Проектирование участка обжига цинкового концентрата в печах кипящего слоя, производительностью 100 тыс.т/год с комплексом природоохранных мероприятий, страница 15

 кДж

в) тепло на нагрев пара до t

кДж

где  - теплоемкость пара, = 1,68 ;

 - объем пара,  = 7,95 .

 кДж.

4.  Тепло, теряемое во внешнюю среду

, (1.54.)

где q - удельные потери тепла через стенку печи, ;

F - суммарная поверхность стен и свода печи, ;

- время переработки 106,4 кг концентрата, сек. 

а) Определение q

Футеровка печи КС состоит из трех слоев:

Ø  шамота – 230 мм;

Ø  засыпки из стекловаты – 20 мм;

Ø  железного кожуха – 8 мм.

Температура внутренней поверхности стенки печи 870 . Температуру наружной поверхности кожуха печи принимаем 120 .

Так как печь КС имеет цилиндрическую форму, то для расчета теплового потока используем формулу для цилиндрической стенки.

Тепловой поток при отсутствии слоя засыпки рассчитывается по формуле:

, (1.55.)

где - внутренний радиус печи, = 2,9 м;

м;

м;

- коэффициент теплопроводности, :

Ø  для шамота:

;

Ø  для стекловаты: 0,12;

Ø  для железного кожуха: 45. 

Тогда

Температура на границе между слоями шамота и железного кожуха определяется по формуле:

, (1.56.)

Отсюда находим t = 126 .

Температуру на границе между слоями шамота и стекловаты находим по формулам: , (1.57.)

, (1.58.)

Отсюда = 688,38.

Определим тепловой поток от стенки печи в окружающую среду.

Для этого найдем определяющую температуру:

, (1.59.)

где - температура наружной поверхности кожуха, ;

-  температура окружающего воздуха,.

По t_опр и справочным таблицам для физических свойств газов [3] определим численные значения следующих параметров для наружного воздуха:

Ø  критерий Прандтля, Pr = 0,693;

Ø  кинематическая вязкость ν = 20,54 ;

Ø  коэффициент теплопроводности = 0,03 .

Значение критерия Грасгофа определяется по формуле:

, (1.60.)

где g - ускорение свободного падения, м/с²;

β - коэффициент объемного расширения, 1/град;

l- толщина футеровки печи

l = м

Δt- разность температур наружной поверхности печи и окружающего воздуха, .

1,96 

Определим значение критерия Нуссельта по формуле:

, (1.61.)

По величине произведения (Gr) находим соответствующие численные значения  для коэффициентов c и n [6]:

c	1,18	0,54	0,135
n	1/8	¼	1/3

По значению критерия Нуссельта вычислим коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности печи к окружающему воздуху по формуле:

Плотность теплового потока от стенки кожуха в окружающую среду будет равна:

б) Определение F

Для печи КС суммарная поверхность стен и свода печи определяется по формуле:

, (1.62.)

где R - внутренний радиус печи, R = 2,55 м;

- общая высота печи, = 7,2 м.

м

в) Определение

, (1.63.)

где m - масса концентрата, кг;

А – производительность печи, кг/сутки.

сек.

Подставив, найденные значения в формулу (1.54.) определим тепло, теряемое во внешнюю среду:

кДж

Итого расход тепла равен:

кДж

Сравнение прихода и расхода тепла указывает на значительный избыток тепла в процессе обжига:

кДж

Избыточное тепло отнимается из слоя различными теплообменными устройствами, из которых наибольшее распространение получили водоохлаждаемые кессоны и змеевики (трубчатые теплообменники).

Первые являются наиболее простыми устройствами, но они не позволяют эффективно утилизировать избыточное тепло из кипящего слоя. Более правильным поэтому, хотя и более сложным, будет выбор конструкции трубчатых теплообменников, расположенных в кипящем слое и позволяющих получить пар.

Выбираем схему утилизации тепла из кипящего слоя и тепла отходящих газов с отдельными циркуляционными контурами для теплообменников печи и для котла утилизатора. Теплообменники печи работают на 60% - ной пароводяной эмульсии с получением насыщенного пара давлением 40 ат и температурой смеси – 250 . Питающая теплообменники вода проходит очистку, деаэрацию и нагрев до 100 получаемым паром. Узел питания нагретой водой – общий для теплообменников, расположенных в кипящем слое и для котла-утилизатора [5].