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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

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

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

 

9

> т>

ч

 

 

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

 

 

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>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 +

сл5'2 =

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