Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
Для производства кислорода изготовителями предлагаются мощные кислородные блоки БР-1 различных модификаций производительностью до 12,5 тыс.
Таблица 4.62 Расходы атмосферного воздуха и технического кислорода, а также мощность кислородной станции для участка спекания
Концентрация кислорода в дутье С., % Годовой расход атмосферного воздуха Ко2, Гнм3/год Часовой расход воздуха Коз, Мнм3/ч Часовой расход технического кислорода Vt, Кнм3/м Производительность кислородной станции V’t, нм3/ч
25 10,5 1,35 76 95
27,5 9,19 1,18 111 139
30 8,12 1,04 141 177
361
м3/ч, БР-1 КЧ производительностью по техническому кислороду 11 тыс. м3/ч, БР-2 различных модификаций производительностью до 35 тыс. м /ч кислорода (из них технического — до 11 тыс. м3/ч). Кислородные блоки БР-1 и БР-2 представляют собой высокопроизводительные, автоматизированные, экономичные агрегаты низкого давления. Необходимо отметить, что стоимость кислорода снижается по мере увеличения производительности установок. Предприятию выгоднее иметь центральную крупную установку с распределением кислорода по трубам для различных потребителей.
2.4. Математическое моделирование тепловой работы вращающихся печей (по В. А. Арутюнову, В. В. Кобахидзе) [33, 40]
2.4.1. Тепловой и температурный режимы нагрева материала
Тепло, расходуемое во вращающихся печах на нагрев сыпучих материалов, подводится к ним в результате трех видов теплообмена: излучением от факела и раскаленной футеровки, конвекцией, а также излучением и теплопроводностью от закрытой материалом поверхности кладки. Математическое описание процессов внешнего (по отношению к нагреваемому материалу) теплообмена составляют, используя в качестве основного упрощающего допущения предположения о том, что печь может быть условно разделена на энергетически однородные участки (тепловые зоны). В пределах каждого из них температуру, радиационные характеристики и коэффициенты теплоотдачи от газа к нагреваемой поверхности можно считать постоянными величинами.
Допустим, например, что ограничивающая рабочее пространство печи поверхность состоит из т зон, площади которых равны F (г = 1,..., т), а газовый объем из п зон, ограниченных поверхностями F.(i = т + 1, ...,/)• Тогда в фундаментальной (прямой) постановке интегральное уравнение лучистого теплообмена в рабочем пространстве печи может быть представлено в виде:
арез=д.?асобФ*(-асо6, (4.372)
к=1
где Q,рез и Q.co6 — соответственно результирующий и собственный лучистые потоки на г-той поверхности; А. — поглощательная способность поверхности; Фи — разрешающий угловой коэффициент излучения с зоны к на зону /.
Конвективный теплообмен между объемными и поверхностными зонами описывают с помощью соотношения:
Qi ~ aft. - i)F(4.373)
362
где 0* — тепловой поток, подводимый к поверхности конвекцией; i — номер объемной зоны, граничащей с г'-той поверхностью.
Поступившее в слой перемещающегося вдоль печи материала тепло распределяется в нем в основном в результате контактной теплопроводности. При вращении печи происходит энергичное перемешивание сыпучего материала, температура по высоте слоя практически выравнивается, и его можно считать тонким в тепловом отношении телом, нагрев которого сопровождается многочисленными эндо- и экзотермическими реакциями. Например, в шихту печей для вальцевания кеков вводят в качестве реагента-восстановителя коксовую мелочь. В результате часть используемого на нагрев сыпучего материала тепла получают непосредственно в зоне технологического процесса во время частичного окисления углерода и образующихся в результате переработки шихты паров металлического цинка.
В соответствии с принятым допущением задачу “внутреннего теплообмена”, с помощью которой характеризуют изменение температуры перерабатываемого материала в пределах f-той зоны описывают, используя уравнение ее теплового баланса:
cmG(t[' -1’) = + q; + e/p; I- = 1,.... Ш, (4.374)
где t' и t" — температура материала в началу и в конце /-той зоны; ст. — средняя удельная теплоемкость материала в заданном интервале температур (t" -1'.)\ G — производительность печи; 0.эр — мощность стоков (источников) тепла в объеме материала, обусловленных протеканием фазовых превращений, а также эндо- и экзотермических реакций.
Продукты сгорания топлива и технологические газы, перемещающиеся в рабочем пространстве печи, интенсивно перемешиваются. Поэтому для описания процессов распределения тепла в газовой фазе может быть использовано уравнение теплового баланса, которое для i-той объемной фазы имеет вид:
/+1
У^с^-()) + У^с^^-^) = дГ + ^'+в1'Р^’ = т + 1, ...,/. (4.375)
1=1
где К г и сп г — соответственно расход и удельная теплоемкость смеси продуктов сгорания топлива и технологических газов, поступающей в /-тую зону из соседней объемной зоны; V и с — соответственно расход и удельная
техя.г техн.г л
теплоемкость технологических газов, поступающих в 7-тую объемную зону через поверхность F. перерабатываемого материала; t! и t " — температура газовой фазы в начале и конце /-той зоны; Q ’ v — мощность источников (стоков) тепла в газовом объеме, связанная с протеканием экзо- и эндотермических реакций.
