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

ргаз = 1,97-0,1 + 0,8-0,03 + 1,25-0,77+ 1,43-0,09= 1,315 лгг/.мЗ,

Gr a 3 = 13996-13,65-1,315 = 251 228 кг/ч.

2. Продуктов разложения из сырьевых материалов шихты. Количество про дуктов разложения определяем по величине п. п. п., которая составляет 34,65% на абсолютно сухой вес шихты;

3.Клинкера G4=49 500 кг/ч.

4.Водяных паров из шлама 50 676 кг.

5.Золы после сгорания топлива

Пример. Подобрать туннельную печь для завода по производству канализа­ ционных труб мощностью 40 тыс. т/год и произвести ее тепловой расчет.

Данные для проектирования. По материалу: размер труб (мм) — диаметр ствола (наружный) 294, внутренний 250, диаметр раструба (наружный) 384, дли­ на трубы 1200, вес обожженной трубы 56,7 кг; состав массы — 70% глины с со­ держанием 30% А12 0 3 и потерями при прокаливании 10 и 30% шамота; влаж­ ность труб при входе в печь 3%; температура труб при входе в печь 20° С, мак­ симальная при обжиге 1200° С, теплоемкость 0,9 кдж/кг-°С; расход тепла на хи­ мические реакции при обжиге принимают из расчета 2090 кдж на 1 кг АЬОз.

из печи газов — 300° С, коэффициент избытка воздуха в зоне горения топлива 1,2, в отходящих газах с учетом присоса воздуха через неплотности 1 ,6 .

По топливу: топливом является генераторный газ из торфа следующего со­ става: 27% СО; 14% Н2; 3,4% СН4; 8 % С 02; 47,4% N2; 0,2% 0 2; теплота сгора­ ния <2нр=6280 кдж/м3.

Прочие данные: средняя температура футеровки вагонетки при входе в печь

К установке принимаем типовую печь института «Гипростройматериалы» со следующей технической характеристикой: длина печи 109,5 м, площадь сечения печного канала 2,87 м2 при ширине 1,85 м и высоте от пода вагонетки до замка свода 1,6 м; объем печного канала 314 м3; число вагонеток 51 шт.; вес футеровки

120

Определяем полезную длину всех печей из формулы

При длине одной печи 109,5 м количество печей составит

/ 1 = 7,7 = 230/109,5 = 2,11.

К установке принимаем две печи.

Тепловой расчет ведем на одну печь производительностью g-ц = gV jz = 330-314/46 = 2252 кг/ч,

или

g 4 = 2252/56,7 = 39,7 шт\ч.

Производим пересчет производительности печи на сырой материал и абсо­ лютно сухой. Производительность печи по сырому материалу составит

духа, из 1 м3 газа образуется 0,208 м3 водяных паров и 2,11 м3 сухих газов. Про­ веряем возможность достижения требуемой температуры обжига 1200° С, если воздух поступает подогретым до 200° С.

Приход тепла при горении 1 м3 топлива составит

QH + catBV B+ cTtr кдж.

При холодном газе теплосодержанием самого топлива ст(т ввиду его незна­ чительной величины можно в расчете пренебречь, учитывая теплоту сгорания топлива и теплосодержание воздуха,

121

Искомая температура лежит в пределах от 1700 до 1800° С. Уточним ее:

Принимая пирометрический коэффициент для туннельной печи равным 0,75, на­ ходим действительную температуру горения:

7Д = trr, = 1755-0,75 = 1315° С,

что при подогреве воздуха до 200° С обеспечит требуемую температуру обжига труб.

Тепловой баланс зоны подогрева и обжига туннельной печи за 1 ч работы. Часовой приход тепла.

, 1. От сгорания топлива

ql = Qf(B4 = 6280/3,, кджіч.

2. С воздухом, поступающим на горение,

q2 = /ЗцУвев/ в = ВЧ1,56-1,307-200 = Вч407 кджіч.

