Файл: Никифорова, Н. М. Основы проектирования тепловых установок при производстве строительных материалов учеб. пособие для техникумов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.10.2024
Просмотров: 84
Скачиваний: 0
Проверяем напряжение барабана по влаге:
т0 = 1209/52,78 = 23 кг/лР-ч,
где 52,78 — объем сушильного пространства барабана.
Барабан выбран с запасом производительности и напряжения по влаге. Теп лотехнический расчет горения Щебелинского газа (табл. 33) производят при из бытке воздуха а =1,1.
Определяем теоретическую и действительную температуру горения газа при температуре топлива и воздуха 20° С.
Тепло, внесенное в топку на 1 м3 газа: потенциальное тепло газа Qup=35 500 кдж/м3, теплосодержание газа
|
|
|
сгаз^газ |
|
1 »54-20 = 30,8 кдж, |
|
|
|
|
|
|
|||||||
где Сгаз — теплоемкость газа, взятая для |
метана с некоторым приближением |
при |
||||||||||||||||
0°С, кдж/нм3; ігаз — температура газа, °С. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Теплосодержание воздуха, |
поступающего на горение 1 м3 газа, |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
св'„1/„= 1,297-20-10,3 = 267,18 кдж, |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
где |
с„— теплоемкость |
воздуха, |
взятая |
|
с некоторым |
приближением |
при |
0° С, |
||||||||||
кдж/нм3; Ѵа — объем |
воздуха |
на |
1 м3 |
газа, взятый из расчета горения топлива. |
||||||||||||||
|
Всего тепла, выделенного в топке при сжигании |
1 м3 газа, |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
Qf, + Сгаз^газ + |
ostBVB= |
35500 + 30,8 + |
267,18 = 35797,98 |
кдж |
|
|
|||||||||||
|
Предполагаем, |
что теоретическая |
температура |
продуктов |
горения |
равна |
||||||||||||
1900° С, тогда теплосодержание |
сухих |
продуктов |
горения |
и водяных |
паров |
со |
||||||||||||
ставит |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и (Сс.газ'^с.газ + св.„Ѵ |
а.„) |
= |
1900 (1,63 ■9,38 + |
1,94 • 1,95) = |
36 290 кдж , |
|
|||||||||||
где |
Сс.газ — теплоемкость |
сухих |
газов |
при + = 1900° С и |
содержании |
в |
них |
|||||||||||
16% |
СО2 (а=1,2), |
Сс.газ—1,63 кдж нм3 -°С; св.п — теплоемкость водяных |
паров, |
|||||||||||||||
Си.п= 1,94 кдж/нм3-°С; |
Сс.газ, Ѵп.п — объемы сухих газов и водяных паров, обра |
|||||||||||||||||
зовавшихся из 1 м3 топлива при а=1,1; |
Ѵс.газ —9,38 м3 и Ѵв.п= 1,95 м3. |
|
|
|
||||||||||||||
|
Полученное теплосодержание |
превышает |
тепло, |
выделенное |
в |
топке |
на |
|||||||||||
36 290—35 797=493 кдж. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Предполагаем |
температуру |
1800° С, тогда теплоемкость |
сухих |
газов сс.Газ= |
||||||||||||||
= 1,62 кдж/ны3 -°С; |
теплоемкость |
водяных |
паров св.п = 1,92 |
кдж/нм3-°С; |
а |
тепло |
||||||||||||
содержание продуктов горения составит |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
1800(1,62-9,38 + 1,92-1,95) = 34 074, |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
т. е. на 35 797—34 074= 1723 кдж меньше выделенного тепла. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Следовательно, |
температура |
горения лежит |
между |
1800 и |
1900° С, т. е. |
|
||||||||||||
|
|
1800 + |
100 |
1723 = |
1800 + 80 = |
1880° С. |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
