Расчёт теплотехнічної ефективності заміни барабанного холодильника на колосниковый на Паранайском цементному заводе

Задание 2.

Введение

3.

1. Розрахунок горіння палива. 6.

2. Матеріальний баланс цементної обертовою печі. 7.

3. Тепловий баланс холодильника 9.

4. Тепловий баланс обертовою печі. 11.

5. Зведені дані. 14.

Таблица 6. Матеріальний баланс печі 14.

6. Аеродинамічний розрахунок 15.

Заключение

18.

Литература

19.

Задание.

Теплотехническая ефективність заміни барабанного холодильника на колосниковый на Паранайском цементному заводе.

Исходные дані до розрахунку. Сировину — извесняк Продуктивність печі =10 т/ч Розміри печі 2,90×2,44×56.

Топливо — уголь.

|2,03 |22,6 |63,3 |3,92 |1,06 |6,56 |0,53|.

1.1 Теоретичний об'ємний і масовий витрата воздуха.

Lв0 = 0,0889? Сp +0,265? Нp + 0,333(Op — Sp) = 0,088?63,3 + 0,265? 3,92 + 0,0333(6,56 — 0,53)=6,465 [нм3/кг. т.].

mв0 = 1,293? L в0 = 1,293? 6,465 = 8,359 [кг/кг т.].

1.2 Справжній витрата воздуха.

Lвд = ??Lв0 = 1.15? 6,465 = 7,435 [нм3/кг. т.].

mв0 =? ? mв0 = 1.15? 8,359 = 9,613 [кг/кг т.].

1.3 вихід продуктів горения.

LCO2 = 0,0186? Cp = 0,0186? 63,3 = 1,117 [нм3/кг. т.].

L Н2О = 0,112? Нp + 0,0124? WP = 0,112? 3,92 + 0,0124? 2,03 = 0,464 [нм3/кг. т.].

L N2 = 0,79? Lвд + 0,018? Np =0,79? 7,435 + 0,08? 1,06 = 5,958 [нм3/кг. т.].

L SO2 = 0,007? Sp = 0,0075? 0,53 = 0,0037 [нм3/кг. т.].

L O2 = 0,21? (? — 1)? Lв0 = 0,21? (1,15 — 1)? 6,465 = 0,204 [нм3/кг. т.].

Lп.г.= 1,117 + 0,464 + 5,958 + 0,0037 + 0,204 = 7,807 [нм3/кг. т.].

m CO2 = 1,977? LCO2 = 1,977? 1,177 = 2,327 [кг/кг. т.].

m Н2О = 0,805? LН2О = 0,805? 0,464 = 0,374 [кг/кг. т.].

m N2 = 1,251? L N2 = 1,251? 5,958 = 7,453 [кг/кг. т.].

m SO2 = 2,928? L SO2 = 2,928? 0,0037 = 0,011 [кг/кг. т.].

m O2 = 1,429? L O2 = 1,429? 0,204 = 0,292 [кг/кг. т.].

m п.г.= 2,327 + 0,374 + 7,453 + 0,011 + 0,292 =10,457 [кг/кг. т.].

Таблиця 1. Матеріальний баланс горіння топлива.

|Приход |Кількість |Вихід |Кількість | |матеріалів | |матеріалів | | | |кг | |кг | |Паливо: |1 |1. |2,327 | | | |Углекис-лый | | | | |газ |0,374 | | | |2. Водяні | | | | |пари |7,453 | |Повітря | |3. Азот |0,011 | |дійсний |9,613 |4. Сірчистий | | | | |газ |0,292 | | | |5. Кисень |0,226 | | | |6. Ар | | |Разом: |10,613 |Разом: |10,683 |.

Невязка:

100%? (Gпр — Gрас) / Gmax = 100%? (10,613- 10,683) / 10,683= 0,65%.

2. Матеріальний баланс цементної обертовою печи.

1. Видаткові статті матеріального баланса.

1. Паливо. хт [кг/кгкл].

1.2 Воздух.

Gв = [pic]?хт =[pic].

Gв =[pic]= 13,522xт [кг/кгкл].

1.3 Теоретичний витрата сухий сировинної смеси.

[pic] ;

[pic]=1,524 [кг/кгкл].

Витрата сировинної смеси.

[pic] [кг/кгкл].

1.4 Повітря для горіння топлива.

