Подбор очистного оборудования
Суточная производительность завода по готовой продукции рассчитывается исходя из продолжительности непрерывной работы технологического оборудования:
, (1)
где Qг – годовая производительность завода, т/год;
345 – количество рабочих дней в году в целлюлозно-бумажной промышленности.
т/сут воздушно-сухой целлюлозы
или 724,6·0,88=637,7 кг/сут абсолютно сухой целлюлозы.
Пересчёт материальных потоков на производительность завода производится по следующей формуле
, (2)
где Qi – расход абсолютно сухой целлюлозы, поступающего в поток, кг/мин; Вi – количество абсолютно сухого волокна в 1 тонне воздушно-сухой целлюлозы, кг; Qсут – суточная производительность завода по готовой продукции, т/сут воздушно-сухой целлюлозы.
Производительность потока с учётом концентрации волокна в массе, кг/мин:
, (3)
где сi – концентрация массы в потоке, %.
Количество массы поступающей на сортировку:
кг/мин абсолютно сухой целлюлозы,
или
кг/мин.
Количество массы поступающей на прямой вихревой очиститель первой ступени:
кг/мин абсолютно сухой целлюлозы,
или
кг/мин.
Количество массы поступающей на прямой вихревой очиститель второй ступени:
кг/мин абсолютно сухой целлюлозы,
или
кг/мин.
Количество массы поступающей на прямой вихревой очиститель третьей ступени:
кг/мин абсолютно сухой целлюлозы,
или
кг/мин.
Количество массы поступающей на прямой вихревой очиститель четвёртой ступени:
кг/мин абсолютно сухой целлюлозы,
или
кг/мин.
Количество массы поступающей на прямой вихревой очиститель пятой ступени:
кг/мин абсолютно сухой целлюлозы,
или
кг/мин.
Количество массы поступающей на обратный вихревой очиститель первой ступени:
кг/мин абсолютно сухой целлюлозы,
или
кг/мин.
В соответствии с требуемой производительностью принимаем следующее очистное оборудование:
Ступень очистки | Вид, марка оборудования | Производительность, л/мин |
Полицейская сортировка | Radiscreen – F1600D | |
Прямой вихревой очиститель первой ступени | Радиклон Р-100-300 | |
Обратный вихревой очиститель первой ступени | Радиклон Р-100-300 | |
Вихревой очиститель второй ступени | Радиклон Р-250-112 | |
Вихревой очиститель третьей ступени | Радиклон Р-40-150 | |
Вихревой очиститель четвёртой ступени | Клинпак 350L | |
Вихревой очиститель пятой ступени | Клинпак 350L |
Количество установок Радиклон Р-100-300 определяется по формуле:
,
где М – общая мощность потока, л/мин;
g – единичная производительность аппарата, л/мин;
К – коэффициент запаса производительности оборудования, К=1,1.
Количество прямых вихревых очистителей:
шт.
Количество прямых вихревых очистителей
шт.
4.2 Расчёт вместимости бассейнов
Для расчёта вместимости бассейна необходимо воспользоваться данными материального баланса и принять расчётное время нахождения массы в бассейне
где Q – расход абсолютно сухой целлюлозы, поступающей в бассейн, т/ч;
τ – время хранения массы, ч;
с – концентрация целлюлозной суспензии, %;
k – коэффициент, учитывающий полноту заполнения бассейна, k=1,2.
Уравнительный бассейн белёной целлюлозы.
Расход воздушно-сухого волокна, поступающего в бассейн, рассчитывается по формуле (2)
т/ч абсолютно сухой целлюлозы.
Объём уравнительного бассейна
м3.
Принимаем бассейн объёмом 2000 м3. В бассейне предусматривается два устройства для перемешивания массы УПВ-5.
Бассейн отходов.
В бассейн отходов собираются потоки отходов с сортировки, с прямых и обратных вихревых очистителей.
Расход воздушно-сухого волокна, поступающего в бассейн с каждого потока
т/ч абсолютно сухой целлюлозы.
т/ч абсолютно сухой целлюлозы.
т/ч абсолютно сухой целлюлозы.
Объём бассейна отходов
м3.
Принимаем бассейн объёмом 300 м3. В бассейне предусматривается устройство для перемешивания массы УПВ-4.
Бассейн очищенной массы.
Расход воздушно-сухого волокна, поступающего в бассейн:
т/ч абсолютно сухой целлюлозы.
