На нагрев материала до температуры вспучивания;

1. На нагрев материала до температуры вспучивания;

Q₁^р = 0.8856 G * С_с* t_обж = 0.8856 G * 0,924 * 1105 = 904,22G кДж/ч.

2. С отходящими дымовыми газами:

Q₂^р = В*V_дг*С_дг* t_дг=В*16,002*1,44* 1105=25462,38В кДж/ч,

где V_дг – объем дымовых газов, определяемый из расчета горения топлива для a₁ = 1,26 м³;

t_дг – температура дымовых газов, ⁰ С;

С_дг – удельная теплоемкость дымовых газов при температуре 1105 °С, определяемая по формуле:

С_дг=4,2 (0,323+0,000018*t_дг) = 4,2 (0,323*0,000018*1105)=1,44 кДж/м³*К.

3. На диссоциацию СаСО₃:

Q₃^р = , кДж/ч

где  – потери СО₂ при диссоциации СаСО₃, %;

1587,6 – эндотермический эффект от декарбонизации СаСО₃, кДж/кг

4. На диссоциацию MgC0₃:

Q₄^р = , кДж/кг

где - потери при диссоциации MgCO₃, %;

1318,8 – эндотермический эффект от декарбонизации MgCO3, кДж/кг.

5. На дегидратацию глинистых минералов:

Q₅^р =, кДж/кг

где G_H2O – потери гидратной воды, %;

6720 – эндотермический эффект дегидратации глинистых минералов, кДж/кг.

6. На плавление силикатной массы Q₆^p= 0,828G* 315= 260,82G кДж/ч,

где 315 ‑ удельный расход тепла на образование стекловидной фазы, отнесенный к 1 кг обожженного песка, кДж / кг.

Уравнение теплового баланса

При составлении уравнения теплового баланса учитываем потери в окружающую среду, которые принимаем равными 100% от общего количества прихода тепла. Решая это уравнение, находим объем газа, подаваемого в зону обжига на горение.

0,9 (Q₁^п + … +Q₄^п) = Q₁^p+ … + Q₆^p;

0,9 (264,715G + 318,18В + 44417,21В + 21,73B)=904,22G + 25462,38В + 23,35G + 40,30G + 171,44G + 260,82G

где G – производительность печи по сырцу. равная 4297,06 кг/г;

откуда расход газа составит: В=336,9 мЗ/ч

Отходящие из зоны обжига дымовые газы имеют температуру 1100 С поэтому перед подачей в футерованный циклон их требуется разбавить холодным воздухом. Принимаем температуру смеси газов и воздуха t_см = 571 °С и определяем объем холодного воздуха, необходимого для разбавления.

7. Объем холодного воздуха для разбавления 1 м³ дымовых газов:

С_дг* t_дг+ V_хв* С_хв* t_хв = (1+V_хв)* С_см* t_см, м³

где V_XB- объем холодного воздуха, м;

t _xв, – температура холодного воздуха, °С;

С_хв – удельная теплоемкость холодного воздуха, равная 1,344 кДж/ м³*К;

T_дг – температура отходящих дымовых газов, °С;

С_см – удельная емкость смеси при температуре 600 °С, определяемая по формуле:

С_см = 4,2 (0,323 + 0.000018*571) – 1,4 кДж/м³*К, тогда

1,44* 1105 +V_хл,* 1,344*16 = (1+V_хв)* 1,4*571,

откуда V_хв= 1,018 м³

8. Часовой выход дымовых газов:

V_дг^х = а₁* V_дг^т * В = 1,26*12,949*336,9=5496,77

где V_дг^т – объем дымовых газов_эопределяемый из расчета горения топлива для а=1;

а₁ – коэффициент избытка воздуха, равный 1,26.

9. Объем воздуха, подаваемого в зону обжига:
 V^oбж = V_в^т * a₁ * B = 11,743*1,26*336,9=4984,8 м³/ч,

где V_a – теоретический объем воздуха, необходимый для горения 1 м³ газа. Определяется из расчета горения топлива при а=1.

10. Часовой расход воздуха на разбавление дымовых газов:

Vхв*=Vдгх * Vхв = 5496,77*1,018 = 5595,71 м3/ч.

11. Часовой выход дымовых газов после разбавления:

V_дг^р = V_дг^х *(V_хв+1) = 5496,77*(1,018+1) = 11092,48 м7 ч.

 

Зона термоподготовки

Приход тепла

1. С сырцом:

Q₁^п = G * С_с * t_c =G *5,132*16 – 82,112 G кДж /ч,

где t_c – температура сырца,

2. С дымовыми газами, разбавленными холодным воздухом:

Q₂^п = V_дг^р * С_см * t_см = 11092,48*1,4*571 = 8867328,5 кДж /ч.

