Расходные статьи материального баланса.

1.1 Топливо.

х_т [кг/кг_кл]

 

1.2 Воздух.

G_в = ∙х_т =

G_в = = 13,522x_т [кг/кг_кл]

1.3 Теоретический расход сухой сырьевой смеси.

 ;

=1,524 [кг/кг_кл]

Расход сырьевой смеси

        

     [кг/кг_кл]   

1.4 Воздух для горения топлива

        

    Vв^г = L_в^д ∙ х_т = 7,435 ∙ х_т  [нм³/кг. кл.]

        

G_в^г = m_в^д ∙ х_т =9,613 ∙ х_т [кг/кг т.]

     

    1.5 Пылевозврат

Действительный расход сухого сырья, где а_пу принимаем равным 1%:

= 1,524 =0,152 [кг/кг.кл]

2. Приходные статьи материального баланса.

 

2.1 Общий пылеунос

 

 

= 10 ∙ 1,539/100 = 0,154 [кг/кг.кл]

2.2 Выход отходящих газов

G_ог=m_пг*х_т+G_Н2О^г+w +G_CO2^c [кг/кг.кл]

 

G_СО2^с = G_с^д ((ППП_с – 0,35Al₂O₃)/100) = 1,539((34,4 – 0,35∙3,73)/100) = 0,509 [кг/кг.кл]

 

G_H2O^г = G^o_c - G_СО2^с – G_кл = 1,539/(100 – 1) = 0,015 [кг/кг.кл]

 

    G_ог = 0,509 + 0,015 + 10,683 ∙ x_т = 10,683 ∙ x_т + 0,539

        

 

Таблица 2. Предварительный материальный баланс печи

Приход	Количество, кг/кг.кл	Расход	Количество, кг/кг.кл
1.Выход клинкера 2.Выход отходя-щих газов 3.Oбщий пылевы-нос	1   10,683 ∙ xг + 0,539     0,154	1.Расход топлива 2.Сырьевая смесь 3.Воздуха на горение 4. Пылевынос	хт   1,554   9,613 ∙ хт   0,154
Сумма	10,683 ∙ xт + 1,693	Сумма	10,683 ∙ xт + 1,706

 

 

Тепловой баланс холодильника

 

Приход:

1) Теплота с клинкером, входящим в холодильник:

 

Q_кл^вх=m_кл ∙ С_кл ∙ t_кл, [кДж/кг.кл],

 

где t_кл^вх=1350⁰С,

  С_кл=1,076 [кДж/м³ ∙ К],

 

 Q_кл^вх=1∙1350 ∙ 1,076=1452,6 [кДж/кг.кл.]

 

2) Теплота с воздухом на охлаждение:

 

а) Барабанный холодильник

V_в^охл = V_в^вт =0,8 ∙ L_в^д ∙х_т = 0,8∙7,435 ∙х_т = 5,948∙х_т [кДж/кг.кл];

 

t_c = 10 ⁰C; C_в = 1,297 [кДж/кг.кл];

 

Q_в^охл = 5,948∙х_т ∙10 ∙ 1,297 =77,145∙х_т 

 

б) Колосниковый холодильник

 

Q_в^охл = 3 ∙ 1,297 ∙ 10 = 38,91 [кДж/кг.кл];

 

где V_в^охл =3 [м³/кг. кл].         

 

Расход:

1) Теплота с клинкером выходящим из холодильник:

 

а) Q_кл^вых=m_кл∙С_кл∙t_кл^вых;

 

где С_кл=0,829 кДж/кг∙Кл,  t_кл^вых=200⁰С,

 

Q_кл^вых=1∙0,829∙200=165,8 [кДж/кг∙Кл].

 

б) С_кл=0,785 [кДж/кг ∙Кл],  t_кл^вых=100⁰С,

 

Q_кл^вых=1∙0,785∙100=78 [кДж/кг∙К].

