Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчёт горения природного газа

Задание. Определить теплотворность, объём воздуха и количество образующихся продуктов горения при сжигании природного газа во вращающейся печи для обжига керамзитового гравия. Топливо - газ. Состав газа, %:

СН₄ -95; С₂Н₆ -2,7; С₃Н₈ -0,3; С₄Н₁₀ -0,3; С₅Н₁₂ -0,6; СО₂ -0,1; N₂ -1,1.

Из приведённых выше реакций горения выбираем те, которые относятся к газам, входящим в состав исходного продукта.

СН₄ + 2 О₂ = СО₂ + 2 Н₂О; С₂Н₆ + 3,5 О₂ = 2 СО₂ + 3 Н₂О;

С₃Н₈ + 5 О₂ = 3 СО₂ + 4 Н₂О; С₄Н₁₀ + 6,5 О₂ = 4 СО₂ + 5 Н₂О;

С₅Н₁₂ + 8 О₂ = 5 СО₂ + 6 Н₂О; Н₂S + 1,5 О₂ = Н₂О + SО₂.

СО₂ и N₂ - переходят в продукты горения.

Теплоту сгорания топлива (теплотворность) определяем по формуле (2)

Q_н = 358,2СН₄ +637,5С₂Н₆+912,5С₃Н₈+1186,5С₄Н₁₀+1460,8С₅Н₁₂ =

358,2Ч95+637,5Ч2,7 +912,5Ч0,3+1186,5Ч0,3+1460,8Ч0,6 = 37256,13 кДж/Нм³

Расчёт горения газа с различными значениями коэффициентов избытка воздуха представлен в таблице 2. Коэффициент = 1 используется для расчёта теоретически необходимого расхода воздуха при сжигании 1 нм³ газа. ₁ - коэффициент избытка воздуха в корне факела равный 1,05…1,1. ₂ - коэффициент избытка воздуха на загрузочном конце печи, который принимают в пределах 1,8…2,4.

Проверку правильности расчёта горения топлива следует производить, составляя материальный баланс процесса горения на 100 нм³ газа при заданном значении ₂ (значения ₂ принимаем из таблицы 2). Пример расчёта материального баланса в массовых единицах представлен в таблице 3. Перевод нм³ каждого газа в кг производится путём умножения на их плотности кг/нм³. Значения плотностей отдельных газов даны в таблице 1.

Таблица 1. Плотности отдельных газов

Газы	Химическая формула	Плотность газов, кг/нм3
Водород (молекулярный) Кислород Азот Оксид углерода Сероводород Диоксид серы Диоксид углерода Углеводороды: Метан Этилен Этан Пропан Бутан Пентан Гексан	Н2 О2 N2 СО Н2S SО2 СО2 СН4 С2Н4 С2Н6 С3Н8 С4Н10 С5Н12 С6Н14	0,0898 1,429 1,251 1,250 1,539 2,926 1,977 0,717 1,261 1,356 2,020 2,040 3,218 3,840

