Роговой М.И., Кондакова М.Н., Сагановский М.Н. Расчеты и задачи по теплотехническому оборудованию предприятий промышленности строительных материалов
Подождите немного. Документ загружается.
с:.>
с>
т
а
б.n
и
ц
а
VII.I.
Расход
воздуха,
состав
и
ко.nичество
продуктов
горення
на
100
м
3
газа
Участвуют
в
горении
Продукты
горения,
мЗ
топливо
воздух,
м
З
составляющие
I % I
м'
о,
I N, I
Всего
I
СО,
I
Н.О
I
о.
I N. I
всего
СН..
. . 93,2 93,2
186,4,\
93,2 186,4 - 1 -
С
2
Н
в
...
0,7
0,7
2,45
195,75Х
195,75+
1,4 2,1
1736'31-
Х3,762=
+736,31=
(из
ВОЗ-
СзН
s
. . .
0,6
0,6
3 J =736,3}
=932,06
1,8
2,4
-
духа)
-
C.H
10
• •
••
0,6 0,6
3,9
,/'
2,4
3 -
N
2
•
••
•
••
4,9
4,9
- - -
4,9-
100
\100
1195,751
736,31 I 932,06 I
98,81
193,9 I - I 741,11 I 1033,81
При
а=1
% I - I
21
I
79
I
100
I 9,55 I 18,75 I - I 71,7 I
100
- I - I 215,32 r 809,94 I
1025,261
98,8 I 193,9 I 19,57 ! 814,74 11127,01
При
c.t=J,1
%
1-
I
21
I
79
~
100
/8,76117,22
I 1,73 I 72,29 I
100
Присос
воздуха
через
неплотности
головки
печи
от
общего
колич~ства
воздуха,
потребного
для
горения
топлива,
у=3%.
Влажность
материала
после
цепей
W
ocT
=4%.
Температура
шлама,
поступающего
в печь,
t
m
=
=150
С.
2.
Расчет
горения
топлива
Определим
расход
воздуха,
состав
и
количество
про
дуктов
горения.
Расчет
производим
на
100
м
8
газа
(табл.
УН.!).
ДЛЯ
проверки
составляем
материальный
баланс
при
а=
1.
Материальныii
баланс
при
а
= 1
Поступило
Газ
-
100
моль
В
том
числе
(кг):
СН
4
- 93,2·16=
1491,2
С
2
Н
в
-
0,7
·30=21
CsH
s
- 0,6·44=26,4
С
4
Н\о
- 0,6·58=34,8
N
2
-
4,9·28=137,2
и
т
о
г
0-1710,6
Всего
-
28591,8
Воздух
-
932,06
моль
В
том
числе
(кг):
02-195,75·32=6264
N
2
-736,31·28=20616,68
и
т о
r
о
-
26880,68
Получено
Продукты
горения
-
1033,8
моль
В
том
числе
(кг):
С0
2
- 98,8-44=4347,2
H
2
0-193,9-18=3490,2
N
2
-741,11-28=20751,08
и
т
о
г
о
-
28586,48
н
е
в я
з
к
а
+4,8
Всего
-
28591,28
Расхождение
составляет
4,8.
ИЛИ
0,017%.
3.
Материальный
баланс
печи
Расчет
баланса
ведут
на
1
кг
клинкера
Р
а
с
х
о
Д
н
ы
е
с
т
а
т ь
и:
1)
топлива
-
х,Т.
KГ~
J3J
2)
сырья:
теоретический
расход
сухого
сырья
т
100
100
а
с
=
100-п.
п.
п
с
=
100-36
= 1,563
кг;
расход
сухого
сырья
с
учетом
безвозвратного
уноса
a~·IOO
a~=
,
100
-
аун
1,563·100
-'---
= 1 563
кг'
100--0,03 ' ,
расход
шлама
a~.IOO
ас
w =
-I-OO-=--W-c
1,563·100
--'---
= 2
44
кг'
100-
36
' ,
З)
расход
воздуха
на
1
м
3
топлива
(см.
табл.
