Теплотехнические расчеты цементной вращающейся печи

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

 

7. Потери  тепла от механического и химического  недожога топлива:

         q_н = к‘‘ * Q_н^р * б = 0,005 * 35262 * б = 176,31* б кДж/кг кл.

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

 

Всего расход тепла:

         1830,362+2578,19+1114,3+3057,92*б + 493,18+14,426+4584,06*б +176,31*б = = 6030,458 + 7818,29*б

 

Приравнивая приход расходу, определяем удельный расход топлива:

        41871,89*б + 57,024 = 6030,458 + 7818,29*б

         б = 5973,434 / 34053,6 = 0,175  м³/кг кл.

 

Удельный  расход тепла на обжиг клинкера:

         q_х = Q_н^р * б = 35262 * 0,175 = 6170,85  кДж/кг кл.

Подставляя  значение б = 0,175 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: Химическое тепло от сгорания топлива (qx) 2. Физическое тепло топлива  (qф) 3. Физическое тепло сырья  (qфс) 4. Физическое тепло воздуха  (qфв)	6170,85 2,1 57,024 1154,63	83,56 0,028 0,772 15,64
Всего	7384,604	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)	1830,362 2578,19 1114,3 1028,316 14,426 802,211 30,854	24,786 34,913 15,089 13,925 0,195 10,863 0,418
Всего    Невязка	7398,659 14,055	99,88 0,2 %

 

Технологический КПД печи:

h_тех = (q_т / q_x)*100% = (1830,362/6170,85)*100% = 29,7 %

 

Тепловой  КПД печи:

h_теп = ((q_т + q_исп) / q_x ) * 100% = ((1830,362+ 2578,19) / 6170,85) * 100% = 71,4 %

 

 

 

 

 

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 * D^1,5 * L * t_ун^0,25) / (1 + (W – 35) * 1,6 / 100)       кг/ч

где  t_ун – 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 (F_ф), цепей (F_ц) и теплообменника (F_т).

Длину цепной зоны вычисляют по формуле:

L_ц = 0,07 * L * (0,1 * L / D – 1) = 0,07 * 60 * (0,1 * 60 / 3,2 – 1) = 11,45 м

F_ц = p * D * L_ц * 3,5 = 3,14 * 3,2 * 11,45 * 3,5 = 402,67 м²

F_ф = p * D * L = 3,14 * 3,2 * 60 = 602,88 м²

n = (F_ц + F_ф) / F_ф = (402,67 + 602,88) / 602,88 = 1,668

 

Производительность печи составит:

П = (5,25 * 1,668 * 3,2^1,5 * 60 * 360^0,25) / (1 + (40 - 35) * 1,6 / 100) = 12130,63  кг/ч

 

Принимаем производительность рассчитываемой печи 12,5 т/ч.

 

Выбор пылеосадительных устройств и дымососа

 

Определим выход газов на 1кг клинкера при н.у., используя данные статьи 4 в расходной части теплового баланса. Он составит:

V_отх^г = V_CO2 * V_H2O * V _N2 * V _O2   м³/кг кл.

V_отх^г = 0,446 + 1,673 + 1,365 + 0,017 = 3,501  м³/кг кл.

Определим плотность отходящих газов:

r_t = r₀ * (273 / (273 + t_ун))   кг/м³

где r_t – плотность отходящих газов, кг/м³

      r₀ - плотность отходящих газов при н.у., кг/м³

       t_ун – температура отходящих газов, ^оС

r_t = 1,233 * (273 / (273 + 360)) = 0,532  кг/м³

 

Часовой выход отходящих газов составит:

V_отх = V_отх^г * П * К * (1 + t_ун / 273)   м³/ч

где К – коэффициент учитывающий подсос воздуха в установку перед

             пылеулавливающими устройствами

V_отх = 3,501 * 12130,63 * 1,4 * (1 + 360 / 273) = 78622,72  м³/ч

 

Определим концентрацию пыли в газах на выходе из печи:

m₁ = (М_ун * П * 1000) / V_отх   г/м³

где  М_ун – общее количества уноса материала из печи, кг/кг кл.

