Проект завода по выпуску 250 тысяч тонн в год сульфатной целлюлозы марки ХБ-0 в установке непрерывного действия типа "Камюр"

целлюлозы из древесины, %

скипидара при пропарке щепы, кг/т целлюлозы

Расход активной щелочи, % от массы абсолютно сухой древесины, единицы Na2О

Параметры белого щелока:

концентрация активной щелочи, кг Na2О/м3

степень сульфидности

степень каустизации

степень восстановления

Температура, оС:

щепы при загрузке в бункер щепы

в бункере щепы

в варочной зоне котла

щелока, отбираемого из котла в верхний

расширительный циклон

пара из верхнего расширительного циклона

пара из нижнего расширительного циклона

Эффективность промывки в котле

Концентрация:

массы при выдувке, %

щелока, отбираемого в верхний циклон, %

слабого щелока из диффузора, %

массы после домывки в диффузоре, %

сосна

30

3, 2

80

45

4

18

110

0, 25

0, 88

0, 95

20

100

155

150

130

105

0, 98

10

18

4

10

[40]

-

[43]

[43]

[48]

[43]

[48]

[43]

[43]

[54]

[54]

[54]

[43]

[43]

[43]

[43]

[43]

Для удобства расчета рабочий процесс разделен на стадии:

- пропарка щепы в пропарочной цистерне;

- загрузка щепы и варочного щелока в котел;

- варка целлюлозы в варочной зоне;

- отбор крепкого черного щелока из котла;

- горячая противоточная промывка и выдувка массы.

Пропарка щепы

Плотность абсолютно сухой сосновой древесины 0, 470 кг/м3, [4]. При влажности 30% содержание абсолютно сухой древесины в 1 м3 плотной древесины равна 416 кг/м3 [4].

Для получения 1 т воздушно сухой целлюлозы необходимо загрузить абсолютно сухой древесины, кг

880: 0, 45 = 1955, 56.

с этой древесиной поступит воды, кг в виде влаги

.

для нагревания древесины от 20 до 100 оС необходимо тепла, кДж

1955, 56•1, 34. (100 - 20) + 838, 09•4, 19. (100 - 20) = 490564.

где 1, 34 и 4, 19 - соответственно теплоемкости древесины и воды, кДж/ (кг•оС).

Для пропаривания щепы используют пар из верхнего расширительного циклона. Количество образующегося при этом конденсата, кг (с учетом потерь тепла поверхностью бункера, долю которых можно принять равной 3, 5%) составит

220, 56.

где 2721 кДж/кг - теплосодержание пара, таблица А6.

Количество водяного пара, поступающего в бункер щепы из верхнего расширительного циклона, обычно бывает больше, чем требуется для пропаривания щепы. Избыточное количество водяного пара вместе с парами скипидара и вытесненным из щепы воздухом направляют в терпентинный конденсатор. В питательную камеру питателя высокого давления поступает: древесины, кг (за вычетом скипидара)

1955, 56 - 4 = 1951, 56.

838, 09+ 220, 56= 1058, 65.

Загрузка щепы и варочного щелока в котел

Общее количество жидкости, кг загружаемой в котел (при жидкостном модуле 3, 2)

1951, 56•3, 2 = 6244, 99;

за вычетом влаги древесины и конденсата пара получаем необходимое количество варочного раствора, кг

6244, 99 -838, 09-220, 56= 5186, 34.

в том числе: белого щелока, дм3 (при расходе активной щелочи 18% и концентрации 0, 11 кг/дм3)

= 3193, 46.

Расход активной щелочи на 1 т целлюлозы (в единицах Na2O), кг

1951, 56•0, 18 = 351, 28.

Расчет состава белого щелока приведен в таблице 2. 4.

Таблица 2. 4

Расчет состава белого щелока

Компоненты щелока	Концентрации, кг/м3
	в единицах Na2O	в собственных единицах
1	2	3
NaOH	110 ? (1- 0, 25) = 82, 5
Na2S	110 ? 0, 25 = 27, 5
Na2CO3
Na2SO4
Всего	122, 7	163, 5

Степень активности белого щелока

;

общее количество содопродуктов, кг поступающих на 1 т целлюлозы с белым щелоком, в единицах Na2O

351, 28: 0, 896 = 392, 05.

коэффициент пересчета количества содопродуктов из единиц Na2O в собственные единицы

163, 5: 122, 7 = 1, 33;

количество содопродуктов, кг поступающих в котел с белым щелоком на 1 т целлюлозы, в собственных единицах

392, 05?1, 33 = 521, 43.

Наличие в белом щелоке других минеральных веществ, кроме приведенных в таблице 3, можно не принимать во внимание.

Плотность белого щелока при концентрации Na2O 122, 7 кг/м3 равна 1, 155 кг/дм3 (таблица А9). Масса загружаемого белого щелока, кг

3193, 46•1, 155 = 3688, 45;

в том числе воды, кг

3688, 45 -521, 43= 3167, 02.

Количество используемого черного щелока, кг

5186, 34- 3688, 45 = 1497, 89;

что составляет

 = 28, 88%

от общего количества щелоков.

Примем, что черный щелок, подаваемый в котел вместе с белым щелоком, имеет концентрацию сухих веществ 18% и что сухой остаток в нем состоит на 70% из органических и на 30% из минеральных веществ ([3], c. 373). На самом деле концентрация черного щелока может оказаться иной, но выяснится это только в результате последующих расчетов. Если разница между принятой и расчетной концентрациями получится существенной, придется повторить вычисления, начиная с места, помеченного знаком «>» (такой способ расчетов называется итеративным, а повторные вычисления - итерациями).

Общее количество сухих веществ, поступающих в котел с черным щелоком, кг

1497, 89 0, 18 = 269, 62;

в том числе: органических веществ, кг

269, 62 0, 70 = 188, 73;

минеральных веществ в собственных единицах, кг

269, 62 0, 30 = 80, 89;

минеральных веществ в единицах Na2O (принимая тот же коэффициент пересчета, что и для белого щелока), кг

80, 89: 1, 33 = 60, 82;

количество воды в черном щелоке, кг

1497, 89-269, 62= 1228, 27.

В таблице 2. 5 подсчитано общее количество веществ, поступающих в котел при загрузке щепы и закачке щелока.

Таблица 2. 5

Баланс загрузки котла (первая итерация)

Вещества	Приход
	с пропаренной щепой	с белым щелоком	с черным щелоком	итого
1	2	3	4	5
Вода, кг Органические вещества, кг: древесина растворенные в щелоке Минеральные вещества, кг	1058, 65 1951, 56 - -	3167, 02 - - 521, 43	1228, 27 - 188, 73 80, 89	5453, 94 1951, 56 188, 73 602, 32
Итого в том числе всего Na2O	3010, 21 -	3688, 45 392, 05	1497, 89 60, 82	8196, 55 452, 87

Варка целлюлозы

В конце зоны варки достигается выход целлюлозы 880 кг на 1 т воздушно сухой целлюлозы. В раствор при этом переходит органических веществ, кг

1951, 56- 880, 0 =1071, 56;

их общее количество в растворе к концу варки составляет, кг

188, 73+ 1071, 56 = 1260, 29;

общее количество растворенных (органических и минеральных) веществ, кг

1260, 29+ 602, 32 = 1862, 61;

концентрация сухих веществ в щелоке, %

100 = 25, 46;

доля всего Na2O в сухом остатке

521, 43: 1862, 61 = 0, 28.