Таблица 2. Расчёт горения природного газа

Состав 1 м3 газа, %	Реакции горения	Требуется для горения, м3	Образуется при горении, м3
		О2	N2	воздуха	СО2	Н2О	SО2	N2	О2	Сухих газов	Всех газов
1	2	3	4	5	6	7		8	9	10	11
СН4 = 95	СН4 + 2 О2 = СО2 + 2 Н2О	20,95 = 1,9	для 2,077 3,76= 7,8095 для 1 7,8095 1,21= 9,4495 для 2 7,8095 1,48= 11,5581	для 2,077 + 7,8095 = 9,8865 для 1 2,513+ 9,4495= 11,9625 для 2 3,074 + 11,5581 =14,6321	0,95	20,95= 1,9	-----	для 7,2925+ 0,073= 7,3655 для 1 8,022+ 0,073= 8,095 для 2 13,2724+0,073=13,3454	----- для 1 2,1335- 1,9395=0,194 для 2 3,5299- 1,9395=1,5904	для 0,992+ 0,008+ 7,3655 = 8,3655 для 1 0,992+ 0,008+ 8,095+ 0,194= 9,289 для 2 0,992+ 0,008+ 13,3454+1,5904= 15,9358	для 8,3655+ 1,899= 10,2645 для 1 9,289+ 1,899= 11,188 для 2 15,9358+1,899= 17,8348
С2Н6 = 2,7	С2Н6 + 3,5 О2 = 2СО2 + 3 Н2О	3,50,027 = 0,0945			20,027=0,054	30,027= 0,081	-----
С3Н8 = 0,3	С3Н8 + 5 О2 = 3 СО2 + 4 Н2О	50,003 = 0,015			30,003=0,009	40,003= 0,012	-----
С4Н10= 0,3	С4Н10 + 6,5О2 = 4СО2+5 Н2О	6,50,003 = 0,0195			40,003=0,012	50,003= 0,015	-----
С5Н12= 0,6	С5Н12 + 8О2 = 5СО2 + 6 Н2О	80,006 = 0,048			50,006=0,03	60,006=0,036	-----
СО2 = 0,1	переходит в газы	-----			0,001	-----	-----
N2 = 1,1	переходит в газы	-----			-----	-----	-----
	всего при =1	2,077	7,8095	9,8865	1,056	2,044		7,3655	-----	8,3655	10,2645
	всего при 1 = 1,21	2,513	9,4495	11,9625	1,056	2,044		8,095	0,194	9,289	11,188
	всего при 2 = 1,48	3,074	11,5581	14,6321	01,056	2,044		13,3454	1,5904	15,9358	17,8348

Примечание. При расчёте пунктов 3, 6, 7 и 8 состав газа обязательно принимать в долях единицы.

Таблица 3. Материальный баланс процесса горения

Приход	кг	%	Расход	кг	%
Природный газ: СН4 = 86 0,717 С2Н6 = 3,8 1,356 С3Н8 = 0,3 2,02 С4Н10 = 0,3 2,04 С5Н12 = 0,5 3,218 Н2S = 0,8 1,539 СО2 = 1 1,977 N2 = 7,3 1,251 Воздух: О2= 2,1335 100 1,429 N2 = 8,022100 1,251	61,662 5,1528 0,606 0,612 1,609 1,2312 1,977 9,1323 304,877 1003,55	4,435 0,37 0,044 0,044 0,116 0,088 0,142 0,657 21,927 72,177	Продукты горения: СО2 =0,992 100 1,977 Н2О=1,899 100 0,804 N2 =8,0986 100 1,251 О2 =0,1940 100 1,429 SО2=0,008 100 2,926	196,1184 152,6796 1013,1349 27,723 2,3408	14,089 10,968 72,783 1,992 0,168
Итого	1390,409	100	Итого	1391,9967	100
Невязка: (1001,5877) : 1390,409 = 0,114 %

Исходные данные

Печь кипящего слоя. Объем производства 50 тыс. м³/год. Насыпная плотность керамзитового песка с_к = 636 кг/м³. К_асп=0,89. Температура в зоне подготовки t_п=357°С, температура в зоне обжига t_обж=1128°С, температура в холодильнике t_хол = 515°С; температура воздуха t_в=21°С; влажность сырца W=10,3 %, ППП=12,4% в т.ч. CO₂ от диссоциации CaCO₃ 1,98%, CO₂ от диссоциации MgCO₃ 3,33%, дегидротации 2,46%.

Топливо - газ. Состав газа, %:

СН₄ -95; С₂Н₆ -2,7; С₃Н₈ -0,3; С₄Н₁₀ -0,3; С₅Н₁₂ -0,6; СО₂ -0,1; N₂ -1,1.

Расчет дополнительных данных

1.Техническая характеристика печи представлена в таблице 1 приложения: Длина печи 40 м, диаметр 2,5 м;

2. Теплота сгорания топлива для газа, кДж/Нм:

Q_н = 358,2СН₄ +637,5С₂Н₆+912,5С₃Н₈+1186,5С₄Н₁₀+1460,8С₅Н₁₂ =

358,2Ч95+637,5Ч2,7 +912,5Ч0,3+1186,5Ч0,3+1460,8Ч0,6 = 37256,13 кДж/Нм³

3. Масса сырца, загружаемого в печь Gс:

Определяем насыпную плотность сырца:

(ППП + W) = 9,9% + 9,94% = 19,84% = 0,1984

с_с = с_к Ч 0,1984 + с_к = 465 Ч 0,1984 +465 = 557,256 кг/м³;

Годовой фонд рабочего времени:

Т_ф = 365 Ч 24 Ч 0,96 = 350 дня в год;

Т'_ф = 350 Ч 24 = 8400 часов в год;

Часовая производительность печи:

V = м³/ч;

Gс = с_с Ч V = 557,256Ч 11,9 = 6631,35 кг/ч.