Vвг = Lвд? хт = 7,435? хт [нм3/кг. кл.].

Gвг = mвд? хт =9,613? хт [кг/кг т.].

1.5 Пылевозврат Справжній витрата сухого сировини, де апу приймаємо рівним 1%: [pic]= 1,524 [pic]=0,152 [кг/кг.кл] 2. Прибуткові статті матеріального баланса.

2.1 Загальний пылеунос.

[pic]= 10? 1,539/100 = 0,154 [кг/кг.кл].

2. Вихід відведених газов.

Gог=mпг*хт+GН2Ог+w +GCO2c [кг/кг.кл].

GСО2с = Gсд ((ПППс — 0,35Al2O3)/100) = 1,539((34,4 — 0,35?3,73)/100).

= 0,509 [кг/кг.кл].

GH2Oг = Goc — GСО2с — Gкл = 1,539/(100 — 1) = 0,015 [кг/кг.кл].

Gог = 0,509 + 0,015 + 10,683? xт = 10,683? xт + 0,539.

Таблиця 2. Попередній матеріальний баланс печи.

|Приход |Кількість, кг/кг.кл |Витрата |Кількість, | | | | |кг/кг.кл | |1.Выход |1 |1.Расход |хт | |клінкеру | |палива | | |2.Выход |10,683? xг + 0,539 |2.Сырьевая |1,554 | |отходя-щих| |суміш | | |газів | |3.Воздуха на |9,613? хт | |3.Oбщий |0,154 |горіння | | |пылевы-нос| |4. Пылевынос |0,154 | |Сума |10,683? xт + 1,693 |Сума |10,683? xт + | | | | |1,706 |.

3. Тепловий баланс холодильника.

Прихід: 1) Теплота з клінкером, які входять у холодильник:

Qклвх=mкл? Скл? tкл, [кДж/кг.кл],.

где tклвх=13 500С,.

Скл=1,076 [кДж/м3? К],.

Qклвх=1?1350? 1,076=1452,6 [кДж/кг.кл.].

2) Теплота з повітрям на охлаждение:

а) Барабанний холодильник.

Vвохл = Vввт =0,8? Lвд? хт = 0,8?7,435 ?хт = 5,948?хт [кДж/кг.кл];

tc = 10 0C; Cв = 1,297 [кДж/кг.кл];

Qвохл = 5,948?хт ?10? 1,297 =77,145?хт.

б) Колосниковый холодильник.

Qвохл = 3? 1,297? 10 = 38,91 [кДж/кг.кл];

де Vвохл =3 [м3/кг. кл].

Расход: 1) Теплота з клінкером які із холодильник:

а) Qклвых=mкл?Скл?tклвых;

где Скл=0,829 кДж/кг?Кл, tклвых=2000С,.

Qклвых=1?0,829?200=165,8 [кДж/кг?Кл].

б) Скл=0,785 [кДж/кг ?Кл], tклвых=1000С,.

Qклвых=1?0,785?100=78 [кДж/кг?К].

2) Теплота з «надлишковим воздухом:

б) Qвизб = (Vвохл — Vввт)? Cв = (3 — 5,948? хт)? 150? 1,305 =587,25 — 1164,32? хт.

3) Теплота через корпус:

Qч.к.х = P. S ·? · (tк — toc)/Bкл где tк=500С, tос=100С,.

? = (3,5+0,062 · tк) · 4,19 = (3,5 + 0,062 · 50) · 4,19 = 27,67.

а) P. S=? · D · L =3,14 · 3 · 50 = 471 [м3].

Qч.к.х = 471,0 · 27,67 · (50 — 10)/10 000 = 52,13 [кДж/кг. Кл.].

б) P. S = 2 · l · h+2 · b · h+l · b.

S = 20 · 6 · 2 + 6 · 5 · 2 + 20 · 5 =400 [м2].

Qч.к.х = 400 · 27,67 · (50 — 10)/10 000 = 44,27 [кДж/кг. Кл.].

4) Теплота зі вторинним воздухом:

Qв`` = ?Qпр — (Qвизб — Qклвых — Qч.к.х) а) Qв`` = 1452,6 + 77,145 · хт — 165,8 — 52,13 = 1234,67 + 77,145 · хт [кДж/кг? Кл.].

б) Qв`` = 1452,6 + 38,91 — 78 — 587,25 + 1164 · хт — 44,27 = 781,99 + 1164,32 · хт [кДж/кг? Кл.].

