Печи для производства карбида кальция. Показатели энергопотребления

ГОСТ 27698-88
Группа Е75

     
     
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ПЕЧИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КАРБИДА КАЛЬЦИЯ

Показатели энергопотребления

Calcium carbide furnaces. Power consumption indices

МКС 25.180.10
ОКП 34 4259

Дата введения 1989-01-01

     
     
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

ВНЕСЕН Министерством по производству минеральных удобрений

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 26.04.88 N 1141 стандарт Совета Экономической Взаимопомощи "Печи для производства карбида кальция. Показатели энергопотребления" СТ СЭВ 5866-87 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта СССР с 01.01.89

ПЕРЕИЗДАНИЕ. Март 2006 г.


Настоящий стандарт распространяется на вновь разрабатываемые промышленные полузакрытые и открытые печи для производства карбида кальция из кокса и извести, питаемые от сети переменного тока.

1. Нормы удельного расхода электроэнергии () в киловатт-часах на тонну физического карбида кальция для получения карбида кальция на выпуске из печи литражом 300 дм/кг должны соответствовать указанным в табл.1 для полузакрытых печей и в табл.2 для открытых.

Таблица 1

Таблица 2

2. Нормы удельного расхода электроэнергии, приведенные в табл.1 и 2, действительны при следующих условиях эксплуатации:

2.1. Температура кокса и извести - 0 °С.

2.2. Температура карбида кальция на выпуске - 1900 °С.

2.3. Средняя температура печных газов, выходящих непосредственно из печи:

600 °С - для открытых печей;

900 °С - для полузакрытых с приемом газов изнутри садки.

2.4. Состав сырья - по табл.3.

Таблица 3

2.5. Электрические потери () в мегаваттах составляют 6% максимальной мощности ().

2.6. Тепловые потери () - по табл.4.

Таблица 4

МВт

2.7. Коэффициент использования (), учитывающий потери карбида кальция при дроблении, упаковке и хранении - 0,998.

3. Показатель энергопотребления () для получения товарного карбида кальция вычисляют по формуле

, (1)

где - показатель энергопотребления по табл.1 или 2, кВт·ч/т;

- коэффициент, учитывающий потери литража в результате охлаждения, дробления и упаковки карбида кальция, равный 1,03 при охлаждении в изложницах и 1,07 при охлаждении в грануляционном барабане;

- коэффициент использования по п.2.7.

4. Методика определения показателей энергопотребления приведена в приложении 1. Методика действительна при отклонении характеристик сырья от значений, указанных в табл.3.

Порядок экспериментального определения показателей энергопотребления приведен в приложении 2.

5. Технологическая схема описана в приложении 3, пример расчета показателей энергопотребления приведен в приложении 4 и термины - в приложении 5.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (обязательное). МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Обязательное

     
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ

1. Показатели энергопотребления рассчитывают на основе энергетического баланса, учитывающего:

физико-химические данные процесса производства карбида кальция по табл.5 и 6;

эксплуатационные данные: усреднение показателей расхода, состава сырья и состава карбида кальция; коэффициенты использования времени и мощности;

экспериментальные данные для печи данной системы, тепловые потери печи; активные потери электропечного контура с учетом печного трансформатора при работе в режиме максимальной мощности; коэффициенты, учитывающие потери литража карбида кальция при его охлаждении и дроблении и карбида кальция на утруску при дроблении, хранении и упаковке; коэффициент эффективности рекуперации тепла из газов и карбида кальция.

Таблица 5

Физико-химические константы производства карбида кальция

Таблица 6

Показатель энергопотребления на восстановление примесей с учетом тепла продуктов (кВт·ч/кг)

2. Удельный расход электроэнергии () в киловатт-часах на тонну физического карбида кальция при получении карбида кальция на выпуске из печи литражом вычисляют по формуле

, (2)

где - показатель энергопотребления на нагрев и плавление материалов и химические реакции, кВт·ч/т;

- энергетический коэффициент полезного действия печи.

2.1. Удельный расход электроэнергии () в киловатт-часах на тонну физического карбида кальция на нагрев и плавление материалов и химические реакции вычисляют по формуле

, (3)

где - удельный расход энергии на образование карбида кальция при нормальной температуре, кВт·ч/т, вычисленный по формуле

, (4)

где - литраж карбида кальция, дм/кг;

- тепловой эффект реакции карбидообразования, кВт·ч/кг, по табл.5;

- удельный расход энергии на нагрев карбида кальция до температуры выпуска, кВт·ч/т, вычисленный по формуле

, (5)

где - средняя теплоемкость карбида кальция при температуре от 0 °С до 1900 °С, кВт·ч/кг·К, по табл.5;

- удельный расход энергии на нагрев оксида кальция, содержащегося в карбиде кальция, кВт·ч/т, вычисленный по формуле

, (6)

где - средняя теплоемкость оксида кальция при температуре от 0 °С до 1900 °С, кВт·ч/кг·К, по табл.5;

- удельный расход энергии на нагрев оксида углерода, выделенной при образовании карбида кальция, кВт·ч/т, вычисленный по формуле

, (7)

где - средняя теплоемкость оксида углерода при температуре от 0 °С до 600 °С или от 0 °С до 900 °С, кВт·ч/кг·К, по табл.5;

- температура печных газов на выходе из печи, °С;

- удельный расход энергии на плавление карбида кальция, кВт·ч/т, вычисленный по формуле

, (8)

где - теплота плавления карбида кальция, кВт·ч/кг, по табл.5;

- удельный расход энергии на плавление оксида кальция, содержащегося в карбиде кальция, кВт·ч/т, вычисленный по формуле

, (9)

где - теплота плавления оксида кальция, кВт·ч/кг, по табл.5;

- удельный расход энергии на восстановление примесей, содержащихся в извести и коксе, кВт·ч/т, вычисленный по формуле

, (10)

где - удельный расход энергии на восстановление примесей при температуре газов колошника печи, кВт·ч/кг, по табл.6;

, - показатель расхода извести и кокса физического карбида кальция, кг/т;

, , - концентрация примесей соответственно в извести, коксе и карбиде кальция на выпуске из печи, %;

- удельный расход энергии на восстановление и испарение воды, кВт·ч/т, вычисленный по формулам:

при содержании воды в коксе до 1,5% включительно:

, (11)

при содержании воды в коксе свыше 1,5%:

, (12)

где - концентрация воды, %;

- удельный расход энергии на восстановление воды, кВт·ч/кг, по табл.6;

- удельный расход энергии на испарение воды, кВт·ч/кг, по табл.6.

2.2. Энергетический коэффициент полезного действия печи вычисляют по формуле

, (13)

где - электрические потери энергии - по п.2.5, МВт;

- тепловые потери энергии - по табл.4, МВт;

- коэффициент использования мощности печи - по табл.1;

- коэффициент использования времени - по табл.1.


Допускается электрические и тепловые потери энергии определять экспериментальным путем, но значения их не должны превышать значений , приведенных в табл.4, и , получаемых по п.2.5.

Расчет и ведется при работе печи с максимальной мощностью .

При расчете учитывают потери:

в печном трансформаторе;

в короткой сети с учетом 25%-ного увеличения сопротивления, рассчитанного для постоянного тока;

в контактных соединениях сети, определяемые расчетом сопротивлений участка контакта на постоянном токе с учетом его фактической длины и 50%-ного увеличения;

в соединениях контактных щек с электродами, принимая среднее активное сопротивление контактной щеки равным 0,25 МОм;

в электродах при удельной проводимости, равной 150 Ом·см, на длине электрода от конца контактной щеки до поверхности колошника печи.

При расчете учитывают потери кожуха ванны печи и верхней поверхности садки, а также части электродов, не погруженных в

садку.

2.3. Показатель энергопотребления () в киловатт-часах на тонну условного карбида кальция вычисляют по формуле

, (14)

где - литраж условного карбида кальция, равный 300 дм/кг.

