Производство керамического кирпича (стр. 8 из 9)
5. Теоретически необходимое количество атмосферного воздуха для горения топлива с учетом его влажности:
Принимаем влагосодержание атмосферного воздуха d=10г/кг сух. воз.
6. Количество и состав продуктов горения при α=1:
7. Общее количество продуктов горения:
Vα=0,978+2,088+7,322=10,39 (нм3/нм3)
8. Процентный состав продуктов горения:
Всего:100%.
9. Определение коэффициента избытка воздуха – α при действительной температуре горения топлива tДЕЙСТ=1000оС:
Из уравнения теплового баланса горения 1м3 топлива определяем коэффициент избытка воздуха –α.
CП.Г.=1,35+0,000075∙1220=1,44(кДж/м3∙оС)
34757,98+9,23∙1,2978∙20∙α=[10,39+(α-1)∙9,23]∙1220∙1,44
α=2,05
11. Действительное количество воздуха при коэффициенте расхода воздуха α=2,05:
Сухого воздуха: Lα= α∙L0=2,05∙9,23=18,92(нм3/нм3)
Атмосферного воздуха: Lα= α∙L0=2,05∙9,38=19,23(нм3/нм3)
12. Количество и состав продуктов горения при α=2,05:
Vα=0,978+2,243+14,976+2,0351=20,23 (нм3/нм3)
12. Процентный состав продуктов горения:
Всего:100%.
Материальный баланс процесса горения.
| кг | Расход | кг | |||
| Природный газ (Vгаз∙ρ) | Продукты горения (Vпрод∙100 ∙ ρ) | ||||
| CН4 | 94,15∙0,717 | 67,51 | СО2 | 0,978∙100∙1,977 | 184,35 |
| С2Н6 | 1,09∙1,356 | 1,48 | Н2О | 2,243∙100∙0,804 | 180,34 |
| С3Н8 | 0,3∙2,02 | 0,61 | N2 | 14,976∙100∙1,251 | 1854,56 |
| С4Н10 | 0,03∙2,84 | 0,09 | О2 | 2,035∙100∙1,429 | 247,81 |
| С5Н12 | 0,02∙3,218 | 0,06 | невязка | -4,91 | |
| СО2 | 0,39∙1,977 | 0,77 | |||
| Н2О | 1∙0,804 | 0,804 | |||
| N2 | 3,02∙1,251 | 3,78 | |||
| Воздух (Vвоз∙α∙ρ) | |||||
| О2 | 100∙9,23∙2,05∙0,21∙1,429 | 567,82 | |||
| N2 | 100∙9,23∙2,05∙0,79∙1,251 | 1869,99 | |||
| Н2О | 100∙0,0016∙10∙9,23∙2,05∙0,804 | 24,34 | |||
| Итого: | 2462,15 | Итого: | 2462,15 | ||
% невязки 4,91∙100/2462,15=0,2%
Теплотехнический расчет печи.
1. Производительность печи.
П = 40000000 ∙ 3,5 = 140000000 = 140000 (т/год)
2. Единовременная емкость печной вагонетки.
Длина печи – 240 м, количество вагонеток – 80;
Дина вагонетки:
(м)Ширина вагонетки 2,9 м.
Единовременная емкость печной вагонетки:
GВ = 5568 ∙ 3,5 = 19488 = 19,488 (т)
3. Единовременная емкость печи по массе.
GП = 80 ∙ 5568 ∙ 3,5 = 1559 (т)
4. Количество обжигаемого сырца в час.
Время обжига 26 часов.
GC= GП / Z= 768420 / 26 = 29554,61 (кг/ч)
5. Количество вагонеток в час.
n= 29554,61 / 9744 = 3,03 (ваг/час)
6. Длина отдельных зон печи.
LПОД1 = 36 м ( 20 – 200 оС)
LПОД2 = 42 м ( 200 – 600 оС)
LПОД3 = 24 м ( 600 – 1000 оС)
LОБЖ = 36 м (1000 оС)
LОХЛ1 = 36 м ( 1000 – 650 оС)
L ОХЛ2 = 18 м ( 650 – 600 оС)
L ОХЛ3 = 48 м (600 – 50 оС)
7. Расчет потерь в окружающую среду через футеровку печи.
Q=3,6∙ αСУМ ∙F∙(tН.-tВОЗ.),
где F – наружная поверхность кладки;
αСУМ – суммарный коэффициент теплоотдачи определяется в зависимости от tН.;
tН. – температура внешней поверхности печи на данном участке;
tВОЗ. – температура окружающего воздуха.
а) Участок №1.
Температуры наружных поверхностей принимаем по практическим данным.
Температура наружных стен tН.СТ.= 20оС; температура свода tН.СВ.= 25оС, температура пода tН.ПОД.= 20оС.
Наружная поверхность кладки:
FСТ = 2∙l∙hНАР = 2∙36 ∙ 3,075 = 221,4 м2, αСУМ = 19,10
FПОД = l∙bНАР = 36∙2,9 = 104,4 м2, αСУМ = 19,10
FСВ = l∙bНАР = 36∙4,1 = 147,6 м2, αСУМ = 20,50
Потери тепла через стенку:
QСТ.1 = 3,6∙221,4∙9,55∙(22-20) = 15223,46 кДж/ч
QСТ.1 = 3,6∙104,4∙9,55∙(22-20) = 7178,54 кДж/ч
QСТ.1 = 3,6∙147,6∙9,75∙(25-20) = 25903,8 кДж/ч
Потери тепла в окружающую среду на остальных участках рассчитываются аналогичным образом.