Отбор крепкого черного щелока

При принятой эффективности промывки 0, 98 из котла удаляется со щелоком, отбираемым в расширительные циклоны, сухих веществ, кг

1862, 61 0, 98 = 1825, 36;

Из которых 269, 62 кг возвращается на варку (см. пункт «Подача щепы и варочного щелока в котел»). Некоторое количество летучих органических веществ (скипидар, метанол, метилсернистые соединения и др.), общее количество которых составляет примерно 20 кг/т целлюлозы [43], уходит с парами самовскипания из нижнего расширительного циклона в терпентинный конденсатор, а со щелоком на регенерацию направляется, кг

1825, 36-269, 62- 20, 0 = 1535, 74;

Потери сухих веществ при окончательной промывке в диффузоре, кг

1862, 61-1825, 36= 37, 25.

При концентрации сухих веществ в черном щелоке, отбираемом из котла в верхний расширительный циклон, 18% (таблица 2) общее его количество составит, кг

= 10140, 89;

в том числе воды, кг

10140, 89-1825, 36= 8315, 53.

Чтобы вытеснить такое количество жидкости, в зону отбора крепкого щелока должно быть подано из промывной зоны такое же количество более слабого щелока. При средней концентрации этого щелока 10% [43], с ним поступит сухих веществ, кг

8315, 53• = 923, 95.

В зону промывки должно перейти сухих веществ, кг

923, 95+37, 25= 961, 19.

В первый (верхний) расширительный циклон отбирается из котла черный щелок с температурой 150 оС. В циклоне поддерживается давление около 0, 36 МПа. За счет самоиспарения температура щелока снижается до 130 оС и образуется пар с такой же температурой в количестве, кг

= 343, 19.

Где 2173 кДж/кг - скрытая теплота парообразования.

Этот пар направляют в пропарочную цистерну. Часть его (220, 56 кг, см. пункт «Пропарка щепы») конденсируется и возвращается в котел со щепой, остальное количество, кг, уходит в терпентинный конденсатор.

343, 19-220, 56=122, 63;

Во второй (нижний) расширительный циклон перетекает с черным щелоком воды, кг

8315, 53 - 343, 19 = 7972, 34;

и растворенных сухих веществ 1825, 36 кг. Температура щелока в нижнем циклоне снижается до 105 оС, давление падает до 0, 12 МПа. Количество водяного пара, уходящего в терпентинный конденсатор из нижнего циклона, составляет, кг

= 321, 96,

В щелоке остается воды, кг

7972, 34 - 321, 96 = 7650, 38.

С учетом 20 кг летучих веществ, удаленных в терпентинный конденсатор, концентрация щелока становится равной, %

 = 19, 09.

Часть этого щелока в количестве 1497, 89 кг используют для варки (таблица 2. 5), остальной щелок откачивают на регенерацию. Ранее концентрация этого щелока была принята равной 18% (пункт «Подача щепы и варочного щелока в котел»). Это несколько меньше только что полученной уточненной концентрации, поэтому необходимо провести вторую итерацию - повторить вычисления от точки >, приняв концентрацию используемого на варку крепкого черного щелока 19, 09%.

Вторая итерация

Общее количество сухих веществ, поступающих в котел с черным щелоком, кг

1497, 89 0, 1909= 285, 95;

в том числе: органических веществ, кг

285, 95 0, 70 = 200, 16;

минеральных веществ в собственных единицах, кг

285, 95 0, 30 = 85, 78;

минеральных веществ в единицах Na2O, кг

85, 78: 1, 33 = 64, 5;

количество воды в черном щелоке, кг

1497, 89 - 285, 95 = 1211, 94.

Баланс загрузки приведен в таблице 2. 6.

Таблица 2. 6

Баланс загрузки котла (вторая итерация)

Вещества	Приход
	с пропаренной щепой	с белым щелоком	с черным щелоком	итого
1	2	3	4	5
Вода, кг (дм3) Органические вещества, кг: древесина растворенные в щелоке Минеральные вещества, кг	1058, 65 1951, 56 - -	3167, 02 - - 521, 43	1211, 94 - 200, 16 85, 78	5437, 6 1951, 56 200, 16 607, 21
Итого в том числе всего Na2O	3010, 21 -	3688, 45 392, 05	1497, 89 64, 5	8196, 53 456, 55

В зоне варки в раствор переходит органических веществ, кг

1951, 56 - 880 = 1071, 56;

их общее количество в растворе к концу варки составляет, кг

200, 16 + 1071, 56 = 1271, 72.

Общее количество сухих веществ, кг, содержащихся в щелоке к концу варки

1271, 72 + 607, 21= 1878, 93;

концентрация сухих веществ в щелоке, %

100 = 25, 68;

доля всего Na2O в сухом остатке, кг

456, 55: 1878, 93 = 0, 24.

Из котла удаляется в расширительные циклоны сухих веществ, кг

1878, 93 0, 98 =1841, 35;

из которых 285, 95 кг возвращается на варку, а со щелоком на регенерацию направляется, кг

1841, 35 - 285, 95 = 1555, 40 кг;

Потери сухих веществ, кг при окончательной промывке в диффузоре

1878, 93 - 1841, 35 =37, 58;

общее количество отбираемого черного щелока, кг

= 10229, 72;

в том числе воды, кг

10229, 72 - 1841, 35 = 8388, 37;

со слабым щелоком поступает сухих веществ, кг

8388, 37• = 932, 04;

в зону промывки переходит веществ, кг

932, 04 + 37, 58 = 969, 62.

Из верхнего расширительного циклона уходит пара, кг

= 346, 2,

в том числе в терпентинный конденсатор уходит пара, кг

346, 2 - 220, 56 = 125, 64.

В нижний расширительный циклон перетекает с черным щелоком воды, кг

8388, 37 - 346, 2 = 8042, 17,

в терпентинный конденсатор уходит, кг

= 324, 78,

в щелоке остается воды, кг

8042, 17 - 324, 78= 7717, 39,

и растворенных сухих веществ, кг

1841, 35- 20, 0 = 1821, 35;

концентрация щелока, % становится равной

= 19, 09.

Теперь принятая концентрация используемого щелока точно соответствует расчетной концентрации, в дополнительных циклах итерации нет необходимости.

