Тепловой баланс зоны подогрева и обжига

3.3.2 Тепловой баланс зоны подогрева и обжига

Приходные статьи баланса

Тепло горения топлива

 кВт, (2.38)

где  - теплотворная способность топлива,  = 35471,6 кДж/м³;

В – расход топлива – газа, м³/с;

 кВт.

Тепло топлива физическое

 кВт, (2.39)

где t_т – температура топлива, t_т = 20⁰С;

с_т – теплоемкость топлива при t_т, кДж/м³·⁰С;

кДж/м³·⁰С;

 кВт.

Тепло загружаемого сырца

 кВт, (2.40)

где m_c – вес абсолютно сухого сырца, m_c = 3,6 кг;

с_с – удельная теплоемкость сырца, с_с = 0,83 кДж/м³·⁰С;

m_в – вес влаги высушенного сырца, m_в = 0,300 кг;

с_в – удельная теплоемкость влаги, с_в = 4,187 кДж/м³·⁰С;

t_м – температура загружаемого материала, t_м = 30⁰С;

 кВт.

Тепло вносимое вагонетками

 кВт, (2.41)

где t_ш , t_м – температура шамотной и металлической частей вагонетки; t_ш = 40⁰С, t_м = 30⁰С;

 кДж/м³·⁰С;

 кДж/м³·⁰С;

 кВт.

Тепло наружного воздуха, поступающего на горение

 кВт, (2.42)

где L_д – действительный расход воздуха; L_д = 11,4252 ;

t_в – температура воздуха идущего на горение, t_в = 20⁰С;

с_в – теплоемкость воздуха, с_в = 1,29 кДж/м³·⁰С;

 кВт.

Тепло воздуха, поступающего из зоны охлаждения.

Из зоны охлаждения часть воздуха идет на сушило, а часть поступает на горение в зону обжига. Для поддержания температуры в конце зоны обжига равной 980⁰С (процесс выдержки) продукты сгорания необходимо разбавлять. Для этой цели используется горячий воздух из зоны охлаждения. Температура воздуха 420⁰С.

Определим, какую долю горячего воздуха необходимо подать на разбавление от общего расхода в зоне охлаждения. Принимаем смесь: 70% - продукты сгорания, 30% - воздух. Этому соответствует величина q_в = 750 кДж/м³.

 ,

где х – доля тепла воздуха, необходимая для разбавления в зоне обжига;

- расход воздуха (из зоны охлаждения), = 1,65 м³/с;

,

 ,

.

Расход воздуха, идущий из зоны охлаждения в зону обжига составляет 14% от всего воздуха, проходящего через зону охлаждения .

Расход воздуха на зону обжига

 м³/с,

м³/с.

Приведем  к 420⁰С:

м³/с.

Определим расход воздуха на сушило:

м³/с.

На сушило воздух идет с температурой 250⁰С. Приведем  к 250⁰С:

 м³/с.

Находим тепло воздуха вносимого в зону обжига из зоны охлаждения:

 кВт, (2.43)

 кВт

Итого приходные статьи:

Расходные статьи баланса.

Расход тепла на испарение влаги в сырце и нагрев водяных паров

 кВт, (2.44)

где m_в – вес влаги высушенного сырца, m_в = 0,3 кг;

r – скрытая теплота парообразования, r = 2500 кДж/кг·⁰С;

с_вп – теплоемкость водяных паров, с_вп = 1,97 кДж/кг·⁰С;

t_пг – температура продуктов горения на выходе, t_пг = 150⁰С;

 кВт.

Расход тепла на химические реакции

 кВт, (2.45)

где n – процентное содержание Al₂O₃ в глине, n = 15%;

q_х – теплота, затраченная на химические реакции при обжиге 1 кг глины на каждый процент Al₂O₃ , q_х = 20,93 кДж;

 кВт.

Расход тепла на нагрев изделий до температуры обжига (из приходной части баланса зоны охлаждения):

 кВт.

Расход тепла на нагрев вагонеток (приходная часть баланса зоны охлаждения):

 кВт.

Потери тепла теплопроводностью через кладку.

По длине зону разбиваем на 2 участка в соответствии с температурной кривой (см. рис. 1.6):

1 участок 20⁰С – 600⁰С Т_ср = 310⁰С длина – 22 м

2 участок 600⁰С – 980⁰С Т_ср = 790⁰С длина – 14 м

Потери тепла через стены определяем по формуле (2.31).

1-ый участок.

Кладка двухслойная:

1 слой – красный кирпич на глиняном растворе, R₁ = 0,25 м;

2 слой – красный кирпич на сложном растворе, R₂ = 0,89 м.

 ⁰С,

 Вт/м·⁰С,

⁰С,

 Вт/м·⁰С.

м²,

м².

 кВт.

2-ой участок

Кладка трехслойная:

1 слой – шамотный кирпич, R₁ = 0,25 м;

2 слой – красный кирпич на глиняном растворе, R₂ = 0,25 м;

3 слой – красный кирпич на сложном растворе, R₃ = 0,89 м.

