Определение расхода пара на варку
Расход пара на варку может быть подсчитан теоретически вычислением и суммированием тепловых затрат. Сделаем такой расчет на одну варку, использовав данные примера, взятого выше для составления материального баланса. Расчет будем вести отдельно для периода заварки (подъема температуры до 110° С и стоянки) и периода варки (подъема температуры от 110° С до конечной и доварки на конечной температуре), так как расходы пара на заварку и варку обычно довольно сильно разнятся между собой.
Примем для расчета следующие данные:
Объем котла нетто, м3................................................... 320
Площадь наружной поверхности кожуха, м2 ...... . 270
Средняя толщина стальной стенки, мм ............................. 36
Масса кожуха котла (с арматурой), т............................ 80
Толщина тепловой изоляции, мм .. ....................... 50
Масса изоляционного слоя, т.......................................... И
Теплоемкость, кДж/(кг-°С): абсолютно сухой древесины, целлюлозы и растворенных в щелоке органических веществ................. 1,34
варочной кислоты .............................................................. 4,19
стали............................................ 7 .......................... 0,490
тепловой изоляции .......... ....... ........... 0,92
Средняя температура стального кожуха, °С:
в начале заварки............................................................. 70
в конце заварки ........ ................................ 105
в конце варки ................................................................ 140
Средняя температура тепловой изоляции, °С:
в начале заварки ................................................................ 60
|
|
|
в конце заварки . . .............................................................. 80
в конце варки . ........................... . .................................... 90
Начальная температура, °С: щепы и влаги в ней (после загрузки с паровым уплотнителем) . . ................................................................ 80
варочной кислоты (после смешения с перепускной
жидкостью)...................................................................... 55
конденсата пара,. оставшегося в котле после уплотнения щепы (при закачке в котел)...................................................... . . - .................. 90
По д а н н ым материального б а л а н с а:
Выход воздушносухой целлюлозы из котла, т ..... 29,1
Количество абсолютно сухой щепы, загружаемой в котел, кг 1800-29,1=52 380
Количество влаги в щепе, кг.................... 1200-29,1=34 920
Количество конденсата пара (при уплотнении щепы), кг 180-29,1=5 240 Количество закачанной кислоты (регенерационная кислота плюс перепускная жидкость) .................................................... 7560-29,1=219 990
Количество кислоты, спускаемой из котла при получении жидкости, л 450-29,1 = 13 090
Количество жидкости, спускаемой из котла при перепуске, л
1790-29,1=52 090
Режим варки (см. рис. 169) в часах:
Подъем температуры до 110° С........................ 2
Стоянка на 110° С.............................................. 3
|
|
|
Подъем температуры от 110 до 140° С............. 2,5
Доварка на 140° С.............................................. 1
А. Период заварки (до 110° С). Расход тепла в период заварки слагается из ряда статей. Рассмотрим эти статьи.
I.Нагрев абсолютно сухой щепы и растворенных
органических веществ. Количество органических веществ, содержащихся в исходной варочной кислоте, составляет 190 кг/т целлюлозы (см. материальный баланс), или всего 190-29,1=5530 кг. Из них 12 кг/т или всего 12-29,1=350 кг, уходят со сдувочной жидкостью при средней температуре (80+110) : 2=95° С.
Q1=52380-1,34-(110 — 80) + 350-1,34-(95 — 55) + (5530 — 350)-1,34 X
X (110 — 55) = 2 506 200 кДж.
2. Нагрев влаги в щепе
Q2= 34 920-4,19 (110 — 80) = 438 900 кДж.
3. Нагрев конденсата пара парового уплотнителя
Q3 = 5240-4,19.(110 —90) = 439 110 кДж.
4. Н а гр е в кислоты. Получение жидкости (см. рис. 169) начинается при температуре 80° С и заканчивается при 110° С, следовательно, средняя температура, до которой успевает нагреваться спускаемая жидкость, равна 95° С. Остальное количество кислоты нагревается до 110° С.
Q4= 13 090*4,19.(95 — 55) + (219 990— 13 090)-4,19-(110 — 55) =
.= 49 874 000 кДж.
5. Нагрев тепловой изоляции
Q5 = 11 000-0,92-(80 — 60) = 202 400 кДж.
6. Нагрев кожуха котла
Q6 = 80000.0,49*(105 — 70) = 1 372 000 кДж.
7. Потери теплоотдачей в окружающую среду. Эти потери определим по формуле
|
|
|
Где
Коэффициент теплопередачи определим по формуле
Q7 = 5,95• 270 [(82,5 — 25) • 2 + (110 — 25) • 3] = 594 400 кДж.
8. Потери со сдувками. Потери тепла со сдувками обусловлены парообразованием и теплом десорбции газообразного SO2, уходящего из котла. Это тепло отнимается от содержимого котла и его необходимо восполнить за счет тепла свежего пара, вводимого в котел.
Во время заварки, когда температура в котле относительно низка, парообразование при сдувках очень незначительно, так что практически с этой потерей можно не считаться. В период заварки со сдувками удаляется SO2 34 кг/т целлюлозы. Тепло десорбции его равно теплу абсорбции:
Суммируя все затраты тепла (в кДж) за время заварки, получим:
Нагрев щепы и органических веществ ... .............. ..... 2 501 200
Нагрев влаги в щепе Q2 ........................... .............. ..... 4 389 000
Нагрев конденсата пара парового уплотнителя Q3 ...439 100
Нагрев кислоты Q4 ................................... .............. 49 874 000
Нагрев изоляции Q6 ................................................ 202400
Нагрев кожуха котла Q6 ......................................... ..... 1 372 000
Потери тепла теплоотдачей Q7 . . . . ....................... 594 400
Потери со сдувками Q8........................ ................... 479 300
Итого Qзав 59 856 400
|
|
|
Примем, что свежий пар поступает в подогреватель при избыточном давлении 0,7 МПа и температуре перегрева 220° С; теплосодержание такого пара равно 2890 кДж/кг. Температуру конденсата примем 150° С. Расход, пара на заварку будет равен
или на 1 т воздушносухой целлюлозы 26 480 : 29,1=910 кг.
