Материальный баланс по сырью

1.2 Материальный баланс по сырью

Расход топлива определяют по формуле:

б = q / Q_н^р

где q – предварительный расход тепла для данного вида печи (6500 кДж/кг)

б – удельный расход топлива м³/кг

б = 6500 / 36160 = 0,18 кг/кг кл.

Теоретический расход сухого сырья на 1 кг клинкера составит:

М_т^с = 100 / (100 – П.П.П.) = 100 / (100 – 35,47) = 1,55 кг/кг кл.

Практический расход сухого сырья составит:

М_п^с = М_т^с (100 / 99,9) = 1,55 (100 / 99,9) = 1,552 кг/кг кл.

Расход влажного сырья составит:

М_п^w = М_п^с (100 / (100 – W))

М_п^w = 1,552(100 / (100 – 36)) = 2,425 кг/кг кл.

Общее количество уноса материала из печи составит:

М_ун. = n* М_п^с

где n – доля уносимого сырья 2-4%

М_ун. = 0,03*1,552 = 0,047 кг/кг кл.

Количество возвратного уноса составит:

М_ун.^в = ((n – 0,1)М_п^с) / 100 кг/кг кл.

М_ун.^в = ((3 – 0,1)1,552) / 100 = 0,045 кг/кг кл.

По данным химического состава шихты находим содержание в ней карбонатов и углекислоты, % :

CaCO₃ = (CaO*100) / 56 MgCO₃ = (MgO*84.3) / 40.3

CO₂ = (CaO*44) / 56 + (MgO*44) / 40.3

где цифровые величины соответствуют молекулярным массам химических

соединений.

CaCO₃ = (42,35*100) / 56 = 75,63 %

MgCO₃ = (1,46*84,3) / 40,3 = 3,05 %

CO₂ = (42,35*44) / 56 + (1,46*44) / 40,3 = 34,87 %

Количество гидратной воды в сырьевой смеси:

Н₂О = П.П.П. - CO₂

Н₂О = 35,47 – 34,87 = 0,6 %

Материальный баланс по сырью:

1.3 Теоретические затраты тепла на

клинкеробразование

Эти затраты слагаются из теплоты эндотермических реакций разложения исходных сырьевых материалов при нагревании и экзотермических реакций образования клинкерных минералов при обжиге. Применительно к сырьевой смеси из природных глинистых и карбонатных материалов теоретический эффект клинкеробразования вычисляют по следующим затратам:

1. Расход тепла на дегидратацию глинистых материалов:

q₁ = М_Н2О*6886

где 6886 тепловой эффект реакции , кДж/кг кл.

q₁ = 0,01*6886 = 68,86 кДж/кг кл.

2. Расход тепла на декарбонизацию:

q₂ = M_CaCO3 *1680 + M_MgCO3 *816

M_CaCO3 = (М_т^с * CaCO₃) / 100 = (1,55 * 75,63) / 100 = 1,172 кг/кг кл.

M_MgCO3 = (М_т^с * MgCO₃) / 100 = (1,55 * 3,05) / 100 = 0,047 кг/кг кл.

q₂ = 1,172 *1680 + 0,047 *816 = 2007,31 кДж/кг кл.

3. Расход тепла на образование жидкой фазы (поскольку в химическом составе сырьевой смеси содержится Fe₂O, то жидкая фаза железистая и расход тепла на её образование 200 кДж/кг кл.):

q₃ = 200 кДж/кг кл.

4. Приход тепла от образования клинкерных минералов:

q₄ = (C₃S*528 + C₂S*716 + C₃A*61 + C₄AF*109) / 100

q₄ = (55*528 + 22*716 + 8*61 + 12*109) / 100 = 465,88 кДж/кг кл.

Теоретическое тепло реакции клинкеробразования равно:

q_т = q₁ + q₂ + q₃ - q₄ = 68,86 + 2007,31 + 200 – 465,88 = 1810,29 кДж/кг кл.

