Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Брянский государственный технический университет

Факультет «Энергетики и электроники»

Кафедра "Промышленная теплоэнергетика"

Курсовая работа

по дисциплине: Высокотемпературные теплотехнологические процессы и установки

Теплоэнергетический расчет известково-обжигательной печи

БГТУ.140100.Б3.15.КР.12.1436.ПЗ. 29

Преподаватель:

к.т.н.,доц., КурбатскаяН.А.

Студент группы 13-ТиТ

Колчебо Р.Г.

Брянск - 2015г

Оглавление

Введение

1. Особенности технологического процесса обжига известняка

2. Материальные расчеты

2.1 Материальный расчет топочного процесса

2.2 Материальный расчет технологического процесса

3. Тепловой расчёт теплотехнологического процесса

3.1 Тепловой баланс зоны обжига

3.2 Тепловой баланс экономайзерной зоны

3.3 Тепловой баланс зоны регенеративного охлаждения

3.4 Тепловой баланс воздухоподогревателя

3.5 Тепловой баланс рабочей камеры

4. Определение размеров рабочей камеры шахтной известково-обжигательной печи

Заключение

Список использованной литературы

Список использованных обозначений



Введение

Печь - это тепловое устройство, в котором происходит преобразование того или иного вида энергии в теплоту и передача её материалу, подвергаемому тепловой обработке в тех или иных технологических целях.

В цепи превращения исходного сырья в технологический продукт, выделяют стадии, отличающиеся природой физических и физико-химических процессов, подводом теплоты и массы к границам технологической зоны, скоростью химического процесса и т.д.

Для осуществления данных стадий целесообразно условное разделение шахтной печи на 4 теплотехнологические зоны:

1)воздухоподогреватель (ВП) - для предварительного нагрева части воздуха, подаваемого на горение, с помощью теплоты отходящих газов ,

2)экономайзерную зону (ЭЗ) - где осуществляется нагрев технологического сырья до температуры начала термической диссоциации,

3) зону обжига (ЗО) - основная зона, где непосредственно происходит термическое разложение карбоната кальция при максимальной температуре технологического процесса.

4) зона регенеративного охлаждения (ЗРО) - также для предварительного нагрева воздуха, вводимого в ЗО, путём использования теплоты технологического продукта.

Непосредственно процесс обжига реализуется в 3х последних зонах, зона ВП используется лишь как вспомогательная для снижения затрат.

Для выполнения данной работы необходимо:

1. составить материальный баланс процесса горения, и определить его составляющие;

2. составить материальный баланс для технологического процесса, и определить его составляющие;

3. выбрать структуру тепловой схемы шахтной известково-обжигательной печи;

4. составить уравнение теплового баланса зоны обжига;

5. на основе теплового баланса ЗО вычислить видимый удельный расход топлива;

6. составить уравнение теплового баланса экономайзерной зоны;

7. на основе уравнения теплового баланса ЭЗ определить температуру отходящих газов;

8. составить уравнение теплового баланса для воздухоподогревателя;

9. на основе уравнения теплового баланса ВП вычислить температурууходящих газов;

10. составить уравнение теплового баланса зоны регенеративного охлаждения;

11. на основе уравнения теплового баланса ЗРО вычислить температурутехнологического продукта;

12. проверить выполнение материального баланса теплотехнологического процесса обжига извести

13. проверить выполнение теплового баланса рабочей камеры;

14. определить размеры рабочей камеры шахтной известково-обжигательной печи.

Детальное рассмотрение теплотехнологического процесса и правильное определение расхода топлива и окислителя (в качестве которого выступает воздух) для исследуемой шахтной печи заданной производительности, позволит оптимально планировать возможные режимы работы, рационально рассчитывать расходы и экономить энергетические ресурсы.

