Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Тепловые установки и основы теплотехники. Лабораторный практикум
.pdf
61
прих расх
QQ
х ф перв вт возвр
т т в в шл пыл дек исп
пыл общ
дек изв ог пыл ос
;
Q Q Q Q Q Q Q Q
Q Q Q Q Q
х ф перв вт вл пыл общ
т т в в мел дек исп дек изв 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. 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
– водяной пар
3. Пылеунос общий
4. Невязка
1. Топливо
2. Сырье
3. Воздух
в том числе
– первичный
– вторичный
4. Пылевозврат
Итого
100
Итого
100
Суммируя приходные и расходные статьи теплового баланса, со-
ставляют уравнение теплового баланса
вого баланса печи имеет вид:
– для известковых вращающихся печей мокрого способа:
– для известковых вращающихся печей сухого способа:
Из уравнения теплового баланса определяют удельный расход топ-
лива
на обжиг 1 кг извести. Полученное значение
в приходные и расходные статьи материального и теплового балансов
вращающейся печи и теплового баланса холодильника. Результаты
расчетов сводят в табл. 8, 9, 10.
Материальный баланс известковой вращающейся печи
. Уравнение тепло-
.
подставляют
Таблица 8
62
расх прих
GG
расх прих
расх
100
GG
G
Приход
теплоты
Количество
Расход
теплоты
Количество
кДж/кг
%
кДж/кг
%
1. С известью
2. С воздухом
1. С известью
2. С воздухом
вторичным
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 пылевозвра-
том
1.На декарбониза-
цию сырья
2. На испарение
воды
Потери теплоты:
3. На декарбонизацию уноса
4. С известью
5. С отходящими
газами
6. С пылеуносом
7. В окружающую
среду
8. Невязка
Итого
100
Итого
100
Расчет выполнен верно, если невязка баланса по абсолютной вели-
чине не превышает 1%.
В материальном балансе вращающейся печи невязка рассчитывает-
ся следующим образом:
Невязка =
Тепловой баланс известковой вращающейся печи
, кг/кг изв.; % Невязка =
Тепловой баланс холодильника
, %.
Таблица 9
Таблица 10
63
прих расх
QQ
прих расх
прих
100
QQ
Q
В тепловом балансе вращающейся печи невязка рассчитывается
следующим образом:
Невязка =
, кДж/кг изв.;
% Невязка =
, %.
Вопросы для самопроверки
1. С какой целью и на основании какого закона составляется теп-
ловой баланс вращающейся печи?
2. Перечислите приходные и расходные статьи теплового баланса
вращающейся печи.
3. Что называется тепловым эффектом клинкерообразования?
4. Что учитывает теоретический расход теплоты для обжига 1кг
клинкера (извести)?
5. От чего зависит тепловой эффект клинкерообразования?
6. В каких пределах изменяется тепловой эффект клинкерообразо-
вания при использовании различных видов сырья?
7. Перечислите физико-химические процессы, на которые полезно
затрачивается теплота.
8. Чему равен расход теплоты на обжиг клинкера (извести) при
мокром, сухом и комбинированном способе производства?
9. Почему практический расход теплоты отличается от теоретиче-
ского?
10. Назовите температуры материалов, поступающих в тепловой аг-
регат и выходящих из него.
11. Перечислите основные технологические зоны в печи при обжиге
клинкера (извести) и назовите их протяженность.
12. Какие физико-химические и тепловые процессы протекают в
каждой технологической зоне?
13. Чему равны температуры материала и газового потока на входе
в каждую технологическую зону и на выходе из нее?
14. Как распределяются температуры материала и газов на входе и
выходе из отдельных ступеней циклонов?
15. В каких технологических зонах расходуется наибольшее коли-
чество теплоты?
64
Лабораторная работа № 6
Основные теплотехнические показатели работы
печной установки
Цель работы: сравнить тепловую характеристику рассчитываемой
печи с действующими типовыми агрегатами, выявить причины высокого удельного расхода топлива в печах.
