Расчет вращающейся печи

 

SiO₂ 50... 55; Аl₂О₃ 15...25; Fe₂0₃+FeO 6,5... 10; СаО до 3; MgO до 4; Na₂0+K₂0 3,5...5.

 

Температура вспучивания  должна быть не более 1250 °С, а интервал вспучивания - не менее 50 °С.

 

2.3 Методика составления теплового баланса вращающейся печи

 

Тепловой баланс вращающейся печи для обжига керамзита составляют по следующей схеме.

Приходные статьи баланса:

1.Теплота от горения  топлива.

2.Физическая теплота, вносимая топливом.

З.Теплота, вносимая сырцом.

4.Физическая теплота первичного воздуха, подаваемого к топливосжигающему устройству.

5.Физическая теплота вторичного воздуха, поступающего в печь из холодильника.

6.Физическая теплота воздуха, подсасываемого через неплотности головки печи.

Расходные статьи баланса

1.Расход тепла на испарение  влаги.

2.Расход тепла на химические  реакции.

З.Потери тепла с керамзитом на выходе из печи.

4Лотери тепла в окружающую  среду.

5.Потери тепла с отходящими  газами.

6.Потери тепла с химическим недожогом.

Конечной целью расчета  теплового баланса является определение  расхода топлива, сжигаемого за 1 час работы печи, и его удельного расхода на 1 кг полученного керамзитового гравия. Для этого на основании статей прихода и расхода тепла составляют общее уравнение теплового баланса, из которого находят искомые величины.

 

2.4 Расчет теплового баланса вращающейся печи

 

Прежде чем приступить к расчету теплового баланса  печи, необходимо произвести дополнительные вычисления, результаты которых понадобятся  в дальнейшем. В качестве топлива  для печей могут использоваться мазут, природный или попутный газ. При расчете процессов горения определяют количество воздуха, необходимого для полного сжигания топлива и количество образующихся продуктов горения. Процесс горения рассчитывают независимо от количества сжигаемого топлива, поэтому количество воздуха, необходимое для горения, и объем дымовых газов, образующихся в результате сжигания топлива, определяют на единицу массы жидкого топлива и на единицу объема газообразного топлива, т.е. выражают в нм³/кг или нм³ /нм³ топлива. Рассмотрим примеры расчета жидкого топлива- мазута.

Расчет горения  мазута

Задание. Определить теплопроводность, объем воздуха и количество образующихся продуктов горения при сжигании мазута в туннельных печах для  обжига кирпича. Мазут имеет горючую  массу следующего состава, %:

 

Cr	Hr	Sr	Nr	Or	∑
87,2	11,7	0,5	0,4	0,2	100

 

Содержание золы A^r= 0,1%, содержание влаги W^r= 2%.

Произведем пересчет горючей  массы топлива на рабочую:

 

;

 

 и т. д.;

 

S^p=0,49; N^p=0,39; O^p=0,19.

 

Состав рабочего топлива, % по массе:

Cр	Hр	Sр	Nр	Oр	Ар	Wр	∑
85,4	11,45	0,49	0,39	0,19	0,2	2	100

 

Теплоту сгорания топлива  определяем по формуле(1):

 

 

Теоретически необходимое  для горения количество сухого воздуха  при коэффициенте избытка  определяется по формуле:

 

 

Где С^р, Н^р, О^р, S^р - содержание в рабочем топливе соответствующих элементов, %.

 

 

Атмосферный воздух содержит некоторое количество влаги, которое  можно выразить влагосодержанием d г/кг сухого воздуха. Поэтому объем  влажного атмосферного воздуха будет  больше, чем рассчитанный выше. Для  подсчета количества влажного атмосферного воздуха со значением d=10 г/кг сухого воздуха воспользуемся формулой:

 

 

 

Действительное количество воздуха при коэффициенте избытка  в корне факела :

Сухого воздуха 

 

;

 

Атмосферного воздуха

 

 

Количество и состав продуктов  полного горения при коэффициенте находим по формулам:

 

 

 

 

 

 

Всего сухих газов:

 

 

Общее количество продуктов  горения при  :

 

 

Процентный состав продуктов  горения при  :

 

;

 

;

 

;

;

.

Сумма продуктов горения 100%.