Содержатся материальные расчеты топочного и технологического процессов шахтной известково-обжигательной печи производительностью 1,56 кгCaO/c.; рассчитаны параметры тепловой схемы технологического процесса, составлены материальный баланс теплотехнологического процесса и тепловой баланс рабочей камеры высокотемпературной теплотехнической установки, рассчитан внешний теплообмен в рабочем пространстве, определена продолжительность тепловой обработки и найдены основные размеры рабочего пространства, обеспечивающие заданную производительность.



1. Особенности технологического процесса обжига известняка

Технологическим продуктом рассматриваемого процесса является известь, потребляемая во многих отраслях промышленности.

Технологическим сырьем для получения извести служат природные карбонатные породы: известняк, мраморная крошка, ракушечник, мел и др.известково-магнезиальные горные породы. В производстве извести используются преимущественно карбонатные породы следующего состава: СаСО3 ? 90%; MgCO3 ? 1…3%; SiO2 ? 4%;Аl2О3 + Fe2O3 ?2% и H2O ?18%.

Основными стадиями технологического процесса обжига известняка являются нагрев технологического сырья до температуры начала термической диссоциации СаСО3,, обжиг и охлаждение технологического продукта.

На первом этапе технологическое сырье нагревается от tm.сдоtн.ппроисходит удаление из сырья влаги и практически полностью завершается термическое разложение карбоната магния по реакции:

На втором этапе сырье нагревается до максимальной температуры равной 1250 и идет термическое разложение карбоната кальция:

Степень термической диссоциации СаСО3тем ближе к единице, чем выше . Содержащиеся в известняке SiO2, Аl2О3, Fe2O3в процессе обжига практически не реагируют.

Температура отходящих газов из зоны обжига составляет 1062

В зоне регенеративного охлаждения происходит охлаждение технологического продукта, в результате чего выделившаяся при этом теплота нагревает холодный воздух до температуры равной 947.

Третья стадия рассматриваемого технологического процесса в данной курсовой работе обязательна, т.к. продукт направляется на склад.



2. Материальные расчеты

В теплоэнергетическом расчете процесса обжига известняка материальные расчеты топочного и технологического процессов целесообразно выполнять раздельно.

2.1 Материальный расчет топочного процесса

При проведении материального расчета топочного процесса, как и всех других видов теплоэнергетического расчета, кроме расчета химического недожога, исходят из предположения о том, что в ходе его осуществления происходит полное сгорание топлива.

В материальном расчете топочного процесса определяют удельный расход воздуха и удельные выходы продуктов горения природного газа, м3/м3топл.

Находим процентное содержание кислорода в окислителе с учетом обогащения:

Удельный расход сухого окислителя, необходимого для сжигания 1м3 топлива

Действительное количество сухого окислителя, при коэффициенте избытка окислителя б=1.2



Удельный выход углекислого газа:

где содержание в природном газе углекислого газа, % объёма;

Содержание водяных паров, содержащейся в топливе, в процентах:

где влагосодержание топлива, кг/мі

влагосодержание воздуха, кг/мі;

Удельный выход азота:

м3/м3топ

где содержание в природном газе азота, % объема.

Удельный выход кислорода:

м3/м3топ

Удельный выход водяного пара

Удельный выход продуктов горения:



м3/м3топ

где удельный выход углекислого газа;

удельный выход азота;

- удельный выход кислорода, не участвующего в процессе горения;

где - удельный выход водяных паров;

Запишем уравнение материального баланса для процесса горения:

- удельный расход топлива, кг/м3 топ,

- удельный расход воздуха, необходимый для сжигания 1 м3, кг/м3 топ,

- удельная масса влаги, содержащейся в окислителе и воздухе, кг/м3 топ,

- удельный выход углекислого газа, образующегося в процессе горения, кг/м3 топ

- удельный выход азота в процессе горения, кг/м3 топ,

- удельный выход кислорода, выделившегося при процессе горения из подаваемого в установку атмосферного воздуха, кг/м3 топ,Размещено на http://www.allbest.ru/

=кг/м3топ



Где , кг/м3топ

=кг/м3топ

=кг/м3топ

=кг/м3топ

=кг/м3топ

Приход	кг/м3топ	%	Расход	кг/м3топ	%
Топливо	0,7278	8,5		1.9605	10,8
Окислитель	8,2054	91,5		1,6428	9,7
				4,7606	74,7
				0,5642	4,8
Итого	8,9332	100	Итого	8,9281	100

Невязка баланса составляет 21,391 грамма (0,1763%)следовательно, удельный расход окислителя и удельные выходы продуктов горения определены верно.

