7. Тепловой баланс колосникового холодильника
(кДж на 1 кг клинкера)
Приходные статьи
1) Эитальпия клинкера, поступающего в холодиль
пик:
l~л = Q~л = 1236 кДж.
2) Энтальпия воздуха
|
l~ = Q~ = (Vв.ИЗб+ VB •BT ) СВ tB , |
где VB вт - |
количество вторичного воздуха, м3, |
VBBT = V~(l-y) = 1,589(1-0,03) = 1,54 м3. |
Здесь V~- |
общий расход воздуха для горения топлива; V~ = VвхТ = |
= 10,25·0,155= 1,589 м8•
Тогда
l~ = Q~ = (Vв.ИЗб+ 1,54) 1,297·15 = (19,45VB изб + 30) кДж.
З) Общее количество теплоты, поступающей в холо
дильник:
щ~ол = 1236 + 19. 45Vв.изб + 30 =1266 + 19,45Vвизб кДж.
Расходные статьи
1) Энтальпия клинкера после холодильника
l~л = Q;<Л = lсклt:л = 1·0.78·100 = 78 кДж.
2) Энтальпия вторичного воздуха (см. тепловой ба
ланс печи)
l~ = Q; ВТ = Q4 = 819,6 кДж.
З) По опытным данным [29] удельное количество те
плоты, теряемой в окружающую среду [29]:
Qпх= 29 кДж.
4) Количество теплоты, уносимой избыточным воз
духом:
Qв.изб = VB изб Св t; IРб = VB и~б·1,3·150 = 195Vв изб'
5) Общее количество теплоты, отводимой из холо
дильника:
Щ~ол = 78 + |
819,6 + 29 + |
195VB |
изб = 926,6 + 195Vв.изб· |
Из уравнения |
теплового |
баланса |
холодильника |
~Q~ол =~Qiол |
определяем количество избыточного воз |
духа: |
|
|
|
|
|
1266 + |
19,45Vв.ИЗб = 926,6 + 195VB изб. |
Откуда |
|
|
|
|
|
|
|
1266 - |
926,6 |
|
|
Vв.иЗб = 195 _ |
19,45 |
= 1,93 м3 • |
|
Составляем сводную таблицу баланса |
(табл. VII.12). |
т а б л и ц а VII.12. Сводная таблица теплового баланса холодильника на 1 кг клинкера
Приходиые |
|
Количество |
|
|
|
|
Количество |
|
|
|
|
|
|
теплоты |
|
|
Расходные |
теплоты |
|
статьи |
|
|
|
|
|
|
|
|
статьи |
|
|
|
|
|
кдж |
I |
% |
|
|
|
|
|
кдж |
I % |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С клинкером |
1236 |
|
94,86 |
|
|
С клинкером |
78 |
6,0 |
С воздухом. |
67 |
|
5,14 |
|
|
С |
|
вторичным |
819,6 |
62,9 |
|
|
|
|
воздухом |
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
|
окружаю- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
щую среду . |
29 |
2,2 |
.. |
|
|
|
|
|
|
С |
|
избыточным |
376,3 |
28,9 |
|
|
|
|
|
|
|
воздухом |
|
|
|
|
|
|
Невязка |
+0,1 |
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого. |
1303 \ |
100 |
|
|
|
|
Итого. |
1303 |
I ]00 |
Техническая характеристика холодильника
Холодильник к печи 5х 185 м - переталкивающий (наклонный); тип «Волга-75с», производительность 75 т/ч.
Общая площадь решетки 83,5 м2• Живое сечение решетки 10%.
Тепловой к п.д. колосникового холодильника
fJХ |
- |
819,6·100 |
- |
6301 |
- |
1303 |
- |
10. |
8. Определение размероl3 вращающеikя печи
по упрощенной методике
Тепловая мощность печи в среднем составляеl
Ф = 0,278 Gкл Q = 0,278·75·5456 = 113,57 МВт.
Здесь 1 т/ч=0,278 кг/с.
Внутренний диаметр печи определяем по формуле [35]:
|
Do = |
3V |
ф |
= |
3J!1l357 |
= 4,48 м. |
|
1,28 |
|
|
1,;8 |
диаметр печи по кожуху при толщине футеровки 230 мм
[52]
D K = 4,48 + 2'0,23 = 4,94 м. Принимаем D K = 5 м.
