Расчет теплового баланса вращающейся печи

 

ПРИХОД ТЕПЛА:

. Тепло от горения топлива:

 

Qг = · B, (23)

 

где - тепло сгорания топлива, кДж/м³;

В-расход топлива, м³/с.

Qг = 35509,84· B кВт

. Тепло, вносимое подогретым воздухом:

 

Qвозд = Lα · iвозд · B, (24)

 

 

где Lα - действительное количество воздуха, подаваемое для горения топлива, м³ /м³;

iвозд - теплосодержание воздуха, кДж/м³.

Считаем, что весь воздух, необходимый для горения поступает в печь из холодильника с температурой 700°С.

По расчету горения топлива Lα = 10,887 м³/м³, iвозд = 960 кДж/м3, тогда

Qвозд = 10,887·960·В = 10451,52·В кВт

Физическое тепло холодного природного газа не учитывается.

. Приход тепла:

 

Qприх = Qг + Qвоз               (25)

 

Qприх = 35509,84· B + 10451,52·В = 45961,36 · В кВт

РАСХОД ТЕПЛА:

. Тепло, затраченное на нагрев обжигаемого материала:

 

Qм = P · Сk · tk - Pc· Сн ·tн , (26)

 

где Р - производительность печи по сухому (обожженному) материалу, кг/с;

Рс - расход сухих шихтовых материалов, кг/с;

Ck, tk - энтальпия (теплосодержание) материала в конце нагрева до конечной температуры обжига, кДж/кг;

Cн, tн - теплосодержание материала в начале нагрева при начальной температуре tн кДж/кг.

 

Рс = ·Р,  (27)

 

где ∆mпрк - потер массы при прокаливании.

Р = = 2,6 кг/с

Рс = ·2,6 = 2,7 кг/с

Qм = 2,6 · 1730 · 1,31 - 2,7· 10 ·0,912 = 5867,8 кВт

. Расход тепла на испарение физической влаги, содержащейся в материале:

 

Qисп = (2500 - 4,2· tн + )·Wвл,  (28)

 

где Wвл - количество влаги, испаряемой из материала, кг/с;

,804 - удельная масса водных паров, кг/м³;

2500 - скрытая теплота парообразования, кДж/кг;

tн - температура влажных материалов, поступающих в печь,°С;

iуг - теплосодержание водяных паров при iуг = 600°С, кДж/м³.

 

Wвл = Рс ·  (29)

 

Wвл = 2,7 · =1,8 кг/с

Qисп = (2500 - 4,2· 10 + )·1,8 = 4627,2 кВт

. Расход тепла на химические реакции:

Qхим= qхим · G, (30)

где qхим - теплота, расходуемая на физико-химические процессы 1 кг исходного химического вещества в необожженном продукте, кДж/кг;

G - количество исходного химического вещества в материале, загружаемом в печь.

G = 0,01 · n · Рс,                   (31)

 

где n - процентное содержание исходного химического вещества в сухой массе материала, %;

Рс - количество сухого материала, поступающего в печь, кг/с.

G = 0,01 · 2,7 = 0,027

Теплота диссоциации: МgСО3 - 1310 кДж/кг, СаСО3 - 1780 кДж/кг

Qхим = 1310·50,64·0,027 + 1780·15,17·0,027 = 2520 кВт

. Потери с уходящими продуктами разложения:

 

Qдис = 0,01·Рс· (0,4 · СаО+0,553·МgО) · iСО2, (32)

 

где МgО и СаО - содержание оксидов в обожженном продукте, %

iСО2 - теплосодержание СO2 при tух = 600°С, iСО2 = 814,4 кДж/м

МgО = 75,0%, СаО = 14,7%.

Qдис = 0,01·2,7·(0,4·14,7+0,553·75)·814,4= 1041,4 кВт

. Потери тепла с уносом:

Принимаем общий унос сухого материала 25%, степень теплоты декарбонизации безвозвратного уноса β = 0,3…0,6; принимаем β=0,5.

Общий унос тепла определяется по формуле:

 

Gун = Рс · · (1 - · β), (33)

 

где G'ун - количество уносимой из печи сырьевой пыли, (процент от расхода сухого сырья);

β - степень полноты декарбонизации безвозвратного уноса для вращающихся печей.

