Материальный баланс содорегенерационного котлоагрегата по натрию и сере

При установившемся режиме работы содорегенерационного котлоагрегата количество натрия, поступившего в его топку с черным щелоком и сульфатом, равно количеству натрия, содержащегося в плаве и ушедшего в атмосферу с уносом:

,

где Na₂O_ч.щ.. – вся щелочность, выраженная в единицах Na₂O черного щелока на 1 кг сухой массы щелока, кг/кг а.с.в.;

Na₂O_ст – количество сульфата в единицах Na₂O на 1 кг технического сульфата кг/кг;

Na₂O_пл – содержание натриевых соединений в плаве в ед. Na₂O на 1 кг плава, кг/кг;

Na₂O_ун – содержание натриевых соединений, выраженных в ед. Na₂O на 1 кг уноса, кг/кг;

– расход а.с.в. черного щелока, кг/с;

– расход технического сульфата, кг/с;

– выработка плава, кг/с;

– количество золы, унесенной в атмосферу, кг/с.

При расчете материального баланса на 1 кг а.с.в.

где – расход технического сульфата в кг/кг а.с.в. щелока;

– выработка плава (кг/кг а.с.в); - количество уноса (кг/кг а.с.в).

Вся щелочность сухой массы щелока в ед. Na₂O может быть определена по формуле:

где – содержание соответственно свободного и связанного с органической частью едкого натра, сульфида, карбоната и сульфата натрия в сухой массе щелока, %.

Количество сульфата в ед. Na₂O на килограмм технического сульфата определяется как:

Na₂O_СТ = 0, 436 (100–W_СТ)Na₂SO₄∙ 10^-4 , кг/кг;

где W_СТ – влажность технического сульфата, %;

Na₂SO₄ – содержание химически чистого сульфата в техническом сульфате, % на килограмм сухого вещества.

Количество натриевых соединений в плаве можно определить по объемам перекаченного на каустизацию зеленого щелока и поданного слабого белого щелока, приходящихся на 1 кг а.с.в., и разности величин всей щелочности зеленого и слабого белого щелоков, выраженной в ед. Na₂O:

Na₂O _пл = (V_зел(Щ_{о зел}+Na₂SO_{4 зел}) –

V_бел(Щ_{о бел}+Na₂SO_{4 бел}))∙ 10^-3 , кг/кг а.с.в.,

где V_зел – объем зеленого щелока при температуре определения щелочности л/кг а.с.в.;

V_бел – объем слабого белого щелока при температуре определения щелочности л/кг а.с.в.;

Щ_{о зел}, Щ_{о бел} – общая щелочность зеленого и слабого белого щелоков г/л (в ед. Na₂O).

Na₂SO_{4 зел} , Na₂SO_{4 бел} – содержание сульфата натрия в зеленом и слабом белом щелоках, г/л (в ед. Na₂O).

Пренебрегая влиянием разницы объемов слабого белого и зеленого щелоков, количество натриевых соединений в плаве с достаточной для практических целей точностью можно определить по объему перекаченного на каустизацию зеленого щелока, приходящегося на 1 кг а.с.в.:

Na₂O_пл= V_зел((Щ_{о зел}+Na₂SO_{4 зел}) –

(Щ_{о бел}+Na₂SO_{4 бел})) ∙ 10^-3 , кг/кг а.с.в.

Отдельные составляющие плава можно определить по формулам (в ед. Na₂O):

, кг/кг а.с.в.;

, кг/кг а.с.в.;

, кг/кг а.с.в.;

, кг/кг а.с.в.

Здесь – содержание едкого натра, сульфида, сульфата и карбоната натрия в зеленом щелоке, г/л (в ед. Na₂O);

– содержание едкого натра, сульфида, сульфата и карбоната натрия в слабом белом щелоке, г/л

(в ед. Na₂O);

– содержание едкого натра, сульфида, сульфата и карбоната натрия в плаве, кг/кг а.с.в. (в ед. Na₂O).

Количество вырабатываемого плава в собственном весе (кг/кг а.c.в.) можно определить по формуле:

Степень восстановления сульфата и степень карбонизации в плаве определяются как:

, %.

, %, где - содержание свободного и связанного с органической частью едкого натра в сухой массе щелока в %.

Для определения количества уноса химикатов необходимо знать концентрацию пыли в уходящих газах (, г/м³ ) и расход газов V_г на 1 кг рабочей массы топлива. Тогда количество уноса на 1 кг а.с.в. щелока будет составлять:

, кг/кг а.с.в., где – влажность щелока, %.

Содержание натрия в пересчете на ед. Na₂O в уносе в зависимости от его состава определяется по формуле:

где , NaCl – содержание сульфата, карбоната, сульфида натрия, едкого натра, хлористого натрия в уносе, %.

Для проверки проведенных анализов и замеренных величин, а также для уточнения количества органической серы, перешедшей в плав в процессе регенерации химикатов целесообразно аналогично балансу по натрию составлять баланс по сере.

Количество серы, введенной в топку содорегенерационного котлоагрегата, равно количеству серы, содержащейся в плаве, уносе и дымовых газах, выбрасываемых в атмосферу:

, кг/с

или на 1 кг а.с.в.:

, кг/кг а.с.в.,

где – содержание серы в щелоке, техническом сульфате, плаве, уносе и дымовых газах кг/кг;

V_СТ – объем сухих газов на 1 кг рабочей массы щелока м³/кг.

Содержание серы в 1 кг а.с.в. черного щелока:

, кг/кг,

или

, кг/кг

где – содержание органической серы, сульфида, сульфата, % от сухой массы щелока, а указанные коэффициенты – отношение атомного веса серы к молекулярному весу соответственного сульфида и сульфата натрия.

Содержание серы в сульфате: , кг/кг.

Содержание серы в плаве:

, кг/кг а.с.в.

где – содержание сульфида и сульфата натрия в плаве, кг/кг а.с.в.(в ед. Na₂O).

Содержание серы в уносе:

, кг/кг,

где – содержание сульфата и сульфида в уносе, %.

Содержание серы в уходящих газах:

, кг/м³ ,

где SO₂, SO₃ и H₂S – содержание сернистого и серного ангидрида и сероводорода в уходящих газах, % от объема сухих газов.

Количество органической серы, перешедшей из щелока в плав, может быть посчитано как разность между количеством серы, содержащейся в плаве, и количеством минеральной серы, внесенной в топку со щелоком и сульфатом:

, кг/кг а.с.в.

Количество органической серы, перешедшей из щелока в плав, по отношению ко всей органической сере составляет:

Определение расхода воздуха и продуктов сгорания щелока. С учетом реакций горения органической части топлива, а также с учетом кислорода, образовавшегося при восстановлении сульфата, теоретически необходимое количество воздуха можно определить по следующей формуле: