Расходные статьи теплового баланса

Общий расход тепла составляет6000 кДж/кг.кл.

Расходные статьи:

- ТЭК: Q_ТЭК=Q_энд-Q_экз; Q_энд=Q_дек+Q_дег+Q_ж.ф.; Q_экз=Q_экз^кл;

или ТЭК=ΣQ_расх-ΣQ_приход;

- Затраты на испарение влаги из сырья: Q_исп=2500·G^w_воды

- Потери тепла с отходящими из печи газами:

- Потери тепла с выносимой из печи пылью: Q_п=Q_п^общ·С_п^общ·t_п^общ;

- Потери тепла в окружающую среду:Q_о.с.=(S·α·(t_п-t_о.с.))/В_кл;

Если рассмотреть расходные статьи теплового баланса печи. То видно, что в холодной ее части из общих 6000 кДж/кг.кл расходуется около 3600(60%) из них 2500 на испарение воды, 1000 с отходящими газами и 100 через корпус, который связан с теплопотерями через корпус. В горячей части печи потери, исключая ТЭК составляют около 700 кДж/кг.кл, которые связаны с теплопотерями через корпус и с клинкером(200), отсюда казалось бы очевидный вывод, что в первую очередь надо снизить затраты тепла в холодной части печи и особенно на испарение воды. Однако практика показывает, что такой подход не всегда оправдан, так например данные по ФРГ свидетельствует, что эта зависимость не всегда соблюдается.

Wшл, %
Q,кут/т.кл

16. Роль потерь тепла в горячей части печи с учетом работ Эйгена. Коэффициент теплопотерь и его
изменение по длине печи.

Роль потерь тепла в горячей части печи с учетом работ Эйгена

Эйген разбил печь на две тепловые системы и написал ур-я теплового баланса для гор.

Где: q_г – потери с газовым потоком; q_м – приход с материалом; q_тk – ТЭК; t – t-ра газа на границе системы; ∆Х – уд. расход топлива.

х+q_м=q_тk +q_г+q_чк+q_кл

х-q_г=q_тk –q_м+q^гтс_чк+q_кл

q=(L_пг/Q^p_н )·х·с·t

х-(L_пг/Q^p_н )·х·с·t= q_тk –q_м+q^гтс_чк+q_кл

х(1- L_пг/Q^p_н с·t)= q_тk –q_м+q^гтс_чк+q_кл

х=(q_тk –q_м+q^гтс_чк+q_кл)/ (1- L_пг/Q^p_н с·t)

m=1/(1- Lпг/Qpн ·с·t) коэффициент теплопотерь Эйгена

Х=mq_oc+ mq_пот ∆Х=m∆q^гтс_пот

(L_пг/Q^p_н)∙ С=0,0005

m=1/(1- 0,0005t) коэффициент теплопотерь

Физическая сущность уравнений Эйгена

17. Вывод уравнения Эйгена.

18. Клинкерные холодильники. Устройство, схема материальных и воздушных потоков.

Назначение:

1 Рекуперация теплоты клинкера – экономия топлива

2 Резкое охлаждение клинкера – повышение качества

3 Полное низко-температурное охлаждение клинкера, которое в последующем обеспечивает эффективную работу цементной мельницы

Имеет 3 типа холодил: 1) Колосниковые; 2) Рекуператорные; 3) Барабанные

Современные колосники имеют достаточно сложную конструкцию хотя выполняют простой процесс. Это связанно с тем что от клинкера к воздуху тепло может передаваться только конвекцией, т.к. степень черноты воздуха согласно уравнению Бугера: ε = 1 – е^-KSP

(где: К = f (CO₂,H₂O, тв. частиц); S –толщина газового слоя; Р – давление в системе, если в атм. то Р=1)

Q_л=К·ε·Т⁴ – уравнение Стефана–Больцмана. Т.о. чтобы осуществить теплообмен, им необходима сложная конструкция. Скорость вращения печи сухого способа в 1.8 раз< , чем барабанного холодильника.

