2.6.2.5. Методика расчета содовой печи

Расчет содовой печи состоит из определения производительности печи, составления материального и теплового балансов процесса кальцинации.

Расчет производительности содовой печи (СП). Производительность печи определяют по удельной производительности — съему соды с 1 м2 обогреваемой поверхности, которой является поверхность цилиндрической части СП. При диаметре печи 2,8 м и длине обогреваемой части 23,5 м производительность печи будет равна

где Gc — производительность печи, т/сутки; D — внутренний диаметр СП, м; L — длина цилиндрической части барабана СП, м; g — удельная производительность [т/(м2-сутки)] по данным эксплуатации равна 1,05 т/(м2 -сутки).

Материальный баланс процесса, протекающего в содовой печи, необходим для определения количества сырого бикарбоната натрия для получения в результате реакции заданного количества соды и определения количества и состава отходящих газов. В печь поступает сырой бикарбонат натрия примерно следующего состава (в %):

Данные анализа кальцинированной соды из печи следующие (в %):

Реакция разложения протекает по уравнению:

Потеря массы при прокаливании составляет 0,95%, следовательно содержание NaHC03 будет равно:

Содержание Na2C03 в сыром бикарбонате натрия составит:

Следовательно 1 т кальцинированной соды содержит 963,8 кг Na2C03 и 25,7 кг NaHC03. Для получения 1 т кальцинированной соды в печь должно быть подано NaHC03:

Так как сырой бикарбонат натрия содержит 81,55% NaHC03. то его требуется:

На каждую тонну полученной кальцинированной соды в печь должно быть подано 1901,5 кг сырого бикарбоната натрия.

Гигроскопической влаги в сыром бикарбонате натрия поступает:

В соответствии с уравнениями реакции диссоциации NaHC03 и NH4HC03 подсчитывается количество твердых и газообразных продуктов, образующихся в процессе кальцинации. При этом необходимо помнить, что из 1533,1 кг NaHC03, поступающих в печь, диссоциирует только 1527,4 кг, а 25,7 кг остаются неразложенными. Поэтому расчет ведут следующим образом:

Полный материальный баланс содовой печи (на 1 т кальцинированной соды) при безретурном ее питании следующий:

Тепловой баланс составляется на полную производительность содовой печи. Приход тепла:

1. Количество тепла, получаемое от сжигания природного газа, Qx (в Вт) определяется по формуле:

где В — расход природного газа, м3/ч; @jj — теплотворность природного газа, кДж/м3.

2. Количество тепла, вносимое сырым бикарбонатом натрия, Q2 (в Вт) составит:

где G — количество сырого бикарбоната натрия, кг/ч; с — теплоемкость сырого бикарбоната натрия, кДж/(кг -°С); t — температура загружаемого бикарбоната натрия, °С.

3. Количество тепла, вносимое природным газом, Q3 (в Вт) рассчитывают по уравнению

где сг — теплоемкость природного газа, кДж/(м3-°С); tr — температура поступающего природного газа, °С.

4. Количество тепла, вносимое воздухом на горение и разбавление дымовых газов, ()4 (в Вт) определяют из уравнения:

где Угозд — объем воздуха, поступающего на горение природного газа и разбавление дымовых газов, м3/ч; сВОзД — теплоемкость воздуха, кДж/(м3-°С); гБ03д— температура воздуха, °С.

Расход тепла:

1. Количество тепла, расходуемое на разложение NaHC03 и NH4HC03, Qb (в Вт) определяют из уравнения:

где G' — количество диссоциирующего бикарбоната натрия, кг/ч; g — тепло на диссоциацию бикарбоната натрия, кДж/кг.

2. Количество тепла, уносимое с готовой содой, Qq (в Вт) определяют из уравнения:

где G" — количество готовой соды, кг/ч; сс — теплоемкость соды,кДж/(кг-°С); tc — температура соды.

3. Количество тепла, уносимое отходящими газами из барабана печи,  (в Вт) находят из уравнения:

где Уо^г — объем отходящих газов из барабана, м3/ч; с0. г — теплоемкость отходящих газов, кДж/(м3-9С); t0 г — температура отходящих газов, ?С.

4. Количество тепла, затрачиваемое на испарение гигроскопической влаги, Q8 (в Вт) рассчитывают по уравнению:

где 6?вЛ — количество гигроскопической влаги, кг/ч; гвЛ — теплота испарения воды, кДж/кг.

5. Количество тепла, уносимое дымовыми газами из печи, Q9 (в Вт) определяют из уравнения:

где Уд г — объем дымовых газов, покидающих печь, м3/ч; сд г — теплоемкость дымовых газов, кДж/(м3-°С); *д< г— температура дымовых газов, ?С.

6. Количество тепла, теряемое через кладку печи, Q10 может быть принято в количестве 10% от общего расхода тепла.

Уравнение теплового баланса имеет следующий вид:

Расход природного газа (в м3/ч) определяют из уравнения: в   1.1