Физическое тепло при Т= 20°С

6.1.1.1. Физическое тепло при Т= 20°С.

Теплоемкость шихты:

WC

Ср=12,27+2,06*10'3283 - 2,68 *105 * 1/283 =9,51 Дж/моль*град

С = 9,51 * 1000/195,86= 84,12 Дж/кг*град

WO3

Ср=17,58 + 6,79 * 10 - 3*283=19,5 Дж/моль * град

С =19,5 *1000/231,82= 84,12 Дж/(кг * град)

TiC

Ср = 13,29 - 1,94*10" 3*283-4,21*10 *1/2832 = 7,47 Дж/моль*град

С = 7,47 *1000/59,84 = 124,8 Дж/кг*град

TiO2

Ср=17,97+0,28*10"3 * 283 - 4,35 * 105 /2832 = 12,54 Дж/моль*град

С = 12,54* 1000/79,88 = 156,98 Дж/кг*град

Со

Ср=3,3+5,86 * 10"3 *283= 4,95 Дж/моль*град

С =4,96 * 1000/58,93=84,17 Дж/кг*град

СоО

Ср= 11,5 + 2,04* 10'3 * 283+0,4 * 105/2832 = 12,62 Дж/моль*град

С = 12,62 * 1000/74,93=168,42 Дж/кг*град

Со203

Ср= 19,3+8,1*10"3 *283-2,4*105/2832 =18,59 Дж/моль*град

0=18,59*1000/165,86=112,08 Дж/кг*град

Zn

Ср=5,43 + 2,4 * 10"3 *283=6,11 Дж/моль*град

С=6,11*1000/65,39=93,44 Дж/кг*град

ZnO

Ср= 11,71 + 1,22 * 10"3 *283-2,18 * 105/2832 =9,33 Дж/моль*град

0= 9,33 * 1000/81,39 = 114,63 Дж/кг*град

Си

Ср=5,41 + 1,5 10"3 *283 = 5,83 Дж/моль*град С= 5,83*1000/63,55=91,74 Дж/кг*град

Си2О

Ср= 14,9 + 5,7 *10"3 *283 = 16,51 Дж/моль*град

С = 16,51 * 1000/143,1 = 115,37 Дж/кг*град

CuO

Ср = 9,27 + 4,80* 10"3 *283= 10,628 Дж/моль*град

С = 10,628 * 1000/79,55 = 133,606 Дж/кг*град

Fe

Ср = 9,0 Дж/моль*град

С = 9,0* 1000/55,85=161,14 Дж/кг*град

FeO

Ср = 12,38 +1,62*10"3 *283-0,38*105*1/2832=12,364 Дж/моль*град

С =12,364*1000/71,85=172,081 Дж/кг*град

Fe203

Ср = 31+1,76*10"3 *283=31,5 Дж/моль*град

С = 31,5*1000/159,7=197,24 Дж/кг*град

Бентонит (Al2O3*4SiO2*2H2O)

Ср=(109,3+4*46,9+2*46,9) +(18,4+434,3+2*30,0) * 10"3 *283 - (30,4+17,9+27,3) * 105*1/2832 = 357,3 Дж/моль*град С = 945,5 Дж/кг*град

бентонит (A12O3*4SiO2*2H2O) рассчитываем, как сумму теплоемкостей составляющих оксидов:

АСр(109,3+4*46,9+2+46,9) +(18,4+4*34,3+2*30) *10'3*Т-(30,4+17,9+27,3) *105/Т2= 390,7* 10-**283-75,6*105/2832=357,3=945,5Дж/кг*град

Н2О

Теплоемкостыгринимаем равной 4184 Дж/кг*град

Средняя аддитивная теплоемкость шихты, (Дж/кг*град):

С=(48,55*0,49202+84,12*0,13071+124,8*0,09330+156,98*0,02835+84,17*0,03654+168,42*

0,01087+93,44*0,00365+114,63 *0,00106+91,74*0,00183+115,37*0,00049+161,14*0,00061+

197,24*0,00031+945,5*0,06008+4184*ОД4019): 100=700,04Дж/кг*град

Физическое тепло шихты при 20°С Ккал/ч:

700,04*273,638*20*10"3 =3831,15

6.1.1.2. Физическое тепло воздуха

Исходим из содержания в воздухе кислорода азота и паров воды. Для 100°С

теплосодержания равны, (кДж/нм3): 131,7; 129,5 и 150,5 В пересчете на 1 кг и Т=20°С,

кДж/кг.:

Кислород: 131,7*(20/100) *(22,4/32) =18,4

Азот: 129,5*(20/100) * (22,4/28) = 20,7

Пары воды: 150,5*(20/100) *(22,4/18>= 37,5 Физическое тепло воздуха, кДж/ч:

18,4*75,043+20,7*251,231+37,5*3,915=6728,085 Теплосодержание воздуха при 20°С ккал/кг: 6728,085/330,189=20,376

6.1.1.3. Тепло реакции окисления:

реакция 1: Окисление WC

ЛН1173=-1190,5 кДж/моль

Теплота окисления 1 кг WC

Q wc= 1190,5 *134,636*1000/195,86=818360,860 кДж/кг

реакция2: Окисление TiC

ДНц7з=-1018,5 кДж/моль

Теплота окисления 1 кг TiC

Q Tlc = 1018,5*25,531*1000/59,84=434547,526 кДж/кг

реакция 8: Окисление Со

ДН117з=-248,55 кДж/моль

Теплота окисления 1 кг Со

Q со = 248,55 *10,0*1000/58,93=42177,16 кДж/кг

реакция 4: Окисление Zn

ДН1Ш=-345,782 кДж/моль

Теплота окисления 1 кг Zn

Q zn = 345,782 * 1,0* 1000/65,39=5287,995 кДж/кг

реакция 11: Окисление Си

АНц7з=-162,7 кДж/моль

Теплота окисления 1 кг Си

Q Си= 162,7 *0,5* 1000/63,55=1280,094 кДж/кг

реакция 14: Окисление Fe

АНП73=-821,787 кДж/моль

Теплота окисления 1 кг Fe

QFe= 821,787 *0,167* 1000/55,85=2457,268 кДж/кг

реакция 12: Доокисление Си2О до СиО

ДН1173=-73,2 кДж/моль

Q сио= 73,2*1000*0,133/79,55=122,383 кДж/кг

реакция 9: Доокисление СоО до Со20з

ДНП73=-101,455 кДж/моль

Qco2o3= 101,455*1000*0,2,975/165,86=1819,779 кДж/кг

6.1.1.4Суммарный приход тепла.