Исходя из материальных расчетов процесса горения, можно сделать вывод, что масса окислителя в приходной части составляет около 91%, т.е. большую её долю. 3/4 расходной части составляет удельный выход азота, что объясняется высоким содержанием этого элемента в составе окислителя.

2.2 Материальный расчет технологического процесса

В материальном расчете технологического процесса необходимо определить удельный расход технологического сырья и удельные выходы продуктов обжига известняка, кг/кгCaO

Запишем уравнение материального баланса для технологического процесса:

Определяем удельный расход технологического сырья:

,

гдеунос технологического сырья в % от массы технологического сырья,

96%содержание в известняке;

- степень диссоциации,

- молярная масса карбоната кальция;

- молярная масса углекислого газа.

Удельный расход влажного технологического сырья

,

влагосодержание технологического сырья;

Удельный выход уноса



Удельный выход неразложившихся карбонатов кальция и магния, окиси магния, углекислого газа, водяных паров и извести:

Удельный выход СО2 складывается из удельного выхода СО2из удельного выхода

Удельный выход водяных паров:

Технологическим продуктом является известь, которая представляет собой многокомпонентный продукт.



В состав извести входят: СаО,, неразложившиеся карбонат кальция СаСО3, карбонат магния ,и не прореагировавшие примеси.

С учётом приятых единиц измерения материального баланса технологического процесса, то удельный выход извести составит .

Исходя из этого находим удельный выход технологического продукта:

Удельные выходы углекислого газа и водяных паров:

Проводим проверку материального баланса:

Наибольшей составляющей расходной части является масса технологического продукта и влага продукта. Значение небаланса равно0,0012 кг/кгCaO - это0,005% от приходной части.

Таблица 2

Приход	кг/кгCaO	%	Расход	кг/кгCaO	%
mтс	m(CaCO3)	1,9175	86,37	mтп	m(CaO)	1	45
	M(MgCO3)	0,0185	2,72		m(MgO)	0,0088	1,3
	mвл	0,2	9,09		m(CaCO3)	0,0384	2,48
	mприм	0,038	1,82		mприм	0,0387	1,74
					m(CO2)	0,807	36,77
					mвл	0,2	9,08
					mун	0,06	3,63
Итого:	2,2	100	Итого:	2,1988	100

На основе материального баланса технологического процесса можно сделать вывод, что при получении жжёной извести вследствие реакции разложения технологического сырья, помимо неё, более трети из всех продуктов реакции составляет углекислый газ, являющийся следствием термического разложения карбоната магния и карбоната кальция. Технологический продукт предсатвляет собой многокомпонентную смесь, в состав которой входят оксид кальця СаО, оксид магния MgO , неразложившиеся карбонат кальция СаСО3, карбонат магния MgCO3, и не прореагировавшие примеси.



3. Тепловой расчёт теплотехнологического процесса

Для крупнокускового технологического сырья вопрос о выборе более выгодных технологических условий в рабочем пространстве высокотемпературной технологической установки однозначно решаетсяв пользу фильтруемого плотного слояс противоположным движением кусковых материалов сверху вниз и газов снизу вверх. Такие условия реализуются в конструктивной схеме шахтной печи, имеющей кроме зоны высоких температур (зоны обжига и горения (ЗО)) еще две технологические зонырабочего пространства: экономайзерную зону (ЭЗ) и зону регенеративного охлаждения (ЗРО) технологического продукта.