----- |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
2216 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Принимая коэффициент прямой отдачи топки сушильного барабана и=0,85, |
||||||||||||||||||
действительная температура газов составит |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
tA = t?%= |
1880-0,85 = |
1607° С. |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Влагосодержание топочных газов d? при влагосодержанни |
наружного возду |
|||||||||||||||||
ха йв = 6 гр/кг составит |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
dr —G„dB+ |
G„.n1000 |
13,287-6+ |
1,56-1000 = |
134 г/кг |
сух. газ. |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
12,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ч
ѴО
іл3
н
Расчет горения Щебелинского газа
Xо
XГ) >.f3
о
к
о
(J
в
ОІ
с_ S
3
CJ Рн
Т ю о
1005 -4t* -3*-r-<>О> COJ.H
^ я
t*- |
сч |
о |
ю |
о |
^ |
' |
г- |
1
1
1
1 Iо
11> — to 05 - Г- -О
сч I Л
о |
11,33 |
|
о |
|
|
|
і |
і |
05 |
t-. |
|
ю |
со |
|
со |
со |
|
05 |
|
|
1 |
05 |
|
1 |
о- |
|
+ Д й СЧ ^ "ф
о1 4 ^
о + и
II |
|
ІІ |
со |
II |
СО |
1сч |
||||
05 СО |
—05 |
G5 СО |
о |
|||||||
05 |
- |
СОО |
о о |
|
о о |
|||||
0 0 |
г-н |
о>о- - о |
>о- |
|||||||
о |
II |
9 |
|
II |
Я5 II |
о ІІ |
||||
сч |
|
со |
|
|
|
|
|
|
хо |
|
05 |
|
II СЧ |
Не- |
II о |
||||||
|
—со |
05сч |
нс}* ' |
|||||||
05 |
|
со о |
> |
о о |
- |
о о |
||||
со |
|
о |
|
|
о |
|
|
>о |
||
о |
|
9 |
> т> |
ч |
-о |
|||||
|
|
II |
|
II |
<? II |
|||||
|
|
сч |
|
|
со |
|
|
|
+ |
II |
со |
|
|
Р-- -гг ~ |
|
|||
05 |
>05 |
|
||
- + |
“ |
|
||
X |
II ^ |
|
|
|
СО |
|
> |
|
|
05^ ^ |
|
|
||
г—«СО И |
|
|||
со |
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
1—1 |
|
II |
|
|
I |
|
|
*-н1—4 |
|
|
|
СО |
> |
|
05 |
|
|
-о |
|
05 |
|
|
O ’ |
II |
СО |
|
|
• |
II |
о |
|
|
ю |
|
|
|
со |
|
|
сч |
|
|
|
|
ое |
|
|
+ |
|
г |
|
|
|
|
сч |
|
|
о |
|
ч~ |
|
|
и |
|
о |
|
|
сч |
|
|
|
и |
|
|
и |
|
|
о |
|
II |
|
|
|
|
|
|
ю„о |
||
сч |
|
|
^ х : |
|
+ . |
|
•^со |
||
!£ |
|
|
3^+ |
|
и |
|
|
и |
|
05 |
|
|
|
|
05 |
|
|
|
|
00 |
|
|
|
|
X£
ОCJ
Ito |
II |
|
|
05 Tf |
О СО |
||
о о |
о |
сч |
|
о |
>о- |
О>0> |
|
° |
ІІ |
• |
о |
ю |
Ч |
ІІ |
|
|
|
со |
|
+ |
+ем |
||
о |
|
||
о |
|
и |
|
|
II |
|
|
О |
|
||
со |
см |
IIХО
оО
+ 5 |
4-х |
SxO |
|
х + |
X + |
ио
05 |
о |
О |
|
О |
о |
О |
|
L
X
исо О
|
|
сч |
_!_ |
1’ ' |
|
|
о |
||
|
|
\§ |
||
|
|
t"- |
> о ' |
|
|
|
00 |
+ |
|
|
|
|
||
|
1 |
хО |
ю |
|
1 |
05 |
0 5 |
|
|
|
- |
f—• |
|
|
|
|
|
*• |
|
|
|
г- |
Г5 |
|
|
1 |
о |
|
|
1 |
° |
о |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
со |
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
^ — |
|
|
|
|
С- 0 0 |
|
|
|
|
11с- |
|
1 |
1 |
05 |
t*->СО |
|
05 |
— |
|||
1 |
|
- |
Т— сч |
|
|
|
|
- І |
|
газы |
|
II |
II |
|
|
|
|
||
|
|
Ö |
« |
|
|
|
S |
о. |
|
о |
|
с- |
|
|
й) |
с |
с |
|
|
X |
о |
о |
|
|
о |
|
U |
U |
|
сх |
о |
05 |
05 |
|
О) |
о |
CJ |
|
|
U |
н |
си |
CQ |
|
СО |
сч |
|
|
|
о |
|
|
|
|
со |
ю |
|
|
|
о |
о |
|
|
|
О
U
91
Так как в расчете горения количество воздуха на горение и количество обра зовавшихся газов и водяных паров определены в м3, производим пересчет их на массу. При этом плотности воздуха р„, водяных паров р„.п и сухих газов f>t..ra= приняты соответственно 1,29; 0,8 и 1,3 кг/м3.