За вычетом веществ, возвращаемых в варочный котел, в систему регенерации отбирается крепкий черный щелок в количестве: воды, кг

7717, 39 - 1211, 94 = 6505, 45;

растворенных сухих веществ, кг

1821, 35 - 285, 95 = 1535, 4;

всего щелока, кг

6505, 45 + 1535, 4 = 8040, 85.

Доля всего Na2O в сухом остатке щелока после варки составляет 0, 28. Можно принять, что такую же долю составляет Na2O в сухом остатке щелоков, отбираемых в циклоны и на регенерацию, и щелоков зоны промывки, кг:

1841, 35•0, 28 = 515, 58;

1555, 40•0, 28= 435, 51;

969, 62•0, 28 = 271, 49;

932, 04•0, 28 = 260, 97.

Суммарный материальный баланс зоны отбора щелока приведен в таблице 2. 7.

Таблица 2. 7

Материальный баланс зоны отбора щелока

Вещества	Приход	Расход
	из зоны варки	со слабым щелоком из зоны промывки	итого	с отобранным крепким щелоком	перешло в зону промывки	итого
1	2	3	4	5	6	7
Вода, кг Сухие вещества в щелоке, кг Итого щелока, кг. Всего Na2O, кг. Целлюлоза, кг	5437, 6 1878, 93 7316, 53 456, 55 880, 0	8388, 37 932, 04 9320, 41 260, 97 -	13825, 97 2810, 97 16636, 94 717, 52 880, 0	8388, 37 1841, 35 10229, 72 515, 58 -	5437, 6 969, 62 6407, 22 271, 49 880, 0	13825, 97 2810, 97 16636, 94 717, 5 880, 0

Промывка и выдувка массы

Количество жидкости (разбавленного щелока), кг выгружаемой из котла при концентрации волокнистой массы 10%,

= 7920, 0 кг.

В зону горячей промывки подается слабый щелок из диффузора в количестве, кг

9320, 41 + 7920, 0 - 6407, 22 = 10833, 19.

При содержании в нем 4% растворенных веществ (таблица 2. 3) количество последних составит, кг

10833, 19•0, 04 = 433, 33,

в том числе всего Na2O, кг

433, 33•0, 28 = 121, 33,

количество воды, кг

10833, 19 - 433, 33 = 10399, 86.

Количество растворенных веществ, кг в выгружаемой из котла волокнистой массе

969, 62 + 433, 33 - 932, 04 = 470, 91,

в том числе всего Na2O, кг

470, 91•0, 28= 131, 85;

количество воды, кг

7920 - 470, 91 = 7449, 09;

концентрация растворенных веществ, %

= 5, 95.

Потери сухих (растворенных) веществ с промытой массой составляют, кг

969, 62 - 932, 04= 37, 58,

в том числе содопродуктов (всего Na2O), кг

37, 58•0, 28= 10, 52.

При принятой концентрации массы после домывки в диффузоре 10% (таблица 2) в бассейн промытой массы (под диффузором) поступает волокнистой суспензии, кг

= 7920, 0

в том числе воды, кг

7920, 0 - 880, 0 - 37, 58 = 7002, 42.

Расход свежей воды на промывку в диффузоре, кг

7002, 42 + 10399, 86 - 7449, 09 = 9953, 19.

Материальный баланс зоны горячей промывки и выдувки отражен в таблице 2. 8.

Сводный материальный баланс варочного котла - в таблице 2. 9.

Таблица 2. 8

Материальный баланс зоны горячей промывки и выдувки

Вещества	Приход	Расход
	из зоны отбора крепкого щелока	со слабым щелоком из диффузора	итого	со слабым щелоком в зону отбора	выдувается из котла	итого
1	2	3	4	5	6	7
Вода, кг Сухие вещества в щелоке, кг Итого щелока, кг. Всего Na2O, кг. Целлюлоза, кг	5437, 6 969, 62 6407, 22 271, 49 880, 0	10399, 86 433, 33 10833, 19 121, 33 -	15837, 46 1402, 95 17240, 41 392, 82 880, 0	8388, 37 932, 04 9320, 41 260, 97 -	7449, 09 470, 91 7920 131, 85 880, 0	15837, 46 1402, 95 17240, 41 392, 89 880, 0

Таблица 2. 9

Сводный материальный баланс варочного котла (кг/т целлюлозы)

Статьи баланса	Вода	Твердые и растворенные вещества
1	2	3
Приход
Древесина из пропарочной цистерны Белый щелок Черный щелок из нижнего циклона Слабый щелок из диффузора Всего приход	1058, 65 3167, 02 1211, 94 10399, 86 15837, 47	1951, 56 521, 43 285, 95 433, 33 3192, 27
Расход
Черный щелок в верхний циклон Масса в диффузор Всего расход	8388, 37 7449, 09 15837, 46	1841, 35 880, 0 470, 91 3192, 26

2.6 Расчет потребности в оборудовании

Варочная установка снабжена двумя линиями загрузки, но в работе постоянно находится только одна линия, поэтому ее расчет выполнен с учетом полной производительности 833, 65 т целлюлозы в сутки.

Бункер для щепы

Варочная установка оборудуется бункером в котором осуществляется пропарка щепы в течение продолжительного времени, порядка 20 мин. При плотности абсолютно сухой сосновой древесины 0, 470 кг/м3 (таблица А1, [4]) и влажности 30% содержание абсолютно сухой древесины в 1 м3 плотной древесины (условная плотность) равна 425 кг/м3 (таблица А5, [4]). Степень объемного заполнения бункера щепой принята 0, 35 - как при загрузке варочных котлов периодического действия без уплотнения. При расходе древесины 1955, 56 кг на 1 т целлюлозы минимальная вместимость бункера (вместе с загрузочной воронкой) V, м3, составит

V = 177, 59 ? 178.

Транспортирующий шнек

Пропускная способность шнека (по щепе) П, м3/ч, должна быть не менее

П = 456, 65.

При продолжительности пропаривания щепы 2 мин и коэффициенте заполнения 0, 5 (обычный коэффициент заполнения шнековых транспортеров) минимальный объем рабочего пространства транспортирующего шнека (между загрузочным и выгрузочным патрубками) V, м3, составляет

V =30, 44;

длина рабочей зоны транспортирующего шнека L, м, с внутренним диаметром 2, 2 м должна быть не менее

L =8, 0.

Питатель высокого давления

Производительность линии питания, м3 щепы/час

Пл =

Производительность питателя высокого давления П, дм3/мин, проверяется по формуле

П=2V• ц ?n, (2. 1)

где V - суммарная емкость карманов ротора, л;

2 - коэффициент, учитывающий двойное заполнение карманов ротора при каждом обороте;

ц - коэффициент заполнения карманов ротора щепой;

n - частота вращения ротора в минуту.

