Тепловые расчеты агрегатов с вращающимися печами

      G^II-III_м = G^II_м.вх - G^II-д = 2,32 - 1,97 = 0,348

      Осевшей в циклоне III ступени

      G^III-II_м = G^II_м.вх + G^II_CO2 - G^I-II_м = 2,32 + 0,013 - 0,321 = 2,012

      G^II_CO2= G^c(Mg)_CO2

      Поступившей в циклон III ступени

      G^III_м.вх = G^III-II_м.вх/h3 = 2,012/0,9 = 2,235

      Выходящей из циклона III ступени с газами

      G^III-IV_м = G^III_м.вх - G^III-II_м = 2.235 - 2.012 = 0,224

      Осевшей в циклоне IY ступени

      G^IV-III_м = G^III_м.вх+ 0,5*G^г_w - G^II-III = 2,235 + 0,5 * 0,018 - 0,348 = 1,896

      Поступившей в циклон IY ступени

      G^IV_м.вх =  G^IV-III_м/h4 = 1,896/0,95 = 1,996

      Выходящей из циклона IY ступени с газами

      G^IV_м.вых = G^IV_м.вх - G^IV-III_м = 1,996 -1,896 = 0,1

      Поступившей в циклон IY ступени из бункера сырьевой шихты

      G^б-IV_м = G^IV_м.вх + 0,5*G^г_w + G^ф_w - G^III-IV_м =

      = 1,996 + 0,5*0,018 + 0,016 - 0,224 = 1,797 (кг/кг_кл)

      Масса клинкера, поступающего из печи в холодильник

      G^п-к_кл = G^х-г_пу = 1 + G^х-п_пу = 1+ 0,085 = 1,085 (кг/кг_кл)

      Масса клинкера, выходящего из холодильника

      G^вых.х_кл = 1 - G^х-г_пу - G^х(сбр)_пу = 1 - 0,06 - 0,05 = 0,89

      Проверочный расчет

      G_сс + G^IV_м.вх = 1.543 + 0,1 = 1,643 ≈ G^б-IV_м = 1,797  

      3.4.7. Тепловой баланс печной установки

      (печь + холодильник + теплообменник)

      Составляется на 1 кг клинкера. Теплоемкости материалов приняты по табл.П10, газов - по данным [6]. Цель - определение затрат топлива хт, м³/кг_кл.

      Приход

      1.Теплота сгорания топлива

      q^п₁ = Q^р_н * х_т = 33300 * х_т кДж/кг_кл

      Если температура топлива t_т> 100 °С, см.примечание 5 к исходным данным.

      2. Теплосодержание сырья

      q^п₂ = (Gсс * Ссс + G^ф_Н2О * С^ж_Н2О) * t_с =

      = (1,543 * 0,870 + 0,016 *4,19) * 60 = 84,47

      3. Теплосодержание воздуха

      q^п₃ = [V^в_охл + V^в_перв + x_т *(a^IV   - a^гор) * V^р_а/a^гор ] * C^р_t * t^р =

      = [3,0 + 0,4 * х_т + х_т *(1,27 - 1,05) * 10/1,05] * 1,3 * 20 =

      = 78 + 64,9 * х_т

      Q^п = Σq_i = 33364,9 * х_т + 162,5 

      Расход

      1. Затраты теплоты на клинкерообразование

      q^р₁ =  G_кл * Q^кл_о = 1 * 1849 = 1849 кДж/кг_кл

      2. Затраты теплоты на испарение физической влаги

      q^р₂ = G^ф_w * r₀ = 0,016 * 2490 = 39

      3. Теплосодержание клинкера, выходящего из холодильника с температурой t^вых.х_кл, выбираемой по табл.П7.

      q^р₃ = G_кл * C_кл * t^вых.х_кл = 1 * 0,790 * 100 = 79

      4. Теплосодержание газов, выходящих из теплообменника

      q^р₄ = х_т * V^п.г_а * i^п.г_t +{[(а^IV - а_гор) * х_t * V^в_а/а_гор] * C^в_t + [V^c_CO2 + (V^ф_w +

+ V^г_w) * C^Н2О_t]} * t_о.г = x_т * 11 * 500 + [x_т *(1,27 - 1,05)* 10/1,05] * 1,323 +

+[0,266*1,895 +(0,023 + 0,019) * 1,554] * 350 = 5502,8 * x_т + 199

      Удельная энтальпия продуктов горения определена по i - t диаграмме [8,с.70].

