Роговой_задачи
.pdfпостроении процесса, сходимость частей баланса счи таем удовлетворительной.
г) Расчет удельных расходов топлива
При определении удельного расхода топлива учиты
ваем к. п. д. топки, принимаемый в данном случае Чт=
=0,90. При этих условиях удельный расход теплоты
составит'
на 1 кг испаренной влаги |
|
||
qT = - |
q |
2750 |
= 3060 кДж; |
|
= - |
||
'1')1> |
0,9 |
|
|
на 1 кг шликера |
|
|
|
3060·4900 |
|
||
qш = 15 000 |
~ 1000 кДж; |
H~ 1 кг порошка
3060·4!)0О
qn = 8920+ 1080 = 1500 кДж;
на 1 кг сухого вещества
|
3060·4900 |
= 1680кДж. |
|
|||
qc = |
8920 |
|
||||
УделЬ}IЫЙ расход натурального топлива - природного |
||||||
газа: |
|
|
|
|
|
|
на 1 кг испаренной влаги |
|
|
|
|||
ВК = |
q'l! |
3060 |
|
|
||
Qи |
== 37 330 = 0,082 мВ: |
|
||||
на 1 т шликера |
|
|
|
|
|
|
_ |
0,082·1000·4900 _ |
3, |
||||
Виm - |
|
15000 |
|
-26,8м, |
||
на 1 т порошка |
0,082·1000.4900 |
|
|
|||
Ви п = |
= 40,2 м3 , |
|||||
|
10000 |
|
||||
на 1 т сухого вещества |
|
|
|
|||
|
0,082·1000·4900 |
з |
||||
Ви с = |
8920 |
|
= 45 м |
• |
120
Удельный расход условного топлива: на 1 кг испаренной влаги
В = .!l:!..- = |
3060 |
= О 102 кг' |
||
у с |
QyC |
29 300 |
' |
, |
на 1 т шликера |
0,102·1000·4920 |
|
||
Ву ш = |
|
|||
15000 |
= 33,4 |
кг; |
||
на 1 т порошка |
0,102·1000·4900 |
|
||
Ву•п = |
|
|||
10000 |
= 50 кг; |
|||
на 1 т абсолютно сухого вещества |
|
|||
Ву с = |
0,102·1000·4920 |
|
||
8920 |
= 56 кг. |
6. Расчет часовых расходов тепла, топлива
и теплоносителя
Часовой расход теплоносителя по массе с начальны
ми параметрами составляет
L1 = ll!Gw = 2,35·4900 = 11500 кгlч.
Объемный часовой расход опрмеляют по формуле
yO_~ |
(VI.12) |
|
1 - 1'1 |
||
|
где '\'1 - ПЛОТНОСТЬ теплоносителя, кг/м3,
1'1 = J.Lco. 1'со, + J.LH.O "н,о+ fло, 1'0. + f.tN. 1'N,'
Подставляя в эту формулу числовые значения из
табл VI 5, получаем
1'1 = 0,059.1,997 + 0,121.0,805 +0,081·1,43 +
+ 0,739·1,25 = 1,254 кг/мВ.
Подставляя числовые значения в формулу (VI.12),
получаем: |
11500 |
|
|
|
|
|
|
||
v? = -- = 9150 мВ!ч |
. |
|||
1 |
1,254 |
|
||
Объемный часовой расход теплоносителя при t1= |
||||
= 1200° С составит |
273 + 1200 |
|
|
|
Vtt = 9150 |
=49400м8Zч. |
|||
273 |
121
Часовой расход отработанного теплоносителя по
массе
L2 = 1"tJ.Gw = 3,35·4900 = 16 400кг/ч.