VII.l)
теоретический:
V
о
=9,З2
м
З
;
пра
ктический
при
а
= 1,1; V
в
= 10,25
м
3
;
а
в
= V
B
'Рв
х
Т
=
10,25·1,293
х
Т
= 13,25
х
Т
кг,
Приходные
статьи:
1)
выход
клинкера
-1
кг;
2)
выход
технологической
углекислоты:
аС
СОС
а
с
____
С
__
2 __ 1,563·35
со.
--
100
--
100
= 0,547
кг;
ас
с
со.
0,547
V
=--=--
=
0277
м
3
,
со.
РСО.
1,977 ' ,
3)
выход
физической
воды
сырья:
a'(V
= a
cw
--
a~
=
2,44
- 1 ,563 =
0,88
кг;
a't-
0,88
v't-
=
-=--
= 1,1
м
3
;
Рв
n 0,805
4)
выход
гидратной
воды
сырья:
afv
=
a~.0,35
AlP~
100
_
1-.:.,_56_._0,-,3_5_.
3...:..'
2_
= 0,0175
кг;
100
а
г
г
w 0,0175
v
w
=-=
--=0,022
кг;
РВ
Л
0,805
5)
количество
уносимой
пыли
Оун
=
O~
-
Оса.
- 1 = 1,563 - 0,547 -
1,0
=
0,016
кг;
6)
выход
отходящих
газов
из
топлива:
y~.г=
11,27
м
3
на
1
м
3
топлива
(см.
табл.
УН.l);
V
О.Г
=
~.г
х
Т
+
УСо.
+ Vt, +
Vfv
= 11,27
х
Т
+
0,277
+
+
1,1 + 0,022 = 11,27
х
т
+ 1,399
м
3
;
O~.Г
= ry:o.
Рео.
+
VЙ.О
РН.О
+
VO.
РО.
+
Viч.
PN.
=
=
0,988·1,977
+
1,939·0,805
+ 0,1957
·1,429
+
8,1474.1,251
=
=
14
кг
на
1
кг
топлива;
Оо.г
=
O~.Г
х
Т
+
ОСО.
+ O't +
Ofv
=
14·х
Т
+
0,547
+
0,88
+
+ 0,0175 =
14
х
т
+ 1,4445
кг.
Материальный
баланс
печи
приведен
в
табл.
Уll.2.
т
а
б
JI
И
Ц
а
VIl.2.
Предварительный
материальный
баланс
печи на
1
кг
клинкера
Приходные
I(оличество,
статьи
кг
Клинкер
Отходящие
га-
зы
Оо.г
14х
Т
+l,4445
Пылеунос
Оун
.
0,016
Итого..
ОП
=
14х
Т
+
+
2,4605 =
=100%
Расходные
статьи
Топливо
х
Т
Сырье
Ocw
ВОЗДУХ
ОВ
4.
Расчет
удельного
количества
теплоты
на
обраэование
1
кг
клинкера
Расходные
статьи
I
I(оличество,
кг
х
т
2,44
13,25х
Т
Количество
теплоты,
затраченной
на
нагрев
мате
риалов,
определяем
по
формуле
Q~
=
Qf
+
Q~
+
QK
'
где
Q~
=
на нагрев сухого
сырья
от
О
до
500
ОС;
QY
=
a~
c
I
,500
кДж;
1ЗЗ
С)
-
удельная
теплоемкость
сухого
сырья,
равная
1,06
кДжf(кг.
О
С);
Qf
= 1,563·1,06·500 =
830
КдЖ;
Q~
-
на нагрев
дегидратированного
сырья
от
500
до
9000
С;
Q~
=
(o~
-
O~)
С2
(900 - 500)
КдЖ;
Cz-
удельная
теплоемкость
дегидратированного
сырья,
равная
1,185
кджf(кг.
О
С);
Q~
=
(1
,563 - 0,0175)1,185·400
=732
кдж;
Q~
-
на
нагрев
декарбонизированного
сырья
от
900
до
14000
С;
Q§
=
(o~
-o~
-
o~o.)
Са
(1400 -\11>0)
кдж;
сз-
средняя
удельная
теплоемкость
прокаленной
сы
рьевой
смеси
в
интервале
температур
900-14000
С
[16];
сз=
1,03
кДжf(кг.
