Теплотехническая эффективность подачи 15% известняка с горячего конца печи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Теплотехническая эффективность подачи 15% известняка с горячего конца печи

1. Расчет горения топлива

1.1 Теплота сгорания топлива

Состав газа Волгоградского месторождения, %

СН4	С2Н6	СО2	N2
98,0	0,1	0,1	1,8

Q^р_н=358,2СН₄+637,5С₂Н₆

Q^р_н=358,298+637,20,1= 35167,32 кДж/м

1.2 Объем воздуха, необходимый для горения топлива

L^гор_О2=0,01 (2СН₄+3,5С₂Н₆)

L^гор_О2=0,01 (298+3,50,1)= 1,96 м/м_т

1.3 Теоретический объем воздуха, необходимый для горения топлива

L^o_в = L^о_О2 ? 100/21

L^o_в = 1,96 ?100/21 = 9,35 м/м_т

1.4 Действительный расход воздуха

L^д_в = б L^о_в

L^д_в =1,059,35=9,818 м/ м_т

где - коэффициент избытка воздуха, для газообразного топлива =1,05

1.5 Выход газообразных продуктов горения

Lco₂=0,01 (1?СН₄+2С₂Н₆+СО₂)

Lco₂=0,01 (1?98+20,1+0,1)=0,983 м/м_т

Lн₂о=0,01 (2СН₄+3С₂Н₆)

Lн₂о=0,01 (298+30,1)=1,963 м /м_т

L_N2=0,79 L^д_в+0,01N₂

L_N2=0,799,818+0,011,8=7,774 м/м_т

L^изo₂= (-1)L^гор_О2

L^изo₂= (1,05-1) 1,96=0,098 м/м_т

1.6 Общий объём продуктов горения.

Lп.г.= Lco₂+ Lн₂о+ L_N2+ L^изo₂

Lп.г= 0,983+1,963+7,774+0,098=10,818 м/м_т

1.7 Массовый выход продуктов горения топлива

Плотности газов, кг/м

CO2	H2O	N2	O2
1,977	0,805	1,251	1,429

G_СО2=1,977Lco₂= 1,9770,983= 1,943 кг/м

G_Н2О=0,805Lн₂o= 0,8051,963= 1,58 кг/м

G_N2=1,251L_N2= 1,2517,774= 9,725 кг/м

G_О2=1,429Lo₂= 1,4290,098= 0,14 кг/м

Gп.г.=1,943+1,58+10,019+0,144= 13,389 кг/м

Материальный баланс горения топлива представлен в таблице 5.

Приход	Количество	Расход	Количество
	м/м	кг/м		м/м	кг/м
1. Топливо	1	0,726	1. Углекислый газ	0,983	1,943
2. Воздух	9,818	12,694	2. Водяные пары	1,963	1,58
Итого	10,818	13,42	3. Азот	7,774	9,725
			4. Кислород	0,098	0,14
		Итого	10,818	13,389

2. Материальный баланс печи

2.1 Расходные статьи

Расход топлива

Принимаем расход топлива за х_Т, массовый расход х_Т=0,726х_Т

Расход сырья

Теоретический расход сухого сырья

где ПППс - потери при прокаливании сырья ППП_с=34,19%

кг/кг_кл.

- общий пылевынос

кг/кг_кл

- безвозвратный пылеунос

кг/кг_кл

- возвратный пылевынос

кг/кг_кл

Действительный расход сырья

1,52+0,005=1,525 кг/кг_кл.

Для случая замены и подачи 15% известняка с горячего конца печи.

Действительный и теоретический расход сырья не изменяется. Количество известняка подаваемого с горячего конца печи:

кг/кг_кл

кг/кг_кл

кг/кг_кл

кг/кг_кл

Расход сырьевой смеси.

где W^шл - влажность шлама

кг/кг_кл.

