Проектирование сульфатцеллюлозного завода с варочно-промывным цехом, страница 16

Варочный котел

При ориентировочном расчете размеров котла приняты в качестве исходных данных следующие усредненные параметры [43]: внутренний диаметр верхней (варочной) части котла 5,30 м, нижней (промывной) – 6,12 м; плотность древесного вещества и целлюлозы 1550 кг/м³. Предполагается также, что в бункере при пропарке весь воздух вытесняется из щепы водяным паром, а при загрузке в котел все поры заполняются варочным раствором. Количества веществ взяты из материального баланса варки (рисунок 3).

В верхней части котла объем загруженных веществ изменяется по мере растворения  компонентов древесины, поэтому отдельно вычислены объемы веществ по данным баланса при загрузке и при выходе из зоны варки, а для дальнейшего расчета определен средний объем.

По балансу загрузки (на 1 т целлюлозы):

концентрация щелока (варочного раствора), %

 12,9;

плотность щелока при этой концентрации 1068 кг/м³ (таблица А4, [48]);

объем, занимаемый древесиной и щелоком V _д, м³ составит

V _д = 7,11.

По балансу в конце варки (на 1 т целлюлозы):

концентрация щелока, %

 25,68;

плотность щелока при этой концентрации 1120 кг/м³ (таблица А4, [48]);

объем, занимаемый древесиной и щелоком, м³

 7,09.

Средний объем верхней части котла V _в , м³, на 1 т целлюлозы

V _в=;

на всю производительность V, м³, составит

V = 780,91.

Высота верхней части котла В, м, составит

В= 35,42.

Концентрация щелока в нижней части котла, %

 15,13;

его плотность 1080 кг/м³ (таблица А4, [48]); объем V_щ, м³, приходящийся на 1 т целлюлозы,

V _щ =  6,5;

на всю производительность  V, м³, составит

V = 1015,66;

высота нижней части котла Н, м, составит

 34,55;

общая высота рабочей части (верхней и нижней) варочного котла       В_о, м, составит

В_о = 35,42 + 34,55 = 69,96;

общий полезный объем V_пол , м³, составит

V = 780,91 + 1015,66 = 1796,57;

удельная производительность Q, т/сут м³, составит

Q =833,65 : 1796,57 = 0,46.

Расширительные циклоны

Параметром для выбора расширительных циклонов служит их размер (объем). Обычно устанавливают два (верхний и нижний) одинаковых циклона, поэтому достаточно выполнить расчет для одного из них. Исходные данные для расчета: степень заполнения циклона 30 %; продолжительность пребывания щелока в циклоне 5 мин; количество отбираемого щелока – согласно материальному балансу варки (рисунок 3).

Концентрация щелока, %, отбираемого из котла в первый (верхний) циклон

 18;

плотность щелока при этой концентрации 1096 кг/м³ (таблица А4, [48]);

объем отбираемого щелока, м³ , в расчете на 1 т целлюлозы

;

необходимый объем циклона,  м³

 90,09.

Терпентинный конденсатор

Исходные данные:

тип конденсатора – спиральный;

температура пара из пропарочной цистерны 100 ^оС;

температура пара из второго  расширительного циклона 105 ^оС;

коэффициент теплопередачи для периода конденсации пара 1500 Вт/(м²∙^оС), для периода охлаждения конденсата 1000 Вт/(м²∙^оС) [46];

конденсат пара охлаждается до 60 ^оС;

охлаждающая вода нагревается от 10 до 70 ^оС;

количество водяного пара и летучих органических веществ, поступающих в конденсатор, – согласно материальному балансу варки (рисунок 2).

Термодинамические параметры терпенов и сопутствующих органических веществ в дальнейшем расчете приняты такими же, как у воды. Так как массовая доля органических соединений  в составе сдувок относительно невелика, это не приведет к существенной ошибке при подборе конденсатора.

Интенсивность поступления пара из бункера, кг/ч

 4503,09;

теплосодержание пара 2675 кДж/кг, теплота жидкости 419 кДж/кг (таблица А6, [48]). При конденсации пара в конденсаторе выделится тепла, кДж/ч

4503,09·(2675 – 419) = 10,16∙10⁶,

при охлаждении конденсата до 60 ^оС , кДж/ч

4503,09∙(419 – 60∙4,19) = 0,759∙10⁶,

(4,19 кДж/кг∙К – теплоемкость воды при 60 ^оС),

Всего выделится тепла, кДж/ч

(10,16 + 0,759)∙10⁶ = 10,91∙10⁶.

Интенсивность поступления пара из расширительного циклона, кг/ч

 11975,73;