Теплосодержанием топлива в расчете пренебрегаем. Часовой расход тепла.

А. Полезный расход тепла на обжиг: 1. На химические реакции в материале

<7хпы=2090 кдж на 1 кг АЬ03.

Химические реакции протекают только в глинистом веществе керамической массы, что учтено коэффициентом 0,7, так как трубная масса состоит из 70% глины и 30% шамота.

2. На нагрев материала до конечной температуры обжига

q2 = g4cH(/к— /„) = 2252-1,137(1200 — 20) = 30,2- 10s кдж\ч.

Определяем теплоемкость обожженного материала, приближающегося по своему составу к шамоту;

ем = 0,8371 + 0,00264-1200= 1,137 кж дікг-0С.

Б.Потери тепла:

3.Потери тепла с уходящими газами

q'3 = B4Vra3cra3tyX_ra3 — Вч2,85-1,37-300 = Вч1171 кджіч.

4. Потери тепла поверхностью зоны подогрева и обжига во внешнюю среду

0 4 = «сум (*ср. ст — *в) F •3 , б кджіч.

Определяем поверхность боковых стен и перекрытия зон подогрева и обжи­ га. Длина зоны обжига 21,8 м, подогрева 40,8 м, высота печи от пода вагонет­ ки 3 м, средняя ширина по наружным размерам 4,0 м;

/=• = 2 - 3 - 6 2 ,6 + 4-62,6 = 626 м 2.

Суммарный коэффициент теплоотдачи при средней температуре поверхно­ сти печи 40° С по табл. 32 равен 11,16 вт/м2-°С\

0 4 = 11,16 (40— 15)626-3,6 = 6 ,3-105 кдж/ч.

122

=2 ,3 -ІО5 кджікг.

7.Потерн тепла с химическим недожогом топлива принимаем 2% от тепла, выделенного при горении топлива,

123

Фундаменты служат опорой для конструкции теплового аппара­ та. Материалом для них может быть красный кирпич, бутобетон, бетон, реже железобетон. Если фундамент под печью или топкой слишком сильно прогревается, то его нельзя выполнять бетонным, так как бетон при нагревании разрушается.

Фундаменты можно делать под несущие элементы сооруже­ ния— стены или под всю установку в целом в виде ленточного или плитного фундамента.

Ширина фундамента должна иметь обрез, т. е. быть шире опи­ раемого на него сооружения на 1 0 — 2 0 см, а для бутовых фунда­ ментов— не менее 50—60 см. Если сооружение имеет в основании подземные каналы или концы вертикальных балок, то в фунда­ ментах для них следует предусматривать проемы или пазы. Тол­ щина бетонного фундамента под. стенами топок и печей — не менее 500 мм, под стенами каналов — 120 мм.

Под рамы опор вращающих печей, сушильных барабанов, вен­ тиляторов, мельниц и других металлических сооружений устанав­ ливают бетонные фундаменты.

Стены тепловых установок с невысокой температурой в рабочих полостях — сушилках, аппаратах для тепловлажностной обработки железобетонных изделий — выполняют однослойными из строитель­ ного кирпича, пустотелых керамических камней, сборных плит из легкого бетона — с покрытием гидроизоляцией [3]. Стены некоторых аппаратов делают из монолитного бетона. Кирпич в кладке кладет­ ся на плашку. Толщина стен из кирпича с учетом строительного шва должна быть кратна величине 1 2 0 и иметь следующие раз­ меры: стена толщиной в 1 кирпич — 250 мм, в 1,5 кирпича — 380 мм, в 2 кирпича — 510 мм, в 2,5 кирпича — 640 мм и т. д. Стены высоко­ температурных установок — топок, котельных, печей — выполняют многослойными. Внутренний слой — из огнеупорной кладки, чаще шамотного кирпича, наружный — из строительного кирпича. Меж­ ду ними может быть изоляционная прослойка из шамотного легко­ весного или трепельного кирпича. Иногда между огнеупорной и наружной кладкой оставляют пространство, заполняемое изоляци­ онной засыпкой — молотым шлаком, диатомитом.