кг/кг_кл

Расход воздуха на горение топлива



- действительный расход воздуха на горение

- 9,818 м/м_т

_В-плотность воздуха при нормальных условиях,

_В =1,293 кг/м;

кг/кг_кл

2.2 Приходные статьи

Выход клинкера

G_кл = 1 кг

Выход углекислого газа из сырья

Выход углекислого газа выделяющегося при разложении CaCO₃ и MgCO₃ в процессе обжига сырья: расчет производится исходя из величины потерь при прокаливании (ПППс) с содержании гидратной воды связанной в каолините Al₂O₃2SiO₂2H₂O

где 0,35Al₂O₃ - процентное содержание гидратной влаги в сырье.

кг/кг_кл

Выход гидратной влаги

 кг/кг_кл

Выход физической влаги:

кг/кг_кл

кг/кг_кл

Выход отходящих газов из печи

Gпг=(G_CO2+G_N2+G_H2O+G_O2) x_T=(1,943+9,725+1,58+0,14) x_T=13,389x_T кг/кг_кл

G_от=13,389+0,501+0,019+0,858=13,389+1,378

G_от=13,389+0,501+0,019+0,775=13,389+1,295

Результаты расчета приходных и расходных статей предварительного материального баланса сводим в таблицу

Материальный баланс печи

Приход	кг/кгкл	Расход	кг/кгкл
	Обычн	Замена		Обычн	Замена
1. Выход клинкера	1	1	1. Расход топлива	0,726xт	0,726xт
2. Выход отходящих газов: 2.1. Продукты горения: - CO2 - H2O - N2 - O2изб 2.2. Газы из сырья - H2OW - H2Oг - CO2с	1,943 xт 1,58 xт 9,725 xт 0,14xт 0,858 0,019 0,501	1,943 xт 1,58 xт 9,725xт 0,14xт 0,775 0,019 0,501	2. Расход с/смеси: - теоретический - действительный - шлам - известняк с горячего конца печи 3. Пылевынос общий	1,52 1,525 2,383 - 0,227	1,349 1,377 2,152 0,148 0,227
3. Возвратная пыль	0,222	4. Расход воздуха	12,694хТ
Итого: а) обычного б) замена	13,389+2,6 13,389+2,517	Итого: а) обычный б) замена	13,42 +2,61 13,42+2,527

3. Тепловой баланс холодильника

3.1 Приход теплоты

С клинкером поступающим в холодильник из печи:

= 1350^ОС

=1,0725 кДж/(кг*°С)

кДж/кг_кл

С воздухом на охлаждение клинкера:

==9,818х_Т м/кг_кл

=63,68х_Т кДж/кг_кл

3.2 Расход теплоты

С клинкером, выходящим из холодильника:

=193,43 кДж/кг_кл

Потери тепла в окружающую среду

 кДж/кг

S=рdln

S=3,141,4610=263,76 м

=(3,5+0,062t_к) 4,19=(3,5+0,062350)4,19=105,588

кДж/кг_кл

Расход теплоты с вторичным воздухом:

=923,252+63,68х_Т кДж/кг_кл

Тепловой баланс холодильника представлен в таблице 7.

Тепловой баланс холодильника

Приход	кДж/кгкл	Расход	кДж/кгкл
1. С клинкером 2. С воздухом	1448 63,68хТ	1. С клинкером	193,43
		2. С вторичным воздухом	923,252+63,68хТ
		4. Потери в окружающую среду	331,318
		Итого	1448+63,68хТ
Итого	1448+63,68хТ

4. Тепловой баланс печи

4.1 Приход теплоты

В результате горения топлива.

кДж/кг_кл

С топливом:

кДж/кг_кл

Тепло вносимое сырьевой смесью:

кДж/кг_кл

кДж/кг_кл

Приход теплоты с воздухом, идущим на горение.

Приход теплоты с первичным воздухом:

кДж/кг_кл

Приход теплоты с вторичным воздухом:

923,818+63,68х_Т кДж/кг_кл



t_ог-100=220-100=120°С

кДж/кг_кл

4.2 Расход теплоты

Тепловой эффект клинкерообразования (ТЭК)

Q_ТЭК= Q_дег+Q_дек-Q_экз

Расход теплоты на декарбонизацию карбоната кальция

Q_дек=G_СаСО31780

кДж/кг_кл

кДж/кг_кл

Затраты тепла на дегидратацию каолинита

кДж/кг

Экзотермические эффекты образования клинкерных минералов.