Тогда Gn= Ѵцрв= 10,3-1,29 = 13,287 |
кг/м3, GB.n= Ѵс.прп.п= 1,95-0,8= 1,56 кг/м3 |
|
и Go.ra3=9,387-1,3= 12,2 кг/м3. |
|
|
Производим расчет потерь тепла на 1 кг испаряемой влаги. |
||
Расход тепла на нагрев материала |
|
|
tV L (*к — і ,.) |
10 000-1,14 (90 — 5) |
|
Ям = --------------------- = ---------------TTZ----------- = 801 кожIкг влаги, |
||
дач |
|
1209 |
где О., — часовая производительность по высушенному материалу, С., = 10 000 кг/т, сы' — теплоемкость глины с остаточной влажностью 7%,
|
Cj, = саб.с^і + |
с„л5'2 = |
0,92-0,93 -j- 4,18-0,07 = |
1,14 кдж/кг-°С , |
|
|
|||||||||||||
где Сао.с — теплоемкость |
абсолютно |
сухой глины |
са0.с=0,92 |
кдж/кг ■°С; |
с,,л — |
||||||||||||||
теплоемкость влаги, сuл =4,18 кдж/кг-°С; g і и g2— весовые доли |
глины и |
влаги, |
|||||||||||||||||
gi=0,93 |
и ^ 2 = 0,07 кг; |
tl{— температура глины при выходе из барабана, |
по прак |
||||||||||||||||
тическим данным /,; = 90°С; t„ — температура |
глины при |
входе |
|
в барабан, |
для |
||||||||||||||
зимнего периода работы после размораживания 0, =5°С. |
барабана |
|
в окружающую |
||||||||||||||||
Определяем потери тепла |
боковой |
поверхностью |
|
||||||||||||||||
среду; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ісум (*ст — |
^іО^ -З . б |
|
1 2 , 3 2 ( 8 0 - |
1 0 ) 9 6 , 7 - 3 , 6 |
|
248 кдж , |
|
|||||||||||
9окр.ср : |
|
|
|
|
|
1209 |
|
|
= |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где а сУи — суммарный |
коэффициент |
теплоотдачи, |
при |
температуре |
гст |
для |
ци |
||||||||||||
линдрических стенок а сум = 12,32 вт/м2- 'С (см. табл. 32); |
іст — средняя |
темпера |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
тура |
наружной |
поверхности |
барабана, |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
по практическим данным /Ст = 80°С; |
t B — |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
температура воздуха |
в |
|
цехе, |
принята |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
tB= 10° С; |
F — боковая |
поверхность |
ба |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
рабана, nDL =3,14-2,2■ 14= 96,7 м2. |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
Суммарные потери тепла |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
-q = |
Ям + |
^окр.ср = |
801 + |
248 = |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1049 кдж/кг влаги. |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
На диаграмме |
і — d |
(рис. |
6) |
для |
вы |
||||||||
|
|
|
|
|
|
соких |
температур |
с |
масштабами М і — |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
=4,18 |
кдж/мм и Md = 1 |
г/мм находится |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
точка Л по параметрам наружного воз |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
духа: |
di, =6 |
г/кг |
и /„ = 10° С |
и |
точка В |
||||||||
|
|
|
|
|
|
по параметрам |
топочных |
газов: |
dra3= |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
= 134 г/кг и <Д=1607°С. При смешении |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
газов с воздухом точки А и В соединяют |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
прямой, на которой в месте пересечения |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
ее с изотермой смеси 800° С, заданной по |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
режиму |
сушки, |
находится |
|
точка |
В'. |
||||||||
|
|
|
|
|
|
Влагосодержаиие |
смеси |
|
составляет |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
66 г/кг. Температура отходящих из ба |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
рабана газов принимается по практиче |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
ским данным равной |
150° С. Точка С0 на |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
линии |
теоретического |
процесса, |
проте |
||||||||||
в |
SB |
|
m |
|
а |
кающего |
при i=const, |
лежит |
в |
месте |
|||||||||
|
|
пересечения |
его с изотермой |
отработан |
|||||||||||||||
Рис. 6. |
Построение |
процесса |
сушки |
ных газов |
150° С. Отрезок |
C0D0 |
равен |
||||||||||||
глины в сушильном |
барабане |
|
250 мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
92
Теплосодержание теоретического процесса снижается на величину отрезка
С0Е:
С0Е = |
ТдСрОр |
1049-250 |
: 63 ММ. |
||||
|
|
|
|
|
|||
|
1000 |
|
№ |
1000 |
4,18 |
|
|
Отрезок CD=192 мм. |
|
|
|
|
1 кг |
испаренной влаги |
|
Расход абсолютно сухой газоиоздушной смеси на |
|||||||
|
1000 |
1 0 0 0 |
„ „ |
, |
влаги. |
||
|
CDMd |
------ = 5 , 2 |
кг!кг |
||||
|
192-1 |
|
' |
|
|
||
Расход газовоздушной смеси с d CM= 66 г/кг |
|
|
|
||||
1 = 1о (1 + 0,001tfCM) = |
5,2 (1 + |
0,001-66) = |
5,54 |
кг/кг влаги. |
|||
Отрезок AB" на той же |
изотерме смеси 800° С, |
но |
при d = 6 г/кг, равен |
||||
190 мм. |
|
|
|
|
|
|
|
Расход тепла па 1 кг влаги |
|
|
|
|
|
||
AB" |
Mi |
Л |
190 |
4,18 |
__ |
|
, |
а — -------• ------- |
1000 - — |
-------- 1000 = |
4138 кдж кг. |
||||
CD |
Md |
|
192 |
1 |
|
|
' |
Принимая к. и. д. газовой топки |
равным 0,9, находим расход топлива |
|
4138-1209 |
QH^T |
= 156 мА/ч. |
35 500-0,9 |
Объем газовоздушной смеси при выходе из барабана за час.
