Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Роговой_задачи

.pdf
Скачиваний:
62
Добавлен:
29.03.2015
Размер:
9.15 Mб
Скачать

с:.>

т а б.n и ц а VII.I. Расход воздуха, состав и ко.nичество продуктов горення на 100 м3

газа

 

с>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Участвуют

в горении

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продукты

горения,

мЗ

 

 

топливо

 

I

воздух,

мЗ

I СО, I Н.О I о.

I

 

I всего

 

составляющие I % I м'

о,

N,

I Всего

N.

СН.. . .

С2Нв ...

СзНs . . .

C.H 10 • • ••

N2 • •• • ••

При а=1

При c.t=J,1

93,2

93,2

186,4,\

 

 

 

 

93,2

186,4

 

-

1

 

-

0,7

0,7

2,45

 

195,75Х

 

195,75+

1,4

2,1

 

 

1736'31 -

 

 

3 J

Х3,762=

+736,31=

 

 

 

 

 

(из ВОЗ-

 

0,6

0,6

=736,3}

 

=932,06

1,8

2,4

 

-

 

духа)

-

0,6

0,6

3,9

,/'

 

 

2,4

3

 

 

 

 

-

4,9

4,9

-

 

 

 

 

-

-

 

 

 

4,9 -

100

\100

1195,751

736,31

I 932,06

I 98,81 193,9

I

-

I 741,11

I1033,81

% I -

I 21

I

79

I

100

I 9,55

I 18,75

I

-

I

71,7

I 100

-

I -

I215,32

r

809,94

I 1025,261 98,8

I 193,9

I 19,57

!

814,74

11127,01

% 1- I 21

I

79

~

100

/8,76117,22

I 1,73

I 72,29

I 100

Присос воздуха через неплотности головки печи от

общего колич~ства воздуха, потребного для горения

топлива, у=3%.

Влажность материала после цепей WocT =4%.

Температура шлама, поступающего в печь, tm =

=150 С.

2. Расчет горения топлива

Определим расход воздуха, состав и количество про­

дуктов

горения. Расчет производим

на

100 м8 газа

(табл. УН.!). ДЛЯ проверки составляем

материальный

баланс при а= 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

Материальныii баланс при а = 1

 

 

 

 

 

Поступило

 

 

 

Газ -

100 моль

Воздух - 932,06 моль

В том числе (кг):

В том числе (кг):

СН4 -

93,2·16= 1491,2

02-195,75·32=6264

 

С2Нв -

0,7 ·30=21

N2-736,31·28=20616,68

CsHs -

0,6·44=26,4

С4Н\о - 0,6·58=34,8

 

 

 

 

 

и т о r о -

26880,68

 

N2 -

4,9·28=137,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и т о г 0-1710,6

Всего - 28591,8

Получено

Продукты горения - 1033,8 моль В том числе (кг):

С02 - 98,8-44=4347,2 H20-193,9-18=3490,2 N2 -741,11-28=20751,08

и т о г о - 28586,48

н е в я з к а +4,8

Всего - 28591,28

Расхождение составляет 4,8. ИЛИ 0,017%.

3. Материальный баланс печи

Расчет баланса ведут на 1 кг клинкера

Ра с х о Д н ы е с т а т ь и:

1)топлива - х,Т. KГ~

J3J

2) сырья:

теоретический расход сухого сырья

т

 

100

100

 

ас

=

100-п. п. пс

= 100-36 = 1,563

кг;

расход сухого сырья с учетом безвозвратного уноса

a~·IOO

1,563·100

 

 

 

a~=

,

-'--- = 1 563 кг'

100 -

аун

100--0,03

'

 

,

расход шлама

 

 

 

 

 

a~.IOO

1,563·100

 

 

44 кг'

асw = -I-OO-=--W-c

-- ' ---= 2

'

 

 

10036

 

,

З) расход воздуха на

1 м3 топлива

 

(см. табл. VII.l)

теоретический: Vо=9,З2 мЗ ;

 

 

 

практический при а= 1,1; Vв= 10,25

м3;

ав = VB 'Рв хТ = 10,25·1,293 хТ = 13,25 хТ кг,

Приходные статьи:

1)выход клинкера -1 кг;

2)выход технологической углекислоты:

с

 

 

аС СОС

1,563·35

 

 

____С__2 __

= 0,547 кг;

асо. --

100 --

100

 

с

 

ас

0,547

 

 

V

 

со.

