Тепловой расчет печи

   1 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ  ПЕЧИ 
 

   1.1 Расчет горения  топлива 

   Исходными данными для расчета горения  топлива является малосернистый  мазут М 40. Характеристика мазута приведены в таблице 1.2. 

   Таблица 1.1 – Характеристика мазута 

 

   Определение теплотворной способности топлива  , кДж/кг, 

   

, 

где - содержание углерода в рабочей массе топлива, %;

    - содержание водорода в рабочей  массе топлива, %;

    - содержание серы в рабочей  массе топлива, %;

    - содержание кислорода в рабочей массе топлива, %;

    - содержание влаги в рабочей  массе топлива, %. 

   

. 

   Теоретически  необходимый объем воздуха  , м³/кг, необходимый для полного сгорания 1 кг топлива, определяется по формуле 

   

,  

   

. 

   Теоретический объем трехатомных газов  , м³/кг, 

   

,  

   

. 

   Теоретический объем азота  , м³/кг, 

   

,  

где - содержание азота в рабочей массе топлива, %. 

   

. 

   Необходимый теоретический объем водяных  паров  , м³/кг, 

   

,  

   

. 

   Объем продуктов сгорания , м³/кг, 

   

,  

   

. 

   Объем избыточного кислорода, , м³/кг, поступающего с воздухом на сжигание топлива 

   

, 

где α - коэффициент избытка воздуха. 

   

. 

   1.2 Расчет печи кальцинации 

   1.2.1 Тепловой баланс печи

   Приход  тепла:

   1 Теплота сгорания топлива , 

   

, 

где - удельный расход топлива, кг/кг глинозема;

    - низшая теплотворная способность  топлива, кДж/кг топлива. 

   

. 

   2 Физическое тепло топлива , 

   

, 

где - температура топлива, °С;

    - средняя теплоемкость топлива,  кДж/кг°С.

   Определяем  среднюю теплоемкость топлива: 

   

, 

   

, 

   

. 

   3 Теплосодержание сухого гидрата , 

   

, 

где 1,53 - расход сухой гидроокиси алюминия для получения 1 кг γ или α-Al₂O₃, кг/кг глинозема;

    - средняя теплоемкость гидраргиллита,  кДж/кг°С;

    - температура сухой гидроокиси  алюминия, °С. 

   

. 

   4 Теплосодержание внешней влаги  в гидроокиси алюминия , 

   

, 

где 1,53 - расход сухой гидроокиси алюминия на 1 кг глинозема, кг/кг;

    - содержание внешней влаги в гидроокиси алюминия, %;

    - теплоемкость воды, кДж/кг°С;

    - температура внешней влаги,  °С. Принимается равной температуре гидроокиси алюминия. 

   

. 

   5 Теплосодержание воздуха, поступающего  в печь на сжигание топлива , 

   

, 

где α - коэффициент избытка воздуха;

    - количество воздуха, теоретически  необходимое для сжигания топлива, м³/кг;

    - удельный расход топлива,  кг/кг глинозема;

    - содержание в общем объеме  первичного и вторичного поступающего  в печь воздуха, %;

    - средняя теплоемкость первичного  воздуха, кДж/ м³°С;

    - средняя теплоемкость вторичного  воздуха, кДж/ м³°С;

    - температура первичного воздуха,  °С;

    - температура вторичного воздуха,  °С. 

   

. 

   6 Теплосодержание пыли из системы  пылеулавливания , 

   

, 

где  - количество пыли, поступающей в аппарат из системы пылеулавливания, кг/кг глинозема;

    - средняя теплоемкость пыли  при данной температур в зависимости  от фазового состава, кДж/кг°С;

    температура пыли, °С. 

   

. 

   Расход  тепла:

   1 Физическое тепло глинозема, выходящего  из печи , 

   

, 

где - средняя теплоемкость глинозема при данной температуре, кДж/кг°С;

    - температура глинозема, °С. 

   

. 

   2 Физическое тепло отходящих газов , 

   

, 

где - температура дымовых газов, °С;

    - средняя теплоемкость трехатомных  газов, кДж/м³°С;

    - средняя теплоемкость водяных  паров, кДж/ м³°С;

    - средняя теплоемкость азота,  кДж/ м³°С;

    - средняя теплоемкость кислорода, кДж/ м³°С. 

   

 

   3 Тепло затраченное на реакцию  дегидратации и перекристаллизации  гидроокиси алюминия , 

   

, 

где - тепловой эффект реакции образования бемита из гидраргиллита, кДж/кг глинозема;

    - тепловой аффект реакции  образования γ-Al₂O₃ из бемита, кДж/кг глинозема;

    - тепловой эффект реакции  перекристаллизации при переходе  из    γ-Al₂O₃ в α-Al₂O₃, кДж/кг глинозема.

   По  закону Гесса тепловой эффект, реакций  может быть вычислен как разность между суммой теплот образования  продуктов реакций и суммой теплот образования исходных веществ.

   Схематично  процесс дегидратации и перекристаллизации гидроокиси алюминия может быть представлен следующим образом: 

   

 

   Таблица 1.2 – Стандартные теплоты образования 

 

   Тепловой  эффект образования бемита из гидраргиллита 

   

 

   

, 

где - стандартная теплота образования гидраргиллита, кДж/кг;

     - стандартная теплота образования бемита, кДж/кг;

     - стандартная теплота образования воды, кДж/кг. 

   

. 

   Тепловой  эффект образования γ-Al₂O₃ из бемита 

   

 

   

, 

где - стандартная теплота образования γ-Al₂O₃, кДж/кг. 

   

. 

   Тепловой  эффект реакции перекристаллизации при переходе из γ-Al₂O₃ в α-Al₂O₃ 

   

 

   

, 

где - стандартная теплота образования α-Al₂O₃, кДж/кг. 

   

. 

   При образовании 100 % α-Al₂O₃ из γ-Al₂O₃ тепловой эффект реакции составляет –320,4118 кДж/кг, тогда при образовании 10 % α-Al₂O₃ тепловой эффект реакции равен –32,0412 кДж/кг. 

   

. 

   4 Затраты тепла на испарение  влаги ,