теплообменником и холодильником

Приход тепла		%	Расход тепла		%
1. Теплота сгорания топлива	3550,4	84,32	1.Декарбонизация CaCO3 и MgCO3 qдк = G CaCO3 ·1779.4 + GMgCO3 ·1398,4	2114,3	50,21
2. Физическое тепло топлива			2.Дегидратация каолина qдк = G W ^2·6866.3= 0,005 ·6866,3	34,3	0,81
3. Сырьевая шихта g^IVм.п. = 1,62·0,199˟251,2	81.0	1,92	3. Образование жидкой фазы	209,3	4,97
4. Охлаждающий воздух холодильника при 273 К (ºС)			4.Испарение воды из сырья G ^ф W · 249,1 = 0,0155 ·249,1	38,6	0,92
5.Дополнительный воздух			5. Потери тепла в окружающую среду (по опытным данным) Печью Циклонный теплообменник Холодильник Всего:	251,2 83,7 58,6   393,5	5,96 1,99 1,39   9,34
6.Экзотермические реакции образования клинкера QC3S = 0,01·C3S˟527,5 =	237,4	5,64	Продолжение табл. 8.41 4
=0,01·45·527,5 QC2S = 0.01·C2S х 716,0 = 0,01·30·716,0 QC3А = 0,01·C3А x 61,1 = 0,01·10·61,1 QC4АF = 0.01·C4АF x 108,85 = 0,01·15·108,85 ΣQэкз	214,8   6,1     16,3	5,1   0,14     0.39 11,27	6. Потери с выходящим из холодильника клинкером		2,02
7. Со сбросным воздухом   холодильника 1,972·1,310·t^xвс	2,580 t^xвс	9,82
8. С пылью в сбросном воздухе 0,049*0,820* t^xвс	0,0410t^xвс	0,15
Теплосодержание запыленных отходящих из IV ступени циклона газов 379,1 + 2,691· t^xвс	916,0	21,76
	4210,7 100

Температура сбросного воздуха холодильника:

= =160 ^оС.

10. Тепловой баланс холодильника:

Таблица 8.42

Приход тепла		%	Расход тепла		%
Теплосодержание клинкера, поступающего в холодильник g^пм.п.·Скл·tкл = = 1,0848·1,095 · 1350 Теплосодержание воздуха	1624,8		Теплосодержание клинкера из холодильника 0,8908·0,795·120	84,98	5,23
		2. Сбросного воздуха из холодильника 1,972·1,310·150,0	387,49	23,85
			3. Теплосодержание пыли сбросного воздуха Продолжение табл. 8.42 0,049·0,820·150	6,03	0,37
			4. Воздух из холодильника в декарбонизатор 0,604·1,365·620	511,16	31,47
			5. Теплосодержание пыли воздуха, поступающего в декарбонизатор 0,0604·0,942·620	35,28	2,17
			6. Вторичного воздуха 0,424·1,402· t^втв	0,594·t^втв	29,28
			7. Пыли вторичного воздуха 0,0848·0,976· t^втв	0,0824·t^втв	4,06
			8. Потери в окружающую среду	58,07	3,57

1 2 3 4 5 6

Температура вторичного воздуха:

= =801 ^оС

11. Тепловой баланс вращающейся печи

Таблица 8.43

Приход тепла		%	Расход тепла		%
1. Теплота сгорания топлива	1419,3	41,97	1.Декарбонизация CaCO3 0.15·4.857·425	309,63	9,16
2. Физическое тепло топлива			2. Теплосодержание клинкера (10.1 п.1)	1624,8	48,03
3.Теплосодержание сырьевой муки поступающей в печь 1,128·0,988·840	936,2	27,7	3.Образование жидкой фазы	209,34	6,19
			Продолжение табл. 8.43
4. С клинкерной пылью из холодильника 0,0848·0,975·800	66,1	1,96	4. Потери тепла в окружающую среду	251,20	7,42
5. С вторичным воздухом 0,4028·1,402·800	452,2	13,38	5.Теплосодержание газов на выходе из печи 0,524·1,620· t^пог	0,850·t^пог	27,48
6. С подсосами 0,021·0,129			6.Теплосодержание пыли на выходе из печи 0,525·1,013· t^пог	0,531·t^пог	1,72
7. Теплота экзотермических реакций, предполагая, что в печи происходит 70% экзотермических реакций 0,7(QC2S+QC3A+QC4AF) + +QC3S=0,7(214,8+6,1+16,3)+237,4	403,4	11,9	2393,7 + 0,9031·t^пог
Теплота кристаллизации жидкой фазы	104,6	3,09
Итого:	3381,0

Температура отходящих из печи газов:

= =1093 ^оС.

