Роговой М.И., Кондакова М.Н., Сагановский М.Н. Расчеты и задачи по теплотехническому оборудованию предприятий промышленности строительных материалов
Подождите немного. Документ загружается.
Т
а б
JI
И
Ц
а
VII.17.
ПредваритеJlЬНЫ"
теПJlОВОЙ
баJlанс
зоны
обжига
на
1
кг
извести
Приходные
статьи
От
горения
топлива:
Qrop=Q~
8=
=352008,
где
8 -
искомое
коли-
чество
топлива,
м
з
.
.
С
воздухом,
проходящим
через
зону
охлажде·
ння,
QB
...
С
нзвестняком,
посту-
пающим
из
зоны
подо·
грева
в
зону
обжига.
Qп=Ксизвt~
=
= (1,608+0,052+
+0,009) 1,11·940,
где
К
-,расход
извест,
няка
на
1
кг
извести,
кг;
Сизв
-
удельная
тепло
емкость
известняка
при
t~б=9400
С,
равная
1,11
кДжf(кг.ОС)
Итого
180
I
!(ОJIиче-
~
СТВО"
кДж
Расходные
статьи
35200
777
1740
На
разложение
СаСО
з
:
Q
р.к
= 1,608·1780, .
где
1780
-
количество
теплоты,
необходимой
для
разложения
1
кг
СаСО
з
в
СаО
[4] . .
в
окружающую
среду
принимаем
n2=4%
ко
личества
теплоты,
вно
симой
в
шахту
печи
топливом
QORP=QE 8n2=
=
35
200
В·
0,04,
где
n2
-
потерянное
ко
личество
теплоты
в
окру
жающую
среду
к
коли·
честву
теплоты,
посту
пающей
в
зону
обжига
.
С
известью,
переходя-
щей
из
зоны
обжига
в
зону
охлаждения:
Q
'
•
=Сцt
об
=0,905х
352008
+2517
С
Х940
.....
продуктами
горения
топлива,
переходящи
ми
из
зоны
обжига
в
зону
подогрева:
Qn
г
=
(У
со
,
Ссо.
+
+У
н
•
о
сн.о+У
о
•
Х
Хс
о
•
+V
N
• C
N
.)
t~б
Х
Х8=(0,988·2,18+
+ 1,939·1,71 +
+ 0,4849·1 ,47 +
+
9,2518·1
,38)Х
х
940
8=17,95·940
8,
где
VCO"VH.O,VO.'VN.-
объемы
продуктов
сго
рания,
м
3
/м
З
топлива;
I
!(ОJIиче
CTBO~
кДж
2862
14088
850
ПРИХОдllые
статьи
Ито
го
Тогда
I
количе-I
СТВО.
кДж"
35200
В
+2517
п
родолженuе
табл
VI/.17
Расходные
ста1ЬН
Ссо.,
Сн.о,
Со.
cN.
-
средние
объемные
теп
лоемкости
газов
при
I
количе
СТВО,
кДж
t~б=9400
С,
кДж/(м
2
•
О
С)
16873
В
С
углекислотой,
выде-
ленной
при
разложении
СаС2з:
QCO.
=V~o.
t~б
Ссо.
=
=0,338·2,18·940,
где
V
~O.
-
объем
СО
2
,
выдеЛЯЮЩIIЙСЯ
от
раз
ложения
СаСО
з
,
мЗ/кг
V~o.
=
1,72·0,386 ·22,4
=
44
=0,338
M
3
jKr;
С
со
•
-
средняя
теп~о
емкость
СО
2
при
t
об
=
=940
0
С,
кДж/(мз,ОС),
равная
2,18
[28]
..
693
Итого
_
.•
18281
В
+4405
[' = 0,70·3400 =
2380
кДж/м
3
По
I-t-диаграмме
[19]
t
д
=
15100
С.
6.
Определение
количества
топлива
для
обжига
1
кг
извести
Составляем
тепловые
балансы
по
зонам
печи
(табл.
VII.16
и
VH.17).
Обозначим
через
В,
м
З
,
количе
ство
топлива,
необходимого
для
обжига
1
кг
извести
стандартlЮГО
качества.
ИЗ
теплового
баланса
зоны
об
жига
определим
В.
181
Для
определения
расхода
топлива
приравниваем
приход
теплоты
к
его
расходу
и
решаем
уравнение
от
росительно
В:
35
200В
+
2517
= 18281
В
+ 4405,
откуда
4405
-
2517
3
В=
=0,11
м
,илиО,l1·0,765=О,084
кг.
35200 - 18281
Расход
воздуха,
в
том
числе:
кислорода.
•
•.
V
o
.=2,4468.0,II=O,27
м
3
,
или
00,=
= V
о,
Ро,
=0,27
·1,429=0,386
кг
азота
. • . .
