книги / Производство керамзита
..pdfаи=24,4 ккал/(м2-ч-°С); или 28,37 Вт/(м2-°С); а2= 12,8 ккал/(м2-ч-°С), или 14,88 Вт/(м2-°С);
а{= ак+ а и=26,35 ккал/(м2-ч-°С), или ^0,64 |
Вт/(м2-°С); |
||
|
(700— 15*0,0114) |
|
|
Со.с - |
1/26,35 + 0,2/0,7+1/12,8 |
= |
|
*=» 19,5 ккал/кг, или |
81,9кДж/кг. |
||
Суммарные потери теплоты |
корпусом печи составляют |
||
97.4 ккал/кг, или 409 |
кДж/кг. Потери теплоты в холодильнике при |
||
нимаем равными 23 % |
потерь теплоты корпусом печи, что составит |
||
22.6 ккал/кг, или 94,9 |
кДж/кг. |
|
120 ккал/кг, или |
Общие потери теплоты в окружающую среду |
504кДж/кг.
Общий тепловой баланс вращающейся печи с холодильником.
Расходные статьи теплового баланса. 1. Расход теплоты на испа рение влаги из сырца
^н,о = ^н 3о ~ ^,372-597 = 222 ккал/кг, или 932,4 кДж/кг.
2.Тепловой эффект керамзитообразования 215,11 ккал/кг, или
903.4кДж/кг.
3.Потери теплоты с отходящими газами (/о.г=250°С)
Qo.r = l^LOa ССО, + ^НзО Q+0 Н- П ', |
+ |
+ к . (а — 1)СВ] xto.r + (КНз0 Сн2о + Vlo, <чо,> 'о.г =
=(1,013-0,427+1,976 • 0,364+7,764 - 0,31+7,6 • 0,3—12)*т• 250+
+(0,569-0,367+0,0215-0,427) -250= (0,435+0,7+2,41+2,37) -250хт+
+(0,208+0,00915) • 250=5,935 • 250*т+0,217 • 250= 1483,75хт+
+54,25 ккал/кг, или 6230хт+227,85 кДж/кг.
4. Потери теплоты с керамзитом на выходе из холодильника с учетом ввода опудривающей добавки (8 % Gc)
QK= GKct= 1 - 0,18680= 14,9+1 • 0,08• 0,2• 80=
=1,3+14,9=16,2 ккал/кг, или 67,82 кДж/кг.
5.Потери теплоты в окружающую среду
Qo.jc= 120 ккал/кг, или 502,35 кДж/кг.
6. Потери теплоты с воздухом, выбрасываемым в атмосферу из холодильника,
Qb = 6 cb0,6^b= 29+26,5*т ккал/кг, или 121,4+110,9хт кДж/кг,
где С?св*0,6 — избыточное количество воздуха, подаваемого в хо лодильник.
Общий расход теплоты 2QP = 1510,25хт+656,56 ккал/кг, или 3174.6 кДж/кг.
Приходные статьи теплового баланса. 1. Приход теплоты в ре зультате горения топлива
QT= QpM*T = 8560;tTккал/кг, или 41 670хт кДж/кг.
2. Физическая теплота топлива (/Х= 10°С)
Q4>t = G/ta:t = 1 0,368-10=3,68*т ккал/кг, или 17,91хт кДж/kf*
3. Физическая теплота воздуха (а = 2, £В=15°С)
Qф в = 1/двсв/в= 9,51 • 2• 0,31 •хг• 15= 88,6хт ккал/кг» или 372хт кДж/кг.
4. Физическая теплота материала (/М= 10°С)
ТЗФс = (1,12• 0,24+0,372 1) 10=2,68+0,72 = 6,40+1 +0,08 *10• 0,2 = 6,4+0,16 = 6,56 ккал/кг, или 27,46 кДж/кг.
Общий приход тепла
2Qn = 8652,28дгт+6,56 ккал/кг, или 42 119*т+27,46 кДж/кг,
т. е. 7142хт=650.
