Комплексная переработка шламов глиноземного производства АО"АК"

Температура обжига – 1000^оС;

Продолжительность обжига – 26 часов;

Температура атмосферного воздуха - 20^оС;

Коэффициент избытка  воздуха α=1,15

Температура выгружаемых  изделий - 50^оС;

Температура отходящих газов из печи - 300^оС;

Температура воздуха  на сушку - 400^оС;

Масса кирпича  – 3,5 кг.

    3.13.1.1 Расчет горения  топлива.

1. Состав сухого  газа.

Таблица 3.13.1.1.1

Состав  сухого газа, %.

 

    2. Состав влажного рабочего газа.

Принимаем содержание влаги в природном газе 1%

Пересчитываем состав сухого газа на влажный рабочий  газ:

Таблица 3.13.1.1.2

Состав  влажного рабочего газа, %.

 

    3. Теплота сгорания топлива.

 

    4. Теоретически необходимое количество  сухого воздуха  для горения  топлива:

    5. Теоретически необходимое количество  атмосферного воздуха  для горения топлива с учетом его влажности:

Принимаем влагосодержание  атмосферного воздуха d=10г/кг сух. воз.

    6. Количество и состав продуктов  горения при α=1:

    7. Общее количество продуктов горения:

V_α=0,978+2,088+7,322=10,39 (нм³/нм³)

    8. Процентный состав продуктов  горения:

            

                 

Всего:100%.

    9. Определение коэффициента избытка воздуха – α при действительной температуре горения топлива t_ДЕЙСТ=1000^оС:

    Из  уравнения теплового баланса  горения 1м³ топлива определяем коэффициент избытка воздуха –α.

C_П.Г.=1,35+0,000075∙1220=1,44(кДж/м³∙^оС)

34757,98+9,23∙1,2978∙20∙α=[10,39+(α-1)∙9,23]∙1220∙1,44

α=2,05

    11. Действительное количество воздуха  при коэффициенте расхода воздуха  α=2,05:

Сухого воздуха: L_α= α∙L₀=2,05∙9,23=18,92(нм³/нм³)

Атмосферного  воздуха: L_α= α∙L₀=2,05∙9,38=19,23(нм³/нм³)

    12. Количество и состав продуктов  горения при α=2,05:

V_α=0,978+2,243+14,976+2,0351=20,23 (нм³/нм³)

    12. Процентный состав продуктов  горения:

            

                        

Всего:100%. 

Таблица 3.13.1.1.3

Материальный  баланс процесса горения.

 

    % невязки  4,91∙100/2462,15=0,2%

    3.13.1.2 Теплотехнический  расчет печи.

    1. Производительность печи.

    П=26000000∙3,5=91000000=91000 (т/год)

    2. Единовременная емкость печной  вагонетки.

    Длина печи – 120 м, количество вагонеток – 40;

    Дина  вагонетки:

     (м) 

    Ширина  вагонетки 2,9 м.

    Единовременная  емкость печной вагонетки:

    G_В=2784∙3,5=9744=9,744 (т)

    3. Единовременная емкость печи  по массе.

    G_П=40∙2784∙3,5=384,21 (т)

    4. Количество обжигаемого сырца  в час.

    Время обжига 26 часов.

    G_C=G_П/Z=384210/26=14777,13 (кг/ч)

    5. Количество вагонеток в час.

    n=14777,13/9744=1,54 (ваг/час)

    6. Длина отдельных зон печи.

    L_ПОД1=18 м (20-200^оС)

    L_ПОД2=21 м (200-600^оС)

    L_ПОД3=12 м (600-1000^оС)

    L_ОБЖ=18 м (1000^оС)

    L_ОХЛ1=18 м (1000-650^оС)

    L _ОХЛ2=9 м (650-600^оС)

    L _ОХЛ3=24 м (600-50^оС)

    7. Расчет потерь в окружающую  среду через футеровку печи.

