Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «теория и практика теплогенерации»
Скачать 0.91 Mb.
|
| Пример расчета печи кипящего слоя Расчет материального баланса |
^ Задача. Рассчитать технологические параметры и конструктивные элементы печи для обжига цинковых концентратов в кипящем слое производительностью 180 т/сут. Состав сухого концентрата, %(мас): 50,0 Zn, 1,5 Pb, 32,0 Sо, 1,0 Cu. Температура слоя Тсл=900 оС. Максимальный диаметр частиц dmax=2 мм, эквивалентный диаметр частиц dэ=0,2 мм. Порозность слоя в спокойном состоянии о=0,4; во взвешенном состоянии =0,75. Плотность твердой фазы слоя тв=4000 кг/м3, плотность газовой фазы г=0,3 кг/м3. Решение Определение основных режимных параметров технологического процесса 1. Количество железа, связанное с серой в пирите кг. 2. Количество железа в халькопирите кг. 3. Суммарное количество сульфидного железа кг. 4. Теоретическое количество кислорода, необходимое для окисления шихты =49,98 кг. 5. Теоретическое количество воздуха, необходимое для окисления шихты . 6.При коэффициенте расхода воздуха 1,2 действительное количество необходимого воздуха для окисления шихты 7. Количество полученного огарка =76,635 кг 8. Тепловыделение шихты =4677,31 кг. 9. Количество сернистого ангидрида, образовавшегося в результате обжига (из расчета, что вся сера перейдет в сернистый ангидрид) S+O2=SO2. Из 32 кг серы получится 64 кг сернистого ангидрида (SO2). ^ Материалы технологического процесса А. Количество поступившего сухого концентрата =50+1,5+1,0+3,2+7,26+8,24=100 кг. Б. Количество воздуха, в том числе:
кг;
. Итого: 100+59,98+200,33=360,31 кг. Продукты технологического процесса А. Количество огарка – 76,635 кг. Б. Количество сернистого ангидрида – 64 кг. В. Количество неокисленных материалов (прочие) – 8,24 кг. Г. Количество азота – 200,33 кг. Д. количество избыточного кислорода – 2 кг. Итого: 351,2 кг. Невязка баланса составляет 0,6 %, что удовлетворяет допустимой точности. Аэродинамический расчет
2. Безразмерная скорость начала псевдоожижения полидисперсного материала 3. Скорость начала псевдоожижения м/с=25см/с. 4. Из условия выбираем число псевдоожижения (по практическим данным N=1,5). 5. Средняя скорость газа м/с=38 см/с. 6. Скорость витания частиц ; м/с=138 см/с. Расчет конструктивных элементов печи 1. В примере задана производительность печи КС А=180 т/сут. Искомой величиной является площадь пода печи (180 т/сут=7,5 т/ч) где м3 на 1 кг; тогда м2. 2. Высота сепарационной камеры ; принимаем м/с; тогда с, т.к. печь выполнена цилиндрической формы м. 3. Высота слоя м. 4. Внутренний диаметр печи м. 5. Высота рабочего пространства печи Н=Нс+Нсл=16,5+1,2=17,7 м. Полученный результат справедлив для аппарата идеального вытеснения, когда частица концентрата находится в слое столько времени, сколько требуется для ее окисления. В реальной печи между моментом подачи концентрата в зону технологического процесса и появлением продуктов его окисления на выходе из агрегата проходит некоторое время (время запаздывания ). С увеличением времени запаздывания и приближения к среднему времени пребывания материла в слое повышается равномерность во времени пребывания отдельных частиц в слое. На практике это может быть достигнуто следующими путями: а – увеличением высоты слоя по отношению к его диаметру; б – размещением устройств ввода и вывода материала из печи на разных концах слоя; в – вводом концентрата в слой, а не на поверхность; г – размещением в слое различных вставок (например, трубчатых теплообменников), затрудняющих перемещение материала от точки ввода в печь и точки вывода их нее. На практике высота слоя реальной печи составляет от 1,0 до 1,2 м. Выбираем высоту слоя – 1,2. 