Способ увеличения КПД холодильника

Типы клинкерных холодильников. Теплота сгорания топлива, теоретический и действительный объем воздуха, необходимый для горения. Выход продуктов сгорания. Материальный баланс печи. Энтальпия клинкера холодильника на входе. Теплотехнические характеристики.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 10.01.2013
Размер файла 149,5 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исходные данные

Состав топлива - мазут

Cр Hр Sр Nр Aр Wр

85 14,5 0,21 0,29 - -

Состав сырья: Al2O3% ПППС% Wшл 3,55 34,28 36

Минералогический состав %: C3S C2S C3A C4AF 68 13 5 14

Печь:

Размеры:3,6127 м

Производительность 19,1 т / ч

Параметры работы:

1. температура отходящих газов при мокром способе 210ОС

температура клинкера на выходе из холодильника 2500С

температура клинкера на выходе из печи 1300 ОС

температура корпуса холодильника 350 ОС

2. степень очистки газов в электрофильтрах 99%

3. температура окружающей среды +15 ОС

4. температура сырьевой смеси +15 ОС

5. коэффициент избытка воздуха б=1,11

6. объём воздуха на охлаждение 3,2

7. температура корпуса печи и коэффициент теплоотдачи

8. пылевынос общий 10%

Степень улавливания 95% пыли фильтрами.

Холодильник рекуператорный

Введение

В цементной промышленности для окончательного охлаждения клинкера после выхода его из зоны охлаждения вращающейся печи применяют холодильники. Режим охлаждения клинкера оказывает влияние на фазовый и минералогический его состав и поэтому может рассматриваться как составная часть технологического процесса обжига клинкера. Клинкер охлаждают воздухом, поступающим во вращающуюся печь для сжигания топлива. Следовательно, холодильники клинкера выполняют роль тепловых утилизаторов и повышают тепловую эффективность печного агрегата.

В промышленности применяются следующие типы клинкерных холодильников: барабанные, рекуператорные и колосниковые.

Рекуператорный холодильник представляет собой барабаны каждый диаметром 1,3 м и длиной 6 м, которые закреплены на кожухе печи. В горячей части, куда поступает клинкер из печи, рекуператоры отфутерованы броневыми жаростойкими плитами из чугуна. Для интенсификации процесса охлаждения плиты имеют выступающие ребра, которые усиливают перемешивание клинкера. В разгрузочной части рекуператоры снабжены полками для интенсивного пересыпания клинкера по высоте рекуператора. Иногда к полкам подвешивают короткие цепи, которые дополнительно улучшают процесс охлаждения. Рекуператоры соединены с печью с помощью патрубков из жароупорного чугуна. Охлажденный клинкер из рекуператоров разгружается через боковые отверстия с колосниками, когда они находятся в нижнем положении.

1. Расчет горения топлива

1.1 Теплота сгорания топлива

Состав мазута.

Сp

Hp

Np

Sp

Op

Wp

Ap

85

14,5

0,29

0,21

-

-

-

100,0

Мазут сжигается с коэффициентом избытка воздуха =1,11

Qрн=339·Ср +1030·Нр -108,9(Op-Sp)-25·Wp, кДж/кг т

Qрн=339·85 +1030·14,5 -108,9(0,21-0)-25·0=46322,87 кДж/кг т

1.2 Теоретический объем воздуха, необходимый для горения топлива

Lов=0,0889·Ср+0,265·Нр-0,0333(Op-Sp), м3/кг т

Lов=0,0889·85+0,265·14,5-0,0333(0-0,21)=11,4 м3/кг т 5

Теоретический массовый расход воздуха Gво, кг/кг т:

Gво=1,293· Lов, кг/кг т

Gво=1,293·11,4=14,7 кг/кг т

1.3 Действительный расход воздуха находим по формуле

Lдв = б·Lов, м3/кг т

Lдв =1,11·11,4=12,65 м3/кг т

где - коэффициент избытка воздуха, для жидкого топлива принимаем =1,11

Действительный массовый расход воздуха Gвд, кг/кг т

Gвд=1,293· Lдв, кг/кг т

Gвд=1,293· 12,65=16,36 кг/кг т

1.4 Выход продуктов сгорания топлива

Lco2=0,0186·Ср, м3/кг т

Lco2=0,01855·85=1,58 м3/кг т

Lsо2=0,007·Sp, м3/кг т

Lsо2=0,007·0,21=0,0015 м3/кг т

2o=0,112·Нр+0,0124·Wp , м3/кг т

2o=0,112·14,5+0,0124·0=1,624 м3/кг т

LN2=0,008·Nр+0,79·Lдв, м3/кг т

LN2=0,008·0,29+0,79·12,65=9,996 м3/кг т

Lизбo2=0,21(-1)·L0в, м3/кг т

Lизбo2=0,21(1,11-1)·11,4=0,26 м3/кг т

Общий объём продуктов горения.

