка (спуск давления)
При конечной сдувке давление снижается с 0,6 до 0,2 Мпа (с 6 до 2 кгс/см 2 ). За время конечной сдувки из котла уходит значительное количество SO 2 : титр щелока снижается с 1,0 до 0,3% SO 2 . Можно с небольшим приближением считать, что в конечный момент спуска давления в газовом пространстве котла не будет содержаться SO 2 , а будет находиться только водяной пар. Давлению насыщенного пара 0,2 Мпа (2 кгс/см 2 ), т.е. 0,30 Мпа (3,03 кгс/см 2 ) абсолютного давления, отвечает температура около 133 0 С. Следовательно, будем считать, что в конце спуска давления температура содержимого в котле равна 133 0 С. Снижение температуры содержимого котла вызывает выделение водяного пара, уходящего с конечной сдувкой.
Если принять теплоемкость целлюлозы и органических растворенных веществ щелока равной 1,34 кДж/(кг • 0 С), то при снижении температуры содержимого котла с 140 до 133 0 С выделяется всего тепла:
Средняя температура жидкости в котле за время конечной сдувки:
Этой температуре, по таблицам насыщенного пара, отвечает теплота испарения 2158,8 кДж/кг (515,6 ккал/кг). Следовательно, пара при конечной сдувке выделится:
Жидкости в котле в конце спуска давления будет
В щелоке после спуска давления останется SO 2
При конечной сдувке уходит из котла SO 2
Итоговый баланс конечной сдувки приведен в таб.2.4
Концентрация органических веществ в щелоке к моменту выдувки равна:
Органические растворенные вещества, кг
Во время выдувки избыточное давление падает со 196 кПа (с 2 кгс/см 2 ) до 0 и температура соответственно с 133 до 100 0 С. За счет охлаждения содержимого котла выделяется тепла:
При среднем избыточном давлении (196 + 0) / 2 = 98 кПа или 199 кПа (2,03 кгс/см 2 ) абсолютного давления теплота испарения равна 2205,3 кДж/кг.
Пара выделится 908626 / 2205,3 = 412 кг/т целлюлозы. Остается щелока в сцеже:
Концентрация органических веществ в щелоке равна:
Количество SO 2 , уходящего с парами вскипания, примем равным 50% от SO 2 , содержащегося в щелоке, т.е. 19 * 0,5 = 9,5 кг. Остальные 19 - 9,5 = 9,5 кг SO 2 останутся в щелоке.
Со сдувочной и перепускной жидкостью
Общее количество сдувочной и перепускной жидкости, уходящей из котла, с учетом конденсата водяных паров составит:
Процент регенерации жидкости по отношению к количеству варочной кислоты в котле составит:
Общее количество SO 2 , уходящего в регенерационную систему, равно:
Процент регенерации SO 2 (по отношению к количеству SO 2 в варочной кислоте):
Общий расход SO 2 на варку (химические реакции плюс потери в конечном щелоке) составит 158 + 19 = 177 кг/т целлюлозы, что эквивалентно 88,5 кг серы на 1 т целлюлозы.
Направив на улавливание 9,5 кг SO 2 , выделяющегося из сцежи с парами вскипания, можно уменьшить расход серы до 84 кг/т целлюлозы.
2.2 Определение расхода пара на варку
Расход пара на варку может быть подсчитан теоретическим вычислением и суммированием тепловых затрат. Сделаем такой расчет на 1 варку, использовав данные, взятые при составлении материального баланса. Расчет будем вести отдельно для периода заварки (подъём до температуры 110 0 С и стоянки) и периода варки (подъёма температуры от 110 0 С до конечной и доварка на конечной температуре), так как расходы пара на заварку и варку обычно довольно сильно разнятся между собой.
Примем для расчета следующие данные:
Объём котла нетто, м 3 ………………………………………………… 280
Площадь наружной поверхности кожуха, м 2 ………………………. 250
Средняя толщина стальной стенки, мм …………………………….. 36
Масса кожуха котла (с арматурой), т ……………………………... 75
Толщина тепловой изоляции, мм …………………………………... 50
Масса изоляционного слоя, т ……………………………………….. 10
- абсолютно сухой древесины, целлюлозы и растворенных
- в щелоке органических веществ ……………………………………1,34
- варочной кислоты …………………………………………………....4,1
- стали ………………………………………………………………0,490
- тепловой изоляции …………………………………………………0,92
Средняя температура стального кожуха, 0 С:
- в начале заварки …………………………………………………….70
- в конце заварки ………………………………………………………105
- в конце варки …………………………………………………………140
Средняя температура тепловой изоляции, 0 С:
- в начале заварки …………………………………………………….…60
- в конце заварки ……………………………………………………….... 80
- в конце варки …………………………………………………………... 90
- щепы и влаги в ней (после загрузки с паровым уплотнением) ….. 80
- варочной кислоты (после смешения с перепускной жидкости) …… 55
- конденсата пара, оставшегося в котле после уплотнения
- щепы (при закачке в котел) …………………………………………90
Выход воздушно-сухой целлюлозы из котла, т …………………....26,0
Количество абсолютно сухой щепы, загружаемой в котел, кг
Количество влаги в щепе, кг …………………
Количество конденсата пара (при уплотнении щепы)
Количество закачиваемой кислоты (регенерационная кислота плюс перепускная жидкость), л ………………
Количество кислоты, спускаемой из котла при получении жидкости, л
Количество жидкости, спускаемой из котла при перепуске, л.
Подъём температуры до 110 0 С ………………….. 2 ч
Стоянка на 110 0
Модернизация варочного котла периодического действия дипломная работа. Производство и технологии.
Курсовая работа по теме Обоснование комплекса машин для возделывания кукурузы на силос с разработкой МТА для прикатывания почвы после посева
Всероссийская Контрольная Работа По Информационной Безопасности Сертификат
Написать Эссе На Тему Книга Маугли
Контрольная работа по теме Страховые тарифы. Обеспечение пожарной безопасности объектов нефтепродуктообеспечения
Список Проблем Сочинений Егэ 2022
Реферат: Пошив свадебных вечерних платьев и аксессуаров к ним по индивидуальным заказам 2
Показатели Токсичности Транспортных Двигателей Курсовая
Задачи Курсовой Работы По Профилактике Пожаров
Воспитание Личности Реферат
Дипломная работа по теме Разработка мероприятий по увеличению прибыли на предприятии
Курсовая работа по теме Методи прийняття рішень в управлінні ризиками
Контрольная Работа На Тему Оптимальные Линейные Системы
Основы Культуризма Реферат
Сочинение Про Пушкина 3 Класс
Дипломная Работа На Тему Политико-Правовые Основы Всеобщей Декларации Прав Человека
Реферат: Общие сведения об интегральных микросхемах
Контрольная Работа На Тему Законодательные Обоснования И Регулирование Налогообложения
Сочинение Мое Первое Сентября 1 Класс
Курсовая работа по теме Особенности восстановления вала рулевой сошки
Реферат по теме Методы поиска и анализа информации
Способы проведения открытых горных выработок - Геология, гидрология и геодезия реферат
Учет и аудит операций, связанных с рекламной деятельностью - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа
Проблемы реализации законопроекта "О полиции" - Государство и право контрольная работа