Приходные статьи материального баланса

Материальный баланс ВТУ

Задача 2

Рассчитать производительность по мелу и материальный баланс вращающейся печи для получения извести по следующим исходным данным:

Топливо: природный газ (состав и другие данные взять из расчета топлива в задаче, которую решали на практическом занятии №1)

Производительность 51т/ч извести.

Размеры печи 3,6х81 м.

Влажность известняка средняя = 24%.

Температура отходящих газов на выходе из печи = 750°С.

Коэффициент избытка воздуха в печи = 1,15.

Коэффициент избытка воздуха за пыльной камерой = 1,6.

Унос сухого материала по отношению к расходу сухого сырья = 10%.

Температура окружающего воздуха = 20°С.

Температура извести на выходе из установки = 200°С.

Химический состав мела:

СаСО₃=93,8%; R₂О₃=1,49%; МgСО₃=2,9%;

нерастворимый осадок = 1,81%; п.п.п. уноса = 0,5%.

Активность извести 85%

Литературу по расчету различных печей я вам дала на первом занятии

План выполнения задания

Производительность известковой вращающейся печи по мелу

Теоретический расход сухого мела на 1 кг извести рассчитывается по формуле:

G ^т_мел = 100 / {100 - [(СаСО₃ - п) 0,44 + 0,52MgCO₃]}

где п - содержание неразложившегося карбоната кальция, %, определяемое по формуле:

n=(56CaCO₃+47,8MgCO₃)·(l-0,01·А_изв)- А_изв (Al₂O₃+SiO₂) / (0,44 А_изв +56),%

где СаСО₃, MgCO₃ - содержание карбонатов кальция и магния в сырье, %, определяют по химическому составу мела (известняка): - содержание карбонатов кальция и магния:

CaCO₃ = CaO·M_CaCO3 / M_CaO; MgCO₃ = MgO·M_MgCO3 / M_MgO

здесь СаО, MgO - процентное содержание оксидов кальция и магния в сырье соответственно, %; М_СаСО=100, М_СаО=56, M_MgC0] =84, M_MgO=40 - молекулярные массы СаСО_з, СаО, MgCO₃, MgO соответственно, г/моль.

Материальный баланс известковой вращающейся печи

Расходные статьи материального баланса

Расчет выполняется на 1 кг извести, кг/кг изв.

При составлении материального баланса удельный расход топлива на обжиг 1 кг извести является величиной неизвестной и обозначается через Х _ткг/кг изв. для твердого и жидкого топлива и Х _тм³/кг_изв. для газообразного топлива. Он определяется при решении уравнения теплового баланса вращающейся печи.

1. Массовый расход газообразного топлива на обжиг 1 кг извести G _T,

G_T = ρ _т • Х _т, кг/кг_изв.,

где ρ _т — плотность газообразного топлива, ρ _т ≈0,832 кг/м³_топл.,

G_T =0,832*X_T кг/кг _изв.

2. Расход сырья с учетом уноса пыли и влажности.

- Теоретический расход мела на 1 кг извести G^т_мел, кг/кг _изв, приведен в расчете производительности печи п. 1.1.

- Действительный расход сухого мела G^д_мел кг/кг _изв:

G^д_мел = G^т_мел·100 / (100 -а^б_пыл), кг/кг _изв

- Расход влажного мела для печей сухого способа производства кг/кг _изв:

G^вл_мел= G^д_мел·100 / (100 - W _мел), кг/кг _изв

3. Расход воздуха для горения топлива G_B, кг/кг _изв.:

G_B= G^д_B·Х_Т, кг/кг _изв.:

Необходимо учитывать, что на сжигание газообразного топлива используется только вторичный воздух, поступающий в печь из холодильника, поэтому G_B = G^вт_B, кг/кг _изв.:

Для горения твердого или жидкого топлива применяется первичный (окружающий) воздух, подаваемый вместе с топливом в печь, и вторичный воздух, поступающий в печь из холодильника, поэтому

G_в = G_в^перв + G_в^вт, кг/кг _изв.:

где G^д_B — действительный расход воздуха для горения 1 м³ газообразного топлива, кг/м³;G_в^перв – количество первичного воздуха для горения топлива, кг/кг _изв.; G_в^вт– количество вторичного воздуха для горения топлива, кг/кг _изв.