Расход топлива хт=0,091 нм3/кг. Расход теплоты 77$, ккал/кг,-. или 3244,8 кДж/кг. Количество газов, отходящих из печи;* 18,353**+'
+0,217 |
== 1,882 нм3/кг, или 23 400 |
нм3/ч. Запыленность газов, от*о-. |
дящих из пыльной камеры ~60 г/м3. |
||
Зональные тепловые балансы. Тепловой баланс холодильника^ |
||
Приход теплоты. |
|
|
1. |
Приход теплоты с воздухом |
|
Qb |
G^Cbtb== 9,5lxT(icB/B= 9,51 |
*0,091 •2'* 1&■»0;31= 8- ккал/кг, |
|
или 33,48 |
кДж/кг. |
2. Приход теплоты с керамзитом
Qi< = GKcKtu = 1• 0,19• 1000= 190' ккал/кг*, или 795,5
Сумма приходных статей 2<Эл = 1,98 ккал/кг |
кДж/кг. |
||||
- |
* |
——-- --- - — —мса — ^ уv |
, или 828,98 кДж/кг. |
||
Расход теплоты. |
1. Потери тепдо.ты е у ' |
||||
|
Qм = 1• 0,19-80= 15,2 |
-териалом |
|||
2. |
Потери теплоты ц |
>Г' ИЛ" 63,64 |
|||
|
|
Qq.9 |
Жжающую среду |
|
|
|
Потери |
т*** |
-л,6 ккал/кг, |
или 94,62 кДж/кг. |
Qb^ " .плоты с воздухом, уходящим из холодильника, -=9,51х1асв/хв=0,53-<1в ккал/кг, или 2,2ПХВкДж/кг.
Сумма расходных статей
2Qp=37,8+0,53<ib ккал/кг, или 158,26+2,2ИХВ кДж/кг.
Температура воздуха на выходе из холодильника **в= (198—37,8)/0,53= 302 °С.
Тепловой баланс зоны вспучивания. Приход теплоты. 1. Приход теплоты с воздухом из холодильника
Q\ = GucatB= 9,51*0,091 • 1,4• 0,31 • 302= 113 ккал/кг. или 54,42 кДж/кг,
где 1,4—коэффициент избытка воздуха, подаваемого из холодиль ника в барабан вспучивания.
222
2.Приход теплоты с воздухом из аэрожелоба
а= 1,4-0,7 = 0,7, /в= 196 °С,
Q"b= GBcBtB= 9,51 0,0908 <0,70 • 0,31 • 196=36,9 ккал/кг, или 154,49 кДж/кг.
3. Приход теплоты с воздухом, подсасываемым через уплот нение, при а = 0,2; /В=15°С:
Q'"B= 9,51-0,0908-0,2-0,31 • 15=8 ккал/кг, или 33,48 кДж/кг.
4.Приход теплоты в результате горения топлива — 775 ккал/кг, или 3244,77 кДж/кг.
5.Приход теплоты с материалом из зоны подогрева при /м =
=350 °С:
Qu = GMcutJd = 1,12-0,26-350= 102 ккал/кг, или 496,5 кДж/кг.
6. Физическая теплота топлива
Q*T== 0,334 ккал/кг, или 1,4 кДж/кг.
7. Приход теплоты в результате образования соединений желе за и алюмосиликатов'
Qk=6,32+34,37 = 40,69 ккал/кг, или 170,36 кДж/кг.
Сумма приходных статей
2Qn = 1039 ккал/кг, или 4350 кДж/кг.
Расход теплоты. 1. Расход теплоты на образование жидкой фа зы Qp3= 40 ккал/кг, или 167,47 кДж/кг.
2.Расход теплоты на декарбонизацию СаС03 и MgC03, содер жащихся в глине, QpA= 24,4 ккал/кг, или 102 кДж/кг.
3.Потери теплоты с керамзитом, уходящим в холодильник,
Qk= GKcKtK= 1• 0,2-1000=200 ккал/кг, или 837,4 кДж/кг.
4. Потери теплоты в окружающую среду 68,7 ккал/кг, или
287,6 кДж/кг.
5. Расход теплоты на дегидратацию глинистых минералов сырья 138 ккал/кг, или 577,8 кДж/кг.
6. Потери теплоты с газами, отходящими из зоны вспучивания (а= 1,6),
Qo.r= G0.rct (16,463*т+0,217)0,332= 0,566/* ккал/кг, или 2,37/* кДж/кг.
Сумма расходных статей
2QP = 471,1+0,566/* ккал/кг, или 1972,4+2,37/* кДж/кг; /*= 568/0,566 «1000 °С.
Тепловой баланс зоны подогрева. Приход теплоты. 1. Приход теплоты с газами из зоны вспучивания 569 ккал/кг, или 2378,1 кДж/кг.
2. Приход теплоты с воздухом, подсасываемым через уплот нение,,
QB= 6 ккал/кг, или 25,12 кДж/кг.