Наружные стены аппаратов должны обладать тепло- и газоне­ проницаемостью. Материал для них и толщину стен выбирают ис­ ходя из величины термического сопротивления стен, допускающего минимальные потери тепла во внешнюю среду.

Сушильные и пропарочные установки, состоящие из нескольких камер или туннелей, обычно строятся блоком. Наружные стены такого блока имеют толщину в 1,5—2 кирпича, разделительные стенки между отдельными камерами — в 1—1,5 кирпича. Толщина бетонных стен пропарочных камер должна быть не ниже 400 мм. Во избежание паропроницаемости стены покрывают гидроизоляци­

124

ей. Обмуровка котельных и топок состоит из внутренней огнеупор­ ной футеровки толщиной не менее 1—1,5 шамотных кирпича в об­ ласти топки II наружного слоя толщиной в 1—1,5 строительного кирпича. Между ними для уменьшения потерь тепла делают про­ кладку изоляционного слоя.

Вкачестве материала для строительства высокотемпературных печей, а также для футеровки вагонеток туннельных печей в пос­ ледние годы начали применять жаростойкий бетон.

Вобласти газоходов с температурой 600—700° С толщина огне­

упорной футеровки не должна быть менее 1 / 2 шамотного кирпича. Стены туннельных печей в зоне подогрева и охлаждения, где тем­ пература невысока, могут выполняться из строительного кирпича толщиной 510 мм, в зоне обжига — из шамотного толщиной 230 мм, изоляционного 250 мм и строительного 250 мм.

Перекрытия сушилок, пропарочных камер можно делать плоски­ ми из железобетонных плит толщиной 70—100 мм, утепленными сверху засыпкой шлаком толщиной 200—300 мм. Поверхность за­ сыпки во избежание распыла покрывается цементной коркой тол­ щиной 30 мм. Сопряжение перекрытия со стенами должно быть уплотнено созданием борта из кирпича.

' Перекрытия печей, топок и котельных делают сводами: внут­ ренний свод — из огнеупорного кирпича толщиной 230 мм, наруж­ ный— из строительного кирпича. Для создания возможности сво­ бодного расширения внутреннего свода между ними оставляют температурный шов толщиной 10—20 мм. Сферическая поверх­ ность перекрытия, образованная сводами, выравнивается засыпкой изоляции в углах ската, созданием на ней обмазки из глины тол­ щиной 50 мм и выше кирпичом, уложенным плашмя.

Кривизна сводов зависит от величины центрального угла — 60, 90 пли 180° (полуциркульный свод). Стрела прогиба свода состав­ ляет Ä J1/7,5 пролета. Свод с центральным углом 60° имеет радиус, равный величине пролета. Своды имеют толщину кратную 1/2 кир­ пича.

Каркас служит для восприятия усилий, возникающих в резуль­ тате расширения кладки от нагревания, а также для крепления то­ почной гарнитуры. Наиболее сильному расширению подвержены своды печей. Каркас предохраняет кладку от разрушения, им снаб­ жаются только высокотемпературные установки: печи, топки, ко­ тельные. Круглые шахтные печи вместо каркаса помещаются в ме­ таллический кожух толщиной 6 - — 1 0 мм, стянутый обручами из по­ лосовой стали. Для каркаса топок, печей, котельных установок применяют профильную сталь в виде уголков, двутавровых и швел­ лерных балок. Распорные усилия свода передаются на балку из швеллера или угольника, уложенную вдоль кладки стен на уровне пят (опор) свода. Сила давления -на балку передается вертикаль­ ным стойкам, поставленным через каждые 3 м по длине стен. Верх­ ние концы стоек соединяют связями из круглой стали, нижние за­ делывают в фундамент на глубину 50—150 мм или тоже скрепляют нижними связями.

125

127

128

129