Удельную массу отработанного теплоносителя на 1 кг
испаренной влаги определяем следующим расчетом удельный объемный расход теплоносителя с началь
ными его параметрами
VO =_l_ = |
2,35 = |
187м3' |
|
1 1'1 |
1,254 |
' |
, |
удельный объемный расход отработанного теплоно
сителя
|
1 |
= 1 |
|
1 |
|
115 м3 |
VO = VO + - |
' |
87 + -- = 3 |
' |
|||
2 1 |
I'п |
|
0,805 |
. |
/Тогда удельная. масса отработанного теплоносителя
составит |
|
[" |
|
3,35 |
|
|
|
||
|
" |
|
|
|
|
||||
|
= - |
О |
= -- = 1 075 кг м3 |
||||||
|
<2 |
|
|
3 115' |
|
. |
|||
|
|
V2 |
|
' |
|
|
|
||
Определяем часовой (объемный) расход отработан |
|||||||||
ного теплоносителя |
|
|
при нормальных |
условиях и t2 = |
|||||
=800 С: |
|
L |
|
|
16400 |
|
|
|
|
|
V |
|
|
15250 МS/Ч' |
|||||
|
= - |
|
2 = -- = |
||||||
|
2 |
1'2 |
|
1,075 |
|
/ |
, |
||
|
|
|
|
|
|
273 + 80 |
|
|
|
V2 t=15250 |
273 |
= |
19750м3jч. |
||||||
Рассчитываем часовой расход теплоты в рабочей ка |
|||||||||
мере сушилки: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qq = |
qtJ.Gw = |
|
|
2750·4900 = |
13450 000 кДж/ ч. |
||||
Требуемая тепловая мощность топок |
|
||||||||
|
|
|
13450000 |
|
|
||||
Фтq=-= |
0,9 |
=4170 кВт. |
|||||||
|
|
ТJ'P |
|
|
|
|
|
|
|
Определяем |
часовой |
расход |
топлива |
натурального |
|||||
(природного газа) и условного: |
|
|
|
||||||
ФТ ч,3 6·1()З |
|
|
4170·36·103 |
15·106 |
|||||
Вв.ч = |
Qи |
|
|
= |
37 ;30 |
|
= 37330 = 400 и3jч; |
||
|
|
фм'3,6.103 15·106 |
|
||||||
Вуоч = |
|
QyO |
= 29300 = 512 кгjч. |
122
7. Расчет топочных устройств
Топки проектируют вертикальные цилиндрические
встроенные. Подобная конструкция топочных устройств при газовом отоплении хорошо себя оправдала в рабо
те всех распылительных сушилок минского типа, пост
роенных на заводах керамических плиток. По наруж
ному кольцу сушильной камеры, на равном расстоянии
друг от друга, распола~аются шесть топок, т. е. количе
ство топок nт=6. Требуемая тепловая мощность одной
топки составит
ф4170
фт = - = - |
= 695 кВт. |
nт |
6 |
Резерв принимаем 20%.
Расчетная тепловая мощность одной топки составит
фтр = 1,2.695 = 775 кВт.
Расчетное тепловое напряжение топки принимаем 110
справочным данным Rv=560 кВт/м3.
Расчетный объем топки составляет
V |
|
Фтр 775 |
|
|
=-=-=14м3 |
||
|
тр |
Rv 560 |
' |
Проектируем конструктивно |
топку цилиндрическую |
вертикальную высотой Нт=6,25 м и внутренним диа метром DT =0,6 м.
Конструктивный объем топки составляет
|
|
т |
3 14·0 6·0 6 |
|
|
|
V |
|
1tD; Н |
25 = 1 |
76 |
м3 |
|
т К |
= --- =' , , 6 |
|||||
|
4 |
4'" |
|
|
что определяет дополнительный запас 25% к расчетно
му объему и дает возможность повысить производитель ность сушилки по испаряемой влаге в случае увеличе
ния влажности шликера.
Расчетный часовой расход газообразного топлива
определяем с запасом 20 %, что составляет
ВН ч = 1,2·400 = 480 м3jч.
