--PAGE_BREAK--
4.
Расчёт горения топлива.
Исходные данные для расчёта горения топлива представлены в табл. 1.
Таблица 1.
Состав мазута, %
CP
HP
OP
NP
SP
AP
WP
GH2O
85.5
10.3
0.2
0.4
0.5
0.2
2.9
13.2
Принимаем коэффициент расхода воздуха 1.2, а величина химического недожога 2 % при влажности мазута 13.2 %.
Расход кислорода на горение топлива:
V= 0.01[ 1.865*Cp +5.6*Hp + 0.7(Sp +Op)] = 0.01[159.63 + 57.68 + 0.21] = 2.175 м3/кг
Теоретический расход воздуха на горение:
L0= (1+K)*V= 4.76 * 2.175 = 10.353 м3/кг
Действительный расход воздуха на горение:
Lальфа= 1.2 * L= 12.424 м3/кг
Объемы отдельных составляющих продуктов сгорания:
VH2O = 0.01*[ 11.2*Hp + 1.244*Wp] = 0.01[ 115.36 +1.244 * 2.9 ] =1.19 м3/кг
VRO2 = 0.01*[ 1.867*Cp + 0.7*Sp ]= 0.01 [ 159.63 + 0.35 ] = 1.6 м3/кг
VN2 = 0.01*[ 0.8*Np +(K*V0)/ 0.01) = 0.01[ 0.32 + 817.8 ] = 8.18 м3/кг
Voизб= (1.2 – 1)* V0= 0.435 м3/кг
Vальфа= 1.6 +8.18 + 0.435 + 1.19 = 11.405 м3/кг
Состав продуктов сгорания, %
VRO2 = 14.03; VN2 = 71.72; VO2 = 3.81; VH2O =10.43.
Теплота сгорания топлива:
QHp = 340 * Cp + 1030* Hp – 109*(Op + Sp) – 25* Wp = 29070 + 10609 + 32.7 – 72.5 = = 39639.2 КДж/кг
Химическая энтальпия продуктов сгорания с учётом химического недожога:
Ix = (1 – 0.02)*QHp/Vальфа= 3406.1 Кдж/кг
Содержание воздуха в продуктах сгорания, %:
Vl = 100* (Lальфа– L0)/Vальфв= 100* (12.424 – 10.353)/ 11.405 = 18.16 %
По «i – t» диаграмме вычисляем теоретическую температуру горения мазута. Температура равна 2000 0С.
Действительная температура при пирометрическом коэффициенте 0.8 равна 1600 0С.
5.
Технологический расчёт.
5.1.Материальный баланс.
Исходные данные для расчёта материального баланса представлены в табл. 2., табл.3.
Таблица 2.
Состав боксита, %.
Al2O3
Fe2O3
SiO2
S
CaO
TiO2
ППП
CO2
прочие
H2O
49.58
20.59
9.31
0.83
4.14
2.05
10.41
2.4
0.69
4.1
Таблица 3.
Состав известняка, %.
CaO
SiO2
ППП
прочие
H2O
44.4
1.6
40.9
13.1
5.1
5.1.1. Содержание Na2CO3соде 95 %.
Содержание Al2O3в товарном глинозёме 98.8 %
Товарный выход глинозёма из боксита 80 %
Шихта спекания стехиометрически насыщена. Молекулярное соотношение в спёке при этом должно иметь следующее значения:
Na2O/(Al2O3 + Fe2O3) = 1; CaO/SiO2 = 2.
5.1.2. Потери Al2O3иNa2Oна 1 т глинозёма составляют соответственно 246.6 и 105.6 кг.
5.1.3. Оборотный раствор содержит, г/л:
Al2O3 – 14; Na2Oy – 241; Na2Ok – 49; CO2 – 171.
Кроме того в его состав входит 210 г/л белого шлама, содержащего Al2O3 – 6.4 г/л; Na2O – 3.9 г/л; SiO2 – 7.6 г/л; H2Oсвяз– 2.2 г/л.
Расчёт.
1. Расход боксита на 1 т Al2O3:
988*100/49.58*0.8 = 2490.9 кг (сухого),
где 988 – Содержание Al2O3в товарном глинозёме, кг;
49.58 – содержание Al2O3в боксите, %;
0.8 – товарный выход глинозёма из боксита.
2. Содержание компонентов боксита, кг:
Al2O3 = 2491 * 0.4958 = 1235
Fe2O3 = 2491 * 0.2059 = 512.9
SiO2 = 2491 * 0.0931 = 231.9
CaO = 2491 * 0.0414 = 103.1
CO2 = 2491 * 0.024 = 59.8
TiO2 = 2491 * 0.0205 = 51.07
S = 2491 * 0.0083 = 20.68
ППП = 2491 * 0.1042 = 259.56
Прочие = 2491 * 0.0069 = 17.18
H2O = 2491*4.1/ 95.9 = 106.5
Итого: 2597.5 кг (влажного)
3. Количество оборотного раствора.