6. Перепад давления по высоте слоя Па= =11,772 кПа; тогда давление воздуха на воздуходувке =19129,5 Па. 7. Расход воздуха на одну печь м3/с. По величине давления и расхода выбирается вентилятор. 8. Скорость истечения воздуха из сопла =31,2 м/с, тогда число сопел для печи Расчет теплового баланса Приход тепла 1. Тепло экзотермических реакций кВт, где А – производительность печи, кг/с. 2. Физическое тепло концентрата кВт. 3. Физическое тепло воздуха , кВт, где - количество воздуха на 1 кг концентрата, т.е. 1,749 м3. кВт. 4. Суммарный приход тепла кВт. Расход тепла 1. Тепло уносимое огарком кВт кДж/кг; Тог=900 оС; кВт. 2. Тепло уносимое технологическими газами кВт где Тух=900 оС; кДж/(м3 К); кДж/(м3 К); кДж/(м3 К); м3 на 100 кг шихты или 0,224 м3 на 1 кг шихты; м3 на 100 кг или 0,01752 м3 на 1 кг шихты; 3. Тепло, теряемое во внешнюю среду Футеровка печи: шамот – 230 мм; засыпка из стекловолокна – 20 мм; железный кожух - 8 мм . Температура внутренней кладки равна 900 оС. По практическим данным принимаем: а – потери тепла через стенки печи - потери тепла через свод 4. Сумма расхода тепла кВт Сравнение прихода и расхода тепла указывает на его избыток в процессе обжига кВт Избыточное тепло отнимается из кипящего слоя теплообменными устройствами, в частности, наиболее, наиболее часто применяются охлаждаемые пароводяной эмульсией кессоны. Расчет теплообменников (кессонов) Теплообменники печи работают на 60%-ной пароводяной эмульсии с получением насыщенного пара давлением 40 ат и температурой смеси – 250 оС. Общая поверхность трубчатых теплообменников в слое м2 где к – коэффициент теплоотдачи, колеблется в пределах 256-302 Вт(м2 оС); Тсл и Тпв – средние температуры слоя в пароводяной эмульсии; м2. Принимаем поверхность одной секции теплообменного устройства равной 1,2 м2, тогда число их будет равно 10. На основании проделанного расчета оставляем сводный тепловой баланс печи (табл. 5). Таблица 5 Тепловой баланс печи при обжиге цинковых концентратов в кипящем слое ПриходкВт%РасходкВт%Тепло экзотермических реакций Физическое тепло концентрата Физическое тепло воздуха9728,805 15,687 94,586 98,88 0,16 0,96Тепло, уносимое огарком Тепло, уносимое технологическими газами Тепло, теряемое через стенки печи Тепло, теряемое через свод печи Тепло, отнимаемое теплообменниками1389,024 5459,388 627,352 71,489 2291,825 14,12 55,49 6,38 0,72 23,3Итого9839,0781009839,078100Анализ статей полученного теплового баланса обжига цинковых концентратов в кипящем слое указывает на необходимость утилизации избыточного тепла слоя т тепла отходящих газов. Эти статьи в расходной части составляют более 75%. Примечание. Расчет горения топлива, газоходной системы, выбор горелок и расчет рекуперации тепла приведены в литературе [1] и [2]. Приложение 1 Низшая теплота сгорания горючих компонентов топлива [3, 6] Горючий компонент , кДж/м3СО Н2 СН4 С2Н4 С2Н6 С3Н8 С4Н10 С5Н12 С6Н14 Н2S12627 10789 35830 59055 63786 91280 118675 146120 165000 23154 Приложение 2 Средние теплоемкости воздуха и газов при различных температурах, кДж/(м3 К)СН41,5558 1,6539 1,7669 1,8925 2,0223 2,1437 2,2693 2,3824 2,4954 2,5959 2,6964 2,7843 2,8723 - - - - - - Н21,5156 1,5407 1,5742 1,6077 1,6454 1,6832 1,7208 1,7585 1,7962 1,8297 1,8632 1,8925 1,9218 1,9469 1,9721 1,9972 - - -Н2S1,2777 1,2896 1,2979 1,3021 