Производительность питателя по щепе в нашем примере составляет 5957, 12 дм3/мин. Принимаем V =900 дм3, ц=0, 6. Определяем частоту вращения ротора, N, мин-1, при заданной производительности

Загрузочный шнек верхней горловины котла (одной линии питания)

Принимаем размеры шнека: диаметр D=1450 мм, шаг S=640 мм, длина L=1600 мм.

Проверим производительность при величине коэффициента заполнения ц=0, 2 и частоте вращения n=30 мин-1.

, (2. 2)

=380, 3

Таким образом, заданная производительность по щепе (одной линии питания), равная 357, 4 м3/час, обеспечивается.

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 Vщ, 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 Во, м, составит

Во = 35, 42 + 34, 55 = 69, 96;

общий полезный объем Vпол, 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;

теплосодержание пара 2684 кДж/кг, теплота жидкости 461 кДж/кг. При конденсации пара в конденсаторе выделится тепла, кДж/ч

11975, 3· (2688 - 461) = 26, 62•106,

при охлаждении конденсата до 60 оС тепла выделится, кДж/ч

11, 975• (461 - 60•4, 19) = 2, 5•106,

всего выделится тепла, кДж/ч

(26, 62 + 2, 5) •106 = 29, 13•106.

Общее количество поступающего тепла, кДж/ч

(10, 91 + 29, 13) •106 = 40, 04•106.

Расход охлаждающей воды составит, м3/ч

= 159288 кг/ч ? 159, 29.

удельное количество получаемой горячей воды, м3, на 1 т целлюлозы

5, 28.

Температура воды, °С, в конденсаторе на границе между зонами конденсации пара и охлаждения конденсата при противотоке

10 + = 14, 94.

Средняя разность температур, °С, для периода конденсации

= 62, 53.

Поверхность зоны конденсации пара, м2, (с учетом того, что 1 Вт/м2•К = 3, 6 кДж/м2•ч•К)

= 38, 99.

Средняя разность температур, °С, для периода охлаждения конденсата

= 70, 03,

Поверхность зоны охлаждения конденсата, м2

= 2, 69.

Полная поверхность теплообмена конденсатора, м2

38, 99 + 3, 09 = 42, 08.

Уравнительный резервуар (один на две линии питания)

В уравнительный резервуар поступает щелок из питательной трубы; количество его приблизительно равно объему поступающей щепы, т. е. 357, 43 м3/час.

Избыток щелока от питателя высокого давления, протекающий со стороны давления в сторону низкого давления, также поступает в уравнительный резервуар. При производительности насоса возвратного щелока 8000 дм3/мин в уравнительный резервуар может поступить щелока, м3/мин

.

Принимаем время пребывания щелока в уравнительном резервуаре равным 1 мин и степень заполнения его 0, 5, тогда объем резервуара, м3

Принимаем диаметр резервуара равным 2300 мм, высота его будет соответственно равна 4200 мм.

Центробежный насос

Для расчета принимаем центробежный насос, предназначенный перекачивания варочного щелока из нижней в верхнюю варочную зону котла.

Объемный расход щелока Q, м3/с, определяем по формуле

, (2. 3)

где Рн - часовая производительность варочного цеха, кг/ч;

М - масса перекачиваемого щелока, кг/ч;

- плотность щелока, кг/м3.

=0, 074.

Диаметр трубопровода D, м, определяем по формуле

, (2. 4)

где Q - расход щелока, м3/с,

V - скорость движения щелока, м/с.

=0, 25.

Полный напор, развиваемый насосом Н, м вод. ст, определяем по формуле

Н= (Ннагн. -Нвс.) + (Рнагн. -Рвс.) +Нпот. +Нскор., (2. 5)

где Ннагн. -Нвс - геометрическая разность уровней жидкости в линии нагнетания и всасывания соответственно, м вод. ст;

- плотность щелока, т/м3;

Рнагн. -Рвс - избыточное давление в объме нагнетания и всасывания соответственно, м вод. ст;

Потери напора на трение Нпот, м вод. ст определяем по формуле

Нпот = , (2. 6)

где L - длина трубопровода, м;

h - удельные потери напора в м вод. ст 100 метров длины трубопровода;

К2 - поправочный коэффициент на материал трубопровода.

Нпот = =1, 2.

Скоростной напор Нскор, м вод. ст, определяется по формуле

Нскор=, (2. 7)

где w - скорость щелока в трубопроводе, м/с;

g - ускорение свободного падения, м/с2.

Нскор ==0, 2.

Н= (10-40). 1, 098+117+1, 2+0, 2= 87, 46.

Потребляемая насосом мощность N, кВт

N=, (2. 8)

где - полный коэффициент полезного действия насоса.

N== 28.

Принимаем центробежный насос марки 6БМ-352 с производительностью 216-330 м3/ч, напор 90-64 м, мощность электродвигателя 35 кВт.

Таблица 2. 10

спецификация технологического оборудования варочно-промывного цеха

Наименова-ние оборудования	Тип или марка оборудова-ния, завод-изготовитель	Техническая характеристика	Основной конструк-тивный материал
1	2	3	4
1. Конвейер щепы	Петроза-водскМаш (Россия)	Производительность 370 т/ч. Желобчатая лента: длина - 160 м; ширина - 1, 4 м; скорость - 2 м/с. Электродвигатель: мощность 110 КВт; частота вращения 1500 мин-1.
2. Транспор-тирующий шнек	ф. «KMW» (Швеция)	Вместимость - 30 м3; Диаметр - 2200 мм; Длина - 8000 мм; Частота вращения шнека - 6 мин-1. Электродвигатель АИР: мощность 30 кВт; частота вращения 1500 мин-1.	Нержавею-щая сталь
3. Бункер щепы	Diamondback “Andritz” (Финляндия)	Вместимость - 180 м3; Разгрузочное устройство шнекового типа; Рабочее давление - 0, 2 МПа; Рабочая температура -120 0С; Электродвигатель: мощность 40 кВт; частота вращения 1500 мин-1.	Нержавею-щая и углеродистая сталь

Продолжение таблицы 2. 10

1	2	3	4
8. Теплообменник варочной зоны	Петроза-водскМаш (Россия)	Кожухотрубного типа; Площадь поверхности нагрева - 180 м2; Длина - 7000 мм; Диаметр - 1200 мм;	Нержавеющая сталь
9. Теплообменник (конденсация паров из испарительного циклона)	«Rosenblads patenter»	Тип - спиральный; Площадь поверхности охлаждения - 50 м2; Высота - 1600 мм; Диаметр - 1200 мм; Давление рабочее (макс.) - 0, 3 МПа; Температура рабочая (макс.) - 130 0С.	Нержавеющая сталь
10. Бак белого щелока	Петроза-водскМаш (Россия)	Вместимость - 200 м3; Высота - 7100 мм; Диаметр - 6000 мм;	Углеродистая сталь, облицован нержавеющей сталью
11. Уравнительный резервуар	Петроза-водскМаш (Россия)	Вместимость - 200 м3; Высота - 4200 мм; Диаметр - 2300 мм;	Углеродистая сталь, облицован нержавеющей сталью
12. Диффузор непрерывного действия	ф. «KMW» (Швеция)	Производительность -450 т/сут; Диаметр - 6500 мм; Высота - 14600 мм; Электродвигатель HXUR405G2B3: Мощность - 30 кВт; Частота вращения - 1500 мин-1.	Котельная сталь Нержавеющая сталь
13. Центробежный насос подачи щелока на варку	ПО»Уралгид-ромаш»	Электродвигатель: мощность 30 кВт; частота вращения - 1000 мин-1.	Нержавеющая сталь
14. Центробежный насос нижней циркуляции щелока	ПО»Уралгид-ромаш»	Электродвигатель 4А: Мощность - 75 кВт; Частота вращения - 750 мин-1.	-//-

