Конструктивный расчет туннельной печи

Определение часовой производительности, Рчас, т/ч:
Рчас =Ргод365·24·0,95, (23)Рчас =18 000365·24·0,95= 2,16 т/ч .
где Ргод – годовая производительность печи, 18 000 т/год;
365 – число дней в году;
24 – число дней в сутках;
0,95 – коэффициент использования печи во времени.
Определение суточной производительности, Рсут, т/сут:
Рсут= Рчас·24, (24)
Рсут= 2,16·24=51,84т/сут.=51840 кг/сут
Выбор стандартных размеров печи из приложения П10 первой категорий для производительности печи 56500 кг/сут : Lп=116 м – длина печи; Bп = 4,1м – ширина печи; Hп = 3,5 м – высота печи.
Размеры вагонетки: lв = 2,15 м – длина вагонетки; bв = 1,75 м – ширина вагонетки; Gв= 1,390 т/ваг – ёмкость вагонетки.
Определение числа вагонов, находящихся в печи, N, ваг:
. (25)
Определение длин зон печи (по чертежу): Lпод = 68,8 м – длина зоны подогрева; Lобж = 32,00 м – длина зоны обжига; Lохл = 55,00 м – длина зоны охлаждения.
Определение числа вагонов, находящихся в каждой зоне, N, ваг:
ваг; (26)
ваг; (27)
ваг. (28)
Определение объёма печного канала, Vп ,м3:
Vп=Lп·Вп·Нп, (29)
Vп м3.
Определение ёмкости печи ,Gп ,т:
Gп =N·Gваг , (30)
Gп=51·1,39=70,89 т.
Времени обжига канализационных труб =78 ч.
Время нахождения материала в каждой зоне печи, , час:
час; (31)
τобж=Lобж·τLп=32·78116=21,51 час; (32) час. (33)
Скорость движения вагонетки, , ваг/час:
ваг/час.(34)
Частота прогонки ,n, час/ваг:
час/ваг. (35)
Количество прогонок в сутки ,Nсут , ваг/сут:
ваг/сут (36)
Удельная производительность печи отнесенная к одному м2 площади пода, Pуд, т/м2сут:
, (37)
, (38)
м2.
4 РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА ЗОНЫ ОБЖИГА ТУННЕЛЬНОЙ ПЕЧИ
В общем случае уравнение теплового баланса печи имеет вид:
Qx+Qв+Qм=Q1+Q2+Q3+Qпот+Qтр+Qнеуч, (39)
Где Qx– химическая теплота топлива, кВт;
Qв и Qм – физическая теплота воздуха и материалов, загружаемых в печь, кВт;
Q1– полезные затраты теплоты, кВт;
Q2– потери теплоты с уходящими продуктами сгорания, кВт;
Q3– химический недожег топлива, кВт;
Qпот– потери теплоты в окружающую среду, кВт;
Qтр– потери теплоты на нагрев транспортирующих средств, кВт;
Qнеуч– неучтенные потери теплоты, кВт.
4.1 Приход тепла
Химическая теплота топлива, Qx, кВт:
Qx=В∙Qнр; (40)
где В – расход топлива, м3/ч.
Qx= В 35040 кВт.
Физическая теплота воздуха, Qв, кВт:
Qв= св∙tв∙Lα·В; (41)
Qв= 1,3842∙1160∙10,17∙В= 11937,34·В кВт.
Физическая теплота материалов, загружаемых в печь, Qм, кВт:
Qм=Рчас ∙См ∙tм,(42)
где См – теплоемкость материала, кДж/кг∙К;
tм =1180 С из приложения
См = 0,754+0,00015∙t м =0,754+0,00015∙1180=0,967 кДж/кг∙К;
Qм=8000·0,967·1480=1144928 кВт.
4.2 Расход тепла
Полезные затраты теплоты, Q1, кВт:
Q1= Рчас ∙ (Ск ∙tк – Сн ∙tн),,(43)
где Сн, Ск – теплоемкость материала, взятые при начальной и конечной температуре, кДж/кг∙К.