Объём уравнительного бассейна
м3.
Принимаем бассейн объёмом 3700 м3. В бассейне предусматривается два устройства для перемешивания массы УПВ-5.
4.3 Расчёт производительности и подбор насосов
Для того чтобы выбрать насос, необходимо рассчитать производительность (подачу) насоса Q, м /мин, и напор Н, м. Подача насоса Q, м3/мин, рассчитывается по формуле
, (4)
где В – количество целлюлозы, поступающей к насосу на этой стадии производства, на 1 т воздушно-сухой целлюлозы, кг;
Qcyт – суточная производительность потока по воздушно-сухой целлюлозе, т/сут;
с – концентрация целлюлозной суспензии, %;
k –коэффициент запаса производительности.
Напор рассчитывают по формуле, м,
, (5)
где H2 – геометрическая высота подъема жидкости, м;
Hнагн – напор в объёме нагнетания, м;
Hвсас – напор в объёме всасывания, м;
Hп – сумма потерь напора;
v2/2g – скоростной напор;
ν – скорость перекачиваемой суспензии, для межцеховых трубопроводов.
Скоростной напор составляет 5...10 % от общего напора.
Сумма потерь напора Hп складывается из потерь напора на трение hтр и местных потерь hм (в колене, на изгибе и т.д.):
. (6)
Потери напора на трение определяются по специальным диаграммам в зависимости от концентрации волокна, диаметра трубопровода Dy, материала трубопровода:
, (7)
где k2 – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности трубы; для нержавеющей стали, алюминия и др. k2 = 0,75;
k3 – коэффициент, учитывающий вид волокнистого материала: для сульфатной белёной k3 = 0,8.
Местные потери складываются из потерь напора на сопротивление колена hк, тройника hт, задвижек hз.
В зависимости от диаметра трубопровода, концентрации волокнистой суспензии, местных сопротивлений по справочным данным [3, таблица 2.8] определяется суммарная эквивалентная длинна трубопровода, которая соответствует потерям на местных сопротивлениях.
Насос подачи массы на сортировку:
Подача насоса
м3/мин.
Местные потери составляют hм=3·hз+2·hк =3·2,3+1,1·2=9,1 м.
Потери на трение м.
Тогда сумма потерь напора м.
Напор насоса
м.
По справочным данным [4] подбираем центробежный насос БМ 355/63.
Насос подачи массы на вторую ступень очистки:
Подача насоса
м3/мин.
Местные потери составляют hм=2·hз+2·hк =2·2,5+1,5·2=8,0 м.
Потери на трение м.
Тогда сумма потерь напора м.
Напор насоса
м.
Подбираем центробежный насос БМ 190/45.
Насос подачи массы на третью ступень очистки:
Подача насоса
м3/мин.
Местные потери составляют hм=2·hз+2·hк =2·2,5+1,5·2=8,0 м.
Потери на трение м.
Тогда сумма потерь напора м.
Напор насоса
м.
Подбираем центробежный насос БМ 190/45.
Насос подачи массы на четвёртую ступень очистки:
Подача насоса Q, м3/мин
м3/мин.
Местные потери составляют hм=2·hз+2·hк =2·2,5+1,5·2=8,0 м.
Потери на трение м.
Тогда сумма потерь напора м.
Напор насоса
м.
Подбираем центробежный насос БМ 190/45.
Насос подачи массы на пятую ступень очистки:
Подача насоса Q, м3/мин
м3/мин.
Местные потери составляют hм=2·hз+2·hк =2·2,5+1,5·2=8,0 м.
Потери на трение м.
Тогда сумма потерь напора м.
Напор насоса
м.
Подбираем центробежный насос БМ 190/45.
Насос подачи массы на обратный вихревой очиститель первой ступени очистки:
Подача насоса Q, м3/мин
м3/мин.
Местные потери составляют hм=2·hз+2·hк =2·2,5+3·2=11,0 м.
Потери на трение м.
Тогда сумма потерь напора м.
Напор насоса
м.
Подбираем центробежный насос БМ 118/31,5.
