Специальное задание. Поступенчатый тепловой баланс циклонных теплообменников. Количество газов на выходе из ступеней теплообменников и печи 1. Углекислота а на выходе из камеры смешения и 1, 2, 3, 4 ступени, нм3 кгкл 0,267 0,095 0,362 нм3 кгкл б на выходе из реактора-декарбонизатора, нм3 кгкл 1-Кm 0,095 0,9 0,267-0,027 0,095-0,095Кm 0,216 0,311-0,095Кm нм3 кгкл в на выходе из печи и переходной камеры, нм3 кгкл Кm0,095 0,027 нм3 кгкл 2. Водяные пары а на выходе из 4, 3, 2 ступеней, нм3 кгкл 0,042 0,188 0,230 нм3 кгкл, нм3 кгкл 0,188 0,028 0,209 нм3 кгкл б на выходе из камеры смешения и I-й ступени, нм3 кгкл Изм. Лист докум.
Подпись Дата Разработал Литер Лист Листов Проверил Руковод.
Н. контр.
Утвердил в на выходе из печи и переходной камеры, нм3 кгкл г на выходе из реактора-декарбонизатора, нм3 кгкл 1-Кm 0,188 0,188-0,188Кm нм3 кгкл 3. Азот а на выходе из камеры смешения и всех ступеней теплообменников, нм3 кгкл б на выходе из печи и переходной камеры, нм3 кгкл в на выходе из реактора-декарбонизатора, нм3 кгкл 1-Кm 0,793 0,793-0,793Кm нм3 кгкл 4. Кислород а на выходе из камеры смешения и всех ступеней теплообменников, нм3 кгкл б на выходе из печи и переходной камеры, нм3 кгкл в на выходе из реактора-декарбонизатора, нм3 кгкл 1-Кm 0,019 0,019-0,019 нм3 кгкл 5. Воздух а присосанный в циклонах и камере смешения, нм3 кгкл 8,8350,102 1,12-1,1 0,018 нм3 кгкл, нм3 кгкл 8,8350,102 1,15-1,1 0,045 нм3 кгкл 8,8350,102 1,2-1,1 0,09 нм3 кгкл 8,8350,102 1,25-1,1 0,135 нм3 кгкл 8,8350,102 1,3-1,1 0,180 нм3 кгкл б для горения топлива в реакторе-декарбонизаторе 991Кm нм3 кгкл 6. Масса газов G V, кг кгкл 1,9770,362 0,716 кг кгкл 1,977 0,311-0,095Кm 0,615-0,188Km кг кгкл 1,977 0,095Кm 0,027 0,188Km 0,053 кг кгкл 0,8040,230 0,185 кг кгкл 0,8040,209 0,168 кг кгкл 0,8040,188 0,151 кг кгкл 0,8040,188Кm 0,151Кm кг кгкл 0,804 0,188-0,188Кm 0,151-0,151Km кг кгкл 1,2510,793 0,992 кг кгкл 1,2510,793Кm 0,992Кm кг кгкл 1,252 0,793-0,793Кm 0,992-0,992Km кг кгкл 1,4290,019 0,027 кг кгкл 1,4290,019Кm 0,027Кm кг кгкл 1,429 0,019-0,019Кm 0,027-0,027Km кг кгкл 1,2930,045 0,058 кг кгкл 1,2930,09 0,116 кг кгкл 1,2930,135 0,175 кг кгкл 1,2930,180 0,233 кг кгкл 1,2930,991-0,991Km 1,281-1,281Km кг кгкл Результаты расчетов сводим в таблицу 14. 7. Плотность газов при н.