Тепловые расчеты агрегатов с вращающимися печами

      3.4.10. Тепловые балансы циклонов

      Составляются начиная с IY ступени с целью определения температур поступающих в них газовых потоков. В качестве примеров рассмотрим тепловой баланс циклона II ступени, а затем - совместный тепловой баланс циклона I ступени, декарбонизатора и смесительной камеры.

      Тепловой баланс циклона II ступени.

      Считаем, что температура выходящих из него газов определена из теплового баланса циклона III ступени и составляет 740 °С, а температура материала, поступающего из циклона III ступени - 650 °С. Схемы составления тепловых балансов циклонов II, III, и IY ступеней сходны, но учитывается различие протекающих в них физико-химических процессов.

      Приход

      1.  Теплосодержание материала, поступающего из циклона III ступени

      q^п₁ = G^III-II_м * C_сс * t^III-II_гм = 1,822 * 1,040 * 650 =

      = 1232 (кДж/кг_кл)

      2. Теплосодержание газов, поступающих из циклона I ступени

      q^п₂= (V_СО2 * C_СО2 + V_N2 * C_N2 + V_O2 * C_O2 + V_H2O * C_H2O + V_в * C_в) *

      * t^I-II_г = (0,364 * 2,131 + 0,837 * 1,367 + 0,010 * 1,450 + 0,210 *

      * 1,668 + 0,070 * 1,385) * t^I-II_г = 2,382 * t^I-II_г

      Ориентировочные значения С_газ и С_сс берем при t^/_г = 800 °С, отвечающей значению t^т-пм, принятому при расчете потерь через ограждения печи.

      3. Теплосодержание пыли, поступающей из циклона I ступени

      q^п₃ = G^I-II_м * C_сс * t^I-II_г = 0,321 * 1,040 * t^I-II_г = 0,333 * t^I-II_г

      4. Теплосодержание присоса воздуха

      q^п₄ = V^в_прис.II * C^в  * t^в  = 0,0503 * 1,3 * 20 = 1,31

      Q^п  = Σq^п_i = 1233 + 2,715 * t^I-II_г

      Расход

      1. Затраты теплоты на декарбонизацию

      

      2. Теплосодержание материала, выходящего из циклона в декарбонизатор

      q^р₂ = G^II-д_м * C_сс * t^II-III_г = 1,773 * 1,04 * 740 = 1365

      3. Теплосодержание отходящих газов

      q^р₃ = (V_СО2 * C_СО2 + V_N2 * C_N2 + V_O2 * C_O2 + V_H2O * C_H2O + V_в * C_в) *

      * t^II-III_г = (0,373 * 2,11 + 0,873 * 1,36 + 0,01 * 1,441 + 0,21 * 1,652 + 0,12 * 1,378) * 740 = 1815

      4. Теплосодержание пыли в отходящих газах

      q^р₄ = G^II-III_м * C_сс * t^II-III_г = 0,312 * 1,040 * 740 = 240

      5. Потери в окружающее пространство

      q^р₅ = 30

      Q^р = Σq^р_i = 3500

      Q^п = Q^р; 1233 + 2,715 * t^I-II_г = 3500

      t^I-II_г = 835 °С

      Так как t^I-II_г и t^/_г различаются менее чем на 100 °С, уточнение температуры не производится (пример уточнения - см.п.3.4.11)  

      3.4.11. Совместный тепловой баланс циклона I ступени, декарбонизатора и смесительной камеры

      Приход

      1. Теплота сгорания топлива в декарбонизаторе

      q^п₁ = x^д_г * Q^р_н = 0,0636 * 33500 = 2131 (кДЖ/кг_кл)

      2. Теплосодержание газов, поступающих из печи

      q^п₂= (V_СО2 * C_СО2 + V_N2 * C_N2 + V_O2 * C_O2 + V_H2O * C_H2O + V_в * C_в) *

      * t^п-см_г = (0,081 * 2,204 + 0,335 * 1,392 + 0,004 * 1,478 + 0,084 * 1,723 +

      + 0,020 * 1,410) * t^п-см_г = 0,824 * t^п-см_г

      Ориентировочные значения теплоемкостей берем при t^/_г = 1000 °С, отвечающей значению t^п-см_г, принятому при расчете потерь через ограждения печи.

