Вращающаяся печь 5х185 м для обжига клинкера по мокрому способу

Страница 3

1. Расход тепла на дегидратацию глинистых материалов:

q1 = МН2О*6886

где 6886 тепловой эффект реакции , кДж/кг кл.

q1 = 0,01*6886 = 68,86 кДж/кг кл.

2. Расход тепла на декарбонизацию:

q2 = MCaCO3 *1680 + MMgCO3 *816

MCaCO3 = (Мтс * CaCO3) / 100 = (1,55 * 75,63) / 100 = 1,172 кг/кг кл.

MMgCO3 = (Мтс * MgCO3) / 100 = (1,55 * 3,05) / 100 = 0,047 кг/кг кл.

q2 = 1,172 *1680 + 0,047 *816 = 2007,31 кДж/кг кл.

3. Расход тепла на образование жидкой фазы (поскольку в химическом составе сырьевой смеси содержится Fe2O, то жидкая фаза железистая и расход тепла на её образование 200 кДж/кг кл.):

q3 = 200 кДж/кг кл.

4. Приход тепла от образования клинкерных минералов:

q4 = (C3S*528 + C2S*716 + C3A*61 + C4AF*109) / 100

q4 = (55*528 + 22*716 + 8*61 + 12*109) / 100 = 465,88 кДж/кг кл.

Теоретическое тепло реакции клинкеробразования равно:

qт = q1 + q2 + q3 - q4 = 68,86 + 2007,31 + 200 – 465,88 = 1810,29 кДж/кг кл.

1.4 Тепловой баланс печи и определение удельного

расхода топлива на обжиг клинкера

Приход тепла:

1. Химическое тепло от сгорания топлива:

qx = Qнр * б

qx = 36160 * б кДж/кг

2. Физическое тепло топлива:

qф = б * iт

где iт – энтальпия топлива в интервале от 0оС до tт (принимаем tт=10 оС)

qф = 12 * б кДж/кг

3. Физическое тепло сырья:

qфс = Мпс * iс + Мw * iw

где iс – энтальпия сырьевой смеси, кДж/кг

iw – энтальпия воды , кДж/кг

Мw – влажность сырьевой смеси, кг/кг кл.

qфс = 1,552 * 8,8 + 0,873 * 41,9 = 50,24 кДж/кг

4. Физическое тепло воздуха:

qфв = б(Ln * in + Lвт * iвт)

где Ln и Lвт – количество первичного и вторичного воздуха , м3/кг

in и iвт – энтальпия первичного и вторичного воздуха кДж/м3

qфв = б(0 * 0 + 10,08 * 671,2) = 6765,7 * б кДж/кг

Всего приход тепла:

б(Qнр + iт + Ln*in + Lвт*iвт) + (Мпс * iс + Мw * iw)

36160*б + 12*б + 50,24 + 6765,7*б = 42925,7*б + 50,24

Расход тепла:

1. Теоретическое тепло реакции клинкеробразования:

qт = 1810,29 кДж/кг кл.

2. Тепло испарения физической воды:

qисп = Мw * qисп = 0,873 * 2491 = 2174,64 кДж/кг кл.

где qисп – тепло на испарение 1 кг физической воды, равное 2491 кДж/кг кл.

3. Тепло, теряемое с клинкером, покидающим печь:

qк = 1 * iк = 1 * 1114,3 = 1114,3 кДж/кг кл.

где iк – энтальпия клинкера при температуре выхода его из печи, кДж/кг кл.

4. Тепло с отходящими газами:

qотхг = VCO2 * i CO2 + VH2O * i H2O + VN2 * i N2 + VO2 * i O2

VCO2= VCO2т * б + МCO2 / rCO2 = 1,019 * б + 0,54 / 1,977 = 1,019 * б + 0,27 м3/кг кл.

VH2O=VH2Oт*б+(МH2O+Мw)/rH2O=2,157*б+(0,01+0,873)/0,804=2,156*б+1,1 м3/кг кл.

V N2 = V N2т * б = 7,976 * б м3/кг кл.

V O2 = V O2т * б = 0,1 * б м3/кг кл.

qотхг =(1,019*б+0,27)*357,6 + (2,157*б+1,1)*304,4 + 7,976*б*260 + 0,1* б* 267,1=

= 3094,76*б + 458,1 кДж/кг кл.