у. Таблица 41 Количество газов на выходе из ступеней теплообменников и печи на 1 кг клинкера Наименование СО2 Н2О N2 O2 Воздух газов 1 2 3 4 5 6 7 8 1. Вращ. печь нм3 0,095Кm 0,027 0,188Кm 0,793Кm 0,019Кm 1,095Km 0,027 кг 0,188Кm 0,053 0,151Кm 0,992Кm 0,027Кm 1,358Km 0,053 2. Перех. ком. нм3 0,095Кm 0,027 0,188Кm 0,793Кm 0,019Кm 1,095Km 0,027 кг 0,188Кm 0,053 0,151Кm 0,992Кm 0,027Кm 1,358Km 0,053 3. Ком. смеш. нм3 0,362 0,188 0,793 0,019 0,018 1,380 кг 0,716 0,151 0,992 0,027 0,023 1,909 4. Декарбонизатор нм3 0,311-0,095Кm 0,188Кm-0,188 0,793Кm-0,793 0,019Кm-0,019 0,991-0,991Km 2,302-2,086Km кг 0,915-0,188Km 0,151Кm-0,151 0,992Кm-0,992 0,027Кm-0,027 1,281-1,281 Km 3,066-2,639Km 5. I-ступень нм3 0,362 0,188 0,793 0,019 0,045 1,407 кг 0,716 0,151 0,992 0,027 0,058 1,944 6. II ступень нм3 0,362 0,209 0,793 0,019 0,09 1,473 кг 0,716 0,168 0,992 0,027 0,116 2,019 1 2 3 4 5 6 7 8 7. III ступень нм3 0,362 0,209 0,793 0,019 0,135 1,518 кг 0,716 0,168 0,992 0,027 0,175 2,078 8. IV ступень нм3 0,362 0,230 0,793 0,019 0,180 1,584 кг 0,716 0,185 0,992 0,027 0,233 2,153 Поступенчатый тепловой баланс и температура газа на границе ступеней Таблица 42 Тепловой баланс теплообменника 4-й ступени Приход тепла кДж кгкл Расход тепла кДж кгкл 1. С присосанным воздухом 1,168 1. На испарение воды 42,5 2. С сырьем Qc 71,661 2. С отходящими газами Qог 820,780 3. С газами и пылью из III-й ступени 1479,919 3. С пылеуносом 32,619 4. В окружающую среду Qчк 0,03 7,228 5. С материалом 649,621 Итого 1552,748 Итого 1552,784 0,180-0,135 1,297720 1,168 1,7511,06350 649,621 Температура газа и пыли на выходе из 3-й ступени.
Рассчитывается теплосодержание газопылевой смеси при 500 и 600С 0,7161,014 0,1681,969 0,9921,068 0,0270,98 0,1751,039 0,2061,186 500 1284,437 кДж кгкл 0,7161,043 0,1682,003 0,9921,077 0,0270,993 0,1751,052 0,2061,186 600 1564,142 кДж кгкл Таблица 43 Тепловой баланс теплообменника 3-й ступени Приход тепла кДж кгкл Расход тепла кДж кгкл 1. С присосанным воздухом 1,168 1. С газами и пылью 1479,919 2. С материалом 649,621 2. В окружающую среду Qчк 0,04 9,637 3. С газами и пылью из II-й ступени 2090,756 3. С материалом 1251,989 Итого 2741,545 Итого 2741,545 0,135-0,09 1,297720 1,168 1,8521,186570 1251,989 Температура газопылевой смеси на выходе из 2-й ступени. Теплосодержании при 600 и 700С 0,7161,043 0,1682,003 0,9921,077 0,0270,993 0,1751,052 0,2061,186 600 1598,773 кДж кгкл 0,7161,068 0,1682,032 0,9921,089 0,0271,006 0,1161,064 0,3071,186 700 1890,728 кДж кгкл Таблица 44 Тепловой баланс 2-й ступени Приход тепла кДж кгкл Расход тепла кДж кгкл 1. С присосанным воздухом 1,168 1. С газами и пылью 2090,756 2. С материалом 1251,989 2. В окружающую среду Qчк 0,04 12,047 3. С газами и пылью из I-й ступени 2141,938 3. С материалом 1458,332 4. На дегидратацию 133,96 Итого 3695,095 Итого 3695,095 0,09-0,045 1,297720 1,168 1,8381,186669 1458,332 Температура газопылевой смеси на выходе из 1-й ступени.
