WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 11 | 12 || 14 | 15 |   ...   | 17 |

9. Потери тепла теплоотдачей наружными стенками топки и парового котла. Коэффициент теплоотдачи наружными стенками топки и котла окружающему воздуху помещения принимаем равным 17 Вт/(м2•°C). Тогда потери тепла за 1 ч составят:

Q9 = 17 230 (80 - 20) + 285 (75 - 20) = 501075 Вт, [ ] или 501075 =1803870 кДж/ч.

При производительности агрегата 182,6 т по целлюлозе в сутки, в пересчете на 1 т целлюлозы потери тепла получим:

1803870 Q9 == 237091 кДж.

182,10. Тепло, уносимое с сухими газами в трубу:

Q10 = 6181,50,96150 = 890140 кДж.

11. Тепло, поглощаемое паровым котлом, экраном и экономайзером, и используемое для получения пара Q11,, найдем по разности:

Q ' = Q4 + Q5 + Q6 + Q7 + Q8 + Q9 + Q10 = = 2745447 +192100 + 43870 + 2197107 + 260537 + 237091+ 890140 = 6566295 кДж.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Q11 = Q - Q ' = 20336188 - 6566295 =13769893 кДж.

Принимаем параметры пара: давление 3,9 МПа, температура перегрева 400 °C. Энтальпия такого пара равна 3216,3 кДж/кг. При температуре питательной воды 100 °C количество получаемого пара составит:

= 4923 кг/т в.с.ц., (3216,3 -100 4,19) или 4923182,= 37,5 т/ч.

Сводка теплового баланса приведена в табл. 3.8. По данным расчета, тепловые КПД котлоагрегата составят:

теплотехнический КПД з =100 = 71,7 %, технологический КПД 2745447 +192100 + 43870 + 2197107 +з =100 = 98,7 %, тех Однако, в величины этих КПД необходимо ввести поправки на подогрев подаваемого сульфитного щелока и подогрев воздуха в воздухоподогревателе. Примем, что упаренный щелок подогревается при подаче в топку от 104 до 114 °C, а сухой воздух – от 20 до 130 °C.

Соответствующие расходы тепла составят:

/ Q0 =1904,8 2,55(114 -104) = 48571 кДж;

// Q0 = 4436, 21,01(130 - 20) = 492862 кДж.

Общий расход тепла на подогрев щелока и воздуха:

/ / Q0 = Q0 + Q0/ = 48571+ 492862 = 541433 кДж.

На эту величину уменьшится количество тепла, получаемого в виде энергетического пара с котлоагрегата, которое составит:

Q11 = 13769893 - 541433 =13228460 кДж.

Действительный съем пара на 1 т целлюлозы получим:

= 4729 кг/т в.с.ц., (3216,3 -100 4,19) или 4729182,= 36,0 т/ч.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Действительные КПД котлоагрегата составят:

теплотехнический КПД з =100 = 68,9 %, технологический КПД 2745447 +192100 + 43870 + 2197107 +з =100 = 95,9 %, тех Таблица 3.8.

Тепловой баланс содорегенерационного котла № Статьи прихода/расхода кДж/т % п/п в.с.ц.

Приход тепла 1 Физическое тепло упаренного щелока 553714 2,2 Физическое тепло сухого воздуха 582473 2,3 Тепло сгорания сухого вещества упаренного щелока 19200000 94,Итого приход тепла 20336188 Расход тепла 4 Испарение воды из щелока и перегрев водяных паров 2745447 13,5 Физическое тепло плава 192100 0,6 Тепло плавления плава 43870 0,7 Тепло восстановления сульфата 2197107 10,8 Потери от неполноты сгорания 260537 1,9 Потери тепла теплоотдачей 237091 1,10 Физическое тепло сухих дымовых газов 890140 4,11 Получение пара в тепловом котле 13769893 67,Итого расход тепла 20336188 V = 4, 4516,9 = 372 мПри объеме топки теплонапряженность топочного пространства (по высшей теплотворной способности щелока) равна:

19200000182,6 МДж = 392,9.

372 241000 м3 ч Теплонапряженность, отнесенная к 1 м2 поперечного сечения топки:

19200000182,6 МДж = 6640.