..
V
N
,=9,2038.0,11=1,012
м
3
,
илиО
N
,=
=V
NPN
2
=1,012·1,251=1,267
кг
Итого.
• . .
..
V
B
=V
O
,+V
N
.=O,27+I,OI2=1,282
м
3
,
или
Ов=Оо,
+ON.=0,386+I,267=1,653
кг
7.
Материальный
и
тепловой
балансы
печи
На
основании
приведенных
расчетов
материальных
балансов
обжига
известняка
и
горения
топлива,
а
также
подсчитанного
расхода
топлива
составляем
,сводный
ма
териальный
баланс
известковообжигательной
печи.
Рас
считываем
состав
и
количество
отходящих
из
печи
газов
на
1
Кг
извести.
Углекислого
газа:
182
от
сгорания
топлива:
0,988·0,11
=0,109
м
3
;
от
разложения
СаСО
з
и
МgСО
з
'
1,72(0,386
+0,003)
22,4
44
= 0,341
Всего:
V
со,
=0,109+0,341
=0,45
м
3
,
или
0co,=V
со,Рсо,
=0,45·1,977=089
кг.
Водяных
паров:
от сгорания
топлива:
1,939·
О,
11
=
0,21
м
З
;
0,03·22,4
от
нагрева
известняка:
1,72
18
0,064
м
3
.
Всего:
V
H
,0=0,21+0,064=0,274
м3,
или
OH~0=YH,oPH,0=0,274.0,804=0,22
кг.
Азота'
V N,=9,25.0,11=1,017
м
3
,
или
G
N
,
=у
N'pN,=1,017.1,251=1,272
кг/кг.
Кислорода:
V 0,=0,485.0,11 =0,053
м
3
,
или
00,
=у
оРо,=0,053.1,429=0,076
кг,
где
Рео"
Рн,О'
PN,'
Ро,
-
П,10ТНОСТИ
газов,
кг/м
З
[35З·
Итого:
Va,
= V
co
• + V
H
•
O
+ V
N
•
+ V
Oz
= 0,45 + 0,274 +
1,017+
+0,053
= 1,794
м
3
,
или
Оа
=
Оса.
+
ОН.О
+ 0N. +
00.
=
0,89
+
+
0,22
+ 1 ,272 + 0,076 =
2,458:кг.
Объемный
расход
дымовых
газов
составит
1,794·200000
V
a
=
24
= 14900
м
3
/ч.
Следовательно,
на
основании
данного
расчета
состав
ляем
сводные
балансы
печи
(табл.
VII.l8-VII.21)
т
а б
л
и
ц
а
VII.18.
СВОДНЫЙ
материальный
баланс
известковооб>Кигательной
печи
на
1
кг
извести
Приходные
статьи
Известняк:
СаСО
з
МgСО
з
R
2
СО
з
+Si0
2
.
Н
2
О
И
то
1
О
Топливо
Воздух:
02
N
2
В
с е
г
о
НеВЯЗI(а
баланса
I
I<оличе-ll
СТВО,
кг
Расходные
СТ8Т<"!
Известь
1,608
0,009
Итог
о
0,052
0,052
Отходящие
газы:
1,72
С0
2
Н
2
О
0,084
N
2
02
0,386
Итого
1,267
3,457
Всего.
3,458-3,457
---'---"---
100=0,03%.
3,458
I
количе
СТВО,кг
1
---
1
0,89
0,22
1,272
0,076
3,458
---
3,458
183
Т
а
б
л и
ц а
VII.19.
Сводиый
тепловой
баланс
зоны
обжига
на
1
кг
извести
(с
подстановкой
величины
расхода
топлива)
Количество
I
Количеств
..
Приходны~
lтатьи
теплоТы
)
РаС"ОДllые
статьи
теплоты
кДж
I
%
кДж
I
%
От
горения
топли-
На
разложение
ва.
углекислого
Qrop=35200·0,11
3870
60,6
кальция
Qp
1(
2862
44,8
С
ВОЗДУХОМ,прохо-
В
окружающую
дящим
через
зо-
среду
ну
охлаждения,
QOKP=35200·0,I1X
Qs
777 12,2
ХО,04
155
2,4,
С
известняком
и
С
известью,
нагре-
магнезиальной
известью,
нагре-
той
до
9400
С
850
13,3
тыми
до
9400
С,
С
продуктами
го-
Qu
.
1740
27,2
рения
топлива,
нагретыми
до
9400
С:
Qn.r =
16
873·0,11
1856
29
-
Теплота,
теряемая
от
разложения
СаСО
з
,
нагрето-
го
до
9400
С,
<lCO.