 

2) Теплота с избыточным воздухом:

 

б) Q_в^изб = (V_в^охл - V_в^вт)∙ C_в = (3 – 5,948 ∙ х_т) ∙ 150 ∙ 1,305 =587,25 – 1164,32 ∙ х_т

 

3) Теплота через корпус:

 

Q_ч.к.^х = S · α ·(t_к – t_oc)/B_кл

 

где t_к=50⁰С,

  t_ос=10⁰С,

 

α = (3,5+0,062 · t_к) · 4,19 = (3,5 + 0,062 · 50) · 4,19 = 27,67

 

а) S=π · D · L =3,14 · 3 · 50 = 471 [м³]

 

Q_ч.к.^х = 471,0 · 27,67 · (50 – 10)/10000 = 52,13 [кДж/кг. Кл.]

 

б) S = 2 ·l ·h+2 · b · h+l · b

 

S = 20 · 6 · 2 + 6 · 5 · 2 + 20 · 5 =400 [м²]

 

Q_ч.к.^х = 400 · 27,67 · (50 – 10)/10000 = 44,27 [кДж/кг. Кл.]

 

 

4) Теплота со вторичным воздухом:

 

Q_в^`` = ΣQ_пр – (Q_в^изб – Q_кл^вых – Q_ч.к.^х)

 

а) Q_в^`` = 1452,6 + 77,145 · х_т – 165,8 – 52,13 = 1234,67 + 77,145 · х_т [кДж/кг ∙ Кл.]

 

б) Q_в^`` = 1452,6 + 38,91 – 78 – 587,25 + 1164 · х_т – 44,27 = 781,99 + 1164,32 · х_т [кДж/кг ∙ Кл.]

 

Таблица 3. Предварительный тепловой баланс холодильника

 

Приход	Количество, кДж/кг.кл		Расход	Количество, кДж/кг.кл
1.С клинкером входящим 2. Воздух на охлаждение	1452,6   77,145∙хт	1452,6   38,91	1. С клинкером выходящим   2. Теплота через корпус 3.Воздух: - избыточный     - вторичный	165,8     52,13     -     1234,67 + 77,145 · хт	78     44,27     587,25 – 1164,3∙хт   781,99 + 1164,3·хт
сумма	1452,6 + 77,145∙хт	1491,51	сумма	1452,6+ 77,145 · хт	1491,51

 

 

Тепловой баланс вращающейся печи.

Приход

1) Тепло от горения топлива

Q_н^р = 389 ∙ С^р + 1030 ∙ H^p + 108.9 (O^p + S^p) – 25 W^p = =389 ∙ 63,3+ 1030 ∙ 3,9 + 108,9 (6,56 + 0,53) – 25 ∙ 2,03 = 29267,217 [кДж/кг ]

Q_т = Q_н^р ∙ x_г = 29267,817∙х_т [кДж/кг Кл.]       

 

2) Тепло вносимое топливом

 Q_т^ф = х_т ∙ С_т ∙ t_т =0,92 ∙ 70 ∙х_т = 64,4 ∙х_т [кДж/кг Кл.]

 

3) Тепло вносимое сырьевой смесью

Q_c/cм = (G _c/cм^д ∙С _c/cм + G_Н2О^W ∙ C_Н2О) ∙ t_c = (1,539 ∙ 0,832 + 0,015 ∙ 4,19) ∙ 20 = 26,86 [кДж/кг Кл.]

 

4) Тепло возвратной пыли.

Q_п^Возв = G_п^Возв ∙С_п ∙ t_п = 0,152 ∙ 1,06 ∙ 100 = 16,112 [кДж/кг Кл.]

5) Тепло воздуха вторичного и первичного

Q_в^пер = V_в ∙ С_в ∙ t_в = 0,2 L_в^д ∙ х_т ∙10 ∙ 1,259 =0,2 ∙7,435 ∙х_т ∙ 10 ∙ 1,259 = 18,72∙ х_т

 

Теплота вторичного воздуха из теплового баланса холодильника

 

а) Q_в ^вт =1234,67 + 77,145 · х_т [кДж/кг Кл.]

