Вращающаяся печь для кальцинации глинозема производительностью по гидроксиду алюминия G=27 т/час

2257 - удельная теплота  испарения влаги, кДж/т;

Qисп - затраты теплоты на испарение влаги, кВт;

Qвл - затраты теплоты на перегрев испаренной влаги до температуры печи, кВт.

Qэнд = 1779810 + 2257 ∙ (194,32 + 777,28) = 3972711,2 кВт.

2.4. Теплота отходящих газов равна

где Сд - (Л1 табл. 4.2 для 1000° С);

 

2.5. Определяем потери теплоты через стенки в окружающую среду принимаем:

• в зоне сушки температура материала на входе составляет 40оС, на выходе 200°С, в среднем °С;

• температура газов на входе в зону сушки составляет 600°С, на выходе 250° С, в среднем °С.

Потери теплопроводностью через цилиндрическую стенку для каждого из температурных участков имеет вид:

; где

tп - температура в рабочем пространстве печи, оС,

aвн - коэффициент теплоотдачи от печных газов к внутренней поверхности кладки, кВт/(м2 ∙ К);

aн - то же от наружной поверхности кладки к окружающему воздуху.

Принимаем равным 16,0 Вт/(м2 ∙ К), = 0,06 (м2 ∙ К)/Вт;

li - коэффициент теплопроводности материала соответствующего слоя, Вт/(м ∙ К);

Fкл - среднее значение поверхности кладки, м2;

Fкл = 0,5 (Fкл+Fкл);

S/λ - тепловое сопротивление стенки. Принимаем равным 0,163;

S - толщина стенки,

λi - коэффициент теплопроводности материала соответствующего слоя стенки. Для каррборундового легковеса принимаем равным 1,5337 Вт\(м. К) (Л1 табл.4.5); n - количество слоев в стенке барабана;

tвн, tнар - температура внутренней и наружной поверхностей, оС;

, ri - наружный и внутренний радиусы слоев.

Тогда общее количество теплоты в зоне сушки составит:

;

В зоне обезвоживания и кальцинации принимаем:

• что температура материала на входе составляет 200°С , на выходе 950°С, в среднем = 575°С;

• температура газов на входе в зону составляет 1050°С, на выходе 600°С , в среднем (1050 + 600) = 825°С.

 

Тогда:

; 

В зоне прокалки принимаем:

• температура материала на входе составляет 950 °С, на выходе 1250° С, в среднем =1100° С;

• температура газов на входе в зону составляет 1400 °С, на выходе 1050° С, в среднем 1225° С.

Тогда потери теплоты в окружающую среду в зоне прокалки составят:

;

В зоне охлаждения принимаем:

• температура материала на входе составляет 1250 °С, на выходе 1000 °С, в среднем °С;

• температура газов в среднем по зоне составляет 300 °С.

Тогда:

;

В итоге потери теплоты в печи за счет теплопроводности составляют:

;

Потери тепла излучением через торцы печи в сторону холодной головки определяем по формуле:

; где

Тг.max - температура зоны, в которой горит факел;

Tгол - ориентировочная температура головки, принимаемая равной

0,5 ∙ (tв + tмат) + 273 К;

С0 - коэффициент излучения абсолютно черного тела, равный 5,67 Вт ∙ (м ∙ град);

Fбар - площадь поперечного сечения барабана;

Ф - коэффициент диафрагмирования.

Поскольку последняя зона, где горит факел, это зона прокалки, имеющая максимальную температуру газов 1400 °С, то Тmах=1400+273=1673К. Определим температуру холодной головки по формуле:

; где 

tматк - температура выгружаемого из печи материала, оС

tв - изменение температуры за счет продольного лучистого теплопереноса из высокотемпературной зоны в головку, оС

Принимаем в первом приближении:

К;

  Тогда:

;

  С поправкой  на ∆tлуч получим

;

При внутреннем диаметре печи 2,66 м и длине зоны охлаждения 4,34 м коэффициент диафрагмирования по графику равен 0,38.

Тогда:

;

Расход теплоты равен:

Составляем уравнение теплового баланса:

Часовой расход топлива составит

Вt = В ∙ Gгл = 155,4 ∙ 17,66 = 2744,364 м3/ч.

