5. Теплотехнический расчет вращающейся печи

Расчет горения топлива

Для теплотехнического расчета необходимо знать характеристики используемого топлива, химический состав которого приведен в табл.

Химический состав газа

Таблица

CH ,%	C H ,%	C H ,%	C H ,%	C H ,%	N ,%	CO ,%	ρ,кг/м
92,80	3,90	1,10	0,40	0,10	1,60	0,10	0,777

1. Теплота сгорания газообразного топлива

Q = 358,20CH +637,5C H +912,50C H +1186,50C H +1460,80C H

Q = 358,200 · 92,80 + 637,500 · 3,90 + 912,50 · 1,10 + 1186,50 · 0,40 + 1460,80 · 0,1 = 37351,640 кДж/м

2. Расход топлива 1 м

Масса газообразного топлива

G = 1 · ρ ,

где ρ = 0,777 кг/ м , плотность газа

ρ =(ρ · CH + ρ · C H + ρ · C H + ρ ·C H + ρ · C H + + ρ · CO + ρ · N )/100

ρ = (0,717· 92,8 + 1,356· 3,90 + 2,020 ·1,10 + 2,840· 0,40 + 3,218· 0,10 + 1,977· 0,10 + 1,251· 1,60)/100 = 0,777 кг/ м

ρ = 0,717 кг/ м

ρ = 1,356 кг/ м

ρ = 2,020 кг/ м

ρ = 2,840 кг/ м

ρ = 3,218 кг/ м

ρ = 1,977 кг/ м

ρ = 1,251 кг/ м

G = 1 · 0,777 = 0,777 кг

3. Теоретический объем воздуха, идущего на горение топлива

CH + 2О = CO + 2Н О

C H + 3,5О = 2 CO + 3 Н О

C H + 5О = 3 CO + 4 Н О

C H + 6,5О = 4 CO + 5 Н О

C H + 8О = 5 CO + 6 Н О

L^о_в = 0,0476 · (2 CH₄ + 3,5 С₂Н₆ + 5 С₃Н₈ + 6,5 С₄Н₁₀ + 8 С₅Н₁₂);

L^о_в = 0,0476 · (2·92,8 + 3,5·3,9 + 5·1,1 + 6,5·0,4 + 8·0,1) = 9,908 м /м

4. Теоретический массовый расход воздуха:

G^о_в = 1,293 · L^о_в;

G^о_в = 1,293 · 9,908 = 12,811 кг/м³

5. Действительный расход воздуха:

L^д_в = α · L^о_в;

где α – коэффициент избытка воздуха α = 1,05

L^д_в =1,05 · 9,908 = 10,403 нм³/нм³

6. Действительный массовый расход воздуха

G^д_в = α · G^о_в

G^д_в = 1,05 · 12,811 = 13,451 кг/м³

7. Выход продуктов горения:

LСО₂ = 0,01· (СО₂ +СН₄ +2С₂Н₆ + 3С₃Н₈ + 4С₄Н₁₀ + 5 С₅Н₁₂);

LСО₂ = 0,01· (0,1 + 92,8 + 2·3,9 + 3·1,1 +4·0,4 + 5·0,1) = 1,061 нм³/нм³

LН₂О = 0,01·(2СН₄ + 3С₂Н₆ + 4С₃Н₈ + 5С₄Н₁₀ + 6С₅Н₁₂);

LН₂О = 0,01·(2·92,8 + 3·3,9 + 4· 1,1 + 5·0,4 + 6· 0,1) = 2,043 нм³/нм³

LN₂ = 0,79· L^д_в + 0,01N2;

LN₂ = 0,79·10,403 + 0,01·1,6 = 8,234 нм³/нм³

LО₂ = 0,21· (α -1) · L^о_в;

LО₂ = 0,21· (1,05-1) · 9,908 = 0,21·0,05·9,908 = 0,104 нм³/нм³

LПГ = LСО₂ + LН₂О + LN₂ + LО₂;

LПГ = 1,061+2,043 + 8,234 + 0,104 = 11,442 нм³/нм³

8. Масса продуктов горения

G СО₂ = 1,977· LСО₂;

G СО₂ = 1,977·1,061=2,098 кг/м³

G Н₂О = 0,805 · LН₂О;

G Н₂О = 0,805 · 2,043 = 1,645 кг/м³

G N₂ = 1,251· LN₂;

G N₂ = 1,251· 8,234 = 10,301 кг/м³

G О₂ = 1,429 · LО₂;

G О₂ = 1,429 · 0,104=0,149 кг/м³

G_ПГ =2,098 + 1,645 + 10,301 + 0,149 = 14,193 кг/м³

Результаты расчетов сводим в табл.