б) Q_в ^вт = 781,99 + 1164,3·х_т [кДж/кг Кл.]

 

Расход

1. Тепловой эффект клинкерообразования:

Q_тек = Q_дек + Q_дег + Q_ж.ф. - Q_экз

 

где Q_дек=G_СаСО3∙1780 – теплота на декарбонизацию,

 

G_СаСО3=G_СО2^с∙МсаСО₃/(44 ∙ МСО₂),

 

G_СаСО3=0,59∙100/44=1,157 кг/кг. кл,

Q_дек=1,157 ∙ 1780 = 2059,46 [кДж/кг Кл.]

 

 

Q_дег=G_Н2О^г∙7880 – теплота на дегидратацию глины.

Q_дег= 0,015 ∙ 7880 = 118,2 [кДж/кг Кл.]

 

Теплота образования жидкой фазы:

 

Q_ж.ф.=100 [кДж/кг Кл.].

 

Теплота образования клинкерных минералов:

 

Q_экз=0,01∙(528∙C₃S+715∙C₂S+61∙C₃A+84∙C₄AF),

 

Q_экз=0,01∙(528∙50+715∙23+61∙10+84∙12) = 444,63 [кДж/кг Кл.]

 

Q_тек = 2056,46 + 118,2 + 100 – 444,63 = 1833,03  [кДж/кг Кл.]

 

 

2. С клинкером, выходящим из печи:

 

Q_кл^п=Q_кл^вх=1452,6 [кДж/кг Кл.]

 

 

3. Тепло с пылью:

 

Q_п= G_п^общ ∙ С_п ∙ t_о.г., [кДж/кг Кл.],

 

Q_п=1,06 ∙ 300 ∙ 0,154 = 48,97  [кДж/кг Кл.]

 

4. Тепло на испарение влаги из сырья

 

Q_м = 2500 ∙ G_Н2О^г =2500 ∙ 0,015 =37,5 [кДж/кг Кл.]

 

5. Потери тепла корпусом в окружающую среду:

 

Q_ч/к.=SF∙a(t_c-t_в)/В, [кДж/кг Кл.],

 

1. участок декарбонизации 50%, 150 - 250

2. участок: обжиг и охлаждение 50%, 200-300⁰С.

 

F₁ =3,14 ∙2,9 ∙ 0,2 ∙ 0,56 + 0,3 ∙ 0,56 ∙ 3,14 ∙ 2,44 = 230,7 м²

F₂ = 3,14 ∙ 2,44 ∙ 56 ∙ 0,5 = 214,5 м²

 

 

α₁ = (3,5 + 0,062 ∙ t_н) ∙ 4,19 = (3,5 + 0,062 ∙150) ∙4,19 = 53,63

α₂ = (3,5 + 0,062 ∙ t_к) ∙ 4,19 = (3,5 + 0,062 ∙200) ∙4,19 = 66,62

 

Q_ч/к^п_.= (230,7 ∙ 53,63∙ (150-10) + 214,5 ∙ 66,62 ∙ (200 – 10))/10200 = 436.0

[кДж/кг Кл.]

 

тогда потери через корпус печи, при условии что через корпус теряется около 80% тепла.

Q_ч/к = 436 + 436 ∙ 0,2 = 523,2 [кДж/кг Кл.]