Расчетный расход на одну горелку составляет
480
6 = 80 м3jч.
Принимаем к установке горелки типа ИГК-60-М.
123
8. Подбор циклонов
в качестве пылеосадительных устройств к установке
принимаем циклоны НИОГаза серии UH-15. Согласно данным каталога [46], максимальная пропускная спо
собность циклона наибольшего типоразмера диамет
ром 800 мм составляет Vц=6800 м3/ч газов.
Расчетное количество циклонов составляет
N= V2t = 19750 = 3.
цVц 6800
Принимаем к установке четыре циклона диаметром 800 мм. Расчетная пропускная способность одного цик
Jlона составляет
Vцр = |
19750 |
|
3 |
|
|
-4-=4950 |
м |
rЧ • |
|
||
Размеры входного патрубка, СОГJlасно каталожному |
|||||
эскизу, dB 1=0,48·0,208 |
м. Площадь сечения |
входного |
|||
патрубка F=O,1 м2• Скорость во входном патрубке цик |
|||||
лона |
|
|
|
|
|
4950 |
= 13,7 м с, |
|
|||
ro = 0,1.3600 |
|
||||
что является допустимым. |
|
|
|
|
|
ПЛОlЦадь поперечного сечения |
циклона |
составляет |
|||
F - 3,14·0,8·0,8 - 052 2 |
|
||||
ц- |
4 |
- , |
|
м. |
|
Определяем условную скорость, отнесенную ко все
му сечению циклона:
4950 о>ц = 0,52.3600 = 2,65 м/с.
9. Расчет аэродинамических сопротивлений
С х е м а а э р о Д и н а м и ч е с к о г о т р а к т а (сог
ласно компоновочному чертежу) такова: из конусной
части сушилки отработанные газы проходят закруглен
ное колено диаметром 1000 мм, затем следуют по пря
мой участка трубопровода того же диаметра, длиной
124
5,7 м, после чего газовый поток на подходе к циклонам
проходит еще два закругленных колена (неизменного
диаметра) 11 далее он разветвляется на четыре отвода к входным патрубкам каждого циклона
ИЗ циклонов очищенные от уносов газы поступают в сборник и симметричные собирающие тройники, затем
проходят два закругленных колена и через конфузор
поступают во всасывающий патрубок вентилятора. Из
выхлопного патрубка газы проходят диффузор и через выхлопную трубу диаметром 1000 мм выбрасываются
Б атмосферу. |
|
|
Подсчет аэродинамических |
сопротивлений. |
Расче |
TO~ определяем лишь местные |
сопротивления |
Сопро |
тивления трения в связи с относительной малой протя
женностью газохолодного тракта учитываем 20% -ной надбавкой к сумме MecTHplx сопротивлений. Давление (отрицательное), создаваемое выхлопной трубой, в рас
чет не вводим, а оставляем его запасным. Все размеры \ для подсчета сечений газоходного тракта принимаем по /чертежу, а коэффициенты местных сопротивлений - по справочным данным. Расчет ведем по элементам сопро
тивления газоходного тракта.
1) Вход в приемное отверстие колена:
секундный расход отработанных газов
V |
|
У21 |
19750 |
|
5м3 с· |
|
с |
= - = -- =5 |
, |
||||
|
3600 |
3600 |
|
' |
||
сечение трубопровода |
|
|
|
|
||
|
|
nD2 |
3, Н· 1·1 |
= 0,785 м2; |
||
F = - = |
4 |
|||||
|
|
4 |
|
|
|
|
скорость газового потока |
|
|
|
|||
|
|
УС |
5,5 |
|
|
|
|
|
00= - --- =7мс' |
|
|||
|
|
F |
0,785 |
|
' |
|
плотнОсть газов 1'2= 1,075 кг/мЗ; |
~1 = 1; |
|||||
коэффициент местного сопротивления |
||||||
сопротивление |
|
|
|
|
|
|
002 |
|
7·7 |
|
|
|
|
Zl=~1-2 '\'2 = }-- 1,075 = 2,7 мм ВОД. СТ. (26,42 Па). |
||||||
g |
|
19,62 |
|
|
|
|
12$
2) Три плавных колена:
коэффициент местного сопротивления ~2=3 ·0,2=6.
