Технико-экономическое обоснование сырья, энергоресурсов, мощности производства, географической точки строительства

Верхнекамское месторождение калийных солей расположено на Западном Урале, в Пермской области. Этот гигантская линзообразная залежь, вытянутая с севера на юг на 200 км, шириной до 50 км, площадью 6,5 тысяч квадратных километров. Она состоит из подстилающей каменной соли, калийных и калийно – магниевых солей и покровной каменной соли. Залежь калийных солей имеет протяжённость до 136 км, ширину до 40км, площадь – 3,5 квадратных километров.

Минеральный состав промышленных пластов: сильвин, галит, карналлит с некоторым количеством карбонатов и сульфонатов кальция и глинистых минералов.

Сырьём для калийной промышленности служат калийные руды Верхнекамского месторождения. БПКРУ-2 разрабатывает дурыманский участок залежей руды, где содержание KCl в добываемом сильвините составляет 31-33%, н.о.-4,5-6,0%.

Сильвинит молотый, представляющий собой дроблёную руду, в состав которой входят растворимые в воде минералы сильвин (KCl) и галит (NaCl), а также примеси минеральных соединений солей кальция, магния, нерастворимого остатка и другие.

Таблица 1 - Характеристика исходного сырья

Наименование сырья	Обозначение стандарта	Наименование показателей, обязательных для проверки	Нормы показателей по НТД
Сильвинит молотый	СТП 39-96	1) Внешний вид - дроблёная, сыпучая масса, содержащая сростки минералов различной крупности. 2) Цвет- красный или красно- бурый с сероватым оттенком. 3) Массовая доля хлористого калия,% 4) Массовая доля хлористого магния, % 5) Массовая доля нерастворимого в воде остатка, % 6) Гранулометрический состав руды: Массовая доля частиц крупностью: Менее 1 мм, % От 1 до 5 мм, % Более 10 мм, %	32,5±1,5 0,6±0,4   4,5±0,8     28±4 не норм. 18±6

Источником промышленного водоснабжения сушильно-грануляционного отделения является Верхне – Зыряновское водохранилище (пруд № 2).

Продукция объединения отправляется потребителям железнодорожным транспортом в крытых вагонах и минераловозах, а также по реке Каме – притоку Волги в судах класса «река – море».

В сушильном отделении в качестве топлива используются природный газ. Характеристика топлива представлена в таблице.

Таблица 2 - Характеристика топлива

Вид топлива	Обозначение стандарта технических условий, регламента или методики подготовки сырья	Наименование показателей, обязательных для проверки	Нормы показателей по НТД
1.Топливо природный газ (СРТО) «Урал»	ГОСТ 5542-87	1.Теплота сгорания низшая, МДж/м3 при 20 °С и 101,325 кПа, не менее 2.Область значения числа Воббе (высшего), МДж/м3 3.Допустимые отклонения числа Воббе от номинального значения, %, не более 4.Объемная концентрация сероводорода, г/ м3, не более 5. Объемная концентрация меркаптановой серы, г /м3, не более 6. Объемная доля кислорода, %, не более 7.Масса механических примесей в 1 м3,г, не более	31,8   41,2-54,2     0,02   0,036 1,0   0,001

Под производственной мощностью понимается максимально возможный годовой объем выпуска продукции при заданных номенклатуре и ассортименте с учетом наилучшего использования всех ресурсов, имеющихся на предприятии.

Производственная мощность предприятия (М) определяется, как правило, по мощности основных (ведущих) цехов, участков или агрегатов, т.е. тех из них, которые выполняют основные технологические операции по изготовлению продукции.

Для определения производственной мощности (М) принимается максимально возможный фонд времени работы оборудования с учетом непрерывного процесса производства мелкозернистого хлорида калия:

,

где - массовая доля хлористого калия в руде, 0,325

- часовая нагрузка по руде для флотомашин (1-3 секции – 235т/ч; 4 секция – 145т/ч);

e - расходный коэффициент = 3,72

– эффективный фонд времени работы оборудования, 7101,9 ч.