⁰С,

 Вт/м·⁰С,

⁰С,

 Вт/м·⁰С,

⁰С,

 Вт/м·⁰С.

м²,

м².

кВт.

,

 кВт.

Потери через свод определяем по формуле (2.34).

1-ый участок.

Кладка трехслойная:

1 слой – красный кирпич на глиняном растворе, R₁ = 0,25 м;

2 слой – засыпка шлаком, R₂ = 0,24 м;

3 слой – красный кирпич на сложном растворе, R₃ = 0,065 м.

⁰С,

 Вт/м·⁰С,

⁰С,

 Вт/м·⁰С,

⁰С,

 Вт/м·⁰С,

Площади свода

 м²,

м².

 кВт.

2-ой участок.

Кладка четырехслойная:

1 слой – шамотный кирпич, R₁ = 0,25 м;

2 слой – красный кирпич на глиняном растворе, R₂ = 0,065 м;

3 слой – засыпка шлаком, R₃ = 0,575 м;

4 слой – красный кирпич на сложном растворе, R₄ = 0,065 м.

⁰С,

 Вт/м·⁰С,

⁰С,

 Вт/м·⁰С,

⁰С,

 Вт/м·⁰С,

⁰C,

 Вт/м·⁰С.

Площади свода

 м²,

м².

кВт.

,

 кВт.

Суммарные потери через кладку

,

 кВт.

Потери тепла с уходящими газами

 кВт, (2.46)

где V₀ – выход продуктов горения, V_пг = 12,4298 ;

 - общий коэффициент расхода воздуха, для коротких туннельных печей  = 3;

L₀ – теоретический расход воздуха, L = 9,52 ;

с_дым – теплоемкость дымовых газов при t_дг;

t_дг – температура дымовых газов, t_дг = 150⁰С;

 кДж/м³·⁰С;

 кВт.

Итого расходные статьи:

Определим расход газа на туннельную печь. Для этого приравняем приходные и расходные статьи теплового баланса:

Расход газа на туннельную печь после реконструкции:

Расход газа на туннельную печь до реконструкции:

Находим удельный расход газа:

 , (2.47)

 м³/1000шт.

Расход условного топлива определяем исходя из калорийности природного газа

, (2.48)

где  - теплота сгорания условного топлива;

кг/ч.

Удельный расход условного топлива

 , (2.49)

 кг/1000шт.

Выбор газогорелочных устройств.

Для установки на печи газогорелочных устройств для сжигания природного газа принимаем горелки специальные. Номинальный расход газа на одну горелку В₁ = 16 м³/ч. Определяем число горелок:

 , (2.50)

где n_гу – число горелочных устройств, шт;

В – расход газа на печь, В = 189 м³/ч;

шт.

Для обеспечения необходимого тепло-технологического процесса принимаем количество горелок равное 14 шт.

Таблица 2.2.1 Тепловой баланс зоны подогрева и обжига после реконструкции (2 % брака )

№ п/п	Статьи теплового баланса	Количество тепла
		кВт	%
	Приход тепла
1	Тепло горения топлива	1862,24	78,36
2	Тепло топлива физическое	1,68	0,07
3	Тепло загружаемого кирпича	40,67	1,71
4	Тепло вносимое вагонетками	14,08	0,59
5	Тепло воздуха, идущего на горение	15,47	0,65
6	Тепло воздуха из зоны охлаждения	442,5	18,62
	Итого	2376,64	100,00
	Расход тепла
1	Расход на испарение и нагрев влаги	264,13	11,11
2	Расход на химические реакции	330,96	13,93
3	Расход на нагрев изделий	1136,39	47,81
4	Расход на нагрев вагонеток	260,49	10,96
5	Потери через кладку	44,79	1,89
6	Потери с уходящими газами	339,90	14,3
	Итого	2376,64	100,00

Таблица 2.3.1 Сводный тепловой баланс туннельной печи после реконструкции (2 % брака)

№ п/п	Статьи теплового баланса	Количество тепла
		кВт	%
	Приход тепла
1	Тепло горения топлива	1862,24	96,28
2	Тепло топлива физическое	1,68	0,09
3	Тепло загружаемого кирпича	40,67	2,10
4	Тепло вносимое вагонетками	14,08	0,73
5	Тепло воздуха, идущего на горение	15,47	0,80
	Итого	1934,16	100,00
	Расход тепла
1	Расход на испарение и нагрев влаги	264,13	13,66
2	Расход на химические реакции	330,96	17,11
3	Потери с выходящими изделиями	289,75	14,98
4	Потери с выходящими вагонетками	92,35	4,77
5	Потери через кладку	94,31	4,88
6	Потери с уходящими газами	339,90	17,57
7	Потери тепла с охлаждающим воздухом (на сушило)	522,76	27,03
	Итого	1934,16	100,00