Через зону регенеративного охлаждения шахтных печей, отапливаемых парогенераторным газом, экономически выгодно пропускать только часть расходуемого на сжиганиятоплива воздуха, остальная часть воздуха подаётся через двухпроводные горелки и воздушные сопла в зону обжига (ЗО).Такая схема распределения воздуха обеспечивает удовлетворительную полноту сжиганияприродного газа при относительно небольших коэффициентах расхода воздуха.

При определенных условиях нагрева воздуха, вводимого в зону обжига(ЗО), помимо зоны регенеративного охлаждения (ЗРО), можно добиться заметного снижениявидимого удельного расхода топлива в процессе. Подводимый к двухпроводным горелкам и к воздушным соплам зоны обжига воздух нагревается путем использования теплоты отходящих газов в воздухоподогревателе (ВП).

Cучетом практических данных для горячих сечений ЗРО и ЭЗ принимаем:



Рис.1 Тепловая схема известково-обжигательной шахтной печи

Математическая формулировка задачи о выводе параметров тепловой схемы сводится к записи системы уравнений тепловых балансов зоны обжига (ЗО), экономайзерной зоны (ЭЗ), воздухоподогревателя (ВП) и зоны регенеративного охлаждения (ЗРО) технологического продукта.

Нахождение составляющих уравнений теплового баланса

1. Химическая теплота топлива :



кДж/кгСаО

2. Энтальпи топлива:

кДж/кгСаО,

где сm - удельная теплоемкость топлива:

3. Энтальпия горячего воздуха при входе в ЗО из ВП:

где ? - доля воздуха, проходящего через ВП

4. Энтальпия горячего воздуха на выходе из ЗРО:

кДж/кгСаО

5. Энтальпия технологического сырья при входе в ЗО :

кДж/кгСаО

где mЗОтс - удельный расход технологического сырья через выходное сечение ЗРО



6. Энтальпия технологического продукта на выходе из ЗО:

кДж/кгСаО

7. Тепловой эффект эндотермических реакций и фазовых превращений в ЗО:

кДж/кгСаО

8. Энтальпия отходящих из ЗО газов:

9. Теплота химического недожога для ЗО:

кДж/кгСаО

10. Потери теплоты через ограждения ЗО:

Все эти величины являются зависимыми от видимого удельного расхода топлива, который можно найти из теплового баланса зоны обжига подставив известные данные:

37000b+59,6168b+731,6978b-4410,976b+1947,672=

=1306,698+3178,548+15431,78b+862,4234+1110b+507,514827325,25=3907,5122

b=0,143 м3/кг CaCO3

3.1 Тепловой баланс зоны обжига

По найденному ранее значению видимого удельного расхода топлива найдем недостающие величины и составим тепловой баланс:

Химическая теплота топлива. обжиг известняк шахтный печь

кДж/кгСаО

Энтальпи топлива

кДж/кгСаО

Энтальпия горячего воздуха при входе в ЗО из ВП

Энтальпия горячего воздуха на выходе из ЗРО

кДж/кгСаО

Энтальпия отходящих из ЗО газов

кг/кгСа

Теплота химического недожога для

ЗОкДж/кг

Таблица 3

Приход	кДж/кгCaO	%	Расход	кДж/кгCaO	%
1. Химическая теплота топлива	5453,79	64,10	1.Энтальпия технологического продукта на выходе из ЗО	1295,2989	13,98
2. Энтальпия топлива	7,23	0,17	2. Тепловой эффект эндотермических реакций в ЗО	3178,5714	45
3. Энтальпия горячего воздуха при входе в ЗО из ВП	118,869	2,12	3. Химический недожог	163,61	1,28
4. Энтальпия горячего воздуха при входе в ЗО из ЗРО	571,85	12,75	4. Энтальпия отходящих газов из ЗО	2494	34
5.Энтальпия технологического сырья при входе в ЗО	1499,451	20,86	5. Потери теплоты через ограждения ЗО	520,52	5,43

Невязка баланса 9,377 кДж/кгСаО (0,1%.) Все составляющие определены верно. Исходя из расчетов можно заключить, что большую долю приходной части зоны обжига извести составляет химически связанная теплота (64%), выделяемая при горении топлива, а также энтальпия сырья, пришедшего при температуре начала диссоциации. Расходная часть определяется в основном энтальпией отходящих газов, составляющей 45% а также теплотой, затраченной на осуществление эндотермических процессов в ЗО - 34%.



