3.2. Пример теплотехнического расчета печи кипящего слоя исходные данные
Производительность печи- 50 тыс. м3/год; коэффициент использования оборудования - 0,85; температура в зоне термоподготовки 350 °С; температура в зоне обжига - 1100 °С; температура в холодильнике - 500 °С; температура газа и воздуха - 20 °С; топливо - природный газ с теплотой сгорания - 35500 кДж/нм3; насыпная плотность песка - 570кг/м3; влажность сырца, подаваемого в зону термоподготовки, - 9 %; потери при прокаливании -10%; в том числе:
СО2 от диссоциации СаСО3- 2%; СО2 oт диссоциации MgCO3 - 4,3 %; дегидратации-2,2%.
Зерновой состав сырца, %
более 5мм…………………….5
2,5…. 5мм…………………….18
1,2…..2,5мм…………………..20
0,6…..1,2мм…………………..19
0,3…..0,6мм…………………..15
0,15…0,3мм…………………..14
менее 0,15мм………………….9
Зерновой состав песка, %
более 5мм…………………….5
2,5…. 5мм…………………….20
1,2…..2,5мм…………………..24
0,6…..1,2мм………………......19
0,3…..0,6мм…………………..15
0,15…0,3мм…………………..14
менее 0,15мм……………….…3
Материальный баланс
При составлении материального баланса необходимо учитывать следующие условия:
удаление остаточной влаги происходит в зоне термоподготовки;
унос пыли из зоны термоподготовки составляет 7...8%;
унос мелких фракций керамзитового песка из зоны обжига составляет 18...20 %;
коэффициент осаждения пыли из отходящих газов в циклонах термоподготовки и обжига равен 0,8.
ЗОНА ТЕРМОПОДГОТОВКИ
Приход сырца G , кг/ ч.
Расход:
удаление влаги: 0,09G , кг/ ч; (3.1)
унос пыли: (1-0,09G)0,08 = 0,0728G, кг/ ч. (3.2)
Выход материала из зоны: 1-(0,09G+0,0728G) = 0,8372G кг/ ч. (3.3)
ЗОНА ОБЖИГА
Приход:
из зоны термоподготовки: 0,8372G , кг/ ч;
из
циклонов зоны термоподготовки:
,
кг/ ч . (3.4)
ВСЕГО: 0,8372G + 0,0582G = 0,8954G кг/ ч. (3.5)
Расход:
потери
при прокаливании:
,
кг/ ч;
(3.6)
унос
мелких фракций песка:
,
кг/ ч.
(3.7)
ВСЕГО: 0,0761G + 0,17G = 0,2461G, кг/ч. (3.8)
Итого выход материала:
из
слива печи:
,кг/ч;
(3.9)
из
футерованного циклона:
,кг/ч.
(3.10)
ВСЕГО: 0,6493G + 0.136G = 0,7853G , кг/ ч. (3.11)
Производительность печи по сырцу:
кг/ ч,
(3.12)
где П - производительность печи по керамзитовому песку, м3/год,
- насыпная плотность
керамзитового гравия, кг/м3,
Тф = 365 × 24 × 0,85 = 7446 часов в год, (3.13)
где 0,85 – коэффициент использования оборудования, равный 0,82…0,85.
Определение рабочей скорости псевдоожижения
ЗОНА ТЕРМОПОДГОТОВКИ
1. Эквивалентный диаметр зерен сырца:
мм.
(3.14)
где
-
доля класса зерен по массе;
-
максимальный диаметр узкой фракции
зерен сырца, определяемый по формуле:
мм,
(3.14.1)
где
и
- условный диаметр зерна, определяемый
по размеру отверстий сит, соответственно
проходного и непроходного.
мм.
2. Критерий Архимеда
.
(3.15)
где
- плотность твердых частиц, кг,
- плотность газов
при заданной температуре,
v – кинематическая вязкость газа при заданной температуре, v*10,
Значение плотности газов и кинематической вязкости, необходимые для расчетов, принимаем из таблицы 4П приложения.
3. Критерий Рейнольдса:
(3.16)
4. Критическая скорость псевдоожидания при заданной температуре:
м/с,
(3.17)
5. Критическая скорость, приведенная к условиям дутья:
м/с, (3.18)
где Т 0 – температура воздуха, подаваемого в зону термоподготовки, °С,
Т – температура в зоне термоподготовки, °С.
6. Рабочая скорость газов в зоне термоподготовки:
м/с,
(3.19)
где m – число псевдоожижения,
для зон термоподготовки и охлаждения 2…2,5,
для зоны обжига 2,5…3,5.
ЗОНА ОБЖИГА
1. Эквивалентный диаметр зерен песка по формуле 3.14:
мм.
Максимальный диаметр узкой фракции зерен песка зоны обжига соответствуют значению этой величины, рассчитанной для зоны термоподготовки.
2. Критерий Архимеда по формулу 3.15:
3. Критерий Рейнольдса по формуле 3.16:
4. Критическая скорость псевдоожижения при заданной температуре по формуле 3.17:
м/с.
5. Критическая скорость, приведенная к условиям дутья по формуле 3.18:
м/с.
6. Рабочая скорость газов в зоне обжига по формуле 3.19:
м/с.
ХОЛОДИЛЬНИК
Эквивалентный диаметр и максимальный диаметр узкой фракции зерен песка для данной части расчета приняты такими же, как дан зоны обжига.
1. Критерий Архимеда по формуле 3.15:
2. Критерий Рейнольдса по формуле 3.16:
3. Критическая скорость псевдоожижения при заданной температуре по формуле 3.17:
м/с.
4. Критическая скорость, приведенная к условиям дутья по формуле 3.18:
м/с.
5. Рабочая скорость газов в холодильнике по формуле 3.19:
м/с.