Таблица 8 – Основное оборудование
Наименование и назначение оборудование | Тип | Техническая характеристика | Количество |
Полицейская сортировка | Radiscreen – F1600D | Производительность 24000 л/мин, мощность электропривода 200кВт | |
Прямой вихревой очиститель первой ступени | Радиклон Р-100-300 | Производительность 30000 л/мин, общая высота 3450 мм. | |
Обратный вихревой очиститель первой ступени | Радиклон Р-100-300 | Производительность 30000 л/мин, общая высота 3450мм. | |
Вихревой очиститель второй ступени | Радиклон Р-250-112 | Производительность 28000 л/мин, общая высота 3220мм. |
Продолжение таблицы 8
Вихревой очиститель третьей ступени | Радиклон Р-40-150 | Производительность 6000 л/мин, общая высота 1960мм. | |
Вихревой очиститель четвёртой ступени | Установка Клинпак 350L | Производительность 1600л/мин, количество элементов 4. | |
Вихревой очиститель пятой ступени | Очиститель Клинпак 350L | Производительность 400л/мин, количество элементов 1. |
Таблица 9 – Вспомогательное оборудование проектируемого цеха
Наименование и назначение оборудование | Тип | Техническая характеристика | Количество |
Насос подачи массы на сортировку | БМ 355/63 | Частота вращения ротора 1450 мин-1, мощность электропривода 40 кВт, диаметр рабочего колеса 410 мм. | |
Насос подачи массы на вторую ступень очистки | БМ 190/45 | Частота вращения ротора 1450 мин-1, мощность электропривода 10 кВт, диаметр рабочего колеса 332 мм. | |
Насос подачи массы на третью ступень очистки | БМ 190/45 | Частота вращения ротора 1450 мин-1, мощность электропривода 10 кВт, диаметр рабочего колеса 332 мм. | |
Насос подачи массы на четвёртую ступень очистки | БМ 190/45 | Частота вращения ротора 1450 мин-1, мощность электропривода 10 кВт, диаметр рабочего колеса 332 мм. | |
Насос подачи массы на пятую ступень очистки | БМ 190/45 | Частота вращения ротора 1450 мин-1, мощность электропривода 10 кВт, диаметр рабочего колеса 332 мм. | |
Насос подачи массы на обратный вихревой очиститель первой ступени очистки | БМ 118/31,5 | Частота вращения ротора 1450 мин-1, мощность электропривода 12 кВт, диаметр рабочего колеса 290 мм. | |
Устройство перемешивающее для уравнительного бассейна белёной целлюлозы | УПВ-5 | Диаметр винтовой мешалки 1800 мм, частота вращения мешалки 2 с-1, мощность электродвигателя 75 кВт. |
Продолжение таблицы 9
Устройство перемешивающее для бассейна отходов | УПВ-4 | Диаметр винтовой мешалки 1500 мм, частота вращения мешалки 2,5 с-1, мощность электродвигателя 55 кВт. | |
Устройство перемешивающее для бассейна очищенной массы | УПВ-5 | Диаметр винтовой мешалки 1800 мм, частота вращения мешалки 2 с-1, мощность электродвигателя 75 кВт. |
Таблица 10 – Унификация бассейнов
Назначение бассейна | Объём бассейна, м3 | Время запаса массы, час | ||
По расчёту | После унификации | По расчёту | После унификации | |
Уравнительный бассейн белёной целлюлозы | 1,0 | 1,1 | ||
Бассейн отходов | 23,4 | |||
Бассейн очищенной массы | 0,50 | 0,51 |
Энергетическая часть
Расчет удельного расхода электроэнергии производится по следующим формулам:
Ру=пРн , (8)
где Ру – установленная активная мощность, кВт;
n – число работающих двигателей, шт.;
Рн – номинальная мощность двигателя, кВт.
РС=КРУ, (9)
где Рс – средняя активная мощность, кВт;
К – коэффициент использования.
где ЗУ – удельный расход энергии, кВт·ч/т;
Q – суточная производительность цеха или завода, т.
Расчет удельного расхода электроэнергии привода сортировки «Радискрин».
Ру=1 · 200=200 кВт;
РС=0,9· 200=180 кВт;
кВт·ч/т.
Расчет удельного расхода электроэнергии насоса БМ 355/63.
Ру=1 · 40=40 кВт;
РС=0,9· 40=36 кВт;
кВт·ч/т.
Расчет удельного расхода электроэнергии насоса БМ 118/31,5.
Ру=1 · 12=12 кВт;
РС=0,9· 12=10,8 кВт;
кВт·ч/т.
Расчет удельного расхода электроэнергии насоса БМ 190/45.
Ру=4 · 10=40 кВт;
РС=0,9· 40=36 кВт;
кВт·ч/т.