4. Часовая производительность печи по обожженному керамзиту:

= с_к Ч V = 465 Ч 11,9 = 5533,5 кг/ч.

5. Пример расчета способом интерполяцией.

t, °С	400	500
, кДж/кгхК	2,0710	2,1386



Удельная теплоемкость водяных паров при температуре отходящих газов, принимаем из таблицы 3 приложения.

= 2,0710 + Ч (422 - 400) = 2,08587 = 2,086 кДж/кгЧК

ПРИХОД ТЕПЛА

1.От горения топлива:

кДж,

где В - часовой расход топлива, м³ или кг.

2.Тепло, вносимое топливом:

кДж,

где СТ - удельная теплоемкость топлива, кДж/кгЧК ; tт - температура топлива, поступающего на горение (18- 25), °С . В зависимости от марки мазута находится в пределах :для марок 40, 100, 200 - соответственно 75 ... 100 ; 90 ... 115 ; 110...140 °С.

Удельную теплоемкость определяют по формулам:

для мазута кДж/кгЧК;

для газа

кДж/м³ЧК;

кДж/кгЧК;

кДж/м³ЧК.

3.Тепло, вносимое сырцом:

кДж,



где С_с - удельная теплоемкость сырца, кДж/кгЧК, определяемая по формуле: теплопроводность горение газ керамзитовый

кДж/кгЧК.

,

4.Физическая теплота воздуха, подаваемого на горение:

кДж,

где СВ - удельная теплоемкость воздуха , равная 1,344 кДж/м³*К ;

- теоретический объем воздуха, необходимый для горения 1 м³ или 1 кг топлива, принят из расчета горения топлива для б = 1(см.табл.2);

tB - температура воздуха, подаваемого на горение, в пределах от 150 до 250 °С (см.задание)

кДж,

5.Физическая теплота воздуха, подсасываемого через не плотности головки печи, кДж:

где б'- коэффициент избытка воздуха со стороны выгрузки печи, обычно принимают 1,4... 1,5.



6.Физическая теплота вторичного воздуха, поступающая в печь из холодильника:

кДж,

где - температура воздуха, выходящего из холодильника, равная 150...180 °С.

РАСХОД ТЕПЛА

1.Ha испарение влаги из сырца, кДж:

,

где 2499 - скрытая теплота парообразования воды при 0 °С , кДж/кг;

- часовая производительность печи по обожженному керамзиту, кг; - объем воды, выделяющейся при обжиге сырца, приходящейся на 1 кг керамзита, кг.

,

где - расход абсолютно сухой глины на 1 кг обожженного керамзита.

кг/кг.



Расход сырца на 1 кг обожженного керамзита

кг/кг,

Тогда кг/кг керамзита.

кДж,

2.На химические реакции:

2.1. Разложение СаСО3.

кДж,

где 1587,6 - эндотермический эффект декарбонизации СаСО3, кДж/кг.

; ,

где СаО - содержание оксида кальция в глине, %;

100 моль СаСО3_; CaO - 56.

, ;

кДж,



2.2 Разложение MgCO3:

кДж,

где 1318,8 - эндотермический эффект декарбонизации MgCO3, кДж/кг.

;

где MgO - содержание оксида магния в глине , % ; 84,32 - моль MgCO3, 40,32 - моль MgO.

; .

кДж,

2.3. Дегидратация глинистых материалов:

кДж,

где 6720 - эндотермический эффект дегидратации глинистых материалов, кДж/кг; расход тепла на дегидратацию глинистых материалов.

,

.

,

кДж,

2.4. Плавление силикатной массы

кДж,

где 315 кДж - удельный расход теплоты на образование стекловидной фазы, отнесенной к 1 кг обожженного керамзита.

Общий расход тепла на химические реакции

кДж.

3.Потери тепла с керамзитом на выходе из печи

кДж,

где tк - температура керамзита на выходе из печи, °С, обычно 800... 1100 °С (см. Задание); Ск - удельная теплоемкость обожженного керамзита при температуре , кДж/кг*К, вычисляется по формуле:

кДж/кг*К.

