Расчет печи кипящего слоя (стр. 4 из 5)

1. Эквивалентный диаметр зерен сырца.

где g_i – доля класса зерен по массе;

d_max– максимальный диаметр узкой фракции зерен сырца, определяемый по формуле:

= = 3,467 мм,

где d₁ и d₂ – условный диаметр зерна, определяемый по размеру отверстий сит, соответственно проходного и непроходного.

2. Критерий Архимеда

A_R =

где ρ_Т – плотность твердых частиц, кг/м³;

ρ_Г – плотность газов при заданной температуре, кг/м³

υ – кинематическая вязкость газа при заданной температуре, V*10⁶ м²/с

3. Критерий Рейнольдса

R_e =

4. Критическая скорость псевдоожижения при заданной температуре:

м/с

5. Критическая скорость, приведенная к условиям дутья:

м/с

где Т₀ – температура воздуха, подаваемого в зону термоподготовки, ⁰ С;

Т – температура в зоне термоподготовки, ⁰ С.

6. Рабочая скорость газов в зоне термоподготовки:

м/с,

где m – число псевдоожижения; для зон термоподготовки и охлаждения 2…2,5;

для зоны обжига 2,5…3,5.

Зона обжига

1. Эквивалентный диаметр зерен песка.

2. Критерий Архимеда

A_R =

3. Критерий Рейнольдса

R_e =

4. Критическая скорость псевдоожижения при заданной температуре:

м/с

5. Критическая скорость, приведенная к условиям дутья:

м/с

6. Рабочая скорость газов в зоне обжига:

м/с,

Холодильник

1. Критерий Архимеда

A_R =

2. Критерий Рейнольдса

R_e =

3. Критическая скорость псевдоожижения при заданной температуре:

м/с

4. Критическая скорость, приведенная к условиям дутья:

м/с

5. Рабочая скорость газов в холодильнике:

м/с,

Тепловой баланс

Зона обжига

Приход тепла

1. С материалом из зоны термоподготовки:

Q₁^п = 0,828G *C_c*t_M– 0.828G * 0,924 * 346= 264,715G кДж/ч,

где, t_M– температура материала, поступающего на обжиг из зоны термоподготовки;

С_с – удельная теплоемкость материала, поступающего на обжиг, равная 0,924

2. С воздухом, подаваемым в зону обжига:

Q₂^п = В*V_в⁰ *а₁*С_в*t_в = B* ll, 743 * 1,26 * 1,344 * 16 = 318,18 В кДж/ч,

где V_в° – теоретический объем воздуха, необходимый для горения 1 м³ газа. Принят из расчета горения топлива для а= 1;

а₁ – коэффициент избытка воздуха, подаваемого на горение, равный 1,2… 1,3;

С_в – удельная теплоемкость воздуха, подаваемого на горение, равная1,344 кДж/м³*К;

t_в – температура воздуха, подаваемого на горение, ° С.

З.С теплом от горения топлива:

Q₃^п = Q_н^с* В = 44417,21В кДж/ч.

4. С физическим теплом топлива:

Q₄^п = B*C_t*t_T = l, 358*16*B= 21,73В кДж/ч,

где t_T– температура топлива, подаваемого на горение, ° С;

Ст – удельная теплоемкость топлива при температуре 16 °С, определяемая по формуле:

С_Т = 4,2 (0,323 + 0,00008*t_T) = 4,2 (0,323 + 0,000018*16) = 1,358 кДж/м³*К.

Расход тепла

1. На нагрев материала до температуры вспучивания;

Q₁^р = 0.8856 G * С_с* t_обж= 0.8856 G * 0,924 * 1105 = 904,22G кДж/ч.

2. С отходящими дымовыми газами:

Q₂^р = В*V_дг*С_дг* t_дг=В*16,002*1,44* 1105=25462,38В кДж/ч,

где V_дг – объем дымовых газов, определяемый из расчета горения топлива для a₁ = 1,26 м³;

t_дг – температура дымовых газов, ⁰ С;

С_дг – удельная теплоемкость дымовых газов при температуре 1105 °С, определяемая по формуле:

С_дг=4,2 (0,323+0,000018*t_дг) = 4,2 (0,323*0,000018*1105)=1,44 кДж/м³*К.

3. На диссоциацию СаСО₃:

Q₃^р =

, кДж/ч

где

– потери СО₂ при диссоциации СаСО₃, %;

1587,6 – эндотермический эффект от декарбонизации СаСО₃, кДж/кг

4. На диссоциацию MgC0₃:

Q₄^р =

, кДж/кг

где

- потери при диссоциации MgCO₃, %;

1318,8 – эндотермический эффект от декарбонизации MgCO3, кДж/кг.