6. Потери тепла с отходящими газами

Q_ог = [(L_CO2∙ C _CO2 + L_H2O∙ C _H2O + L_N2∙ C _N2 + L_SO3∙ C _SO3 + L_O2∙ C _O2) ∙ x_т + 

+(G_H2O^W + G_H2O^г)/ρ_H2O∙C_H2O + G_CO2/ρ _CO2 ∙ C_CO2] ∙ t_ог = [(1,177∙ 1,863 + 0,464∙ 1,542 + 5,958∙ 1,307 + 0,0037∙ 1,955 + 0,204∙ 1,356) ∙ x_т + (0,015 + 0,015)/1,542 + 0,509/1,977 ∙ 1,863] ∙ 300 = 3293,76 ∙х_т + 161,15

 

Находим удельный расход топлива

 

а) 29267,817 · х_т + 64,4 · х_т  + 26,4 + 16,112 + 1234,67 + 77,145· х_т + 18,72 · х_т = 1833,03 + 1452,6 + 48,97 + 37,5 +583,2 + 3293,76 · х_т + 161,15

 

26134,322 · х_т = 2839,268

 

х_т = 0,108   [кДж/кг ∙ Кл.]

 

[x] = 29267.817 · 0108/10200 = 0,309 =309 [кг. Усл. т/т. Кл.]

 

б) 29267,817 · х_т + 64,4 +26,4 + 16,112 + 781,99 + 1164,32 · х_т + 18,72 · х_т = 1833,03 + 1452,6 + 48,97 + 37,5 + 523,5 + 3293,76 · х_т + 161,15

 

27221,497 · х_т = 3232,248

 

х_т = 0,118 [кг/кг ∙ Кл.]

 

[х_т] = 29267,817 · 0,118/10200 = 0,338 =338 [кг. Усл. т/т. Кл.]

 

Сводные данные.

Таблица 6. Материальный баланс печи

Приход Материала	Количество, Кг/кгкл		Расход  материала	Количество, кг/кгкл
	а	б		а	б
1. Клинкер	1	1	1. Топливо	0,108	0,118
2. Отходящие газы	1,692	1,799	2. Воздух на горение топлива	1,038	1,134
3. Общий пылеунос	0,154	0,154	3. Сырьевая смесь	1,554	1,554
			4. Пылевозврат	0,152	0,152
Сумма:	2,846	2,953	Сумма:	2,859	2,966

Невязка:

              а) 100 ∙ (2,859– 2,846) / 2,846=0,35%

              б) 100 ∙ (2,966– 2,953) / 2,953=0,33%

Таблица 6. Тепловой баланс холодильника

 

Приход	Количество, кДж/кг.кл		Расход	Количество, кДж/кг.кл
	а	б		а	б
1.С клинкером входящим 2. Воздух на охлаждение	1452,6   8,33	1452,6   38,91	1.С клинкером выходящим   2.Через корпус   3.Воздух - избыточный - вторичный	165,8     52,13     - 1243,0	78     44,27     449,86 919,38
сумма	1460,93	1491,51	сумма	1463,01	1491,51

 

Таблица 7. Тепловой баланс печи

Приход	Количество, кДж/кг.кл		Расход	Количество, кДж/кг.кл
	а	б		а	б
1. Сгорание топлива (химическая теплота) 2.Физическая теплота 1. 3.Сырьевая смесь 2. 4.Возвратная пыль 3. 5. Воздух 4. - первичный 5. - вторичный	3160     6,955   26,86 16,112     2,021 1243	3453,53     7,599   26,86 16,112     2,208 919,38	1. ТЭК   2. С клинкером 3. С пылью 4. Испарение влаги 5.Через корпус печи 6. Отходящие газы	1833,03     1452,6 48,97   37,5   523,2   516,87	1833,03     1452,6 48,97   37,5   523,2   549,81
cсумма	4455,868	4425,689	сумма	4412,17	4445,11

 

Невязка:

              а) 100 ∙ (4455,868– 4412,17) / 4412,17=0,99%

              б) 100 ∙ (4463,163– 4461,582) /4463,163 =0,03%

 

Аэродинамический расчет

 

1. Объем газообразных продуктов на выходе из печи

V_пг=V_ог ∙ 1000 ∙ В_кл

 

а) V_о.г.=L_п.г.∙х_т+G_Н2О^w+г+G_СО2^с = 7,807 ∙ 0,135 + 0,015 + 0,015 + 0,509 = 1,59, м³/кг.кл,

