Вращающаяся печь 5х185 м для обжига клинкера по мокрому способу
Страница 5
wк = П / ( rк * а * Н) м/ч
где rк – насыпная плотность клинкера, rк=1550 кг/м3
wк = 75000 / (1550 * 4,2 * 0,2) = 57,6 м/ч
Отсюда находим время пребывания клинкера в камере:
t1 = L1 / wк = 9,2 / 57,6 = 0,16 ч (10 мин.)
6. Температуру клинкера в конце горячей камеры ( tk‘‘‘ ) определяем из уравнения степени охлаждения клинкера:
w0 = wв / ( 1+b*t) = 1,23/(1+188/273) = 0,73 м/ч
(tk‘‘‘-tв’) / (tkiv- tв’) = 1 / exp( К * w00,7 * t1 + А)
где К и А – коэффициенты, зависящие от средней теплоемкости клинкера,
для горячей камеры принимают соответственно 9,0 и 0,79
(tk‘‘‘- 10) / (1000 - 10) = 1 / exp( 9 * 0,730,7 * 0,16 + 0,79)
tk‘‘‘ = 152 oC
ik‘‘‘ = 78,7 + (165,8-78,7) * ((152-100) / (200-100)) = 124 кДж/кг кл.
7. Температуру воздуха, поступающего из горячей камеры холодильника в печь, находим из уравнения теплового баланса камеры, составленного на 1кг клинкера:
ikiv – ik‘‘‘ =( Lвт * б - Vод)*( iв’’ – iв’ ) + qп’
где iв’’ - энтальпия воздуха, поступающего из горячей камеры холодильника
в печь, кДж/м3
qп’ – потери в окружающую среду, принимаем 12,6 кДж/кг кл.
1000,5 – 124 =( 10,08 * 0,158 - 0,239)*( iв’’ - 13,02 ) + 12,6
iв’’= 647,9 кДж/м3
tв’’= 400 + (647,9 – 535,9)/(671,8 – 535,9)*100 = 482 oC
8. Температуру вторичного воздуха, поступающего из колосникового холодильника в печь, вычисляем как среднее из температуры воздуха острого дутья и горячей камеры:
tввт = (Vод*tвх + (Lвт*б - Vод)* tв’’) / (Lвт * б)
tввт = (0,239*366 + (10,08*0,158 – 0,239)*482) / (10,08*0,158) = 465 oC
iввт = 535,9 + (671,8-535,9) * ((465-400) / (500-400)) = 624,24 кДж/м3
9. Определение размеров второй холодной камеры холодильника ведем исходя из температуры выходящего клинкера tk’’=50oC, покидающего печь, и сохраняя скорость воздуха такой же, как в горячей камере. Из уравнения степени охлаждения клинкера определяют время пребывания клинкера в холодной камере, принимая значения К и А соответственно равными 11,2 и 0,99:
(50 - 10) / (152 - 10) = 1 / exp (11,2 * 0,730,7 * t2 + 0,99)
t2 = 0,031 ч (2 мин.)
L2 = wк * t2 = 57,6 * 0,031 = 1,8 м
Холодильников длинной 11 м промышленность не выпускает, поэтому принимаем стандартный холодильник длинной 16,6 м, отсюда L2 = 7,4 м.
10. Количество воздуха, проходящего через вторую камеру холодильника, рассчитывают по формуле:
V2 = F2 * w0 * 3600 м3/ч
F2 = L2 * a = 7,4 * 4,2 = 31,08 м2
V2 = 31,08 * 0,73 * 3600 = 81678 м3/ч
Далее определим удельный его расход:
V2уд = V2 / П = 81678 / 75000 = 1,09 м3/ч
Температуру воздуха, выходящего из этой камеры и выбрасываемого из холодильника в атмосферу, определяем из уравнения теплового баланса холодной камеры:
ik‘‘‘ - ik‘‘ = V2уд * ( iвх – iв’ ) + qп’’
где iк’’ - энтальпия клинкера выходящего из холодной камеры холодильника
qп’’ - потери в окружающую среду, принимаем по опытным данным
8,37 кДж/кг кл.
