Сухое газообразное топливо пересчитывают на влажный газ, который подлежит сжиганию. Принимаем содержание влаги 1%.

Пересчитываем состав сухого газа на влажный рабочий газ:

CH4вл= CH4с ((100-Н2О) / 100)=95,9 ((100-1) / 100)=94,94 %

Другие составляющие остаются без изменений.

Состав влажного рабочего газа, %

Газ сжигается с коэффициентом расхода воздуха a=1,05. Воздух, идущий для горения, подогревается до 600оС. Для газообразного топлива теплота сгорания определяется как сумма произведений тепловых эффектов составляющих горючих газов на их количество:

Qнр = 358,3*CH4вл + 634*C2H6вл + 907,5*C3H8вл + 1179,8*C4H10вл + 1452,5*C5H12вл

Qнр = 358,3*94,9 + 634*1,9 + 907,5*0,5 + 1179,8*0,3 + 1452,5*0,1 = 36160 [кДж/м3]

Определяем расход воздуха на горение. В расчетах принимают следующий состав воздуха: N2 – 79,0% O2 – 21,0%.

Находим теоретически необходимый расход воздуха для горения природного газа:

Lо = 0,0476 (2*CH4вл + 3,5*C2H6вл + 5*C3H8вл + 6,5*C4H10вл + 8*C5H12вл) =

= 0,0476 (2*94,9 + 3,5*1,9 + 5*0,5 + 6,5*0,3 + 8*0,1) = 9,6 [м3/м3]

Принимаем влагосодержание воздуха d=10 [г/(кг сух.воз.)] и находим теоретически необходимое количество атмосферного воздуха с учетом его влажности:

Lо’ = (1 + 0,0016*d) Lо = 1,016*9,6 = 9,75 [м3/м3]

Действительное количество воздуха при коэффициенте расхода a=1,05:

La = a*Lо = 1,05*9,6 = 10,08 [м3/м3]

Действительный расход атмосферного воздуха при его влагосодержании d составит:

La‘ = (1 + 0,0016*d) La = 1,016*10,08 = 10,24 [м3/м3]

Определяем объем продуктов горения:

VCO2т = 0.01(CH4 + 2*C2H6 + 3*C3H8 + 4*C4H10 + 5*C5H12) =

= 0,01(94,9 + 2*1,9 + 3*0,5 + 4*0,3 + 5*0,1) = 1,019 [м3/м3]

VH2Oт = 0.01(2*CH4 + 3*C2H6 + 4*C3H8 + 5*C4H10 + 6*C5H12 + H2O + 0.16*d*La) =

= 0,01(2*94,9+3*1,9+4*0,5 + 5*0,3 + 6*0,1 +1+ 0,16*10*10,08) = 2,157 [м3/м3]

VO2т = 0.21(a - 1)Lо = 0,21(1,05 – 1)9,6 = 0,1 [м3/м3]

VN2т = 0.01*N2 + 0.79*La = 0,01*1,3 + 0,79*10,08 = 7,976 [м3/м3]

Общее количество продуктов горения:

Vaт = 1,019 + 2,157 + 0,1 + 7,976 = 11,252 [м3/м3]

Процентный состав продуктов горения:

CO2 = (VCO2т *100) / Vaт = (1,019*100) / 11,252 = 9,06 %

H2O = 19,17 %

O2 = 0,89 %

N2 = 70,88 %

Материальный баланс горения:

Определяем теоретическую температуру горения. Для этого находим теплосодержание продуктов горения с учетом подогрева воздуха до 600оС при a=1,05.

По i–t диаграмме находим теплоту нагрева атмосферного воздуха iвоз.=840[кДж/м3]

iобщ.=(Qнр/Vaт)+(La‘ * iвоз./Vaт) = (36160/11,252)+(10,24*840/11,252)=3978 [кДж/м3]

По i – t диаграмме находим теоретическую температуру горения при a=1,05 : tтеор. = 2200 оС.

Определяем действительную температуру горения при hn = 0,8.

Расчетное теплосодержание составит:

iобщ.‘ = iобщ.* hn = 3978*0,8 = 3182 [кДж/м3]

По i – t диаграмме находим действительную температуру горения при a=1,05 : tд. = 1900оС.

Определим плотность продуктов горения топлива:

r0 = (1,019*1,977 + 2,157*0,804 + 0,1*1,429 + 7,976*1,251) / 11,252 = 1,233 [кг/м3]

1.2 Материальный баланс по сырью

Расход топлива определяют по формуле:

б = q / Qнр

где q – предварительный расход тепла для данного вида печи (6500 кДж/кг)

б – удельный расход топлива м3/кг

б = 6500 / 36160 = 0,18 кг/кг кл.

Теоретический расход сухого сырья на 1 кг клинкера составит:

Мтс = 100 / (100 – П.П.П.) = 100 / (100 – 35,47) = 1,55 кг/кг кл.

Практический расход сухого сырья составит:

Мпс = Мтс (100 / 99,9) = 1,55 (100 / 99,9) = 1,552 кг/кг кл.

Расход влажного сырья составит:

Мпw = Мпс (100 / (100 – W))

Мпw = 1,552(100 / (100 – 36)) = 2,425 кг/кг кл.

Общее количество уноса материала из печи составит:

Мун. = n* Мпс

где n – доля уносимого сырья 2-4%

Мун. = 0,03*1,552 = 0,047 кг/кг кл.

Количество возвратного уноса составит:

Мун.в = ((n – 0,1)Мпс) / 100 кг/кг кл.

Мун.в = ((3 – 0,1)1,552) / 100 = 0,045 кг/кг кл.

По данным химического состава шихты находим содержание в ней карбонатов и углекислоты, % :

CaCO3 = (CaO*100) / 56 MgCO3 = (MgO*84.3) / 40.3

CO2 = (CaO*44) / 56 + (MgO*44) / 40.3

где цифровые величины соответствуют молекулярным массам химических

соединений.

CaCO3 = (42,35*100) / 56 = 75,63 %

MgCO3 = (1,46*84,3) / 40,3 = 3,05 %

CO2 = (42,35*44) / 56 + (1,46*44) / 40,3 = 34,87 %

Количество гидратной воды в сырьевой смеси:

Н2О = П.П.П. - CO2

Н2О = 35,47 – 34,87 = 0,6 %

Материальный баланс по сырью:

1.3 Теоретические затраты тепла на

клинкеробразование

Эти затраты слагаются из теплоты эндотермических реакций разложения исходных сырьевых материалов при нагревании и экзотермических реакций образования клинкерных минералов при обжиге. Применительно к сырьевой смеси из природных глинистых и карбонатных материалов теоретический эффект клинкеробразования вычисляют по следующим затратам: )