165827 (Использование энергосберегающих технологий для кристаллизации сульфата натрия), страница 3

H₂O - = 0,5590, или 55,90% масс.

Объем плава:

= 2,778 м³/ч

где 1457 кг/м³ – плотность 44,10% - ного раствора Na₂SO₄ [6]

Объем плава глауберовой соли с учетом разбавления плава водой в соотношении 1:2:

2,778 * 3 = 8,334 м³/ч

3.2.4. Объем добавленной воды:

2,778 * 2 = 5,556 м³/ч

2.3 Расчет расхода топлива

Тепло на участке кристаллизации расходуется в виде пара с давлением 3 кгс/см² (0,3 МПа) на следующие цели:

• работа пароструйных насосов установок кристаллизации глауберовой соли (в работе 2 аппарата);

• на плавление глауберовой соли в плавильных топках (в работе 4 аппарата);

• в вакуум - испарителях – кристаллизаторах (5 в работе);

• работа пароструйных насосов испарителей – кристаллизаторов (5 в работе).

Исходные данные:

1. температура кристаллов глауберовой соли на выходе из центрифуг – 7,5⁰С;

2. температура воды, подаваемой на разбавление плава в плавильный котел - 20⁰С;

3. масса плавильного котла – 350 кг;

4. масса тепловой изоляции котла – 1000 кг.

Согласно технического паспорта на кристаллизационную установку расход пара давлением 3,0 кгс/см² (0,3 МПа) и теплосодержанием 518,0 ккал/кг составляет 740,0 кг/г на 1 установку. При работе 2-х установок (1 резервная) с учетом 10 % потерь тепло расход тепла составляет:

Q₁=740*518*1,1*2=843304 Ккал/ч

Расход тепла на плавление глауберовой соли

Расход тепла на нагрев кристаллов от t^’_н = 7,5⁰ С до t^’_к = 50⁰ С.

Q₂’ = m₂^’c₂^’(t^’_k-t^’_н) = 4047.68 * 0.108 * (50-7.5) = 18578.9 Ккал/ч

m₂^‘ – масса кристаллов Na₂SO₄ * 10 H₂O кг/ч

c₂^´ - теплоемкость кристаллов, ккал/кг*град

c₂^´ = 34,9 = = 0,108 [6]

322 – молекулярная масса Na₂SO₄ * 10 H₂O кг/кмоль

Расход тепла на нагрев воды:

Q₂´´ = m₂´´c₂´´(t_k´´ - t_н´´) = 5556 * 1(50-20) = 166680 ккал/ч

Расход тепла на плавление глауберовой соли:

Q₂´´ = 4047*18,106 = 79287,3 ккал/ч

где 18,106 ккал/кг – теплота кристаллизации Na₂SO₄ * 10 H₂O [6]

Расчет тепла на нагрев аппарата

Q₂´´= G₂c^IV ∆t * n = 3500*0,11(50-20)*4= 46200 ккал/ч

G₂- масса плавильного котла, кг

c^IV - теплоемкость стали, ккал/кг*град

n – количество котлов в работе.

Расчет тепла на нагрев изоляции котла:

Q₂^v = G^vc^v * ∆t * n = 1000 * 0,3 * (50-20)*4= 36000 ккал/ч

Потери тепла поверхностью изоляции котла (при коэффициенте теплопередачи К = 0,9 ккал/м²*ч*град

Q₂^vi = 0,9*5,5*10*4 = 198 ккал/ч

Общий расход тепла на плавление глауберовой соли:

Q₂ = Q₂^I + Q₂^II + Q₂^III + Q₂^VI + Q₂^V + Q₂^VI = 18578,9 + 166680+73287,3+46200+36000+198 = 340944,2 ккал/ч

Расход тепла на работу струйных насосов. Согласно технического паспорта на испаритель - кристаллизатор на один аппарат расходуется пара с давлением 3кгс/см² (0,3Мпа) и теплосодержанием 518,0 ккал/кг – 80 кг/ч

При работе 5 аппаратов расход пара составляет 80 * 5 = 400 кг/ч, или с учетом 10% потерь в виде тепла расход равен:

Q₃^I = 518 * 400 * 1,1 = 227920 ккал/ч

Расход тепла на испарение влаги из раствора.

Количество испаряемой влаги до состояния насыщения при 50⁰С равно 80 кг/м³ раствора (данные производства), или

m^II = 8 * 8,334 = 667,72 кг/ч

Расход тепла на испарение равен:

Q₃^II = m^II r^II = 667,72 * = 379 277,7 ккал/ч;

где r^II – удельная теплота при 50^оС, ккал/ч. [8]

Расход тепла при кристаллизации Na₂SO₄

Q₃´´´ = m´´´q´´´ = 1785*3,239= 5781,6 ккал/ч,

где m´´´ - масса кристаллизующейся Na₂SO₄, кг/ч

q´´´ - удельная теплота кристаллизации Na₂SO₄, ккал/кг;

q´´´ = 1927 = = 9,239 ккал/кг

142 – молекулярная масса Na₂SO₄, кг/кмоль

Расход тепла на нагревание 5 аппаратов

Q₃^IV = m ^IVc ^IV(t_k – t_н) n = 7500 * 0.11(50-20)*5 = 123750 ккал/ч

Расход тепла на нагрев изоляции:

Q ₃v = G₃ ^vc^v (t_k – t_н) n = 1200 * 0,3 (50-20) * 5= 54000 ккал/ч

Расход тепла на потери поверхностью аппаратов:

Q₃^VI = k * F ∆t * n = 0,9 * 8,3 * 10 * 5 = 373,5 ккал/ч

где F – поверхность 1 аппарата, м²

Общий расход тепла на кристаллизацию Na₂SO₄

Q₃ = Q₃^I + Q₃^II + Q₃^III + Q₃^VI + Q₃^V + Q₃^VI = 227920 + 379277,7 + 5781,6 + 123750 + 54000 + 373,5 = 791 102,8 ккал/ч

Расход тепла по участку:

Q = Q₁ + Q₂ + Q₃ = 843304 + 340944,2 + 791 102,8 = 1975351 ккал/ч

2.4 Расчет потребного оборудования и производственных площадей

2.4.1 Расчет потребного оборудования

Кристаллизатор вакуумный горизонтальный.