4.Потери тепла в окружающую среду: кДж.

Потери тепла в окружающую среду можно принимать в размере 20% от теплоты горения топлива.

5.Потери тепла с отходящими газами.

5.1 С физической теплотой продуктов горения:

кДж,

где - объём продуктов горения на 1 м³ или 1 кг топлива при б ₂ принимают из расчета горения топлива (из. Табл.2);

- удельная теплоемкость отходящих газов при их температуре на выходе из печи. Определяют по формулам:

Для мазута:

кДж/куб.м*К,

Для газа:

кДж/куб.м*К.

При расчетах можно принимать следующие значения температуры отходящих газов, °С:

Для печей длиной 12м--------------------- 700…750;

22м--------------------- 500…600;

40м--------------------- 400…500;

60м--------------------- 250…300.

кДж,



5.2 С физической теплотой водяных паров гигроскопической и химически связанной влаги.

кДж,

где удельная теплоемкость водяных паров при температуре отходящих газов принимаем из табл. 3 приложения, используя интерполяцию.

5.3 С физической теплотой:

кДж,

где - расход тепла с летучими органическими веществами. Определяется по формуле

,

где - удельная теплоемкость метана при температуре отходящих газов, принимаем из табл.2 приложения, используя интерполяцию.

5.4. С физической теплотой СО2, образовавшегося при разложении карбонатов:

кДж,



где - удельная теплоемкость углекислого газа при температуре отходящих газов, принимаем из табл. 3 приложения, используя интерполяцию.

Общие потери тепла с отходящими газами

кДж.

6. Потери тепла с химическим недожогом топлива:

кДж,

где Х- потери тепла с химическим недожогом топлива. Для расчетов можно принимать равными 1 % теплоты от горения топлива.

Общее уравнение теплового баланса вращающейся печи за 1 ч работы

.

;

;

;

откуда часовой расход газа В=666,3776 м³ .

Найденное значение расхода топлива подставляем н те уравнения, где эта величина была неизвестной, и пересчитываем их. Затем составляем сводную таблицу теплового баланса, из которой находим удельный расход тепла на обжиг 1 кг керамзитового гравия (табл.2).

кДж.

кДж.

кДж.

кДж.

кДж.

кДж.

кДж.

кДж.

Таблица 6. Сводный тепловой баланс

Приходные Статьи	Количество теплоты	Расходные статьи	Количество теплоты
	кДж	кДж на 1 кг керамзита	% к итогу		кДж	кДж на 1 кг керамзита	% к итогу
От горения топлива	23048535,15	4165,27	89	На испарение влаги	1687042,413	304,878	6,52
Физическая теплота: топлива	18098,82	3,27	0,07	На химические реакции	4712701,734	851,667	18,2
Физическая теплота: Сырца	695344,79	125,661	2,69	Потери тепла с керамзитом на выходе из печи	5754325,385	1039,91	22,22
Воздуха, подаваемого на горение	1273800,774	230,198	4,92	Потери тепла в окружающую среду	4609707,03	833,054	17,8
Воздуха, подсасываемого в печь	486359,69	87,894	1,88	Потери тепла с отходящими газами	8900091,053	1608,402	34,37
Воздуха вторичного, поступающего из холодильника	372213,87	67,265	1,44	Потери тепла с химическим недожогом топлива	230485,352	41,65	0,89
ИТОГО	25894353,09	4679,56	100	ИТОГО	25894352,97	4679,56	100

Невязка баланса 25894353,09 - 25894352,97 = 0,123 кДж, (100Ч0,123)/25894353,09=0,000000475%

Удельный расход теплоты на обжиг 1 кг керамзита составляет 4679,56 кДж.

6. Устройство печи кипящего слоя для производства керамзитового песка

Установка для обжига керамзитового песка состоит из двухзонной печи кипящего слоя, футерованного циклона и холодильника кипящего слоя. Обжиговая печь выполнена в виде двух камер, расположенных вертикально одна над другой и разделенных между собой перегородкой. В нижней камере, называемой зоной обжига, происходит сжигание газа в слое псевдоожиженного материала, который поступает туда из верхней камеры термоподготовки по наружному переточному устройству. В верхней камере- зоне термоподготовки материал подогревается газами, отходящими из зоны обжига и очищенными от пыли в системе циклонов. Отходящие из зоны обжига газы перед поступлением в футерованный циклон смешиваются с холодным воздухом. Это позволяет снизить температуру газов, подаваемых в зону термоподготовки. Частичное охлаждение керамзитового песка происходит в холодильнике, а окончательное - при его перемещении пневмотранспортом к месту складирования.