Lп.г.= Lco2+ Lн2о+ Lso2+ LN2+ Lизбo2 , м3/кг т

Lп.г= 1,58+1,624+0,0015+9,996+0,26=13,46 м3/кг т

1.5 Массовый выход продуктов горения топлива

GСО2=1,977·Lco2, кг/кг т

GСО2=1,977·1,58=3,12 кг/кг т

GН2О=0,805·Lн2o, кг/кг т

GН2О=0,805·1,624=1,31 кг/кг т

GN2=1,251·Ln2, кг/кг т

GN2=1,251·9,996=12,5 кг/кг т

GО2=1,429·Lизбo2, кг/кг т

GО2=1,429·0,22=0,31 кг/кг т

G п.г.= GСО2+ GН2О+ GN2+ GО2, кг/кг т

G п.г.=3,12+1,31+12,5+0,31=16,28 кг/кг т

Материальный баланс горения топлива представлен в таблице 1

Приход

Количество

Расход

Количество

м33

кг/м3

м33

кг/м3

1. Топливо

-

1

1. Углекислый газ

1,58

3,12

2. Воздух

12,65

16,28

2. Водяные пары

1,624

1,31

Итого

12,65

17,28

3. Азот

9,996

12,5

4.Кислород

0,26

0,31

Всего

13,46

17,24

2. Материальный баланс печи

2.1 Расходные статьи материального баланса

Расход топлива

Принимаем расход топлива за хТ, массовый расход мазута.

Расход сырья

Теоретический расход сухого сырья

, кг/кг кл.

где ПППС - потери при прокаливании сырья ПППС=34,28%

, кг/кг кл.

Расход сухого сырья с учетом общего пылеуноса

, кг/кг кл.

где - процент безвозвратного пылеуноса, принимаем 10%.

кг/кг кл.

Расчет сухого сырья с учетом безвозвратного пылеуноса

, кг/кг кл.

, кг/кг кл

, кг/кг кл

Расход сырьевой смеси.

кг/кг кл.

где WC - влажность сырьевого шлама, %. WC=36,0%

кг/кг кл.

Расход воздуха на горение топлива

Gв= Gвперв+ Gввтор, кг/кг кл

Расчет первичного воздуха для горения топлива Gвперв, кг/кг кл.:

Gвперв=к · Gв= к· Gвд·хТ

Gвперв=0,32·16,36· хТ =5,24· хТ

Расчет вторичного воздуха для горения топлива Gввтор, кг/кг кл.:

Gввтор=(1-к) · Gв=(1-к) · Gвд· хТ, кг/кг Кл.:

Gввтор=(1-0,32)·16,36· хТ=10,12· хТ

Gв=5,24· хТ+10,12· хТ=15,36· хТ

Возврат пыли в печь для печей мокрого способа производства , кг/кг кл.:

, кг/кг кл

=, кг/кг Кл

Сумма расходных статей материального баланса Gрасх, кг/кг кл:

Gрасх=Gт+ Gв+ Gшл+, кг/кг кл

Gрасх= хТ +15,36· хТ+2,398+0,161=16,36· хТ+2,546, кг/кг кл

Приходные статьи материального баланса

Выход клинкера

Gкл = 1кг

Выход отходящих газов Gог, кг/кг кл.:

Gог=Gпгт+Gгс,

где Gпгт - масса продуктов сгорания топлива, кг/кг кл.;

Gгс - масса газов, выделившихся из сырьевой смеси при обжиге клинкера, кг/кг кл.

Выход продуктов сгорания топлива Gпгт, кг/кг кл.:

Gпгт=GCO2T+GH2OT+ GN2T+GO2T;

GCO2T =GСО2· хТ;

GCO2T=3,12· хТ , кг/кг кл.

GH2OT =GH2O· хТ;

GH2OT =1,31· хТ, кг/кг кл.

