Новикова А.И. Модернизированная сульфатная варка целлюлозы: учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

9. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА НЕПРЕРЫВНОЙ

МОДЕРНИЗИРОВАННОЙ СУЛЬФАТНОЙ ВАРКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Метод основан на ранее произведенных расчетах в учебном пособии

А.И. Новиковой [10].

Таблица 17

Тепловой баланс TurboFeed

Источники Расчетные данные на 1 т в.-с.ц., кДж/т

1 2

Приход

Со щепой

(t = 100 °C; C

= 1,34 кДж/(кг·°C))

E = Д · C

· t = 1833 · 1,34 · 100 =

245622

С водой в щепе

(t = 100 °C; C

= 4,19 кДж/(кг·°C))

= W

· C

· t = 1220 · 4,19 · 100 =

511180

С конденсатом из бункера про-

парки (t = 100 °C;

= 4,19 кДж/(кг·°C))

= W

К-ЛЕТ

· C

· t = 275,4 · 4,19 · 100 =

115392,6

С циркулирующим щелоком в

системе TurboFeed – уравнитель-

ный бак и питающая труба

= ? °C; C

= 3,98 кДж/(кг·°C))

= P

· C

· t

= 34827 · 3,98 · t

138611· t

С циркулирующим щелоком в

системе TurboFeed – загрузочное

устройство (t

ЗАГР

= 100 °C,

= 3,98 кДж/(кг·°C))

= P

· C

· t

ЗАГР

= 59267 · 3,98 · 100 =

23588266

Всего

24460461 + 138611· t

Окончание табл. 17

1 2

Расход

Со щепой

= ? °C; C

= 1,34 кДж/(кг·°C))

= Д · C

· t

= 1833 · 1,34 · t

= 2456 · t

С водой и конденсатом (t

= ? °C)

= (W

+ W

К-ЛЕТ

) · C

· t

= (1220 +

275,4) · 4,19 · t

= 6266 · t

Со щелоком, вытесненным ще-

пой в уравнительный бак

= ? °C)

= P

· C

· t

= 5091,4 · 3,98 · t

20263,77 · t

С циркулирующим щелоком в

системе TurboFeed – уравни-

тельный бак и питающая труба

= ? °C)

= P

· C

· t

= 34827 · 3,98 · t

138611 · t

Со щелоком загрузочное устрой-

ство – TurboFeed

= ? °C)

= P

· C

· t

= 54175 · 3,98 · t

215616,5 · t

Всего

383213,27 · t

Температуру щепы и щелока в системе TurboFeed определяем из ра-

венства прихода и расхода тепла

24460461 + 138611· t

= 383213,27 · t

, t

= 100 °C.

Таблица 18

Тепловой баланс загрузочного устройства варочного котла

Источники Расчетные данные на 1 т в.-с.ц., кДж/т

1 2

Приход

Со щепой (t

= 100 °C,

= 1,34 кДж/(кг·°C))

A = Д · C

· t

= 1833 · 1,34 · 100 =

245622

С водой и конденсатом из бун-

кера пропарки (t

= 100 °C,

= 4,19 кДж/(кг·°C))

= (W

+ W

К-ЛЕТ

) · C

· t

= (1220 +

275,4) · 4,19 · 100 = 626572,6

Со щелоком насосом высокого

давления (t

= 100 °C,

= 3,98 кДж/(кг·°C))

= P

ЗАГР

· C

· t

= 9646,6 · 3,98 · 100 =

3839347

Со щелоком от TurboFeed в за-

грузочное устройство

= 100 °C,

= 3,98 кДж/(кг·°C))

= P

· C

· t

= 54175 · 3,98 · 100 =

21561650

Всего

26273191

Расход

Со щепой A

= Д · C

· t

= 1833 · 1,34 · t

= 2456 · t

С варочным щелоком (варочная

жидкость)

= P

· C

· t

= 6050 · 3,98 · t

24079 · t

С циркулирующим щелоком в

системе TurboFeed – загрузочное

устройство

= P

· C

· t

= 59267 · 3,98 · t

235882,66 · t

Всего

262417,66 · t

Из равенства прихода и расхода тепла определяем температуру в за-

грузочном устройстве

26273191 = 262417,66 · t

, t

= 100,1 °C.