5. На дегидратацию глинистых минералов:

Q₅^р =

, кДж/кг

где G_H2O– потери гидратной воды, %;

6720 – эндотермический эффект дегидратации глинистых минералов, кДж/кг.

6. На плавление силикатной массы Q₆^p= 0,828G* 315= 260,82G кДж/ч,

где 315 ‑ удельный расход тепла на образование стекловидной фазы, отнесенный к 1 кг обожженного песка, кДж / кг.

Уравнение теплового баланса

При составлении уравнения теплового баланса учитываем потери в окружающую среду, которые принимаем равными 100% от общего количества прихода тепла. Решая это уравнение, находим объем газа, подаваемого в зону обжига на горение.

0,9 (Q₁^п + … +Q₄^п) = Q₁^p+ … + Q₆^p;

0,9 (264,715G + 318,18В + 44417,21В + 21,73B)=904,22G + 25462,38В + 23,35G + 40,30G + 171,44G + 260,82G

где G– производительность печи по сырцу. равная 4297,06 кг/г;

откуда расход газа составит: В=336,9 мЗ/ч

Отходящие из зоны обжига дымовые газы имеют температуру 1100 С поэтому перед подачей в футерованный циклон их требуется разбавить холодным воздухом. Принимаем температуру смеси газов и воздуха t_см = 571 °С и определяем объем холодного воздуха, необходимого для разбавления.

7. Объем холодного воздуха для разбавления 1 м³ дымовых газов:

С_дг* t_дг+ V_хв* С_хв* t_хв = (1+V_хв)* С_см* t_см, м³

где V_XB- объем холодного воздуха, м;

t_xв, – температура холодного воздуха, °С;

С_хв – удельная теплоемкость холодного воздуха, равная 1,344 кДж/ м³*К;

T_дг – температура отходящих дымовых газов, °С;

С_см – удельная емкость смеси при температуре 600 °С, определяемая по формуле:

С_см = 4,2 (0,323 + 0.000018*571) – 1,4 кДж/м³*К, тогда

1,44* 1105 +V_хл,* 1,344*16 = (1+V_хв)* 1,4*571,

откуда V_хв= 1,018 м³

8. Часовой выход дымовых газов:

V_дг^х = а₁* V_дг^т * В = 1,26*12,949*336,9=5496,77

где V_дг^т – объем дымовых газов_эопределяемый из расчета горения топлива для а=1;

а₁ – коэффициент избытка воздуха, равный 1,26.

9. Объем воздуха, подаваемого в зону обжига:
V^oбж = V_в^т * a₁ * B = 11,743*1,26*336,9=4984,8 м³/ч,

где V_a– теоретический объем воздуха, необходимый для горения 1 м³ газа. Определяется из расчета горения топлива при а=1.

10. Часовой расход воздуха на разбавление дымовых газов:

V_хв^*=V_дг^х * V_хв = 5496,77*1,018 = 5595,71 м³/ч.

11. Часовой выход дымовых газов после разбавления:

V_дг^р = V_дг^х *(V_хв+1) = 5496,77*(1,018+1) = 11092,48 м7 ч.

Зона термоподготовки

Приход тепла

1. С сырцом:

Q₁^п = G * С_с * t_c=G *5,132*16 – 82,112 G кДж /ч,

где t_c– температура сырца,

2. С дымовыми газами, разбавленными холодным воздухом:

Q₂^п = V_дг^р * С_см * t_см = 11092,48*1,4*571 = 8867328,5 кДж /ч.

3. С пылью из футерованного циклона:

Q₃^п = 0,072G * С_п * t_п = 0,072G * 1,027 * 571 = 42,22 G кДж /ч,

где t_п – температура пыли, °С;

Расход тепла

1. На испарение влаги и перегрев пара:

Q₁^р = 0,01G* r + 0,01G * C(t_тп – 418) = 249,9G + 0,196Gt_тп – 81,93GкДж/ч,

где С – теплоемкость водяного пара, при температуре термоподготовки 1,96 кДж / кг*К;

r– скрытая теплота парообразования, равная 2499 кДж / кг;

t_тп. – температура термоподготовки материала, °С.

2. С выходом материала из зоны термоподготовки:

Q₂^P = 0,828G *C_с* t_тп = 0,8372G * 0,924 * t_тп = 0,7650Gt_тп кДж /ч.

3. На нагрев пыли, поступающей в циклоны зоны термоподготовки:

Q₃^P = 0,0576G * С_п * t_тп = 0,0576G * 0,924 * t_тп = 0,0532Gt_тп кДж /ч.