6.Пример теплотехнического расчета печи кипящего слоя

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Производительность печи- 50 тыс. м³/год ; коэффициент использования оборудования- 0,85 ; температура в зоне термоподготовки 350 °С ; температура в зоне обжига - 1100 °С ; температура в холодильнике - 500 °С; температура газа и воздуха

-20 °С ; топливо- природный газ с теплотой сгорания - 35500 кДж/нм³ ; насыпная плотность песка - 570кг/м³ ; влажность сырца, подаваемого в зону термоподготовки, -

9 %; потери при прокаливании -10%; в том числе :

СО2 от диссоциации СаСО3- 2%; СО2 oт диссоциации MgCO3 - 4,3 %; дегидратации-2,2%.

Зерновой состав сырца, %

более 5мм…………………….5

2,5…. 5мм…………………….18

1,2…..2,5мм…………………..20

0,6…..1,2мм…………………..19

0,3…..0,6мм…………………..15

0,15…0,3мм…………………..14

менее 0,15мм………………….9

Зерновой состав песка, %

более 5мм…………………….5

2,5…. 5мм…………………….20

1,2…..2,5мм…………………..24

0,6…..1,2мм………………......19

0,3…..0,6мм…………………..15

0,15…0,3мм…………………..14

менее 0,15мм……………….…3

Материальный баланс

При составлении материального баланса необходимо учитывать следующие условия:

?удаление остаточной влаги происходит в зоне термоподготовки;

?унос пыли из зоны термоподготовки составляет 7...8%;

?унос мелких фракций керамзитового песка из зоны обжига составляет 18...20 %;

?коэффициент осаждения пыли из отходящих газов в циклонах термоподготовки и обжига равен 0,8.

Зона термоподготовки

Приход сырца G , кг/ ч.

Расход:

?удаление влаги 0,09G , кг/ ч;

?унос пыли (1-0,09G)0,08=0,0728G, кг/ ч.

Выход материала из зоны 1-(0,09G+0,0728G)=0,8372G кг/ ч.

Зона обжига

Приход:

?из зоны термоподготовки 0.8372G , кг/ ч;

?из циклонов зоны термоподготовки , кг/ ч .

ВСЕГО 0,8954G кг/ ч.

Расход:

?Потери при прокаливании , кг/ ч;

?унос мелких фракций песка , кг/ ч.

ВСЕГО 0,2461G, кг/ч.

Итого выход материала:

?из слива печи ,кг/ч;

?из футерованного циклона ,кг/ч.

ВСЕГО 0,7853G , кг/ ч.

Производительность печи по сырцу:

кг/ ч,

где П - производительность печи по керамзитовому песку, м³/год;

- насыпная плотность керамзитового гравия, кг/м³;

ч,

где 0,85 - коэффициент использования оборудования, равный 0,82…0,85.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОЧЕЙ СКОРОСТИ ПСЕВДООЖИЖЕНИЯ

Зона термоподготовки



1.Эквивалентный диаметр зерен сырца

мм.

где - доля класса зерен по массе;

максимальный диаметр узкой фракции зерен сырца, определяемый по формуле

мм,

где и - условный диаметр зерна, определяемый по размеру отверстий сит, соответственно проходного и непроходного.

мм.

2.Критерий Архимеда

.

где - плотность твердых частиц, кг

- плотность газов при заданной температуре

v - кинематическая вязкость газа при заданной температуре, v*10

Значение плотности газов и кинематической вязкости, необходимые для

расчетов, принимаем из табл. 4 приложения.

3.Критерий Рейнольдса.

4.Критическая скорость псевдоожидания при заданной температуре:

м/с,

Критическая скорость, приведенная к условиям дутья:

м/с,

где - температура воздуха, подаваемого в зону термоподготовки, °С;

Т - температура в зоне термоподготовки, °С.

