Расчёт теплотехнической эффективности замены барабанного холодильника на колосниковый на Паранайском цементном заводе (стр. 2 из 3)

100% ∙ (G_пр – G_рас) / G_max = 100% ∙ (10,613– 10,683) / 10,683= 0,65%

2. Материальный баланс цементной вращающейся печи.

1. Расходные статьи материального баланса.

1.1 Топливо.

х_т [кг/кг_кл]

1.2 Воздух.

G_в =

∙х_т =

G_в =

= 13,522x_т [кг/кг_кл]

1.3 Теоретический расход сухой сырьевой смеси.

;

=1,524 [кг/кг_кл]

Расход сырьевой смеси

[кг/кг_кл]

1.4 Воздух для горения топлива

Vв^г = L_в^д ∙ х_т = 7,435 ∙ х_т [нм³/кг. кл.]

G_в^г = m_в^д ∙ х_т =9,613 ∙ х_т [кг/кг т.]

1.5 Пылевозврат

Действительный расход сухого сырья, где а_пу принимаем равным 1%:

= 1,524 =0,152 [кг/кг.кл]

2. Приходные статьи материального баланса.

2.1 Общий пылеунос

= 10 ∙ 1,539/100 = 0,154 [кг/кг.кл]

2.2 Выход отходящих газов

G_ог=m_пг*х_т+G_Н2О^г+w +G_CO2^c [кг/кг.кл]

G_СО2^с = G_с^д ((ППП_с – 0,35Al₂O₃)/100) = 1,539((34,4 – 0,35∙3,73)/100) = 0,509 [кг/кг.кл]

G_H2O^г = G^o_c - G_СО2^с – G_кл = 1,539/(100 – 1) = 0,015 [кг/кг.кл]

G_ог = 0,509 + 0,015 + 10,683 ∙ x_т = 10,683 ∙ x_т + 0,539

Таблица 2. Предварительный материальный баланс печи

Приход	Количество, кг/кг.кл	Расход	Количество, кг/кг.кл
1.Выход клинкера 2.Выход отходя-щих газов 3.Oбщий пылевы-нос	1 10,683 ∙ xг + 0,539 0,154	1.Расход топлива 2.Сырьевая смесь 3.Воздуха на горение 4. Пылевынос	хт 1,554 9,613 ∙ хт 0,154
Сумма	10,683 ∙ xт + 1,693	Сумма	10,683 ∙ xт + 1,706

3. Тепловой баланс холодильника

Приход:

1) Теплота с клинкером, входящим в холодильник:

Q_кл^вх=m_кл ∙ С_кл ∙ t_кл, [кДж/кг.кл],

где t_кл^вх=1350⁰С,

С_кл=1,076 [кДж/м³ ∙ К],

Q_кл^вх=1∙1350 ∙ 1,076=1452,6 [кДж/кг.кл.]

2) Теплота с воздухом на охлаждение:

а) Барабанный холодильник

V_в^охл = V_в^вт =0,8 ∙ L_в^д ∙х_т = 0,8∙7,435 ∙х_т = 5,948∙х_т [кДж/кг.кл];

t_c = 10 ⁰C; C_в = 1,297 [кДж/кг.кл];

Q_в^охл = 5,948∙х_т ∙10 ∙ 1,297 =77,145∙х_т

б) Колосниковый холодильник

Q_в^охл = 3 ∙ 1,297 ∙ 10 = 38,91 [кДж/кг.кл];

где V_в^охл =3 [м³/кг. кл].

Расход:

1) Теплота с клинкером выходящим из холодильник:

а) Q_кл^вых=m_кл∙С_кл∙t_кл^вых;

где С_кл=0,829 кДж/кг∙Кл, t_кл^вых=200⁰С,

Q_кл^вых=1∙0,829∙200=165,8 [кДж/кг∙Кл].

б) С_кл=0,785 [кДж/кг ∙Кл], t_кл^вых=100⁰С,

Q_кл^вых=1∙0,785∙100=78 [кДж/кг∙К].