б) V_о.г.=L_п.г.∙х_т+G_Н2О^w+г+G_СО2^с = 7,807 ∙ 0,123 + 0,015 + 0,015 + 0,509 = 1,59, м³/кг.кл,

а) V_пг=V_ог ∙ 1000 ∙ В_кл  = 1,59 ∙ 1000 ∙ 10,2 = 34039,97 м³/ч =

= 9,45 м³/с

б) V_пг=V_ог ∙ 1000 ∙ В_кл  = 1,49 ∙ 1000 ∙ 10,2 = 31899,09 м³/ч =

= 8,86 м³/с

 

 

Объем газообразных продуктов перед дымососом увеличивается из-за подсосов воздуха и составит:

 

V_п.г.` =1,15∙V_п.г., м³/с,

 

а) V_п.г.^`= 1,15∙9,45 =10,86 м ³/с,

б) V_п.г.^`= 1.15∙ 8,86 =10.18 м³/с.

 

Аэродинамические сопротивления печной установки:

 

Dр=Dр_ц + Dр_вх^газ +Dр_вых^газ + Dр_п+Dр_эл.ф.,

 

 

где Dр_п – сопротивление вращающейся части печи вместе с переходной камерой можно принять равным 100 Па

 

Dр_эл.ф. – гидравлическое сопротивление электрофильтра,

        Dр_эл.ф.=200-250Па,

 

Dр_газ –сопротивление газоходов, Dр_газ=70-100Па,

 

Dр_{ц –} сопротивление циклона = 200 – 300 Па

 

∆р_вых^газ, Dр_вх^газ – сопротивление входящих и выходящих газоходов

Dр_вых^газ = 50 – 150 Па; Dр_вх^газ = 50 – 100 Па

 

 

Dр_общ = 1,2 ∙ Dр = 1,2 ∙720 = 852 Па

 

Мощность, потребляемая дымососом:

 

N_д=х ∙ V_п.г.^` ∙ Dр_общ/h_общ­, кВт,

 

а) N_д=1,2 ∙ 10,86 ∙ 852/1000=11,1 кВт,

б) N_д=1,2 ∙ 10,18 ∙ 852/1000=10,4 кВт.

 

Основные теплотехнические показатели печной установки:

 

1) Тепловой КПД печи:

h_тепл=[(Q_тэк+Q_исп)/Q_г]∙100%,

 

а) h_тепл=[(1833 + 37,5)/4488,089] ∙ 100=41,67 %,

б) h_тепл=[(1833,03 + 37,5)/4463,163] ∙ 100=41,91%.

 

2) Технологическое КПД печи:

 

h_тех=(Q_тех/Q_г)∙100%,

 

а) h_тех=(1833,03/3160,92)∙100=57,99%,

б) h_тех=(1833,03/3453,53)∙100=53,077%.

 

 

 

 

Заключение.

 

    В данном курсовом проекте требовалось рассчитать теплотехническую эффективность замены барабанного холодильника на колосниковый. По результатам расчета удельный расход топлива на обжиг 1 кг клинкера до замены составлял 0,108 кг/кг_кл, после замены после замены увеличился до 0,118 кг/кг_кл. Увеличились потери с избыточным воздухом на 449,86 кДж/кг). Но уменьшились потери с выходящим из холодильника на 87,7. После замены удельный расход условного топлива увеличился на 29 кг.Усл.т/т.Кл.. Уменьшился теплотехнический КПД печи на 4 %.

 

 

Литература

 

1. Ю.М. Бутт, М. М. Сычёв, В. В. Тимашев «Химическая технология вяжущих материалов» М. Высшая школа 1980

 

2. Левченко П. В. «Расчет печей и сушил силикатной промышленности» М. Высшая шкала 1968 г.

 

3. Теплотехнические расчёты тепловых агрегатов в производстве вяжущих материалов Б. 1986

⇐ Предыдущая12

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: