Роговой М.И., Кондакова М.Н., Сагановский М.Н. Расчеты и задачи по теплотехническому оборудованию предприятий промышленности строительных материалов
Подождите немного. Документ загружается.
Нами
БЫЛll
nринята
температура
отходящих
газов
/0
r=200°
С.
тепловыle
балансы
технолOI
ических
зон
рас
считаны
по
методике,
рекомендованной
Х.
С.
Воробье
вым
и
Д.
Я.
Мазуровым
[14],
и
результаты
сведены
в
табл.
VII.ll.
На
рис.
УII.l
показано
распределение
тем
ператур
газов
по
длине
печи.
~
'f!!!!!:...ПУl
20а
'о
r-...
..d
45O
.......
t
z
!бо,
'011
р..,[З50
~
1'--.
12'05
t-~
75
\
.......
~10г7
129
80
'о
J
ъ..
~50
г-
r.....
lj57
I
--
""'"
t
и
~
~
500
'"
v
~75
f"'.
-...,.250
,
198
..,.
'/1
-15
01"
"1
50
70
90
1101
130
150
ПО
L/1.
M
'YII
YlI
у
IY
1ш.
1I
I
I
185
I
Рис.
УII.1.
Распределение
расчетных
температур
газов
н
материала
по
длине
вращающейся
печи
Т
а б л и
ц
а
УН
..
1.
Температуры
материала
и газов
Температура
материала
t
M
,
Температура
газов
tpoc
Технологические
ос
зоны
I
конец
начало
I
среднее
начало/
среднее
I
конец
зоны
зНачение
зоны
зоны
значенне
зоны
1.
Испарения
..
15
[57
100
196
325
854
Н.
Досушки.
. .
100
176
250
854
940
10271
Ш.
Дегидратации
250
375
500
1027
1116
1205
J
IУ.
Подогрева
и
декарбонизации
500
725
950
1205
1473
1741
i
У.
Экзотермиче-
950
ских
реакций
.
115oА...
1350
1741
1810
1880
YI.
Спекания
•
1350-
1400-
1350
-
1880
--
1450
1450
УН.
Охлаждения
.
1350
1275 1200
-
1175
-
Холодильник
1200
650
100
475
250
15
150
7.
Тепловой
баланс
колосникового
холодильника
(кДж
на
1
кг
клинкера)
Приходные
статьи
1)
Эитальпия
клинкера,
поступающего
в
холодиль
пик:
l~л
=
Q~л
=
1236
кДж.
2)
Энтальпия
воздуха
l~
=
Q~
=
(V
в
.
ИЗб
+ V
B
•
BT
)
СВ
t
B
,
где
V
B
вт
-
количество
вторичного
воздуха,
м
3
,
V
BBT
=
V~(l-y)
=
1,589(1-0,03)
= 1,54
м3.
Здесь
V~
-
общий
расход
воздуха
для
горения
топлива;
V
~
= V
вх
Т
=
= 10,25·0,155=
1,589
м
8
•
Тогда
l~
=
Q~
=
(V
в
.
ИЗб
+ 1,54) 1,297·15 = (19,45V
B
изб
+ 30)
кДж.
З)
Общее
количество
теплоты,
поступающей
в
холо
дильник:
щ~ол
=
1236
+ 19.
45V
в
.
изб
+
30
=1266
+
19,45V
визб
кДж.
Расходные
статьи
1)
Энтальпия
клинкера
после
холодильника
l~л
=
Q;<Л
=
lс
кл
t:
л
= 1·0.78·100 = 78
кДж.
2)
Энтальпия
вторичного воздуха
(см.
тепловой
ба
ланс
печи)
l~
=
Q;
ВТ
=
Q4
= 819,6
кДж.
З)
По
опытным
данным
[29]
удельное
количество
те
плоты,
теряемой
в
окружающую
среду
[29]:
Qпх=
29
кДж.
