Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Тепловые установки и основы теплотехники. Лабораторный практикум
.pdf
51
тэк
Q
тэк дег дис экз
Q Q Q Q
дег
Q
дис
Q
экз
Q
дег
Q
2
г
дег H O
7880QG
2
г
HO
G
дис
Q
33
дис CaCO MgCO
1780 1400Q G G
3
CaCO
G
3
MgCO
G
3
MgCO
0G
3
32
2
CaCO
с
CaCO CO
CO
М
М
GG
2
с
CO
G
Расход теплоты
1. Теоретический расход теплоты на образование клинкера (или
тепловой эффект клинкерообразования)
Здесь
– расход теплоты на дегидратацию глинистых минера-
лов, кДж/кг кл.;
– расход теплоты на диссоциацию карбонатов кальция и магния,
кДж/кг кл.;
– приход теплоты в результате экзотермических реакций образо-
вания клинкерных минералов, кДж/кг кл.
1.1. Расход теплоты на дегидратацию глинистых минералов
кДж/кг кл.
где
– содержание гидратной влаги в сухой сырьевой смеси, кг/кг
кл., рассчитано в лабораторной работе № 2;
7880 – тепловой эффект реакции разложения каолинита, кДж/кг.
1.2. Расход теплоты на диссоциацию карбонатов
где 1780, 1400 – тепловые эффекты реакций разложения CaCO3 и
MgCO3 соответственно, кДж/кг;
,
– содержание CaCO3 и MgCO3 в сухой сырьевой смеси
соответственно, кг/кг кл.
, т. к. в составе сырьевой смеси отсутствует оксид магния
(см. прил. 4).
, кДж/кг кл.:
.
,
, кДж/кг кл.
,
,
Здесь
рьевой смеси, кг/кг кл. (см. лабораторную работу № 2, табл. 3);
.
– масса углекислого газа, выделившегося из сухой сы-
52
3
CaCO
М
2
CO
М
3
CaCO
М =100
2
CO
М 44
экз
Q
экз 3 2 3 4
0,01 528 C S+715 C S+61 C A+84 C AFQ
3 2 3 4
C S, C S, C A, C AF
3 2 3 4
C S, C S, C A, C AF
исп
Q
2
ф
исп H O
2500QG
кл
Q
кл кл кл кл
Q G c t
кл
Q
ог
Q
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
ог CO CO H O H O SO SO N N O O т
Q L c L c L c L c L c Х
2 2 2 2
с
CO CO H O H O ог
с
V c V c t
2 2 2 2 2
CO H O SO N O
, , , ,c c c c c
ог
t
2 2 2 2 2
CO H O SO N O
, , , ,L L L L L
,
– молекулярные массы CaCO3 и CO2 соответственно,
г/моль, равные
,
.
1.3. Приход теплоты в результате экзотермических реакций образо-
вания клинкерных минералов
, кДж/кг кл.
.
Здесь
– содержание соответствующих клин-
керных минералов, мас. % (см. прил. 6);
528, 715, 61, 84 – тепловые эффекты образования соответствующих
клинкерных минералов
, кДж/кг.
2. Расход теплоты на испарение физической влаги сырья
кДж/кг кл.
,
где 2500 – удельная теплота парообразования, кДж/кг.
3. Потери теплоты с клинкером на выходе из печи
, кДж/кг кл.
.
Потери теплоты с клинкером, выходящим из печи,
, рассчитаны
в лабораторной работе № 3.
4. Потери теплоты с отходящими газами
, кДж/кг кл.
,
Здесь
– средние теплоемкости соответству-
ющих газов (см. прил. 8), кДж/(м3С), при температуре отходящих
газов
(см. прил. 7), °C;
– объемы соответствующих продуктов сгорания
топлива, м3/кг твердого или жидкого топлива и м3/м3 газообразного
топлива (см. лабораторную работу № 1, табл. 1, 2);
.