Продолжение таблицы 2. 10

1	2	3	4
15. Центробежный насос подачи щелока на выпарку	БМ - 355 г. Бобруйск	Производительность - 355 м3/ч; Напор - 62 м; Электродвигатель 4А: Мощность - 75 кВт; Частота вращения - 1000 мин-1.	Нержавеющая сталь
16. Центробежный насос загрузочной циркуляции	ПО»Уралгид-ромаш»	Электродвигатель: Мощность - 200 кВт; Частота вращения - 750 мин-1.	-//-
17. Центробежный насос теплой воды	ПО»Уралгид-ромаш»	Электродвигатель: Мощность - 55 кВт; Частота вращения - 1000 мин-1.	-//-
18. Центробежный насос горячей воды	ПО»Уралгид-ромаш»	Электродвигатель: Мощность - 55 кВт; Частота вращения - 1000 мин-1.	-//-
19. Насос для подачи конденсата подогревателей в ТЭС	ПО»Уралгид-ромаш»	Электродвигатель: Мощность - 27 кВт; Частота вращения - 1000 мин-1.	-//-
20. Насос подачи массы из диффузора на 1 ступень грубого сортирования.	БМ - 24 г. Бобруйск	Производительность - 1550 м3/ч; Напор - 18 м; Электродвигатель: Мощность - 96 кВт; Частота вращения - 750 мин-1.	-//-

2.7 Схема лабораторного контроля

Таблица 2. 11

Схема лабораторного контроля

Наимено-вание объекта контроля	Контролируемый параметр	Норма согласно технологичес-кого параметра	Наименование НТД на метод контроля	Периодич-ность контроля
1	2	3	4	5
1. Щепа. Конвейер щепы 2. Белый щелок. Пробоотборник белого щелока у мерника.	1. 1 Массовая доля остатков на ситах с отверстиями диаметром а) 30 мм, % б) 20 и 10 мм, % в) 5 мм, % г) на поддоне, % 1. 2 Массовая доля, % а) коры б) гнили 1. 3 Относительная влажность, % 2. 1. Массовая доля общей щелочи, г/дм3 (ед. Na2O) 2. 2. Массовая доля активной щелочи, г/дм3 (ед. Na2O) 2. 3. Степень сульфидности, % 2. 4 Степень каустизации, % 2. 5. Степень сульфидности, % 2. 6 Массовая доля взвешенных веществ, мг/дм3	не более 5, 0 не более 84, 0 не более 10, 0 не более 1, 0 не более 1, 5 не более 3, 0 30…50 115…125 не менее 100 25…30 82…88 92…97 не более 0, 5	ГОСТ 15815-83 РД 130280996- 25-90 СТП 4302007- 038-88 СТП 4302007- 038-88 - - - -	6 раз в сутки 2 раза в сутки 1 раз в 2 часа 1 раз в 2 часа 1 раз в 2 часа 1 раз в 2 часа 1 раз в 2 часа 2 раза в сутки
3. Черный щелок в верхний циклон 4. Черный щелок на выпарку. Бак фильтрата 1 в/ф. 5. Целлюлоза в ООЦ 6. Сточные воды в коллектор	3. 1 Массовая доля эффективной щелочи, г/дм3 (ед. Na2O) 4. 1 Массовая доля сухих веществ, % 4. 2 Массовая доля взвешенных веществ, % 5. 1 Массовая доля общей щелочи, г/дм3 (ед. Na2O) 5. 2 Степень делегнификации, ед. Каппа. 5. 3 Массовая доля волокна, % 5. 4 Сорность, количество соринок площадью свыше 5 мм2, шт. /м2 6. 1 Массовая доля взвешенных веществ, мг/дм3 6. 2 Массовая доля общей щелочи г/дм3 (ед. Na2O)	8, 0…11, 0 не менее 12, 3 не более 80 не более 0, 21 26…36 не менее 10…13 не более 1500 не более 10 не более 0, 6	СТП 4302007-09788 СТП 4302007-097-88 СПТ 4302007- 097-88 Методика предприятия №6-88 ГОСТ 10070-74 ГОСТ 16932-93 Методика предприятия №6-88 Методика предприятия №6-88	1 раз в 2 часа по требова-нию по требова-нию 6 раз в сутки 1 раз в 2 часа 4 раза в сутки 10 раз в сутки 10 раз в сутки

2.8 Энергетические расчеты

Таблица 2. 12

Расчет водопотребления

Наименование цеха	Производительность	Расход воды	Удельный расход воды, м3/т
	суточная, т	годовая, тыс. т	суточный, м3	годовой, тыс. м3
1	2	3	4	5	6
Сушильный цех	724, 6	250	10 144, 4	3 500	14
Отбельный цех	728, 2	251, 2	23 302, 4	8 038, 4	32
Варочно-промывной цех	833, 65	287, 6	8 297, 3	2 862, 6	9, 95
Итого:			41 744, 1	29 374, 6	55, 95

Таблица 2. 13

Расход электроэнергии

Наименование цеха	Производительность	Расход электроэнергии	Удельный расход электроэнергии кВтч/т
	суточная, т	годовая, тыс. т	суточный, кВтч	годовой, тыс. кВтч
1	3	4	5	6	7
Сушильный цех	724, 6	250	137 674	475 000	190
Отбельный цех	728, 2	251, 2	109 230	37 680	150
Варочно-промывной цех	833, 65	287, 6	33 751, 2	11 644, 2	40, 49
Итого:			280 655, 2	96 824, 2	380, 49

Расчет расхода пара приведен в разделе 4. 2 в таблице 2. 16.

2.9 Управление качеством продукции

На всех предприятиях ЦБП внедрена комплексная система управления качеством продукции (КС УК).

При управлении качеством продукции в КС УКП выполняются следующие специальные функции:

- прогнозирование потребностей технического уровня качества продукции;

- нормирование требований к качеству продукции;

- аттестация продукции;

- организация разработки и постановки новой продукции на производство;

- организация технологической подготовки производства;

- организация метрологического обеспечения;

- организация материально-технического обеспечения;

- специальная подготовка и обучение кадров;

- стимулирование повышения качества;

- контроль качества и испытание продукции;

- государственный надзор за внедрением стандартов, технических условий и состоянием средств измерения; правовое обеспечение управления качеством продукции, информационное обеспечение;

- организация взаимоотношений предприятия по качеству продукции с потребителями и поставщиками;

- внутрипроизводственный учет и отчетность по качеству продукции;

- технико-экономический анализ улучшения качества продукции.