3. |
Приход теплоты |
с материалами |
из зоны испарения (/м^5 |
|||
= 150 °С). |
|
|
|
|
|
|
Qu= GMcMtM= 1,12-0,24-150= 40,4 ккал/кг, |
или 169,15 |
кДж/Кг- |
||||
Сумма приходных статей |
|
|
|
|||
|
|
2Qn=614,4 ккал/кг, или 2570,7 кДж/кг. |
|
|||
Расход теплоты. 1. Потери теплоты с |
материалом, |
уходящим |
||||
в зону обжига, |
102 ккал/кг, или 427 кДж/кг. |
|
|
|||
2. |
Потери |
теплоты |
в |
окружающую среду— 19,5 ккал/кг, или |
||
81,6 кДж/кг. |
теплоты |
с |
газами, уходящими в зону |
испарении |
||
3. |
Потери |
|||||
(а * 1,8) |
|
|
|
|
|
Q0 г= (18,353*т+0,217) 0,415/*= (18,353 0,0908+0,217)0,415/*=* =0,782/* ккал/кг, или 3,27/* кДж/кг.
Сумма расходных статей:
2QP= 121,5+0,782/* ккал/кг, или 508,7+3,27/* кДж/кг; /*=492,9/0,782=630 °С.
Тепловой баланс зоны испарения. Приход теплоты. 1. Приход теплоты с газами из зоны подогрева 492,9 ккал/кг, или 2063.7 кДж/кг.
2. Физическая теплота материала 6,56 ккал/кг, или 27,5 кДж/кг. Сумма приходных статей 2Qn= 499,5 ккал/кг, или 2091,2 кДж/кг. Расход теплоты. 1. Потери теплоты с материалом, уходящим
из зоны испарения в зону подогрева, 40,4 |
ккал/кг, или 169,1 кДж/кг. |
||||||
2. |
Расход |
теплоты |
на испарение |
влаги |
222 |
ккал/кг, |
иля |
929.5 кДж/кг. |
теплоты |
в окружающую |
среду |
9,2 |
ккал/кг, |
или |
|
3. |
Потери |
38.5кДж/кг.
4.Расход теплоты на нагрев влаги сырья 37,2 ккал/кг, или
155.7кДж/кг.
5.Потери теплоты с отходящими газами 189,25 ккал/кг, или
792,3 кДж/кг.
6. Невязка баланса 1,45 ккал/кг, или 6 кДж/кг. Сумма расход ных статей 2QP = 499,5 ккал/кг, или 2091,3 кДж/кг.
В табл. 21 сопоставлены расчетные показатели рас* хода теплоты на обжиг керамзита при нормальных уело* виях с температурой отходящих из печи газов 200 °С и избытке воздуха а = 1,05 и при отклонениях — темпера* туре отходящих газов 500—700 °С и избытке воздуха а, равного 1,65 и 2.
Из данных расчета теплового баланса видно, что теоретически потребная теплота для обжига керамзита составляет всего около 800—950 ккал/кг, илй 3350— 3977.5 кДж/кг. Вместе с тем результаты расчетов (см. табл. 21) показывают, как могут возрастать расходы теплоты только при увеличении избытка воздуха и тем пературы отходящих из печи газов. Так, если при тем-
Т-\
Температура отходящих газов, °С |
Избыток |
а |
|
|
воздуха |
2001,05
1,25
3001,65
2
5001,65
2
6001,65
2
700 |
1,65 |
|
2 |
Потеря теплоты с |
Расход теплоты на |
Расход условного топлива, |
||||
отходящими газами |
обжиг |
1 кг керамзита |
кг, на обжиг керамзита |
|||
|
кДж |
|
кДж |
1кг |
1 т |
1 м3 при |
|
|
0„=400 кг/м3 |
||||
102 |
427 |
791 |
3311,7 |
0,113 |
113 |
45 |
111 |
464,7 |
801 |
3353,6 |
0,114 |
114 |
45,6 |
131 |
548,5 |
810 |
3391,3 |
0,116 |
116 |
47,6 |
149 |
623,8 |
837 |
3504 |
0,119 |
119 |
54 |
483 |
2022 |
1168 |
4890 |
0,166 |
166 |
65,4 |
580 |
2428,3 |
1251 |
5237,6 |
0,179 |
179 |
71,6 |
585 |
2449 |
1270 |
5317 |
0,18 |
180 |
72 |
794 |
3365 |
1500 |
5280 |
0,214 |
214 |
85,6 |
827 |
3462,4 |
1528 |
6397,4 |
0,218 |
218 |
87,2 |
1127 |
4718,5 |
1802 |
7544,6 |
0,243 |
243 |
97,2 |
кпд вращающейся печи, %
22
21,7
21,5
20,8
14,9
13,9
13,7
12,6
11,2
97,2
пературе |
отходящих |
газов |
200 °С |
и избытке |
воздуха |
|
а = 1 ,0 5 |
расход топлива |
составляет |
791 |
ккал/кг |
||
(3312 кД ж /кг), то при |
температуре |
отходящих |
из печи |
|||
газов 600 °С и избытке воздуха а = |
2, как |
это |
нередко |
бывает на плохо работающих вращающихся печах, рас ход теплоты возрастает до 1500 ккал/кг (6280 кД ж /кг), т. е. более чем в 2 раза. Если к тому же и другие потери теплоты завышены, например в окружающую среду при недостаточной изоляции корпуса печи, с горячим керам зитом и т. д., то расходы теплоты иногда увеличиваются в 2,5—4 раза и достигают 2500—2900 ккал/кг (10 647—
12142 кДж/кг).