22 241000 м2 ч НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ 3.5. Современная установка для регенерации химикатов из отработанных сульфитных щелоков На иранском предприятии MWPI в конце 1990-х гг. введена в эксплуатацию новая установка для регенерации химикатов из отработанных сульфитных щелоков. Завод перерабатывает лиственную древесину и производит из нее ХТММ для газетной и печатной бумаги и нейтрально-сульфитную полуцеллюлозу для производства бумаги для гофрирования. Отработанные сульфитные щелока с полуфабрикатных производств смешиваются и отправляются в отдел регенерации химикатов. Вначале щелок подвергается выпарке на 5-корпусной выпарной станции, работающей по принципу противотока.

При выпарке в каждом корпусе используется метод падающей пленки. После выпарной станции щелок подвергается дополнительному сгущению в циклонном испарителе и с концентрацией 64 % подается в содорегенерационный котел Тампелла на сжигание. Плав из котла поступает в растворитель плава. Получающийся зеленый щелок осветляется в отстойнике и подается на верх конверсионной башни (рис. 3.8). В башне происходит превращение зеленого щелока в сульфитный раствор.

Рис. 3.8. Башня химической конверсии НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ В башне можно выделить 3 зоны, в которых происходят основные химические реакции. В реакциях принимают участие дымовые газы из СРК, содержащие СО2, SO2 и N2. В нижней части башни газы освобождаются от SO2, который переходит в варочный раствор, реагируя с раствором соды:

Na2CO3 + SO2 = Na2SO3 + CO2.

Остающийся в дымовых газах СО2 охлаждается и используется для карбонизации растворов.



В зоне предкарбонизации конверсионной башни (1) СО2 реагирует с зеленым щелоком, образуя гидросульфид:

2 Na2S + CO2 + H2O = 2 NaHS + Na2CO3.

В зоне карбонизации (2) происходит взаимодействие СО2 с раствором соды с образованием бикарбоната:

Na2CO3 + CO2 + H2O = 2 NaHCO3.

Растворы из зон (1) и (2) направляются в вакуум-десорбер (3), где взаимодействуют между собой, давая в результате соду и сероводород:

NaHS + NaHCO3 = Na2CO3 + H2S.

Процесс проводится под вакуумом, при нагреве острым паром. Охлаждение парогазовой смеси, выходящей из вакуум-десорбера, производится в поверхностном конденсаторе. Образующийся конденсат идет на растворение плава, а сероводород транспортируется с помощью вакуум-насоса в серную печь.

Сжигание сероводорода происходит по реакции:

2 H2S + 3 O2 = 2 SO2 + 2 H2O.

В этой же печи происходит и сжигание расплавленной серы, подаваемой через отдельную форсунку.

Поглощение SO2 - доводка варочных растворов до требуемых параметров - происходит в одном поверхностном абсорбере, заполненном кольцами Рашига. Абсорбер имеет по высоте три зоны. В нем одновременно готовятся два раствора: один - для производства ХТММ с рН 7, второй - для производства нейтрально-сульфитной полуцеллюлозы с рН 9.

Баланс химикатов показал, что степень регенерации NaOH на предприятии достигает 90 %, а серы 80 %. Таким образом, имеется положительный опыт работы предприятия, выпускающего ХТММ и нейтрально-сульфитную полуцеллюлозу из лиственной древесины для производства писчей и газетной бумаги, а также бумаги для гофрирования. Новая регенерационная установка Тампелла оказалась надежной в работе и обеспечивает высокую степень регенерации химикатов, использованных на производство полуфабрикатов [4].

3.5.1. Материальный баланс конверсионной башни Плав, вытекающий из СРК, поступает в бак-растворитель плава, где растворяется конденсатом при перемешивании. Полученный в результате зе НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ леный щелок направляется в осветлитель, где происходит осаждение шлама.

Шлам из осветлителя обезвоживается на центрифуге и идет в отвал. Потери Na2O со шламом около 1 %, что составляет 135, 4 0,01 = 1,35 кг/т в.с.ц.

Таким образом, в зеленом щелоке будет содержаться Na2O:

135,4 -1,35 =134,05 кг/т в.с.ц.

Обычно концентрация Na2O в зеленом щелоке составляет 160 г/л. Количество щелока будет равно 134,1000 = 837,8 л/т в.с.ц.

Концентрация Na2S в щелоке составит:

= 109,8 г/л (в ед. Na2O).

