Расчет расхода подаваемой аммиачной воды

Попав внутрь печи, капля аммиачной воды нагревается от своей начальной температуры (согласно эмпирическим данным около 70 оС) до температуры кипения 100°С, после чего начинает кипеть. Все время падения капля теряет свою массу за счет испарения. Прежде всего необходимо доказать возможность долетания капли до поверхности испарительного устройства, где будет происходить испарение аммиачной воды в объем камеры радиации.

Количество тепла, получаемого каплей за время падения:

- степень черноты капли, (считаем, что излучаемое тепло полностью поглощается каплей);

- теплонапряженность радиантных труб, Вт/м² (определена при расчете камеры радиации печи П-1);

Масса капли, которая может испариться за время падения:

где - теплота испарения аммиачной воды, [12];

.

Масса капли после падения на испарительное устройство:

Тепло, необходимое для нагрева капли до температуры кипения:

–теплоемкость аммиачной воды при 100°С (373 К);

–теплоемкость аммиачной воды при 70°С (343 К);

согласно [12]

Расчет показал, что за время падения капля получает настолько малое количество тепла, что не успевает ни испариться, ни даже нагреться. Следовательно, капля полностью долетит до испарительного устройства.

Испарительные устройства должны обеспечить испарение определенного количества аммиачной воды для восстановления окислов азота, поэтому необходимо проверить их испаряющую способность.

Площадь испарительного стола размером 60× 60 см:

Количество теплоты, передаваемое столом аммиачной воде:

Масса испаряющейся аммиачной воды (испарительная способность стола):

Испарительная способность 5 столов, устанавливаемых в камере П12:

С другой стороны, для подавления оксидов азота необходимо определенное количество аммиачной воды, которое рассчитываем следующим образом.

Расход дымовых газов в печи П-1 на радиантную камеру П12:

Объем дымовых газов в П12:

Концентрация окислов азота в газах достигает 40 мг на кубометр, отсюда найдем массу образующихся окислов:

В процессе восстановления окислов протекает множество реакций, механизм которых до конца не изучен. Тем не менее, известно, что на восстановление 1 моля окислов тратится 2 моля аммиака. Отсюда находим количество аммиака:

- молярная масса окислов азота (считаем как NO₂), M = 46 г/моль;

Масса аммиака, необходимая для восстановления окислов:

= 158, 738 мг/с. (2.115)

В пересчете на 2%-ную аммиачную воду:

Очевидно, что испарительные устройства обладают достаточной испарительной способностью, чтобы обеспечить испарение большего количества аммиачной воды, чем того требуется для восстановления. Следовательно, их можно использовать для данной цели.

Полагая, что расход аммиачной воды в камеру П11 печи П-1 незначительно отличается от расхода в П12, рассчитаем часовой и годовой расход аммиачной воды в печь П-1:

Объемный расход на П-1:

Годовой расход аммиачной воды на печь П-1:

где - эффективный фонд времени работы печи, 8580 ч [9];

В пересчете на аммиак годовой расход составит:

Таким же образом рассчитаем расход аммиачной воды на печь П-2.

Расход дымовых газов в печи П-2 на одну из радиантных камер по формуле (2.111):

Объем дымовых газов в одной радиантной камере по формуле (2.112):

Найдем массу образующихся окислов по формуле (2.113):

Определяем количество аммиака по формуле (2.114):

- молярная масса окислов азота (считаем как NO₂), M = 46 г/моль;

Масса аммиака, необходимая для восстановления окислов по формуле (2.115):

= 84, 231 мг/с.

В пересчете на 2%-ную аммиачную воду по формуле (2.116):

Очевидно, что испарительные устройства в печи П-2 также смогут обеспечить испарение необходимого количества аммиачной воды, причем больше, чем того требуется для восстановления. Следовательно, их можно использовать для данной цели.

Полагая, что расход аммиачной воды в каждую камеру печи П-2 примерно одинаков, рассчитаем часовой и годовой расход аммиачной воды для данной печи по формуле (2.117):

Объемный часовой расход на П-1 по формуле (2.118):

Годовой расход аммиачной воды на печь П-1 по формуле (2.119):

где - эффективный фонд времени работы печи, 8580 ч [9];

В пересчете на аммиак годовой расход составит по формуле (2.120):

Выводы

Проведенный расчет испарительных устройств показал, что их можно использовать в печах П-1 и П-2 для испарения аммиачной воды. Также были рассчитаны необходимые расходы аммиачной воды на каждую из печей для подавления окислов азота:

- массовый расход аммиачной воды на печь П-1: 57 кг/ч (490 т/год);

- объемный расход аммиачной воды на печь П-1: 16 мл/с (0, 058 м³/ч);

- массовый расход аммиачной воды на печь П-2: 30 кг/ч (260 т/год);

- объемный расход аммиачной воды на печь П-2: 8, 5 мл/с (0, 031 м³/ч).