Материальный баланс горения топлива

Таблица

Приход материалов	Количество в нм3	Количество кг	Выход материалов	Количество в нм3	Количество кг
1.топливо	1	0,777	1.Углекислый газ	1,061	2,098
2.воздух	10,403	13,451	2. Водяные пары	2,043	1,645
			3. Азот	8,234	10,301
			4.Кислород	0,104	0,149
Сумма	11,403	14,228	Сумма	11,442	14,193

Невязка: · 100 = 0,2%

Материальный баланс печи

Расчет материального баланса ведется на 1 кг клинкера.

Расходные статьи:

1. Топливо хт , м /кг

G_т = ρ_т · х_т = 0,777 х_т кг/кг кл

2. Воздух

G_в = G^д_в · х_т , кг/кг кл

G_в = G = 13,451 х_т , кг/кг кл

3. Кек

   1. Теоретический расход сухой сырьевой смеси

G _с = 100 / (100 – ппп) = 100 / (100 – 34, 97) = 1,538 кг/кг кл

х = Q /Q = 4250/37351,640 = 0,114 м /кг кл

Q =4250 кДж/кг кл

2. Действительный расход сухой сырьевой смеси

G = G _с · 100/100-a , кг/кг кл

где a - безвозвратный унос пыли; 0,5%

G = 1,538 · 100/100-0,5 = 1,546 кг/кг кл

3. Расход кека

G = G · 100/100-W , кг/кг кл

где W - влажность кека, 20%

G = 1,546 · 100/100-20 = 1,932 кг/кг кл

4. Возврат пыли

   1. Предварительный объем отходящих газов

V^пр_ог=L_пг·х +100·W /(100-ППП)·(100-W )·0,805+ППП-0,35Al O /(100-ППП)·1,977;

V^пр_ог =11,442·0,114+100·20/(100-34,97)·(100-20)·0,805+34,97-0,35·3,58/(100--34,97)·1,977 = 2,044 м /кг кл

4.2 Общий пылевынос из печи

G = K · V^пр_ог · 1,23, кг/кг кл

где K -запыленность газов после печей с циклонными теплообменниками до 40 г.

G = 0,04 · 2,044 · 1,230 = 0,101 кг/кг кл

3. Безвозвратный унос пыли

G = G - G ; кг/кг кл

G = 1,546 – 1,538 = 0,008 кг/кг кл

3. Возврат пыли

G = G - G = 0,101 – 0,008 = 0,093 кг/кг кл

Приходные статьи:

1. Клинкер G = 1 кг

2. Отходящие газы

G = G + G , кг/кг кл

1. Продукты сгорания топлива

G = (GСО₂ + GН₂О + GN₂ + GО₂) · х_т

G =(2,098 + 1,645 + 10,301 + 0,149)· х_т = 14,193 х_т

2. Газы, получающиеся при разложении сырья

G = G + G + G ; кг/кг кл

G = G - G = 1,932 – 1,546 = 0,386 кг/кг кл

G = G · % Н₂О /100, где % Н₂О = 0,35Al O

G = 1,538 · 0,35 · 3,58/100 = 0,019 кг/кг кл

G = G · % СО₂ /100; % СО = ппп- % Н₂О = ппп - 0,35Al O

G = 1,538 · (34,97-0,35·3,58)/100 = 0,519 кг/кг кл

G = 0,386 + 0,019 + 0,519 = 0,924 кг/кг кл

G = 14,193 х + 0,924 кг/кг кл

Результаты расчетов сводим в табл.