Таблица 19

Тепловой баланс верхней зоны варки в варочном котле

Источники Расчетные данные на 1 т в.-с.ц., кДж/т

1 2

Приход

Со щепой

= 100,1 °C,

= 1,34 кДж/(кг·°C))

B = Д · C

· t

= 1833 · 1,34 · 100,1 =

245867,6

С варочным щелоком (варочная

жидкость)

= P

· C

· t

= 6050 · 3,98 · 100,1 =

2410308

С циркулирующим через тепло-

обменники щелоком (t

= ? °C,

= 3,87 кДж/(кг·°C))

= P

· C

· t

= 39325 · 3,87 · t

152187,75 · t

Всего

2656175,6 + 152187,75 · t

Расход

Со щепой (t

ВЕРХ

= 150 °C) B

= Д · C

· t

ВЕРХ

= 1833 · 1,34 · 150 =

368433

Со щелоком (t

ВЕРХ

= 150 °C,

= 3,87 кДж/(кг·°C))

= P

· C

· t

ВЕРХ

= 6050 · 3,87 · 150 =

3512025

С циркулирующим щелоком на

теплообмен (t

ВЕРХ

= 150 °C)

= P

· C

· t

ВЕРХ

= 39325 · 3,87 · 150 =

22828162

Всего

26708620

Из равенства прихода и расхода тепла определяем температуру цир-

кулирующего подогретого щелока

2656175,6 + 152187,75 · t

= 26708620, t

= 158,04 °C.

9.1. Определение расхода пара, потребляемого

в теплообменниках для подогрева варочного раствора

Количество тепла, поступающего в верхнюю зону варки с циркули-

рующим щелоком:

.ткДж 2405175204,15887,339325

=⋅⋅=⋅⋅= tCPQ

Количество тепла с циркулирующим через теплообменники щело-

ком:

.ткДж 2282816215087,339325

=⋅⋅=⋅⋅=

ВЕРХЩ

tCPQ

Количество тепла, сообщаемое циркулирующему щелоку верхней

зоны варки:

.ткДж 12235902282816224051752

213

−

QQQ

Расход пара, поступающего в теплообменники:

.ткг 7,568

19,41502780

1223590

⋅−

−

где i – энтальпия греющего пара (i при давлении 1,1 МПа составляет

2780 кДж/кг),

– энтальпия конденсата (i

= t

ВЕРХ

· C

= 150 · 4,19).

Таблица 20

Тепловой баланс нижней зоны варки

Источники Расчетные данные на 1 т в.-с.ц., кДж/т

1 2

Приход

Со щепой

= 150 °C,

= 1,34 кДж/(кг·°C))

G = Д · C

· t

= 1833 · 1,34 · 150 =

368433

С варочным щелоком (варочная

жидкость) (t

= 150 °C,

= 3,87 кДж/(кг·°C))

= P

· C

· t

= 6050 · 3,87 · 150 =

3512025

С циркулирующим щелоком из

подогревателя (t

= ? °C,

= 3,8 кДж/(кг·°C))

= P

· C

· t

= 39325 · 3,8 · t

149435 · t

Всего

3880458 + 149435 · t

Расход

Со щепой (t

НИЖ

= 160 °C) G

= Д · C

· t

НИЖ

= 1833 · 1,34 · 160 =

392995

Со щелоком (t

НИЖ

= 160 °C,

= 3,8 кДж/(кг·°C))

= P

· C

· t

НИЖ

= 6050 · 3,8 · 160 =

3678400

С циркулирующим на подогрев

щелоком (t

НИЖ

= 160 °C)

= P

· C

· t

НИЖ

= 39325 · 3,8 · 160 =

23909600

Всего

27980995

Из равенства прихода и расхода тепла определяем температуру цир-

кулирующего подогретого щелока

3880458 + 149435 · t

= 27980995; t

= 161,27 °C.

Расход тепла на подогрев щелока в нижней зоне варки при темпера-

туре t

составляет:

.ткДж 2409938227,1618,339325

=⋅⋅=⋅⋅= tCPQ

Количество тепла, пришедшего со щелоком в подогреватель:

.ткДж 239096001608,339325

=⋅⋅=⋅⋅=

НИЖЩ

tCPQ

Количество тепла, сообщаемое циркулирующему щелоку в нижней

зоне варки:

.ткДж 1897822390960024099382

546

−

QQQ

Расход пара, поступающего в теплообменники:

.ткг 96,89

19,41602780

189782

⋅−

−

Таблица 21

Тепловой баланс вытеснения щелока в циклон №1

в разгрузочной зоне варочного котла

Источники Расчетные данные на 1 т в.-с.ц., кДж/т

1 2

Приход

С целлюлозой

НИЖ

= 160 °C,

= 1,34 кДж/(кг·°C))

M = Ц · C

· t

НИЖ

= 880 · 1,34 · 160 =

188672

Со щелоком (t

НИЖ

= 160 °C,

= 3,69 кДж/(кг·°C))

= Р

· C

· t

НИЖ

= 7003 · 3,69 · 160 =

4134571

Со слабым черным щелоком из

промывного отдела (t

СЛ

= 75 °C,

СЛЩ

= 3,98 кДж/(кг·°C))

