5. Материальный баланс.

Материальный баланс представляет

собой соотношение между поступающим материалом в печь и выходящим из печи. Он составляется перед тепловым балансом для определения количества сырья необходимого для получения 1 кг продукта, поэтому расчет ведут на 1 кг готовой продукции. Сначала рассчитывают предварительный материальный баланс, который содержит некоторые неизвестные величины, а затем, после нахождения этих величин из уравнения теплового баланса, получают окончательные значения статей материального баланса.

Обжиг формованных изделий.

Приходные статьи (кг).

1. Топливо, поступающее в печь:

G_T=(x^T·ρ_T)/g_ч=0,0051

где — расход топлива, м³/ч; кг/м³ — плотность топлива.

2. Воздух, поступающий в печь:

G_B=G’_B+G_B”=1,2+33,4=34,6

G’_B=(V_ox·ρ_B)/g_ч=(3300.58·1.29)/6752.1=1,2

G_B”= =(V_в· x^T·ρ_B)/g_ч=20·314.6·1.29/6752.1=33,4

где — количество воздуха, поступающего на охлаждение, кг; — количество воздуха, поступающего на горение, кг; — расход воздуха, поступающего из зоны охлаждения, м³/ч; кг/м³ — плотность воздуха.

3. Количество сырца, поступающего на обжиг:

G_C=(100/(100-5/5))·(100/(100-6))=1.13,

где — потери при прокаливании; — относительная влажность сырца.

Расходные статьи (кг).

1.Обожженное изделие —1 кг.

2. Потери при прокаливании:

G_П=0.06

3. Испарение влаги:

G_Н2О=0.068

4. Уходящие газы:

G_yx.г=G_Д+G_B’=0,47

,

где — количество дымовых газов, кг; кг/м³ — средняя плотность дымовых газов.

G_Д=(28,935·28,99·1.3)/4479,11=0,24

Таблица 3. Материальный баланс обжига 1 кг формованных изделий.

Приходные статьи	Количество, кг	Расходные статьи	Количество, кг
1. Топливо	0,0051	1. Изделия	1
2. Сырье	1,13	2. Потери при прокаливании	0,06
3. Воздух	3,46	3. Испаренная влага	0,068
		4. Уходящие газы	0,47
Итого:	3,57	Итого:	1,598

Невязка баланса: 0,02%<5%.

6. Тепловой баланс и кпд печи.

Расход топлива в печах должен обеспечивать получение теплоты для обжига строительных изделий и материалов, а также восполнять тепловые потери, сопровождающие работу печи. Соотношение, связывающее приход с расходом теплоты в печи, называют тепловым балансом, его составляют на 1 кг готового продукта при обжиге сыпучих материалов и на 1 час работы печи при обжиге формованных изделий. Тепловой баланс может составляться как для весей печи в целом, так и для отдельных технологических зон печи. Сначала составляют предварительный баланс, в который входят некоторые неизвестные величины.

Экономичность работы печей характеризует КПД установки. Он представляет собой отношение полезно затраченной теплоты к поступающему теплу от горения топлива. Полезно используемая теплота идет на нагрев сырья до температуры обжига и на сам процесс обжига.

6.1.Зона досушки.

Приход тепла (кДж/ч)

1. Тепло, вносимое из зоны охлаждения нагретым воздухом:

Qд1=V’ox·с_B·t_B=2583,8·836,24=2160676,9

где — расход воздуха, поступающего из зоны охлаждения в зону досушки, м³/ч; , — принимают из расчета горения топлива.

2. Тепло, вносимое кирпичной кладкой:

Qд2=(Q^Bд·Lд)/τ=(190·26,44)/74,88=67,09

где — количество тепла, в

ыделяемого кирпичной кладкой, кДж/м; — длина зоны досушки, м; — длительность цикла обжига, ч.

3. С воздухом, подсасываемым через неплотности:

Qд3=Vпод.д· с_B·t_о.с=17028,7

Vпод.д=28,01·28,99=812

Vпод=28,99·10,95·(8-2,5)=1746,1

где — количество подсасываемого воздуха в зону досушки, м³/ч; — общий подсос воздуха, м³/ч; — избыток воздуха уходящих газов из печи, для кольцевых печей α_т=(10-2); , , — соответственно длина зон досушки, подогрева, обжига, м; — температура окружающей среды, .

4. С сырцом:·

Qд4=G_c·g_ч·t_c·c_c=1.13·4479,11·30·0.93=141212,9

где — количество расходуемого сырца, , кг/ч; — теплоемкость сырца, кДж/(кг·°С), принимают кДж/(кг·°С); — температура сырца, поступающего в печь, .

Расход тепла (кДж/ч)

1. На испарение влаги сырца:

Q’д1=4.19·0.068·4479.11·(595+0.47·939.11)=1322617.9

где — средняя температура отработанного воздуха, °С.

2. На подогрев сухой массы сырца:

Q’д2=4479.11·1.13·0.22·1818.22=2024600.236

где — теплоемкость сухой массы сырца, кДж/(кг·°С).

3. В окружающую среду:

Q’д3=2644/74.88=35.31

где — потери тепла через стенку печи, кДж/м.

4. С отработанным воздухом:

Q’д4=(V’ох+28.01х^т)·1.398·939.11=216395.2

где , м³/ч.

6.2. Зоны подогрева и обжига.

Приход тепла (кДж/ч)

1. От сгорания топлива:

Qп1=Q^р_н·х^т=1201.6

2. С воздухом, идущим на горение:

Qп2=28.99·1.97·90=5139.9

3. Вносимое сырцом:

Qп3=70744.76·28.99= 2050890.6

4. Вносимое воздухом, подсасываемым вне зоны горения:

Qп4=2024600.236

где — подсос воздуха, принимают из расчета зоны досушки.

