книги из ГПНТБ / Никифорова, Н. М. Основы проектирования тепловых установок при производстве строительных материалов учеб. пособие для техникумов

Сопротивление садки изделий (н/м2) на вагонетках туннельной печи. Сопротивление садки может быть определено по формуле

Pe = 9$lavoL ■—7 — ,

где а — коэффициент аэродинамического сопротивления садки, в зависимости от разных ее типов а = 0,024—0,08 (больший для ко­ сой садки); ѵо — приведенная скороть газов, м/сек-, L —длина сад­ ки, м.

Разрывы между садкой увеличивают коэффициент сопротивле­ ния на 0,015—0,025.

Сопротивление при движении газов по отдельным аппаратам — циклонам, теплообменникам и др. — можно примять по данным ка­ талогов (техническим характеристикам).

Расчет сопротивлений рекомендуется вести по отдельным уча­ сткам газового тракта, все расчетные величины следует сводить в табл. 41.

Таблица 41

Сводная таблица для расчета сопротивления

Методика подбора вентиляторов. В каталогах и справочниках характеристики вентиляторов даны для стандартного воздуха с плотностью 1,2 кг/м3. Так как вентилятор подбирается для газа с другой плотностью, то сопротивление, по которому подбирается вен­ тилятор, пересчитывают:

где Ррасч — напор, рассчитанный по данным аэродинамического расчета.

Производительность вентилятора устанавливают расчетом уста­ новки, для которой он предназначается. Коэффициент запаса по производительности принимают равным 1 ,1 , по напору— 1 ,2 . По номограммам для вентиляторов (рис. 7, 8 , 9) выбирают его серию, номер, число оборотов при наибольшем значении к. п. д. в соот­ ветствии с заданной производительностью и напором.

НО

Рис. 7. Номограмма для подбора центробежных венти­ ляторов среднего давления серии ВРС

Мощность {кет), потребляемая на валу вентилятора,

ДГ 7секРп

ВІОООі) ’

где Усек— секундный расход газа, мъ\сек\ Ра— полное давление, м/лі2; т] — к. п. д. вентилятора.

Установленная мощность {кет) электродвигателя

^Ууст Л Ѵ ѵ ѵ

где т|п— к. п. д. подшипника, г|п= 0,97—0,98; т]р— к. п. д. редуктора, для клиноременной передачи т]р = 0,95.

Ш

§ 4 . П р о е кт и р о в а н и е и р а с ч е т пе че й д л я о б ж и га ф о р м о в а н н ы х и зд е л и й

Данные при проектировании печен для обжига формованных из­ делий аналогичны приведенным выше для шахтных и вращающих­ ся и дополняются размерами изделия, весом, а в случае обжига изделий в капселях и на вагонетках—-характеристикой капселей и вагонеток: их размером, весом, теплоемкостью, температурой при входе в печь, максимальной при обжиге и минимальной при вы­ грузке. По режиму обжига желательно иметь температурную кри­ вую обжига и охлаждения материала.

Технологический расчет. Предварительно определяют часовую производительность предприятия по готовому, сырому и абсолютно сухому материалу. Далее выбирают типовую конструкцию печи и приводят ее полную техническую характеристику. Разрабатывают систему укладки (садки) изделий на печной вагонетке или непо­ средственно в канале печи, в случае проектирования кольцевой пе­ чи. По садке изделий определяют плотность садки или емкость всей печи II 1 пог. м ее длины.

Определяют потребную для данной производительности полез­ ную длину (м) канала всех печей из соотношения

L /g = G4z,

где Z,—-полезная длина всех печей, м; f — поперечное сечение ка­ нала печи к свету, иг2; g — плотность садка, кг/м3 или шт/м3\ G4— часовая производительность печи, кг/ч или шт/ч\ z — полное время обжига (включая охлаждение), ч.

Отсюда

G4z

f s

Количество печей, необходимых для обеспечения заданной про­ изводительности,

п= Ц 1,

где I — полезная длина одной печи, м.

Особенности теплотехнического расчета туннельных и кольце­ вых ігечей. Расчет ведут на одну печь. В целом теплотехнический расчет сходен с расчетом шахтных и вращающихся печей, за ис­ ключением некоторых статей баланса тепла.