1.4 Тепловой баланс печи и определение удельного

расхода топлива на обжиг клинкера

Приход тепла:

1. Химическое тепло от сгорания топлива:

q_x = Q_н^р * б

q_x = 36160 * б кДж/кг

2. Физическое тепло топлива:

q_ф = б * i_т

где i_т – энтальпия топлива в интервале от 0^оС до t_т (принимаем t_т=10 ^оС)

q_ф = 12 * б кДж/кг

3. Физическое тепло сырья:

q_ф^с = М_п^с * i_с + М^w * i_w

где i_с – энтальпия сырьевой смеси, кДж/кг

i_w – энтальпия воды , кДж/кг

М^w – влажность сырьевой смеси, кг/кг кл.

q_ф^с = 1,552* 8,8 + 0,873 * 41,9 = 50,24 кДж/кг

4. Физическое тепло воздуха:

q_ф^в = б(L_n * i_n + L_вт* i_вт)

где L_n и L_вт – количество первичного и вторичного воздуха , м³/кг

i_n и i_вт – энтальпия первичного и вторичного воздуха кДж/м³

q_ф^в = б(0 * 0 + 10,08 * 671,2) = 6765,7 * б кДж/кг

Всего приход тепла:

б(Q_н^р + i_т + L_n*i_n + L_вт*i_вт) + (М_п^с * i_с + М^w * i_w)

36160*б + 12*б + 50,24 + 6765,7*б = 42925,7*б + 50,24

Расход тепла:

1. Теоретическое тепло реакции клинкеробразования:

q_т = 1810,29 кДж/кг кл.

2. Тепло испарения физической воды:

q_исп = М^w * q_исп = 0,873 * 2491 = 2174,64 кДж/кг кл.

где q_исп – тепло на испарение 1 кг физической воды, равное 2491 кДж/кг кл.

3. Тепло, теряемое с клинкером, покидающим печь:

q_к = 1 * i_к = 1 * 1114,3 = 1114,3 кДж/кг кл.

где i_к – энтальпия клинкера при температуре выхода его из печи, кДж/кг кл.

4. Тепло с отходящими газами:

q_отх^г = V_CO2 * i _CO2+ V_H2O * i _H2O + V_N2 * i _N2 + V_O2 * i _O2

V_CO2= V_CO2^т * б + М_CO2 / _CO2 = 1,019 * б + 0,54 / 1,977 = 1,019 * б + 0,27 м³/кг кл.

V_H2O=V_H2O^т*б+(М_H2O+М^w)/_H2O=2,157*б+(0,01+0,873)/0,804=2,156*б+1,1 м³/кг кл.

V _N2 = V _N2^т * б = 7,976 * б м³/кг кл.

V _O2 = V _O2^т * б = 0,1 * б м³/кг кл.

q_отх^г =(1,019*б+0,27)*357,6+ (2,157*б+1,1)*304,4 + 7,976*б*260 + 0,1* б* 267,1=

= 3094,76*б + 458,1 кДж/кг кл.

5. Тепло, теряемое с безвозвратным уносом:

q_ун = М_ун * i_ун = 0,047 * 185,9 = 8,74 кДж/кг кл.

где i_ун – энтальпия сырьевой смеси, уносимой из печи, кДж/кг кл.

6. Потери в окружающую среду через футеровку печи:

q_п = к‘ * Q_н^р * б = 0,13 * 36160 * б = 4700,8 * б кДж/кг кл.

где к‘ – принимаем для длинных печей без холодильника 0,13

7. Потери тепла от механического и химического недожога топлива:

q_н = к‘‘ * Q_н^р * б = 0,005 * 36160 * б = 180,8 * б кДж/кг кл.

где к‘‘ – принимаем для газообразного топлива 0,005

Всего расход тепла:

1810,29+2174,64+1114,3+3094,76*б+458,1+8,74+4700,8*б+180,8*б=

= 5566,07 + 7976,36*б

Приравнивая приход расходу, определяем удельный расход топлива:

42925,7*б + 50,24 = 7976,36*б + 5566,07

б = 5515,83 / 34949,34 = 0,158 м³/кг кл.

Удельный расход тепла на обжиг клинкера:

q_х = Q_н^р * б = 36160 * 0,158 = 5713,28 кДж/кг кл.

Подставляя значение б = 0,158 м³/кг кл. в соответствующие уравнения статей баланса, вычисляем их величины и сводим в таблицу.

Тепловой баланс установки на 1кг клинкера:

Технологический КПД печи:

_тех = (q_т / q_x) * 100% = (1810,29 / 5713,28) * 100% = 31,7 %

Тепловой КПД печи:

_теп = ((q_т + q_исп) / q_x ) * 100% = ((1810,29 + 2174,64) / 5713,28) * 100% = 69,8 %