Потери тепла в окружающую среду через кладку.
| № уч. | Стена | Под | Свод | |||||||||
| F,м2 | tН,оС | αСУМ,Вт/м2∙оС | QКЛ,кДж/ч | F,м2 | tН,оС | αСУМ,Вт/м2∙оС | QКЛ,кДж/ч | F,м2 | tН,оС | αСУМ,Вт/м2∙оС | QКЛ,кДж/ч | |
| 1 | 221,4 | 22 | 19,1 | 15223,46 | 104,4 | 22 | 19,1 | 7178,54 | 147,6 | 25 | 19,5 | 25903,8 |
| 2 | 325,5 | 40 | 21,1 | 247249,8 | 121,8 | 40 | 21,1 | 92519,28 | 212,1 | 45 | 22 | 209979 |
| 3 | 186 | 50 | 22,5 | 225990 | 69,6 | 50 | 22,5 | 84564 | 121,2 | 60 | 24 | 209433,6 |
| 4 | 279 | 50 | 22,5 | 338985 | 104,4 | 50 | 22,5 | 126846 | 181,8 | 60 | 24 | 314150,7 |
| 5 | 279 | 50 | 22,5 | 338985 | 104,4 | 50 | 22,5 | 126846 | 181,8 | 60 | 24 | 314150,7 |
| 6 | 139,5 | 45 | 22 | 138105 | 52,2 | 45 | 22 | 51678 | 90,9 | 55 | 23,5 | 134577,46 |
| 7 | 333,6 | 40 | 21,1 | 126701,28 | 139,2 | 40 | 21,1 | 105736,32 | 219,6 | 45 | 22 | 217404 |
Тепловой баланс зон подогрева и обжига
Приход тепла.
1. Химическое тепло топлива.
(кДж/ч). Физическое тепло топлива. 
(кДж/ч)3. Физическое тепло воздуха.
(кДж/ч)4. Физическое тепло сырца.
(кДж/ч) 
(кДж/кг∙оС)СС=0,837+0,000264∙t=0,837+0,000264∙20=0,842 (кДж/кг∙оС)
5. Физическое тепло с вагонеткой.
Q5=1,54∙mВАГ∙С∙tВАГ=1,54∙14175∙ 0,845∙30=553377,83 (кДж/ч)
mВАГ=а∙b∙h=3∙3∙0,875∙1800=14175 (кг)
С=0,837+0,000264∙tВАГ=0,837+0,000264∙30=0,845 (кДж/кг∙оС)
Общий приход тепла.
∑QПРИХ=34757,98В+31,33В+499,11В+308250,93+553377,83 =
=35288,42В+861628,76 (кДж/ч)
Расход тепла.
1. Тепло, затраченное на испарение влаги.
Q1=GВЛ∙(2500+1,97tП.Г.-4,2∙tC)=943,22∙(2500+1,97∙300-4,2∙20)=
=2836262,54 (кДж/ч)
(кг/ч)2. Тепло, затраченное на нагрев материала до 1000оС.
Q2=GC∙CК∙tК=13833,91∙ 1,101∙1000=15231134,91(кДж/ч)
(кДж/ч)СКК=0,837+0,000264∙1000=1,101 (кДж/кг∙оС)
3. Тепло, затраченное на химические реакции при нагреве материала.
Q3=4,19∙GC∙(5,5∙%Аl2О3+6,7∙%СаО)=4,19∙13833,91∙(5,5∙18,54+6,7∙1,24)=
=6392163,13 (кДж/ч)
4. Тепло, затраченное на нагрев печных вагонеток.
Q4=1,11∙mВАГ∙С∙tВАГ=1,54∙14175∙0,976∙525=11185435,8 (кДж/ч)
оСС=0,837+0,000264∙525=0,976 (кДж/кг∙оС)
5. Потери тепла с уходящими продуктами горения.
Q5=VП.Г.∙iП.Г.=38,69В∙472,5=18281,03В (кДж/ч)
VП.Г.=В∙[V0+(α-1)∙L0]=В∙[20,23+(3-1)∙9,23]=38,69В(м3/ч)
iП.Г=СП.Г.∙tП.Г.=1,575∙300=472,5 (кДж/м3)
СП.Г.=1,35+0,00075∙300=1,575 (кДж/кг∙оС)
6. Потери тепла в окружающую среду.
Q6=949011,44 (кДж/ч)
Общие потери тепла:
∑QРАСХ = 2836262,54 + 15231134,91+ 6392163,13 +11185435,8 +
+ 18281,03В + 949011,44 =36594007,82 + 18281,03В (кДж/ч)
Приравниваем сумму приходных статей к сумме расходных и определяем расход топлива B:
35288,42В+861628,76 =36594007,82 + 18281,03В
17007,39В=35732379,06
В=2100,99 (м3/ч)