Qп5=19586,2

Qп6=Qд2=67,09

Qп7=8761071,5

Расход тепла (кДж/ч)

1.На испарение влаги сырца:

Q’п1= Q’д1=1322617,9

2. На нагрев изделий до температуры обжига:

Q’п2=1,13·1.4479,11·(2,829+0,42·0,49)=18924,554

3. На химические реакции при обжиге:

Q’п3=Gc·g_ч·(23·Al₂O₃+28·CaO+35·MgO)=4479,11·1,09·900=4394006,9

4. На аккумуляцию печным массивом:

Q’п4=( Q^А_п·Lп+ Q^А_об·Lоб)/2τ=(3990+1789,8)/149,76=38,6

где — количество тепла, поглощенное внутренней поверхностью в зоне подогрева, кДж/м; — то же в зоне обжига.

5. Потери тепла в окружающую среду:

Q’п5=( Q^п_об/τ)·(Lп+Lоб)=(380/74,88)30,42=154,4

где — потери тепла в окружающую среду в зонах подогрева и обжига, кДж/м.

6. С уходящими газами:

Q’п6=(Vд·x^т+Vпод+V”ох)·1.47·t_в.ср=7128371,98

Составляем уравнение баланса:

1270.92V^/ox +141279.99-1525113.446=36186.26x^T

1203.31V^//ox=12729.52x^T+3711075.02

4106255.21=70170.6x^T+2562.83V^/ox-20.97V^//ox

V^/ox=836.24

V^//ox=3390.77

X^T=28.99

Vox=4227

3. Зоны закала и охлаждения.

Приход тепла (кДж/ч)

1. С обожженными изделиями:

Qох1=Q’п3=4394006.9.

2. Внутреннее тепловыделение печного массива:

Qох2=(Q^вз.ох/τ)·(Lз+Lох)=280000/74.88·(7.53+18.91)= 98867.52

где — тепло, выделенное за счет аккумуляции печным массивом в зонах закала и охлаждения, кДж/м; , — длина зон закала и охлаждения, м.

3. С воздухом, поступающим в зону охлаждения:

Qох3=(х^т·Vв+Vох)·tос·с_в=105285.3

где — общий расход воздуха, поступающего для охлаждения обожженных изделий, м³.

Расход тепла (кДж/ч)

1. На нагрев воздуха, поступающего в зону взвара:

Q’ох1=Qп3=2050890.6

2. С нагретым воздухом, направляемым в зону досушки:

Q’ох2=2160676.9

3. В окружающую среду:

Q’ох3=Q^пох.з/τ(Lox+Lз)=35309.83

где — потери тепла в зоне закала и охлаждения в окружающую среду, кДж/м.

4. С выгружаемым материалом:

Q’ох4=341756.09

где — температура выгружаемых изделий.

5. На аккумуляцию кирпичной кладки:

Q’ох5=9553.29

где — количество тепла, поглощенное кирпичной кладкой в зоне закала, кДж/м.

Таблица 4. Тепловой баланс на 1 час работы печи.

Приходные статьи	Количество тепла		Расходные статьи	Количество тепла
	кДж	%		кДж	%
1	2	3	4	5	6
Зона досушки
1. Из зоны охлаждения воздухом	2160676.9	93.2	1. На испарение влаги сырца	1322617.9	24
2. Кирпичной кладкой	67.09	0.003	2. На нагрев сухой массы сырца	2024600.236	36.7
3. С воздухом через неплотности	17028.7	0.7	3. В окружающую среду	35.31	0.0006
4. С сырцом	141212.9	6.1	4. С отработанным воздухом	2163951.2	39.3
Итого:	2318985.6	100	Итого:	5511204.6	100

Невязка: 3%›0,5%.

Зона подогрева и обжига
1. От сгорания топлива	6341.5	1.4	1. На химические реакции при обжиге	1322617.9	6.9
2. Сырцом	2050890.6	21.4	2. На нагрев изделий до температуры обжига	18924.554	14.2
3. Воздухом	2024600.236	24.8	3. На аккумуляцию печного массива	4394006.9	33
4.С воздухом, подсасываемым через неплотности	19586.2	12.3	4. В окружающую среду	38.6	0.8
5 с тепловыделением кладки	67.09	0.4	5. С уходящими газами	154.4	1.6
6 с воздухом,поступающим из зоны ох в зону подогрева	8761071.5	44.5	6 на испарение влаги сырца	7128371.98	43.5
Итого:	12862557.13	100	Итого:	12864114.33	100

Невязка: 0,13%<0,5%.

Зона закала и охлаждения
1. С обожженными изделиями	4394006.9	68.3	1. На нагрев воздуха, идущего на горение	2050890.6	63.2
2. Тепловыделение печного массива	98867.52	11.6	2. На нагрев воздуха, идущего в зону досушки	2160676.9	28.5
3. С в ……………оздухом, поступающим на охлаждение	105285.3	20.1	3. В окружающую среду	35309.83	1.15
			4. С выгружаемым материалом	341756.09	6.5
			5. На аккумуляцию печного массива	9553.29	0.6
Итого:	4598159.72	100	Итого:	4598186.71	100

Невязка:0,002%<0,5%.

6.3. Определение расхода топлива и КПД установки.

Удельный расход условного топлива, кг/шт:

Ву=(1721536·28.9)/(1261.72·29300)=1.35

где — часовая производительность печи, шт/ч.

КПД печи:

η=(18924.6+4394006.9)·100/1322617.9=80%