8.10.2 Пример теплового расчета печной установки с циклонным теплообменником, декарбонизатором и холодильником клинкера

Разработанные отдельными исследователями методики расче­та печей, основанные на определении размеров (длина, объем) тепловых зон, искусственно разделенных в соответствии с про­исходящими в них термохимическими процессами, как правило, требуют больших затрат времени и высокой квалификации рас­четчика. Учитывая значительную идеализацию происходящих в этих зонах процессов, эти методики дают весьма значительные погрешности (особенно при расчете печей для обжига сухой сырь­евой шихты). При проектировании печного агрегата сухого спо­соба следует признать наиболее целесообразным использование тех или иных эмпирических зависимостей, полученных на осно­вании эксплуатации печей. В табл. 8.35 приведены основные данные показателей работы печей с циклонными теплообменни­ками.

При расчете печей с циклонными теплообменниками следует учитывать, что сырьевая шихта поступает в печную установку

Таблица 8.35

Печи с циклонными теплообменниками

Размеры печей, м	Удельный расход тепла, кДж/кг кл	Производительность печи, т		Страна
		расчетная	фактическая
4,0х56	2981	54	56	ФРГ
4,2х64	3433	59	61	Япония
4,4х70	3182	76,6	70,8	Япония
4,6х76	3307	87,5	87,5	-//-
5,2х84	3265	125	125	-//-
5,4х95	3182	157	146	-//-
5,0х75	3559	75	83	ВНР
4,0х60	3768	35	33-36	Россия

Таблица 8.36

Печи с циклонными теплообменникми и декарбонизаторами

Размеры печей, м	Удельный расход тепла, кДж/кг кл	Производительность печи, т		Страна
		расчетная	фактическая
3,75х70	1336	95,5	91,5	Япония
4,5х70	-//-	138	166	-//-
5,4х96	-//-	269	290	-//-
5,6х94	-//-	286	300	-//-
4,5х80	-//-	146	146	Россия

* Расход тепла только на завершение процесса декарбонизации и клинкерообразования в печи. Расход тепла в циклонном теплообменнике и декарбонизаторе не учитывается. Суммарный расход тепла печной установкой ориентировочно составляет 3475—3560 - (830—850 ккал/кг кл).

Таблица 8.37

Показатели работы вращающихся печей с декарбонизаторами rsp

Запас на неучтенные отклонения от нормальных условий, %	Произ-води-тель-ность печи Gкл, т/ч	Диаметр в свету Dсм, м	Длина печи L, м	Vсв, м3	Удель-ный съем клинке-ра (по футе-ровке), кг/м3 ч		Dкор, м	Vкор, м	Удель-ный съем клин-кера (по корпу-су), кг/м3 ч
10	83	3,2	59	475	176	18,5	3,5	568	147	15,2
	125	3,6	70	715	175	19,5	3,9	839	149	18,0
	166	3,9	79,5	949	176	20,4	4,2	1101	151	18,9
	208	4,2	87,4	1211	172	20,8	4,6	1452	144	19,0
	250	4,5	94,4	1501	167	21,0	4,9	1779	141	19,3
	290	4,7	100,8	1749	167	21,4	5,1	2058	142	19,8
20	83	3,3	60,6	518	161	18,4	3,6	617	135	16,8
	125	3,7	73	780	160	19,8	4,0	917	136	18,3
	166	4,0	82,4	1035	161	20,6	4,4	1252	133	18,7
	208	4,3	91,0	1321	158	21,2	4,7	1578	132	19,4
	250	4,6	98,6	1688	153	21,4	5,0	1935	129	19,7
	290	4,8	105,5	1908	153	22,0	5,2	2239	130	20,3

практически сухой (0,5—1%) и процессы нагревания, сушки, де­гидратации и частично декарбонизации происходят в циклонном теплообменнике и декарбонизаторе. В таблице 8.36 приведены технические характеристики некоторых вращающихся печей с циклонными теплообменниками и декарбонизаторами.

Фирма «Онода Цемент» на основании исследований и опыта работы рекомендует принимать следующие соотношения между размерами печи и ее показателями при применении циклонных теплообменников с декарбонизаторами RSP при работе их на мазуте (табл. 8.37).

На основании приведенных данных по заданной производи­тельности принимается типоразмер печи в соответствии с типо-размерным рядом освоенных и выпускаемых промышленностью СССР печей.

Методика и пример теплового и аэродинамического расчета печ­ного агрегата с циклонным теплообменником и декарбонизатором.

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ФИРМОЙ ПАРАМЕТРЫ РАБОТЫ УСТАНОВКИ

1. Удельный расход тепла в печном агрегате 3140— 3475 кДж/(кг/кл) (750—830 ккал/кг кл) (при работе на мазуте).

2. Соотношение расхода топлива RSP : печь = 60: 40 или 554-45%.

3. Степень декарбонизации во вращающейся печи 10—20%.