Основные сведения
Теплотехническую эффективность работы холодильника оценивают
по температурам охлажденного клинкера (извести) и вторичного воздуха, а также тепловому коэффициенту полезного действия (КПД).
Температура охлажденного клинкера (извести) измеряется на
выходе из холодильника и колеблется от 50 до 350…400 °C для холодильников различных типов. Клинкер (известь), выходящий из рекуператорных или барабанных холодильников имеет более высокую температуру (250…400 С). Это объясняется тем, что количество охлаждающего воздуха ограничено величиной, необходимой для сжигания
топлива во вращающейся печи. Пониженная температура (50…100 С)
клинкера (извести), выходящего из колосниковых холодильников,
обусловлена большим расходом охлаждающего воздуха. Избыточный
теплый воздух выбрасывается в атмосферу, пройдя очистку от пыли,
или применяется для сушки.
Тепловой КПД холодильника определяется отношением количе-
ства теплоты, отобранной у горячего клинкера (извести) и возвращаемой с вторичным воздухом в печь, к теплосодержанию клинкера (извести), поступающего в холодильник. Эта величина для всех типов холодильников клинкера (извести) вращающихся печей находится в пределах 40…90 %.
Температура вторичного воздуха находится по его теплосодер-
жанию. Учитывая то, что теплоемкость воздуха зависит от его температуры, расчет ведется методом подбора с использованием уравнений
пропорциональности теплосодержаний.
Теплотехническая эффективность работы печной установки характеризуется удельным расходом условного топлива на обжиг 1 т клинкера (1 т извести), тепловым и технологическим КПД, а также тепловой мощностью печи.
Условное топливо – топливо, низшая теплота сгорания которого
равна 29300 кДж/кг (7000 ккал/кг). Это понятие введено для сравнения
65
вт
в
V
вт
в
Q
кл
Q
изв
Q
вт ' '
1 в в в
QVсt
вт '' ''
2 в в в
QVсt
'
в
с
''
в
с
'
в
t
''
в
t
'
в
200t
''
в
300t
теплотворной способности отдельных видов топлива и эффективности
работы тепловых установок.
Тепловой и технологический КПД печи можно вычислить по
данным теплового баланса печи как отношение полезно затраченной
теплоты ко всей теплоте, внесенной в печь.
В расчете теплового КПД к полезно затраченной теплоте относят
теоретический эффект образования 1 кг клинкера (или извести) и расход теплоты на испарение физической влаги сырья. В расчете технологического КПД к полезно затраченной теплоте относят только теоретический эффект образования 1 кг клинкера (или извести).
Тепловая мощность печи – количество теплоты, которое выделя-
ется при горении топлива в единицу времени.
Теплотехнические показатели работы холодильника
Исходные данные – значения отдельных статей тепловых балансов
холодильника и печи (см. лабораторные работы № 3 и 5, табл. 7, 10):
– объем вторичного воздуха, м3/кг кл. или м3/кг изв.;
– теплосодержание вторичного воздуха, кДж/кг кл. или кДж/кг
изв.;
(
) – теплосодержание клинкера (извести), выходящего из печи,
кДж/кг кл. или кДж/кг изв.
Теплоемкости воздуха, кДж/(м3С), при соответствующих температурах, °C, приведены в прил. 8.
1. Расчет температуры вторичного воздуха
Предварительно производится расчет теплосодержаний воздуха Q1
и Q2, кДж/кг кл. (кДж/кг изв.), при соответствующих температурах и
теплоемкостях.
;
.