0277 м3

,

со.

= -- = -- =

 

 

РСО.

1,977

'

,

3)выход физической воды сырья:

a'(V = acw -- a~ = 2,44 - 1 ,563 = 0,88 кг;

a't-

0,88

= 1,1

м3;

v't- = - = --

Рв n

0,805

 

 

4)выход гидратной воды сырья:

a~.0,35 AlP~

_1-.:.,_56_._0,-,3_5_3....:..'2_

 

afv =

 

100

= 0,0175

кг;

100

 

 

г

г

0,0175

 

 

аw

кг;

 

v

= - = -- =0,022

 

w

РВ Л

0,805

 

 

5) количество уносимой пыли

Оун = O~ - Оса. - 1 = 1,563 - 0,547 - 1,0 = 0,016 кг;

6) выход отходящих газов из топлива:

y~.г= 11,27 м3 на 1 м3 топлива (см. табл. УН.l);

VО.Г = ~.г хТ + УСо. + Vt, + Vfv = 11,27 хТ + 0,277 + + 1,1 +0,022 = 11,27 хт + 1,399 м3 ;

O~.Г = ry:o. Рео. +VЙ.О РН.О +VO. РО. + Viч. PN. =

=0,988·1,977 + 1,939·0,805 +0,1957 ·1,429 +8,1474.1,251 =

=14 кг на 1 кг топлива;

Т

Т

+0,547 + 0,88 +

Оо.г = O~.Г х

+ ОСО. +O't +Ofv = 14·х

+0,0175 = 14 хт + 1,4445 кг.

Материальный баланс печи приведен в табл. Уll.2.

т а б JI И Ц а VIl.2. Предварительный материальный баланс

печи на 1 кг клинкера

Приходные

I(оличество,

 

Расходные

I

I(оличество,

статьи

 

кг

 

статьи

кг

 

Клинкер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Топливо х

Т

 

 

х

т

 

Отходящие га-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сырье

Ocw

 

 

2,44

 

зы Оо.г

14хТ+l,4445

 

 

 

 

 

13,25х

Т

Пылеунос Оун .

 

0,016

ВОЗДУХ

ОВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Итого..

ОП

= 14хТ +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

2,4605 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=100%

4. Расчет удельного количества теплоты на обраэование 1 кг клинкера

Расходные статьи

Количество теплоты, затраченной на нагрев мате­

риалов, определяем по формуле

Q~ = Qf + Q~ +QK '

где Q~= на нагрев сухого сырья от О до 500 ОС;

QY = a~ cI ,500 кДж;

1ЗЗ

С) -

удельная

 

теплоемкость сухого

сырья,

равная

1,06 кДжf(кг.

О

С);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Qf =

1,563·1,06·500 = 830 КдЖ;

 

 

Q~ -

на нагрев дегидратированного сырья от 500 до

9000 С;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q~ = (o~ -

 

O~) С2 (900 - 500) КдЖ;

 

 

Cz- удельная

теплоемкость дегидратированного

сырья,

равная 1,185 кджf(кг.

О

С);

 

 

 

 

 

 

 

 

Q~ = (1 ,563 - 0,0175)1,185·400 =732 кдж;

 

 

Q~ -

на нагрев декарбонизированного сырья от 900 до

14000 С;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

(o~ -o~ - o~o.) Са (1400 -\11>0) кдж;

 

 

сзсредняя удельная

теплоемкость

прокаленной

сы­

рьевой смеси в интервале температур 900-14000 С

[16];

сз=

1,03 кДжf(кг.

О

С);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q~ = (1 ,563 -

 

0,0175 - 0,547)1,03·500 = 515 КдЖ.

 

 

Общее количество теплоты на нагрев материалов со­

ставит

Q~= 830 + 732 + 515=2077 КдЖ.