GN2T =GN2· хТ;

GN2T =12,5· хТ, кг/кг кл.

GO2T =GO2· хТ;

GO2T =0,31· хТ, кг/кг кл.

Gпгт=16,28· хТ, , кг/кг кл.

Выход газов, выделившихся из сырьевой смеси при обжиге клинкера Gгс, кг/кг кл.:

Gгс=GН2Оф+ GН2Ог+ GСО2с

Выход гидратной влаги

, кг/кг кл.

кг/кг кл.

Выход физической воды при сушки сырья

, кг/кг кл.

, кг/кг кл.

Выход углекислого газа из сырьевой смеси ,кг/кг кл.:

,кг/кг кл

кг/кг кл

Выход отходящих газов из печи

, кг/кг кл.

Gог=16,28· хТ +0,502+0,0189+0,8596=16,28+1,3805

Количество уносимой газами пыли (общий пылеунос) , кг/кг кл.:

, кг/кг кл.

, кг/кг кл.

Итого сумма приходных статей материального баланса цементных печей мокрого способа производства Gприх, кг/кг кл.

, кг/кг кл.

Gприх=1+16,28+1,3805+0,169=16,28+2,5495, кг/кг кл.

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

Таблица 2

Приход

кг/кг кл.

Расход

кг/кг кл.

Выход клинкера

1

Расход топлива

хТ

Выход отходящих газов

16,28+1,3805

Расход шлама:

2,388

Общий пылевынос

0,169

Пыль возвратная

0,161

Расход воздуха

15,36хТ

Всего

16,28·хТ+2,5495

Всего

16,36хТ+2,549

3. Тепловой баланс холодильника

3.1 Приход тепла

Энтальпия клинкера на входе

= 1000 ОК

= 1 кг

=0,897, кДж/(м3·єС)

кДж/кг

Энтальпия воздуха на охлаждение

=, м3/кг

=167,39, кДж/кг

3.2 Расход тепла

Энтальпия клинкера на выходе

=328,16, кДж/кг

Энтальпия избыточного воздуха для рекуператорного холодильника

, кДж/кг

Потери тепла в окружающую среду

кДж/кг

F=р·d·l·n=3,14·6·1,4·10=263, м2

=(3,5+0,062·tк) ·4,19, кДж/(м2·ч·єС)

=(3,5+0,062·350)·4,19=105,59, кДж/(м2·ч·єС)

кДж/кг

клинкерный холодильник сгорание печь

Потери со вторичным воздухом

=167,39·хТ-+353,87,кДж/кг

Тепловой баланс холодильника представлен в таблице 3.

Приход

кДж/кг.кл

Расход

КДж/кг.кл

1. С клинкером

1169,1

1.С клинкером

328,16

2. С воздухом

167,43·

2.С избыточным воздухом

0

Итого

1169,1+167,43·

3.Потери в окружающую среду

488,4667

Итого

353,87+167,39·

4. Тепловой баланс печи

4.1 Приходные статьи

Теплота сгорания топлива.

кДж/кг кл

кДж/кг кл

Тепло вносимое сырьевой смесью

кДж/кг кл

кДж/кг кл

Приход теплоты с топливом

кДж/кг

Приход теплоты с воздухом, идущим на горение топлива, кДж/кг кл

, кДж/кг кл

с пылевозвратом , кДж/кг кл

кДж/кг

кДж/кг

Итого сумма приходных статей теплового баланса , кДж/кг кл.

4.2 Расходные статьи

Тепловой эффект клинкерообразования (ТЭК)

Расход теплоты на дегидратацию глинистых минералов , кДж/кг кл

, кДж/кг кл

, кДж/кг кл

Расход теплоты на диссоциацию карбонатов , кДж/кг кл

, кДж/кг кл

Приход теплоты в результате экзотермических реакций образования клинкерных минералов , кДж/кг кл

, кДж/кг кл

, кДж/кг кл

Расход теплоты на испарение физической влаги сырья , кДж/кг кл

, кДж/кг кл

Потери тепла с отходящими из печи газами

Потери тепла с клинкером выходящем из печи , кДж/кг кл

, кДж/кг кл

Потери тепла с выносимой из печи пылью , кДж/кг кл

, кДж/кг кл

Потери тепла через корпус печи в окружающую среду

кДж/кг кл

S=DпL

S=3,143.6127=1435.6 м2

t

I зона

42

110ОС

II зона

68

220OC

III зона

86

290OC

IV зона

78

260OC

I зона кДж/кг кл

II зона кДж/кг кл

III зона кДж/кг кл

IV зона кДж/кг кл

=1140,397кДж/кг кл.

