Випал магнезіального в’яжучого в шахтних печах

 кДж.

2. З димовими газами, що надходять в зону нагріву:

 

де V – відповідні об'єми, м³, i – ентальпія продуктів згоряння, кДж/м³, при 950°C.

3. На дисоціацію СаСО₃:

 кДж,

де 1780 – кількість теплоти, необхідної для розкладу СаСО₃ в СаО, 0,295 – вміст чистого вапняку (див. матеріальний баланс) в сировині.

4. З СО₂, що виділилась при дисоціації:

 

де V'_СО2 = 0,3579 м³ – об'єм СО₂, що виділився (див. матеріальний баланс),

i_СО2 = 2052,4 кДж/м³ – ентальпія вуглекислоти при 950°C.

5. Втрати в навколишнє середовище (n₂ = 6% від кількості теплоти, що надійшла в піч з паливом):  кДж.

Визначимо витрату  палива на 1 кг магнезіального в’яжучого  у ведучи обрахунок з теплових балансів по зоні випалу і зоні охолодження:

874,2 + 217,4х + 52648,1х  + 1811,3 = 56,392 + 16152,07х + 23393,16х + 2496,12

х = 0,0998 кг/кг

 

 

Таблиця 7

Тепловий баланс зони випалу на 1 кг магнезіального в’яжучого

Прихідна частина	кДж	Витратна частина	кДж
1. З паливом	36566х	1. З магнезіальним в’яжучим при 940°С	874,2
2. З повітрям  при 700°С	16082,1х	2. З димовими  газами при 950°С	21199,2х
3. З мергелем  при 940°С	1811,3	3. На дисоціацію  СаСО3	911,57
		4. З СО2 при 950°С	734,55
		5. Втрати в  навколишнє середовище (4%)	2193,96х
Всього	52648,1х +1811,3	Всього	23393,16х +2496,12

 

Тепловий баланс зони нагріву на 1кг магнезіального в’яжучого

Прихідна  частина

1. З продуктами горіння палива (див. зону випалу):

 кДж.

2. З вуглекислотою, що виділилась при розкладі СаСО₃, нагрітою до 950°C (див. зону випалу):  кДж.
3. З каустичним доломітом при температурі 10°C:

 кДж,

де с_дол = 0,87 кДж/(кг×К) - теплоємність мергелю при 10°C.

 

Витратна  частина

1. З мергелем, нагрітим до 940°C (див. зону випалу):

 кДж.

2. На випаровування вологи із доломіту:

де m_W = 0,0824 кг – маса фізичної і гідратної вологи в доломіту (див. матеріальний баланс), i  = 2700 – ентальпія пароутворення, кДж/кг.

3. Втрати в навколишнє середовище (n₃ = 2% від кількості теплоти, що надійшла в піч з паливом):  кДж.
4. З димовими газами і СО₂ (по результатам балансу):

Таблиця 8

Тепловий баланс зони випалу на 1 кг магнезіального в’яжучого

Прихідна частина	кДж	Витратна частина	кДж
1. З продуктами горіння	2115,68	1. З мергелем  при 940°С	1811,34
2. З СО2, що виділився	734,55	2. На випаровування  вологи	16,47
3. З мергелем  при 10°С	15,103	3. Втрати в  навколишнє середовище (2%)	72,98
		4. З димовими  газами і СО2	964,51
Всього	2865,3	Всього	2865,3

 

 

7. Аеродинамічний розрахунок з вибором обладнання

Визначимо аеродинамічний опір печі. Втрати тиску на кожній зоні визначається як     ,

де а –  коефіцієнт опору (залежить від показника  Рейнольдса), Р_S – питома продуктивність за перерізом печі, d – середній розмір грудок матеріалу, h - висота зони.

1. Гідравлічний опір зони підігріву

 Па

2. Гідравлічний опір зони випалу

 Па

3. Гідравлічний опір зони охолодження

 Па

Загальний аеродинамічний опір Па.

Витрата повітря  при введенні в піч становить 

 м³/год або 9,6 м³/с,

де 16,7 м³/кг – об'єм повітря на 1 кг палива, 0,0998 кг/кг – витрата палива на 1 кг магнезіального в’яжучого, 36005 т/год – годинна витрата сировини, 1,736 кг/кг – витрата сировини на 1 кг магнезіального в’яжучого .

Витрата димових  газів після печі становить 

 м³/год або 8,12 м³/с,

де 14,118 м³/кг – об'єм димових газів з 1 кг палива, 0,0998 кг/кг – витрата палива на 1 кг магнезіального в’яжучого, 36005 т/год – годинна витрата сировини, 1,736 кг/кг – витрата сировини на 1 кг магнезіального в’яжучого.

По ділянці  повітряпроводу між нагнітаючим вентилятором і піччю, довжиною 8 м, проходить повітря з температурою 10°С із швидкістю 15 м/с.

Діаметр труби    м

Густина повітря  при 10°С:   кг/м³.

Опір ділянки, при коефіцієнті тертя l = 0,02 становить

 Па.

Оскільки піч  мусить працювати під розрідженням, а загальний опір печі і газопроводу 631 + 2,4 = 633,4 Па, приймаємо два вентилятори Д-12, які працюють по паралельній схемі, із загальним тиском 600 Па і витратою 35000 м³/год (див. таблицю 9).

Таблиця 9

Характеристики  вентилятора серії Д-12

Показники	Значення
Продуктивність, м3/год	17500
Повний тиск, Па	600
Частота обертання, об/хв	485
Потужність  електродвигуна, кВт	12,5

По ділянці  повітряпроводу між піччю і циклонами, довжиною 10 м, проходить повітря з температурою 160°С із швидкістю 15 м/с.