3.2 Тепловой баланс экономайзерной зоны

Энтальпия технологического сырья при входе в ЭЗ:

=кДж/кгСаО

Энтальпия отходящих газов из ЗО

кДж/кгСаО

Тепловой эффект эндотермических реакций и фазовых превращений в ЭЗ

=11,45·2·1(2-0,06)+2520·0.2=547,2311 кДж/кгСаО

Потери теплоты через ограждения

Значение энтальпии отходящих газов из баланса:



Принимаем tог=300°C

Получаем tог=165.17°C и пересчитываем энтальпию

Приход	кДж/кгCaO	%	Расход	кДж/кгCaO	%
1. Химический недожог	163,718	2,72	1. Энтальпия отходящих газов	1699,6328	44,7
2. Энтальпия отходящих из ЗО газов	2493,1963	96,39	2. Тепловой эффект эндотермических реакций в ЭЗ	575,2311	13,1
3. Энтальпия технологического сырья	38,5832	0,89	3. Химический недожог	163,718	2,72
			4. Энтальпия технологического сырья при входе в ЗО	1515,072	39,35
			5. Потери теплоты через ограждения рабочего пространства в ЭЗ	30,6783	1,13
Итого	3297,93	100	Итого	3288,35	100



Небаланс 1,857 (0,04%)следовательно температура отходящих газов была принята верно. Исходя из расчётов, мы видим, что экономайзерная зона выполняет свою функцию повышения энтальпии сырья с помощью теплоты отходящих газов (поступающих из зоны обжига) составляющей в приходной части рассматриваемой зоны 96%.

3.3 Тепловой баланс зоны регенеративного охлаждения

Энтальпия холодного воздуха при входе в ЗРО

кДж/кгСаО

Энтальпия горячего воздуха на выходе из ЗРО

кДж/кгСаО

Потери теплоты через ограждения ЗРО

кДж/кгСаО

Энтальпия технологического продукта на выходе из ЗРО, найденная из баланса:

Hтп=

кДж/кгСаО

Принимаем tтп=529°C

Получаем °C и пересчитываем значение энтальпии

кДж/кгСаO

Приход	кДж/кгCaO	%	Расход	кДж/кгCaO	%
1.Энтальпия технологического продукта на входе в ЗРО (выходе из ЗО)	1295,2989	99,22	1. Энтальпия технологического продукта	725,923	60,8
2. Энтальпия холодного воздуха на входе в ЗРО	10,8196	0,78	2. Энтальпия горячего воздуха на выходе из ЗРО	571,8588	37,41
			3. Потери теплоты через ограждения ЗРО	8,4156	1,79
Итого	1391,0531	100	Итого	1393,0834	100

Небаланс 2,03 кДж/кгСаО (0,3%)следовательно температура технологического продукта определена верно. Проанализировав тепловой баланс ЗРО можно сделать вывод, что зона весьма эффективно выполняет свою роль. В ней происходит значительное охлаждение технологического продукта и нагрев холодного воздуха за его счёт.