Сн = 0,754+0,00015∙t н ; (43)
Сн = 0,745+0,00015∙1550= 0,9775 кДж/кг∙К;
Ск = 0,745+0,00015∙ tк ; (44)
Ск = ∙0,745+0,00015∙1670 = 0,9955 кДж/кг∙К.
где tн, tk – начальная и конечная температуры, tk=1140 С, tн =1180 С
Q1=8000·(0,9955∙1670–0,9775·1550)= 1178880 кДж/час.
Потери теплоты с уходящими продуктами сгорания, Q2, кВт:
Q2= VαiдымB,(45)
где iдым – теплосодержание дымовых газов, уходящих из печи, iдым=275,5 кДж/м3.
Q2= 10,17∙275,5В=3 235В кВт.
Химический недожег топлива, Q3, кВт:
Q3=0,02·Qнр·В,(46)
Q3=0,02∙35040=671,09В

.
Потери теплоты на нагрев транспортирующих средств, Qтр, кВт:
Qтр= G(CкI∙tкI–CнI tнI)+G2(CкII∙tкII–CнII tнII)+G3(CкIII∙tк III–CнIII∙tнIII), (45)
где G1, G2, G3 – масса каждого слоя футеровки вагона, кг/час
G = l∙b∙S∙ρ∙v (46)
где l = 2,75м – длина вагона, b = 1,75м – ширина вагона;
S – толщина каждого слоя футеровки: Sпх = 0,15м , Sвг = 0,293м, Sшл = 0,14 м;
ρ – плотность материала футеровки: ρпх = 2700 кг/м3, ρвг = 2200 кг/м3, ρшл = 800 кг/м3;
v = 1,55 ваг/час – скорость проталкивания вагона.
G1 = 3∙2,75∙3∙0,15∙2700 ∙1,55 = 2598,89 кг/час;
G2 = 3∙2,75∙0,293 ∙ 2200 ∙1,55= 4136,4 кг/час;
G3 = 3 ∙2,75 ∙0,14∙800∙ 1,55 = 718 кг/час.
Теплоёмкости каждого слоя футеровки при начальной и конечной температуре ,Сн и Ск, кДж/кг∙К:
СнI = 0,754+0,00015t, (47)
СнI = 0,754+0,00015∙1172,5=0,921 кДж/кг∙К;
СкI =0,754+0,00015∙1262,5=0,97 кДж/кг∙К;
СнII = 0,837+0,00264·t,
СнII = 0,837+0,00264∙795=2,94 кДж/кг∙К;
СкII = 0,837+0,00264∙855 = 3,09 кДж/кг∙К;
СнIII = 0,837+0,00264t,
СнIII = 0,837+0,00264∙417,5 = 1,94 кДж/кг∙К;
СкIII = 0,837+0,00264∙447,5=2,01 кДж/кг∙К.
Qтр= 2598,89 ∙ (0,97∙1262,5–0,921∙1172,5) + 4136,4∙(3,09∙855 – 2,94·795) + 718,7∙ (2,01∙447,5–1,94·417,5) =1700691,7 кДж/час.
Потери теплоты в окружающую среду, Qпот, кВт:
Потери тепла в окружающую среду через стены зоны обжига, Qпот ст, кДж/час:
Qпот.ст= , (48)
где tг =1670 С – температура печных газов на участке обжига; tв =40 С – температура окружающего воздуха;
F – площадь данного участка (длина зоны обжига L =32 м) :
F=3,232·2=204,8 м2
Σ – сумма тепловых сопротивлений отдельных слоев кладки, м2∙К/Вт;
αв, αг – коэффициенты теплопередачи воздуха и газа, Вт/м2 ∙ К;
Огнеупорный слой кладки выполнен периклазовым кирпичом марки Anker DG (97% MgO) толщиной S1=0,46м, тепловая изоляция – легковесными изделиями марки L–26 (58% Al2O3) толщиной S2=0,23 м и ШЛ–0,9 S3=0,46 м, внешний слой стенки – шамотным кирпичом ШБ толщиной S4=0,23 м.
Принимаем коэффициент внутренне теплоотдачи стенки αг = 100 Вт/м2 ∙ К, на нару жней поверхности – αв = 15 Вт/м2∙К