124 – 39,35 = 1,09 * ( iвх – 13,02) + 8,37
iвх = 83 кДж/м3
tвх = 83/130,2*100 = 64 oC
11.Определяем общие внутренние размеры холодильника и его площадь:
Длина 9,2 + 7,4 = 16,6 м
Ширина 4,2 м
Площадь 4,2 * 16,6 = 69,7 м2
12.Составляем тепловой баланс холодильника на 1кг клинкера:
|
Статьи баланса |
кДж/кг кл. |
% |
|
Приход тепла:
1. Выходящий клинкер iк’
2. Охлаждающий воздух (Lвт*б + V2уд)* iв’
|
1114,3
34,93 |
96,96
3,04 |
|
Всего |
1149,23 |
100 |
|
Расход тепла:
1. Вторичный воздух Lвт * б * iввт
2. Выбрасываемый воздух V2уд * iвх
3. Выходящий клинкер ik‘‘
4. Потери в окружающую среду qп’ + qп’’
|
994,19
90,47
39,35
20,97 |
86,51
7,87
3,42
1,82
|
|
Всего
Невязка |
1144,98
4,25 |
99,63
0,37 |
Технологический КПД холодильника:
hтехх = (Lвт * б * ( iв’’- iв') / ik’ ) * 100%
hтехх = (10,08*0,158*(647,9-13,02)/1114,3) * 100% = 90,7 %
Тепловой КПД холодильника:
hтепх = ((Lвт * б * iв’’ + V2уд * iвх) – (Lвт * б + V2уд) * iв’) / ik’ * 100%
hтепх=((10,08*0,158*647,9+1,09*83)–(10,08*0,158+1,09)*13,02)/1114,3*100%
hтепх = 97,6 %
Полученная в расчете холодильника температура вторичного воздуха, поступающего в печь tввт = 465 oC и его энтальпия iввт = 624,24 кДж/м3. Температура принятая в начале расчетов при составлении теплового баланса печи tввт = 500 oC и его энтальпии iввт = 671,2 кДж/м3. Определим возможное изменение расхода топлива.
Найдем физическое тепло воздуха подставляя iввт = 624,24 кДж/м3:
qфв = б(0 * 0 + 10,08 * 624,24) = 6292,34 * б кДж/кг
Тогда всего приход тепла:
36160*б + 12*б + 50,24 + 6292,34*б = 42452,34*б + 50,24
Приравнивая приход тепла расходу, определяем удельный расход топлива:
42452,34*б + 50,24 = 7976,36*б + 5566,07
б = 5515,83 / 34475,98 = 0,16 кг/кг кл.
Расход топлива может увеличиться на 0,002 кг/кг кл.
2.2 Подбор дутьевых вентиляторов для колосникового холодильника и аппаратов для обеспыливания выбрасываемого воздуха
1. Острое дутье. По опытным данным для острого дутья применяем вентилятор с высоким давлением 5-6 кПа. Производительность вентилятора острого дутья с учетом запаса 20 % составит:
V1 = Vод * П * 1,2 * (1 + tв’ / 273) м3/ч
V1 = 0,239 * 75000 * 1,2 * (1 + 10 / 273) = 22298 м3/ч
Для острого дутья необходим вентилятор с давлением 5-6 кПа и производительностью 22298 м3/ч. Таких вентиляторов в справочниках нет, поэтому потребуется изготовление вентилятора по специальному заказу.
2. Горячая камера холодильника. Вентилятор для подачи воздуха под колосники этой камеры подбираем по полученному в расчете расходу воздуха. Производительность вентилятора с запасом 20 % составит:
V2 = (Lвт * б - Vод) * П * 1,2 * (1 + tв’ / 273) м3/ч
V2 = (10,08 * 0,158 – 0,239) * 75000 * 1,2 * (1 + 10 / 273) = 126290 м3/ч
Общее сопротивление колосникового холодильника складывается из сопротивления слоя клинкера, колосниковой решетки, трубопроводов, задвижки. Поскольку основное сопротивление дает слой клинкера, то эту величину, определенную для первой камеры холодильника (1000 Па), принимаем за основу, а другие потери 50% от основного (500 Па).
Подбираем для установки вентилятор ВДН-20,5у с характеристиками:
|
производительность |
120000 м3/ч |
|
давление |
2600 Па |
|
температура |
20 oC |
|
частота вращения |
735 об/мин |
|
КПД |
84% |
3. Холодная камера холодильника. Производительность вентилятора для подачи воздуха в эту камеру составит:
V3 = V2 * 1,2 * (1 + tв’ / 273) м3/ч
V3 = 126290 * 1,4 * (1 + 10 / 273) = 183282 м3/ч
Средняя температура воздуха в этой камере равна:
tвср = (10 + 64) / 2 = 37 oC
rв = r0 * (273 / (273 + tвср)) = 1,293 * (273 / (273 + 37)) = 1,139 кг/м3