Діаметр труби    м.

 

Густина димових  газів при 160°С:   кг/м³.

Опір ділянки, при коефіцієнті тертя l = 0,02 становить

 Па.

Для попереднього очищення газів при 150°С по продуктивності приймаємо мультициклон з 6 елементів типу ЦН, діаметром 750 мм і продуктивністю 30600...35700 м³/год. Швидкість газу в циклонах v = 3 м/с. Гідравлічний опір одного циклона - x_ч = 105, шести – x_ч = 630.

Густина димових  газів при 150°С:   кг/м³.

Опір циклонів:  Па.

По ділянці  повітряпроводу між циклонами і  електрофільтром, довжиною 5 м, проходить повітря з температурою 130°С із швидкістю 15 м/с.

Густина газів  при 130°С:  кг/м³.

Опір ділянки, при коефіцієнті тертя l = 0,02 становить

 Па.

Для остаточного  очищення газів при 120°С по продуктивності приймаємо електрофільтр типу УВП-12 з технічними характеристиками в таблиці 10. Опір електрофільтра складає 666 Па.

По ділянці  повітряпроводу між електрофільтром  і димососом, довжиною 10 м, проходить повітря з температурою 100°С із швидкістю 15 м/с.

Густина газів  при 100°С:  кг/м³.

                                                             Таблиця 10

Технічні характеристики електрофільтра типу УВП-12

Показники	Значення
Продуктивність, м3/год	40000
Швидкість газів, м/с	1
Можлива температура  газів, °С	80...130
Максимальна запиленість газів, г/м3	50
Гідравлічний  опір, мм. рт. ст.	5
Площа активного  перерізу, м2	12
Кількість секцій (полів)	1

Опір ділянки, при коефіцієнті тертя l = 0,02 становить

 Па.

По ділянці  повітряпроводу між димососом і  димовою трубою, довжиною 5 м, проходить повітря з температурою 90°С із швидкістю 15 м/с.

Густина газів  при 90°С:  кг/м³.

Опір ділянки, при коефіцієнті тертя l = 0,02 становить

 Па.

Тиск перед  трубою повинен бути приблизно рівним атмосферному. Він становить 

Димосос повинен  створювати тиск близько 950 Па – вибираю  два димососи марки ВД-12, які працюють по паралельній схемі.

                                                                                                             Таблиця 11

Характеристики  вентилятора серії ВД-12

Показники	Значення
Продуктивність, м3/год	17500
Повний тиск, Па	960
Частота обертання, об/хв	485
Потужність  електродвигуна, кВт	5,2

Для викиду відпрацьованих газів в атмосферу приймаємо димову трубу висотою 25 м, яка створює розрідження 100 Па. Швидкість газів в гирлі труби v = 4 м/с.

Діаметр гирла  труби   м.

Діаметр основи труби  м.

Середній діаметр  труби  м.

Швидкість газів  в трубі  м/с.

Загальний аеродинамічний опір тракту становить:

Dp_2-3 + Dp_3-4 + Dp_4-5 + Dp_5-6 + Dp_6-7 + Dp_7-8 + Dp_8-9 + Dp_10-11 =

=  2,4 + 631 + 2,3 + 243 + 1,2 + 666 + 2,6 + 1,5 = 1550 Па

Зведений аеродинамічний розрахунок наведений в таблиці 12.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця 12

Розрахунок  втрати тиску по аеродинамічному  тракту

№ ділянки (точки)	Назва опору	V, м3/с	d,   мм	l,   м	v, м/с	r0,  кг/м3	tг,  °С	l	x	Dp,  Па	p,  Па
1		9,6	–	–	–	1,199	10	–	–	–	0
1-2	Dp1-2	9,6	–	–	–	1,199	10	–	–	+600	–
2		9,6	–	–	15	1,199	10	–	–	–	600
2-3	Dp2-3	9,6	900	8	15	1,199	10	0,02	–	-2,4	–
3		9,6	–	–	15	1,199	10	–	–	–	597,6
3-4	Dp3-4	–	–	19	–	–	–	–	–	-631	–
4		8,12	–	–	10	1,304	160	–	–	–	-33,4
4-5	Dp4-5	8,12	910	10	15	1,304	160	0,02	–	-2,3	–
5		8,12	–	–	10	1,304	150	–	–	–	-35,7
5-6	Dp5-6	8,12	–	–	3	1,304	150	–	630	-243	–
6		8,12	–	–	10	1,304	130	–	–	–	-278,7
6-7	Dp6-7	8,12	910	5	15	1,304	130	0,02	–	-1,2	–
7		8,12	–	–	8	1,304	120	–	–	–	-279.9
7-8	Dp7-8	8,12	–	–	1	1,304	120	–	–	-666	–
8		8,12	–	–	8	1,304	100	–	–	–	-945.9
8-9	Dp8-9	8,12	910	10	15	1,304	100	0,02	–	-2,6	–
9		8,12	–	–	15	1,304	95	–	–	–	-948.5
9-10	Dp9-10	8,12	–	–	20	1,304	95	–	–	+960	–
10		8,12	–	–	17	1,304	90	–	–	–	11.5
10-11	Dp10-11	8,12	910	5	15	1,304	90	0,02	–	-1,5	–
11		8,12	2640	–	8	1,304	90	–	–	–	10
11-12	Dp11-12	8,12	2200	25	2,59	1,304	75	–	–	+100	–
12		8,12	1760	–	2,59	1,304	60	–	–	–	0