4)
Количество
теплоты,
уносимой
избыточным
воз
духом:
Qв.изб
= V
B
изб
Св
t;
IРб
= V
B
и~б
·1,3·150
=
195V
в
изб'
151
5)
Общее
количество
теплоты,
отводимой
из
холо
дильника:
Щ~ол
=
78
+
819,6
+
29
+
195V
B
изб
=
926,6
+
195V
в
.
изб
·
Из
уравнения
теплового
баланса
холодильника
~Q~ол
=~Qiол
определяем
количество
избыточного
воз
духа:
1266 +
19,45V
в
.
ИЗ
б
=
926,6
+
195V
B
изб.
Откуда
1266 -
926,6
Vв.иЗб
=
195
_ 19,45 = 1,93
м
3
•
Составляем
сводную
таблицу
баланса
(табл.
VII.12).
т
а
б л и
ц а
VII.12.
Сводная
таблица
теплового
баланса
холодильника
на
1
кг
клинкера
Количество
Количество
Приходиые
теплоты
Расходные
теплоты
статьи
статьи
кдж
I
%
кдж
I
С
клинкером
1236
94,86
С
клинкером
78
С
С
воздухом.
67
5,14
вторичным
воздухом
819,6
..
152
В
окружаю-
щую
среду
.
С
избыточным
29
воздухом
376,3
Невязка
+0,1
Итого.
1303
\
100
Итого.
1303
I
Техническая
характеристика
холодильника
Холодильник
к
печи
5х
185
м
-
переталкивающий
(на-
клонный);
тип
«Волга-75с»,
производительность
75
т/ч.
Общая
площадь
решетки
83,5
м
2
•
Живое
сечение
решетки
10%.
Тепловой
к
п.д.
колосникового
холодильника
819,6·100
fJ
- -
6301
Х
-
1303
-
10.
%
6,0
62,9
2,2
28,9
О
]00
8.
Определение
размероl3
вращающеikя
печи
по
упрощенной
методике
Тепловая
мощность
печи
в
среднем
составляеl
Ф
= 0,278
G
кл
Q = 0,278·75·5456 = 113,57
МВт.
Здесь
1
т/ч=0,278
кг/с.
Внутренний
диаметр
печи
определяем
по
формуле
[35]:
3V
ф
3J!1l357
D
o
= 1,28 =
1,;8
= 4,48
м.
диаметр
печи по
кожуху
при
толщине
футеровки
230
мм
[52]
D
K
= 4,48 +
2'0,23
= 4,94
м.
Принимаем
D
K
= 5
м.
Длина
зоны
охлаждения
L
охл
=
им
(
м
,
где
им
-
скорость
продвижения
материала
в печи,
мiч;
in
им
= 1 ,88D
o
--=--R
'
SШ
t'
ГДе
D
з
-
внутренний
диаметр
печи, м;
i -
наклон
корпуса
печи,
%
(принимаем
i =
4%):
n -
частота
вращения
печи.
от
главного
привода
0,01-0,0206
об/с
или
0,6-1,24
об/мин.
Принимаем
0,8
об/мин
и
от
вспомогательного
привода
0,0011
об/с
(0,069
об/мин);
~
-
угол
естественного
откоса,
град
(для
зоны
охлаждения
sin /3=0,707
...
0,766);
t
M
-
время
пребывания
материала
в
зоне
охлаждения:
t
M
==
=0,2
...
0,25
ч
Тогда
4·0,8
L
охл
=
1,88·4,48
0,766 0,25 =
8,7
м.
Определяем
длину
зоны
спекания:
4·0
8
L
CneK
=
1,88.4,48-6'6
0,40 =
12
м.
0,8
для
этой
зоны
sin
~=O,766
...
0,866
и
t
M
=0,3
...
0,5
ч.