Длина зоны охлаждения
|
|
Lохл = им (м , |
|
|
|
|
где им - скорость продвижения |
материала в печи, мiч; |
|
|
|
|
|
in |
|
|
|
|
|
им = 1 ,88Do --=--R ' |
|
|
|
|
|
|
|
SШ t' |
|
|
|
ГДе |
Dз- внутренний диаметр печи, м; |
|
|
|
|
|
i - |
наклон корпуса печи, |
% (принимаем i = 4%): |
|
|
n - |
частота вращения |
|
печи. |
от |
главного |
привода |
|
|
0,01-0,0206 об/с или |
0,6-1,24 |
об/мин. Принимаем |
|
|
0,8 об/мин и от вспомогательного привода 0,0011 об/с |
|
~ - |
(0,069 об/мин); |
|
|
|
|
|
|
|
угол естественного откоса, град (для зоны охлаждения |
|
tM - |
sin /3=0,707 ... 0,766); |
|
|
|
охлаждения: tM == |
|
время пребывания материала в зоне |
|
|
=0,2 ... 0,25 ч |
|
|
|
|
|
|
Тогда |
|
4·0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Lохл = 1,88·4,48 0,766 0,25 = 8,7 |
м. |
|
Определяем длину зоны спекания: |
|
|
|
|
|
|
4·0 8 |
|
|
|
|
|
|
LCneK = 1,88.4,48-6'6 0,40 = 12 |
м. |
|
|
|
|
0,8 |
|
|
|
|
для этой зоны sin ~=O,766...0,866 |
и tM =0,3...0,5 |
ч. |
Длина зоны экзотермических реакций |
|
|
|
|
|
Lэкз = |
аКII Ql |
|
|
|
|
|
|
3,6 aSM ' |
|
|
|
где |
Ql - |
количеС'тво теплоты, которое должно быть передано ма- |
|
|
териалу в данной зоне, |
кДж |
[из теплового баланса зоны |
экзотермических реакций (см. табл. VIl6) пахОДим:
Ql = 424+594+ 155-449=724 кДж];
Gt - |
коэффициент теплоотдачи от газового |
потока к материа |
|
лу в даиной зоне Значение а, |
равное 108 BTj(M2 • O C), при |
S - |
нято из работы [35]; |
|
|
|
|
|
|
|
|
площадь |
поверхности футеровки и |
теплообменного |
уст |
|
ройства на 1 м длины зоны, м2 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
S = nDB= 3,14·4,48 = 14,1 |
м2; |
|
|
|
|
~t - среднелогарифмическая разность температур газов и ма |
|
териала в зоне; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М= |
!J.tб - ы", |
(1741 - |
950) - (1880 -1350) |
|
|
Мб |
|
= |
|
1741-950 |
|
|
|
= 653°С. |
|
lп-- |
|
|
|
lп 1880 _ |
1350 |
|
|
|
|
|
|
ММ |
|
|
|
|
|
|
|
|
После подстановки значений получаем: |
|
|
|
|
L |
|
- |
|
75000·724 |
= 15 м. |
|
|
|
|
|
3,6.108.14,1.653 |
|
|
|
|
|
экэ - |
|
|
|
|
|
|
|
Рассчитываем длину зоны декарбонизации и подо |
грева: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
_ |
Gкл Q2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дек - |
3,6a.Sbl |
' |
|
|
|
|
|
|
г~e QI- определяем |
из теплового баланса зоны; Q2=742+20+ |
|
+1357+250-33=2336 кДж; |
а=83,3 |
BTj(M2.0 C) |
[35]; |
|
А. __ ....:...{1_2_05_-_500--,-)---..:.{_17_4_1-_9_50-,-) |
= 748 |
0 |
С. |
|
|
~ |
|
|
ln |
1205-500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1741-950 |
|
|
|
|
|
|
|
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
|
_ |
|
75000·2336 |
|
|
|
|
|
|
|
|
дек- |
3,6.83,3.14,1.748 =55м. |
|
|
|
Длина зоны дегидратации |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
_ |
GклQз |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дег - |
3,6a.Sbl |
' |
|
|
|
|
|
|
где Qa - |
находим из теплового баланса зоны, Qз=414+118+84_ |
|
=616 кДж; |
а=49,5 BTj(M2•O C) [19]; |
|
|
|
|
|
Ы = (1027 - 250) - |
(1205 - 500) = 742'С, |
|
|
|
|
|
lп 1027 -250 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1205-500 |
|
|
|
|
|
|
|
Отсюда
|
L |
- |
75000·616 |
=25м. |
|
3,6.49,5.14,1.742 |
|
|
дег - |
|
Длина зоны досушки
где Q4 - определяем из теплового баланса зоиы;
