Расход тепла на варку

Расход тепла на сульфатную варку целлюлозы может быть подсчитан теоретически, путем суммирования отдельных теп­ловых затрат. В приходной части теплового баланса, кроме теп­ла, приносимого греющим паром, учитывается тепло экзотер­мических химических реакций.

В качестве примера приведено распределение тепла между статьями теплового баланса в процентах от общего расхода теп­ла на варку (сульфатная варка жесткой целлюлозы в котлах с тепловой изоляцией):

Нагрев:

древесины и растворенных органических веществ 11,6

влаги в щепе 22,1

щелока и растворенных минеральных веществ 63,6

кожуха котла 1,8

изоляционного слоя 0,6

Потери тепла:

теплоотдачей 1,9

с терпентинной сдувкой 9,6

Приход тепла от экзотермических реакций -11,2

Основными расходными статьями являются нагрев щелока и влаги в щепе. Тепло экзотермических реакций покрывает 11 % от общего расхода тепла, что составляет существенную эконо­мию.

Практически расходы пара при обычном способе варки в котлах периодического действия находятся в пределах 1,8...2,2 т на 1 т жесткой целлюлозы. Все потребное для варки количе­ство пара расходуется во время подъема температуры. Неболь­шие потери тепла во время стоянки на конечной температуре за счет теплоотдачи компенсируются приходом тепла от химиче­ских реакций.

Поскольку затраты тепла на нагрев щелока и влаги щепы составляют более 85 % от общего расхода тепла на, варку цел­люлозы, очевидно, что наибольшую экономию в сокращении расхода пара на варку приносят мероприятия, влияющие, на эту статью расхода. Сокращение количества жидкости в котле, т.е. уменьшение жидкостного модуля на 10 % должно дать эконо­мию в расходе пара примерно на 9...10 %. Снижение конечной температуры варки дает экономию в расходе пара примерно в 1 % на каждый градус снижения температуры. Наибольший эф­фект приносит повышение начальной температуры заливаемых в котел щелоков - как белого, так и черного. Если считать, что при обычной варке щелок нагревается примерно на 100 °С и на его нагрев затрачивается около 65 % от общего расхода тепла, то повышение температуры заливаемых щелоков на 10 °С должно сокращать расход пара на 6...7 %. Современные спосо­бы подогрева варочных щелоков за счет тепла конечного щело­ка, отбираемого из котла (см. раздел 3.3.4), подтверждают ис­ключительную эффективность этого мероприятия, позволяюще­го сокращать удельный расход пара на варку в 2 раза.

Недавно разработанные специальные теплоэкономические методы периодической сульфатной варки позволяют сократить расход пара на варку на 40...50 %. В основе всех этих методов лежит использование тепла черного щелока, отбираемого из котла по окончании варки при полном рабочем давлении. Ще­лок отбирают через систему принудительной циркуляции из верхней части котла, вытесняя его слабым холодным щелоком, получаемым после промывки целлюлозы на фильтрах. По окон­чании этой операции, когда котел оказывается заполненным те­плым черным щелоком, образовавшимся за счет частичного смешения остатка крепкого горячего щелока с холодным сла­бым, в верхнюю часть котла подают сжатый воздух под давле­нием 0,3...0,4 МПа и производят выгрузку содержимого кот­ла в выдувной резервуар. Продолжительность опорожнения котла при этом увеличивается примерно до 60...70 мин,но уд­линения общего оборота котла не происходит, а даже, напротив, он несколько сокращается за счет уменьшения; продолжитель­ности заварки.

Горячий черный щелок, отбираемый из котла при конеч­ной температуре варки, собирается в аккумуляторе, рассчитан­ном на давление 0,5...0,6 МПа. Оттуда часть его с температурой около 150 °С возвращается на варку. Остальной горячий щелок направляют на регенерацию, пропуская предварительно через поверхностный теплообменник, в котором нагревается белый щелок перед подачей его в котел (рисунок 3.17). Щепа, загру­жаемая в котел, пропаривается за счет парового уплотнения, крышка котла закрывается, и в него последовательно закачива­ются горячие щелоки - белый и черный. В результате начальная температура содержимого котла, (перед заваркой) поднимается до 135...140 °С вместо обычных 70...80 °С,что и обеспечивает сокращение продолжительности подъема температуры до ко­нечной и значительную экономию в расходе пара. Кроме того, в котле, по существу, происходит первая ступень промывки цел­люлозы, поэтому число ступеней в промывной установке для окончательной промывки целлюлозы может быть сокращено. На некоторых предприятиях после введения нового метода ра­боты отмечено уменьшение потерь щелочи при промывке.

Рисунок 3.17 - Схема варочного отдела, работающего по теплоэкономичному методу Сунд:

1 - разгру­жаемый варочный котел; 2 - слабый черный щелок из промывного отдела (на вытеснение);

3 -вытесняемый го­рячий черный щелок; 4 - цистерна - аккумулятор горячего черного щело­ка;

5, 10 - горячий черный щелок; 6 - теплообменник; 7 - черный щелок в выпарной цех;

8 - белый щелок из цеха каустизации; 9 - загружаемый варочный котел

Качество целлюлозы при опорожнении котла вымывкой практически остается без изменений, но целлюлозная масса при вымывке сохраняет форму щепы, поэтому становится необхо­димым ее сепарирование перед промывкой, требующее затраты электроэнергии.