      5. Потери теплоты в окружающее пространство (потери холодильником приняты по табл.П7)

      q^р₅ = q^п_пот + q^дек_пот + q^цикл_пот + q^труб_пот + q^х_пот =

      = 331 + 25 + (35 + 30 + 25 + 20) + 70 + 60 = 596

      6. Теплосодержание сбросного воздуха, имеющего температуру (150 - 180) °С

      q^р₆ = V^в_сбр * C^в_сбр * t^в_сбр= (3,0 - 9,1 x_т) *1,305 * 160 = 627 - 1892 * х_т

      7. Теплосодержание пыли в отходящих газах

      q^р₇ = G^IV_м.вых * C_сс * t_о.г = 0,1 * 1,020 * 350 = 35,7

      8. Теплосодержание пыли в сбросном воздухе

      q^р₈ = G^х(сбр)_пу * C_кл * t^в_сбр = 0,05 * 0,815 * 150 = 6,1

      Q^р = Σq_i = 3610,7 * x_т + 3351

      Q^п = Q^р ; 33364,9 * х_т + 162,5 = 3610,7 * x_т + 3351

      Затраты топлива х_т = 0,11 м³/кг_кл

      Удельные затраты теплоты на обжиг 1 кг клинкера в тепловом агрегате

       кДж/кг_кл

      Удельные затраты топлива в печи, в декарбонизаторе и в вихревой горелке

      х^п_т = х_т * Δ^п_т = 0,11 * 0,4 = 0,044 (м³/кг_кл)

      х^д_т = х_т * Δ^п_т = 0,11 * 0,6 = 0,066 (м3/кгкл)

      х^в.г_т = х^д_т * Δ^д_т = 0,066 * 0,07 = 0,0046 (м3/кгкл)

      3.4.8. Расчет потоков газов в циклонном теплообменнике  и декарбонизаторе

      1.Теоретические затраты воздуха для сжигания топлива

      V^в_а=1 = V^в_а/a^гор = 10,0/1,05 = 9,52 (м³/м³_т)

      2.Объем воздуха, подсасываемого в загрузочной головке печи

      V^в_{подс.загр} = (a_п - a_гор) * V_а=1 * x^п_т = (1,1 - 1,05) * 9,52 * 0,044 = 0,02 м³/кг_кл

      3. Коэффициент избытка воздуха на выходе из смесительной камеры

      

       (при одинаковых значениях a_п и a_д: a_см = a_п = a_д).

      4. Объем воздуха, подсасываемого в каждом из циклонов

      V^в_подс.I = V^в_а=1 * x_т * (a^I - a_см) = 9,52 * 0,11 * (1.12 - 1,07) = 0,051 (м³/кг_кл)

      V^в_{подс.ц(II,III,IY)} = V_а=1 * х_т * (a^m+1 - а^m) = 9,52 * 0,11 * 0,05 =0,052

      5. Объем газов, выходящих из печи, декарбонизатора, смесительной камеры и циклонов

      V^п-см_г = V^п.г_а * х^п_т + V^п_СО2 + V^в_{подс.загр} = 11 * 0,044 + 0,117 + 0,02 = 0,621 (м³/кг_кл)

      V^д-см_г = V^п.г_а * х^д_т + V^д_СО2 = 11 * 0,066 + 0,117= 0,842 (м³/кг_кл)

      V^см-I_г = V^д-см_г + V^п-см_г + V^см_СО2 = 0,842 + 0,621 + 0,104 = 1,566 (м³/кг_кл)

