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

     
     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
Обязательное

     
ПОРЯДОК ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ

     
     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

     
     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

     
     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.
     
     

Таблица 8

     
     
     В соответствии с табл.3 концентрация оксидов вида RO в извести составляет 1,2%, которая соответствует отношению 1:5. Концентрация воды в коксе составляет =1,5%.
     
     Удельный расход энергии на восстановление и испарение воды () в киловатт-часах на тонну вычисляют по формуле (11)
     

 кВт·ч/т.

     
     Удельный расход энергии в киловатт-часах на тонну на восстановление примесей вычисляют по формуле (10)
     
     
     
     9. Удельный расход энергии в киловатт-часах на тонну физического карбида кальция на нагрев и плавление материалов и химические реакции вычисляют по формуле (3)
     

 кВт·ч/т.

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

 кВт·ч/т.

     
     11. Показатель энергопотребления при получении товарного карбида кальция вычисляют по формуле (15) при =1,07 по п.3 и =0,998 по п.2.7.
     
     

ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Справочное

     
Термины и пояснения

     
Таблица 9

Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2006