Q = 3831,15+6728,085+818360,860+434547,526+42177,16+5287,995+1280,094+2457,268+ 122,383+1819,779= 1316612,300 кДж/ч

6.1.2. Расход тепла.

6.1.2.1. Тепло уносимое огарком.

Средняя теплоемкость огарка, (Дж/кг*град):

О (48,55*0,01068+124,8*0,00206+84,12*0,7632+156,98*0,07937+168,42*0,00101+112,08*

0,06793+114,63*0,0061+115,37*0,00154+133,606*0,00142+197,24*0,00111+172,081*0,00021+

945,5*0,06537) /1=148,348

Тепло уносимое огарком при 900°С, (кДж/ч): 148,348*10-3*900*163,469=21825,269

6.1.2.2. Тепло уносимое пылью.

Средняя теплоемкость пыли, (Дж/кг*град):

C=((48,55*0,05026+84,12*0,66922+124,8*0,00965+156,98*0,14514) /l) +((48,55*0,00513+ 84,12*0,74035+124,8*0,00099+156,98*0,11438+168,42*0,00048+18,59*0,06587+114,63* 0,00587+115,37*0,00145+133,606*0,00135+197,24*0,00102+172,081*0,0002+945,5*0,06289) /!) =239,954

Тепло уносимое огарком при 900°С, (кДж/ч): 239,954*10'3 *900*92,655=20009,644

6.1.2.3. Тепло уносимое газами.

Теплосодержания компонентов газов при600°С равны, (кДж/нм3):

азот - 803,6 углекислый газ - 1228,8 вода - 968,0

Теплосодержания компонентов газов в пересчете на 900°С равны, (кДж/кг):

азот: 803,6*900*22,4/600*28=964,32

углекислый газ: 1228,8*900*22,4/600*44,01=938,143

вода: 968,0900*22,4/600*18= 1806,93

Тепло уносимое газами при 900°С, (кДж/ч): 964,32*251,231+938,143*41,414+1806,93*42,275=357507,298

6.1.2.4. Затраты тепла на испарение воды в шихте.

Для нагрева воды от 20°С до 100°С затрачивается 2591,6 кДж.

Теплосодержания водяного пара при 100°С равно 150,5 кДж/нм3

150,5*22,4/18=187,2 кДж/ч

Тогда дополнительные затраты тепла на испарение воды составляют, (кДж/кг):

2591,6-187,2=2404,4

Дополнительные затраты тепла на испарение воды составляют, (кДж/ч):

2404,4*38,36=92232,784

6.1.2.5. Потери тепла через стены.

Условно принимаем, что потери тепла через стены составляет 3% от прихода тепла, (кДж/ч): 1316612,300*0,03=39498,369

6.1.2.6. Суммарные потери тепла.

Q = 21825,269+20009,644+357507,298+92232,784+39498,369=531073,364 кДж/ч

6.1.2.7Избыток тепла при теоретическом расходе воздуха

Q = 1316612,300-531073,364=785538,936 кДж/ч

6.1.3. Определение требуемого избытка воздуха

6.1.3.1. Теплосодержание воздуха при 900°С.

Количество влаги 0,012кг. на 1кг. сухого воздуха (Oi-23%, N2-77%), следовательно 1кг. влажного воздуха будет содержать: кислорода: 0,23*1/1,012=0,227 азота: 0,77*1/1,012=0,761 водяного пара: 0,012*1/1,012=0,012

Теплосодержание кислорода при 600°С составляет 849,9 кДж/нм3, в пересчете на 900°С: 849,9*900*22,4/600*32=892,395 кДж/кг Теплосодержание воздуха при 900°С, (кДж/кг):

0,027*892,395+0,761 *964,32+0,012* 1806,93=779,625

Количество тепла, расходуемого на нагревание 1кг. воздуха от 20°С до 900°С, кДж: 779,625-20,376=759,249

6.1.3.2. Необходимый избыток воздуха.

785538,936/759,249=1034,626 кг/ч

6.1.3.3. Суммарный расход воздуха.

330,189+1034,626=1364,815 кг/ч Коэффициент избытка воздуха: 1364,815/330,189=4,13

6.1.4. Определение размеров сечения печи

При обжиге в кипящем слое гранул крупностью до 2мм., оптимальный расход составляет 750 нм3/ч*м2 Оптимальный расход воздуха, выраженный в кг/ ч*м2 определим, приняв среднюю молекулярную массу воздуха равной 29 г/моль:

750*29/22,4=970,982

Площадь пода печи, м2: S=1364,815/970,982=1,4 примем 1,5

Для определения размеров сечения принимаем, что шахта имеет вид окружности с радиусом:

S=rcR2, отсюда R2=S/n =1,5/3,14=0,477 следовательно R= V0,477= 0,69м. В соответствии с этим расстояние между точками загрузки и выгрузки равна: В=2К=1,38м.

6.2. Надслоевая зона 6.2.1. Приход тепла