Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Тепловые установки и основы теплотехники. Лабораторный практикум
.pdf
31
возвр общ б
пыл пыл пыл
G G G
общ
пыл
G
б
пыл
G
б
бт
пыл
пыл мел
б
пыл
а
100 а
GG
расх
G
возвр
расх т в шл пыл
G G G G G
вл
расх т в мел
G G G G
изв
1G
ог
G
тс
ог пг г
G G G
т
пг
G
с
г
G
т
пг
G
2 2 2 2 2
т т т т т т
пг CO H O SO N O
G G G G G G
22
т
CO CO т
G G X
22
т
H O H O т
G G X
.
Здесь
приходных статьях материального баланса известковой вращающейся
печи (см. п. 3);
– безвозвратный пылеунос, кг/кг изв. Вычисляется по формуле:
5. Итого сумма расходных статей материального баланса
кг/кг изв.:
– для известковых печей мокрого способа
– для известковых печей сухого способа
1. Выход извести
2. Выход отходящих газов
где
– масса продуктов сгорания топлива, кг/кг изв.;
– масса газов, выделившихся из сырья при обжиге извести, кг/кг
2.1. Выход продуктов сгорания топлива
– общий пылеунос из печи, кг/кг изв. Рассчитывается в
.
;
.
Приходные статьи материального баланса
кг.
, кг/кг изв.:
,
изв.
, кг/кг изв.:
;
,
;
;
32
22
т
SO SO т
G G X
22
т
NNт
G G X
22
т
OOт
G G X
2 2 2 2 2
CO H O SO N O
, , , ,G G G G G
с
г
G
22
с ф с
г H O CO
G G G
22
фс
H O CO
,GG
2
ф
HO
G
2
фд
HO шл мел
G G G
2
ф вл д
HO мел мел
G G G
2
с
CO
G
2
с
с т т
2
CO мел мел мел
CO
β
100
G G G G
мел
G
т
мел мел
общ
пыл
100
100 а
GG
;
;
.
Здесь
сгорания 1 кг твердого и жидкого топлива, кг/кг топл., или 1 м3 газообразного топлива, кг/м3 топл. (из лабораторной работы № 1, табл. 1 и 2).
2.2. Выход газов, выделившихся из сырья при обжиге извести
кг/кг изв.:
– масса соответствующих продуктов
.
,
Здесь
– масса физической влаги и углекислого газа соот-
ветственно, кг/кг изв.
а) выход физической влаги
, кг/кг изв.:
– для известковых печей мокрого способа из мелового шлама
;
– для известковых печей сухого способа из влажного мела
;
б) выход углекислого газа из сырья
рассчитывают с учетом не-
полноты разложения карбонатов в печи, кг/кг изв.:
.
Здесь
– расход сухого мела с учетом общего пылеуноса из пе-
чи, кг/кг изв., вычисляется следующим образом:
;
33
с
2
CO
c
2 3 3
CO CaCO 0,44 0,52 MgCOn
β
общ
пыл
G
2
общ т пыл
пыл мел мел CO
G G G G
2
пыл
CO
G
2
c
пыл т
2
CO мел мел
CO
β
100
G G G
прих
G
общ
прих изв ог пыл
G G G G
Приход
материалов
Количество
Расход
материалов
Количество
кг/кг
кг/кг
1. Известь
2. Отходящие газы
в том числе
2.1. Из топлива
в том числе
– углекислый газ
– водяной пар
– сернистый газ
– азот
– кислород
2.2. Из сырья
в том числе
– углекислый газ
– физическая влага
3. Пылеунос общий
1. Топливо
2. Сырье
3. Воздух
в том числе
– первичный
– вторичный
4. Пылевозврат
Итого
т
a b X
Итого
т
a b X
– содержание химически связанного углекислого газа в сырье, %,
рассчитывается по формуле:
;
– степень декарбонизации пылеуноса, равная 0,4.
3. Количество уносимой газами пыли (общий пылеунос из печи)
, кг/кг изв.:
,
где
ковых печей мокрого и сухого способов производства
– выход углекислого газа из пылеуноса, кг/кг изв., равный
.
4. Итого сумма приходных статей материального баланса извест-
, кг/кг изв.:
.