 

Таблица 1 – Материальный баланс процесса горения мазута

Приход	кг	%	Расход	кг	%
Топливо-мазут	100	5,84
Воздух:			Продукты горения:
О2=100 12,444 0,21 1,429	373,43	21,7	СО2=100 1,584 1,977	313,16	18,21
N2=100 12,444 0,79 1,251	1229,83	71,53	Н2О=100 1,506 0,804	121,08	7,04
Н2О=100 12,444 0,0016 10 0,804	16	0,93	N2=100 9,834 1,251	1230,23	71,54
			SO2=100 0,00343 2,926	1	0,06
			О2=100 0,379 1,429	54,16	3,15
			Невязка:
			(100 0,37)/1719,63=0,02	0,37	0,02
Итого	1719,26	100	Итого	1719,63	100

 

Исходные  данные

Длина печи 40 м, диаметр 2,5 м; топливо- мазут марки 20, производительность печи , формовочная влажность глины W=22%, влажность гранул на выходе из сушильного барабана W_c=7,5%, температура сырца при загрузке в печь t_c=66◦С, температура керамзита на выходе из печи t_к=830 ◦С, температура отходящих газов t_ог=430◦С, температура воздуха, подаваемого на горение t_в=200◦С, насыпная плотность керамзита 450кг/м³, масса сырца, загружаемого в печь Gc=6562,94 кг/ч, химический состав глины, %: СаО- 0,93; MgO- 4; ППП-7,7.

Приход тепла

1. От горения топлива:

 

кДж,

 

где В- часовой расход топлива, м ³ или кг.

2. Тепло, вносимое топливом:

 

кДж,

 

где С_т- удельная теплоемкость топлива, кДж/кг*К; t_T- температура топлива, поступающего на горение, ◦С; t_T=75 ◦С.

Удельная теплоемкость определяется по формуле:

для мазута

 

С_т=4,2(0,415+0,0006 t_T)=4,2(0,415+0,0006 75)=1,932, кДж/кг*К.

 

3. Тепло, вносимое сырцом:

 

кДж,

 

Где G_C- масса сырца:

 

кДж;

 

 кг/м³;

 

С_С- удельная теплоемкость сырца, кДж/кг*К:

 

 кДж/ кг*К. 

 

4. Физическая теплота воздуха, подаваемого на горение:

 

 кДж,

 

где С_В- удельная теплоемкость воздуха, равная 1,344 кДж/м³*К;

_- теоретический объем воздуха, необходимый для горения 1м³ или 1 кг топлива. Принят из расчета горения топлива для ; t_В- температура воздуха, подаваемого на горение. Принята t_В=200◦С.

5. Физическая теплота воздуха, подсасываемого через неплотности головки печи:

 

кДж,

 

Где ’- коэффициент избытка воздуха со стороны выгрузки печи, обычно принимают 1,4…1,5.

6. Физическая теплота вторичного воздуха, поступающего в печь из холодильника:

 

кДж,

 

Где - температура воздуха, выходящего из холодильника, равная 150…180^оС.

Расход тепла

1. На испарение влаги из сырца

 

кДж,

 

Где 2499- скрытая теплота  парообразования воды при 0 ^оС, кДж/кг; - часовая производительность печи по обожженному керамзиту, кг; - объем воды, выделяющейся при обжиге сырца, приходящегося на 1 кг керамзита, кг.

Определяем  . При насыпной плотности керамзита =450 кг/м³ и производительности печи 12,66 м³/ч

 

= 450 12,66=5697 кг/ч,

= ,

 

Где - расход абсолютно сухой глины на 1 кг обожженного керамзита.

 

кг/кг.

 

Расход сырца на 1 кг обожженного  керамзита

 

кг/кг,

 

Тогда =1,17-1,083=0,087кг/кг керамзита.

2. На химические реакции:

2.1. На разложение СаСО₃.

 

кДж,

 

Где 1587,6- эндотермический  эффект декарбонизации СаСО₃, кДж/кг.

 

; ,

 

Где СаО- содержание оксида кальция в глине, %;

100 моль СаСО₃; СаО- 56.

 

.

 

2. Разложение MgCO₃:

 

кДж,

 

Где 1318,8- эндотермический  эффект декарбонизации MgCO₃, кДж/кг.

 

 

; ,

 

Где MgО- содержание оксида кальция  в глине, %;

84,32- моль MgCO_3, 40,32- моль MgO.

 

.

 

3. Дегидратация глинистых материалов:

 

кДж,

 

Где 6720- эндотермический  эффект дегидратации глинистых материалов, кДж/кг; - расход тепла на дегидратацию глинистых материалов.

 

,

 

Где

 

 

4. Плавление силикатной массы:

 

кДж,

 

Где 315 кДж- удельный расход теплоты на образование стекловидной фазы, отнесенной к 1 кг обожженного керамзита.

Общий расход тепла на химические реакции

 

кДж.

 

3. Потери тепла с керамзитом на выходе из печи:

 

кДж,

 

Где t_K- температура керамзита на выходе из печи, ^оС, Ск- удельная теплоемкость обожженного керамзита при температуре t_K, кДж/кг*К, вычисляется по формуле

 

 кДж/кг*К.