693
10,9
Невязка
-29
-0,4
Итого
63871
100
и
т о
г-о
6387
1
100
т
а б л
и
ц
а
VII.20.
Тепловой
баланс
зоны
подогрева
на
1
кг
извести
Колнчество
К()JIнчество
Приходиые
статьи
теплоты
Расходные
статьи
теплоты
кДж
I
%
кДж
I
%
С
продуктами
сго-
На
испарение
вла-
iPания
топлива:
ги
из
известня-
Q
п.г=
16
873
Х
ка:
ХО,11
1856
72,8
Q".в=G
и
•
о
Х
С
углекислотой,
выделенной
при
Х
i
и
•
о
=0,052.2700,
разложении
СаСО
з
,
нагрето-
где
G
И.О-
содер-
го
до
9400
С
693
27,2
жанне
влаги
в
из-
Итого
2549
1100
вестняке
на
продукции,
1
кг
КГ,
184
Приходные
статьи
Количество
теплоты
кДж
I %
11
родО.llженuе
тао.ll
V
11
20
Расходные
статьи
Iн,О-
энтальпия
1
кг
воды
при
тем
пературе
испаре
ния,
Кд1К/кг
.
С
уг
лекислотой,
выделенной
при
раЗЛО1Кении
МgСО
з
:
Qp.I(=GМgCO.
Х
ХI425=0,ОО9Х
Х1425,
где
GM/l
CO
.-
содержание
MgCO
s
в
иЗвест
НЯКе на
I
кг
про
дукции,
кг;
Колнчество
теплоты
кДж
I %
140
5,5
1425
-
количе
ство
теплоты
на
раЗДО1Кение
1
кг
MgCO
s
в
MgO,
K~1К/KГ
•
••
13
0,5
На
нагрев
извест
няка
от
О
до
940·
С
(из
ба
ланса
зоны
об-
1Кига)
• . • . 1740
68,3
В
ОКРУ1Кающую
среду
(nа=2%
от
кОличества
теплоты
посту
пающей
с
топли
вом):
QOIIP=Q~n'X
ХВ=35200Х
ХО,02·0,11
•
11
3
унос
с
ПРодукта
ми
горения
из
шахты
печи
(по
разности
балан-
са
2549-1970)'
579 22,7
Итого
2549 I
100
185
Т
а
б л и
ц
а
VII.2t.
Сводный
тепловой
баланс
известково-обжигательной
печи на
t
кг
извести
I(оличество
I
Приходные
статьи
теплоты
I
РаСХОД'Iые
статьи
кДж
I
%
От
сгорания
топ-
I
На
разложение
лив
а
3870
100
СаСО
з
I
То
же,
МgСО
з
.
I
На
испарение
вла-
ги
известняка
В
окружающую
среду
С
отходящими
продуктами
го-
рения
топлива
С
известью,
вы-
гружаемой
из
печи.
Невязка
баланса
Итого
3870 I 100,0
Итого
8.
Расчет
удельных
расходов
теплоты,
условного
топлива
и
к.
П.
д.
печи
1(0
~"чество
'lсплоrы
кДж
I
%
2862
73,9
13
0,3
140
3,6
266
6,9
579
15
39
1
-29
-0,7
3870 I
100
Определяем
удельное
количество
теплоты
на
получе
ние
1
кг
извести:
Q =
35200·0,11
= 3870
кДж.
Удельный
расход
условного
топлива
равен:
Q·100 3870.100
Ву
=
-р--
= =
13,2
% ,
QH
.усл
29 300
где
Q~.усл
-
теплотворная
способность
условного
топлива,
равная
29
300
кДж/кг.
Для
современных
работающих
газовых
печей
произ
подительностью
15-200
т
извести
в
сутки
уделыIыe
рас
ходы
составляют:
теплоты
4106-5866
кДж/кг
[9,35],
ус
ловного
топлива
13--14 % [35].
Коэффициент
полезного
действия
печи
определяем
как
отношение
полезно
расхо-
186
дуемой
теплоты
на
технологические
процессы
к
общему
количеству
теплоты,
поступившей
в
печь:
Qпол
Qи
в
+ Qp
к
+ Qp
м
fJп=--=
=
Qrop Qrop
140 + 2862 +
13
100
= 80 % .
3870
Следовательно,
80%
теплоты
от
общего
количества
затраченной
полезно
расходуется
на
обжиг
извести.
9.
Аэродинамический
расчет печи
и
подбор
дымососа
Рассчитываем
гидравлическое
сопротивление
печи.
а)
Гидравлическое
сопротивление
зоны
подогрева
Определяем
критерий
Рейнольдса
[4]:
Re
=
581
P:,d
M
,
где
Р
s -
удельная
производительность
печи,
т с
1
м
2
/сут;
d
M
-
средний
размер
кусков
обжигаемого
сырья,
м
Тогда
Re
=
581·10,2.0,06
= 356.