О
С);
Q~
=
(1
,563 - 0,0175 - 0,547)1,03·500 =
515
КдЖ.
Общее
количество
теплоты
на
нагрев
материалов
со
ставит
Q~=
830
+
732
+ 515=2077
КдЖ.
На
эндотермические
процессы
дегидратации
и
декарбо
низации
Q~HA
=67OO'O~+
(29,6СаО
+
17
MgO)G~
КдЖ,
где
6700
-
тепловой
эффект
дегидратации
каолина
при
температуре
450-500
ОС,
КдЖ;
СаО,
MgO -
содержание
СаО
и
MgO
в
сырьевой
смеси,
%.
"~HД
= 6700·0,0175 + (29,6.42,25 + 17.0,75) 1,563 =
2092
кДж,
На
образование
жидкой
фазы
при
14000
С
[35]
Qgл
=
=209
кдж.
Общее
количество
теплоты
равно
сумме
расходных
сталей:
'3t.
Приходные
статьи
Количество
теплоты,
выделяемой
при
клинкерных
минералов
при
температуре
[33,20]
:
образоваН!Н1
1100-14000
С
Q~кз
=
4,65С
з
S
+
6,20C
2
S + 3,47
СзА
+ 1
,09C
4
A.F
кДж,
где
4,65;
6,20;
3,47,
1,09
-
экзотермические
эффекты
образовани'l
(оответствующих
силикатов,
кДж,
на
0,01
кг
силиката,
СзS,
C
2
S,
СзА,
C
4
AF -
количество
силикатов,
определенных
по
заданному
хи
мическому
составу:
СзS
=
4,07CaO-7,6
SiO
z
- 6,72
АI
2
О
з
-1
,43
FеРз
=
=
4,07·65,45
-7,6·22,9
-
6,72·5,7
-1,43·4,15
= 48,12
%;
C
2
S =
8.6S10
2
-
3,07
СаО
+ 5,1
А1
2
О
з
+ 1,08
Fс.Оз
=
=
8,6·22,9
-3,07
·63,45
+.'5,1·5,7
+ 1
,оз··цз
=
23,33
"1u;
С
з
А=2,65АI
2
О
з
- 1,69
Fе2Оэ
=
2,65·5,7
-
1,69·4,15
= 8,09%;
C,AF
= 3,04
FezОз
=
3,04·4,15
= 12,62
%.
Тогда
Q~з
=
4,65·48,12+
6,20.29,55
+3,47.8,09
+ 1,09·12,62 =
449
кДж.
Энтальпия
клинкера
при
14000
С
и
удельной
теплоем
кости
с
н
л=l,093
кджf(кг.ОС)
[кл
=
QП
=
склfкл
= 1,093.1400 =
1530
кДж.
Энтальпия
газообразных
продуктов
разложения
СО
2
при
температуре
9000
С
и
Н
2
О
при
5000
С
с
учетом
скры
той
теплоты
парообразования:
[газ
=
Qгаз
= 987,6
a~o.
+
3488G
w
,
1952.4
где
987,6=
1,977 -
энтальпия
СО
2
при
900
ОС,
кДж/кг
(1952,4-
энтальпия
СО
2
,
кДж/м
S
[19];
1,977
-
плотность
СО
2
,
кг/м
3
)
;
795,1
3488=
--4
+2500 -
сумма
энтальпий
Н
2
О
при
500
ос
и
скры-
0.80
той
теплоты
парообразования
L
ир
,
кдж/кг,
0,804 -
плотность
Н
2
О,
кг/м
3
•
[газ
=
Q~аз
= 987,6·0,547 + 3488·0,0175 =
601
кДж.
Общее
количество
теплоты
равно
сумме
приходных
статей
QП
=
Q~кз
+
Q~л
+
Q~аз
=
449
+
1530
+
601
=
2580
кДж.
135
Тепловой
эффект
клинкероооразования
Qx
=
QP
-
QП
= 4378 - 2580 =
1798
кДж.
5.