Исходные данные:

1. Размеры кристаллизатора:

Длина L=8862 мм.

Диаметр Д=2004 мм.

Емкость V=27 м³

1. Поверхность зеркала испарения

S = L Д = 8,862 2,004 = 17,759 м³

Расчет:

Требуется площадь зеркала испарения для кристаллизации 4047,7 ^кг/_ч глауберовой соли:

По данным ЦЗЛ ОАО «Вискозные волокна» съем кристаллов глауберовой соли составляет 114 кг. В час с м² зеркала испарения.

Требуется площадь зеркала испарения кристаллизаторов:

4047,7/114 =35,506 м²

Требуется кристаллизаторов для кристаллизации 4047,7^кг/_ч глауберовой соли:

Устанавливается 3 кристаллизатора, в том числе: 2- в работе, 1 – резервный.

2.4.1.1 Приемный бак осадительной ванны. Количество осадительной ванны, подаваемой на кристаллизацию, составляет 17,85 м ^з/_ч (см. раздел 3) при резерве времени бака =1 час и коэффициенте заполнения Q=0,6(для пенящихся растворов) равен при увеличенной подаче (в случае форсированной работы подача ванны может быть увеличена до 24 м ^з/_ч):

Объем бака с принятыми размерами Д=4800 мм и Н=2800 мм. равен:

Вместимость бака с этими размерами ( =0,6) равна:

=50,642*0,6=30,385 м³

Требуется баков для приема ванны: ; устанавливается 2 бака.

2.4.1.2 Насос подачи осадительной ванны во всасывающую емкость. Количество осадительной ванны, подаваемой на установку кристаллизации - 24 м^з/_ч;

Принимается к установке насос марки х45=13и с характеристиками [11]:

подача – 25 м^з/_ч;

напор – 10 м;

частота вращения – 960 ;

электродвигатель АО – 2;

мощность – 15 кВт.

Требуется количество насосов:

24/25=0,96~1

Устанавливается 2 насоса, в том числе:

1 – в работе;

1 – резерв.

2.4.1.3 Центрифуга для отделения маточного раствора от кристаллов глауберовой соли. Устанавливается центрифуга типа НВШ-350-2К с технической характеристикой [12]:

Максимальный рабочий диаметр ротора, мм – 350;

Число оборотов мотора, ;

Фактор разделения при максимальном диаметре ротора – 1800;

Относительное число оборотов шнека, ;

Расчетный крутящий момент на выходной вал редуктора, кгс * м – 3000;

Мощность электродвигателя главного привода – 29,3 кВт;

Производительность по осадку, т/ч – 2-4

Требуется центрифуг:

Устанавливается 3 центрифуги типа НВШ-350-2к, в том числе:

2 – в работе;

1 – резерв

2.4.1.4 Бак для сбора маточного раствора с центрифуг. Расчет аналогичен, как и в п. 3.1.2. устанавливается бак вертикальный цилиндрический с размерами:

Диаметр – 4800 мм;

Высота – 2800 мм;

Вместительность - 38 м³;

Количество баков – 2.

2.4.1.5 Центробежный насос подачи осадительной ванны в центрифуги. Расчет аналогичен, как и в п. 3.1.3. устанавливается 2 насоса типа х45-13и с характеристикой:

Подача – ;

Напор – 10 м;

Частота вращения – ;

Электродвигатель АО – 2;

Мощность – 15 кВт.

2.4.1.6 Центробежный насос для подачи маточного раствора в смеситель осадительной ванны кислотной станции. Расчет аналогичен, как и в п. 3.1.3. устанавливается 2 насоса типа х45-13и.

Плавательный котел для глауберовой соли.

Согласно производительность плавильного котла составляет солевой массы. Количество массы, подавляемой в плавильные котлы равно

Требуется плавильных котлов:

Устанавливается 5 котлов с технической характеристикой:

Производительность – ;

Вместительность – 5,4 м³;

Диаметр – 1734 мм;

Высота – 4500мм.

Электродвигатель мешалки:

Тип АО62-4; Мощность – 10 кВт;

Число оборотов – 1500 мин^-1;

Редуктор типа ВО – II;

Передаточное число - 3,88;

Масса редуктора с электродвигателем – 231кг.

2.4.1.7 Выпарной испаритель – кристаллизатор. Количество плава, поступающего в испаритель – кристаллизаторы равно 8,334 м

Производительность испарителя – кристаллизатора по исходному плаву равна 2,0 м

Требуется испарителей – кристаллизаторов

Устанавливается 6 испарителей – кристаллизаторов, в том числе 5 – в работе, 1- резерв, чистка.

Техническая характеристика: тип – выпарной аппарат – кристаллизатор с принудительной циркуляцией и выносной греющей камерой ( тип 2, исполнение 1 – ГОСТ 11987 – 81).

Поверхность теплопередачи – 100 м²;

Диаметр греющей камеры – 800 мм;