где - содержание клинкерных минералов выраженных в%

кДж/кг_кл

Q_ТЭК=149,72+2027,42-443,25=1733,89 кДж/кг_кл

Затраты на испарения влаги из сырья

Q_исп=2500

Q_исп=25000,856=2140 кДж/кг_кл

Q_исп=25000,775=1937,5 кДж/кг_кл

Потери тепла:

С отходящими из печи газами:

Потери тепла с клинкером выходящем из печи

Q_кл=C_клG_клt_кл

Q_кл=1,072511350=1448 кДж/кг_кл

Потери тепла с выносимой из печи пылью

Q_п=C_пG_пt_ог

Q_п=0,9340,227220=40,606 кДж/кг_кл

Потери тепла через корпус печи в окружающую среду

S=D_пL

S=3,143,6150=1695,6 м

№ зоны	Размер зоны	б	t
I зона	25%	45	110ОС
II зона	25%	68	215OC
III зона	25%	90	300OC
IV зона	25%	78	270 OC

I зона

кДж/кг_кл

II зона

кДж/кг_кл

III зона

кДж/кг_кл

IV зона

кДж/кг_кл

Q_ос=968,026 кДж/кг_кл.

Составляем уравнение теплового баланса:

Q^х_T+ Q^ф_T+Q_шл +=Q_иcп + Q_тэк+ Q_кл + Q_ог+ Q_п+ Q_ос

а) для обычного способа:

35167,32х_Т+8х_Т+24,337+923,818+63,68х_Т+23,713=2140+1733,89+

+1448+3302,951х_Т+486,75+40,606+968,026

31936,049х_Т=5845,404

х_Т=0,183

б) для замены:

35167,32х_Т+8х_Т+21,981+923,818+63,68х_Т+23,713=1937,5+1733,89+

+1448+3302,951х_Т+431,81+40,606+968,026

31936,049х_Т=5590,32

х_Т=0,175

Материальный баланс теплового агрегата

Приход материалов	кг/кгкл	Расход материалов	кг/кгкл
	обычн	замена		обычн	замена
1. Выход клинкера	1	1	1. Топливо	0,133	0,127
2. Отходящие газы: 2.1. Продукты горения: - CO2 - H2O - N2 - O2изб 2.2. Газы из сырья - H2OW - H2Oг - CO2с	0,356 0,289 1,78 0,026 0,858 0,019 0,501	0,34 0,277 1,702 0,025 0,775 0,019 0,501	2. Сырьё 3. Воздух: - первичный - вторичный - известняк с горячего конца печи 4. Пылевозврат	2,383 0 2,323 - 0,222	2,152 0 2,221 0,148 0,222
3. Пылеунос общий	0,227
Итого:	5,056	4,866	Итого:	5,061	4,87

Невязка:

а)

б)

Тепловой баланс теплового агрегата

Приход тепла	обычный	замена	Расход тепла	обычный	замена
	кДж/кгкл.	кДж/кгкл		кДж/кгкл	кДж/кгкл
1. От сгорания топлива	6435,62	6154,281	QТЭК	1733,89	1733,89
2.С топливом	1,464	1,4	Qисп	2140	1937,5
3.С сырьём	24,337	21,981	Qог	1091,19	1008,475
4.С воздухом - первичным - вторичным	0 935,471	0 934,962	Qкл	1448	1448
5.С пылевозвратом	23,713	23,713	потери с пылевыносом	40,606	40,606
Итого	7420,605	7136,337	Qос	968,026	968,026
			Итого	7421,712	7136,497

%невязки:

а)

б)

Основные теплотехнические характеристики печи

Тепловой коэффициент полезного действия

а) для обычного способа:

б) для замены:

Технологический коэффициент полезного действия

а) для обычного способа:

б) для замены:

Тепловая мощность печи

а) для обычного способа:

б) для замены:

Удельный расход условного топлива



а) для обычного способа:

б) для комбинированного способа:

Для обычного способа производства:

Объем газообразный продуктов на выходе из печи.

м/кг_кл.