3. С пылью из футерованного циклона:

Q₃^п = 0,072G * С_п * t_п = 0,072G * 1,027 * 571 = 42,22 G кДж /ч,

где t_п – температура пыли, °С;

Расход тепла

1. На испарение влаги и перегрев пара:

Q₁^р = 0,01G * r + 0,01G * C(t_тп – 418) = 249,9G + 0,196Gt_тп – 81,93G кДж/ч,

где С – теплоемкость водяного пара, при температуре термоподготовки 1,96 кДж / кг*К;

r – скрытая теплота парообразования, равная 2499 кДж / кг;

t _тп. – температура термоподготовки материала, °С.

2. С выходом материала из зоны термоподготовки:

Q₂^P = 0,828G *C_с* t_тп = 0,8372G * 0,924 * t_тп = 0,7650Gt_тп кДж /ч.

3. На нагрев пыли, поступающей в циклоны зоны термоподготовки:

Q₃^P = 0,0576G * С_п * t_тп = 0,0576G * 0,924 * t_тп = 0,0532Gt_тп кДж /ч.

4.         С отходящими дымовыми газами из зоны термоподготовки

Q₄^P= V^р_дг * C_cv t_тп=11092,48 * 1,4 * t_тп = 15529,47 t_тп кДж /ч.

Уравнение теплового баланса

Потери тепла в окружающую среду принимаем равными 10% от общего количества прихода тепла. Решая уравнение теплового баланса, определяем допустимую температуру термоподготовки t_тп.

0,9 (Q₁^п+Q₂^п+Q₃^п) = Q₁^р+Q₂^p+Q₃^р+Q₄^р

0,9 (82,112G +8867328,5+42,22G)=249,9G+0,1960t_тп – 81,93G+0,765Gt_тп+0,0532Gt_тп+15529,47t_тп

Подставляя численное значение G, находим t_тп =389,17 что является технологически допустимым.

5.  Общий объем газов, подаваемых в зону термоподготовки:
V_гтп= V_дг^р=11092,48

6.  Удельный расход тепла на производство 1 кг керамзитового песка:

q= кДж/ч

Холодильник

Приход тепла

1. С материалом из зоны обжига:

Q₁^п=0,611G*C_кп*t_обж = 0.611G* 1,2* 1105 = 810,19G кДж/ч, где t_обж – температура обжига, С;

С_кп – удельная теплоемкость керамзитового песка при температуре 1105 С:

С_кп =0,84 (1+0,00039 * 1105) = 1,2 кДж/кг*К,

2. С воздухом, подаваемым на псевдоожижение:

Q₂^п=V_хол* С_в * t_в= V_хол *1,344*16=21,504 V_хол

Расход тепла

1. С песком, выходящим из холодильника:

Q₁^п=0,611G* С_кп* t_кп = 0,611G *1,0149*534=331,135 G кДж/ч

где t_кп – температура керамзитового песка, выходящего из холодильника, °С;

С_кп – удельная теплоемкость керамзитового песка при температуре 534 °С.

С_кп = 0,84 (1+0,00039*534)= 1.0149 кДж/кг*К.

2. С уходящим воздухом:

Q₂^P – V_хол * С_в * t_y._в. = V_хол * 1,344 * 534 = 717,696 V_хол кДж /ч.

Уравнение теплового баланса

Потери тепла в окружающую среду принимаем равными 10% от общего количества прихода тепла. Решая уравнение теплового баланса, определяем объем холодного воздуха, подаваемого в холодильник:

0,9 (Q₁^п + Q₂^п) =Q₁^р+ Q₂^р

0,9 (810,19G + 21,504 V_хол)=331,135+717,696 V_хол;

подставляя численное значение G=4297,06 кг/г, находим: V_хол = 2456,77 м³/ч.

Определение размеров поперечного сечения зон печи

Площадь поперечного сечения и диаметр каждой зоны установки определяются исходя из рассчитанной ранее рабочей скорости псевдоожижения и объема воздуха или газов. Расчет поперечного сечения каждой зоны производится по формуле:

F=V/3600ω_p

где V – объем воздуха или газов, подаваемых в зону, м³/ч

ω_p– рабочая скорость газов в зоне, м/с

Зона термоподготовки

1.         Поперечное сечение: F=м

2.         Диаметр: d_m.n.=м

Зона обжига

1.         Поперечное сечение: F=м

2.         Диаметр: d_обж.=м

Холодильник

1.         Поперечное сечение: F=м

Диаметр: d_m.n.=м