1,3021 1,3063 1,3105 1,3147 1,3189 1,3230 1,3273 1,3365 1,3440 1,3524 1,3608 1,3691 1,3775 1,3859 1,3942СО1,3009 1,3021 1,3105 1,3231 1,3315 1,3440 1,3607 1,3733 1,3901 1,4026 1,4152 1,4278 1,4403 1,4487 1,4613 1,4696 1,4780 1,4864 1,4947 Воздух сухой1,3009 1,3051 1,3097 1,3181 1,3302 1,3440 1,3583 1,3725 1,3821 1,3993 1,4118 1,4236 1,4347 1,4453 1,4550 1,4642 1,4730 1,4809 1,4889Н2О1,4914 1,5019 1,5174 1,5379 1,5592 1,5831 1,6078 1,6338 1,6601 1,6865 1,7133 1,7397 1,7657 1,7908 1,8151 1,8389 1,8619 1,8841 1,9055О21,3076 1,3193 1,3369 1,3583 1,3796 1,4005 1,4152 1,4370 1,4529 1,4663 1,4801 1,4935 1,5065 1,5123 1,5220 1,5312 1,5400 1,5483 1,5559N21,2927 1,3013 1,3030 1,3080 1,3172 1,3294 1,3419 1,3553 1,3683 1,3817 1,3938 1,4056 1,4065 1,4290 1,4374 1,4470 1,4554 1,4625 1,4705СО21,6204 1,7200 1,8079 1,8808 1,9436 2,0453 2,0592 2,1077 2,1517 2,1915 2,2266 2,2593 2,2886 2,3158 2,3405 2,3636 2,3849 2,4042 2,4226 Н2S1,3983 1,4067 1,4151 1,4235 1,4318 1,4360 1,4445СО1,4990 1,5073 1,5115 1,5198 1,5241 1,5284 1,5366Воздух сухой1,4960 1,5031 1,5094 1,5174 1,5220 1,5274 1,5341Н2О1,9252 1,9449 1,9633 1,9813 1,9984 2,0148 2,0307О21,5638 1,5714 1,5743 1,5851 1,5923 1,5990 1,6057N21,4780 1,4851 1,4914 1,4981 1,5031 1,5085 1,5144СО22,4393 2,4552 2,4699 2,4837 2,4971 2,5097 2,5214Температура, К (оС)2173 (1900) 2273 (2000) 2373 (2100) 2473 (2200) 2573 (2300) 2673 (2400) 2773 (2500) Приложение 3 Физические параметры сухого воздуха при давлении 101,3 кПаРr0,707 0,698 0,688 0,684 0,680 0,677 0,674 0,676 0,678 0,687 0,699 0,706 0,713 0,717 0,719 0,722 0,724х 106, м2/с13,28 17,95 23,13 28,99 35,85 40,61 48,33 55,46 63,09 79,38 96,89 115,40 134,80 155,10 177,10 199,30 223,70ах 104, м2/с (ах 102, м2/ч)0,188 (6,77) 0,258 (9,26) 0,337 (12,11) 0,425 (15,30) 0,514 (18,49) 0,610 (21,96) 0,715 (25,76) 0,819 (29,47) 0,930 (33,52) 1,155 (41,51) 1,384 (49,78) 1,635 (58,82) 1,885 (67,95) 2,163 (77,84) 2,461 (88,53) 2,762 (99,45) 3,165 (113,94)х102, Вт/(мК) 2,44 2,83 3,22 3,58 3,93 4,27 4,61 4,90 5,22 5,75 6,23 6,71 7,18 7,64 8,06 8,50 9,16, кг/м31,293 1,093 0,946 0,846 0,746 0,674 0,615 0,566 0,524 0,456 0,404 0,362 0,329 0,301 0,277 0,257 0,239Температура, К (оС)273 (0) 323 (50) 373 (100) 423 (150) 473 (200) 523 (250) 573 (300) 623 (350) 673 (400) 773 (500) 823 (600) 973 (700) 1073 (800) 1173 (900) 1273 (1000) 1373 (1100) 1473 (1200) Приложение 4 Теплофизические характеристики основных огнеупорных и изоляционных маьериаловТемпература применения, оС1620 1660 1300 1350 1400 1800 1350 1520 1500 1600 1100 1200 1300 1300 1430 - 450 -, кг/м31900-2000 2000-2100 1800-2000 1800-1900 2400-2500 2700-2850 2000 2700-2850 2800-2900 3100-3150 400 800 1000 1300 1000 500 1000-1250 950Ср, Дж/(кг К)870+0,193t 870+0,193t 865+0,210t 865+0,210t 865+0,210t 1000 677 920 920 920 960 960 960 960 960 920 835 880, Вт/(м К)0,815+0,00067t 1?58+0,00038t 0,7+0,00064 0,88+0,00023 1,75+0,00086t 1,86-0,00078t 1,05+0,00031t 2,8-0,00087t 4,1-0,0016t 4,17-0,0011t 0,116+0,00016t 0,225+0,00022t 0,314-0,00035t 0,465+0,00038t 0,29+0,00037t 0,116+0,00015t 0,157+0,00015t 0,28+0,00023tМатериалДинас обычный Динас высокоплавный Шамот Шамот класса А Каолин плотный Смолодоломит Тальк Хромомагнезит Магнезитохромит Периклазошпеилидные Шамот легковес: ШЛБ-0,4 ШЛБ-0,8 ШЛБ-1,0 ШЛБ-1,3 Динас легковес ДнЛ-1,0 Диатомовый кирпич Асбестовый картон Пеношамот Продолжение Приложения 4Температура применения, оС- - - 450 500 1100, кг/м3680 280 290-450 100-200 200 100Ср, Дж/(кг К)920 835 - - 1050 870+0,21t, Вт/(м