    Q=3,6∙ α_СУМ ∙F∙(t_Н.- t_ВОЗ.),

    где F – наружная поверхность кладки;

    α_СУМ – суммарный коэффициент теплоотдачи определяется в зависимости от t_Н.;

    t_Н. – температура внешней поверхности печи на данном участке;

    t_ВОЗ. – температура окружающего воздуха.

    а) Участок №1.

    Температуры наружных поверхностей принимаем по практическим данным.

    Температура наружных стен t_Н.СТ.=20^оС; температура свода t_Н.СВ.=25^оС, температура пода t_Н.ПОД.=20^оС.

    Наружная  поверхность кладки:

    F_СТ=2∙l∙h_НАР =2∙18∙3,075=110,7 м², α_СУМ =9,55

    F_ПОД=l∙b_НАР =18∙2,9=52,2 м², α_СУМ =9,55

    F_СВ=l∙b_НАР =18∙4,1=73,8 м², α_СУМ =9,75

    Потери  тепла через стенку:

    Q_СТ.1=3,6∙110,7∙9,55∙(22-20)=7611,73 кДж/ч

    Q_СТ.1=3,6∙52,2∙9,55∙(22-20)=3589,27 кДж/ч

    Q_СТ.1=3,6∙73,8∙9,75∙(25-20)=12951,9 кДж/ч

    Потери  тепла в окружающую среду на остальных  участках рассчитываются аналогичным  образом.

    Таблица 3.13.1.2.1

    Потери  тепла в окружающую среду через  кладку.

 

Тепловой  баланс зон подогрева  и обжига.

    Приход  тепла.

    1. Химическое тепло топлива.

     (кДж/ч). Физическое тепло топлива.

     (кДж/ч)

    3. Физическое тепло воздуха.

      (кДж/ч)

    4. Физическое тепло сырца.

     (кДж/ч)

     (кДж/кг∙^оС)

    С_С=0,837+0,000264∙t=0,837+0,000264∙20=0,842 (кДж/кг∙^оС)

    5. Физическое тепло с вагонеткой.

    Q₅=1,54∙m_ВАГ∙С∙t_ВАГ=1,54∙14175∙ 0,845∙30=553377,83 (кДж/ч)

    m_ВАГ=а∙b∙h=3∙3∙0,875∙1800=14175 (кг)

    С=0,837+0,000264∙t_ВАГ=0,837+0,000264∙30=0,845 (кДж/кг∙^оС)

    Общий приход тепла.

    ∑Q_ПРИХ=34757,98В+31,33В+499,11В+308250,93+553377,83 =

    =35288,42В+861628,76 (кДж/ч)

    Расход  тепла.

    1. Тепло, затраченное на испарение  влаги.

    Q₁=G_ВЛ∙(2500+1,97t_П.Г.-4,2∙t_C)=943,22∙(2500+1,97∙300-4,2∙20)=

    =2836262,54 (кДж/ч)

     (кг/ч)

    2. Тепло, затраченное на нагрев  материала до 1000^оС.

    Q₂=G_C∙C_К∙t_К=13833,91∙ 1,101∙1000=15231134,91(кДж/ч)

     (кДж/ч)

    С_КК=0,837+0,000264∙1000=1,101 (кДж/кг∙^оС)

    3. Тепло, затраченное на химические  реакции при нагреве материала.

    Q₃=4,19∙G_C∙(5,5∙%Аl₂О₃+6,7∙%СаО)=4,19∙13833,91∙(5,5∙18,54+6,7∙1,24)=

    =6392163,13 (кДж/ч)

    4. Тепло, затраченное на нагрев  печных вагонеток.

    Q4=1,11∙m_ВАГ∙С∙t_ВАГ=1,54∙14175∙0,976∙525=11185435,8 (кДж/ч)

     ^оС

    С=0,837+0,000264∙525=0,976 (кДж/кг∙^оС)

    5. Потери тепла с уходящими продуктами  горения.

    Q₅=V_П.Г.∙i_П.Г.=38,69В∙472,5=18281,03В (кДж/ч)

    V_П.Г.=В∙[V₀+(α-1)∙L₀]=В∙[20,23+(3-1)∙9,23]=38,69В(м³/ч)