Таблица 4
Предварительный материальный баланс известковой печи
34
расх прих
GG
т
a b X
т
a b X
т
X
Результаты расчетов сводят в уравнение материального баланса
вращающейся печи, приравняв сумму расходных статей сумме приходных
Составив уравнение материального баланса, необходимо привести
подобные члены в левой и правой частях. Полученное выражение является тождеством –
вестном и свободные члены левой и правой частей уравнения тождественно равны), поэтому из уравнения материального баланса вращающейся печи неизвестную величину удельного расхода топлива
определить нельзя.
1. Какие печи используются для обжига клинкера и извести?
2. Что входит в состав печного агрегата?
3. Конструкция и работа вращающейся печи.
4. По каким параметрам рассчитывается производительность вра-
щающейся печи мокрого, сухого и комбинированного способов производства?
5. С какой целью и на основании какого закона составляется мате-
риальный баланс вращающейся печи?
6. По каким границам рассчитывается материальный баланс печи?
7. На какое количество клинкера (извести) производится расчет
материального баланса печи?
8. Перечислите приходные и расходные статьи материального ба-
ланса печи.
9. Как обозначается удельный расход топлива на обжиг 1 кг клин-
кера (извести) в материальном балансе печи?
10. Какой воздух используется для горения различных видов топли-
ва во вращающихся печах?
11. Как называется воздух, подаваемый в печь вместе с топливом?
12. Перечислите компоненты, входящие в состав отходящих газов.
13. Назовите продукты сгорания топлива и газы, которые выделя-
ются при нагревании сырья.
14. Охарактеризуйте виды пылеуноса.
15. Почему нельзя определить удельный расход топлива решением
уравнения материального баланса печи?
, и в табл. 4.
=
(коэффициенты при неиз-
Вопросы для самопроверки
35
Лабораторная работа № 3
Тепловой расчет холодильника
Цель работы: – определить теплосодержание и температуру вторичного воздуха, поступающего из холодильника во вращающуюся
печь.
Основные сведения
Процесс охлаждения клинкера (извести) является одной из наиболее ответственных стадий производства цемента (извести). Он оказывает влияние на структуру, минералогический состав, размалываемость
клинкера и, следовательно, на качество цемента. От скорости охлаждения зависят соотношение кристаллической и стекловидной фаз, равномерность изменения объема и химическая стойкость цемента.
Охлаждение клинкера (извести) осуществляется в холодильниках –
механизмах, непосредственно связанных с печью. Существует три
основных типа холодильников: барабанные, рекуператорные и колосниковые.
Холодильники необходимы для интенсивного охлаждения продукта
обжига, выходящего с температурой 1000 – 1300 °C из вращающейся
печи. По своему назначению они являются утилизаторами тепла, так
как теплота, выносимая клинкером (известью) из печи, используется
для нагрева воздуха, поступающего в печь для горения топлива. Применение холодильников позволяет снизить расход топлива на обжиг.
Колосниковые холодильники в настоящее время наиболее распространены. Горячий клинкер с разгрузочного обреза печи ссыпается
через вертикальную шахту на решетку холодильника, состоящую из
последовательно чередующихся рядов неподвижных и подвижных
колосниковых плит. Подвижные плиты совершают возвратнопоступательное движение на 150 мм и переталкивают клинкер к выгрузочной течке. Обычно имеются две решетки с самостоятельными приводами, что позволяет менять режим охлаждения в разных участках
холодильника.
В пространство под колосниковыми решетками, разделенное на несколько камер, вентиляторами острого и общего дутья нагнетается
холодный воздух, который, проходя через щели в плитах и слой лежащего на них клинкера, охлаждает этот клинкер до 40 – 100 °C, одновременно нагреваясь до 400 – 700 °C. Часть горячего воздуха (вторичный воздух), необходимого для горения топлива, поступает через шах-
36
ту в печь за счет разрежения, создаваемого печным дымососом. Избыточный менее нагретый воздух отсасывается вентилятором, обеспыливается в электрофильтре и удаляется в атмосферу.
В печных установках сухого способа с реакторомдекарбонизатором часть горячего воздуха (третичный воздух) с температурой 500 – 700 °C из шахты холодильника подается в реактордекарбонизатор, пройдя промежуточную очистку в циклоне-осадителе.
Существуют различные конструкции колосниковых холодильников
(многоступенчатые, с промежуточным дроблением и охлаждением
водой, с двойным прососом воздуха). Однако принцип их работы не
меняется.