3.4 Тепловой баланс воздухоподогревателя



Энтальпия уноса и отходящих из ЭЗ газов:

Энтальпия холодного воздуха при входе в ВП

кДж/кгСаО

Энтальпия горячего воздуха на выходе из ВП

кДж/кгСаО

Потери теплоты через ограждения ВП

кДж/кгСаО

Энтальпия уноса и уходящих газовиз баланса:

Принимаем tуг=261°C



Получаем tуг=261,076°C и далее пересчитываем значение энтальпии для данной температуры

Приход	кДж/кгCaO	%	Расход	кДж/кгCaO	%
1. Энтальпия отходящих газов	454,9283	9,02	1. Энтальпия уходящих газов	352,2141	88,03
2. Энтальпия холодного воздуха при входе в ВП	20.09	0,98	2. Энтальпия горячего воздуха на выходе из ВП	121,2951	11,75
			3. Потери теплоты через ограждения ВП	1.518	0,22
Итого	464.93	100	Итого	467,032	100

Небаланс 3,9 кДж/кгСаО (0,9%)следовательно температура уходящих газов и остальные составляющие баланса определены верно. На основе анализа приходной и расходной части теплового баланса ВП можно сделать вывод, что в этой зоне можно было нагреть большее количество воздуха, либо нагреть то же количество до более высокой температуры, т.к. энтальпия уходящих газов достаточно велика и составляет более 88 % от всего расхода, в то время как энтальпия воздуха повышается незначительно.

Материальный баланс теплотехнологического процесса обжига извести

Приходная часть:



Расходная часть:

Приход	кг/кг CaO	%	Расход	кг/кг CaO	%
1.Влажное технологическое сырье,	2,22	42,86	1. Жженая известь,	1,12	21,17
2. Влажное топливо,	0,25	4,83	2. Унос,	0,06	1,55
3. Влажный воздух,	2,71	52,31	3. Отходящие газы,	3,96	76,75
Итого	5,18	100	Итого	5,16	100

Небаланс 0,02кг/кгCao(0,38%)Видим, что значительную долю расходной части составляю отходящие газы(76%), теплоту которых можно использовать с большей энергоэффекивностью, чем при заданных параметрах, увеличив коэффициент расхода воздуха через зону ВП.



3.5 Тепловой баланс рабочей камеры

Энтальпия воздуха:

кДж/кгCaO

Тепловой эффект эндотермических реакций:

кДж/кгCaO

Потери теплоты через ограждения рабочего пространства:

507,5148+49,678+23,6139=559,807кДж/кг CaO

Приход	кДж/кгCaO	%	Расход	кДж/кгCaO	%
1. Химическая теплота топлива	1110	90,73	1. Энтальпия технологического продукта	102,7492	1,64
2. Энтальпия топлива	7,0965	0,26	2. Тепловой эффект эндотермических реакций	3725,7791	60
3. Энтальпия воздуха	141,8,	8,39	3. Химический недожог	119,718	1,91
4. Энтальпия технологического сырья	38,9832	0,62	4. Энтальпия отходящих газов и уноса	1699,6328	27,17
			5. Потери теплоты через ограждения рабочего пространства	559,807	9,28
Итого	6252,834	100	Итого	6256,6863	100

Небаланс 3,85кДж/кгCaO(0,06%). Видим, что большую долю приходной части составляет химически связанная теплота, выделившаяся при горении топлива (95,7%). Из расходной части видно, что в основном эта теплота затрачивается на осуществление эндотермических процессов, связанных с поглощение тепла ( 60%).



4. Определение размеров рабочей камеры шахтной известково-обжигательной печи

Конструктивная схема рабочей камеры шахтной известково-обжигательной печи изображена на рис. 1

Рисунок 1- Конструктивная схема шахтной известково-обжигательной печи

1-загрузочное устройство, 2-взрывной клапан, 3-стены, 4-воздушные сопла, 5-двухпроводные горелки, 6-однопроводные горелки, 7-разгрузочная решетка, 8-барабанный затвор

Рабочее пространство ЗО и ЭЗ имеет форму цилиндра. Площадь его поперечного сечения рассчитывается по напряжению PS , которое обычно имеет значение 0,12…0,16 кгCaO/(м2•с). Принимаем PS=0,15 кгCaO/(м2•с), тогда



S=P/ PS=1,24/0,15=8,26 м2.