3. Показатель энергопотребления () при получении товарного карбида кальция, кВт·ч/т, вычисляют по формуле

, (15)

где - показатель энергопотребления при получении карбида кальция на выпуске из печи, кВт·ч/т;

- коэффициент по табл.5, учитывающий потери литража в результате охлаждения, дробления и упаковки карбида кальция, вычисленный по формуле

, (16)

где , - литраж карбида кальция на выпуске из печи и после упаковки, дм/кг;

- коэффициент использования, учитывающий потери карбида кальция при дроблении, упаковке и хранении, вычисляют по формуле

, (17)

где , - масса карбида кальция после упаковки и на выпуске из печи, кг;

4. В случае рекуперации тепла охлаждения карбида кальция и печных газов вычисляют приведенный удельный расход энергии на выпуске из печи по формуле

, (18)

где , , , , - удельный расход энергии, определенный по формулам (4-9);

- коэффициент полезного действия системы рекуперации тепла при остывании карбида кальция, определенный по формуле

, (19)

где - показатель возвращаемого тепла охлаждения карбида кальция, кВт·ч/т;

- коэффициент полезного действия системы рекуперации тепла из печных газов, определенный по формуле

, (20)

где - показатель возвращаемого тепла охлаждения печных газов, кВт·ч/т.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (бязательное). ПОРЯДОК ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Обязательное

При экспериментальном определении показателей энергопотребления должны соблюдаться следующие условия:

Отклонения сетевого напряжения не должны превышать ±10%. Питание печи электроэнергией должно быть непрерывным.

Расход активной энергии следует измерять с первичной стороны трансформатора при помощи счетчиков энергии для измерения асимметричных нагрузок без учета энергии для вспомогательных целей.

До проведения измерения печь должна работать не менее 72 ч при колебаниях мощности ±5% и при такой же средней нагрузке, что и во время испытаний.

Время измерения должно составлять не менее 72 ч, при этом колебания активной мощности не должны превышать ±3%.

При проведении измерения через каждые 2 ч отбирают пробы кокса и извести, а химический состав сырья следует анализировать один раз за смену.

Пробы карбида кальция отбирают с каждого слива так, чтобы состав ее был представительным.

Контроль литража проводят не менее одного раза в смену.

Анализ состава карбида кальция проводят не менее одного раза в сутки.

При определении максимальной мощности печи печь эксплуатируют с максимальной мощностью не менее одной смены, а затем не менее 24 ч до начала определения с нагрузкой не менее 95% .

Тепловые потери энергии определяют путем снятия теплового баланса по специальным методикам.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 (справочное). ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Справочное

Технологическая схема производства карбида кальция включает:

систему подготовки и питания печи сырьем и электродными материалами;

дуговую печь сопротивления с печным трансформатором;

систему охлаждения карбида кальция в изложницах или грануляционных барабанах с возможной утилизацией тепла;

устройства для дробления кусков карбида кальция и упаковки;

устройство обеспыливания печных газов с возможной утилизацией энергии;

вспомогательные устройства (например холодильные и вентиляционные системы).

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 (справочное). ПРИМЕР РАСЧЕТА УДЕЛЬНОГО РАСХОДА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Справочное

1. Исходные данные: прямоугольная полузакрытая карбидная печь с максимальной мощностью =43 МВт при непрерывном производстве карбида кальция литражом =300 дм/кг, охлаждением в грануляционном барабане средней мощностью =34,4 МВт. Состав извести и кокса указан в табл.3.

Средние показатели потребления извести и кокса, относящиеся к карбиду кальция на выпуске из печи, составляют =891,25 кг/т, =556,77 кг/т. Средние концентрации примесей в карбиде кальция на выпуске из печи приведены в табл.7.

Таблица 7

2. Электрические потери энергии () в мегаваттах составляют 6% , т.е.

МВт.

3. Тепловые потери энергии () в мегаваттах на основе табл.4 определяют путем интерполяции

МВт.

4. Коэффициент использования времени при непрерывной работе печи равен 1.

5. Коэффициент использования мощности вычисляют по формуле

.

6. Энергетический коэффициент полезного действия печи вычисляют по формуле (13)

.

7. Удельный расход энергии в киловатт-часах на тонну вычисляют по формулам (4-9)

кВт·ч/т;

по п.2.2, =1900 °C;

кВт·ч/т;

кВт·ч/т;

по п.2.3, =900 °С;

кВт·ч/т;

кВт·ч/т;

кВт·ч/т.

8. Содержание компонентов в соответствии с табл.3 в процентах в извести () и коксе () приведено в табл.8.