Тепловой
баланс
(на
1
кг
клинкера)
Приходные
статьи
Количество
теплоты:
1)
от
сгорания
топлива
Qr
=
Q~
х
Т
=
35
200х
Т
кДж,
где
х
Т
-
удельный
расход
газа
на
обжиг
1
кг
клинкера,
м
З
;
2)
вносимой
шла
мом
Q~
=
(o~
Се
+
0'(V)
'м'
где
Се
-удельная
теплоемкость
сырьевой
смеси
[0,875
кДж/(кг.ОС)];
Q~
=
(1,563·0,875
+ 0,88)
15
= 34
кДж;
3)
с
присосанным
воздухом
Qg
=
У"УС
В
t
B
х
Т
=
10,25·0,03·1
,2971.15х
Т
=
6х
Т
,
где
СВ
-теплоемкость
воздуха
[1,2971
кДжj(мЗ,ОС)];
4)
энтальпия
вторичного
воздуха
при
температуре
t
B
•
BT
=400°
С
I~=
Q~=VB(I
-Y)C~
'в.ВТ
х
Т
=10,25О
- 0,03)
1,3294.400х
Т
=5288х
Т
,
rде
C~
-
теплоемкость
воздуха
при
400
ос,
равная
1,3294
кДж/(мS."С)
[35] ;
5)
от
экзотермических
реакций клинкера Q~
=
Qзкз=
=449
кДж
На
1
кг
клинкера (физическую
теплоту
при
родного
газа
не
учитывают);
6)
общее
количество
теплоты,
внесенной
в
печь:
~Qnp
=
35
200
х
Т
+ 34 +
6х
Т
+
5288х
Т
+ 449 =
40
494
х
Т
+ 483.
Расходные
статьи
Количество
теплоты:
1)
на
диссоциацию
СаСО
з
Р
080·
100
Qx
0,547·100·1658
Q
-.
- = 1620
кДж/кг,
1 - 56 - 56
136
где
Qx
-
количество
теплоты
на
диссоциацию
СаСО
з
,
равное
1658
кДж/кг
[35};
2)
на
испарение
влаги
Q~
=2500
Gt=
2500·0,83=
2200
кДж/кг.
где
2500 -
скрытая
теплота
парообразования,
кДж,
на
1
кг
влаги;
З)
удельное
количество
теплоты,
ушедшей
с
отходя
щими
газами:
Q~=
[(y~o,
Ссо,
+
y~.
C
N
• +
VЙ.О
Сир
+
У
а
•
Со.)
Х
Т
+
+
Y~02
Ссо.
+
vt
С
в
.
п
+
Vrv
С
в
.
п
]
t
o
.
r
=
[(0,988·1,7874
+
8.147Х
Х
1,2996 + , ,939·1 ,5224 + 0,1957·1
,3352)х
Т
+
0,'277·1,7874
+
+
1,100·1,5224
+ 0,0'22·1 ,5224]200 =
3114х
Т
+ 440
кДж,
где
С
со
.,
C
N
.,
Сн.о,
Со"
СВ
п
-
удельные
объемные
теплоемкости
газов
при
температуре
t
o
г=200~C;
4)
энтальпия
клинкера,
выходящего
из
IIечи:
If
=
Q~
= ICKJ\
t~J\=
'.1
,03·1200 = 1236
кДж/кг,
где
С~Jl=I,03
кДж/(кг,<>С)
-средняя
удельная
теплоемкость
клин
кера
при
температуре
1200
"С
(23,
табл.
27];
5)
энтальпия
пылеуноса
l~
=
Q~
=
О
ун
Сун
t
o
.
r
=
0,016·1,06·200
=
3,392
кДж/кг,
где
С
78
-
удельная
теплоемкость
уносимой
пыли;
для
цементно-обжиг
ательных
печен
Сун
=
1,06
кДж/(кг.ОС);
6)
утерянной
в
окружающую
среду
р_
Sn~Q
Q6-
1000
акл
'
где
Sp -
площадь
теплоотдающей
поверхности
корпуса
печи
(Sп=:rtDL=n·5·185=2910
м!);
AQ
-
количество
теплоты,
теряемой
в
окружающую
среду
1
м'
корпуса
печи
в
1
ч,
при
принятых
условиях
составляет
14650
кДж
[29];
акл
-
производительность
печи,
т/ч.
