Теплоэнергетический расчет известково-обжигательной печи (стр. 6 из 7)
Энтальпия технологического продукта
Тепловой эффект эндотермических реакций
Химический недожог
Потери теплоты через ограждения рабочего пространства
Рассчитанное выше числовое значение небаланса, равное 2,07кДж/кгCaO (0,05%) свидетельствует о том, что расчет теплового баланса теплотехнологического процесса обжига известняка между приходной и расходной его частью произведен верно.
4. Определение размеров рабочей камеры шахтной известково-обжигательной печи
Шахтная известково-обжигательная печь для обжига известняка имеет цилиндрическую шахту высотой 8-10 м. Нижняя часть шахты заканчивается вращающейся вокруг вертикальной оси дробильно-разгрузочной решеткой, или конусной дробилкой, либо многовалковым дробильным аппаратом.
Первичный воздух, необходимый для горения топлива, вводится в печь снизу, через решетку дробильно-разгрузочного устройства или фурмы, а технологическое сырье- подается сверху.
Шахтные обжиговые печи имеют реактор переменного поперечного сечения, что обеспечивает равномерное опускание шихтовых материалов без зависания и циркуляций, уменьшения скорости газовых потоков в верхнем и увеличение в нижнем сечении реактора с соответствующей интенсификацией теплообмена внизу и уменьшением выноса пыли вверху. [6.стр.29]
Рабочее пространство печи для обжига известняка можно разделить на зоны: воздушный подогреватель (ВП), экономайзерная зона (ЭЗ), зона обжига (ЗО), зона регенеративного охлаждения (ЗРО). Конструктивная схема шахтной известково-обжигательной печи приведена на рисунке 2.
Рис. 2. Конструктивная схема шахтной известково-обжигательной печи: 1-загрузочное устройство, 2-взрывной клапан, 3-стены, 4-воздушные сопла, 5-двухпроводные горелки, 6-однопроводные горелки, 7-разгрузочная решетка, 8-барабанный затвор
Рабочее пространство ЗО и ЭЗ имеет форму цилиндра. Площадь его поперечного сечения рассчитывается по напряжению PS , которое обычно имеет значение 0,12…0,16 кгCaO/(м2∙с). Принимаем PS=0,16 кгCaO/(м2∙с), тогда
S=P/ PS=1,5/0,16=8,75 м2.
Внутренний диаметр шахтной печи в пределах зоны обжига и экономайзерной зоны определяется как
D=(4S/π)0,5=(4∙8,75/3,14)0,5=3,34 м.
Нижнее сечение ЗРО представляет собой квадрат со стороной В, площадь этого сечения
принимается равной (0,35…0,40)S. Принимаем =0,38∙8,75=3,325 м2.Площадь среднего сечения ЗРО равна
м.Сжигание топлива в среднем ярусе (при газовом отоплении с помощью шести-восьми горелок) ведется в основном потоке воздуха, поднимающегося снизу и нагретого до 600-800
в результате охлаждения обожженной масс, опускающихся вниз. Поэтому высоту ЗО шахтной печи, отапливаемой природным газом, целесообразно принимать по практическим данным равной LЗО=3,5 м.Высота ЭЗ и ЗРО рассчитывается по продолжительности нагрева технологического сырья в ЭЗ – τЭЗ и охлаждения технологического продукта в ЗРО – τЗРО.
Расчет τЭЗ и τЗРО выполняется в следующей последовательности.
Находим средние по высоте зоны температуры газов, известняка, воздуха и технологического продукта.
°С. 
°С. 
°С. 
°С.Далее рассчитываем средние по высоте зон приведенные скорости газов и воздуха и соответствующие им числа Рейнольдса.
,где
– средний по высоте экономайзерной зоны удельный выход отходящих газов, рассчитываемый по формуле 
м3/кгCaO.Тогда
м/с; 
,где
– коэффициент кинематической вязкости газов при 
, м2/с. 
м/с; 
,где
– коэффициент кинематической вязкости воздуха при 
, м2/с.Ведомым теплообменом в ЗРО и ЭЗ является теплоотдача, значит можно определить коэффициенты теплоотдачи. Коэффициенты теплоотдачи от газов к поверхности кусков
и от поверхности кусков к воздуху 
при Re>200 определяем по зависимости: 
Коэффициенты теплоотдачи от газов к поверхности кусков
и от поверхности кусков к воздуху при Re>200: 
Вт/(м2∙К),где
– коэффициент теплопроводности газа при 
. 
Вт/(м2∙К),где
– коэффициент теплопроводности воздуха при .Далее рассчитываем средние по высоте зон числа Био
,где
– коэффициент теплопроводности технологического сырья при 
, кВт/(м∙К). 
,где
– коэффициент теплопроводности жженой извести при 
, кВт/(м∙К).Находим условную удельную теплоемкость известняка в ЭЗ с учетом эндотермических эффектов реакции термического разложения MgCO3 и испарения влаги технологического сырья, кДж/(кг·град):
;mтс – средний по высоте ЭЗ удельный расход технологического сырья, кг/кг CaO.
Находим среднюю по высоте ЗРО удельную теплоемкость извести, кДЖ/(кг*град):
mn= 
; 
Продолжительность нагрева известняка в ЭЗ и охлаждения извести в ЗРО находим по формулам:
Высоты экономайзерной зоны, зоны регенеративного охлаждения и полная высота рабочего пространства шахтной известково-обжигательной печи, м:
Полная высота рабочего пространства шахтной известково-обжигательной печи, м:
где 1,25 – коэффициент, учитывающий высоту газового коллектора;
ε – порозность плотного слоя кусковых материалов, ε ≈ 0,5.
Наибольшую продолжительность имеет ЗО равную 3,5 м (55% от общей высоты рабочего пространства), где и происходит основной процесс- обжиг известняка, ЭЗ рабочую протяженность равную 1,18м ( это 18%), ЗРО- 1,3м (20%). Рассчитанная высота рабочего пространства L=6.28 обеспечивать продолжительность нагрева, температуры веществ по зонам установки и требуемые параметры продукта на выходе.