Материальный баланс теплового агрегата

Приход материалов

количество

Расход материалов

количество

кг/кг

%

кг/кг

%

1.Клинкер

1

1.Топливо

0,1519

2.Отходящие газы

3,8534

2.Пылевозврат

0,161

3.Пылеунос

0,169

3.Сырье

2,388

4.Воздух

2,333

5,0224

5,0339

Невязка:
Тепловой баланс теплового агрегата

Приход

кг/кгкл.

Расход

кг/кгкл

Теплота сгорания топлива

7036,44

ТЭК

1812,948

Энтальпия сырья

73,266

Qисп

2149

С воздухом

390,395

Q ог

1040,617

Энтальпия возвращаемой пыли в печь

15,66

Q кл

1378

С топливом

35,545

потери с пылевыно-сом

32,988

Итого

7553,306

Q ос

1140,397

итого

7553,95

Тепловой баланс холодильника

Приход теплоты

кДж/кг кл

Расход теплоты

кДж/кг кл

1. с клинкером

2. с воздухом

1169,1

25,427

1. с клинкером

2. с избыточным воздухом

3. в окруж.среду

4. со вторичным воздухом

328,16

0

487,07

379,297

1194,527

1194,527

5. Основные теплотехнические характеристики печи

Тепловой коэффициент полезного действия

Технологический коэффициент полезного действия

Тепловая мощность печи

,кВт

, кВт

Удельный расход условного топлива

КПД охлождения

Для увеличения уменьшаем до 150єС, потери в окружающую среду до 300 кДж/кг кл и тогда:

Энтальпия клинкера на выходе

=196,905, кДж/кг

кДж/кг

Тепловой баланс холодильника

Приход теплоты

кДж/кг кл

Расход теплоты

кДж/кг кл

1.с клинкером

2.с воздухом

1169,1

167,43· чТ

1. с клинкером

2. с избыточным воздухом

3. в окруж.среду

4. со вторичным воздухом

196,905

0

300

167,43· чТ+672,195

1169,1+167,43· чТ

1169,1+167,43· чТ

Приход теплоты с воздухом, идущим на горение топлива, кДж/кг кл

, кДж/кг кл

Итого сумма приходных статей теплового баланса , кДж/кг кл.

Тепловой баланс теплового агрегата

Приход

кг/кгкл.

Расход

кг/кгкл

Теплота сгорания топлива

46322,87·чТ

ТЭК

1812,948

Энтальпия сырья

73,266

Qисп

2149

С воздухом

246,18·чТ+672,195

Q ог

3917,886·чТ+445,49

Энтальпия возвращаемой пыли в печь

15,66

Q кл

1378

С топливом

234·чТ

потери с пылевыно-сом

32,988

Итого

46803,05·чТ+761,121

Q ос

1140,397

итого

3917,886·чТ+6958,823

Тепловой баланс холодильника

Приход теплоты

кДж/кг кл

Расход теплоты

кДж/кг кл

1.с клинкером

2.с воздухом

1169,1

24,1936

5. с клинкером

6. с избыточным воздухом

7. в окруж.среду

8. со вторичным воздухом

196,905

0

300

696,3886

1193,2936

1193,2936

Тепловой баланс теплового агрегата

Приход

кг/кгкл.

Расход

кг/кгкл

Теплота сгорания топлива

6693,6547

ТЭК

1812,948

Энтальпия сырья

73,266

Qисп

2149

С воздухом

407,768

Q ог

1011,6245

Энтальпия возвращаемой пыли в печь

15,66

Q кл

1378

С топливом

33,813

потери с пылевыно-сом

32,988

Итого

7524,1617

Q ос

1140,397

итого

7524,9575

Тепловой коэффициент полезного действия

Технологический коэффициент полезного действия

Тепловая мощность печи

,кВт

, кВт

Удельный расход условного топлива

КПД охлождения

6. Аэродинамический расчет

Объем газообразный продуктов на выходе из печи.

м3/кг.кл.

где

Vог - выход отходящих газов из печи м3/кг.кл.

tо.г. - температура отходящих из печи газо.