Итоговый тепловой баланс представлен в табл. 2.4.

 

Таблица 2.4

Тепловой баланс печи кальцинации производительностью

по гидроксиду алюминия 27 т/ч

 

№	Приход теплоты	кВт/ч	%	№	Расход теплоты	кВт/ч	%
1	Теплота от сгорания топлива	5534193,39	87,6	1	Физическая теплота глинозёма	841500	13,3
2	Физическая теплота воздуха	637575,12	10	2	Физическая теплота пыли	202500	3,2
3	Физическая теплота шихты	119992,6	1,9	3	Теплота эндотермических реакций	3972711,2	62,9
4	Теплота экзотермических реакций	27633	0,5	4	Теплота отходящих газов	1040459,14	16,5
	Итого:	6319394,11	100,0	5	Потери теплоты в окр. Среду	261467,45	4,1
					Невязка	758,32	-
					Итого:	6319394,11	100

 

Удельный расход условного топлива определяем по выражению:

кг условного топлива/т глинозема.

  Коэффициент полезного действия  печи определяем по формуле:

;

             где Qглин - полезно затраченная теплота процесса;

             Qприхода - приходная часть теплового баланса печи.

.

 

3. РАСЧЕТ ХОЛОДИЛЬНИКА

 

Рекуператорный холодильник представляет собой группу барабанов, расположенных вокруг загрузочной части вращающейся печи, которые непосредственно прикреплены на ее корпусе. Такого типа теплообменники работают по тому же принципу, что и барабанные холодильники, установленные отдельно от печи. Их отличительная особенность заключается в том, что практически весь воздух, засасываемый в печь, участвует в охлаждении готового продукта благодаря полной герметизации сопряжения барабанов печи и холодильника.

Расчет рекуператорного холодильника:

По производительности по глинозему равной 17,66 т/ч.

1. Общий  расход воздуха:

;

2. Действительный  расход воздуха, проходящего через  холодильник, составляет 65% от общего  расхода воздуха, поступающего для горения:

;

3. Скорость  воздуха в холодильнике составит:

;

4. Тепловой  поток, переданный в холодильнике, рассчитываем по формуле:

;

5. Параметры  холодильника при LX=4,6DX;

;

;

DX=0,914 м; LX=0,914 · 4,6= 4,2 м.

 

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В мире накоплен значительный опыт конструирования и эксплуатации печей различного назначения. Большое разнообразие конструкций печей, применяемых в промышленности, обусловлен прежде всего чрезвычайно широким спектром технологических процессов, осуществляемых при производстве и дальнейшей тепловой обработке разнообразных материалов. Диапазон рабочих температур может изменяться в широких пределах. Вот почему при выборе конструкции и исходных данных, необходимых для расчета промышленной печи, следует прежде всего учитывать особенности технологического процесса, осуществляемого в данном агрегате.

Основное назначение металлургической печи состоит в том, чтобы создать в рабочем пространстве, изолированном от окружающей среды, наиболее благоприятные условия для реализации соответствующего технологического процесса, при этом необходимо учитывать закономерности, характеризующие процесс теплогенерации, механизм движения газов и теплообмен. Необходимо принимать во внимание взаимосвязь между условиями работы данной печи и условиями работы огнеупоров; возможность внутрипечного пылеосаждения или создание надежных систем очистки отходящих газов от пыли и т.д. Надежно работающая печь с экономным и рациональным использованием ее тепловой мощности является той базой, на основе которой можно решить практически любые технологические вопросы.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1. Теплотехнические расчеты печей глиноземного производства: Учебное пособие для вузов/ С.Н. Гущин, С.Г. Майзель, В.И. Матюхин, В.А. Гольцев. Екатеринбург: УГТУ, 2000.-230с.

 

2. Лайнер А.И. и др. Производство глинозема.- М., Металлургия, 1978.- 344с.

 

3. Гущин С.Н., Маркин В.П. Проектирование металлургических печей/ Методические указания к курсовому проектированию,- Свердловск, изд. УПИ, 1991.

 

4. Металлургия алюминия/ И.А.Троицкий, В.А. Железнов, - М.: Металлургия, 1977.- 392 с.