7·7
Z! = 0,619,621 ,075 = 1,6 ММ ВОД. СТ. (15,7 Па).
3) Разветвление на подходе к циклонам ~з=0,2.
7·7
Zз = 0,2 -- 1,075 = 0,5 ММ ВОД. СТ. (4,9 Па). 19,62
4) Сопротивление циклонов. По справочным данным для циклонов НИИОГаза ~4= 105:
Z,= 105 |
2,65·2,65 |
ММ ВОД. СТ. (397 |
Па). |
62 1,075= 40,5 |
|||
|
19, |
|
|
5) Сопротивление собирающего тройника ~5=0,5:
7·7
Z5 = 0,5 19,621,075 = 1,35 ММ ВОД. СТ. (13,2 Па).
6) Два плавных колена на подходе к всасывающему
патрубку вентилятора ~б=О,2·2=0,4:
7·7
Z6=0,419,621,075=1,1 ММ ВОД. СТ. (10,8 Па).
7) Конфузор у всасывающего патрубка вентилятора
~7=0,1 :
7·7
Z7 = 0,1 - 96 1,075 = 0,3 ММ ВОД. СТ. (2,94 Па).
1 , 2
8) Диффузор У выхлопного патрубка вентилятора
~8=0,2:
7·7
Zs = 0,2 19 ,621,075 = 0,6 ММ ВОД. СТ. (5.88 Па).
Сумма местных сопротивлений
8
Zи =.Ez = 2,7+ 1,6+ 0,5 +40,5 + 1,35+ 1,1 +0,3+
1
+ 0,6 = 48.65 ММ ВОД. СТ. (476.84 Па).
Сопротивление трения -20% местных сопротив
лений:
ZTP = О,2Zи = 0,2·48,65 = 9,73 мм ВОД. СТ. (95,4 Па).
126
Влияние запыленности воздуха учитываем надбавкой
по формуле [46]:
Zоб = (ZM + ZTp) (1 + К/А) ,
где К - опытный коэффициент, по справочным данным [46] для
молотой глины К=2,2,
/А - концентрация пыли по массе, КГ/КГ.
Согласно материальному балансу процесса сушки
(см. табл. VI.3), |
унос дымовыми |
газами составляет |
|
100 кг/ч. |
|
|
|
Часовой расход отработанного теплоносителя состав |
|||
ляет L2 =16400 кг. Тогда |
|
|
|
|
100 |
КГ/КГ' |
|
IJ = -- = О 0061 |
|||
r |
16400' |
|
, |
Zоб = (48,65 + 9,73) (1 + 2,2·0,0061) = 59 мм вод. ст. (579 Па).
С учетом 20% запаса на неучтенные потери прини
маем требуемое давление вентилятора:
Нгр = 1,2·59 = 71 мм вод. СТ. (695 Па).
10.Выбор вентилятора
Часовое объемное количество отработанного теПJIО
носителя составляет V2t = 19750 м3/ч. Требуемую пода
чу отсасывающего вентилятора принимаем с 25% -ным
запасом, что составляет
VTp = 1,25· 19 750 = 24700 или округленно 25 ООО~МЗ/Ч.