На эндотермические процессы дегидратации и декарбо­

низации

Q~HA =67OO'O~+ (29,6СаО + 17 MgO)G~ КдЖ,

где 6700 - тепловой эффект дегидратации каолина при температуре

450-500 ОС, КдЖ;

СаО, MgO - содержание СаО и MgO в сырьевой смеси, %.

"~HД = 6700·0,0175 + (29,6.42,25 + 17.0,75) 1,563 = 2092 кДж,

На образование жидкой фазы при 14000 С [35] Qgл =

=209 кдж.

Общее количество теплоты равно сумме расходных

сталей:

'3t.

Приходные статьи

Количество теплоты, выделяемой при образоваН!Н1

клинкерных минералов при температуре 1100-14000 С

[33,20] :

Q~кз = 4,65СзS + 6,20C2S + 3,47 СзА + 1 ,09C4A.F кДж,

где 4,65; 6,20; 3,47, 1,09 - экзотермические эффекты образовани'l (оответствующих силикатов, кДж, на 0,01 кг силиката, СзS, C2S, СзА, C4AF - количество силикатов, определенных по заданному хи­

мическому составу:

СзS = 4,07CaO-7,6 SiOz -

6,72 АI2Оз - 1 ,43 FеРз =

= 4,07·65,45 -7,6·22,9 - 6,72·5,7 -1,43·4,15 =

48,12 %;

C2S = 8.6S102

-

3,07 СаО + 5,1 А12Оз +

1,08 Fс.Оз =

= 8,6·22,9 -3,07 ·63,45 +.'5,1·5,7 +

1 ,оз··цз =

23,33 "1u;

СзА=2,65АI2Оз -

1,69 Fе2Оэ =

2,65·5,7 -

1,69·4,15 =

8,09%;

C,AF = 3,04 FezОз =

3,04·4,15 =

12,62 %.

 

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

Q~з = 4,65·48,12+ 6,20.29,55 +3,47.8,09 +

1,09·12,62 =

449 кДж.

Энтальпия клинкера

при 14000 С и удельной

теплоем­

кости снл=l,093 кджf(кг.ОС)

 

 

 

 

 

[кл = = склfкл = 1,093.1400 =

1530 кДж.

 

Энтальпия газообразных продуктов разложения СО2

при температуре 9000 С и Н2

О при 5000 С с учетом скры­

той теплоты парообразования:

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[газ =

Qгаз = 987,6 a~o. +

3488G

,

 

 

1952.4

 

 

 

900 ОС,

 

 

(1952,4-

где 987,6= 1,977 - энтальпия СО2 при

кДж/кг

энтальпия СО2, кДж/мS [19]; 1,977 - плотность СО2,

кг/м3) ;

795,1

3488= -- 4 +2500 - сумма энтальпий Н2О при 500 ос и скры-

0.80

той теплоты парообразования L ир , кдж/кг,

0,804 - плотность Н2О, кг/м3

[газ = Q~аз = 987,6·0,547 + 3488·0,0175 = 601 кДж.

Общее количество теплоты равно сумме приходных

статей

= Q~кз + Q~л + Q~аз = 449 + 1530 + 601 = 2580 кДж.

135

Тепловой эффект клинкероооразования

Qx = QP - = 4378 - 2580 = 1798 кДж.

5. Тепловой баланс (на 1 кг клинкера)

Приходные статьи

Количество теплоты: 1) от сгорания топлива

Qr = Q~ хТ = 35 200хТ кДж,

где хТ - удельный расход газа на обжиг 1 кг клинкера, мЗ ;

2) вносимой шламом

Q~ = (o~ Се +0'(V) 'м'

где Се -удельная теплоемкость сырьевой смеси [0,875 кДж/(кг.ОС)];

Q~ = (1,563·0,875 +0,88) 15 = 34 кДж;

3) с присосанным воздухом

Qg = У"УСВ tB хТ = 10,25·0,03·1 ,2971.15хТ = Т ,

где СВ -теплоемкость воздуха [1,2971 кДжj(мЗ,ОС)];