- Расход первичного воздуха для горения топлива G_в^перв, кг/кг _изв.:

G_в^перв= kG_в = kG^д_B·Х_Т

- Расход вторичного воздуха для горения топлива G", кг/кг _изв.:

G_в^вт= (1-k) G_в = (1-k)G^д_B·Х_Т

где k - доля первичного воздуха.

При выборе значения k следует ориентироваться следующими данными в зависимости от вида топлива:

- для твердого топлива k = 0,15...0,3;

- для жидкого топлива k = 0,1...0,25;

- для газообразного топлива k = 0.

4. Итого сумма расходных статей материального баланса G_расх, кг/кг _изв.

G_расх= G_т +G_в +G^вл_мел

Приходные статьи материального баланса

1. Выход извести G _изв=1 кг.

2. Выход отходящих газов G_or, кг/кг _изв.:

G_oг = G^т_пг+ G^с_г

где G^т_пг – масса продуктов сгорания топлива, кг/кг _изв..; G^с_г–масса газов, выделившихся из сырья при обжиге извести, кг/кг _изв..

- Выход продуктов сгорания топлива G^т_пг, кг/кг _изв.:

G^т_CO2 =G_CO2· Х_т

G^т_H2O= G_H2O· Х_т

G^т_SO2 = G_SO2 · Х_т

G^т_N2 = G_N2· Х_т

G^т_O2 = G_O2· Х_т

G^т_пг= G^т_CO2 +G^т_H2O + G^т_SO2 + G^т_N2 +G^т_O2

Здесь G_CO2,G_H2O,G_SO2, G_N2,G_O2- масса соответствующих продуктов сгорания 1 кг твердого и жидкого топлива, кг/кг _топл., или 1 м газообразного топлива, кг/м³_топл.

- Выход газов, выделившихся из сырья при обжиге извести G_r^c, кг/кг _изв.

G_r^c= G^ф_H2O+ G^с_CO2

где G^ф_H2O, G^с_CO2 - масса физической влаги и углекислого газа соответственно, кг/кг _изв.

а) выход физической влаги _H2O, кг/кг _изв.для известковых печей сухого способа из влажного мела

G^ф_H2O= G^вл_мел – G^д_мел

б) выход углекислого газа из сырья _CO2 рассчитывают с учетом неполноты разложения карбонатов в печи, кг/кг _изв.:

G^с_CO2 = 0,01СО^с₂ [G^т_мел+ (G_мел - G^т_мел) β]

Здесь G_мел - расход сухого мела с учетом общего пылеуноса из печи, кг/кг _изв., вычисляется следующим образом:

G_мел = G^т_мел· 100 / (100 -а^общ_пыл)

СО^с₂ - содержание химически связанного углекислого газа в сырье, %, рассчитывается по формуле:

СО^с₂= (СаСО₃ - n) · 0,44 + 0,52 ·MgCO₃;

где β - степень декарбонизации пылеуноса, равная 0,4.

- Количество уносимой газами пыли (общий пылеунос из печи), G_пыл^общкг/кг _изв.:

G_пыл^общ= G_мел - G^т_мел–G^пыл_CO2

где G^пыл_CO2 - выход углекислого газа из пылеуноса, кг/кг _изв., равный

G^пыл_CO2 = 0,01СО^с₂ (G_мел - G^т_мел) β

- Пылевозврат = 10%*G^т_мел

3. Итого сумма приходных статей материального баланса известковых печей G_прих., кг/кг _изв.:

G_прих= G_изв+ G_ог + G_пыл^общ

Результаты расчетов сводят в уравнение материального баланса вра­щающейся печи, приравняв сумму расходных статей сумме приходных G_прих= G_расхи в табл. 2.

Составив уравнение материального баланса, необходимо привести подобные члены в левой и правой частях. Полученное выражение является тождеством - a + bX_T = a + bX_r (коэффициенты при неизвестном и свободные члены левой и правой частей уравнения тождественно равны), поэтому из уравнения материального баланса вращающейся печи неизвестную величину удельного расхода топлива Х _т определить нельзя.

Приход материалов	Количество кг/кг	Расход материалов	Количество кг/кг
1. Известь		1. Топливо
2. Отходящие газы		2. Сырье
в том числе		3. Воздух
2.1. Из топлива		в том числе
в том числе		- первичный
- углекислый газ		- вторичный
- водяной пар		4. Пылевозврат
- сернистый газ
-азот
- кислород
2.2. Из сырья
в том числе
- углекислый газ
- физическая влага
3. Пылеунос общий
Итого		Итого

Предварительный материальный баланс известковой печи Таблица 1