Теплосодержании при 800900С 0,7161,089 0,1512,166 0,9921,102 0,0271,018 0,0581,073 0,311,186 800 2113,803 кДж кгкл 0,7161,11 0,1512,099 0,9921,027 0,0271,027 0,0581,058 0,311,186 900 2404,033 кДж кгкл Таблица 45 Тепловой баланс 1-й ступени Приход тепла кДж кгкл Расход тепла кДж кгкл 1. С присосанным воздухом 0,701 1. С газами и пылью 2441,938 2. С газами и пылью из камеры смешивания 3650,359 2. В окружающую среду Qчк 0,04 14,456 5. С материалом 1194,666 Итого 3651,06 Итого 3651,06 0,045-0,018 1,297720 0,701 1,2391,186813 1194,666 Температура газопылевой смеси на выходе из камеры смешивания 0,7161,089 0,1512,066 0,9921,102 0,0271,018 0,0231,073 1,5491,186 800 3259,322 кДж кгкл 0,7161,11 0,1512,099 0,9921,027 0,0271,027 0,0231,085 1,5491,186 900 3518,262 кДж кгкл Таблица 46 Тепловой баланс декарбонизатора Приход тепла кДж кгкл Расход тепла кДж кгкл 1. С воздухом вторичным 764,634-764,634Кm 1. С газами и пылью 2230,76-987,66Кm 2. С топливом 3394,466-3394,466Кm 2. Через корпус 0,06 14,456 3. С материалом из 2-й ступени 1458,332 4. На декарбонизацию 1660КруGCO2 820GMgCO3 1852,595 Итого 5493,65-4159,1Кm Итого 4097,811-987,66Кm 1-0 1,281-1,281 Кm 1,067 711-150 764,634-764,634 Кm 1- Кm 0,102 1,615-33271,03 3394,466-3394,46 Кm 0,615-0,188 Кm 1,043 0,151-0,151 Кm 2,003 0,992-0,992 Кm 1,077 0,027-0,027 Кm 0,993 1,838-0,90,528-0,90,053 1,186 620 0,641-0,196 Кm 0,302- -0,302 Кm 1,068-1,068 Кm 0,027-0,027 Кm 1,560 620 3,598-1,593 Кm 620 2230,76-987,66 Кm 16600,951,155 8200,038 1853 Из теплового баланса декарбонизатора находим Кm и 1-Кm -доли топлива, подаваемого во вращающуюся печь и реактор. 5493,65-4159,1Кm 4098,216-987,66Кm 5493,65-4098,216 4159,1Кm-987,66Кm 1395,434 3171,44Кm Кm 0,44 - доля топлива подаваемого в печь 1-Кm 0,56 - доля топлива подаваемого в реактор Таблица 47 Тепловой баланс декарбонизатора Приход тепла кДж кгкл Расход тепла кДж кгкл 1. С вторичным воздухом 428,195 1. С газами и пылью 1717,177 2. С топливом 1697,601 2. Через корпус 14,456 3. С материалом 1458,332 5. На декорбанизацию 1852,595 Итого 3584,128 Итого 3584,228 Таблица 48 Количество газов на выходе из ступеней теплообменников и печи на 1 кг клинкера Наименование СО2 Н2О N2 O2 Воздух газов 1 2 3 4 5 6 7 8 1. Вращ. печь нм3 0,073 0,09 0,381 0,09 0,553 кг 0,143 0,072 0,476 0,013 0,705 2. Перех. ком. нм3 0,073 0,09 0,381 0,09 0,553 кг 0,143 0,072 0,476 0,013 0,705 3. Ком. смеш. нм3 0,362 0,188 0,793 0,019 0,018 1,380 кг 0,716 0,151 0,992 0,027 0,023 1,909 4. Декарбонизатор нм3 0,262 0,517 0,381 0,09 0,476 1,217 кг 0,517 0,072 0,476 0,013 0,615 1,694 5. I-ступень нм3 0,362 0,188 0,793 0,019 0,045 1,407 кг 0,716 0,151 0,992 0,027 0,058 1,944 6. II ступень нм3 0,362 0,209 0,793 0,019 0,09 1,473 кг 0,716 0,168 0,992 0,027 0,116 2,019 1 2 3 4 5 6 7 8 7. III ступень нм3 0,362 0,209 0,793 0,019 0,135 1,518 кг 0,716 0,168 0,992 0,027 0,175 2,078 8. IV ступень нм3 0,362 0,230 0,793 0,019 0,180 1,584 кг 0,716 0,185 0,992 0,027 0,233 2,153 Таблица 49 Тепловой баланс камеры смешивания Приход тепла кДж кгкл Расход тепла кДж кгкл 1. С газами из реактора 1717,177 1. С газами и пылью 3650,359 2. С газами и пылью из переходной камеры 2120,195 2. Через корпус 0,06 14,456 3. На дегидратацию 172,557 Итого 3837,372 Итого 3837,372 16600,9 1-0,9 1,155 172,557 кДж кгкл Температура газопылевой смеси на выходе из переходной камеры.