lw„ |
• |
273 + Л-хг |
5,54-1209 |
273 + 150 |
Ѵц = ------- |
------- — 1,2 = |
----------- — — |
■— — — 1,2 = 9273 мз/ч. |
|
Ро |
|
273 |
1,3 |
273 |
Сопротивления газового тракта от топки до вентилятора, включая сопротив ление циклона, принимаем равным 800 н/м-. К установке принимаем циклон ЛИОТ № 9, модель Б. производительность 1000 м3/ч. Отсасывающий вентилятор серин ВР. Н. № 8 для производительности = 9300 м3/ч и с напором 800 н/м2. К. п. д. вентилятора 0,62, число оборотов в минуту 1000.
Г Л А В А |
VI |
ПЕЧНЫЕ УСТАНОВКИ |
|
§ 1. Печи для обжига кусковых, |
порошкообразных материалов |
и суспензий
Большое распространение в производстве вяжущих материа лов — гипса, извести, доломита, магнезита, цемента — имеет обжиг кусковых, порошкообразных материалов и суспензий. В керамиче ском производстве шамот получают путем обжига глины.
93
На современных заводах, отличающихся высокой мощностью, для обжига материалов применяют исключительно печи непрерыв ного действия — шахтные, вращающиеся. Начинает внедряться наи более эффективный способ обжига порошкообразных материалов,
в«кипящем слое».
Вшахтных печах обжиг разнообразных материалов произво
дится по принципу противотока, но с соблюдением индивидуального режима обжига, для чего применяют различные виды топлива и способы их сжигания в печах.
При низкотемпературном обжиге материалов сжигание топлива происходит в специальных топках полного горения, пристроенных к печам на уровне зоны обжига. Топки могут иметь любую конст рукцию в зависимости от рода применяемого топлива. Более высо котемпературный обжиг известняка при температуре 900—1200° С производится в печах пересыпного типа, в которых топливо сгорает в шахте, находясь среди кусков материала. В пересыпных печах используют только короткопламенное топливо—-кокс, антрацит. Если же предприятие располагает твердыми видами длиннопламен ного топлива и притом низкокалорийным — торфом, древесиной,, бурыми углями и некоторыми марками каменного угля, то шахтная печь оборудуется полугазовыми топками, где топливо сгорает ча стично, а в основном газифицируется с образованием полугенераторного газа.
При выходе из топок полугенераторный газ, имея уже высокую температуру и смешиваясь с сильно нагретым воздухом, следующим из зоны остывания печи, развивает при сгорании среди материала достаточно высокую температуру. Таким образом, шахтные печи с полугазовыми топками могут применяться для обжига извести на низкосортном длиннопламенном топливе.
■ Пересыпной способ отопления шахтных печей применяют и для получения цемента из природного мергеля. Обжиг пластичных мергелей и искусственной сырьевой смеси для производства цемен та осуществляется в шахтных печах в виде черного брикета. По следний формуется на пресс-бегунах из сырьевой смеси с добавкой в нее молотого топлива.
Для обжига глины на шамот применяют шахтные печи с газо вым отоплением, в которых шамот обжигается при температуре 1300—1350° С и не загрязняется золой. В качестве топлива приме няют как природный, так и генераторный газ. Глина подается в печь в виде плотной предварительно подсушенной валюшки, что обеспечивает устойчивую производительность печи и хорошие съемы. В целях, достижения равномерного обжига по поперечному сечению шахты пересыпные печи делаются круглого сечения, га зовые и полугазовые — эллиптического, причем подача газа в шах ту происходит с широкой стороны эллипса.
Шахтные печи имеют большую производительность благодаря полному использованию печного пространства, интенсивности теп лообмена, применению высоких давлений дутья и в некоторых слу чаях обогащению его кислородом, механизации обслуживания и
94