Материальные расчеты теплотехнологического процесса

Расчет топочного процесса

Материальный расчет технологического процесса

2. Выбор рациональной структуры тепловой схемы

3. Материальный баланс теплотехнологического процесса и тепловой баланс рабочей камеры

Материальный баланс теплотехнологического процесса обжига известняка

Тепловой баланс рабочей камеры

4. Определение размеров рабочей камеры шахтной известково-обжигательной печи

Заключение

Список литературы

 

Введение

 

Промышленный теплотехнологический комплекс включает в себя высокотемпературные теплотехнологические системы, основным технологическим звеном которых являются различные промышленные печи, конвертеры, газогенераторы, а также газовые высокотемпературные теплотехнологические установки.

Печь-это тепловое устройство, в котором происходит преобразование того или другого вида энергии в теплоту и передача её материалу, подвергаемому тепловой обработке в тех или иных технологических целях.

Высокотемпературные теплотехнологические установки – это технологическое устройства, предназначенные для осуществления заданных химических и физико-химических превращений исходных веществ и материалов, при оптимальных температурах.

Высокотемпературные теплотехнологические процессы и высокотемпературные теплотехнологические установки лежат в основе многих процессов, таких, как: плавка металлов, изготовление деталей машин, строительных материалов, производство продуктов химии и нефтехимии, пищевая промышленность.

К важнейшим особенностям теплотехнологического процесса относятся: агрегатное состояние и состав исходных технологических материалов, число ступеней технологического процесса и их содержание, агрегатное состояние и состав продуктов технологического процесса, термодинамические параметры процесса (температура, давление), участие в технологическом процессе продуктов горения топлива.

Исходными материалами высокотемпературных теплотехноло-гических процессов чаще всего являются твердое минеральное сырье и полученные из него полупродукты, а также штучные полупродукты из металлов и металлических сплавов.

В данной работе технологическим продуктом процесса, является известь. Известь - вяжущий материал, получаемый обжигом и последовательной переработкой известняка, мела и других известково-магнезиальных горных пород.

Технологическим сырьем для получения извести служат природные карбонатные породы: известняк, мел, мраморная крошка, ракушечник и др. В производстве извести используются преимущественно карбонатные породы следующего состава:

 

СаСО₃ ≥ 90%; MgCO₃ ≤ 1…3%; SiO₂ ≤ 4%; Аl₂О₃ + Fe₂O₃ ≤2% и H₂O ≤18%.

 

Основными стадиями технологического процесса обжига известняка являются нагрев технологического сырья до температуры начала термической диссоциации СаСО₃, диссоциирующей обжиг и охлаждение технологического продукта.

В пределах первой стадии, в процессе нагрева технологического сырья от t_m.с. до t_н.п., происходит удаление из сырья влаги и практически полностью завершается термическое разложение карбоната магния по реакции

 

MgCO₃↔MgO + СО₂.

 

В пределах второй стадии сырье нагревается до максимальной температуры  и идет термическое разложение СаСО₃

 

СаСО₃ ↔СаО + СО₂.

 

Третья стадия рассматриваемого технологического процесса не всегда обязательна. Если есть возможность использования у потребителя горячей извести, то ее охлаждение в обжиговой печи может оказаться нецелесообразным. В рамках курсовой работы рассматривается наиболее распространенный случай, когда продукт направляется на склад; в этом случае третья стадия процесса обжига известняка обязательна.

Все ступени теплотехнологического процесса осуществляются в реакторах, имеющих от одной до нескольких зон.

Шахтная печь - высокотемпературная теплотехнологическая установка, которая представляет из себя установленную вертикально на фундаменте шахту, снабженную в верхней части устройством для загрузки исходных материалов (в данной курсовой работе это крупно кусковой известняк), а в нижней – механизм для выгрузки продукции.

Конструктивная схема шахтной печи, имеет кроме зоны высоких температур (зона обжига и горения (ЗО)) еще две теплотехнические зоны рабочего пространства: экономайзерную зону (ЭЗ) и зону регенеративного охлаждения теплотехнического продукта (ЗРО). Через ЗРО шахтных печей, природным газом, целесообразно пропускать только часть расходуемого на сжигание топлива воздуха, а остальной подавать через двухпроводные горелки и воздушные сопла в ЗО. Такая схема распределения воздуха обеспечивает удовлетворительную полноту сжигания природного газа при относительно небольших коэффициентах расхода воздуха. Попытки использовать весь воздух для охлаждения технологического продукта в ЗРО с подачей всего природного газа через однопроводные горелки приводили к значительному росту химического недожега, до 30%.При определенных условиях нагрев воздуха, вводимого в ЗО помимо ЗРО, может дать заметное снижение видимого удельного расхода топлива на процесс. Подводимый к двухпроводным горелкам и воздушным соплам ЗО воздух можно нагреть путем использования теплоты отходящих газов в воздухоподогревателе ВП.

 

Исходные данные

 

Производительность печи .

Характеристика технологического сырья (известняка):

а) состав сухого известняка в %

 

,

 

б) влагосодержание ;

в) плотность ;

г) средний диаметр кусков .

Характеристика процесса обжига и технологического продукта:

а) температурный уровень процесса ;

б) температура начала термической диссоциации ;

в) степень диссоциации , ;

г) унос технологического сырья в %, от массы технологического сырья ;

д) плотность извести .

Характеристика компонентов горения и топочного процесса

а) топливо – природный газ из газопровода №4:

 

 

влагосодержание топлива ;

б) окислитель – атмосферный воздух, коэффициент расхода воздуха ;

влагосодержание воздуха

в) химический недожог топлива .

Параметры тепловой схемы:

а) температура топлива ;

б) температура холодного воздуха ;

в) температура технологического сырья ;

г) доля воздуха, проходящего через зону регенеративного обогрева ;

д) температура горячего воздуха на выходе из воздухоподогревателя .

Материальные расчеты теплотехнологического процесса

В теплоэнергетическом расчете процесса обжига известняка материальные расчеты топочного и технологического процесса целесообразно производить совместно, так как процесс горения газообразного топлива совмещен с диссоциацией известняка. Большая часть тепла, которая образуется при разложении углеводородов, идет на диссоциацию карбонатов.