Втабл. 22 приведены сводные тепловые балансы вра-
щающихся печей Лианозовского керамзитового завода и Братиславского керамзитового завода в ЧССР, со ставленные на основании их теплотехнического обследо вания ВНИИстромом, НИИжелезобетоном и НИИСтрой материалов (г. Брно).
Сравнение основных показателей тепловых балансов показывает большой перерасход топлива. Так, хотя рас ход теплоты из печи № 2 Лианозовского завода снижен до 1516 ккал/кг (6347 кД ж/кг), все же имеются большие резервы для дальнейшего улучшения ее работы. И это убедительно подтверждается опытом того же завода. Достаточно было снабдить вращающиеся печи теплооб менным устройством, устроить пороги и улучшить конст рукцию горелки, как расход топлива на тех же печах был доведен до 1350— 1410 ккал/кг (5652—5903кДж/кг). К сожалению, теплообменники и другие устройства, рез ко улучшающие экономические показатели обжига ке рамзита, еще не получили массового применения.
Анализ тепловых балансов и передовой опыт керам зитовых предприятий позволяют наметить основные пу ти рационализации обжига керамзита.
Основной источник экономии топлива — снижение теплопотерь с отходящими из печи газами и в окружаю щую среду, все еще составляющих около 1000— 1300 ккал/кг (4187—5443 кД ж /кг).
Этого можно достигнуть прежде всего за счет более полного использования отходящих газов на сушку и предварительный подогрев материала; резкого сниже ния их температуры на выходе из печи; радикального снижения избытка воздуха, на бесполезный нагрев ко торого затрачивается огромное количество теплоты;
<r)
Рис. 54. Виды теплообменников
а —схема внутрипечного теплообменника вращающейся печи Волгоцеммаша: / —обечайка печи; 2 —места крепления теплообменных элементов; 3 —выход керамзита; 4 —теплообменные элементы; б —теплообменник в виде, рифленой Футеровки, установленный во вращающейся печи Белгородского КСМ: в — внутри печной трубчатый теплообменник НИИкерамзита; / —корпус печи; 2~- трубы теплообменника; 3 —крепления
ликвидации подсосов третичного воздуха; уменьшения теплопотерь в окружающую среду. Другой существен ный источник сокращения теплоты на обжиг керамзи т а — регенерация теплоты остывающего керамзита и ис пользование его на подогрев топлива и воздуха, направ ляемых в печь. Только снижение температуры отходя
щих газов до 150—200 °С |
вместо |
400—700 °С, сокраще |
|||
ние |
избытка |
воздуха до |
нормального значения |
(а = |
|
= |
1,05... 1,1 |
вместо а = 1 ,6 5 ...2) |
и уменьшение |
тепло |
потерь в окружающую среду позволят добиться сокра щения расхода теплоты минимум на 20—35 %.