      V^I-II_г = V^см-I_г + V^в_подс.I = 1,566 + 0,052 = 1,619 (м³/кг_кл)

      V^II-III_г = V^I-II_г + V^в_подс.II + V^c(MgO)_CO2 = 1,619 + 0,052 + 0,0064 = 1,677 (м³/кг_кл)

      V^III-IV_г = V^II-III_г + V^в_подс.III + 0,5 * V^г_w = 1,677 + 0,052 + 0,5 * 0,023 = 1,741 (м³/кг_кл)

      V^IV_о.г = V^III-IV_г + V^в_подс.IY + 0,5 * V^г_w - V^ф_w =

= 1,741 + 0,052 + 0,5 * 0,023 - 0,019 = 1,785 (м3/кгкл)

      6. Расчет объемов компонентов продуктов горения на выходе из печи, декарбонизатора и смесительной камеры

      V^п.г_i = u^п.г_i * V^п.г_а * x_т * Δ^(п.д)_т

      Например:

      V^п.г(см)_N2 = 0,719 * 11,0 * 0,11 = 0,869

      V^п.г(п)_N2 = 0,719 * 11,0 * 0,11 * 0,4 = 0,348

      Результаты расчета газовых потоков сводим в табл.3.2, при этом

      V^п_СО2 = V^п.г(п)_СО2 + V^с(п)_СО2 и т.д.

      Таблица 3.2

      Объем газов на выходе из частей теплового агрегата

        
 

      3.4.9. Тепловой баланс холодильника (совместно с байпасным трубопроводом)

      Приход

      1. Теплосодержание клинкера, поступающего в холодильник

      q^п₁ = G^п-х_кл * C_кл* t^п-х_кл = 1 * 1,09 * 1200 = 1308 (кДж/кг_кл)

      2. Теплосодержание воздуха

      q^п₂ = V^в_охл * C^в  * t^в  = 3,0 * 1,3 * 20 = 78

      Расход

      1. Теплосодержание выходящего клинкера

      q^р₁ = 79 (по п.3.4.7)

      2. Теплосодержание вторичного воздуха

      q^р₂ =  V^в_втор * C^в  * t^в_втор = 3,4 * х_т * С  * t^в_втор =

      = 3,4 * 0,11 * 1.385 * t^в_втор = 0,517 * t^в_втор

      Ориентировочное значение С^в с С_кл для статей 2,3 берем по температуре вторичного воздуха, принятой для расчета потерь теплоты через ограждения печи (п.3.4.5); в нашем примере ее значение t^/_в = 300 °С

      3. Пыли вторичного воздуха

      q^р₃ = G^х-п_пу * C_кл* t^в_втор= 0,085 * 0,6974 * t_втор = 0,059 * t_втор

      4. Сбросного воздуха

      q^р₄ = 627 - 1892 * хт = 627 - 1892 * 0,11 = 419 (по п.3.4.7)

      5. Пыли сбросного воздуха

      q^р₅ = 6,11 (по п.3.4.7)

      6. Воздуха из холодильника в декарбонизатор, имеющего температуру (600- 650) °С

      q^р₆ = V^в_х-д * C^в_д * t^в_д = 5,7 * 0,11 * 1,357 * 620 = 527

      7. Пыли в воздухе на декарбонизатор

      q^р₇ = G^х-д_пу * C^в_кл * t^в_д = 0,015 * 0,940 *620 = 9

      8. Потери в окружающее пространство

      q^р₈ = q^х_пот + q^труб_пот = 60 + 70 = 130

      Q^р = Σq^р_i = 0,576 * t^в_втор + 1170

      Q^р = Q^п ; 1386 = 0,576 * t^в_втор + 1170

      t^в_втор = 375 °С

      Значение t^в_втор и t^/_в различаются менее чем на 100 °С, и уточнение t^в_втор не производится (пример уточнения - см.п.3.4.11)