837,В конверсионной башне зеленый щелок проходит ряд зон, где происходят реакции, в результате которых зеленый щелок превращается в сульфитный раствор. Вначале зеленый щелок попадает в зону предкарбонизации, где реагирует с углекислым газом из СРК:

2Na2S + CO2 + H2O = 2NaHS + Na2CO3.

В этой зоне потерь раствора не происходит, поэтому общее количество Na2S и NaHS остается без изменения. В пересчете на Na2O это составит:

109,8 = 87,3 г/л (в ед. Na2O), или с учетом объема раствора 837,8 л/т в.с.ц.:

87,3837,= 73,1 кг Na2O/т в.с.ц.

Этот раствор содержит также невосстановленный Na2SO4 в количестве 1,7 кг Na2O /т в.с.ц., который проходит башню без изменений.

В зоне карбонизации происходит следующая реакция между раствором карбоната натрия, получаемом в вакуум-десорбере и углекислым газом:

Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCOРеакция не идет до конца и раствор из зоны содержит 17,5 г/л Na2CO3 (в ед. Na2O) и 52 г/л NaHCO3 (в ед. Na2O). Объем раствора составляет 1200 л/т в.с.ц. Количество получаемых соединений:

Na2CO3:

17,51200 = 21 кг Na2O/т в.с.ц.

NaHCO3:

521200 = 62, 4 кг Na2O/т в.с.ц.

В следующей зоне – вакуум-десорбере имеет место реакция между растворами, полученными в предыдущих зонах (Na2CO3 и Na2SO4 в реакции не НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ вступают). Реакция идет в вакууме (остаточное давление 0,078 МПа) и при температуре около 60 °C:

NaHS + NaHCO3 = Na2CO3 + H2S.

Количество поступающих в вакуум-десорбер веществ составляет (в ед.

Na2O):

73,1+ 21+ 62, 4 =156,5 кг Na2O/т в.с.ц.

Такое же количество Na2O получается в результате происходящих реакций.

Рассчитаем количество находящейся в зеленом щелоке серы. В зеленом щелоке содержится Na2S:

109,8837,= 92 кг/т в.с.ц.

В пересчете на серу:

92 = 37,7 кг/т в.с.ц.

Однако не все это количество превращается в H2S. Небольшое количество NaHS (0,02 г / л) уходит с содовым раствором:

0,02 1200 + 837,8 = 23 г или 0,023 кг S.

() Таким образом, из вакуум-десорбера выходит серы:

37,7 - 0,023 = 37,68 кг, или в виде H2S 37,68 = 35,5 кг.

Сероводород направляется в печь на сжигание:

2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O.

Полученный в вакуум-десорбере раствор соды распределяется следующим образом: часть его - 62,4 кг Na2O/т в.с.ц. направляется на циркуляцию в зону карбонизации, остальное количество 156,5 - 62, 4 = 94,1 кг Na2O/т в.с.ц.

идет в первый скруббер конверсионной башни, где улавливает SO2 из дымового газа от СРК:





Na2CO3 + SO2 = Na2SO3 + CO2.

Количество SO2, поступающего в первый скруббер конверсионной башни по данным материального баланса СРК (см п. 3.4.1.) составляет 120,7 кг / т в.с.ц. Примем потери SO2 в башне 1 % от этого количества 120,70,01 =1, 2 кг/т в.с.ц.

Тогда содовым раствором будет абсорбировано SO2:

120,7 -1, 2 =119,5 кг/т в.с.ц.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Вначале подсчитаем концентрацию раствора соды (в ед. Na2O) и его объем, подаваемый в зону карбонизации.

Известна концентрация (в ед. Na2O) раствора Na2CO3 и NaHCO3 после вакуум-десорбера: 17,5 и 52 г/л, соответственно. Общая концентрация раствора: 17,5 + 52 = 69,5 г/л. Количество раствора – 1200 л.

Концентрация Na2S в зеленом щелоке 87,3 г/л (в ед. Na2O). Количество его 837,8 л.

Таким образом, средняя концентрация раствора, вытекающего из вакуум-десорбера составит:

69,51200 + 87,3837,= 76,8 г/л.

1200 + 837,Количество раствора соды, поступающего в первый скруббер конверсионной башни, составит:

=1226,8 л.

76,Подсчитаем концентрацию SO2 в растворе, вытекающем из конверсионной башни и направляемом в абсорбер кислоты.