4) энтальпия вторичного воздуха при температуре

t B •BT =400° С

I~= Q~=VB(I -Y)C~ 'в.ВТ хТ=10,25О - 0,03) 1,3294.400хТ =5288хТ ,

rде C~ - теплоемкость воздуха при 400 ос, равная 1,3294 кДж/(мS."С)

[35];

5)от экзотермических реакций клинкера Q~ = Qзкз=

=449 кДж На 1 кг клинкера (физическую теплоту при­

родного газа не учитывают);

6) общее количество теплоты, внесенной в печь:

~Qnp = 35 200 хТ + 34 + Т + 5288хТ + 449 = 40 494 хТ + 483.

Расходные статьи

Количество теплоты:

1) на диссоциацию СаСОз

Р

080· 100 Qx

-

0,547·100·1658

= 1620

кДж/кг,

Q - .

56

56

1 -

 

-

 

 

136

где Qx - количество теплоты на диссоциацию СаСОз, равное

1658 кДж/кг [35};

2) на испарение влаги

Q~ =2500 Gt= 2500·0,83= 2200 кДж/кг.

где 2500 - скрытая теплота парообразования, кДж, на 1 кг влаги;

З) удельное количество теплоты, ушедшей с отходя­

щими газами:

Q~= [(y~o, Ссо, + y~. CN• + VЙ.О Сир + Уа• Со.) ХТ+

+ Y~02 Ссо. + vt Св.п + Vrv Св.п] to.r = [(0,988·1,7874 + 8.147Х

Х1,2996 + , ,939·1 ,5224 + 0,1957·1 ,3352)хТ + 0,'277·1,7874 + + 1,100·1,5224 + 0,0'22·1 ,5224]200 = 3114хТ + 440 кДж,

где С

со

.,

C ., Сн.о, Со" СВ п -

удельные объемные теплоемкости

 

 

N

 

 

газов при температуре to г=200~C;

 

4)

энтальпия клинкера,

выходящего

из IIечи:

 

 

 

 

If = Q~ = ICKJ\ t~J\= '.1 ,03·1200 = 1236 кДж/кг,

где С~Jl=I,03 кДж/(кг,<>С) -средняя удельная

теплоемкость клин­

 

 

 

кера при температуре 1200 (23, табл. 27];

5)

энтальпия пылеуноса

 

 

l~ = Q~ = Оун Сун to .r = 0,016·1,06·200 = 3,392 кДж/кг,

где С78 - удельная теплоемкость уносимой пыли;

для цементно-обжигательных печен

Сун = 1,06 кДж/(кг.ОС);

6) утерянной в окружающую среду

 

 

р_

Sn~Q

 

 

 

Q6-

1000

акл '

где Sp -

площадь теплоотдающей

поверхности корпуса печи

AQ -

(Sп=:rtDL=n·5·185=2910 м!);

количество теплоты, теряемой в окружающую среду 1 м'

 

корпуса печи в 1 ч, при принятых условиях составляет

 

14650 кДж [29];

 

 

 

акл -

производительность печи, т/ч.

Тогда

 

 

 

 

 

 

р _

2910·14 650

 

568 кДж;

 

Q6 -

1000.75

=

J37

Q~ = Q~л =

 

209 кДж [35];

8) общее количество теплоты, расходуемой в печи:

~Qp = 1620 + 2200 + 3114 х

т

+

440 + 1236 + 3,392 + 568 +

 

+ 209 = 6276,4 +

3114 х

т

кДж.

 

Из уравнения теплового баланса ~Qпр=~Qр опреде­

ляем удельный расход топлива:

 

 

40 494хТ + 483 = 6276,4 +

 

3114хТ ,

откуда

 

483

 

 

6276,4 -

 

 

7) на образование жидкой фазы, по опытным данным

равное

 

 

 

 

 

хг = -- ' -----= 0,155 м3

40494-31]4

или

ат = 0,155·0,765 = 0,1186 кг.