Gун = 2,7· · (1 - · 0,5) = 0,66 кг/с

Определим потери тепла с пылью, уносимой с продуктами горения в атмосферу:

 

Qун = Gун · Сун · tух,          (34)

 

где Cун - теплоемкость уносимой пыли, Cун = 1,6 кДж/кг∙град;

tух - температура уходящих газов,°С.

Qун = 0,66 · 1,6· 600 = 633,6 кВт

Расход тепла на декарбонизацию и дегазацию уноса, выбрасываемого в атмосферу, определяется по формуле:

 

 =  · (29,64 · СаО + 17,0 · МgО), (35)

 

где СаО и МgО - содержание оксидов в составе шихты, %;

 - количество сухих и сырьевых материалов в безвозвратном уносе, кг/с.

 = 0,66·(29,64· 14,7+17,0·75,0) = 1129,1 кВт

Продукты дегазации уноса, уходящие с дымовыми газами определим по формуле:

 

Qух = 0,1 · 0,5 · Qдис. (36)

 

Qух = 0,1 ·0,5·1041,4 = 52,07 кВт

Общие потери тепла с уносом составляют:

 

Qун = Qун + Qун + Qух . (37)

 

Qун = 633,6 + 1129,1 + 52,07 =1814,77 кВт

6. Потери тепла с уходящими продуктами горения:
дым = Vдым · iдым ·В,    (38)

 

где Vдым - объем продуктов горения, уходящих из рабочего пространства печи с учетом подсосов окружающего воздуха, м³/с.

где iдым - энтальпия продуктов горения при температуре уходящих газов, кДж/м³.

Qдым = 11,917 · В · 866,3 = 10323,7·В кВт

. Потери тепла корпусом печи в окружающую среду:

 

Qкор = 0,15 · · В (39)

 

Qкор = 0,15 · 35509,84 · B = 5326,48· B кВт

. Неучтенные потери тепла вследствие неполноты горения топлива,

выбивания газов и излучения через отверстия в головке печи:

 

Qнеуч = 0,5 ·  · B (40)

 

Qнеуч = 0,5·35509,84·В = 17754,92·В кВт

Составим уравнение теплового баланса и определим расход топлива:

Qприх = Qг + Qвозд = 35509,84· В + 10451,52· B = 45961,36 · B кВт

 

Qрасх = Qм + Qисп + Qхим +Qун +Qдис + Qдым + Qкор + Qнеучт  (41)

 

Qрасх = 5867,8+4627,2+2520+1814,77+1041,4+10323,7·B+5326,48·B +

+ 17754,92∙В = 15871,17 + 33405,1·В

Qрасх = Qприх

,17 + 33405,1·B = 45961,36·B

Секундный расход топлива:

B = 1,26 м³/с

Часовой расход топлива составляет:

В' = 1,26 · 3600 = 4536 м³/ч

Удельный расход тепла, внесенное топливом:

 

q = . (42)

 

где 29300 - теплота сгорания топлива, кДж/м³;

Р - секундная производительность печи, кг/с.

q = = 16955 кДж/кг

 

Таблица 6 - Тепловой баланс вращающейся печи

Наименование статьи		Количество тепла:
		кВт	%
Приход тепла:
1. Тепло горения топлива		44723,4	77,25
2. Физическое тепло воздуха		13168,9	22,75
Итого:		57892,3	100,0
Расход тепла:
1. Нагрев материала		5867,8	10,1
2. Испарение и перегрев влаги		4627,2	8,0
3. Теплота химических реакций		2520	4,3
4. Потери с уходящими продуктами разложения		1041,4	1,8
5. Потери тепла с уносом	1814,77 13007,86 6711,36 22371,20		3,1 22,5 11,6 38,6
6. Потери тепла с уходящими продуктами горения 7. Потери в окружающую среду 8. Неучтенные потери
Невязка:	69,29		0
Итого:	57892,3		100,0

 

Невязка баланса составляет: (100∙69,29):57892,3 = 0,12%