Длина
зоны
экзотермических
реакций
а
КII
Ql
L
экз
=
3,6
aSM
'
где
Ql
-
количеС'тво
теплоты,
которое
должно
быть
передано
ма-
териалу
в
данной
зоне,
кДж
[из
теплового
баланса
зоны
153
экзотермических
реакций
(см.
табл.
VIl6)
пахОДим:
Ql
=
424+594+
155-449=724
кДж];
Gt
-
коэффициент
теплоотдачи
от
газового
потока
к
материа
лу
в
да
иной
зоне
Значение
а,
равное
108
BTj(M
2
•
O
C),
при
нято
из
работы
[35];
S -
площадь
поверхности
футеровки
и
теплообменного
уст
ройства
на
1
м
длины
зоны,
м
2
;
S = nD
B
=
3,14·4,48
= 14,1
м2;
~t
-
среднелогарифмическая
разность
температур
газов и ма
териала
в
зоне;
М=
!J.tб
-
ы",
Мб
lп--
ММ
(1741
-
950)
- (1880
-1350)
=
1741-950
=
653°С.
lп
1880
_
1350
После
подстановки
значений
получаем:
75000·724
L - =
15
м.
экэ
-
3,6.108.14,1.653
Рассчитываем
длину
зоны
декарбонизации
и
подо
грева:
L _
G
кл
Q2
дек
- 3,6a.Sbl '
г~e
QI-
определяем
из
теплового
баланса
зоны;
Q2=742+20+
+1357+250-33=2336
кДж;
а=83,3
BTj(M
2
.
0
C) [35];
А.
__
....:...{
1_2_05_-_500--,-)
---..:.{_17_4_1
-_9_50-,-)
~
=
748
0
С.
ln
1205-500
1741-950
Тогда
L _ 75000·2336
дек-
3,6.83,3.14,1.748
=55м.
Длина
зоны
дегидратации
где
154
L _
GклQз
дег
- 3,6a.Sbl '
Qa
-
находим
из
теплового
баланса
зоны,
Qз=414+
118+84_
=616
кДж;
а=49,5
BTj(M
2
•
O
C) [19];
(1027 - 250) - (1205 -
500)
Ы
= =
742'С,
lп
1027
-250
1205-500
Отсюда
75000·616
L -
=25м.
дег
-
3,6.49,5.14,1.742
Длина
зоны
досушки
где
Q4
-
определяем
из
теплового
баланса
зоиы;
Q4
=
249
+
164
=
413
кДж;
а
= 30,6
Вт1(м2,·с)
[35];
(1027 -
250)
- (854 -
100)
1027
_
250
=
7588
С.
In
854
-100
Тогда
75000·413
L
доо
= = 26,3
м.
3,6.30,6·14,1·758
Длина
зоны
испарения
(зоны
цепей)
L _
G
кл
Qц
ц
-
3,6
ацSцМ
'
где
Qц
-
количество
теплоты,
передаваемой
от
газового
потока
к
материалу
в
цепной
зоне
Из
теплового
баланса
цепной
зоны
Qц=2205
КДЖ;
aJJ,
-
кОЭффициент
теплоотдаЧII
в
зоне
навески
цепей;
«ц=
=37,5
Вт/(м
2
·"С)
[35];
Sц
-
суммарная
площадь
поверхности
цепей
и
футерови:и
на
участке
печи
длиной
1
м;
Sц
=
nDB{l
+
К
ц
),
где
К
ц
-
ОТRошение
площади
цепей
к
площади
футеровки
(К
ц
....
=3
..
4);
Sц
=
3,14·4,7
(1
+
3)
=
59
м2
на
1
м
длины
печи;
(854
-
100)
- (200
-15)
о
С
М
-
1854-100
=
406
.
1П200_15
Тогда
длина
зоны
испарения
составит
75000·2205
L
ц
=
3,6.37,5.59.406
=
50
м.
Общая
длина
печи
L =
8,7
+
12
+
15
+
55
+ 26,3 +
50
=
192
м.