Концентрация SO2 в растворе составит:

119,= 97, 4 г/л.

1226,Принимаем степень регенерации химикатов: основания – 90 %, серы – 80 %.

Расход химикатов на варку составляет: 98,1 кг серы и 247,0 кг Na2CO3.

Тогда для приготовления раствора бисульфита необходимо добавить свежих химикатов:

S:

98,1- 98,1 0,8 = 16,62 кг/т в.с.ц.

Na2CO3:

247,0 - 247,0 0,9 = 24,7 кг/т в.с.ц.

3.6. Сжигание щелоков на магниевом основании На большинстве зарубежных предприятий, применяющих варку на магниевом основании, сульфитные и бисульфитные щелока не подвергаются биохимической переработке, но выпарка и сжигание их производятся с регенерацией основания и серы. На некоторых предприятиях щелок, упаренный в выпарной станции, перед поступлением в топку парового котла дополнительно упаривается в циклонных испарителях за счет тепла дымовых газов.

Как топливо, магниевый сульфитный щелок равноценен кальциевому.

Примерный состав сухого вещества следующий: углерод 45 %, водород 4,5 %, сера 4 %, зола 13 %, кислород и азот (по разности) 33,5%; теплота сго НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ рания 17700 кДж/кг. Зольность щелока зависит от содержания связанного SOв варочной кислоте и от расхода основания на варку: наибольшую зольность имеет щелок от двухступенчатой бисульфитно-моносульфитной варки (3035%), а щелок от бисульфитной варки типа Магнефит имеет более высокую зольность (17-22 %), чем щелок сульфитной варки (9-15%).

Общее количество пара, получаемое от утилизации тепла сжигания щелоков, настолько значительно, что оно полностью покрывает потребности варки и сушки целлюлозы, а иногда и отбелки. В табл. 3.9 приведены примерные цифры для целлюлозы различного выхода. Потери органических веществ в процессе промывки целлюлозы и выпарки щелоков приняты равными 10 %, тепловой КПД котла 0,75, теплота сгорания органических веществ щелока 21000 кДж/кг, затрата тепла на получение 1 кг пара 2720 кДж.

Таблица 3.Характеристика сульфитных щелоков Вид целлюлозы Выход На 1 т воздушно-сухой целлюлозы целлю- количество орга- количество съем пара с лозы из нических веществ полезно ис- котладреве- в сгущенном ще- пользуемого утилизатора, т сины, % локе, кг тепла, МДж Полуцеллюлоза 65 426 6700 2,Целлюлоза вы- 55 648 10350 3,сокого выхода Целлюлоза 48 860 13500 4,нормального выхода Вискозная цел- 44 1010 15800 5,люлоза По данным ЦКТИ, сжигание магниевых щелоков происходит без затруднений в диапазоне концентраций сухого остатка 45-60 %. Выход летучих продуктов составляет 53-60 % от горючей массы щелока, что указывает на его высокую реакционную способность. Магниевый щелок дает тугоплавкую однородную золу, на 80-90 % состоящую из окиси магния и представляющую собой пушистую пыль с размерами частиц 5-25 мкм.

Горение в топке парового котла обычно осуществляют при температурах 1350-1400 °С. Процесс сжигания стремятся вести при минимальном избытке воздуха (1,02-1,05) во избежание образования серного ангидрида. Если соблюдать правильный режим горения, дымовые газы будут содержать только продукты полного сгорания – СO2, SO2, минимальное количество О2, а НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ также N2 и водяные пары. Например, в одном из опытов при избытке воздуха 1,02-1,16 в газах было обнаружено 17,7 % СO2, 0,6 % SO2 и 2,4 % О2.

Специалисты ЦКТИ считают, что сжигание щелоков на магниевом основании может быть организовано в топке любого энергетического котла или в неэкранированной циклонной предтопке. По последнему типу устроены котлоагрегаты типа МФ-300 и МР-200 для сжигания магниевых щелоков, установленные на Красноярском и Светлогорском комбинатах.

Рис. 3.9. Котельный агрегат типа БВ для сжигания щелоков на магниевом основании:

1 - топка; 2 - воздухоподогреватель, 3 - экономайзер; 4 - фильтр; 5 - скруббер Вентури; 6 – золоуловитель.

Pages:     | 1 |   ...   | 11 | 12 || 14 | 15 |   ...   | 17 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.