       П – производительность печи, кг/ч

       V_отх – часовой выход отходящих газов, м³/ч

m₁ = (0,0776 * 12130,63 * 1000) / 78622,72 = 11,97  г/м³

 

Для улавливания  пыли печных газов проектируем жалюзийный пылеуловитель с КПД=0,85 (h^‘) и электрофильтр с КПД=0,95 (h^‘‘). Принимая КПД запроектируемых к последовательной установке обеспыливающих аппаратов, вычисляем концентрацию   пыли  на  выходе  из  электрофильтра,  она   не   должна   превышать

80 мг/м³.

m₂ = m₁*(1 - h^‘)*(1- h^‘‘)*1000   мг/м³

m₂ = 6,155*(1 - 0,85)*(1- 0,95)*1000 = 46,163  мг/м³

 

Учитывая, что скорость движения в электрофильтре 1 – 1,5 м/с  рассчитаем по часовому объему отходящих газов размер площади активного сечения электрофильтра:

S = V_отх / (3600 * V_г )   м²

где V_г – скорость движения газов в электрофильтре

S_max = 503971 / (3600 * 1) = 140 м²

S_min = 503971 / (3600 * 1,5) = 93 м²

 

Таким образом  для улавливания пыли  печных газов необходим электрофильтр  с  размером площади активного  сечения от 93 до 140 м². Подбираем для установки электрофильтр ЭГА 1-40-12-6-3 с характеристиками:

Число газовых проходов, шт.	40
Активная высота электродов, м	12
Активная длина поля, м	3,84
Число полей, шт.	3
Площадь активного сечения, м2	129,8
Общая площадь осаждения, м2	11250

 

Для данной печи подбираем 2 дымососа Д-208х2 с характеристиками:

производительность	245000 м3/ч
давление	4000 Па
температура	200 oC
частота вращения	730 об/мин
КПД	70%

 

 

 

1.8 Топливосжигающее  устройство

При использовании  газообразного топлива выбирают регулируемую газовую горелку. Основные её параметры – сечение (S_г) и диаметр выходного отверстия (D_г) рассчитывают, исходя из скорости выхода газа w₀ = 300 м/с, по формуле:

S_г = (П * б) / (3600 *  w₀)     м²

D_г = 1,18 * S_г^0,5  м

S_г = (66000 * 0,158) / (3600 * 300) = 0,00966  м²

D_г = 1,18 * 0,00966^0,5 =  0,116  м

 

Потребное давление газа:

Р = (1,2 * w_м² * r_м ) / 2 = (1,2*300²*0,58)/2 = 31,3  кПа

Обеспыливание выбрасываемого воздуха. Для обеспыливания воздуха, выходящего из холодной камеры, подбираем аппарат тонкой пылеочистки – многопольный электрофильтр по выходу воздуха:

 

         V₄ = V₂ * 1,2 * (1 + t_в^х / 273)   м³/ч

         V₄ = 126290 * 1,2 * (1 + 64 / 273) = 187076  м³/ч

Для улавливания  пыли печных газов проектируем жалюзийный пылеуловитель с КПД=0,85 (h^‘) и электрофильтр с КПД=0,99 (h^‘‘). Принимая КПД запроектируемых к последовательной установке обеспыливающих аппаратов, вычисляем концентрацию   пыли   на   выходе  из  электрофильтра, она   не  должна   превышать

80 мг/м³. Запыленность воздуха примем 30 г/м³.

m₂ = m₁*(1 - h^‘)*(1- h^‘‘)*1000   мг/м³

m₂ = 30*(1 - 0,85)*(1- 0,99)*1000 = 45 мг/м³

 

Учитывая, что скорость движения в электрофильтре 1 – 1,5 м/с  рассчитаем по часовому объему отходящих газов размер площади активного сечения электрофильтра:

 

S = V_отх / (3600 * V_г)   м²

где V_г – скорость движения газов в электрофильтре

S_max = 187076 / (3600 * 1) = 52 м²

S_min = 187076 / (3600 * 1,5) = 35 м²

 

Таким образом  для улавливания пыли  печных газов необходим электрофильтр  с  размером площади активного  сечения от 35 до 52 м².

 Подбираем  для установки электрофильтр  ЭГА 1-20-9-6-4 с характеристиками:

Число газовых проходов, шт.	20
Активная высота электродов, м	9
Активная длина поля, м	3,84
Число полей, шт.	3
Площадь активного сечения, м2	49
Общая площадь осаждения, м2	4240

 

Для просасывания воздуха через обеспыливающий аппарат  подбираем дымосос соответствующей  производительности, взятой из характеристики обеспыливающего аппарата с запасом 30 %.

 

187076  * 1,3 = 243200  м³/ч

 

подбираем дымосос Д-208х2 с характеристиками:

производительность	245000 м3/ч
давление	4000 Па
температура	200 oC
частота вращения	730 об/мин
КПД	70%