Рекуператорные (многобарабанные или планетарные) холодильники состоят из нескольких (10 или 11) сварных металлических цилиндров, установленных в виде венца по окружности горячего конца печи
и вращающихся вместе с печью. Каждый цилиндр на четверть длины
от патрубка входа клинкера футерован огнеупорами или чугунными
бронеплитами. Остальная часть снабжена пересыпающими полками и
короткими цепями для интенсификации теплообмена. Соотношение
длины к диаметру отдельного цилиндра составляет в старых конструкциях 5 – 6, в новых удлиненных рекуператорах – до 12. Температура
охлажденного клинкера в старых конструкциях составляет около 250 –
400 °C, в новых удлиненных рекуператорах – до 100 – 150 °C. Вторичный воздух нагревается соответственно до 200 – 400 °C и 350 – 550 °C.
Барабанные холодильники располагаются под разгрузочным
концом печи и поэтому требуют установки печей на высоких фундаментах. Барабанный холодильник представляет собой металлический
барабан, вращающийся со скоростью 3 – 6 об/мин от собственного
привода. В барабанном холодильнике клинкер охлаждается с 1000 –
1100 °C до 100 – 200 °C. Охлаждающий воздух, нагреваемый до температуры 300 – 400 °C, используется в качестве вторичного воздуха.
В отличие от колосниковых холодильников воздух для охлаждения
клинкера поступает в рекуператорные и барабанные холодильники за
счет разрежения, создаваемого печным дымососом. Весь охлаждающий воздух нагревается от клинкера, поступает в печь и используется
для горения топлива. Таким образом, количество охлаждающего воздуха равно количеству вторичного воздуха, следовательно, в рекуператорных и барабанных холодильниках отсутствует избыточный воздух.
Аналогичным образом устроены и работают холодильники для
охлаждения извести. Температурный режим работы их может меняться.
37
т
X
кл
t
'
кл
t
в
t
х
t
охл
в
V
кл
Q
кл кл кл кл
Q G c t
Тепловой баланс холодильника составляется на основе закона
сохранения энергии, согласно которому количество теплоты, поступившей в холодильник, должно быть равно количеству теплоты, вышедшей из него. Все статьи теплового баланса холодильника рассчитывают в кДж на 1 кг клинкера или 1 кг извести.
Удельный расход топлива
вести в тепловом балансе холодильника является величиной неизвест-
ной так же, как и в материальном балансе вращающейся печи, и определяется решением уравнения теплового баланса печи. Поэтому теплосодержание и температура вторичного воздуха, а также тепловой баланс холодильника окончательно будут рассчитаны после определения
удельного расхода топлива.
Тепловой расчет холодильников для охлаждения клинкера
Исходные данные приведены в прил. 5:
– температура клинкера, поступающего в холодильник (на выходе
из печи), °C;
– температура клинкера, выходящего из холодильника, °C;
– температура воздуха (окружающего), идущего на охлаждение
клинкера, °C;
– температура корпуса холодильника, C;
– объем воздуха, идущего на охлаждение клинкера, м3/кг кл.
Размеры холодильников представлены:
– для колосникового – длина l высота h ширина b, м;
– для рекуператорного – диаметр d длина l, м, число рекуператоров n.
Средние теплоемкости воздуха, кДж/(м3°C), и клинкера,
кДж/(кг°C), в зависимости от температуры приведены в прил. 8 и 9.
Если заданная температура отличается от табличной, значение теплоемкости рассчитывается методом интерполирования.
1. С клинкером, поступающим в холодильник из печи
кл.
на обжиг 1 кг клинкера или 1 кг из-
Приход теплоты
, кДж/кг
.
38
кл
G
кл
c
кл
t
охл
в
Q
охл охл
в в в в
Q V c t
в
c
в
t
охл
в
V
охл
в
V
охл
в
V
вт
в
V
охл вт
вв
VV
вт д
в в т
1V k L X
д
в
L
'
кл
Q
' ' '
кл кл кл кл
Q G c t
кл
G
'
кл
c
'
кл
t
Здесь
– количество охлаждаемого клинкера, равное 1 кг;
– средняя теплоемкость клинкера (см. прил. 9) на выходе из печи,
кДж/(кг °C), при его температуре
2. С воздухом на охлаждение клинкера
, °C.
, кДж/кг кл.
.
Здесь
кДж/(м3 °C), при его температуре
– средняя объемная теплоемкость воздуха (см. прил. 8),
;
– удельный объем воздуха, поступающего в холодильник, м3/кг
кл.:
2а) для колосникового холодильника
2б) для рекуператорного холодильника
ного воздуха
(воздуха, поступающего из холодильника в печь):
задан (см. прил. 5);
равен объему вторич-
.