12. Тепловой баланс теплообменника и декарбонизатора

Таблица 8.44

Приход тепла		%	Расход тепла		%
1. Теплота сгорания топлива в декарбонизаторе 0,0637·33494,4	2133,65	55,86	1. Декарбонизация CaCO3 и MgCO3 2114,0 – 309,6	1804,4	47,24
2.Теплосодержание топлива			2. Дегидратация каолина	34,3	0,90
3.Теплосодержание			3. Испарение воды из Продолжение табл. 8.44 4
газа из печи 0,850·t^пог	929,0	24,32	сырья	38,5	1,01
4. Пыли из печи	58,0	1,52	4. Потери тепла в окружающую среду	58,6	1,53
5.Теплосодержание подсасываемого воздуха			5. Теплосодержание отходящих газов из циклона IV ступени 1,676·1,516· t^тог	2,537·t^тог	23,91
6. Теплосодержание воздуха из холодильника в декарбонизатор (10.1.п.4)	511,2	13,38	6. Теплосодержание пыли в газах 01005·0,946· t^тог	0,095·t^тог	0,90
7. Пыли из холодильника	35,3	0,92	7. Унос тепла материалом, поступающим в печь (11.1.п.1)	936,2	24,51
8. Теплота экзтермических реакций 474,6 – 403,4	71,2	1,86	2872,0 + 2,632· t^тог
9. Теплосодержание сырьевой муки, поступающей в циклонный теплообменник (9.1.п.3)	81,0	2,12
	3819,3

Температура отходящих газов на выходе из циклона IV ступени:

= =360 ^оС.

13. Тепловой баланс циклона 1 ступени и декарбонизатора

Таблица 8.45

Приход тепла		%	Расход тепла		%
1. Теплота сгорания			1. Теоретический Продолжение табл. 8.45 4
топлива в декарбонизаторе	2133,0		расход тепла в системе 0,85·G CaCO3 · 1779.4 = 0,85·1,16·1779,4	1754,5	34,55
2. Теплосодержание запыленных газов из печи (12.1.п.3 и 4)	987,0		2.Теплосодержание материала, поступающего в печь	936,2	18,43
3. Теплосодержание запыленного воздуха их холодильника	546,4		3.Потери в окружающую среду	83,7	1,65
4. Теплота экзотермических реакций, предполагая, что в печи происходит 70% экзотермических реакций 0,3(QC2S+QC3A+QC4AF)	71,2		4. Теплосодержание газового потока, выходящего из циклона 1 ступени 1,49·1,633·850 (по опытным данным температуру газов принимаем на 10ºС выше температуры материала	2068,2	40,72
5.Теплосодержание материала из циклона II ступени			5. Теплосодержание пыли в отходящих газах 0,282·,984·850	235,9	4,65
g^дм.п=1,773·1,055 t^IIм 1,870· t^IIм		5078,5
3738,2 + 1,870· t^IIм

Температура материала, поступающего из циклона II ступени

в декарбонизатор:

= =717 ^оС.

Для определения температуры материала на выходе из циклона III ступени составляется тепловой баланс циклонов II ступени.

14. Тепловой баланс циклона II ступени.

Приход тепла, наименование статьи		Расход тепла наименование статьи
1. Теплосодержание материала из циклона III ступени	g1= g^IIIм.о·Cм· t^IIIм	1. Расход тепла на декарбонизацию MgCO3	Q1= G^сMgCO3·334
2. Теплосодержание запыленного газового потока из циклона I ступени	q2 из баланса 13.1 п.4 и5	2. Теплосодержание материала из циклона II ступени	Q2 из баланса13.1
3. Теплосодержание присоса	q3=(αII — α1)˟ ˟Cв·νо·xтtпр	3. Теплосодержание запыленного газового потока, уходящего из циклона II ступени	Q3 = ν^IIог ·C · t^IIог + g^IIпв · С · t^IIог
	4. Потери в окружающую среду	Q4 из исходных данных

Подставляя значения в тепловой баланс, находим температуру материала в циклоне II ступени

Аналогично составляя уравнения теплового баланса III и IV ступеней, находим соответственно температуру материала в циклоне IV ступени и проверяем заданную в исходных данных температуру отходящих газов из циклона IV ступени.

При сходимости данных, полученных в результате теплового баланса с заданными величинами (расхождение не должно превышать 5%), можно приступать к определению конструктивных размеров циклонного теплообменника.

15. Конструктивные размеры элементов циклонного теплообменника определяются на основании зависимостей, полученных на основании опытных данных

Диаметр цилиндрической части циклона в свету определяется по формуле:

D= ,м, (8.152)

где = · секундный расход газов в циклонах в

м³/с; коэффициент, характеризующий условие ввода га­за в циклон. Значение его рекомендуется принимать / = 0,205÷0,159.