53
2
с
CO
V
2
с
HO
V
2
2
2
с
CO
с
CO
CO
ρ
G
V
22
2
2
фг
H O H O
с
HO
HO
ρ
GG
V
2 2 2
с ф г
CO H O H O
;;G G G
2
CO
ρ
2
HO
ρ
2
CO
ρ =1,977
2
HO
ρ 0,805
общ
пыл
Q
общ общ общ
пыл пыл пыл ог
Q G c t
общ
пыл
c
ог
t
общ
пыл
G
ос
Q
х
ос т
(0,1 0,12)QQ
расх
Q
общ
расх тэк исп кл ог пыл ос
Q Q Q Q Q Q Q
прих расх
QQ
,
– объемы углекислого газа и водяного пара соответственно,
выделившихся из сырья, м3/кг кл. Рассчитываются следующим образом:
Здесь
;
– массы углекислого газа, физической и гид-
.
ратной влаги соответственно, выделившихся из сырья, кг/кг кл. (см.
лабораторную работу № 2, табл. 3);
,
– плотности углекислого газа и водяного пара соответ-
ственно, кг/м3, равные
,
.
5. Потери теплоты с уносимой пылью
, кДж/кг кл.
.
Здесь
кДж/(кгС), при температуре отходящих газов
– теплоемкость сухой сырьевой смеси (см. прил. 9),
, °C (см. прил. 7);
– количество уносимой газами пыли, кг/кг кл. (см. лабораторную
работу № 2, табл. 3).
6. Потери теплоты в окружающую среду (принимаются по опыту
работы заводов)
, кДж/кг кл.
.
7. Итого сумма расходных статей теплового баланса цементных
вращающихся печей мокрого, сухого и комбинированного способов
производства
, кДж/кг кл.
.
Составляют уравнение теплового баланса, приравнивая суммы приходных и расходных статей теплового баланса
. Уравнение
теплового баланса печи имеет вид:
54
х ф перв вт возвр общ
т т в в шл пыл тэк исп кл ог пыл ос
Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q
х ф перв вт общ
т т в в см тэк исп кл ог пыл ос
Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q
х ф перв вт возвр общ
т т в в к пыл тэк исп кл ог пыл ос
Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q
т
X
т
X
Приход
материалов
Количество
Расход
материалов
Количество
кг/кг % кг/кг
%
1. Клинкер
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
– гидратная влага
3. Пылеунос общий
4. Невязка
1. Топливо
2. Сырье
3. Воздух
в том числе
– первичный
– вторичный
4. Пылевозврат
Итого
100
Итого
100
– для цементных вращающихся печей мокрого способа:
;
– для цементных вращающихся печей сухого способа:
;
– для цементных вращающихся печей комбинированного способа:
.
Из уравнения теплового баланса определяют удельный расход топ-
лива
ют в приходные и расходные статьи материального и теплового балан-
сов вращающейся печи и теплового баланса холодильника. Результаты
расчетов сводят в табл. 5, 6, 7.
чине не превышает 1%.
на обжиг 1 кг клинкера. Полученное значение
подставля-
Расчет выполнен верно, если невязка баланса по абсолютной вели-
Таблица 5
Материальный баланс цементной вращающейся печи
55
расх прих
GG
расх прих
расх
100
GG
G
Приход
теплоты
Количество
Расход
теплоты
Количество
кДж/кг
%
кДж/кг
%
1. С клинкером
2. С воздухом
1. С клинкером
2. Со вторич-
ным воздухом
3. С избыточ-
ным воздухом
4. Через корпус
в окружающую
среду
Итого
100
Итого
100
Приход
теплоты
Количество
Расход
теплоты
Количество
кДж/кг
%
кДж/кг
%
1.От сгорания
топлива
2. С топливом
3.С сырьем
4. С воздухом
- первичным
- вторичным
5. С пылевозвратом
1.На клинкерообра-
зование
2. На испарение
воды
Потери теплоты:
3. С клинкером
4. С отходящими
газами
5. С пылеуносом
6. В окружающую
среду
7. Невязка
Итого
100
Итого
100
В материальном балансе вращающейся печи невязка рассчитывает-
ся следующим образом:
Невязка =
Тепловой баланс цементной вращающейся печи
, кг/кг кл.; % Невязка =
Тепловой баланс холодильника
, %.
Таблица 6
Таблица 7
следующим образом:
В тепловом балансе вращающейся печи невязка рассчитывается
56
прих расх
QQ
прих расх
прих
100
QQ
Q
шл
t
мел
t
т
t
изв
t
ог
t
х
т
Q
хр
т н т
Q Q X
р
н
Q
т
X
ф
т
Q
Невязка =
% Невязка =
, кДж/кг кл.;
, %.