Удельный расход воздуха для горения топлива

y~ = Ув хТ= 10,25·0,155 = 1,589 М33

Количество вторичного воздуха

УВВТ = Y~(I-y)= 1,589(1-0,03) = 1,541 М33

Составляем сводный материальный и тепловой балан­ Lbl (табл. УН.3 и УН.4).

т а б л и ц а VII.3. Сводная таблица материального баланса печи на 1 кг клинкера (с подстановкой цифровых значений)

 

Приходные

 

I(оличество 11

 

Расходные

 

I(оличество

 

 

 

 

 

статьн

I кг

I %

 

статьи

 

 

 

 

 

 

 

кг

%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кюшкер ....

1

 

24,3

 

 

Топливо х

Т

 

0,1186

 

3

Отходящие газы:

 

 

 

 

 

 

Сырье Gcw

 

2,440

 

59,1

 

Go.r=14X

 

 

 

 

 

 

Воздух:

 

 

 

 

 

 

ХО,1186+

 

 

 

 

 

 

 

ав =13,25Х

 

 

 

 

+1,4445

 

3,1050

 

75,3

 

 

 

XO,1I86

 

1,5714

 

38,1

Пылеунос Оун

 

0,0160

 

0,4

 

 

Невязка

 

 

-0,009

 

-0,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ИТО го

 

4,121

/100

 

 

 

Итого

 

4,121

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

138

 

 

t

а б л и ц а VII.4. Сводная таблица теплового балаиса печи

 

 

 

 

 

 

 

 

на 1 кг клинкера

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приходные

 

 

Колнчество

 

 

 

 

 

 

Расходные

 

 

 

 

 

Количество

 

 

 

 

теплоты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

теплоты

 

 

 

статьн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

статьн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кДж I

%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кДж

I

%

От

горения ТОПДН­

 

 

 

 

 

 

 

IНа

диссоциацию

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ва: Q?=35200X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СаСОз

Qf ..

 

 

1620

 

24

 

ХО,155

 

 

5456

 

80,71

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На

испаренне вла-

 

 

 

 

 

Со шламом Q~

 

34

 

0,50

 

 

 

 

ги

Q~

 

,

 

 

 

 

2200

 

32,5

С

присосанным

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с

 

отходящими га­

 

 

 

 

 

 

воздухом: Q ~ =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зами: Q/=3114X

 

 

 

 

 

=6·0,155

 

 

0,93

 

0,01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ХО,155+440

 

 

 

 

 

923

 

13,7

От

 

экзотермиче-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,1

С

 

горячим

КЛJlнке­

 

 

 

 

 

 

ских реакций об­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ром Q~.

.

••

 

 

1236

 

18,3

 

разования УШJН-

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

кера

 

Q~

 

449

 

6,64

 

 

 

с

 

пылеуносом

Q~

 

 

3,4

 

0,1

Энтальпия вторич­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

окружающую

 

 

 

 

 

 

ного

 

воздуха:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

среду

Q~

 

••

 

 

568

 

8,3

 

l~ =5288·0,155 .

 

 

819,6

 

12,12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На

образование

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

жидкой

фазы,

 

 

 

 

3,1

 

 

Итого ~Qпр

 

 

6760

 

100

 

 

 

 

 

Q~

 

 

 

 

 

 

 

209

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Итого :EQp.

 

 

6760

\100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Удельное количество теплоты, расходуемой на обра­

 

зование 1 кг клинкера:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q = Q~ хт= 35200·0,155 = 5456 кДж.

 

 

 

 

Обычно в печах 5Xl85 м Q,=5860...6910 кДж [14З.

 

 

Удельный расход условного топлива

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ХТ

 

 

Q·I00

5456·100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=29300=

 

29300

=18,6%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тепловой коэффициент

полезного действия

печи со­

 

ставляет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'111

=

 

(Qx +Q~)100

 

 

 

 

 

(1798 + 2200) 100

 

 

 

 

 

 

 

---';~---'----

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5456 +34 + 0,93 +819,6 = 63,3 %.

 

 

 

 

Q~+Q~+Q~+Q~

 

 

Технологический коэффициент

полезного

действия

 

печи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1798·100

---- =33%. 5456

IЗ9