Руководство каждой из функций КС УКП осуществляет подразделение предприятия.

Для обеспечения установленного нормативно-технической документацией качества вырабатываемой продукции проводиться технический контроль.

Функции технического контроля осуществляют: отдел технического контроля (ОТК), центральная заводская лаборатория (ЦЗЛ), цеховые лаборатории. [34]

2.10 Транспорт и складское хозяйство

Механизация внутрицехового транспорта сырья, химикатов, полуфабрикатов и готовой продукции имеет целью обеспечение непрерывности технологического потока и исключение тяжелых трудоемких ручных работ. Необходимость обеспечения непрерывности обусловлена, прежде всего, особенностью процесса варки.

Подача сырья в варочный цех в виде подготовленной отсортированной до необходимой фракции щепы осуществляется системой непрерывного транспорта: ленточным наклонным конвейером.

Проектируемый завод оснащен воронками конусной формы с вибраторами, наземный склад щепы силосного типа и высокопроизводительный тракт подачи обеспечивают быстрое заполнение бункера щепой.

Готовая продукция обрабатывается на транспортно-упаковочных автоматизированных линиях и доставляется в складские помещения.

Основные погрузочно-разгрузочные машины и устройства, применяемые в производстве:

- универсальные погрузчики периодического действия для механизации погрузочно-разгрузочных работ в цехах и на складах предприятия;

- машины для разгрузки открытого подвижного железнодорожного состава;

- машины для разгрузки закрытых вагонов;

- вспомогательные погрузочно-разгрузочные устройства.

Склады крупно- и среднекусковых химикатов - это склады для приема и хранения серы комовой и других подобных материалов [33].

Склад серы относится к пожароопасным зданиям. Механический транспорт серы, ее дробление требует омедненных валиков и других приспособлений, исключающих искрение, вызывающие взрывы в воздухе серной пыли. В связи с этим создан склад серы, где совмещаются операция транспорта, дробления, а плавления серы в самом складе с дальнейшей транспортировкой ее в расплавленном виде.

Сера прибывает по железной дороге в крытых или полувагонах. Железнодорожный путь входит внутрь склада, где поступившую серу выгружают через открытые люки в специальные траншеи. Склад серы примыкает к цеху подготовки двуокиси серы.

Топливо, химикаты, материальные грузы, значительная часть древесного сырья, одежда машин, строительные материалы, а также отправка готовой продукции осуществляется железнодорожным и автотранспортом. Железнодорожный путь вводится внутрь склада.

Материальные склады, оборудования, одежды машин, штучных грузов размещаются в одном блоке производственных помещений рядом с механическими и электроремонтными мастерскими. Все склады оснащены мостовыми электрическими кранами и позволяют вести укладку грузов на значительную высоту.

На складах готовой продукции создаются запасы, обеспечивающие ее хранение на 7…15 суток работы предприятия. [34]

3. Строительные решения

При проектировании данного сульфатцеллюлозного завода проектом предусматривается блокировка цехов основного производственного назначения в одно крупное здание с организацией коммуникационно-транспортного коридора. Сообщение между всеми цехами, транспортировка оборудования для ремонта осуществляется внутри блока, без выхода на улицу, что в суровых климатических условиях имеет важное эксплуатационное значение. При блокировке цехов выявляются возможности в создании удобных транспортных проездов, связывающих цеха между собой. Также, в блоке цехов предусматриваются сквозные коммуникационные коридоры, в которых в стройной и удобной для эксплуатации системе будут размещаться по высоте: проезды, трубопроводы, электропомещения, кабельные этажи, вентиляционные камеры с коллекторами для забора воздуха и воздуховодами, для подачи воздуха, и другие сети.

В связи со сложностью создания удобных пристроечных или встроенных бытовых корпусов для персонала и администрации, в проекте предусматривается размещение бытовых корпусов для блока цехов основного производственного назначения отдельно стоящими, соединив их теплыми переходами с основным блоком.

Проектируемое здание варочного цеха каркасного типа. Основными элементами каркаса здания являются колонны. Шаг колонн цеха принят равным 6 м. основные пролеты 6 и 12 м. Все высоты кратны 0, 6 м. Здание имеет следующие размеры в плане: ширину- 42 м, длину- 54 м.

В соответствии с действующими нормами, учитываю пролеты и высоты цехов колонны каркаса для варочного цеха, приняты сплошноступенчатыми из больших размеров сечения. Строительные конструкции проектируем в металле.

К преимуществам стальных конструкций можно отнести их меньшую массу, что позволяет использовать при монтаже более легкое подъемное оборудование, а также возможность изготовления их на специализированных заводах металлоконструкций с применением новейших методов обработки с выполнением на строительных площадках только монтажа конструкций. Для большего повышения эффективности стальных конструкций применяются экономичные марки сталей и профилей (широкополочных двутавровых).

Применение стальных конструкций позволяет повысить индустриализацию производства работ путем применения метода укрупненного блочного монтажа.

При стальном каркасе, используются ограждающие конструкции стен из стального профилированного настила полистовой сборки с эффективным утеплителем. Листы оцинкованы и окрашены в заводских условиях с обеих сторон. Стеновые панели имеют с внутренней стороны плотный гидроизоляционный слой, а швы между ними тщательно уплотнены. Внутренние стены и перегородки выполняются из стального профилированного настила полистовой сборки.

Проектом предусматривается для межэтажных перекрытий применение монолитных ребристых железобетонных плит, которые укладываются на стальные ригеля. По плитам перекрытия заливается бетонная стяжка, для гидроизоляции и выравнивая неровностей. По верх бетонной стяжки укладывается бетонный раствор с мраморной крошкой.

Фундамент для здания предусмотрен из сборного железобетона столбчатого типа глубиной заложения 2, 5 метра.

Для защиты от атмосферных воздействий предусмотрено применение стальных ферм арочного очертания 12 метров. По фермам покрытия укладываются плиты покрытия с размером 6x3 метра. По плитам покрытия накладывают цементную стружку, затем утеплитель (пенобетон), слой пергамента для пароизоляции, слой рубероида для гидроизоляции.

Кровля варочного цеха малоуклонная с внутренним отводом вод. Система водопровода состоит из водоприемных воронок и сети расположенных внутри здания труб, отводящих атмосферную воду в ливневую канализацию.

Освещение варочного цеха принято искусственное. Оконные проемы заполняются стеклоблоками. Поверхность остекления стен цехов не менее 5% от общей поверхности стен.