Таблица 3. Попередній теплової баланс холодильника.

|Приход |Кількість, |Витрата |Кількість, | | |кДж/кг.кл | |кДж/кг.кл | |1.С клінкером |1452,6 |1452,6 |З клінкером |165,8 |78 | |що входить | | |які виходять | | | |2. Повітря на |77,145?хт|38,91 | | | | |охолодження | | |2. Теплота через |52,13 |44,27 | | | | |корпус | | | | | | |3.Воздух: | | | | | | |- надлишковий |- |587,25 -| | | | | | |1164,3?х| | | | | | |т | | | | |- вторинний |1234,67 + | | | | | | |77,145 · |781,99 +| | | | | |хт |1164,3· х| | | | | | |т | |сума |1452,6 + |1491,51 |сума |1452,6+ |1491,51 | | |77,145?хт| | |77,145 · | | | | | | |хт | |.

4. Тепловий баланс обертовою печи.

Приход.

1) Тепло від горіння топлива.

Qнр = 389? Порівн + 1030? Hp + 108.9 (Op + Sp) — 25 Wp = =389? 63,3+ 1030.

? 3,9 + 108,9 (6,56 + 0,53) — 25? 2,03 = 29 267,217 [кДж/кг ].

Qт = Qнр? xг = 29 267,817?хт [кДж/кг Кл.].

2) Тепло внесене топливом.

Qтф = хт? У розділі ст? tт =0,92? 70? хт = 64,4 ?хт [кДж/кг Кл.].

3) Тепло внесене сировинної смесью.

Qc/cм = (G c/cмд ?З c/cм + GН2ОW? CН2О)? tc = (1,539? 0,832 + 0,015.

? 4,19)? 20 = 26,86 [кДж/кг Кл.].

4) Тепло поворотній пыли.

QпВозв = GпВозв? Сп? tп = 0,152? 1,06? 100 = 16,112 [кДж/кг Кл.].

5) Тепло повітря вторинного і первичного.

Qвпер = Vв? Св? tв = 0,2 Lвд? хт ?10? 1,259 =0,2 ?7,435 ?хт? 10 ?

1,259 = 18,72? хт.

Теплота вторинного повітря з теплового балансу холодильника.

а) Qв ут =1234,67 + 77,145 · хт [кДж/кг Кл.] б) Qв ут = 781,99 + 1164,3· хт [кДж/кг Кл.].

Витрата 1. Тепловий ефект клинкерообразования:

Qтек = Qдек + Qдег + Qж.ф. — Qэкз где Qдек=GСаСО3?1780 — теплота на декарбонизацию,.

GСаСО3=GСО2с?МсаСО3/(44? МСО2),.

GСаСО3=0,59?100/44=1,157 кг/кг. кл, Qдек=1,157? 1780 = 2059,46 [кДж/кг Кл.].

Qдег=GН2Ог?7880 — теплота на дегидратацию глини. Qдег= 0,015? 7880 = 118,2 [кДж/кг Кл.].

Теплота освіти рідкої фазы:

Qж.ф.=100 [кДж/кг Кл.].

Теплота освіти клинкерных минералов:

Qэкз=0,01?(528?C3S+715?C2S+61?C3A+84?C4AF),.

Qэкз=0,01?(528?50+715?23+61?10+84?12) = 444,63 [кДж/кг Кл.].

Qтек = 2056,46 + 118,2 + 100 — 444,63 = 1833,03 [кДж/кг Кл.].

1. З клінкером, які із печи:

Qклп=Qклвх=1452,6 [кДж/кг Кл.].

2. Тепло з пылью:

Qп= Gпобщ? Сп? tо.г., [кДж/кг Кл.],.

Qп=1,06? 300? 0,154 = 48,97 [кДж/кг Кл.].

3. Тепло на випаровування вологи з сырья.

Qм = 2500? GН2Ог =2500? 0,015 =37,5 [кДж/кг Кл.].

4. Втрати тепла корпусом в навколишню среду:

Qч/к.=(F?((tc-tв)/В, [кДж/кг Кл.],.

1. ділянку декарбонізації 50%, 150 — 250 2. ділянку: випал і охолодження 50%, 200−3000С.

F1 =3,14 ?2,9? 0,2? 0,56 + 0,3? 0,56? 3,14? 2,44 = 230,7 м² F2 = 3,14? 2,44? 56? 0,5 = 214,5 м².