      3. Теплосодержание пыли, поступающей из печи с газами

      q^п₃ = G^п_пу * C_у * t^п-см_г = 0,0525 * 1,040 * t^п-см_г = 0,0546 * t^п-см_г

      4. Теплосодержание воздуха, поступающего из холодильника

      q^п₄ = 507 (по п.3.4.9)

      5. Теплосодержание пыли в воздухе из холодильника

      q^п₅ = 9 (по п.3.4.9)

      6. Теплосодержание материала из циклона II ступени

      q^п₆ = 1365 (по п.3.4.10)

      7. Тепловой эффект экзотермических реакций

      q^п₇ = 0,3 * (716 * С2S + 61 * С3A + 109 * C4AF)/100 =

      = 0,3 * (716 *29,6 + 61 * 8,1 + 109 * 12,6)/100 = 69,1

      Q^п = Σq^п_i = 0,878 * t^п-см_г + 4080

      Расход

      1. Затраты теплоты на декарбонизацию СаСО3

      

      2. Теплосодержание материала, поступающего в печь

      q^р₂ = G^I-п_м * C_сс * t^I-II_г = 1,129 * 1,040 * 835 = 1114

      3. Теплосодержание газов и пыли, выходящих из циклона I ступени

      q^р₃ = (2,382 + 0,333) * t^I-II_г = 2,715 * 835 = 2267 (из п.3.4.10)

      4. Потери в окружающее пространство

      q^р₄ = q^I_пот + q^дек_пот = 35 + 25 =60

      Q^р = Σq^р_i = 5210

      Q^п = Q^р; 0,878 * t^п-см_г + 4080 = 5210

      t^п-см_г = 1286 °С

      Уточняем значение t^п-см_г :

      q^{п-см(1200 °С)}_г,м = (V_СО2 * C_СО2 + V_N2 * C_N2 + V_O2 * C_O2 + V_H2O * C_H2O + V_в * * C_в + G^п-см_пу * С_у) * 1200 = (0,81 * 2,231 + 0,335 * 1,404 + 0,004 * 1,489 +

      + 0,084 * 1,750 + 0,020 * 1,422 + 0,0525 * 1,050) * 1200 = 1065  

      q^{п-см(1300 °С)}_г,м =(0,081 * 2,264 + 0,335 * 1,414 +0,004 * 1,500 +

      + 0,084 * 1,777 + 0,020 * 1,433 + 0,0525 * 1,050) * 1300 = 1165

      Составляем пропорцию:

      q^{п-см (1300)}_г,м          -   q^{п-см(1200)}_г.м          -   100 °С

      q^{п-см(1200 + х)}_г,м           -   q^{п-см(1200)}_г,м   -    х °С

      

      t^п-см_г = 1265 °С  

      ПРИЛОЖЕНИЕ. 

      Таблица П1.

      

      * - печи без внешних теплообменных устройств 

      Таблица П2.

      Данные о вращающихся печах мокрого способа производства для обжига цементного клинкера.

      

      * - В расчёте на влажность шлама W_н = 38%. Значения L/D_нар принимать в пределах 37 - 38. Удельные затраты теплоты на обжиг составляют 6000 - 7000 кДж/кг_кл. 

      Таблица П3.

      Данные о вращающихся печах сухого способа производства для обжига цементного клинкера с внешними теплообменными устройствами.

      

      Значения L/D_нар принимать в пределах 15 - 16. Удельные затраты теплоты на обжиг составляют 3600 - 4200 кДж/кг_кл. для печей с конвеерной решёткой можно использовать значение g^вн_v = 50 - 60 кг/(м³*ч). 

Таблица П4.

      Данные фирмы "Онода Цемент" о вращающихся печах с циклонным теплообменником и декарбонизатором RSP, работающих на мазуте.