=1622746 т/год KCl

После реконструкции второй стадии пылегазоочистки, уловленная в рукавном фильтре пыль, совместно с циклонным продуктом, отправляется на обработку реагентами. Таким образом, производственная мощность увеличивается на 7445,85 т/год KCl и составляет 1630191,8т/год KCl.

«Уралкалий»— один из ведущих мировых производителей калия с долей рынка около 20%. Производственные активы Компании включают пять рудников и семь обогатительных фабрик, расположенных в городах Березники и Соликамск (Пермский край).

«Уралкалий» обладает собственными мощностями для хранения, перевозки и перевалки сырья и готовой продукции.

Собственные склады для готовой продукции в Березниках и Соликамске общей вместимостью до 400 тысяч тонн с отдельными изолированными секциями для разных видов продукции.

Складские мощности на дочернем ОАО «Балтийский Балкерный Терминал» вместимостью до 240 тысяч тонн

Компания также использует склады в Николаеве (Украина) и Вентспилсе (Латвия) вместимостью 150 тысяч тонн

Каждый из складов связан с грузовым железнодорожным терминалом системой конвейеров, которые полностью изолированы от негативных воздействий внешней.

Большую часть своей продукции «Уралкалий» доставляет клиентам без упаковки, то есть насыпью. Однако компания имеет возможность поставлять товар в различных видах упаковки, используя как собственные производственные мощности по упаковыванию товара, так и мощности в портах перевалки. Компания готова поставлять товар в 50-килограммовых полипропиленовых мешках, 1-тонных биг-бэгах, 25-килограммовых мешках, на паллетах и без, погруженных как в железнодорожный транспорт, так и в морские 20- или 40-футовые контейнеры.

«Уралкалий» использует железнодорожный транспорт для доставки своей продукции в порты Санкт-Петербург, Новороссийск, Николаев (Украина), Вентспилс (Латвия), Клайпеда (Литва), Измаил (Украина), откуда товар отправляется на экспорт морским путем. Также «Уралкалий» осуществляет прямые железнодорожные поставки потребителям в России, Северном Китае, Европе и странах СНГ.

«Уралкалий» владеет парком специализированных вагонов-минераловозов в количестве около 8000 штук, который является одним из крупнейших в России. Для обеспечения отгрузки продукции в период «пикового» спроса Компания также использует подвижной состав крупнейших операторских компаний России.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Эффективность очистки газов (степень очистки, коэффициент полезного действия) обычно выражается отношением количества уловленного материала к количеству материала, поступившего в газоочистной аппарат с газовым потоком за определенный период времени.

Степень очистки газа в пылеуловителе, или его эффективность, представляет собой отношение массы пыли, уловленной пылеуловителем G_у, к массе поступившей в него пыли G_вх:

где G_вых – масса вынесенной пыли.

Степень очистки можно вычислить, исходя из концентраций пыли до G_вх и после пылеуловителя G_вых:

На стадию пылегазоочистки поступает 65000 м³/ч неочищенного газа.

По данным регламенты на первую стадию пылегазоочистки поступает 10500 кг/ч пыли хлористого калия. На выходе их циклона ЛИОТ – 1050 кг/ч.

Таким образом, эффективность очистки в циклоне ЛИОТ составляет:

Содержание пыли в газе после сухой очистки:

г/м³

На выходе со второй стадии пылегазооистки в скруббере Вентури запыленность газа составляет 31,5 кг/ч. Следовательно:

Эффективность второй стадии очистки составляет 97%.

Содержание пыли в газе после мокрой очистки:

г/м³

После введения новшества, скруббер Вентури будет заменен на рукавный фильтр. Исходя из паспортных данных, следует, что степень очистки в рукавных фильтрах достигается 99,99%.