Q4 = 249 + 164 = 413 кДж;
а = 30,6 Вт1(м2,·с) |
[35]; |
|
(1027 - 250) - |
(854 - 100) |
С. |
|
1027 _ |
250 |
= 7588 |
In |
854 -100 |
|
|
Тогда |
|
|
|
|
|
75000·413 |
|
|
Lдоо = 3,6.30,6·14,1·758 |
= 26,3 м. |
|
Длина зоны испарения |
(зоны цепей) |
|
L |
_ |
Gкл Qц |
|
|
ц - 3,6 ацSцМ ' |
|
где Qц - количество теплоты, передаваемой от газового потока к материалу в цепной зоне Из теплового баланса цепной зоны Qц=2205 КДЖ;
aJJ, - кОЭффициент теплоотдаЧII в зоне навески цепей; «ц=
=37,5 Вт/(м2 ·"С) [35];
Sц - суммарная площадь поверхности цепей и футерови:и на
участке печи длиной 1 м;
Sц = nDB{l +Кц),
где Кц - ОТRошение площади цепей |
к |
площади |
футеровки (Кц.... |
=3 .. 4); |
+ 3) = 59 м2 |
|
|
|
Sц = 3,14·4,7 (1 |
на |
1 м длины печи; |
(854 - |
100) - (200 -15) |
о С |
М - |
1854-100 |
|
= 406 . |
1П200_15
Тогда длина зоны испарения составит
75000·2205
Lц = 3,6.37,5.59.406 = 50 м.
Общая длина печи
L = 8,7 + 12 + 15 +55 + 26,3 +50 = 192 м.
Длину печи можно уменьшить путем установки теп лообменных устройств в зоне досушки Или дегидратации,
что приведет к увеличению площади поверхности тешIO
отдачи. Принимая коэффициент увеличения площади по верхности теплоотдачи в зоне досушки Кт = 1,3, длина ее
составит
75000·413
LAoc = 3,6.30,6.14,1.758.1,3 = 20 М,
т. е. на 6,3 м меньше.
е учетом установки теплообменников общая длина
печи составит
L= 192-6,3= 185,7 м.
Принимаем стандартную длину печи L= 185 м. Изго
товитель печей 5Х 185 м завод «Волгоцеммаш». Определяем время пребывания материала в печи:
|
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
t= -- , |
|
|
|
|
|
|
|
|
Vcp |
|
где Vcp - |
скорость движения материала, из формулы |
|
|
|
|
|
|
|
Gкл = 15лD; rpvcp Рм' |
|
где |
<р - |
|
кОЭффициент |
|
заполнения |
печи. <р = 0,08 .. 0,10. |
Принима |
ем |
его |
равным |
0,1; Рм - насыпная |
|
плотность материала |
(1,3 т/мЗ). |
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Gкл = 15'3,14·4,52.0,10 vcp ·I,3 = 107vcp . |
|
Отсюда |
|
|
|
|
|
|
|
|
v |
|
Gкл |
75 |
= О 7 м/мин |
|
или v = О 7·60 = 42 м/ч' |
|
р |
= -- = - |
|
, |
|
.. |
107 |
107' |
|
ер, |
, |
|
|
|
|
|
|
L |
185 |
|
|
|
|
|
|
|
t= - = - =4,4 ч. |
|
|
|
|
|
|
|
Vcp |
42 |
|
|
|
Определяем съем клинкера Рв (кг/м2 .ч): |
|
|
|
|
|
р |
|
75000 |
|
= 28,7 кг/(м3 ,ч). |
|
|
|
|
р", = - |
=: |
|
|
|
|
|
|
..... |
nDu L |
|
3,14·4,48'185 |
|
9. Аэродинамический расчет вращающеися печи и подбор вспомогательных устройств и оборудования
Подбор теплообменных устройств. Принимаем к ус тановке в печи цепную завесу со свободно висящими кон
цами (из опыта работы Балаклейского, Кричевского и других цементных заводов с печами 5Х185 м и 4,5Х
Х 170 м). Опыт работы Балаклейского цементного заво
да показывает, что для уменьшения шламо- и пылеуноса
необходимо начало цепной завесы монтировать на рас стоянии 10 м от шайбы печи, тогда траектория полета капель и крупных частиц пыли на свободном от цепей
участке печи находится в пределах между началом цеп
ной завесы и шайбой. Как показал опыт эксплуатации,
передвижение материала в зоне цепной завесы, состоя
щей из свободно висящих концов цепей, осуществляется
вполне удовлетворительно, несмотря на высокие коэффи
циенты плотности навески, причем переливов шлама в
пыльную камеру и неравномерности поступления мате
риала в зону спекания не наблюдается.
