Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
Следует отметить, что с достаточной степенью точности подобные расчеты более удобно выполнить по упрощенной методике М. Б. Равича (см. разд. 1.4 кн. 2).
509
Приложение 2. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС И РАСХОД ТОПЛИВА
На основании закона сохранения энергии расход тепла в печи должен быть равен приходу тепла в печь. Тепловой баланс печи позволяет определить расход тепла, следовательно, и топлива для нормального питания печи теплом.
По уравнению теплового баланса вообще можно определить не только расход топлива, но другую интересующую нас величину путем решения уравнения с одной неизвестной величиной. Обычно уравнение теплового баланса составляется в тепловых единицах ккал/ч или ккал/кг (кДж/ч, кДж/кг) материала. Для вращающихся печей тепловой баланс может быть рассчитан на рабочее пространство печи, на отдельные зоны печи или на всю установку в целом. Если рабочее пространство печи разделить на отдельные зоны и баланс тепла составить для каждой зоны, то совместное решение уравнений позволяет найти температуры на границах зон; следовательно, температурную кривую обжига по длине печи.
Рассмотрим методы расчета теплового баланса печи.
Приход тепла
Тепло горения топлива. Обозначим расход топлива В кг/ч (или нм3/ч для газа).
При теплотворности топлива Qнр, кДж/кг (нм3) количество тепла от горения топлива будет
Qmp = QHPB, кДж/ч. (38)
Физическое тепло топлива. При определении количества физического тепла, вносимого топливом, обычно учитывают тепло подогретого топлива. Пылевидное топливо поступает для сжигания подогретым до температур 50-100 °С от пылеприготовительных установок при совмещенном помоле и сушки угля.
Жидкое топливо перед сжиганием подогревают до температур 55-90 °С с целью уменьшения вязкости при транспортировании по трубам.
Высокотеплотворное газообразное топливо сжигается в печах неподогретым, поэтому его физическое тепло имеет очень малые значения и может не учитываться.
Физическое тепло топлива при известной температуре определяется по формуле:
е™ = <*л (39)
510
где с0' — средняя теплоемкость топлива, равная для твердого топлива с0 = = 0,25 ккал/(кг-°С) (1,05 кДж/(кг-°С)); для жидкого топлива с0' = 0,5 ккал/(кг-°С) (2,09 кДж/(кг-°С)); для газообразного топлива принимается обычно его теплосодержание i ’ = c'tm при данной температуре по таблицам теплосодержаний газов.
Физическое тепло воздуха. Учитывают для подогретого воздуха, идущего для горения топлива,
= (40)
где L — действительное количество воздуха, подаваемое для горения в нм3/кг топлива или нм3/нм3 газа. Если подогревается часть воздуха, то принимается только подогретая часть воздуха; i' — теплосодержание воздуха в ккал/нм3 может быть принято в зависимости от температуры подогрева по i—t диаграмме (см. рис. 2).
Расход тепла
В печах тепло расходуется на технологические процессы (полезные затраты тепла), но большая часть тепла теряется в окружающую среду и уносится из рабочего пространства с уходящими газами.
Расход тепла на нагрев материалов. Тепло, необходимое для нагревания материалов, рассчитывается по заданной производительности печи и по изменению теплосодержания материала при нагреве от начальной температуры до конечной по формуле:
е„=/>(сА-сА)>кД^4’ (4|)
где Р — производительность по обожженному материалу, кг/ч; с/н — начальное теплосодержание материала, ккал/кг; cktk — теплосодержание материала в конце нагрева до конечной температуры обжига, ккал/кг (кДж/кг).
Обычно начальное теплосодержание рассчитывается для сухих шихтовых материалов при начальной температуре, с которой они поступают в печь.
Конечное теплосодержание определяется для продукта, выходящего из рабочего пространства или из зоны обжига печи, имеющего конечную температуру. Поэтому
Q = Pc.t, - Pet, кДж/ч, (42)
Z-'M к к Н н’
где Рш — количество шихтовых материалов, загружаемых в печь, кг/ч; сн начальная теплоемкость шихты в ккал/(кг-°С), для сухого сырья 0,25 ккал/ (кг-°С) (1,05 кДж/(кг-°С)).
511
В том случае, когда в приходной части баланса учитывается тепло, поступающее с шихтовыми материалами, расход тепла на нагрев материала рассчитывается только по конечному теплосодержанию.
Для избежания ошибок в расчете теплового баланса в данном случае расход тепла на нагрев материала считается как нагрев от до /к°, и в приходных статьях не рассматривается тепло, вносимое материалом.
Расход тепла на испарение влаги. Количество влаги, испаряемой из материала, определяется по абсолютной или относительной влажности, с которой материал поступает в печь:
W W
^ВЛ=РС — = РС----------- , кг/ч, (43)
100 100-w
где и'а — абсолютная влажность материала, %; w — относительная влажность материала, %; Рс — количество сухого материала, загружаемого в печь, кг/ч;
р = р -W, кг/ч. (43')
С BJI BJl v '
Испарившаяся влага нагревается до температуры отходящих газов и уходит из печи вместе с ними, поэтому:
??исп
600 + -^2_* -fH v 0,804 ^
^вл ’ 4,187 , кДж/ч. (44)
где 600 — скрытая теплота парообразования, ккал/кг влаги; с., „ — средняя
Зо^ч. . _______ _____ 2
теплоемкость водяного пара, ккал/(нм -°С); t —температура уходящих из печи газов, °С; /п — температура материала, поступающего в печь, °С.