Теплосодержании при 1000,1100С 0,1431,127 0,0722,133 0,4761,119 0,0131,035 0,1861,035 1000 1982,380 кДж кгкл 0,1431,144 0,0722,166 0,4761,131 0,0131,043 0,1861,035 1100 2091,36 кДж кгкл Таблица 50 Тепловой баланс переходной камеры Приход тепла кДж кгкл Расход тепла кДж кгкл 1. С присосанным воздухом 0,467 1. С газами и пылью 2120,195 2. С газами и пылью из переходной камеры 2123,956 2. В окружающую среду 0,03 7,228 Итого 2127,423 Итого 2127,423 0,01881,297720 0,467 Температура газопылевой смеси на выходе из вращающейся печи. Теплосодержании при 1000,1100С 0,1431,127 0,0722,133 0,4761,119 0,0131,035 0,1861,035 1000 1982,380 кДж кгкл 0,1431,144 0,0722,166 0,4761,131 0,0131,043 0,1861,035 1100 2091,36 кДж кгкл Теплосодержание вторичного воздуха, поступающего из холодильника в печь, кДж кгкл 966,525-397,61-65 503,915 кДж кгкл Qпот принимаем 65 кДж кгкл Температура смеси воздуха на выходе в печь рассчитывается методом подбора.
Определяем теплосодержание при 800, 900С 0,9911,385 0,1023,184 0,436800 501,764 кДж кгкл 0,9911,398 0,1023,448 0,436900 551,644 кДж кгкл Температура Количество и характеристика пылегазовых потоков по ступеням 1. Плотность газов при соответствующей температуре для каждой ступени теплообменников 2. Расход газов для каждой ступени а реальных м3 на кг клинкера б в секунду 0,278Вкл, м3 с 0,2781251,407 48,893 нм3 с 0,2781251,473 51,187 нм3 с 0,2781251,518 52,751 нм3 с 0,2781251,5847 55,044 нм3 с в реальных в секунду 0,2781255,597 194,496 м3 с 0,2781255,083 176,634 м3 с 0,2781254,687 162,873 м3 с 0,2781253,615 125,621 м3 с 3. Кинетическая вязкость смеси газов для каждой ступени определяется при соответствующих температурах. 4. Концентрация материала в газах а на входе в циклоны а на выходе из циклона Таблица 51 Характеристика пылегазовых потоков Параметры I-ступень II-ступень III-ступень IV-ступень вход выход вход выход вход выход вход выход 1. Температура газов, С 851 813 813 669 669 570 570 350 2. Плотность газов при 0С 1,383 1,382 1,382 1,371 1,371 1,369 1,369 1,359 при tцик, кг м3 0,336 0,347 0,347 0,397 0,397 0,443 0,443 0,596 3. Расход газов нм3 с 47,955 48,893 48,893 51,187 51,187 52,751 52,751 55,044 реальный м3 с 197,450 194,496 194,496 176,634 176,634 162,873 162,873 125,621 4. Кинетическая вязкость, м2 с 6,88с 6,7310-5 6,7310-5 6,0310-5 6,0310-5 5,2610-5 5,2610-5 5,1510-5 5. Концентрация материала в газах, кг кг 0,797 0,1590 1,071 0,152 0,990 0,099 0,856 0,043 Скоростной режим газов 1. Потребляемая скорость на входе в каждую ступень определяется из условий включения максимальной частицы. 