Тепловой баланс известковой вращающейся печи
Исходные данные приведены в прил. 6, 7:
– температура мелового шлама для печей мокрого способа произ-
водства, °C;
– температура мела для печей сухого способа производства, °C;
– температура топлива, °C;
– температура извести на выходе из печи, °C;
– температура отходящих газов, °C;
Средние теплоемкости воздуха и газов, кДж/(м3 С), топлива, мела
(известняка) и извести, кДж/(кгС), в зависимости от температуры
приведены в прил. 8 и 9. Если заданная температура не равна табличной, значение теплоемкости рассчитываются методом интерполирования.
Кроме того, для вычисления всех статей теплового баланса исполь-
зуются объемы газов (L) и расходы материалов (G) из расчета горения
топлива (лабораторная работа № 1) и из материального баланса печи
(лабораторная работа № 2).
Приход теплоты
1. Приход теплоты в результате горения топлива
, кДж/кг изв.
.
Здесь
– теплота сгорания топлива, кДж/кг топл. или кДж/м
3
топл. (рассчитана в лабораторной работе № 1).
При использовании газообразного топлива удельный расход топли-
ва
берется в м3/кг изв., при работе печи на твердом и жидком топ-
ливе – в кг/кг изв.
2. Приход теплоты с топливом
, кДж/кг изв.
57
ф
т т т т
Q X c t
т
c
т
t
шл
Q
2
дф
шл мел мел H O шл
4,19Q G c G t
вл
мел
Q
2
вл д ф
мел мел мел H O мел
4,19Q G c G t
д
мел
G
2
ф
HO
G
с
c
шл
t
мел
t
перв
в
Q
перв перв перв перв
в в в в
Q V c t
перв
в
c
перв
в
t
перв
вв
tt
.
Здесь
кДж/(кгС) для твердого и жидкого топлива и кДж/(м3С) для газообразного топлива, при его температуре
3. Приход теплоты с сырьем
– для известковых печей мокрого способа с меловым шламом
кДж/кг изв.:
– для известковых печей сухого способа с влажным мелом
кДж/кг изв.:
Здесь
зической влаги соответственно (см. лабораторную работу № 2), кг/кг
изв.;
– средняя удельная теплоемкость сухого мела (см. прил. 9),
кДж/(кгС), при температуре шлама
4,19 – теплоемкость воды, кДж/(кгС).
4. Приход теплоты с воздухом, идущим на горение топлива,
кДж/кг изв.
При определении этой статьи следует учитывать, что при использо-
вании газообразного топлива теплота вносится в печь только вторичным воздухом, при применении твердого или жидкого топлива – первичным и вторичным.
4.1. Приход теплоты с первичным воздухом (при использовании
твердого и жидкого топлива)
Здесь
кДж/(м3С), при его температуре
воздуха равна температуре окружающего воздуха
торную работу № 3 и прил. 5);
– средняя удельная теплоемкость топлива (см. прил. 9),
, °C (см. прил. 7).
;
.
,
– действительный расход сухого мела и масса фи-
, мела
, °C, соответственно;
, кДж/кг изв.
.
– средняя удельная теплоемкость воздуха (см. прил. 8),
, С. Температура первичного
(см. лабора-
,
,
58
перв
в
V
перв д
в в т
V k L X
д
в
L
k
вт
в
Q
вт
в
Q
возвр
пыл
Q
возвр возвр возвр возвр
пыл пыл пыл пыл
Q G c t
возвр
пыл
G
возвр
пыл
c
возвр
пыл
t
возвр
пыл ог
100tt
ог
t
прих
Q
х ф перв вт возвр
прих т т в в шл пыл
Q Q Q Q Q Q Q
х ф перв вт вл
прих т т в в мел
Q Q Q Q Q Q
– объем первичного воздуха, м3/кг кл., который зависит от вида
топлива и рассчитывается по формуле:
,
где
– действительный объем воздуха, идущего на горение топлива,
м3/кг топл. или м3/м3 топл. (см. лабораторную работу № 1, табл. 1, 2);
– доля первичного воздуха (см. лабораторную работу № 2).
4.2. Приход теплоты с воздухом вторичным
– из теплового расчета холодильника (см. лабораторную работу №
3).
5. С пылевозвратом для печей мокрого способа
изв.
Здесь
– количество возвращаемой в печь пыли, кг/кг изв. (см.