Требуемое давление составляет Нтр=71 мм вод. СТ. (69,6 Па). Расчетное давление вентилятора определя
ем по формуле
|
|
Н |
_ |
Н |
273 +t2 |
760 |
'\'в |
|
|
|
|
|
Р - |
ТР |
293 |
БУг' |
|
|
|
||
где |
( 2 |
- температура |
транспортируемых |
газов |
(в |
нашем |
случае |
|||
|
|
t2 =80 ОС), |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б- барометрическое давление (для Московской обл. Б= |
|||||||||
|
|
=745 мм рт |
ст, или 7300 Па); |
|
|
|
|
|||
|
I'в- плотность стандартного воздуха, равная 1,2. |
|
||||||||
|
Угплотность |
транспортируемых газов |
(в |
нашем |
случае |
|||||
|
|
'Уг=1075 кг/м!). |
|
|
|
|
|
|
Подставляя числовые значения, получаем;
Н _ |
273 + 80 |
J 760. r 1,2 _ |
мм вод, СТ, (950 |
Па). |
Р - 71 |
293 |
745 1,075 - 97 |
127
Принимаем к установке вентилятор среднего давле ния типа Ц9-55 (ЦВ-55) N2 12. Согласно графическои
характеристике этого вентилятора, его динамическое
давление при V=25000 м3fч составляет Нд=7 мм
вод. ст. (68,7 Па).
Полное давление составляет
НОOJl = Нр + Нд = 97 + 7 = 104 мм вод. ст. (1020 Па),
По графической характеристике находим: частота
вращения 11!=450 об/мин и коэффициент полезного дей
ствия 'I1B=0,5.
ДЛЯ условий транспортирования запыленного возду
ха мощность электродвигателя на валу определяем по
формуле
N= 1,2VTp H p
3600. 102 '\]в 1)0 '
где fJп - коэффициент полезного действия привода.
Для клиноременных передач 'I1п=0,95;
1,2·25000·104
N = 3600·102.0,5·0,95 = 18 кВт.
Установленная мощность электродвигателя состав
ляет
Ny = NКз = 18·1,2"""22 кВт.
где Кв - коэффициент запаса, равный 1,2.
r.тJ а в а УН
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ ПЕЧЕй
§ 1. РАСЧЕТ ВРАЩАЮЩЕИСЯ ПЕЧИ ДЛЯ ОБЖИГА
ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА
1. Исходные даНltые
Часовая производительность печи Ом=75 т/ч
Влажность шлама WC=36%.
Температура отходящих из печи газов to г=2000 С.
Температура клинкера
выходящего из печи t~л = 1200° С;
»»» холодильника t~л = 100° С.
Потери |
при |
прокаливании |
сырья |
п. п. п.С =36%, в |
|||
том числе: CO~ сырья 35% и Н2О сырья 1%. |
|||||||
Температура шлама tш= 15° С. |
(%): |
S10~ = 14,8; |
|||||
Химический |
состав |
шлама |
|||||
|
|
|
C |
|
|
MgOC-О,75; SO~= |
|
A120~ -3,2; F20~ -2,7; CaO -42,25, |
|||||||
=0,3. |
|
|
|
|
|
|
|
Топливо - природный газ Елшанского |
месторож |
||||||
дения. |
|
|
|
|
|
|
|
Объемный |
состав |
сухого |
газа |
(%): |
СН4-93,2; |
||
~Нб-О,7; СзНв-О,б; С4Н10-О,б; N2-4,9. |
|
||||||
Теплота |
сгорания сухого |
газа |
Q~ = 35200 кДж/м3• |
||||
Плотность сухого газа Рс г=0,765 кг/мЗ• |
|
||||||
Температура газа tr = 11 о С |
|
|
(%) : |
Si02 - 22,9; |
|||
Химический |
состав |
клинкера |
|
||||
АI2Оз -5,7; |
Fе20з-4,15; CaO-65,45; |
MgO-l,3; |
|||||
SОз-0,5. |
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент избытка воздуха ап= 1,1.
Температура воздуха:
избыточного tB изб= 150° С;
вторичного tB вт=4000 С;
окружающего 'в= 15° С.
Коэффициент избытка воздуха перед дымососом
<Хд=1,8. |
/ |
9-266 |
129 |