Здесь
ствующих температурах
– при использовании рекуператорных и барабанных холодильников
теплосодержания воздуха (Q1, Q2) рассчитываются при температурах
и
,
– теплоемкости воздуха, кДж/(м3С), при соответ-
и
, °C:
°C;
66
'
в
400t
''
в
500t
'
в
500t
''
в
600t
вт
1 в2
Q Q Q
' вт ''
в в в
t t t
вт
в
t
вт
вт '
в1
вв
21
100
QQ
tt
QQ
вт
в
Q
1
Q
вт
в
Q
2
Q
вт
1 в2
Q Q Q
хол
η
вт
в
хол
кл
η 100
Q
Q
вт
в
хол
изв
η 100
Q
Q
х
т
Q
р
н
Q
т
X
– для колосниковых холодильников на печах мокрого способа производства теплосодержания воздуха (Q1, Q2,) рассчитываются при темпе-
ратурах
– для колосниковых холодильников на печах сухого способа производ-
ства теплосодержания воздуха (Q1, Q2,) рассчитываются при температурах
Если теплосодержание вторичного воздуха находится в пределах
лежать в интервале
°C, вычисляется по формуле:
Если теплосодержание вторичного воздуха
интервал температур на 100 °C меньше заданного. Если теплосодержа-
ние вторичного воздуха
на 100 °C больше заданного. Теплосодержания воздуха (Q1, Q2) рас-
считываются в новом интервале температур. Аналогичные вычисления
необходимо выполнять до тех пор, пока теплосодержание вторичного
воздуха будет
ляется методом интерполирования по формуле, приведенной выше.
2. Тепловой КПД холодильника
и
и
°C;
С.
, следовательно, и температура вторичного воздуха будет
. Температура вторичного воздуха
.
<
, то выбирается
>
, то выбирается интервал температур
. Температура вторичного воздуха вычис-
, %
,
или
.
Основные теплотехнические показатели работы печи
Исходные данные – значения отдельных статей теплового баланса
печи (см. лабораторную работу № 5, табл. 5, 7, 8, 10):
– приход теплоты в результате горения топлива, кДж/кг кл. или
кДж/кг изв.;
– теплота сгорания топлива, кДж/кг топл. (или кДж/м3 топл.);
– удельный расход топлива на обжиг 1 кг клинкера (извести), кг/кг
кл. (изв.) или м3/кг кл. (изв.);
67
тэк
Q
дек
Q
исп
Q
кл
B
изв
B
усл
т
G
р
усл
нт
т
1000
29300
QX
G
тепл
η
тепл
η
тэк исп
тепл
х
т
η 100
QQ
Q
тепл
η
дек исп
тепл
х
т
η 100
QQ
Q
техн
η
техн
η
тэк
техн
х
т
η 100
Q
Q
техн
η
– теоретический расход теплоты на образование клинкера (или
тепловой эффект клинкерообразования), кДж/кг кл.;
– теоретический расход теплоты на декарбонизацию (разложение
карбонатов кальция и магния) сырья, кДж/кг изв.;
– расход теплоты на испарение физической влаги сырья, кДж/кг
кл. или кДж/кг изв.;
(
) – производительность вращающейся печи, кг/ч. Рассчитана
в лабораторной работе № 2.
1. Удельный расход условного топлива на обжиг 1 т клинкера (1
т извести)
2. Тепловой КПД вращающейся печи
2.1. Тепловой КПД цементной вращающейся печи
, кут/т кл. (кут/т изв.)
.
, %
, %
.
2.2. Тепловой КПД известковой вращающейся печи
3. Технологический КПД печи
3.1. Технологический КПД цементной вращающейся печи
3.2. Технологический КПД известковой вращающейся печи
%
, %
.
, %
, %
.
,
68
дек
техн
х
т
η 100
Q
Q
п
Q
п
Q
х
т кл
п
3600
QB
Q
п
Q
х
т изв
п
3600
QB
Q
.
4. Тепловая мощность вращающейся печи
4.1 Тепловая мощность цементной вращающейся печи
4.2 Тепловая мощность известковой вращающейся печи
Проводят анализ расходных и приходных статей теплового и материального балансов вращающейся печи. Сравнивают отдельные показатели работы печи с действующими тепловыми агрегатами. В заключение каждому студенту необходимо указать недостатки рассчитываемой печи и отметить мероприятия, способствующие снижению удельного расхода топлива и повышению ее производительности.
Вопросы для самопроверки
1. По каким показателям оценивается теплотехническая эффек-
тивность работы холодильника?
2. Что такое вторичный воздух?