Внутренний диаметр шахтной печи в пределах зоны обжига и экономайзерной зоны определяется как

D=(4S/р)0,5=(4•8,26/3,14)0,5=3,19 м.

Нижнее сечение ЗРО представляет собой квадрат со стороной В, площадь этого сечения принимается равной (0,35…0,40)S. Принимаем исходя из нормируемого напряжения

==4 м2.

Средняя площадь поперечного сечения ЗРО равна

мІ.

Сжигание топлива в среднем ярусе (при газовом отоплении с помощью шести-восьми горелок) ведется в основном потоке воздуха, поднимающегося снизу и нагретого до 600-800 в результате охлаждения обожженной масс, опускающихся вниз. Поэтому высоту ЗО шахтной печи, отапливаемой природным газом, целесообразно принимать по практическим данным равной LЗО=4 м.

Высота ЭЗ и ЗРО рассчитывается по продолжительности нагрева технологического сырья в ЭЗ - фЭЗ и охлаждения технологического продукта в ЗРО - фЗРО.

Расчет фЭЗ и фЗРО выполняется в следующей последовательности.

Находим средние по высоте зоны температуры газов, известняка, воздуха и технологического продукта.

°С.

°С.

°С.

°С.

Далее рассчитываем средние по высоте зон приведенные скорости газов и воздуха и соответствующие им числа Рейнольдса.

,

где - средний по высоте экономайзерной зоны удельный выход отходящих газов, рассчитываемый по формуле

Тогда

м/с;

где - коэффициент кинематической вязкости газов при , м2/с.

м/с;



где - коэффициент кинематической вязкости воздуха при , м2/с.

Ведомым теплообменом в ЗРО и ЭЗ является теплоотдача, значит можно определить коэффициенты теплоотдачи. Коэффициенты теплоотдачи от газов к поверхности кусков и от поверхности кусков к воздуху при Re>200 определяем по зависимости:

Коэффициенты теплоотдачи от газов к поверхности кусков и от поверхности кусков к воздуху при Re>200:

Вт/(м2•К),

где - коэффициент теплопроводности газа при .

Вт/(м2•К),

где - коэффициент теплопроводности воздуха при .

Далее рассчитываем средние по высоте зон числа Био:

где - коэффициент теплопроводности технологического сырья при , кВт/(м•К).



где - коэффициент теплопроводности жженой извести при , кВт/(м•К).

Полученные коэффициенты Bi определяют соотношение изменения темпов температуры в слое, и следовательно скорости теплоотдачи. Видим, что в ЗРО процесс буде идти медленнее.

Находим условную удельную теплоемкость известняка в ЭЗ с учетом эндотермических эффектов реакции термического разложения MgCO3 и испарения влаги технологического сырья, кДж/(кг·град):

кДж/кгК

mтс - средний по высоте ЭЗ удельный расход технологического сырья, кг/кг CaO.

Находим среднюю по высоте ЗРО удельную теплоемкость извести, кДж/кгК:

mn= кДж/кгК;

Продолжительность нагрева известняка в ЭЗ и охлаждения извести в ЗРО находим по формулам:

Видим, что время пребывания в ЗРО немного больше чем в ЗО.

Высоты экономайзерной зоны, зоны регенеративного охлаждения и полная высота рабочего пространства шахтной известково-обжигательной печи:

м

Полная высота рабочего пространства шахтной известково-обжигательной печи, обеспечивающей заданную производительность, м:

где 1,25 - коэффициент, учитывающий высоту газового коллектора;

е - порозность плотного слоя кусковых материалов, е ? 0,5.



Заключение

Рассмотренная шахтная печь, для обжига извести обеспечивает заданную производительность 1,56 кг СаО/с.

При анализе расчетно-структурной схемы определено, что температура начала диссоциации равна в зоне обжига 900°С, а конца - 1250°С. Потери через внешнее ограждения рабочего пространства составляют 507,51кг/кгСаО,что составляет5,4 % от всей теплоты, поступающей в печь. Наибольшую часть этих потерь составляют потери в ЗО, что объясняется интенсивностью теплообмена в данной зоне. Числовые значения небалансов между приходной и расходной частью при составлении теплового и материального баланса показывают, что расчет обжига известняка произведен верно.