Рабочая скорость газов в зоне термоподготовки

м/с,

где m - число псевдоожижения; для зон термоподготовки и охлаждения 2…2,5;

для зоны обжига 2,5…3,5.

ЗОНА ОБЖИГА

1.Эквивалентный диаметр зерен песка:

мм.

Максимальный диаметр узкой фракции зерен песка зоны обжига соответствуют значению этой величины, рассчитанной для зоны термоподготовки.

2.Критерий Архимеда:

3.Критерий Рейнольдса:

4.Критическая скорость псевдоожижения при заданной температуре:

м/с.

5.Критическая скорость, приведенная к условиям дутья:

м/с.

6.Рабочая скорость газов в зоне обжига:

м/с.

ХОЛОДИЛЬНИК

Эквивалентный диаметр и максимальный диаметр узкой фракции зерен песка для данной части расчета приняты такими же, как дан зоны обжига.

1.Критерий Архимеда:

2.Критерий Рейнольдса:

3.Критическая скорость псевдоожижения при заданной температуре:

м/с.

4.Критическая скорость, приведенная к условиям дутья:

м/с.

5.Рабочая скорость газов в холодильнике:

м/с.

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС

Прежде чем приступить к составлению теплового баланса печи , необходимо произвести расчет горения газообразного топлива. Пример такого расчета приведен в разделе теплотехнического расчета вращающейся печи для производства керамзита.

ЗОНА ОБЖИГА

Приход тепла

С материалом из зоны термоподготовки:

кДж/ч

где t_M - температура материала, поступающего на обжиг из зоны термоподготовки ;

Сс - удельная теплоемкость материала, поступающего на обжиг, определяемая по формуле

,

где W_C - относительная влажность материала после зоны термоподготовки, равная 0.



С воздухом, подаваемым в зону обжига

кДж/ч

где - теоретический объем воздуха , необходимый для горения 1 м³ газа. Принят из расчета горения топлива для = 1;

- коэффициент избытка воздуха, подаваемого на горение, равный 1,2 ... 1,3;

- удельная теплоемкость воздуха, подаваемого на горение, равная 1,344 кДж/ м³К

- температура воздуха, подаваемого на горение , ° С .

С теплом от горения топлива:

С физическим теплом топлива:

где - температура топлива , подаваемого на горение , ° С ;

- удельная теплоемкость топлива при температуре 20 °С, определяемая по формуле



Расход тепла

На нагрев материала до температуры вспучивания:

кДж /ч.

С отходящими дымовыми газами:

кДж /ч,

где - объем дымовых газов, определяемый из расчета горения топлива для = 1,2 м³;

- температура дымовых газов, °С ;

- удельная теплоемкость дымовых газов при температуре 1100 °С , определяемая по формуле

На диссоциацию CaCO3:

где потери СО2 при дессоциации СаСОз ,%

1587,6 - эндотермический эффект от декарбонизации СаСОз , кДж / кг .



На диссоциацию MgCO3;

где потери СО2 при диссоциации MgCO3,%;

1318,8 - эндотермический эффект от декарбонизации MgCO3 ,кДж/кг.

На дегидратацию глинистых минералов:

где гидратной воды , % ;

6720 - эндотермический эффект дегидратации глинистых минералов , кДж / кг.

На плавление силикатной массы

где 315-удельный расход тепла на образование стекловидной фазы, отнесенный к 1 кг обоженного песка , кДж / кг.

УРАВНЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА

При составлении уравнения теплового баланса учитываем потери в окружающую среду, которые принимаем равными 100 % от общего количества прихода тепла. Решая это уравнение , находим объем газа, подаваемого в зону обжига на горение.

где G - производительность печи по сырцу, равная 4874,01 кг/г;

откуда расход газа составит :

Отходящие из зоны обжига дымовые газы имеют температуру 1100 °С , поэтому перед подачей в футерованный циклон их требуется разбавить холодным воздухом. Принимаем температуру смеси газов и воздуха ten = 600 °С и определяем объем холодного воздуха , необходимого для разбавления.