Практика эксплуатации вращающихся печей показа
ла, что при выходе материала из цепной завесы влажно
стью 3~4 % пылеунос из печи резко снижается. Исходя
из этих соображений необходимо расчет цепной завесы вести так, чтобы в ней материал полностью не высуши валея. Определим площадь поверхности и массу цепей
при влажности шлама 36%.
170 теплопередаче
На основании накопленных данных по исследованию
мощных вращающихся печей 5Х185 м Балаклейского,
Вольского и 4,5Х 170 м Кричевского, Белгородского це
ментных заводов можно принять коэффициент теплопе редачи, отнесенный только к площади поверхности цепей
равным 28 Вт/ (м2 . ОС) ._Количество теплоты, передавае
мой от газового потока материалу в цепной зоне:
QM ц = Gкл Qц = 75000·2205 = 165375000 кДжfч.
Значение Qц=2205 кДж взято из теплового баланса
цепной зоны. Тогда площадь поверхности теплопередачи
цепей составит
|
|
|
165375000 |
|
|
|
----- = 4040 м2. |
|
Sц = 3,6 а М |
|
3,6·28·406 |
Принимаем цепи с круглыми звеньями, характеризующи
еся большой площадью поверхности на 1 м длины и бо ,лее высокой механической прочностью. Характеристика
целей с круглыми ~~еньями приведена ниже [43].
Диаметр |
цепной |
|
стали |
dII =25 мм |
|
|
Шаг звена цепи |
|
|
|
s |
=80 |
» |
|
|
Масса 1м» |
|
|
|
m =15,2 |
кг |
|
Площадь поверхности |
SIJ,. = 0,308 |
|
|
|
I |
м |
цепи . |
|
|
м2 /м |
|
|
1 |
т |
цепей |
|
|
|
S~ = 20,3 |
Mt/T |
|
Изготовитель |
|
|
|
завод еСтромнор. |
|
|
|
|
|
|
|
|
малы |
|
|
|
Общая масса цепей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
Sц |
4040 |
|
|
|
|
|
|
|
|
= - = -- =200 т |
|
|
|
|
|
|
|
|
ц |
|
Sц, |
20 , 3 |
. |
|
|
|
Общая длина цепей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L = |
SII = 4040 = 13114 м |
|
|
|
|
|
|
ц |
|
Sц |
0,308 |
- . |
|
|
|
Длина |
цепной зоны |
при средней плотности |
навески |
|
цепей |
Кц= |
=5,9 м2/м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Lц.з= |
|
Sц |
4040 |
= 48 м. |
|
|
|
|
|
|
nDвКц |
3,14·4,7·5,9 |
|
|
По удельному съему влаги |
|
|
|
|
1) |
Съем влаги с 1 м2 |
площади поверхности цепей без |
учета |
площади футеровки по накопленным данным |
ис |
пытаний в среднем равен gw= 16 KrjM 2 (данные Южгип
роцемента) .
2) Количество испаряемой влаги в цепной зоне
= 75 000.0,88 _ 75 000 1,563·4 61275 Krl'J:.