= W

· C

СЛЩ

· t

СЛ

= 11330 · 3,98 · 75 =

3382005

Всего

7705248

Окончание табл. 21

1 2

Расход

С целлюлозой (t

= 90 °C) М

= Ц · C

· t

= 880 · 1,34 · 90 =

106128

Со щелоком (t

= 90 °C,

ЩМ

= 3,8 кДж/(кг·°C))

= P

· C

ЩМ

· t

= 9000 · 3,8 · 90 =

3078000

Со щелоком в циклон №1 (t

= ? °C;

= 3,77 кДж/(кг·°C))

= W

· C

· t

= 9333 · 3,77 · t

35185,4 · t

Всего

3184128 + 35185,4 · t

Температура щелока, вытесненного в циклон №1:

7705248 = 3184128 + 35185,4 · t

; t

= 128,49 °C.

Итоги теплового баланса варки целлюлозы при использовании све-

жего пара для пропарки щепы в бункере.

1) В зимний период:

ЗИМ

= Д

+ Д

= 584 + 568,7 + 89,96 = 1242,66 кг/т.

С учетом теплопотерь теплоотдачей котла в рабочее помещение ва-

рочного цеха или в окружающую среду расход пара увеличится на 1…3 %

в зависимости от времени года и региона.

Расход пара зимой составит на 3 % больше, т.е.

ЗИМ

= 1242,66 · 1,03 = 1279,87 кг/т.

2) В летний период:

ЛЕТ

= Д

+ Д

= 326,4 + 568,7 + 89,96 = 985,06 кг/т,

а с учетом теплопотерь расход пара возрастет приблизительно на 2 % и со-

ставит

ЛЕТ

= 985,06 · 1,02 = 1004,7 кг/т.

Определение количества паров вскипания в циклоне №1, если ще-

лок, вытесненный в циклон, охлаждается до 105 °C (t

,ткг 3,368

2244

)10549,128(77,39333

)(

−⋅⋅

ЦЩК

ttCW

где i

– теплота парообразования в циклоне №1 при 105 °C.

Количество черного щелока, выходящего из циклона №1 в циклон

№2:

= W

– Д

= 9333 – 368,3 = 8964,7 кг/т.

Определение количества паров вскипания в циклоне №2 при сниже-

нии температуры до 100 °C (t

,ткг 8,74

2258

)100105(77,37,8964

)100(

−⋅⋅

ЦЩ

tCP

где i

– теплота парообразования при 100 °C.

Количество черного щелока, выходящего из циклона №2 в систему

регенерации и в оборот на варку целлюлозы (используемый щелок):

= P

– Д

= 8964,7 – 74,8 = 8889,9 кг/т.

Определение расхода пара на варку целлюлозы при использовании

паров вскипания черного щелока из циклона №1 для пропарки щепы в

бункере типа Diamondback представлено в табл. 22, 24, а материальный ба-

ланс – в табл. 23, 25. Расчеты выполнены для зимнего и летнего периодов

работы варочного цеха.

Таблица 22

Тепловой баланс пропарки щепы в бункере в зимний период

Источники Расчетные данные на 1 т в.-с.ц., кДж/т

1 2

Приход

Со щепой

ЗИМ

= -10 °C;

= 1,34 кДж/(кг·°C))

Y = Д · C

· t

ЗИМ

= 1833 · 1,34 · (-10) =

-24562,2

С водой в щепе (t

ЗИМ

= -10 °C;

ЛЕД

= 2,1 кДж/(кг·°C))

= W

· C

ЛЕД

· t

ЗИМ

= 1220 · 2,1 · (-10)

= -25620

С парами вскипания из циклона

№1 (i

= 2244 кДж/кг)

= Д

· i

= 368,3 · 2244 = 826465

Со свежим паром давлением 0,35

МПа (i

= 2732 кДж/кг, Д

= ?)

= Д

· i

= Д

· 2732 = 2732 · Д

Всего

776283 + 2732 · Д

Расход

Со щепой (t

ПР

= 100 °C) Y

= Д · C

· t

ПР

= 1833 · 1,34 · 100 =

245622

С водой в щепе (t

ПР

= 100 °C;

Σt = 100 + 10·°C = 110·°C)

= W

· C

· Σt = 1220 · 4,19 · 110 =

562298

С паровоздушной смесью в тер-

пентинный конденсатор уходит

паров вскипания около 50 кг/т

целлюлозы при энтальпии

= 2244 кДж/кг

= 50 · i

= 50 · 2244 = 112200

С конденсатом в зимний период

ПР

= 100 °C)

= W

КЗИМ

· C

· t

ПР

= 534 · 4,19 · 100 =

223746

С конденсатом свежего пара

(Д

= ?; t

ПР

= 100 °C)

= Д

· C

· t

ПР

= Д

· 4,19 · 100 =

419 · Д

Всего

1143866 + 419 · Д