а) м3/кг. кл.

б) м3/кг.кл.

а)

а)

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

Vдым= VПГ1,8 , м3

а) Vдым= 114547,21,8=206184,96 м3

б) Vдым= 111183,41,8=200130,12 м3

Аэродинамическое сопротивление

Р=РПП.К,+ Рэ.ф.+ РГАЗ

где РП - сопротивление печи, Па

м/с

а) м/с

б) м/с

кг/м3

а) кг/м3

б) кг/м3

а)

б)

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

Рэ.ф. - гидравлическое сопротивление электрофильтров 200 Па

Ргаз. - гидравлическое сопротивление газоходов 150200 Па принимаем 160 Па

а) Р=451,712+100+160+200=911,712 Па

б) Р=513,777+100+160+200=973,777 Па

4.3 Мощность потребляемая дымасосом

где К коэффициент запаса мощности К=1,11,2 принимаем К=1,16

а)

б)

Подбираем дымосос типа Д - 20

Техническая характеристика

Производительность в м3/ч; 576000

Напор кПа; 1,5

Частота вращения об/мин; 740

Заключение

При увеличении КПД рекуператорного холодильника на Теплоозерском заводе расход топлива снижается с 240,152 до 228,452 кут/т.кл.

Это достигается за счет того, что уменьшаем с 210 до 150єС. В следствие чего снижаются потери в окружающую среду с 487 до 300 кДж/кг кл, соответственно энтальпия клинкера на выходе и энтальпия вторичного воздуха уменьшаются..

Технологический КПД печи увеличивается с 25,77 до 27,08%

Тепловой КПД печи увеличивается с 56,306 до 59,19%

КПД охлаждения увеличивается с 32,32 до 59,98%

Предложенный способ замены КПД холодильника эффективен, т.к. снижается расход топлива и, следовательно, снижается расход тепла на получение клинкера.

Литература

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

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

3. Проектирование цементных заводов. Под ред. П.В.Зозули.-СПб.:Изд-во «Синтез», 1995

4. И.А. Булавин, И.А. Макаров, А.Я. Рапопорт, В.К. Хохлов «Тепловые процессы в технологии силикатных материалов»М, Стройиздат, 1982

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Объем воздуха, необходимый для горения топлива. Выход газообразных продуктов горения. Материальный баланс печи. Выход углекислого газа из сырья. Тепловой эффект клинкерообразования. Тепловой баланс теплового агрегата. Аэродинамический расчет печи.

    курсовая работа [114,1 K], добавлен 08.02.2013

  • Расчет тепловой работы методической толкательной печи для нагрева заготовок. Составление теплового баланса работы печи. Определение выхода продуктов сгорания, температур горения топлива, массы заготовки, балансового теплосодержания продуктов сгорания.

    курсовая работа [6,6 M], добавлен 21.11.2012

  • Способы производства клинкера. Расчет горения топлива, выход газообразных продуктов горения. Определение материального баланса печи и теплового баланса холодильника. Технологический коэффициент полезного действия печи, газообразные продукты на выходе.

    курсовая работа [114,7 K], добавлен 26.01.2014

  • Расчет горения смеси коксового и природного газов по заданным составам. Теплота сгорания топлива. Процесс нагрева металла в печах, размеры рабочего пространства. Коэффициент излучения от продуктов сгорания на металл с учетом тепла, отраженного от кладки.

    курсовая работа [96,4 K], добавлен 05.12.2015

  • Исходные данные для расчета. Определение состава нитрозного газа после холодильника-конденсатора. Выявление количества двуокиси азота, превращенной в азотную кислоту. Сводный материальный баланс холодильника–конденсатора. Расчёт тепловых потоков.

    контрольная работа [37,1 K], добавлен 26.10.2009

  • Определение горючей массы и теплоты сгорания углеводородных топлив. Расчет теоретического и фактического количества воздуха, необходимого для горения. Состав, количество, масса продуктов сгорания. Определение энтальпии продуктов сгорания для нефти и газа.

    практическая работа [251,9 K], добавлен 16.12.2013

  • Расчет горения топлива для определения расхода воздуха, количества и состава продуктов сгорания, температуры горения. Характеристика температурного режима и времени нагрева металла. Вычисление рекуператора и основных размеров печи, понятие ее футеровки.

    курсовая работа [349,4 K], добавлен 30.04.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.