7. Объем холодного воздуха для разбавления 1 м³ дымовых газов:

где холодного воздуха , м³;

- температура холодного воздуха , °С ;

- удельная теплоемкость холодного воздуха,равная 1,344 кДж/ м³хК; - температура отходящих дымовых газов , °С ;

- удельная емкость смеси при температуре 600 °С , определяемая по формуле

Тогда

Откуда

Часовой выход дымовых газов

м³/ч,

где объем дымовых газов, определяемый из расчета горения топлива

для = 1;

- коэффициент избытка воздуха, равный 1,2.

9. Объем воздуха , подаваемого в зону обжига:

где - теоретический объем воздуха, необходимый для горения 1 м³ газа. Определяется из расчета горения топлива при = 1.

Часовой расход воздуха на разбавление дымовых газов :

Часовой выход дымовых газов после разбавления :

ЗОНА ТЕРМОПОДГОТОВКИ

Приход тепла



С сырцом:

кДж /ч,

где - температура сырца, °С ;

кДж/кг К.

С дымовыми газами, разбавленными холодным воздухом :

кДж/ч.

С пылью из футерованного циклона :

кДж/ч,

где - температура пыли, °С ;

- теплоемкость пыли при температуре 600 °С , определяемая по формуле

кДж/кг К.

Расход тепла

На испарение влаги и перегрев пара :

кДж/ч,



где - теплоемкость водяного пара, при температуре термоподготовки, равная 1,96 кДж / кг. К;

r - скрытая теплота парообразования, равная 2499 кДж/ кг;

- температура термоподготовки материала, °С .

С выходом материала из зоны термоподготовки :

кДж/ч.

На нагрев пыли , поступающей в циклоны зоны термоподготовки :

кДж/ч.

С отходящими дымовыми газами из зоны термоподготовки

кДж/ч.

УРАВНЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА

Потери тепла в окружающую среду принимаем равными 10 % от общего количества прихода тепла. Решая уравнение теплового баланса, определяем допустимую температуру термоподготовки .

,

Подставляя численное значение G=4874,01 кг/г, находим = 378,5 °С , что является технологически допустимым.

Общий объем газов, подаваемых в зону термоподготовки:

м³/ч.

Удельный расход тепла на производство 1 кг керамзитового песка:

кДж/кг .

ХОЛОДИЛЬНИК

Приход тепла

С материалом из зоны обжига :

кДж /ч,

где - температура обжига, °С;

- удельная теплоемкость керамзитового песка при температуре 1100 °С :

кДж/кг К.

С воздухом , подаваемым на псевдоожижение:

Расход тепла 1. С песком, выходящим из холодильника

кДж/ч,

где - температура керамзитового песка, выходящего из холодильника, °С;

- удельная теплоемкость керамзитового песха при температуре 500 °С

кДж/кг К.

С уходящим воздухом:

кДж/ч.

УРАВНЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА

Потери тепла в окружающую среду принимаем равными 10 % от общего количества прихода тепла. Решая уравнение теплового баланса , определяем объем холодного воздуха , подаваемого в холодильник :

;

подставляя численное значение G=4874,01 кг/г , находим :

= 3551,26 м³/ч.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ЗОН ПЕЧИ

Площадь поперечного сечения и диаметр каждой зоны установки определяются исходя из рассчитанной ранее рабочей скорости псевдоожижения и объема воздуха или газов. Расчет поперечного сечения каждой зоны производится по формуле

, м²,

где V - объем воздуха или газов, подаваемых в зону, м³/ч;

- рабочая скорость газов в зоне, м/с.

ЗОНА ТЕРМОПОДГОТОВКИ

Поперечное сечение:

м².

Диаметр:

м.

ЗОНА ОБЖИГА

Поперечное сечение:

м².

Диаметр:

м².

ХОЛОДИЛЬНИК

Поперечное сечение:

м².

Диаметр:

м.



Список использованных источников

1. Ахундов А, А., Петрихина Г. А., Полинковская А. И., Пржецлавский В. Л. Обжиг в кипящем слое в производстве строительных материалов. М.: Стройиздат, 1975. 247с.

2. Горяйнов К.Э., Дубенецкий К. Н., Васильков С. Г., Попов JI. Н. Технология минеральных теплоизоляционных материалов и легких бетонов. М.: Стройиздат, 1975.247с .

3. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: Справочник/ Под ред.В. А. Григорьева, В.М. Зорина T.II.M.: Энергоатомиз- дат, 1988 , 560 с.

Размещено на Allbest.ru