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

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;

кл = 0,5 (Fкл+Fкл);

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

,5 ∙ (tв + tмат) + 273 К;

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

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.

. Общий расход воздуха:

;

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

;

. Скорость воздуха в холодильнике составит:

;

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

;

. 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.

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

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

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