2) Теплота с избыточным воздухом:

б) Q_в^изб = (V_в^охл - V_в^вт)∙ C_в = (3 – 5,948 ∙ х_т) ∙ 150 ∙ 1,305 =587,25 – 1164,32 ∙ х_т

3) Теплота через корпус:

Q_ч.к.^х = S · α ·(t_к – t_oc)/B_кл

где t_к=50⁰С,

t_ос=10⁰С,

α = (3,5+0,062 · t_к) · 4,19 = (3,5 + 0,062 · 50) · 4,19 = 27,67

а) S=π · D · L =3,14 · 3 · 50 = 471 [м³]

Q_ч.к.^х = 471,0 · 27,67 · (50 – 10)/10000 = 52,13 [кДж/кг. Кл.]

б) S = 2 ·l ·h+2 · b · h+l · b

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

Q_ч.к.^х = 400 · 27,67 · (50 – 10)/10000 = 44,27 [кДж/кг. Кл.]

4) Теплота со вторичным воздухом:

Q_в^`` = ΣQ_пр – (Q_в^изб – Q_кл^вых – Q_ч.к.^х)

а) Q_в^`` = 1452,6 + 77,145 · х_т – 165,8 – 52,13 = 1234,67 + 77,145 · х_т [кДж/кг ∙ Кл.]

б) Q_в^`` = 1452,6 + 38,91 – 78 – 587,25 + 1164 · х_т – 44,27 = 781,99 + 1164,32 · х_т [кДж/кг ∙ Кл.]

Таблица 3. Предварительный тепловой баланс холодильника

Приход	Количество, кДж/кг.кл		Расход	Количество, кДж/кг.кл
1.С клинкером входящим 2. Воздух на охлаждение	1452,6 77,145∙хт	1452,6 38,91	1. С клинкером выходящим 2. Теплота через корпус 3.Воздух: - избыточный - вторичный	165,8 52,13 - 1234,67 + 77,145 · хт	78 44,27 587,25 – 1164,3∙хт 781,99 + 1164,3·хт
сумма	1452,6 + 77,145∙хт	1491,51	сумма	1452,6+ 77,145 · хт	1491,51

4. Тепловой баланс вращающейся печи.

Приход

1) Тепло от горения топлива

Q_н^р = 389 ∙ С^р + 1030 ∙ H^p + 108.9 (O^p + S^p) – 25 W^p = =389 ∙ 63,3+ 1030 ∙ 3,9 + 108,9 (6,56 + 0,53) – 25 ∙ 2,03 = 29267,217 [кДж/кг ]

Q_т = Q_н^р ∙ x_г = 29267,817∙х_т [кДж/кг Кл.]

2) Тепло вносимое топливом

Q_т^ф = х_т ∙ С_т ∙ t_т =0,92 ∙ 70 ∙х_т = 64,4 ∙х_т [кДж/кг Кл.]

3) Тепло вносимое сырьевой смесью

Q_c/cм = ( G _c/cм^д ∙С _c/cм + G_Н2О^W ∙ C_Н2О) ∙ t_c = (1,539 ∙ 0,832 + 0,015 ∙ 4,19) ∙ 20 = 26,86 [кДж/кг Кл.]

4) Тепло возвратной пыли.

Q_п^Возв = G_п^Возв ∙С_п ∙ t_п = 0,152 ∙ 1,06 ∙ 100 = 16,112 [кДж/кг Кл.]

5) Тепло воздуха вторичного и первичного

Q_в^пер = V_в ∙ С_в ∙ t_в = 0,2 L_в^д ∙ х_т ∙10 ∙ 1,259 =0,2 ∙7,435 ∙х_т ∙ 10 ∙ 1,259 = 18,72∙ х_т

Теплота вторичного воздуха из теплового баланса холодильника

а) Q_в ^вт =1234,67 + 77,145 · х_т [кДж/кг Кл.]