Коэффициент
сопротивления
(см.
приложение
16)
а=82;
ар
2
tJ.Р
под
= 0,000036
~
h
n
,
0,06
где
h
n
-
высота
зоны
подогрева,
м
Подставляя
числовые
значения,
получим
82.\0
22
tJ.Р
под
= 0,000036 '
3,75
=
190Па.
0,06
б)
Гидравлическое
сопротивление
зоны
горения
Определяем
критерий
Рейнольдса
[4]:
Re = 412
PSd
M
=
412·10,2·0,06
= 252.
Коэффициент
сопротивления
(см.
приложение
16)
а=85;
aPl
85·10,22
tJ.P
rop
= 0,00006 -
hоб
= 0,00006
7,5
= 654
Па.
d..
0,06
1.81
в)
Гидравлическое
сопротивление
зоны
охлаждения
Определяем
критерий
Рейнольдса:
Re
=
370.Р
s
d
и
= 370.10,2·0,06 = 226.
Коэффициент
сопротивления
(см.
приложение
16)
а=86;
aP~
86·10,22
l1P
ox
= 0,00002 - h
ox
= 0,00002 3,75 =
112
Па.
d
и
0,06
Общее
аэродинамическое
сопротивление
печи
равно
сумме
всех
сопротивлений:
/!"Р
=
/!"Р
под
+
~Pгop
+
~Pox
=
190
+
654
+
112
=
956
Па.
При
подборе
дымососа
учитываем
запас
давления
примерно
до
40%
к
общей
сумме
сопротивлений:
~P
= 1 ,4
~P
= 1,4·956 =
1338
Па.
При
подаче
горячих
газов
((у:х:=350
0
С)
необходимо
подачу
дымососа
рассчитывать
при
действительной
тем
пературе,
а
создаваемое
давление
определять
по
фор
~уле
где
1,2
Pt=~P
-,
Pt
1,2 -
плотность
воздуха,
кг/м
8
;
pt -
плотность
газов
при
t
1'
,,=350°
С;
1,3 3
Р!
=--'--
=0,565
KrjM
,
350
1+
273
где
1,3
-
плотность
газов
при
нормальных
условиях
(00
С
и
101325
Па).
Тогда
1,2
Pt =
1338
--
=
2810
Па
0,565 .
Объемный
расход
при
данной
температуре
со
ставляет
188
При
заданных
условиях
подбираем
специальный
ды
мосос
[60]
со
следующей
характеристикой.
Тип
дымососа
Д-13,5
Давление.
,
минимальное
максимальное
Подача:
минимальная
максимальная
Угловая
скорость
.
Кп.д.
2850
Па
3150 »
35000
м
3
/ч
87500
:.
00=101,55
рад/с
'У)в=0,65
Мощность
электродвигателя
дымососа
равна:
N
Vtht
3400·2810
= =
40'8
кВт.
3600·1000'У)в
3600·1000·0,65 '
Для
дымососа
Д-13,5
потребляемая
аэродинамичес
кая
мощность
равна:
N
=43
кВт
[18].
Дымосос
устанав
ливают
на
загрузочной
площадк&
печи.
Дымовую
трубу
делают
невысокой
(10-15
м)
[9],
и
она
служит
лишь
для
отвода
газов,
направляемых
в
нее
дымососом.
Воздух
В
шахту
печи
нагнетается
вентилятором
через
трубу,
уло
женную
в
нижней
части
шахты
над
конусом
разгрузочно
го
механизма.
Объемный
расход
воздуха
равен:
V
'
VBPB
1,282·200
000
з
= - = =
10680
м
/ч
в
24 24
.
Он
распределяется
таким
Qбразом,
что
в
печь
через
холодильник
его
поступает
70%
и
непосредственно
в
зо
ну
горения
-
30
% .
Подача
дутьевого
вентилятора
для
хорошо
герметизи
рованных
печей
должна
быть
не
менее
v;
=
10
680
мЗ/ч
при
расчетном
давлении
воздуха
Р
в
=2200
Па
[20].
По
номограмме
каталога
для
подбора
центробежных
венти
ляторов
высокого
давления
серии
ВВД
подбираем
венти
лятор
серии
ВВД
Ng
11
с
разъемным
кожухом;
к.
п.
д.
'YJB=
=0,55.
Условное
число
оборотовА=10000.
Угловая
ско
рость
А
10000·0,1047
oo='N=
11
=95,17рад/с(I06/м=О,I047рад!с).
Расчетная
мощность
электродвигателя
при
к.
п.
д.
пе
редачи
'YJп=0,95
равна:
10680·2200
13
кВт.
3600·1000'0,55·0,95
189'