Длину
печи
можно
уменьшить
путем
установки
теп
лообменных
устройств
в
зоне
досушки
Или
дегидратации,
что
приведет
к
увеличению
площади
поверхности
тешIO
отдачи.
Принимая
коэффициент
увеличения
площади
по
верхности
теплоотдачи
в
зоне
досушки
К
т
=
1,3,
длина
ее
составит
75000·413
L
Aoc
=
3,6.30,6.14,1.758.1,3
=
20
М,
т. е.
на
6,3
м
меньше.
е
учетом
установки
теплообменников
общая
длина
печи
составит
L=
192-6,3=
185,7
м.
Принимаем
стандартную
длину
печи
L=
185
м.
Изго
товитель
печей
5
Х
185
м
завод
«Волгоцеммаш».
Определяем
время
пребывания
материала
в
печи:
L
t=--,
V
cp
где
Vcp
-
скорость
движения
материала,
из
формулы
G
кл
=
15лD;
rpv
cp
Р
м
'
где
<р
-
кОЭффициент
заполнения
печи.
<р
=
0,08
..
0,10.
Принима
ем
его
равным
0,1;
Рм
-
насыпная
плотность
материала
(1,3
т/м
З
).
Тогда
G
кл
= 15'3,14·4,52.0,10 v
cp
·I,3
=
107v
cp
.
Отсюда
G
кл
75
v =
--
= - =
О
7
м/мин
или
v =
О
7·60 =
42
м/ч'
..
р
107
107'
,
ер,
,
L
185
t=-
=-=4,4
ч.
Vcp
42
Определяем
съем
клинкера
Рв
(кг/м
2
.ч):
р
75000
р",
= -
=:
= 28,7
кг/(м
3
,ч).
.....
nD
u
L 3,14·4,48'185
156
9.
Аэродинамический
расчет
вращающеися
печи
и
подбор
вспомогательных
устройств
и
оборудования
Подбор
теплообменных
устройств.
Принимаем
к
ус
тановке
в
печи
цепную
завесу
со
свободно
висящими
кон
цами
(из
опыта
работы
Балаклейского,
Кричевского
и
других
цементных
заводов
с
печами
5Х185
м
и
4,5Х
Х
170
м).
Опыт
работы
Балаклейского
цементного
заво
да
показывает,
что
для
уменьшения
шламо-
и
пылеуноса
необходимо
начало
цепной
завесы
монтировать
на
рас
стоянии
10
м
от
шайбы
печи,
тогда
траектория
полета
капель
и
крупных
частиц
пыли
на
свободном
от
цепей
участке
печи
находится
в
пределах
между
началом
цеп
ной
завесы
и
шайбой.
Как
показал
опыт
эксплуатации,
передвижение
материала
в
зоне
цепной
завесы,
состоя
щей
из
свободно
висящих
концов
цепей,
осуществляется
вполне
удовлетворительно,
несмотря
на
высокие
коэффи
циенты
плотности
навески,
причем
переливов
шлама
в
пыльную
камеру
и
неравномерности
поступления
мате
риала
в
зону
спекания
не
наблюдается.
Практика
эксплуатации
вращающихся
печей
показа
ла,
что
при
выходе
материала
из
цепной
завесы
влажно
стью
3~4
%
пылеунос
из
печи
резко
снижается.
Исходя
из
этих
соображений
необходимо
расчет
цепной
завесы
вести
так,
чтобы
в
ней
материал
полностью
не
высуши
валея.
Определим
площадь
поверхности
и
массу
цепей
при
влажности
шлама
36%.
170
теплопередаче
На
основании
накопленных
данных
по
исследованию
мощных
вращающихся
печей
5Х185
м
Балаклейского,
Вольского
и
4,5Х
170
м
Кричевского,
Белгородского
це
ментных
заводов
можно
принять
коэффициент
теплопе
редачи,
отнесенный
только
к
площади
поверхности
цепей
равным
28
Вт/
(м
2
.