Колосниковый холодильник типа «ВОЛГА»

1- печь, 2-факел, 3- головка печи, 4 – форсунка, 5 – холодильник, 6 – решётка горячей камеры, 7 – решётка холодной камеры, 8 – вентилятор острого дутья, 9 - общего дутья, 10 – скребковый транспортёр, 11 – молотковая дробилка12 – осадительный циклон, 13 – аспирационная вентиляция, 14 – клинкерный пластинчатый транспортёр.

Переталкивающий холодильник необходим для того чтобы предотвратить («забивать») места прорыва воздуха т.е. обеспечивать равномерное продувание воздуха через всю решётку. Для прохода воздуха колосники имеют щели через которые просыпается мелкий клинкер под решётку. Для уборки просыпи служит скребковый транспортёр на решётке. Имеется 2 вентилятора острого и общего дутья, острое дутьё служит для того, чтобы создать взвешенный слой в начале решётки и распределить равномерно (Н-р: по ширине решётки).

Учитывая, что на охлаждение клинкера обычно требуется больше воздуха, чем необходимо на горение топлива печи, то часть избыточного воздуха выбрасывается в аспирационную систему. Эффективность и тепловой КПД холодильника определяется количеством охлажденного воздуха. В идеале нужно обеспечить полное охлаждение клинкера с таким количеством воздуха, который необходимо на горение топлива, тогда исключается выброс избыточного воздуха в атмосферу и => уменьшаются потери тепла и улучшится экология окружающей среды.

Модернизация холодильника типа «ВОЛГА»

Модернизация сводится в основном к двум моментам:

1 – перераспределение дутьевого воздуха, когда основное количество воздуха направляется в первые две камеры.

2.Увелечение слоя клинкера на второй решетке, чтобы увеличить время охлаждения кл-ра; повышения сопротивления слоя на второй решетке, чтобы воздух в проходил в основном ч/з горячий клинкер, что дополнительно приводит к резкому охлаждению и повышению качества клинкера.

С повышением t-ры воздуха увеличивается его скорость и => сопротивление Δ Р. Кроме того с повышением t-ры повышается вязкость воздуха, в результате чего дополнительно повышается сопротивление.

Эксперименты и расчеты показывают, что время охлаждения до заданной t-ры зависят от Д². Если:

Диаметр клинкера, мм	t-ра охлаждения, ºС	Время, минут
	с 1200 до 50ºС

Повышение слоя более чем на 400 – 450 мм приводит к разделению клинкерной фракции по высоте. Внизу проваливается мелкий клинкер, а вверху остаётся крупный. В связи с тем, что колосники расположены в нижней части слоя, то при этом обеспечивается интенсивное продвижение мелкого клинкера и задерживается скорость крупного. В результате чего мелкий клинкер находится на решётке не более 20 мин, а крупный более 1 часа, что обеспечивает полное охлаждение.

Эпюры скорости клинкер

Для того чтобы не выбрасывать избыточный воздух из холодильника необходимо подавать в холодильник на охлаждение около 1,8 нм³/кг который весь пойдёт в печь на сжигание топлива.

При этом согласно расчетам, время пребывания клинкера при размере гранул 15мм, д. составлять около 30 мин. Если размер гранул увеличивается до 30 – 45мм, то требуется на охлаждение соответственно 75 и 130 мин, что достигается увеличением слоя клинкера на решётках с 280 до 700 и 1200 мм.

Зависимость сопротивления слою от t-ры

При оптимизации работы холодильника, необходимо учитывать, что сопротивление слоя

В горячей части холодильника t-ра воздуха ~ 800⁰ С, в холодной~100⁰С

Согласно уравнению сопротивления слоя пропорционально скорости газа в квадрате и плотности. С повышением t-ры объём воздуха увеличивается => растёт скорость (пропорционально) Но в то же время уменьшается плотность воздуха ρ_в. Поэтому (υ ²/2·ρ_в) будет увеличиваться пропорционально t-ре по шкале кельвина. Коэф-т сопротивления ξ учитывает форезность слоя и вязкость воздуха. А вязкость увеличив с увеличением t-ры даже больше чем объём. И поэтому при равной высоте слоя, сопротивление в начале горячей части холодильника будет в 4 раза выше чем в холодной части. А для эффективности работы холодильника следует напротив обеспечить больше воздуха в горячей части и меньше в холодной. Для этого рекомендуется слой в горячей части поддерживать меньше, чем в холодном.