Составленние теплового баланса, который в результате показал, что наибольшая составляющая приходной части теплового баланса - химически связанная теплота топлива (95%), расходной части - тепловой эффект эндотермических реакций (60%). Числовое значение небаланса между приходной и расходной частями, равное 3,85кДж/кгCaO - 0,06 % от приходной части, говорит о том, что расчет теплового баланса теплотехнологического процесса обжига известняка произведен верно.

Составления материально баланса, который показал нам, чтозначительную долю расходной части составляют отходящие газы(76%), теплоту которых можно использовать сбольшейэнергоэффекивностью, чем при заданных параметрах, увеличив коэффициент расхода воздуха через зону ВП.

Наибольшую высоту имеет ЗО равную 4 м (64,4 % от общей высоты рабочего пространства), где и происходит основной процесс- обжиг известняка, рабочее пространство ЭЗ составляет 1,56м (31,4%), ЗРО- 0,261 м (4,21%). Рассчитанная высота рабочего пространства 6,21 м обеспечивает продолжительность нагрева, температуры веществ по зонам установки и требуемые параметры продукта на выходе.

Продолжительность нагрева известняка в экономайзерной зоне составляет 1ч.46мин., время охлаждения извести в зоне регенеративного охлаждения составляет 1ч.28мин., с истечением которого воздух нагревается в зоне до температуры1062°С.

В связи свышеизложенным можно сделать вывод, что цель работы достигнута, все задачи связанные с ней решены.



Список использованной литературы

1. Кондаков С.А. - Высокотемпературные процессы и установки. Теплоэнергетический расчет известково-обжигательной печи. Методические указания по выполнению курсовой, Брянск, 2002г.;

2. Ключников А.Д. - Высокотемпературные теплотехнологические процессы и установки, Москва, 1989г.;

3. Бакластов А.М. - Промышленные тепломассообменные процессы и установки,Москва, 1986г.



Список использованных обозначений

1) - удельный расход топлива, кг/м3топ,

2) - удельный расход воздуха, необходимый для сжигания 1 м3, кг/м3топ,

3) - удельная масса влаги, содержащейся в окислителе и воздухе, кг/м3топ,

4) - удельный выход углекислого газа, образующегося в процессе горения,кг/м3топ ,

5) - удельный выход азота в процессе горения, кг/м3топ,

6) - удельный выход кислорода, выделившегося при процессе горения из подаваемого в установку атмосферного воздуха, кг/м3топ,

7) - удельный выход водяных паров, выделившихся в ходе процесса горениякг/м3топ,

8) масса сухого технологического сырья, кг/кгСаО;

9) - массатехнологического продукта, кг/кгСаО;

10) - температура технологического сырья на входе в ЗО, єС;

11) - температура начала термической диссоциации (начала процесса), єС;

12) - температура технологического продукта,єС;

13) - температурный уровень процесса, єС;

14) - температура горячего воздуха в ЗРО, єС;

15) - температура горячего воздуха в ЗО, єС;

16) - низшая теплота сгорания топлива, МДж/мі;

17) - химическая теплота топлива,кДж/кгСаО;

18) - теплота химического недожога, кДж/кгСаО;

19) - потери теплоты через ограждения ЗО,ЗРО,ЭЗ,ВП кДж/кгСаО;

20) - энтальпия топлива на входе в установку,кДж/кгСаО;

21) - энтальпия воздуха кДж/кгСаО;

22) - энтальпия технологического сырья, кДж/кгСаО;

23) -энтальпия технологического продукта, поступающего в ЗРО кДж/кгСаО;

24) - энтальпия отходящих газов, кДж/кгСаО;

25) - энтальпия уходящих газов, кДж/кгСаО;

Размещено на Allbest.ru

...