ОС)
._Количество
теплоты,
передавае
мой
от
газового
потока
материалу
в
цепной
зоне:
QM
ц
=
G
кл
Qц
= 75000·2205 = 165375000
кДжfч.
Значение
Qц=2205
кДж
взято
из
теплового
баланса
цепной
зоны.
Тогда
площадь
поверхности
теплопередачи
цепей
составит
Sц
=
3,6
а
М
165375000
-----
=
4040
м2.
3,6·28·406
Принимаем
цепи
с
круглыми
звеньями,
характеризующи
еся
большой
площадью
поверхности
на
1
м
длины
и
бо
,лее
высокой
механической
прочностью.
Характеристика
целей
с
круглыми
~~еньями
приведена
ниже
[43].
Диаметр
цепной
стали
Шаг
звена
цепи
Масса
1м»
Площадь
поверхности
I
м
цепи
.
1
т
цепей
Изготовитель
Общая
масса
цепей
d
II
=25
мм
s
=80
»
m
=15,2
кг
SIJ,.
= 0,308
м
2
/м
S~
=
20,3
Mt/T
завод
еСтромнор.
малы
Sц
4040
m
=-=--
=200
т
ц
,
20
3 .
Sц
,
Общая
длина
цепей
L =
SII
=
4040
= 13114
м
ц
Sц
0,308 - .
Длина
цепной
зоны
при
средней
плотности
навески
цепей
К
ц
=
=5,9
м
2
/м
2
Sц
4040
L
ц
.
з
= =
48
м
nDвК
ц
3,14·4,7·5,9
.
По
удельному
съему
влаги
1)
Съем
влаги
с
1
м
2
площади
поверхности
цепей
без
учета
площади
футеровки
по
накопленным
данным
ис
пытаний
в
среднем
равен
gw=
16
KrjM
2
(данные
Южгип
роцемента)
.
2)
Количество
испаряемой
влаги
в
цепной
зоне
=
75
000.0,88 _
75
000
1,563·4
100-4
61275
Krl'J:.
3)
Необходимая
площадь
поверхности
цепей
G
w
61275
Su.
= - =
--
=
3830
)4t.
gw
li
4)
Л1асса
цепеЙ
равна:
Su
3830
т
=-=-=190т
u •
203
.
Su '
5)
Длина
цепной
зоны
при
К
ц
=5,9
L
u
з
= Su
3830
= 44,5
м.
nDBK
u
3,14·4,7·5,9
Расчет
nара,М,етров
цепной
завесы
по
средни'м'
nоказателя,М,
1)
Средняя
длина
цепной
зоны:
48+44,5
L
epu
= 2 =
46,25м.
2)
Средняя
масса
цепей
200
190
тер
u = 2 =
195
т.
3)
Площадь
поверхности
цепей
4040+3830
Scp
u = 2 =
3935
MI.
При
продвижении
материала
вдоль
печи
температу
ра
его
резко
повышается
в
зоне
установки
металличес
кого
ячейкового
теплообменника.
Длина
теплообменни
ка
в
печах
размером
5Х185
м
составляет
16
м
[48].
Ус
танавливают
их
на
участках,
где
температура
газов
не
,
превышает
1100-1200
0
С.
Полки
теплообменников
вос
принимают
теплоту
от
газового
потока,
а
потом
переда
ют
аккумулированную
теплоту
материалу
путем
тепло
проводности
и
излучения.
Участки
установки
цепной
за
весы
и
теплообменников
футеруются
многошамотным
огнеупором
(ГОСТ
9738-61)
или
жаростойким
армиро
ванным
бетоном.
Холодный
конец
печи
не
футеруется.
Подбор
горелки
1)
Объемный
расход
газа
в
=
1000G
кл
х
Т
= 1000·75.0,155 = 11625
м
3
/ч.
2)
Для
сжигания
природного
газа
во
вращающихся
печах
применяют
газовые
горелки:
простые
одноканаль-
159