Б. Период варки (от 110 до 140° С). Рассмотрим статьи расхода тепла в период варки.
1. Нагрев щепы (целлюлозы) и органических растворенных веществ. Во время перепуска жидкости, который проводится в период от 116 до 128° G (см. рис. 169), уходит органических растворенных веществ 178 кг/т целлюлозы (см. выше параграф 6.7.1), или всего 178-29,1 =5180 кг. Средняя температура, до которой они успевают нагреться, будет (116+128) : 2= 122° С. Остальное количество органических веществ древесины в виде волокна и растворенных веществ нагревается до 140° С.
Q1 = 518СЫ,34. (122 — 110) + (52 380 + 5530 — 350 -- 5180) • 1,34 • (140 — 110) = 2 188 900 кДж.
2. Нагрев влаги, содержащейся в щепе. На нагрев влаги расходуется
Q2 = 34 920-4,19.(140 — 110) —4 389 000 кДж.
3. Нагрев конденсата пара парового уплотнителя
Q3 = 5240-4,19-(140 — 110) = 658 700 кДж.
4. Нагрев кислоты. С перепускной жидкостью при средней температуре 122° С (см. п. 1) уходит из котла 52 090 л кислоты. Остальное ее количество нагревается до 140° С.
Q4 = 52 090-4,19. (122 — 110) + + (219 990 — 13 090 — 52 090)-4,19(140— 110) = 22 079 000 кДж.
5. Нагрев изоляционного слоя
Q5= 11 000-0,92-(90 —80)= 101 200 кДж.
6. Нагрев стального кожуха котла
Qe= 80 000-0,49-(140— 105) = 1 372 000 кДж.
7. Потери тепла теплоотдачей в окружающую среду. Эти потери определим по формуле 
8. Потери тепла со сдувками. Согласно расчету материального баланса (см. выше) со сдувками в период варки уходит пара 40 кг/т целлюлозы или всего 40-29,1 = 1164 кг.
Во время подъема температуры сдувка начинается при 116° С и продолжается 2 ч; средняя температура для этого периода (116+140) : 2—128° С. Скрытая теплота парообразования при 128° С равна 2180 кДж/кг. Тепло десорбции 218 кг SO2, выделяющихся со сдувками в виде газа, определено выше равным 105 590 кДж/т целлюлозы; Следовательно, потери тепла
Qs = 2180-1164 + 105 590-29,1 = 2 537 500 + 3 072 600 = 5 610 100 кДж.
Суммируя все затраты тепла (в кДж) за время варки, получим:
Нагрев щепы и органических веществ Qi. . ..................... 2 188 900
Нагрев влаги в щепе Q2 ............. ..................................... 4 389 ООО
Нагрев конденсата парового уплотнителя Q3 . . . . . . 658 700
Нагрев кислоты Q4 ............................................................ 22079000
Нагрев обмуровки Q6..................................... .................. 101200
Нагрев железного кожуха Q6. . ........................................ 1 372 000
Потери тепла теплоотдачей Q7 . . . ................................... 586 300
Потери тепла со сдувками Qg......................... .................. 5 610100
Итого Q вар 36985 200
Расход пара (тех же параметров, что и для заварки) будет равен
или на 1 т воздушносухой целлюлозы 16 360 : 29,1 = 560 кг.
Общий теоретический расход пара на заварку и варку составит
3 = 910 + 560 = 1470 кг/т целлюлозы.
Фактический расход пара за счет потерь в паропроводах на теплоотдачу и утечки примем на 5% больше:
1470-1,05= 1550 кг/т целлюлозы.
Вместе с расходом пара на уплотнение щепы (200 кг/т) общий расход пара в варочном отделе составит
1550 + 200 = 1750 кг, или 1,75 т/т целлюлозы.
Таблица 61а
| № | Статьи расхода | Расход тепла, кДж | Доля общего расхода тепла % | ||
| на заварку | на варку | всего | |||
| 1 | Нагрев щепы и орга нических веществ ще лока ..................... | 2 506 200 | 2 188 900 | 4 695 100 | 4,8 |
| 2 | Нагрев влаги в щепе . | 4 389 000 | 4 389 000 | 8 778 000 | 9,1 |
| 3 | » конденсата . . | 439 100 | 658 700 | 1 097 800 | 1,1 |
| 4 | » кислоты .... | 49 874 000 | 22 079 000 | 71 953 000 | 74,4 |
| 5 | » изоляции . . . | 202 400 | 101 200 | 303 600 | 0,3 |
| 6 | » кожуха котла . | 1 372 000 | 1 372 000 | 2 744 000 | 2,8 |
| 7 | Потери теплоотдачей . | 594 400 | 586 300 | 1 180 700 | 1,2 |
| 8 | » тепла со сдув ками . . ................. | 479 300 | 5 610100 | 6 089 400 | 6,3 |
| Итого . | 59 856 400 | 36 985 200 | 96 841 600 | 100,0 | |
Часовые расходы пара в периоды заварки и варки с учетом потерь в паропроводах составят: в период заварки
В табл. 61а приведена полная сводка расхода тепла на заварку и варку с указанием относительной доли отдельных затрат.
Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 152; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!