лабораторную работу № 2, табл. 4);
– средняя удельная теплоемкость пыли, равная теплоемкости
сухого мела (см. прил. 9), кДж/(кгС), при температуре возвращаемой
пыли
, С.
,
где
– температура отходящих газов, С.
6. Итого сумма приходных статей теплового баланса
кДж/кг изв.
– известковых вращающихся печей мокрого способа:
–известковых вращающихся печей сухого способа:
Расход теплоты
1. Теоретический расход теплоты на декарбонизацию (разложе-
ние
, кДж/кг изв.
, кДж/кг
.
;
.
,
59
дек
Q
т
мел 3 3
дек
CaCO 1780 MgCO 1400
100
Gn
Q
3
CaCO
3
MgCO
исп
Q
2
ф
исп H O
2500QG
пыл
дек
Q
общ
пыл 3 3
пыл
дек
CaCO 1780 MgCO 1400
100
Gn
Q
общ
пыл
G
изв
Q
изв изв изв изв
Q G c t
изв
Q
ог
Q
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
ог CO CO H O H O SO SO N N O O т
Q L c L c L c L c L c Х
2 2 2 2
с
CO CO H O H O ог
с
V c V c t
карбонатов кальция и магния) сырья
, кДж/кг изв.
.
Здесь 1780, 1400 – тепловые эффекты реакций разложения CaCO3 и
MgCO3 соответственно, кДж/кг;
,
– содержание карбонатов кальция и магния в сухом
сырье соответственно, % (см. лабораторную работу № 2);
n – содержание неразложившегося CaCO3, % (см. лабораторную работу
№ 2).
2. Расход теплоты на испарение физической влаги сырья
кДж/кг изв.
,
где 2500 – удельная теплота парообразования, кДж/кг.
3. Расход теплоты на декарбонизацию уносимой пыли
кДж/кг изв.
.
Здесь
– количество уносимой пыли, кг/кг изв. (см. лаборатор-
ную работу № 2, табл. 4).
4. Потери теплоты с известью на выходе из печи
, кДж/кг
изв.
.
Потери теплоты с известью, которая выходит из печи,
, рассчи-
таны в лабораторной работе № 3.
5. Потери теплоты с отходящими газами
, кДж/кг изв.
,
,
.
60
2 2 2 2 2
CO H O SO N O
, , , ,c c c c c
ог
t
2 2 2 2 2
CO H O SO N O
, , , ,L L L L L
2
с
CO
V
2
с
HO
V
2
2
2
с
CO
с
CO
CO
ρ
G
V
2
2
2
ф
HO
с
HO
HO
ρ
G
V
2
с
CO
G
2
ф
HO
G
22
CO H O
ρ , ρ
2
CO
ρ =1,977
2
HO
ρ 0,805
общ
пыл
Q
общ общ общ
пыл пыл пыл ог
Q G c t
общ
пыл
c
ог
t
ос
Q
х
ос т
(0,12 0,15)QQ
расх
Q
пыл общ
расх дек исп дек изв ог пыл ос
Q Q Q Q Q Q Q Q
Здесь
– средние теплоемкости соответствую-
щих газов (см. прил. 8), кДж/(м3 С), при температуре отходящих га-
зов
(см. прил. 7), °C;
– объемы соответствующих продуктов сгорания
топлива, м3/кг твердого или жидкого топлива и м3/м3 газообразного
топлива (см. лабораторную работу № 1, табл. 1, 2);
,
– объемы углекислого газа и водяного пара соответственно,
выделившихся из сырья, м3/кг изв. Рассчитываются следующим образом:
;
.
Здесь
,
– массы углекислого газа и физической влаги со-
ответственно, выделившихся из сырья, кг/кг изв. (см. лабораторную
работу № 2, табл. 4);
– плотности углекислого газа и водяного пара соответствен-
но, кг/м3, равные
,
6. Потери теплоты с уносимой пылью
.
, кДж/кг изв.
.
Здесь
при температуре отходящих газов
7. Потери теплоты в окружающую среду
– теплоемкость сухого мела (см. прил. 9), кДж/(кгС),
, °C (см. прил. 7).
, кДж/кг изв.
Принимаются по опыту работы заводов.
.
8. Итого сумма расходных статей теплового баланса известковых
вращающихся печей мокрого и сухого способов производства
кДж/кг изв.
.
,
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]