5. Тепло, теряемое с безвозвратным уносом:

qун = Мун * iун = 0,047 * 185,9 = 8,74 кДж/кг кл.

где iун – энтальпия сырьевой смеси, уносимой из печи, кДж/кг кл.

6. Потери в окружающую среду через футеровку печи:

qп = к‘ * Qнр * б = 0,13 * 36160 * б = 4700,8 * б кДж/кг кл.

где к‘ – принимаем для длинных печей без холодильника 0,13

7. Потери тепла от механического и химического недожога топлива:

qн = к‘‘ * Qнр * б = 0,005 * 36160 * б = 180,8 * б кДж/кг кл.

где к‘‘ – принимаем для газообразного топлива 0,005

Всего расход тепла:

1810,29+2174,64+1114,3+3094,76*б+458,1+8,74+4700,8*б+180,8*б=

= 5566,07 + 7976,36*б

Приравнивая приход расходу, определяем удельный расход топлива:

42925,7*б + 50,24 = 7976,36*б + 5566,07

б = 5515,83 / 34949,34 = 0,158 м3/кг кл.

Удельный расход тепла на обжиг клинкера:

qх = Qнр * б = 36160 * 0,158 = 5713,28 кДж/кг кл.

Подставляя значение б = 0,158 м3/кг кл. в соответствующие уравнения статей баланса, вычисляем их величины и сводим в таблицу.

Тепловой баланс установки на 1кг клинкера:

Статьи баланса

кДж/кг кл.

%

Приход тепла:

1. Химическое тепло от сгорания топлива (qx)

2. Физическое тепло топлива (qф)

3. Физическое тепло сырья (qфс)

4. Физическое тепло воздуха (qфв)

5713,28

1,896

50,24

1069

83,60

0,03

0,74

15,64  

Всего

6834,416

100

Расход тепла:

1. Теоретическое тепло реакции клинкеробразования (qт)

2. Тепло испарения физической воды (qисп)

3. Тепло, теряемое с клинкером, покидающим печь (qк)

4. Тепло с отходящими газами (qотхг)

5. Тепло, теряемое с безвозвратным уносом (qун)

6. Потери в окружающую среду через футеровку печи (qп)

7. Потери тепла от механического и химического недожога

топлива (qн)

1810,29

2174,64

1114,3

947,07

8,74

742,7

28,57

26,49

31,82

16,30

13,86

0,13

10,87

0,42  

Всего

Невязка

6826,31

8,106

99,88

0,12

Технологический КПД печи:

hтех = (qт / qx) * 100% = (1810,29 / 5713,28) * 100% = 31,7 %

Тепловой КПД печи:

hтеп = ((qт + qисп) / qx ) * 100% = ((1810,29 + 2174,64) / 5713,28) * 100% = 69,8 %

1.5 Материальный баланс установки

Материальный баланс установки составляют на 1кг клинкера, данные из материальных балансов топлива и сырья.

Материальный баланс установки:

Статьи баланса

кг

%

Приход материалов:

1. Сырьевая смесь - Мпw

2. Топливо - б

3. Воздух - б * La * rв

2,425

0,158

2,06

52,23

3,40

44,37

Всего

4,643

100

Расход материалов:

1. Клинкер - Мк

2. Безвозвратный унос сырья - Мпс- Мтс

3. Углекислота сырья - МСО2

4. Влага сырья - МН2О+Мw

5. Отходящие газы от сгорания топлива - б * Vaт * r0

1

0,002

0,54

0,883

2,192

21,54

0,04

11,63

19,02

47,21

Всего

Невязка

4,617

0,026

99,44

0,56

1.6 Расчет производительности печи

Часовую производительность длинных печей мокрого способа производства определяют по уравнению:

П = (5,25 * n * D1,5 * L * tун0,25) / (1 + (W – 35) * 1,6 / 100) кг/ч

где tун – температура отходящих газов, оС

W – влажность шлама, %

n – коэффициент, равный отношению полной поверхности теплообмена к

внутренней поверхности футеровки

Для вычисления n определяют общую поверхность футеровки печи (Fф), цепей (Fц) и теплообменника (Fт).

Длину цепной зоны вычисляют по формуле:

Lц = 0,07 * L * (0,1 * L / D – 1) = 0,07 * 185 * (0,1 * 185 / 4,6 – 1) = 39,1 м