Объем вторичного воздуха зависит от вида топлива и рассчитыва-
ется по формуле:
*,
где k – доля первичного воздуха (см. лабораторную работу № 2);
– действительный объем воздуха, идущего на горение топлива,
м3/кг топл. или м3/м3 топл. (см. лабораторную работу № 1, табл. 1, 2).
* В печных установках сухого способа, работающих с реактором-
декарбонизатором, объем третичного воздуха учтен в расчете объема
вторичного воздуха.
Расход теплоты
1. С клинкером, выходящим из холодильника
,
где
– количество охлажденного клинкера, равное 1 кг;
– средняя теплоемкость клинкера (см. прил. 9) на выходе из холо-
дильника, кДж/(кг С), при его температуре
, кДж/кг кл.
, С.
39
изб
в
Q
изб изб изб изб
в в в в
Q V c t
изб
в
c
изб
в
t
изб
в
V
изб охл вт
в в в
V V V
вт
в
V
х
ос
Q
х х х в
х
ос
х
αF t t
Q
B
х
B
кл
B
х
F
х
22F l h b h l b
х
F d l n
х
α
х
t
хх
α = 3,5+0,062 4,19t
вт
в
Q
охл ' вт изб х
кл в кл в в ос
Q Q Q Q Q Q
вт
в
Q
вт охл ' изб х
в кл в кл в ос
Q Q Q Q Q Q
2. С избыточным воздухом (для колосникового холодильника)
, кДж/кг кл.
.
Здесь
8), кДж/(м3 С), при его температуре
– объем избыточного воздуха, м3/кг кл., равный
Расчет объема вторичного воздуха
тьях теплового баланса холодильника (см. п. 2б).
3. Потери теплоты в окружающую среду через корпус холодиль-
ника
Здесь
водительности печи
– площадь поверхности корпуса холодильника, м2, рассчитывается
по его размерам (см. прил. 5):
– для колосникового холодильника
– для рекуператорного холодильника
– коэффициент теплоотдачи корпуса холодильника, кДж/(м2·ч·С),
при температуре корпуса
4. Расход теплоты с воздухом вторичным
Результаты расчета приходных и расходных статей сводят в урав-
нение теплового баланса холодильника:
Из уравнения вычисляют теплосодержание вторичного воздуха
, кДж/кг кл.:
– средняя теплоемкость избыточного воздуха (см. прил.
, С (см. прил. 5);
.
приведен в приходных ста-
, кДж/кг кл.
.
– производительность холодильника, кг/ч, равная произ-
, рассчитанной в лабораторной работе № 2;
;
;
определяется по формуле:
.
, кДж/кг кл.
.
.
40
изв
t
'
изв
t
в
t
х
t
охл
в
V
изв
Q
изв изв изв изв
Q G c t
изв
G
изв
G
кл
c
изв
t
охл
в
Q
Окончательно значение теплосодержания вторичного воздуха будет
рассчитано после определения удельного расхода топлива на обжиг 1
кг клинкера в лабораторной работе № 5. Температура вторичного воздуха рассчитывается в лабораторной работе № 6.
Тепловой расчет холодильников для охлаждения извести
Исходные данные приведены в прил. 5:
– температура извести, поступающей в холодильник (на выходе из
печи), C;
– температура извести, выходящей из холодильника, C;
– температура воздуха (окружающего), используемого для охлажде-
ния извести, °C;
– температура корпуса холодильника, °C;
– объем воздуха, идущего на охлаждение извести, м3/кг изв.
Размеры холодильников представлены:
– для колосникового – длина l высота h ширина b, м;
– для барабанного – диаметр d длина l, м;
– для рекуператорного – диаметр d длина l, м, количество рекуператоров n.
Средние теплоемкости воздуха, кДж/(м3С), и извести, кДж/(кгС),
в зависимости от температуры приведены в прил. 8 и 9. Если заданная
температура не равна табличной, значение теплоемкости рассчитывается методом интерполирования.
Приход теплоты
1. С известью, поступающей в холодильник из печи,
изв.
Здесь
выходе из печи), равное
– количество извести, поступающей в холодильник (на
= 1 кг;
– средняя теплоемкость извести (см. прил. 9) на выходе из печи,
кДж/(кг°C), при ее температуре
2. С воздухом на охлаждение извести
, °C;
, кДж/кг изв.
, кДж/кг
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]