Для связи между этажами проектом предусматриваются лестницы трехмаршевые. Ширина маршей составляет 1350 мм, ширина ступеней 300 мм, высота 150 мм. Уклон марша составляет 1: 2 м. Служебные лестницы для осмотра и обслуживания оборудования предусматриваются из прокатных профилей. Прохождение лестниц 300 мм, уклон маршей 450, 600; ширина 60, 80, 100 см; высота при угле 450 - 200 мм, при 600 - 300 мм. Аварийные и пожарные лестницы предусмотрены снаружи здания, выполненные из металла с шириной маршей 0, 8 метров, уклоном 1: 1 и ограждением высотой 1 метр.

Все строительные решения приняты исходя из единой системы модульной координации в строительстве и источников. [34, 42]

4. Теплотехнические решения

4.1 Тепловой баланс непрерывной сульфатной варки

Для примерного расчета теплового баланса и расхода пара на производство целлюлозы в котле типа Камюр используем данные, полученные при расчете материального баланса. Тепловой баланс составляем отдельно для процесса пропарки щепы в бункере Diamondback (паром низкого давления и паром из расширительных циклонов линии отбора черного щелока) и для процесса варки в котле Камюр (паром высокого давления). Зададимся дополнительно следующими данными:

начальная температура щепы - 20 0С;

температура пропарки в бункере - 100 0С;

температура в варочной зоне котла - 150 0С;

теплоемкость древесины - 1, 34 кДж/ (кг. 0С) ;

теплоемкость минеральных веществ - 1, 13 кДж/ (кг. 0С) ;

теплоемкость воды - 4, 19 кДж/ (кг. 0С) ;

размеры бункера: ширина - 5, 5 м, длина - 5, 5 м, высота - 8, 0;

начальные температуры щелоков: белого - 80 0С, черного - 80 0С;

размеры варочного котла: общая высота - 70, 0 м; высота зон пропитки и варки - 40 м; диаметр варочной зоны - 5, 3; диаметр зоны диффузионной промывки - 6, 12 м;

удельные потери тепла - 500 кДж/ч с 1 м2.

Расчет теплового баланса, также как и материального, ведем на 1 т воздушно-сухой целлюлозы.

Количество тепла Q1, кДж, необходимое для нагревания древесины и влаги, поступивших в бункер

Q1= 1955, 56•1, 34. (100 - 20) + 838, 09•4, 19 (100 - 20) = 490564.

Количество потерь тепла Q2, кДж/ч, наружной поверхностью бункера

Q2 =5, 5. 5, 0. 4. 500 = 55000.

При суточной производительности варочной установки 833, 65 т целлюлозы, потери тепла Q3, кДж/т, составят

Q3=55000. .

Общий расход тепла Q4, кДж, на пропарку составит

Q4 = 490564+1583, 4=492147, 4.

Расход пара низкого давления Q,, кг/т целлюлозы, для пропарки щепы в бункере, составит

Q = 215, 29.

Принимаем, что для пропарки щепы будет использован пар из первого расширительного циклона, количество которого было выше определено равным 346, 2 кг/т целлюлозы; 215, 29 кг пара будут конденсироваться, а остальное компенсирует потери тепла в паропроводах и частично отводится в терпентинный конденсатор. Таким образом, свежий пар низкого давления при нормальной работе в бункера, не подается.

Количество тепла, Q,, кДж, необходимое для нагрева в зоне пропитки и варки: древесины и влаги, поступивших из бункера в котел

(1951, 56•1, 34 + 1058, 65•4, 19). (150- 100) = 0, 353•106;

белого щелока

(521, 43•1, 13 + 3167, 02•4, 19). (150- 80) = 0, 97•106;

черного щелока, подаваемого на варку

(200, 16•1, 34 + 96, 93•1, 13 + 1211, 94•4, 19). (150 - 80) = 0, 381•106.

Количество тепла, Q2, кДж/ч, теряемого поверхностью котла в зоне пропитки и варки, а также поверхностью подогревателей и трубопроводов (принято дополнительно 10%)

Q2 = 3, 14•5, 3•40•500•1, 1 = 0, 366•106.

При суточной производительности варочной установки 833, 65 т целлюлозы потери тепла, Q3, кДж/ т, составят

Q3 = 0, 0121•106.

Удельная теплота экзотермических реакций при сульфатной варке принята равной 230 кДж на 1 кг абсолютно сухой древесины [46], что составит на кДж/ т целлюлозы

1951•230 = 0, 449•106.

Всего необходимо тепла на варку Q,, кДж

Q4 = (0, 353 + 0, 97 + 0, 381 + 0, 0121 - 0, 449) •106 = 1, 267•106.

Если обогрев производится насыщенным водяным паром с давлением 0, 8 мПа и теплосодержанием 2768 кДж/кг (таблица А6, [48]), а конденсат из подогревателя выходит с температурой 160 °С, то расход греющего пара Q,, кг/т целлюлозы, составит

Q =604, 02.

Расчет общего расхода тепла и пара на производственные нужды

Расчет тепла и пара на нужды производства представлен в таблице 4. 1

Таблица 4. 1

Расход пара и тепла при производстве

Название потребителя	Производствен-ная мощность потребителя, т/ч.	Параметры пара	Удельная норма расхода пара, кг/т	Часовой расход
		температура, 0С	давление, МПа	энтальпия, кДж/кг		пара, кг/ч	тепла, ГДж/ч
1	2	3	4	5	7	8	9
Сушильный цех	30, 19	132, 9	0, 3	2730	3000	90, 57	8, 19
Отбельный цех	30, 34	132, 9	0, 3	2730	750	31, 25	2, 06
Варочный цех	34, 73	183, 2	0, 8	2768	604, 2	20, 98	1, 84
Итого:						142, 8	12, 09

4.3 Описание схемы теплоснабжения

Характерной особенностью предприятия является наличие отходов производства, подлежащих сжиганию с получением тепла. Сжигание древесных отходов производится на утилизационных котлоагрегатов ТЭС-2. Получаемые в процессе производства черные сульфатные щелока упариваются, а затем сжигаются в содорегенерационных котлоагрегатах ТЭС-2. Получаемого от сжигания тепла хватает для покрытия всех производственных нужд.

Кроме технологической ТЭС-2, имеется второй источник тепла и энергии, работающий на привозном топливе - ТЭС-1, организованная с учетом отпуска энергии на нужды города и получает районное значение.