Входная скорость газа в циклон =16—25 м/с.

Высота цилиндрической части циклона:

= 0,5 0,6· ,м. (8.153)

Сечение входного патрубка циклона

= : м² (a˟b)≈0,6 . (8.154)

= ,м² = ,м, (8.155) (8.156)

скорость газа на выходе из циклонов принимается в пре­делах

18—22 м/с; — диаметр выходного патрубка, м.

По данным опыта эксплуатации и конструирования, прини­мается двухветвевой теплообменник. Циклоны в I, II и III ступенях — по одному на ветвь. Циклоны IV ст.— по 2 на ветвь.

16. Циклоны I ст. (пример расчета)

= · =

= · · =106,4 м³/с,

= = 5,85 м,

=0,55·5,82=3,2 м

принимаем a˟b=3,3˟1,6 м.

= = 5,32 м²; b= =1,66 м,

= = 5,6 м², = =2,6 м.

Диаметр газохода II ст. принимаем 2,6 м.

При расчете циклона II ст. К_вх можно принимать в пределах 0,18—0,185; в циклоне III ст. = 0,17 — 0,175; в циклоне IV ст.— 0,16—0,165.

Скорости в газоходах принимаются в пределах от 19 до 21 м/с, а во входных патрубках от 20 до 22 м/с. Толщину футеровки принимать: в газоходе и циклоне I ст., а также в декарбонизаторе, загрузочной головке и смесительной камере 300—315 мм;

в газоходе и циклоне II ст. 300—240 мм;

в газоходе и циклоне III ст. 220—300 мм.

Циклон и газоход IV ст. футеруются бетоном или штучным

огнеупором толщиной 120—290 мм.

17. Декарбонизатор и вихревая горелка. Определение габаритных размеров.

Тепловая мощность, развиваемая сжигаемым топливом в декарбонизаторе, составит:

Q_дек.= =0,0637·33494,4·125·10³=63.7·10⁶ кДж/ч.

Расход топлива в вихревой горелке — 0,00445 нм³/кг кл.

или Q_вг = 0,00445·33494,4 · 125 · 10³ = 18,63·10⁶ кДж/ч.

Объем топочной камеры вихревой горелки:

= м³,

где — тепловое напряжение объема вихревой горелки реко­мендуется: 6,74÷12,5·10⁶ кДж/м³ч.

Принимая = 8,37 кДж/м³ч·10⁶, находим

= =2,225 м³.

Принимая диаметр топочной камеры горелки = 1300 мм, на­ходим высоту камеры Н т.к. = 1680 мм

Объем топочной камеры декарбонизатора:

= =65,8 м³,

принимается = 2,514÷4,19·10⁶ кДж/м³, по конструктивным соображениям диаметр декарбонизатора по корпусу согласно ре­комендации, принимаем = 3600 мм. Необходимая высота декар­бонизатора при номинальной его нагрузке может быть принята равной — 6,2 м.

18. Прочие конструктивные размеры газоходов и воздухопро­водов определяются по расходам воздуха и газа и исходным данным, регламентирующим их скорости.

19. Аэродинамический расчет. Для определения аэродинами­ческого сопротивления системы, необходимо, в зависимости от состава и температуры газов на участках, определить плотность газа (воздуха) и концентрацию пыли в них. До проведения рас­чета необходимо выполнить схему расчета установки. Следует иметь в виду, что при выборе схемы и конструкции элементов установки нужно стремиться к получению минимального сопротивления тракта (главным образом за счет сокращения местных сопротивлений).

После определения плотности газа и концентрации пыли до участкам установки выполняется расчет сопротивления трактов установки.

Сопротивление циклонов определяется по формуле:

∆H_ц=ξ_{ц ·} (1+µ_п) мм.вод.ст., (8.157)

где — скорость газа на входе в циклон м/с; — плотность

газа кг/м³.

Сопротивление газоходов:

∆H_г=∑∆Н_тр+∑∆Н_м (8.158)

где ∆Н_тр= λ· · (1+µ_п) мм.вод.ст. (8.159)

∆H_м=ξ_{м ·} (1+µ_м) мм.вод.ст. (8.160)

Пример определения плотности газа и концентрации мате­риала в газах, поступающих в циклон 1 ст — µ_м и выходящих из него µ_в...:

µ_в= = =0,1386 кг/кг кл.

=

=1,365 кг/нм³,

_=1,365 =0,332 кг/м³,

µ_п = = =0,693 кг/кг кл.

После определения общего сопротивления системы и часовых выходов газов производится выбор тягодутьевых машин, фильт­ров, аспирационных устройств установки для охлаждения и ув­лажнения газов, а также выбор горелочных устройств для печи и декарбонизатора.

Дата добавления: 2015-07-15