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