Тогда:

Запыленность газа составит:

Содержание пыли в газе:

г/м³

Рисунок 4 – Эффективность пылеулавливания

1 – эффективность пылеулавливания первой стадии очистки в циклонах ЛИОТ; 2 – второй стадии до введения новшества; 3 – второй стадии после введения новшества.

Зависимость эффективности осаждения от размеров частиц.

Осаждение полидисперсных частиц в фильтрах происходит при совместном участии процессов диффузии, касания и инерции. При этом самые мелкие частицы осаждаются преимущественно в результате диффузии, а более крупные – под воздействием эффектов касания и инерции.

Определение размера наиболее проникающих частиц (r_max) для фильтров тонкой очистки имеет большое практическое значение, так как если известен размер таких частиц и обеспечена требуемая эффективность их осаждения, то более эффективное улавливание частиц всех других размеров тем более гарантировано. При разработке новых фильтров и оценке их работы необходимо применять монодисперсные аэрозоли, содержащие наиболее проникающие частицы, или полидисперсные аэрозоли, в которых медианно-весовой размер частиц близок к r_max.

Для большинства высокоэффективных фильтрующих материалов в обычных условиях фильтрации r_max составляет 0,05-0,2мкм (чаще 0,15мкм). Вследствие селективности при пропускании недостаточно монодисперсного аэрозоля через два одинаковых последовательно расположенных фильтра коэффициент проскока через второй фильтр будет всегда больше, чем через первый, который пропускает в основном наиболее проникающие частицы размером r_max. [6, 7].

Рассчитаем зависимость эффективности пылеулавливания от диаметра частицы, используя при этом электронные таблицы.

В расчетах возьмем диаметр частиц в диапазоне от 0 мм до 0,002 мм и рассчитаем при каком диаметре частиц, работа фильтра и скруббера будет наиболее эффективна.

Построим график зависимости эффективности от диаметра частиц.

Рисунок 5 – Зависимость эффективности пылеулавливания от размера частиц

1 – эффективность пылеулавливания в рукавном фильтре; 2 – эффективность пылеулавливания в скруббере Вентури.

Можно сделать вывод что, чем больше диаметр частиц, тем выше степень пылегазоочистки.

Из графика видно, что эффективность очистки в рукавном фильтре выше, чем в скруббере Вентури.

МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС

Необходимые данные для расчета:

Производительность по выпускаемому материалу: G₂ = 120,Т/ч

Влажность соли: w_н = 7%;

w_к = 0,1%;

Плотность соли: r = 2000 кг/м³

Удельная теплоемкость сухой соли: С_сух.= 0,712*10³ кДж/кг*К

Температура плавления соли: Т_С = 768,⁰С

Теплоемкость подводимого теплоносителя: t₁ = 600,⁰С

Температура отходящих газов: t₂ = 125,⁰С

Температура воздуха на входе в топку: t₂ = 18⁰С (-16⁰С)

Относительная влажность воздуха: j = 72%(84%)

Начальная температура соли: q_н = 20,⁰С

Конечная температура соли: q_к = 110,⁰С

Удельные потери тепла в окружающую среду на 1кг испарённой влаги q_п=42,25

Материальный баланс сушки

В аппаратах КС зоной взаимодействия твердых частиц и газов является псевдоожиженный слой, образующийся на газораспределительной решетке, при подаче на нее сверху влажного продукта, а снизу - теплоносителя, который создает эффект псевдоожижения.

Количество испаряемой влаги:

;

где G₂ – производительность по готовому продукту кг/ч;

– начальная влажность соли %;

– конечная влажность соли %;

кг/ч;

Тогда условие материального баланса запишется следующим образом:

для всего материала:

;

кг/ч;

Материальный баланс по абсолютно сухому веществу, количество которого не изменяется в процессе сушки.

;

;

119880=119880

Таблица 3 - Материальный баланс по продукту

Приход	кг	Расход	кг
G1	128903,23	G2
		W	8903,23
Итог	128903,23	Итог	128783,23

Невязка баланса составляет 0,093%