где

V_ог - выход отходящих газов из печи м/кг. кл.

t_о.г. - температура отходящих из печи газов.

м/кг_кл

Объем газообразных продуктов перед дымососом увеличивается за счет подсосов воздуха и составит

V_дым= 173868,281,8 =312962,9 м/ч

Аэродинамическое сопротивление печи:

Скорость отходящих газов в холодном конце печи:

м/с

Средняя плотность отходящих газов:

кг/м

кг/м

- приведенный коэффициент навески цепей =1030 принимаем =20 х=0,7

F_ц - поверхность цепей, для мокрого способа производства =3100 м

Общее сопротивление печной установки Р:

Р=Р_п+Р_пк+Р_г+Р_эф

Р_П.К - гидравлическое сопротивление пыльной камеры 80120 Па принимаем 100 Па

Р_э.ф. - гидравлическое сопротивление электрофильтров 200 Па

Р_г - гидравлическое сопротивление газоходов 150200 Па принимаем 175 Па

Р=493,9+100+200+175=968,9 Па

Мощность на валу электродвигателя дымососа:

Установочная мощность на валу электродвигателя

N_уст=1,1*N_дв

N_уст=1,1*112,24=123,46 кВт

Подбираем дымосос

тип Д - 24?2

Техническая характеристика

Подача в м/ч; 370000

Полное давление кПа; 3,5

Частота вращения об/мин; 740

Для замены:

Объем газообразный продуктов на выходе из печи.

м/кг_кл.

где

V_ог - выход отходящих газов из печи м/кг. кл.

t_о.г. - температура отходящих из печи газов.

м/кг_кл

Объем газообразных продуктов перед дымососом увеличивается за счет подсосов воздуха и составит

V_дым= 164075,0951,8 =180482,605 м/ч

Аэродинамическое сопротивление печи:

Скорость отходящих газов в холодном конце печи:

м/с

Средняя плотность отходящих газов:

 кг/м

кг/м

- приведенный коэффициент навески цепей =1030 принимаем =20 х=0,7

F_ц - поверхность цепей, для мокрого способа производства =3100 м

Общее сопротивление печной установки Р:

Р=Р_п+Р_пк+Р_г+Р_эф

Р_П.К - гидравлическое сопротивление пыльной камеры 80120 Па принимаем 100 Па

Р_э.ф. - гидравлическое сопротивление электрофильтров 200 Па

Р_г - гидравлическое сопротивление газоходов 150200 Па принимаем 175 Па

Р=298,7+100+200+175=773,7 Па

Мощность на валу электродвигателя дымососа:

Установочная мощность на валу электродвигателя

N_уст=1,1*N_дв

N_уст=1,1*51,68=56,85 кВт

Подбираем дымосос

тип Д - 20

Техническая характеристика

Подача в м/ч; 230000

Полное давление кПа; 1,5

Частота вращения об/мин; 740

Заключение

При подаче 15% известняка с горячего конца печи на Нижнетагильском цементном заводе на вращающейся печи 3,6150 удельный расход топлива снижается с 0,183 м/кг_кл до 0,175 м/кг_кл. Соответственно снижается и расход топлива в условных единицах с 219,346 кут/т_кл до 209,757 кут/т_кл.

Технологический КПД печи увеличивается с 26,94 до 28,17%

Тепловой КПД печи уменьшается с 60,19 до 59,66%

Предложенная технологическая операция эффективна с точки зрения экономии топлива, так как экономия топлива составляет 0,008 м/кг_кл. Но при этом тепловой коэффициент полезного действия печи снижается на 0,53%.

Литература

топливо печь тепловой известняк

1. Ю.М. Бутт, М.М. Сычев, В.В. Тимашев «Химическая технология вяжущих материалов» М., Высшая школа 1980 г.

2. П.В. Левченко «Расчет печей и сушил силикатной промышленности» М.: Высшая школа 1968 г.

3. Н.П. Кудеярова, Л.Б. Афанасьева, Г.П. Поляков «Теплотехника и тепловые установки предприятий строительных материалов: лабораторный практикум» Белгород: БГТУ, 2007 г.

Размещено на Allbest.ru