При -облсиге изделий в туннельных -печах в капселях и на ваго­ нетках в расходную часть баланса тепла следует включить следую­ щие статьи.

Расход тепла (кдж/ч) на нагрев капселей

Чк— GKЧСК(tK_K ^н.к)і

где GK . 4 — количество капселей, входящих в печь за час, кг/ч; ск — теплоемкость капселя, кдэю/кг-0С; fHiK— начальная температура

капселей при входе в печь, °С; tKM— конечная (максимальная) тем­ пература капселей,°С.

Количество капселей, поступающих в печь за час, определяют делением часовой производительности печи на емкость одного кап­ селя, выраженных в одноименных единицах (шт., кг или ж2).

Расход тепла (кдж/ч) на нагрев футеровки вагонеток для тун­ нельных печей или на нагрев кладки ограждения для кольцевых

< ? Ф = О ф / і чСф ( ( К ф ^н.ф),

где Сф.— масса футеровки на одной вагонетке, кг-, пч — число ваго­ неток, поступающих за час в печь,

Расход тепла (кдж) на химические реакции при обжиге керами­ ческих изделий обычно определяют на I кг АІ2 0 3 в абсолютно су­ хой массе. Если керамическая масса содержит А12 0 3%, то

?[ = ОчА12О3%0,01<7хпм,

где А12 0 3% — процент А12 0 3 в массе, %'; qXilbl— расход тепла на 1 кг А12 0 3 в массе, кдж/кг.

Обжиг керамических изделий обычно происходит без значитель­ ного газовыделения, поэтому в потерю тепла с отходящими газа­ ми газовыделение из материала можно не включать, т. е.

^ ч ^ г а з ^ г а з ^ у х . г а з '

Проектирование топок для печных установок принципиально не отличается от методики расчета их для других аппаратов, однако удельные показатели их работы по своей величине отличны от этих же показателей топок котельных. Например, ввиду многочислен­ ности топок туннельных печей они работают с разными тепловыми мощностями, возрастающими к концу зоны обжига.

Вентиляторы к печным установкам подбирают по справочникам и каталогам по двум исходным величинам — полному напору # п и производительности Q с учетом коэффициента запаса при макси­ мальном значении к. п. д.

Пример. Подобрать вращающуюся печь для цементного завода мощностью 750 тыс. тігод клинкера по мокрому способу и произвести ее тепловой расчет.

Данные для проектирования. Коэффициент использования календарного вре­ мени принимаем в среднем 0,9.

По материалу: влажность шлама 40%; химический состав абсолютно сухой сырьевой смеси: 14,5% Si02; 3,72% А12 0 3; 2,59% Fe2 0 3; 43,61% CaO; 6,72% MgO;

114

0,21% S 03; 34,65% п. п. п.; химический состав клинкера: 2 2 ,2 % SiOa; 5,69% АЬОз; 3,96% Fe2 0 3; 66,73% CaO; 1,1% MgO; 0,32% S03; температура материала при

ка воздуха в зоне горения при сжигании угольной пыли 1,15, в отходящих газах с учетом присоса воздуха через неплотности 1 ,8 ; температура воздуха, поступаю­ щего на горение, 15° С, отходящих газов 250° С. Разрежение перед дымососом 650 н/м2.

По топливу: в качестве топлива принимаем уголь Прокопьевско-Кисельков- ского месторождения с Q„p=28 549 кдоіс/кг следующего состава рабочей массы: 74,2% О1; 3,6% HP; 1,8% Np; 3,0% СИ’; 0,4% Sp; 5% \ѵр; 12,0% Ар; 14% Ѵг.

Прочие данные: температура воздуха, окружающего печь при ее установке без здания, для зимнего периода работы —10° С, средняя температура наружной поверхности 180° С; съем клинкера с 1 м3 печи 22 кг/м3-ч.

Технологический расчет. Количество рабочих часов в году определяем исходя из непрерывной круглосуточной работы печи при коэффициенте использования календарного времени 0,9:

г = 365-24-0,9 = 7884 ч.

К установке принимаем вращающуюся печь Сибтяжмаша следующих размеров и показателей: диаметр корпуса 4,5 м; длина 170 ж; рабочий внутренний объем 2250 лі3; удельная производительность 22 кг/м3-ч; удельный расход тепла 6070 кдж/кг клинкера.