К)0,8 0,14-0,24t 0,124-0,16t 0,029+0,00029t 0,048+0,00014t 0,03+0,0002t МатериалПенодинас Ультралегковес Пеностекло Стекловолокно Шлаковая вата марки 200 Каолиновая вата ВК Приложение 5 Коэффициенты местных сопротивленийПримечание отнесен к отнесен к 1Коэффициент сопротивления=0,5=(1-F1/F2)2Схема1. Вход в канал2. Внезапное расширение Приложение 6 Приблизительное падение температуры газов на 1 м длины газоходов металлургических печей, оС [2] Тип газохода (устройства)Падание температурыФутерованные газоходы с температурой газов, оС: 1400 – 1200 1200 – 1000 1000 – 800 800 – 600 600 – 400 400 – 200 200 – 100 Сухие пылеуловительные устройства (камеры, циклоны, электрофильтры) Мокрые пылеуловительные устройства, котлы утилизаторы, воздухонагреватели 10 8 5 4 3 2 0,5 – 1,0 На одно устройство 50-150 Определяются по тепловому расчету. Приложение 7 Средние практические потери напора в печных системах цветной металлургии [2] УстройствоПотери давления, ПаКотлы-утилизаторы Электрофильтры Циклоны и мультициклоны Простые пылеуловительные камеры Камера с перегородками или с большим числом окон бункеров Рекуператоры Фильтрующие пылеуловители Мокрые пылеуловители Жалюзийные пылеуловители250-500 250-400 500-800 50-100 100-200 300-500 500-2000 500-1000 300-400 Приложение 8 Приблизительные подсосы воздуха на некоторых участках дымового тракта [3] Наименование участкаПодсос воздуха, %Керамический рекуператор с вертикальными трубами (при нагнетании) Керамический рекуператор с вертикальными трубами (при откосе) Керамический блочный рекуператор (при откосе) Металлический трубчатый рекуператор (неплотности вокруг рекуператора) Дымовой повторный клапан25-40 15-25 20-30 10-20 10-20 Литература 1. |
Похожие:
 | Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |  | Методические рекомендации по выполнению курсового проекта Методические указания предназначены для студентов, выполняющих кур совой проект «Газоснабжение района города». Выполнение курсового... |
| Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов... | | Методические указания по выполнению курсового проекта на тему Технико-экономическое обоснование Целью курсового проекта является изучение приемов, методов и привитие навыков выполнения предпринимательских проектов и их технико-экономических... |
| Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов... Методические указания предназначены для самостоятельной работы студентов при выполнении курсового проекта по технологии швейных изделий... | | Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Организация... Работа одобрена нмсс факультета экономики и управления в качестве методических указаний по выполнению курсового проекта по дисциплине... |
| Методические указания по выполнению курсовых работ по дисциплине теория государства и права Краснов А. В., Скоробогатов А. В. Теория государства и права: Методические указания по выполнению курсовых работ. – Казань: Познание,... | | Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов специальности с 2-740601 Планирование и организация проведения технических обслуживании и ремонта тракторов |
| Методическая разработка по выполнению курсового проекта «Технология и организация строительного производства», а также выработка единых требований к выполнению курсового проекта в соответствии... | | Методическая разработка по выполнению курсового проекта «Технология и организация строительного производства», а также выработка единых требований к выполнению курсового проекта в соответствии... |