3. В каких пределах изменяется температура вторичного воздуха
в холодильниках различного типа при производстве клинкера (по мокрому, сухому и комбинированному способу) и извести?
4. Почему при получении клинкера по сухому способу темпера-
тура вторичного воздуха выше, чем при использовании мокрого способа производства?
5. Каким образом производится расчет температуры вторичного
воздуха?
, кВт
, кВт
.
, кВт
.
69
6. Что называется тепловым КПД холодильника? Чему равен
тепловой КПД различных типов холодильников?
7. Почему тепловой КПД колосниковых холодильников выше
теплового КПД рекуператорных и барабанных холодильников?
8. По каким показателям оценивается теплотехническая эффек-
тивность работы печной установки?
9. С какой целью введено понятие «условное топливо»?
10. Что называется условным топливом? Каким образом пересчи-
тывают удельный расход натурального топлива на условное топливо?
11. Чему равен расход условного топлива на обжиг 1 т клинкера
при мокром, сухом и комбинированном способах производства?
12. Чему равен расход условного топлива на обжиг 1 т извести при
мокром и сухом способах производства?
13. Что называется тепловым и технологическим КПД вращаю-
щейся печи? Чему равны тепловой и технологический КПД печи при
различных способах производства клинкера (извести)?
14. Почему при сухом способе производства технологический
КПД вращающейся печи выше, чем при мокром способе?
15. Что называется тепловой мощностью печи?
Лабораторная работа № 7
Аэродинамический расчет печи
Цель работы: подбор запечного дымососа.
Основные сведения
Показатели работы вращающейся печи в значительной степени зависят от исправности и бесперебойной работы тягодутьевых устройств.
Для отсоса горячих запыленных отходящих газов из вращающихся
печей и создания разрежения в печи применяются дымососы.
Аэродинамический расчет печи включает определение часового
объема отходящих газов перед дымососом, аэродинамического сопротивления печной установки. Кроме того, рассчитывают мощность на
валу электродвигателя дымососа. Все вычисления ведут на реальные
газы.
70
кл
B
изв
B
ог
t
т
X
Недостаточные производительность и напор дымососов приводят к
снижению производительности печи и ухудшению показателей ее работы. Подбор дымососа осуществляется по величинам производительности и напора. Характеристика дымососов приведена в прил. 10. После определения мощности дымососа подбирают по каталогам соответствующий электродвигатель, у которого установочная мощность на
валу должна быть несколько большей по сравнению с расчетной.
Мощные вращающиеся печи, как правило, снабжаются двумя параллельно включенными дымососами. При параллельной работе двух
дымососов значения производительности и мощности увеличиваются в
два раза, разрежение сохраняется на том же уровне.
Для параллельной работы следует выбирать дымососы с одинаковой характеристикой, так как разнотипные дымососы могут создать
неустойчивый режим с пульсацией напора, производительности и
нагрузки электродвигателей.
Последовательное соединение дымососов применяется тогда, когда
один из них не в состоянии преодолеть сопротивление газового тракта.
Общий напор больше напора, создаваемого только одним дымососом,
но меньше суммарного напора двух дымососов. Общая производительность двух последовательно работающих дымососов несколько
больше производительности одного из дымососов. При последовательном включении дымососов невозможен неустойчивый режим их
работы.
Напор и производительность дымососов должны полностью соответствовать характеристикам газового тракта. Более высокие показатели производительности и напора можно получить повышением числа
оборотов дымососа. Уменьшение производительности и напора – соответственно снижением числа оборотов дымососа.
Аэродинамический расчет цементных печей мокрого способа
производства и известковых печей
Исходные данные:
(
) – производительность вращающейся печи (рассчитана в
лабораторной работе № 2), кг/ч;
– температура отходящих газов, C (см. лабораторную работу № 4,
прил. 7);
– удельный расход топлива на обжиг 1 кг клинкера или 1 кг изве-
сти, м3/кг кл. (кг/кг кл.) или м3/кг изв. (кг/кг изв.). Рассчитан в лабораторной работе № 5;
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]