2. Скорость на входе из циклона 3. Аэродинамические сопротивления каждого циклона Результаты сводим в таблицу 25. Таблица 52 Скоростной режим газов Наименование I-ступень II-ступень III-ступень IV-ступень 1. Скорость газа на входе в циклон, м с 21 21 20 19 2. Скорость газа на выходе из циклона, м с 6 6 6 5 3. Аэродинамическое сопротивление циклона, Па 1156 1171 1215 1224 Размеры печи и запечных теплообменников 1. Степень теплоиспользования вращающейся частью печи 2. Температура горения топлива без учета теплопотерь и диссоциации продуктов окисления а Теплосодержание продуктов горения в печи б Теплосодержание продуктов горения при 2200 и 2300С 0,44 0,9271,258 1,842,464 7,7711,204 0,1861,09 2200 19446,451 0,44 0,9271,265 1,842,485 7,7711,209 0,1861,126 2300 20945,9992 в Температура горения Tгор273 tгор, К Tгор273 2215 2488 К 3. Поверхность теплообмена Qп 0,278КmВкл, кВт Qп 0,2780,483393,645125 56605,999 кВт 4. Внутренний диаметр печи 5. Диаметр корпуса печи Дп Дв 2в, м в - толщина футеровки 0,230 м Дп 3,83 20,230 4,4 м 6. Диаметр цилиндрической части циклона в свету 7. Сечение входного отверстия в свету Соотношение между высотой и шириной входного отверстия равно 2 1. 8. Диаметр выходной вертикальной трубы в свету Расчетами по 7-9 получены размеры свободных для прохода газов сечений.
Размеры корпуса циклонов и проходов, отфутерованных изнутри должны быть увеличены на толщину футеровки 2 . Таблица 53 Толщина футеровки В газоходе и циклоне I ступени, декарбонизаторе, загрузочной головке и смесительной камере 0,315 м В газоходе и циклоне II ступени 0,300 м В газоходе и циклоне III ступени 0,300 м В газоходе и циклоне IV ступени бетон или штучный огнеупор 0,290 м 9. Общая высота циклона 10. Высота цилиндрической части циклона Таблица 54 Размеры печи и теплообменника Наименование Вращ. печь I-ступень II-ступень III-ступень IV-ступень 1. Диаметр по сво-бодному сечению, м расчетный 3,98 5,715 5,700 5,600 3,2902 принятый 5,800 5,800 5,600 3,5002 2. Диаметр корпуса, м расчетный 4,4 принятый 4,5 3. Диаметр входного патрубка, м расчетный 3,535 3,590 3,640 2,0152 принятый 4. Сечение входного патрубка, м2 расчетный 2,595 2,630 2,860 1,5352 принятый 5. Длина высота, м 9,14 9,12 8,96 5,262 6. Высота цилиндри-ческой части циклона, м 4,57 4,56 4,48 2,632 Аэродинамический расчет 1. Перепад давлений в подводящих газоходах каждого циклона а Условный диаметр подводящего газохода б Длина газохода, м 1,35,715 7,43 м 1,35,700 7,41 м 1,35,600 7,28 м 1,33,290 4,28 м 2 в Сопротивление газохода 2. Перепад давлений в выходных газоходах каждого циклона а длина газохода, м 0,95,715 5,14 м 0,95,700 5,13 м 0,95,600 5,04 м 0,93,290 2,96 м 2 б Сопротивление газохода 3. Общее сопротивление Рп 100 Па Рф 150 Па Рд 4755 Па Р 1156 1171 1215 1224 269 278 287 568 21 24 27 50 100 4766 150 11306 Па 8.