Реализация указанных мер потребует широкого внед^ рения передового опыта керамзитовых предприятий и ряда технических решений по дальнейшему улучшению
228
Таблица 22. Тепловые балансы вращающихся печей |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Лианозовский завод |
|
|
|
|
Статья |
печь №5 без порога |
печь №6 с порогом |
печь №2 без теплооб |
печь №2 с теплообмен |
||||
22x2,3 м |
|
22x2,3 м |
менника 40x2,5 м |
ником 20x2,5 м |
||||
|
ккал/кг |
% |
ккал/кг |
°/о |
ккал/кг |
% |
ккал/кг |
% |
|
(кЛж/кг) |
(кДж/кг) |
(кЛж/кг) |
(кДж/кг) |
|
|
|
|
|
|
Приход теплоты |
|
|
|
|
|
Химическая |
и |
физи |
1904 |
98,5 |
1850 |
98,5 |
1482 |
97,8 |
1320 |
98,5 |
|
ческая теплота |
топ |
7972 |
|
7745 |
|
6204,8 |
|
55z6,5 |
|
||
лива |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Физическая |
теплота |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
керамзита, |
охлажда |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ющегося |
в печи и . |
|
|
|
|
|
" |
|
|
||
холодильнике |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Теплота |
материала |
8,6 |
0,5 |
9 |
0,4 |
8 |
0,5 |
10 |
0,5 |
||
|
|
|
|
36 |
|
37,7 |
|
33,5 |
|
41,8 |
|
» |
|
воздуха |
19,4 |
1 |
21 |
1,1 |
26 |
1,7 |
20 |
1,5 |
|
|
|
|
|
81,2 |
|
88 |
|
' 1С8,8 |
|
83,6 |
|
Итого |
|
|
|
1938 |
100 |
1880 |
| 100 |
1516 |
| 100 1 |
1350 |
^ 100 |
|
|
|
|
8114 |
|
'7871 |
|
6347 |
I |
5652 |
|
На |
испарение |
влаги |
363 |
18,7 |
340 |
18 |
245 |
16,2 |
323 |
24 |
|
|
|
|
|
1520 |
|
1423,5 |
|
1025,7 |
|
1352 |
|
На химические |
реак- |
113 |
6 |
115 |
6 |
106 |
7 |
110 |
8,4 |
||
ции |
|
|
|
473 |
|
481 |
|
443,8 |
|
460,5 |
|
Потери |
теплоты с |
1090 |
56,4 |
1120 |
60 |
885 |
58,6 |
634 |
46,5 |
||
отходящими газами |
4564 |
|
4689 |
|
3705 |
|
' 2654 |
|
|||
То |
же, |
в окружаю |
220 |
п ,з |
232 |
12,2 |
128 |
8,5 |
130 |
9,8 |
|
щую среду |
|
921 |
|
'971 |
|
536 |
|
544 |
|
||
То же, при выгрузке |
31 |
1,1 |
32 |
1,6 |
36 |
2,4 |
40 |
2,8 |
|||
керамзита |
|
130 |
|
134 |
|
150,7 |
|
167,4 |
|
||
Химический недожог |
115 |
6 |
41 |
2,2 |
116 |
7,3 |
113 |
8,5 |
|||
и прочие неучтенные |
481 |
|
171,6 |
|
485,6 |
|
473 |
|
|||
потери |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого |
|
1938 |
100 |
1880 |
100 |
1516 |
100 |
1350 |
100 |
|
|
|
|
|
8114 |
|
7871 |
|
6347 |
- |
5652 |
|
Статья
Химическая и физическая теплота топ лива
Физическая теплота керамзита, охлажда ющегося в печи и холодильнике
|
|
|
Лианозовский завод |
|
печь №2 с теплообменником и |
печь №1с порогом и струйной |
|||
порогом 40x2,5 м |
|
|||
|
|
|
грелкой 40x2,5 м |
|
ккал/кг |
% |
|
ккал/кг |
% |
(кДж/кг) |
|
(кДж/кг) |
||
|
|
Приход теплоты |
|
|
1324 |
98,5 |
|
1385 |
98,4 |
5543 |
|
|
5798,7 |
|
_ |
_ |
|
_ |
_ |
печь Братиславского завода (ЧССР) 16x1,8 м
ккал/кг (кДж/кг) %
1270 |
90,3- |
5317,2 |
|
123 |
0,6 |
514,9 |
|
Теплота материала |
9 |
0,5 |
10 |
9,6 |
— |
— |
|
|
|
37,7 |
|
41,8 |
|
|
|
» |
воздуха |
17 |
1,5 |
15 |
1 |
9 |
9,1 |
|
|
71 |
|
62,8 |
|
37,7 |
|
Итого |
|
1350 |
100 |
1410 |
100 |
1407 |
100 |
|
|
5652 |
|
5903 |
|
5890,8 |
|