?1 = (3,5 + 0,062? tн)? 4,19 = (3,5 + 0,062 ?150) ?4,19 = 53,63 ?2 = (3,5 + 0,062? tк)? 4,19 = (3,5 + 0,062 ?200) ?4,19 = 66,62.

Qч/кп.= (230,7? 53,63? (150−10) + 214,5? 66,62? (200 — 10))/10 200 = 436.0.

[кДж/кг.

Кл.].

тоді втрати через корпус печі, за умови що за корпус втрачається близько 80% тепла. Qч/к = 436 + 436? 0,2 = 523,2 [кДж/кг Кл.] 5. Втрати тепла з отходящими газами Qог = [(LCO2? З CO2 + LH2O? З H2O + LN2? З N2 + LSO3? З SO3 + LO2? З O2)? xт + +(GH2OW + GH2Oг)/?H2O?CH2O + GCO2/? CO2? CCO2]? tог = [(1,177? 1,863 + 0,464? 1,542 + 5,958? 1,307 + 0,0037? 1,955 + 0,204? 1,356)? xт + (0,015 + 0,015)/1,542 + 0,509/1,977? 1,863]? 300 = 3293,76 ?хт + 161,15.

Находим питома витрата топлива а) 29 267,817 · хт + 64,4 · хт + 26,4 + 16,112 + 1234,67 + 77,145· хт + 18,72 · хт = 1833,03 + 1452,6 + 48,97 + 37,5 +583,2 + 3293,76 · хт + 161,15.

26 134,322 · хт = 2839,268.

хт = 0,108 [кДж/кг? Кл.].

[x] = 29 267.817 · 0108/10 200 = 0,309 =309 [кг. Ум. т/т. Кл.].

б) 29 267,817 · хт + 64,4 +26,4 + 16,112 + 781,99 + 1164,32 · хт + 18,72 · хт = 1833,03 + 1452,6 + 48,97 + 37,5 + 523,5 + 3293,76 · хт + 161,15.

27 221,497 · хт = 3232,248.

хт = 0,118 [кг/кг? Кл.].

[хт] = 29 267,817 · 0,118/10 200 = 0,338 =338 [кг. Ум. т/т. Кл.].

5. Зведені данные.

Таблица 6. Матеріальний баланс печи.

|Приход |Кількість, |Витрата |Кількість, | |Матеріалу |Кг/кгкл |матеріалу |кг/кгкл | | |а |б | |а |б | |1. Клінкер |1 |1 |1. Паливо |0,108 |0,118 | |2. Що Відходять |1,692 |1,799 |2. Повітря на |1,038 |1,134 | |гази | | |горіння палива | | | |3. Загальний |0,154 |0,154 |3. Сировинна |1,554 |1,554 | |пылеунос | | |суміш | | | | | | |4. Пылевозврат |0,152 |0,152 | |Сума: |2,846 |2,953 |Сума: |2,859 |2,966 |.

Невязка: а) 100? (2,859- 2,846) / 2,846=0,35% б) 100? (2,966- 2,953) / 2,953=0,33% Таблиця 6. Тепловий баланс холодильника.

|Приход |Кількість, |Витрата |Кількість, | | |кДж/кг.кл | |кДж/кг.кл | | |а |б | |а |б | |1.С клінкером |1452,6 |1452,6 |1.С клінкером |165,8 |78 | |що входить | | |які виходять | | | |2. Повітря на |8,33 |38,91 | | | | |охолодження | | |2.Через корпус |52,13 |44,27 | | | | | | | | | | | |3.Воздух | | | | | | |- надлишковий |- |449,86 | | | | |- вторинний |1243,0 |919,38 | | | | | | | | |сума |1460,93 |1491,51 |сума |1463,01 |1491,51|.

Таблица 7. Тепловий баланс печи.

|Приход |Кількість, кДж/кг.кл|Расход |Кількість, кДж/кг.кл| | |а |б | |а |б | |1. Згоряння |3160 |3453,53 |1. ПЕК |1833,03 |1833,03 | |палива | | | | | | |(хімічна | | |2. З клінкером| | | |теплота) | | | |1452,6 |1452,6 | |2.Физическая | | |3. З пилом |48,97 |48,97 | |теплота |6,955 |7,599 |4. Випаровування | | | |3.Сырьевая | | |вологи |37,5 |37,5 | |суміш |26,86 |26,86 |5.Через корпус| | | |4.Возвратная |16,112 |16,112 |печі |523,2 |523,2 | |пил | | |6. Що Відходять | | | |5. Повітря | | |гази |516,87 |549,81 | |- первинний |2,021 |2,208 | | | | |- вторинний |1243 |919,38 | | | | |cсумма |4455,868 |4425,689 |сума |4412,17 |4445,11 |.