4. Степень декарбонизации в декарбонизаторе 30—40%.

5. Температура материала, поступающего в печь 800—900 °С.

6. Температура клинкера на выходе из печи 1350—1400 °С.

7. Температура газового потока на выходе из печи 1000— 1100°С.

8. Температура газового потока и материала на выходе из декарбонизатора — 950 °С.

9. Температура газового потока на выходе из системы 300— 350 °С.

10. Температура вторичного воздуха, поступающего во вра­щающуюся печь из холодильника, 800—1000 °С.

11. Температура воздуха, поступающего в декарбонизатор из холодильника, 600—650 °С.

12. Скорости газовых и воздушных потоков, м/с:

12.1. В загрузочной головке печи 9—12

12.2. В циклонах 16—25

12.3. В газоходах 16—20

12.4. В смесительной камере 12—15

12.5. В воздуховоде к декарбонизатору 18—22.

13. Концентрации пыли, г/нм :

13.1. В отходящих газах из печи— 100

13.2. В отходящих газах из циклона IV ст. 60

13.3. В сбросном воздухе из холодильника — 25

13.4. Во вторичном воздухе из холодильника — 200

13.5. В воздухе, поступающем в декарбонизатор — 30

13.6. В воздухе, поступающем из холодильника в пыльную камеру — 100

14. Ориентировочные значения коэффициентов пылеосаждения циклонов:

т) I ст. = 0,80

т] II ст. = 0,85

т] III ст. = 0,90

т) IV ст. = 0,95

15. Содержание кислорода в газах на выходе из системы цик­лонных теплообменников не более 4%.

16. Температура клинкера на выходе из холодильника — 60— 120 °С.

17. Расход первичного воздуха при сжигании твердого и жид­кого топлива — 12%.

Сжигание топлива в декарбонизаторе производится без подачи первичного воздуха.

18. Испарение влаги, дегидратация, декарбонизация М§СОз происходят в газоходах между циклонами.

Исходные данные, принятые для примера расчета систем печного агрегата с печью 04,5X80 м, циклонным теплообменником, декарбонизатором и холодильником клинкера

1. Химический и минералогический состав сырья и клинкера:

8Юг — 15,08% СаО — 42,4% C₃S = 45% С₃А = 10%

А1₂Оз-4,89% MgO-1,14% C₂S = 30% C₄AF=15%

Ре2Оз — 2,65% п.п.п.^с = 33,84%

2. Топливо-природный газ химического состава:

СО — 0,4 % СзН₈ — 0,04 %

СН₄ — 98,69% N2 — 0,64%

С₂Н₆ - 0,5% qh _ 33,49 МДж/нм³

(8000 ккал/нм³)

3. Влажность сырья W_c— 1%.

4. Степень декарбонизации материала во вращающейся печи

Р - 15%.

5. То же в декарбонизаторе — 45%.

6. Температура сырья, поступающего в систему циклонного теплообменника tc — 50 °С.

7. Температура материала, поступающего в печь tn^x = 840 °С.

8. Температура клинкера на выходе из печи tlLi = 1350 "С.

9. То же на выходе из холодильника tL = 120 °С.

10. Температура окружающего воздуха О °С.

11. Температура газов на выходе из циклона IV ст. (прини­мается предварительно) tor = 350 °С.

12. Коэффициент избытка воздуха при сжигании природного газа в печи а_п = 1,05.

13. Удельный расход тепла в печном агрегате qy 3559 кДж/кг кл. (850 ккал/кг кл.)

14. Удельный расход топлива в печном агрегате — 0,106 нм³/кг кл.

15. Соотношение расхода топлива RSP : печь = 60: 40.

16. Удельный расход топлива во вращающейся печи — 0,0424 нмЗ/кг кл.

17. Коэффициент избытка воздуха за циклоном IV ст.— ttiv — 1»3.

18. Содержание пыли в газах и воздуха, г/нм³:

18.1. На выходе из печи — 100

18.2. На выходе из системы циклонного теплообменника — 60

18.3. В сбросном воздухе из холодильника — 25

18.4. Во вторичном воздухе — 200

18.5. В воздухе из холодильника в декарбонизатор — 30

18.6. То же в камере осаждения — 100

19. КПД циклонов I, II, III и IV ст. соответственно 0,8; 0,85; 0,9 и 0,95.

20. Расход воздуха для охлаждения клинкера Vi = 3 нм³/кг кл.

21. Температура вторичного воздуха t?^T = 800 °С.

22. Температура воздуха из холодильника в декарб. tg = 620 °С.

23. Коэффициент избытка воздуха: за печью ai = 1,1; за цик­лоном I ст.—1,15; за циклоном II ст.—1,2; за циклоном III ст.— 1,25.

24. Гарантированная производительность печи размером 04,5Х Х80 м, 125 т/час или 3000 т/сутки.