100-4
3) Необходимая площадь поверхности цепей
Gw |
61275 |
= 3830 )4t. |
Su. = - |
= -- |
gw |
li |
|
4) Л1асса цепеЙ равна:
т |
|
Su |
3830 |
|
u |
=-=-=190т |
. |
|
• |
203 |
|
|
Su |
' |
|
5) Длина цепной зоны при Кц=5,9
Lu з = |
Su |
3830 |
= 44,5 м. |
|
nDBKu |
3,14·4,7·5,9 |
|
Расчет nара,М,етров цепной завесы по средни'м'
nоказателя,М,
1) Средняя длина цепной зоны:
Lepu = |
48+44,5 |
= 46,25м. |
2 |
2) Средняя масса цепей
тер u = 200 2 190 = 195 т.
3) Площадь поверхности цепей
Scp u = |
4040+3830 |
= 3935 MI. |
|
|
2 |
|
При продвижении материала вдоль печи |
температу |
ра его резко повышается |
в зоне установки |
металличес |
кого ячейкового теплообменника. Длина теплообменни
ка в печах размером 5Х185 м составляет 16 м [48]. Ус
танавливают их на участках, где температура газов не
, превышает 1100-12000 С. Полки теплообменников вос
принимают теплоту от газового потока, а потом переда
ют аккумулированную теплоту материалу путем тепло
проводности и излучения. Участки установки цепной за весы и теплообменников футеруются многошамотным огнеупором (ГОСТ 9738-61) или жаростойким армиро ванным бетоном. Холодный конец печи не футеруется.
Подбор горелки
1)Объемный расход газа
в= 1000Gкл хТ = 1000·75.0,155 = 11625 м3/ч.
2)Для сжигания природного газа во вращающихся
печах применяют газовые горелки: простые одноканаль-
ные или двухкаliальные (труба в трубе) с ВЫХОДНОЙ ус
ловной скоростью из ее устья 250-350 м/с (горелки сред него давления), регу.1Jируемые одноканальные вихревые ГВП Саратовского института Гипрониигаз, регулируе
мые реверсивные ВРГ института Средазниигаз По опы
ту работы ряда цементных заводов регулируемые горел
ки ВРГ являются более рациональными вследствие воз
можности регулирования факела в печи и расхода сжигаемого газа. Основными недостатками этих гopeJloK
являются сложность конструкции и значительная метал
лоемкость. Несмотря на имеющиеся недостатки, горелки
типа ВРГ способствуют интенсивному сжиганию газа; с
помощью их можно легко управлять характеристикой
факела и расходом газа. В горелке ВРГ положение ак
сиальных лопаток завихрителя можно регулировать в
пределах 0-600 С Они закручивают весь газовый поток. Выбираем газовую горелку типа ВРГ [52], характе
ристика которой приведена ниже.
Номинальные.
|
|
|
|
|
|
|
|
объемный |
расход газа |
3,33 м |
З |
/с |
|
|
|
тепловая |
мощность |
118625 кВт |
|
начальное |
давление газа |
19,6-294 кПа |
Пределы регулирования |
|
|
|
|
по |
расходу . . |
0,333-3,67 м3 /с |
|
J> |
давлению . |
19,6-294 кПа |
Давление газа на отводе к печи |
|
|
|
до |
регулятора . |
245-249 кПа |
Тип |
регулятора давления газа |
|
|
|
для вращающихся печей диа- |
|
|
|
метром 5Х185 м [52). |
РДУ1\2В-200 140 |
Давление перед горелкой вра· |
68,6-118 кПа |
щающеися |
Печи |
Условный диаметр подводяще- |
Dy =250 мм |
го га;зопровода к печи. |
Выбор тягодутьевого оборудования и обеспыливаю
щих устройств
1) Выбор дымососов для отсасывания отходящих
газов из печи и дымовой трубы
Объемный расход газов:
на выходе из печи при температуре 10 г=2000 С
|
|
|
|
|
|
|
• |
273 +10 г |
= (11,27х |
т |
+ |
Vгп=Vо.г·1000Gкло::: |
|
273 |
|
273+ 200 |
= 430500 мЭ/ч. |
|
+ 1,399) 1000·75 |
273 |
|
|