Тогда
р
_ 2910·14 650
Q6
- 1000.75 = 568
кДж;
J37
7)
на
образование
жидкой
фазы,
по
опытным
данным
равное
Q~
=
Q~л
= 209
кДж
[35];
8)
общее
количество
теплоты,
расходуемой
в
печи:
~Qp
=
1620
+
2200
+ 3114
х
т
+
440
+
1236
+ 3,392 + 568 +
+
209
= 6276,4 + 3114
х
т
кДж.
Из
уравнения
теплового
баланса
~Qпр=~Qр
опреде
ляем
удельный
расход
топлива:
40
494х
Т
+
483
= 6276,4 +
3114х
Т
,
откуда
или
6276,4 -
483
х
г
=
--'-----
= 0,155
м
3
40494-31]4
ат
= 0,155·0,765 = 0,1186
кг.
Удельный
расход
воздуха
для
горения
топлива
y~
=
У
в
х
Т
= 10,25·0,155 = 1,589
М
3
/М
3
•
Количество
вторичного воздуха
У
В
•
ВТ
=
Y~(I-y)=
1,589(1-0,03)
= 1,541
М
3
/М
3
•
Составляем
сводный
материальный
и
тепловой
балан
Lbl
(табл.
УН.3
и
УН.4).
т
а
б
л
и
ц
а
VII.3.
Сводная
таблица
материального
баланса
печи
на
1
кг
клинкера
(с
подстановкой
цифровых
значений)
Приходные
статьн
Кюшкер
....
Отходящие
газы:
Go.r=14X
ХО,1186+
+1,4445
Пылеунос
О
ун
ИТО
го
138
I
I(оличество
11
кг
I %
1
24,3
3,1050
75,3
0,0160
0,4
4,121
/100
Расходные
статьи
Топливо
х
Т
Сырье
G
cw
Воздух:
а
в
=13,25Х
XO,1I86
Невязка
Итого
I(оличество
кг
%
0,1186
3
2,440
59,1
1,5714
38,1
-0,009
-0,2
4,121
/
100
t
а
б
л
и
ц
а
VII.4.
Сводная
таблица
теплового
балаиса
печи
на
1
кг
клинкера
Приходные
статьн
От
горения
ТОПДН
ва:
Q?=35200X
ХО,155
Со
шламом
Q~
С
присосанным
воздухом:
Q
~
=
=6·0,155
От
экзотермиче-
ских
реакций
об
разования
УШJН-
кера
Q~
Энтальпия
вторич
ного
воздуха:
l~
=5288·0,155 .
Итого
~Qпр
Колнчество
теплоты
кДж
I %
5456
80,71
34
0,50
0,93 0,01
449
6,64
819,6
12,12
6760
100
Расходные
статьн
I
На
диссоциацию
СаСО
з
Qf
..
На
испаренне
вла-
ги
Q~
• ,
с
отходящими
га
зами:
Q/=3114X
ХО,155+440
,1
С
горячим
КЛJlнке
I
ром
Q~.
.
••
с
пылеуносом
Q~
в
окружающую
среду
Q~
••
На
образование
жидкой
фазы,
Q~
Количество
теплоты
кДж
I %
1620
2200
923
1236
3,4
568
209
24
32,5
13,7
18,3
0,1
8,3
3,1
Итого
:EQp. 6760
\100
Удельное
количество
теплоты,
расходуемой
на
обра
зование
1
кг
клинкера:
Q =
Q~
х
т
=
35200·0,155 = 5456
кДж.
Обычно
в
печах
5Xl85
м
Q,=5860
...
6910
кДж
[14З.
Удельный
расход
условного
топлива
Q·I00 5456·100
Х
Т
=29300=
29300
=18,6%.
Тепловой
коэффициент
полезного
действия
печи
со
ставляет
(Qx
+
Q~)100
'111
=
---';~---'----
Q~+Q~+Q~+Q~
(1798 +
2200)
100
5456 +
34
+ 0,93 + 819,6 = 63,3
%.
Технологический
коэффициент
полезного
действия
печи
1798·100
----
=33%.
5456
IЗ9