б) Q_в ^вт = 781,99 + 1164,3·х_т [кДж/кг Кл.]

Расход

1. Тепловой эффект клинкерообразования:

Q_тек = Q_дек + Q_дег + Q_ж.ф. - Q_экз

где Q_дек=G_СаСО3∙1780 – теплота на декарбонизацию,

G_СаСО3=G_СО2^с∙МсаСО₃/(44 ∙ МСО₂),

G_СаСО3=0,59∙100/44=1,157 кг/кг. кл,

Q_дек=1,157 ∙ 1780 = 2059,46 [кДж/кг Кл.]

Q_дег=G_Н2О^г∙7880 – теплота на дегидратацию глины.

Q_дег= 0,015 ∙ 7880 = 118,2 [кДж/кг Кл.]

Теплота образования жидкой фазы:

Q_ж.ф.=100 [кДж/кг Кл.].

Теплота образования клинкерных минералов:

Q_экз=0,01∙(528∙C₃S+715∙C₂S+61∙C₃A+84∙C₄AF),

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

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

2. С клинкером, выходящим из печи:

Q_кл^п=Q_кл^вх=1452,6 [кДж/кг Кл.]

3. Тепло с пылью:

Q_п= G_п^общ ∙ С_п ∙ t_о.г., [кДж/кг Кл.],

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

4. Тепло на испарение влаги из сырья

Q_м = 2500 ∙ G_Н2О^г =2500 ∙ 0,015 =37,5 [кДж/кг Кл.]

5. Потери тепла корпусом в окружающую среду:

Q_ч/к.=SF∙a(t_c-t_в)/В, [кДж/кг Кл.],

1. участок декарбонизации 50%, 150 - 250

2. участок: обжиг и охлаждение 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

α₁ = (3,5 + 0,062 ∙ t_н) ∙ 4,19 = (3,5 + 0,062 ∙150 ) ∙4,19 = 53,63

α₂ = (3,5 + 0,062 ∙ t_к) ∙ 4,19 = (3,5 + 0,062 ∙200 ) ∙4,19 = 66,62

Q_ч/к^п_.= (230,7 ∙ 53,63∙ (150-10) + 214,5 ∙ 66,62 ∙ (200 – 10))/10200 = 436.0

[кДж/кг Кл.]

тогда потери через корпус печи, при условии что через корпус теряется около 80% тепла.

Q_ч/к = 436 + 436 ∙ 0,2 = 523,2 [кДж/кг Кл.]

6. Потери тепла с отходящими газами

Q_ог = [(L_CO2∙ C _CO2 + L_H2O∙ C _H2O + L_N2∙ C _N2 + L_SO3∙ C _SO3 + L_O2∙ C _O2) ∙ x_т +

+(G_H2O^W + G_H2O^г)/ρ_H2O∙C_H2O + G_CO2/ρ _CO2 ∙ C_CO2] ∙ t_ог = [(1,177∙ 1,863 + 0,464∙ 1,542 + 5,958∙ 1,307 + 0,0037∙ 1,955 + 0,204∙ 1,356) ∙ x_т + (0,015 + 0,015)/1,542 + 0,509/1,977 ∙ 1,863] ∙ 300 = 3293,76 ∙х_т + 161,15

Находим удельный расход топлива

а) 29267,817 · х_т + 64,4 · х_т + 26,4 + 16,112 + 1234,67 + 77,145· х_т + 18,72 · х_т = 1833,03 + 1452,6 + 48,97 + 37,5 +583,2 + 3293,76 · х_т + 161,15

26134,322 · х_т = 2839,268

х_т = 0,108 [кДж/кг ∙ Кл.]

[x] = 29267.817 · 0108/10200 = 0,309 =309 [кг. Усл. т/т. Кл.]

б) 29267,817 · х_т + 64,4 +26,4 + 16,112 + 781,99 + 1164,32 · х_т + 18,72 · х_т = 1833,03 + 1452,6 + 48,97 + 37,5 + 523,5 + 3293,76 · х_т + 161,15