Для того, чтобы при одинаковой частоте колебания решёток изменить слой клинкера можно изменять соотношение высоты подвижных и неподвижных колосников. При увеличении высоты подвижных колосников, скорость продвижения клинкера увеличивается, а при увеличении высоты неподвижных – уменьшает.

Для того, чтобы изменить высоту подвижного или неподвижного колосника на них можно приварить спец. элементы:

Традиционно рекуператорные (планетарные) висят консольно в конце печи. Вес рекуператора ~ 100 т

При работе рекуператорных холодильников самое важное обеспечить пересыпку по всему сечению рекуператора.

Пересыпка

Равномерная пересыпка по всему сечению обеспечивается формой полок и ковшей. Самый лучший ковш №5.

19. Принципы и параметры работы холодильников. Тепловой баланс и КПД холодильника.

20. Футеровка вращающейся печи. Рациональный вид огнеупора для отдельных технологических

зон. Способы укладки и крепления кирпича. Особенности футеровки цепных завес, переходных
участков между зонами, порогов печей.

14. Пути повышения стойкости футеровки. Формирование защитной обмазки и ее влияние на длительность службы огнеупора в зоне спекания. Влияние состава сырья и режима сжигания топлива на стойкость футеровки.

Пути повышения стойкости футеровки. Стойкость футеровки зависит от вида огнеупора, качества кладки, свойств сырья и режима обжига. Стойкость футеровки обычно определяется по времени службы футеровки в зоне спекания.

Два способа укладки: с поворотом и без поворота печи.

С поворотом печи сначала укладывается чуть больше половины, затем закрепляется один конец кирпича и печь поворачивается на 60º.

Чтобы предотвратить выпадение кирпича, между ними забивают по 1-2 пластины, чтобы расширить всю футеровку. (В перевязку)

Ме пластины выполняют 2 функции: 1)они частично плавятся и образуют связку; 2) они являются термокомпенсаторами, потому что при нагреве кирпич расширяется, пластины расплавляются следовательно компенсация расширения.

Кольцевая кладка	Бесповоротная кладка

Свойства сырья: 1) важнейшим показателем является содержание Al₂O₃ высокая стойкость футеровок обеспечивается за счет создания обмазки на поверхности кирпича Al₂O₃ обеспечивает получение вязкой жидкой фазы, которая легко прилипает к футеровке (Al₂O₃ = 3,6 - 3,9%); 2) Fe₂O₃ = 2.9 – 2.6 %

3) SiO₂ – в виде кварца (песка). Если SiO₂ в глине, то это не опасно, т. к. при t~500ºС происходит разложение глины с образованием аморфных оксидов и аморфный SiO₂, легко вступает в реакцию. Если же имеется кварц (крупнокристаллический) тогда SiO₂ плохо вступает в реакцию, поэтому требуется повышенная t-ра обжига и снижается стойкость футеровки.

4) КН~0,91 (и выше плохо и ниже плохо). При увеличении КН спекание сырья затрудняется и требуется более высокая t-ра. При понижении КН образуется легкоспекаемая сырьевая смесь, поэтому уменьшается длина зоны спекания и возникает избыточная жидкая фаза, что требует более стабильного режима обжига. Перегрев приводит к тому, что расплавляется обмазка, а небольшое снижение t-ры может привести к выпуску брака. Поэтому в этих условиях часто возникает колебание t-ры футеровки, что приводит к сколу кирпича и его разрушению.

5) n~2,3 – характеризует количество жидкой фазы. Чем выше n, тем больше расплава.

6) Примеси Na₂O, K₂O=1%, MgO=2,5% Повышение стойкости футеровки.

Решающее значение – стойкость футеровки зависит от режима обжига.

Задача машиниста – обеспечить относительно удлиненный факел, который бы предотвращал перегрев корпуса печи.