Для процесса варки целюллюлозы используется пар высокого давления - 1, 2 МПа и пар низкого давления - 0, 3 МПа. [30, 35]

5. Электротехнические решения

5.1 Расчет удельного расхода электроэнергии варочно-промывному цеху завода

Таблица 5. 1

Расход энергии в варочном цехе

Наименование технологического оборудования	Количество оборудования, шт.	Установленная мощность, кВт	Потребляемая мощность, кВт	Коэффициент загрузки, Кс	Суточный расход электроэнергии, кВт ч
1	2	3	4	5	6
Конвейер щепы	2	110	220	0, 5	2640
Транспортирующий шнек	4	30	120	0, 5	1440
Бункер щепы	2	40	80	0, 5	960
Питатель высокого давления	2	75	150	0, 5	1800
Загрузочный шнек верхней горловины котла	2	20	40	0, 2	192
Разгрузочное устройство	1	100	100	1	1200
Диффузор	2	30	60	1	720
Центробежный насос подачи щелока на варку	2	30	60	0, 8	1152
Центробежный насос циркуляции щелока	3	75	225	0, 8	2 700
Центробежный насос подачи щелока на выпарку	2	75	150	0, 8	4 320
Центробежный насос загрузочной циркуляции	2	200	400	0, 8	7680
Насос теплой воды	2	55	110	0, 8	2112
Насос горячей воды	2	55	110	0, 8	2112
Насос для подачи конденсата подогревателей в ТЭС	2	27	54	0, 8	1036, 8
Насос подачи на 1 ступень грубого сортирования.	2	96	192	0, 8	3686, 4
Итого					33 751, 2

Удельный расход электроэнергии Е, кВтч/т, составит

Е = = 40, 49.

6. Автоматизация технологического процесса

6.1 Выбор и обоснование параметров контроля

Автоматизация варочного процесса позволяет контролировать и регулировать его параметры, увеличить производительность труда, повысить безопасность производственного процесса и труда. Варка осуществляется в котле непрерывного действия и для поддержания качественных показателей на заданном уровне, необходимо постоянно контролировать и регулировать технологические параметры. Благодаря автоматизации производство, в первую очередь, получит экономический эффект, что в свою очередь позволит в дальнейшем снизить себестоимость выпускаемой продукции, т. е. целлюлозы.

Необходимым условием при проведении технологического процесса варки целлюлозы является поддержание температуры в верхних и нижних зонах котла в заданных режимом пределах. Температура щёлока поддерживается регулированием подачи пара в подогреватели. Температурный режим оказывает влияние на выход целлюлозы и на её качество.

В процессе варки целлюлозы необходимо регулировать и контролировать расход щелока в циркуляционных зонах котла, так как этот параметр в значительной мере влияет на температурный и временной графики варки. Если не контролировать расход щелока и не регулировать его равномерность, то масса присосется к ситам и производительность котла снизится.

Контроль и регулирование уровня отводимого конденсата в конденсатоотводчики необходим, так как конденсат уменьшает площадь теплопередачи и ухудшает работу подогревателя. Имеет место перерасход пара.

Температура выдуваемой массы, концентрация, а также расход и температура отбираемого щелока в циклон регулируется подачей слабого черного щелока в низ котла.

Регулирование расхода отбираемого из котла щелока в верхний и нижний расширительные циклоны является обязательным условием устойчивой работы циклонов. Регулирование расхода необходимо для поддержания уровня в нижней части циклонов. Уровни должны обеспечивать гидрозатвор и не иметь резких колебаний. При не стабильном поддержании уровня возможен повышенный каплеунос в пропарочную камеру, что нарушает нормальный процесс варки.

Контроль и регулирование расхода белого и черного щелоков необходимо для соблюдения технологического процесса варки. Расход белого щелока регулируют для дозировки активной щелочи по отношению к массе щепы, а черного щелока для поддержания жидкостного модуля.

Контроль расхода, ведется на линии черного щелока на выпарку. Для соблюдения технологического режима, в котле поддерживается давление 1, 2 МПа, которое измеряется и регистрируется. [36, 37, 48]

6.2 Выбор и обоснование приборов и средств автоматизации

Для того чтобы получить высококачественную продукцию в результате проведения определенного технологического процесса необходимо эффективно вводить средства автоматизации, которые имеют оптимальные технические данные и возможность работать, управлять и регулировать технологический процесс с наименьшей погрешностью и как можно более длительный отрезок времени.

Для нормального течения процесса и для получения качественной целлюлозы необходимо контролировать следующие технологические параметры: давление, расход, температуру и уровень. Для контроля данных параметров необходимо подобрать приборы.

При выборе средств автоматического контроля и регулирования учитываются требования, которые определяются:

- по виду измеряемого параметра (приборы температуры, давления, расхода, уровня и т. д.) ;

- по величине параметра (диапазон шкалы прибора, верхний предел) ;

- по характеру измеряемой среды (жидкость, газ, твердое вещество) ;

- по характеру окружающей среды - внешние воздействующие факторы (механические, электромагнитные, радиационные и т. д.) ;

- по месту установки прибора;

- по размещению объекта (расстояние от мест установки датчиков и исполнительных механизмов до щитов контроля и управления). [30, 36].

6.2.2 Измерение температуры

При выборе средств автоматизации контроля, необходимо учитывать предельные значения температур, в диапазоне которых можно применять различные датчики температуры, а также вид выходного сигнала. При выборе датчиков следует учитывать среду, в которой они должны работать.

Встроенный в головку датчика измерительный преобразователь преобразует измеряемую температуру в унифицированный токовый выходной сигнал, что дает возможность построения системы АСУ ТП без применения дополнительных нормирующих преобразователей.

Для данного технологического процесса выбираем термопреобразователи сопротивления с унифицированным выходным сигналом ТСПУ - Метран-276 (100П).

Диапазон измерения (0... +300) 0С, Iвых = (4…20) мА., характер зависимости выходного сигнала от измеряемой температуры - линейный.

6.2.3 Измерение уровня

Выбор метода измерения уровня зависит от вида среды, температуры, агрессивности, токсичности, взрыво- и пожароопасности среды, а так же параметров окружающей среды.

Буйковые уровнемеры - это средство для непрерывного измерения уровня жидких продуктов в резервуарах и емкостях, измерения уровня раздела двух жидкостей, определения плотности продукта по пропорциональному изменению положения плавающего буйка. Они хорошо работают в различных жидкостях при широком диапазоне температур и давлений. Буйковые уровнемеры также применяются для решения различных прикладных задач во многих отраслях промышленности. Современная электроника позволяет встраивать уровнемеры в АСУТП любой сложности.

Измеряемые среды: жидкие (нефть, темные и светлые нефтепродукты, вода, сжиженный газ и др.) ;

Погрешность измерений уровня от ±0, 25%;

Диапазон рабочего давления: до 42 МПа;

Температура окружающей среды -40…+80 °С;

Температура рабочей среды -29…+593 °С;

Взрывозащищенное исполнение.

В верхней части котла устанавливаем торсионный датчик уровня,

Рвых = (0, 2…1) кгс/см2 и преобразователь “SAMSON” 6134 - 04, с унифицированным токовым выходным сигналом (4…20) мА.

Немного ниже устанавливаем три фланцевых датчика уровня щепы. “КВЕРНЕР” CL1000 и преобразователь “Sensotec”, с унифицированным токовым выходным сигналом (4…20) мА.