Определяется из выражения щелочного модуля:
Na2O/( Al2O3 + Fe2O3) = 1; Na2O = 105.6 + v*(241 + 49 + 3.9) – 8,
где 105.6 – потери оксида натрия во всей технологической цепи, кг;
241, 49, 3.9 – содержание Na2Oy, Na2Ok, Na2Oсоответственно в оборотном растворе и белом шламе, кг/м3;
8 – потери Na2Oна переделе спекания, кг;
Fe2O3 = 513.4 кг в боксите.
Al2O3 = 1235 + v*(14 + 6.4) – 10,
где 1235 – содержание оксида алюминия в боксите, кг;
v– объём оборотного раствора, м3;
14 и 6.4 – содержание оксида алюминия в оборотном растворе и в белом шламе, кг/м3;
10 – потери на переделе спекания, кг.
v=13805809.6/4594080 = 3.005 м3.
4. Содержание компонентов в растворе, кг:
Al2O3 = 3.005 * 14 = 42.07
Na2O =3.005* (241 +49) = 871.45
CO2 = 3.005 * 171 = 513.86
5. Общее количество оборотного раствора:
3.005 * 1.35* 1000 = 4056.75 кг,
где 1.35 – плотность оборотного раствора, г/см3.
6. Содержание компонентов в белом шламе, кг:
Al2O3 = 3.005* 6.4 = 19.23
Na2O = 3.005* 3.9 = 11.72
SiO2 = 3.005 * 7.6 = 22.84
H2Oсвяз=3.005* 2.2 = 6.6
7. Количество влаги в оборотном растворе:
4056.75 – 42.07 –871.45 – 513.86 – 19.23 – 11.72 – 22. 84 – 6.6 = 2568.98 кг.
8. Расход соды (95 % Na2CO3)
105.6* 106/(62* 0.95),
где 106 и 62 – молекулярная масса Na2O иNa2CO3соответственно.
9. Необходимый расход известняка X, определяем из уравнения кальциевого модуля.
CaO/SiO2 =2; (0.446*X + 103.1)*60/[56* (231.9+0.017*X + 22.84)] = 2; X = 898.97 кг, где 60 и 56 молекулярные массы оксида кальция и кремнезёма соответственно.
10. Содержание компонентов в известняке, кг:
СaO =898.97 * 0.444 = 399.14
SiO2 = 898.97 * 0.016 = 14.38
ППП= 898.97 * 0.409 = 367. 68
Прочие = 898.97 * 0.131 = 117.77
Н2О = 898.97 * 0.051 = 45.85
Итого: 944.82 кг.
Полученные результаты систематизируют в таб. 4.
Таблица 4.
Материальный баланс процесса спекания, кг.
Компон.
Приход
Расход
Боксит
Сода
Известняк
Оборот. Раствор
Белый шлам
Итого
Спёк
Потери
Итого
Al2O3
1235
----
----
42.07
19.23
1296.3
1286.3
10
1296.3
Na2O
----
105.6
----
871.45
11.72
988.77
982.77
8
988.77
Fe2O3
512.9
----
----
----
----
512.9
512.9
----
512.9
CaO
103.1
----
399.14
----
----
502.24
502.24
----
502.24
SiO2
231.9
----
14.38
----
22.84
269.12
269.12
----
269.12
CO2
59.8
75.0
367.68
513.86
----
1016.34
----
1016.34
1016.34
H2OСВЯЗ
259.7
----
----
----
6.6
266.3
----
266.3
266.3
Прочие
17.2
9.4
117.77
----
----
144.37
144.37
----
144.37
H2O
106.5
----
45.85
2568.98
----
2721.33
----
2721.33
2721.33
TiO2
51.1
----
----
----
----
51.1
51.1
----
51.1
S
20.7
----
----
----
---
20.7
----
20.7
20.7
Итого
2597.9
190
944.82
3996.34
60.39
7789.47
3746.8
4042.67
7789.47
5.2.
Расчёт вращающейся печи.
Производительность печи по спёку G= 24.8 т/час.
Минералогический состав сухого боксита, %.
Гиббсит гидраргиллит ………...56
Корунд ………………………….5
Каолинит ………………………20
Прочих минералов …………….19
Итого 100
При этом содержание Al2O3в
- корунде – 100 %
- гиббсите – 64.5 %
Содержание кремнезёма в каолините 46.4 %.
Влажность природного боксита 4.1 %
Воздух подогревается до 300 0С.
Коэффициент расхода воздуха 1.2. продолжение
--PAGE_BREAK--