Трубчатые вращающиеся печи (стр. 3 из 3)

В расчете этого типа печей также определяют следующие не менее важные их характеристики:

А. Печи для окислительного обжига сульфидов

2) Удельная производительностьпечи а,т/м² • сутки

Рассчитывают по формуле, выведенной для печей как обжигающих аппаратов и учитывающей линейную скорость обжига ω, м/час:

где ω - конструктивный коэффициент; для барабанных

печей без перегребающих устройств ω = 0,0016; для многоподовых печей ω = 0,009;

w - линейная скорость обжига, м/час;

γ - обьемный вес материала в печи, т/м³;

τ-время работы печи в сутки, час/сутки;

S_ИСХ и S_ОГАР - содержание серы в исходном материале и в огарке, %.

³⁾ Рабочая площадь печи F, м²

Для барабанных печей рабочей площадью считается внутренняя поверхность футеровки F=πDL, где D— диаметр печи, м; L— общая длина печи, м.

4) Диаметр печи D, м

Определяется по действительной скорости движения газов в печи w_t, м/сек, и действительному количеству газов V_t, м³/сек, по формуле:

Значение w_tдля большинства барабанных печей лежит в пределах 3—8 м/сек. При обжиге сухих и тонкоизмельченных материалов рекомендуется принимать меньшее значение w_t, в остальных случаях скорость газов может приниматься 7—8 м/сек. Величина V_tдолжна учитывать полное количество газов, образующихся в печи из шихты и от горения топлива.

5) Длина печиL,

Находится по формуле

6) Коэффициент заполнения печи материалом φ, безразмерный

Производительность барабанной печи как транспортной трубы выражается формулой:

где w_M - скорость поступательного движения материала в печи, м/час; значение w_Mнаходится по формуле , полученной экспериментальным путем:

w_м=5,78Dβn

В этой формуле β - угол наклона оси барабана печи к горизонту, град.; n- число оборотов печи, об/мин.

Подставляя в эти формулы величины β, п, D, γ, τ и А, в конечном итоге определим величину φ. Обычно в барабанных печах τ = 0,07—0,20; при слишком малом или слишком большом заполнении печи рекомендуется несколько изменить величины β и п. По рассчитанной величине φ и известном диаметре печи Dпо формулам геометрии определяется длина хорды l_Х, м и длина дуги l_д, м для сегмента материала в печи.

7) Теплопотреблениематериалаq, ккал/т

Теплопотребление материала находится по формуле, полученной из баланса тепла на все физико-химические превращения, происходящие в печи:

где ∑^’_q - теплосодержание исходных материалов, ккал;

∑^’’_q - тепло экзотермических реакций, ккал;

∑^’’’_q -теплосодержание продуктов переработки, ккал;

∑^’’’’_q - тепло эндотермических реакций, ккал.

В расчете барабанных печей должно определяться теплопотребление для каждой рабочей зоны отдельно, а также и общая, величина для всей печи. Сумма теплопотребления материала по зонам должна равняться общему теплопотреблению материала по всему процессу обжига.

8)Размерыпечи по условиям теплообмена

Если для работы барабанной печи необходимо вводить значительное количество тепла за счет сжигания углеродистого топлива, то совершенно обязательна проверка полученных размеров печи по условиям теплообмена по формуле

где q_луч и q_конв- количество тепла, передаваемое излучением и конвекцией на открытую поверхность материала в печи, ккал/м² • час. Эти величины находятся расчетом теплообмена в рабочем пространстве печи;

q’_луч - количество тепла, передаваемое излучением на закрытую поверхность материала, ккал/м² • час. Также находится путем расчета теплообмена в рабочем пространстве печи.

По этой формуле обычно определяют величину L, м, по заданной величине А для зоны нагрева материала и для различных, зон обжига.

Пели материал поступает в печь со значительным содержанием влаги, то в печи появляется зона сушки, длина которой не может быть рассчитана из условии теплообмена по формуле . Длину зоны сушки L_с м, определяют по формуле, учитывающей общее количество удаляемой из материала влаги в этой зоне печи и допустимое напряжение рабочего пространства печи по испаряемой влаге (аналогично расчету сушилок):

где w_исхиw_подс - содержание влаги в исходном и подсушенном материале в долях единицы от твердого материала;

∆w- допустимое напряжение рабочего пространства сушильной зоны печи по количеству
удаляемой влаги, т/м³час.

Значение ∆w можно принимать по опытным данным для барабанных сушилок, работающих на кусковых материалах, равным0,05—0,15 т/м³час.

Полученные по расчету теплообмена и сушки размеры отдельных зон барабанной печи в сумме дают общую рабочую длину L

Если полученное значение Lпримерно соответствует размерам печи, определенным ранее из условий протекания процесса обжига, то расчет размеров печи может считаться законченным. Если же полученная длина Lзначительно отличается от ранее определенной величины, то за окончательные размеры должно приниматься большее значение. Иногда бывает рационально произвести полный перерасчет размеров по несколько измененным характеристикам печи с целью сближения результатов расчетов.

9) Окончательнаяпотребность в тепле за счет топлива

По окончательным размерам печи составляют развернутый тепловой баланс печи, учитывающий все стадии расхода и прихода тепла. На основании этого баланса уточняют величину Q_Tи расход топлива. Если величина Q_T значительно отличается от определенной в начале расчета, приходится производить перерасчет печи по новому значению Q_T.

Б. Печи глиноземного производства (спекание и кальцинация)

При расчете размеров печей спекания или кальцинации определяют следующие величины:

1) Предварительный расход углеродистого топлива

Принимается по данным заводской практики для действующих барабанных печей.

2) Д и а м е т р п е ч и D, м,

Находится по формуле

3) Д л и н а п е ч и

Рассчитывается по отдельным зонам печи из условии удаления влаги (зона сушки) и по условиям теплообмена (зоны нагрева, кальцинации, спекания, охлаждения). Полученные размеры проверяют по времени пребывания материала в отдельных зонах.

В соответствии с этим расчет длины печи состоит из следующих определений и расчетов:

а) теплопотребление материала q, ккал/т, определяют по зонам с помощью формулы

б) состав газовой фазы по зонам находят на основании технологических расчетом и расчета горения топлива;

в) коэффициент заполнения печи материалом φ и значения l_Хиl_Д, позонам рассчитывают по формулам

w_м=5,78Dβn

г) длину зон находит из условии удаления влаги и теплообмена по формулам

д) размеры печи проверяют по времени пребывания материала τ_пр, час.

Размеры отдельных зон, кроме теплообменного процесса, должны обеспечивать определенное, минимально необходимое время пребывания материала в зоне, с тем чтобы было обеспечено завершение всех необходимых физико-химических превращений.

Для проверки длины зон по времени пребывания применяют формулу.

где w_м - линейная скорость движения материала в печи, м/час
τ_пр-минимально необходимое время пребывания материала в зоне, час. Эту величину для отдельных зон принимают по экспериментальным данным.

Если размеры зон, определенные по времени пребывания, будут примерно совпадать с размерами зон, определенными из условий теплообмена, или будут меньше их, то расчет размеров печи может считаться законченным. Если размеры зон, определенные по времени пребывания материала, получатся больше, чем размеры зон, определенный по теплообмену, то следует принять за окончательные большие размеры или произвести пере

расчет печи с целью сближения размеров. В частности, увеличение времени пребывании материала в зоне без изменения ее длины может быть достигнуто местным увеличением диаметра данной зоны Dили уменьшением β пли n для всей печи. Наконец, возможно сооружение в печи порогов, задерживающих материалы в отдельных зонах.