Невязка: а) 100? (4455,868- 4412,17) / 4412,17=0,99% б) 100? (4463,163- 4461,582) /4463,163 =0,03%.

6. Аеродинамічний расчет.

1. Обсяг газоподібних продуктів виході з печи.

Vпг=Vог? 1000? Вкл [pic].

а) Vо.г.=Lп.г.?хт+GН2Оw+г+GСО2с = 7,807? 0,135 + 0,015 + 0,015 + 0,509 = 1,59, м3/кг.кл, б) Vо.г.=Lп.г.?хт+GН2Оw+г+GСО2с = 7,807? 0,123 + 0,015 + 0,015 + 0,509 = 1,59, м3/кг.кл, а) Vпг=Vог? 1000? Вкл [pic] = 1,59? 1000? 10,2 [pic]= 34 039,97 м3/ч = = 9,45 м3/с б) Vпг=Vог? 1000? Вкл [pic] = 1,49? 1000? 10,2 [pic]= 31 899,09 м3/ч = = 8,86 м3/с.

Обсяг газоподібних продуктів перед дымососом збільшується через подсосов повітря і составит:

Vп.г.` =1,15?Vп.г., м3/с, а) Vп.г.`= 1,15?9,45 =10,86 м 3/с, б) Vп.г.`= 1.15? 8,86 =10.18 м3/с.

Аэродинамические опору пічний установки:

(р=(рц + (рвхгаз +(рвыхгаз + (рп+(рэл.ф.,.

де (рп — опір обертовою частини печі разом із перехідною камерою можна взяти рівним 100 Па.

(рэл.ф. — гідравлічне опір электрофильтра,.

(рэл.ф.=200−250Па,.

(ргаз -опір газоходов, (ргаз=70−100Па,.

(рц — опір циклону = 200 — 300 Па.

?рвыхгаз, (рвхгаз — опір вхідних і виходять газоходов (рвыхгаз = 50 — 150 Па; (рвхгаз = 50 — 100 Па.

(робщ = 1,2? (р = 1,2 ?720 = 852 Па Мощность, споживана дымососом:

Nд=х? Vп.г.`? (робщ/(общ, кВт, а) Nд=1,2? 10,86? 852/1000=11,1 кВт, б) Nд=1,2? 10,18? 852/1000=10,4 кВт.

Основные теплотехнические показники пічний установки:

1) Тепловий ККД печі: (тепл=[(Qтэк+Qисп)/Qг]?100%,.

а) (тепл=[(1833 + 37,5)/4488,089]? 100=41,67%, б) (тепл=[(1833,03 + 37,5)/4463,163]? 100=41,91%.

2) Технологічне ККД печи:

(тех=(Qтех/Qг)?100%,.

а) (тех=(1833,03/3160,92)?100=57,99%, б) (тех=(1833,03/3453,53)?100=53,077%.

Заключение

.

У цьому курсовому проекті вимагалося розрахувати теплотехническую ефективність заміни барабанного холодильника на колосниковый. По результатам розрахунку питома витрата палива на випал 1 кг клінкеру до заміни становив 0,108 кг/кгкл, після заміни після заміни сягнув 0,118 кг/кгкл. Збільшилися втрати з надмірною повітрям на 449,86 кДж/кг). Але зменшилися втрати з які виходять із холодильника на 87,7. Після заміни питома витрата умовного палива збільшився на 29 кг.Усл.т/т.Кл. Зменшився теплотехнічна ККД печі на виборах 4%.

1. Ю. М. Бутт, М. М. Сычёв, У. У. Тімашев «Хімічна технологія в’язких матеріалів» М. Вищу школу 1980.

2. Левченко П. У. «Розрахунок печей і сушило силікатної промисловості» М.

Вища шкала 1968 г.

3. Теплотехнічні розрахунки теплових агрегатів у виробництві в’язких матеріалів Б. 1986.