Число печей, подлежащих установке на заводе, л = Ѵп!Ѵ = 4324,2250 = 1,9,

где У — объем одной печи.

К установке принимаем 2 печи производительностью 2250-22=49 500 кг/ч каждая. Тепловой расчет ведем на одну печь.

Теплотехнический расчет. В табл. 42 приведен расчет горения 1 кг рабочей массы топлива при избытке воздуха в зоне горения топлива и в отходящих га­ зах. Проверяем возможность достижения максимальной температуры обжига 1400° С. Воздух, поступающий на горение через холодильник печи, подогревается, другая часть воздуха, поступающая в горелку, холодная. Среднюю температуру воздуха, идущего на горение, принимаем 180° С.

116

Заданная температура мала, так как приход превышает расход тепла. Задаемся температурой 2100°, тогда сс.гао=1,64 кджІм3-°С\ с„.п =

= 1,98 кдж/м3-0С;

/пр-гор = (1,64-8,36 + 1,98-0,46)2100 = 30 702 кдж.

Уточняем температуру горения — она находится между 2000 и 2100° С. Расходная часть уравнения превышает приход на 30 702—30 555= 147 кдж,

что соответствует излишку температуры:

30 702 — 29040

Следовательно, теоретическая температура горения составит

fx = 2100 — 9 = 2091° С.

Величина пирометрического коэффициента для вращающихся печей лежит в пределах от 0,72 до 0,77. Принимая среднее значение 0,75, находим действитель­ ную температуру горения

tR= tTr. = 2091 -0,75 = 1568° С.

Полученная температура вполне обеспечивает обжиг цемента.

Предварительный расчет. Пересчет часовой производительности печи на абсо­

где п. п. п.=34,65%.

Относительная влажность шлама составляет иі=40%. Определяем абсолютную влажность шлама из соотношения

4,18 кдж/кг-°С и 33,4% сухого материала с теплоемкостью 0,84, подсчитываем по формуле

Тепловой баланс вращающейся печи на 1 ч работы.

Часовой приход тепла.

1.От сгорания топлива

qi = B,,QP = Вч28 549 кджіч.

117

2.С воздухом, поступающим на горение, при + =180° С

<72 = B . J W B = ß 48,53-1,3-180 = Вч1996 кдж/ч.

Ввиду незначительной величины теплосодержания твердого топлива, приход тепла с ним не учитываем.

=151 • 10е кджіч,

2.На химические реакции в материале

Принимая температуру поверхности стенки печи в среднем 180* С, по табл. 32 находим а сУм = 18,0 вт/м2-°С. Боковая поверхность печи ß=nDL=3,14-4,5-170= =2410 м2\

я'$— 18 [180 — ( — 10)] 2410-3,6 = 30-10® кджіч .

6 . Потери тепла с химическим и механическим недожогом топлива оценивает­ ся в количестве 4% от прихода тепла при сгорании топлива, ориентируясь на его сжигание, как в камерных топках:

9 б 7 = 0,0,04 = В ч28 549-0,04 = ß 41142.

Уравнение баланса тепла

Яі + Яі — Я\ + 0 2 + Яг + Чі + Яб + Яб,7 >

ß 428 549 + ß 41996 = 151 • 10® + 84-10® + 75 ■10® +

+ ß 44707 + 5,8-10® + 30-10® + ß 41142.

118

Часовое поступление материалов в печь:

1.Абсолютно сухой массы шлама 76 090 кг.

2.Влаги шлама 50 676 кг.

3.Топлива 13 996 кг.

4.Воздуха при а=1,8.

Ов = ВчРвРв = 13 996-13,36-1,29 = 240 731 ATZ/ч: ,

где Ѵа — объем воздуха, поступающего для горения 1 кг топлива, принимаем из расчета горения по табл. 42; рв — плотность воздуха, р„ = 1,29'кг/м3.

Всего приход

76 090 + 50 676 + 13 996 + 240 731 = 381 493 кг.

Образуется за час в результате обжига материалов:

1.Газов от сгорания топлива (кг/ч)

Ргаз — Рсо/СОа+ РнаОлНаО+ PNarNa+ Ро/Оа’

119