cuptor tunel cu role
Post on 09-Nov-2015
33 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Cuptor Tunel cu Role
Cuptor tunel cu role
I. Elemente introductiveI.1. Cuptoare cu funcionare continu
Tendina de reducere a consumului de combustibil a fcut ca tot mai multe cuptoare cu funcionare intermitent s se nlocuiasc cu cuptoare cu funcionare continu. Aceast nlocuire a dus la reducerea consumului specific de cldur cu aproximativ 40% iar prin mbuntirile care s-au adus s-au obinut distribuii uniforme i controlate a temperaturilor, ceea ce a permis mrirea considerabil a vitezei de ardere i a calitii produselor obinute. Tehnologia actual este orientat spre linii complet automatizate n care cuptoarele sunt integrate perfect n fluxul tehnologic.
Cuptoarele tunel sunt cuptoarele cele mai utilizate n arderea produselor ceramice datorit avantajelor pe care le prezint fa de alte tipuri de cuptoare: posibilitatea de meninere constant n spaiul de lucru a regimului termic stabilit, automatizarea uoar a procesului termotehnologic. Principalul dezavantaj const n costul prea ridicat al investiiei datorit sistemului de antrenare a produselor n cuptor.
Cuptorul tunel cu deplasare linear a produselor este constituit dintr-un canal a crui lungime atinge uneori i 150 m. Este construit din crmizi refractare i termoizolante fiind acoperit cu o bolt n arc sau cu bolt plan suspendat. Cuptorul tunel pentru productiviti mari poate avea mai multe canale dispuse n paralel sau suprapuse. Produsele supuse procesului termotehnologic parcurg cuptorul de la un capt la cellalt, iar aerul i gazele de ardere se deplaseaz n sens invers. Printr-un control adecvat al parametrilor de funcionare se poate reproduce cu mult exactitate curba de ardere stabilit.
Canalul de ardere poate fi prevzut pe ntreaga lungime sau numai pe anumite zone, cu mufe, pentru a proteja produsele de contactul direct cu flacr i gazele de ardere. Rcirea produselor se poate face direct printr-un curent de aer sau indirect prin intermediul unor suprafee de radiaie, rcite cu ajutorul unui curent de aer sau de ap.
n timpul trecerii prin cuptorul tunel, materialele parcurg succesiv urmtoarele trei zone distincte: zona de prenclzire a produselor crude, zona de ardere, zona de rcire a produselor arse.
I.1.1. Zona de prenclzire a cuptorului tunel trebuie s asigure nclzirea produselor n contracurent, n mod uniform, la gradieni termici ct mai mici posibili pe ntreaga seciune transversal a canalului i cu respectarea vitezei de nclzire prescrise prin diagrama de ardere. Procesul de prenclzire se realizeaz prin utilizarea entalpiei gazelor de ardere care provin din zona de ardere. Uniformizarea temperaturii pe ntreaga seciune transversal a canalului reprezint problema cea maiimportant i cea mai dificil de realizat. n acest scop se urmrete folosirea unui volum ct se poate de mare de gaze care s asigure umplerea cu gaze a ntregii seciuni transversale a canalului. Viteza de deplasare a gazelor n zona de nclzire este cuprins ntre 2,5 i 5 metri/secund. Din cauza forei ascensionale gazele fierbini au tendina de a se ridica, fapt care poate produce o neuniformitate a temperaturii pe seciune. Din acest motiv n zona de prenclzire se monteaz un numr mare de ventilatoare care creaz o circulaie transversal a gazelor n seciunea cabalului. Gazele de ardere cu temperatur mai ridicat sunt preluate de sub bolt i sunt introduse la baza canalului. Pentru un volum mai mare de gaze se pot folosi n zona de nclzire arztoare de tip ISO-jet care sunt arztoare de mare vitez care ajut la uniformizarea temperaturilor.
I.1.2. Zona de ardere este n continuarea zonei de prenclzire i n aceast zon temperatura produselor se ridic pn la valorile maxime prevzute n diagrama de ardere. nclzirea se poate face cu flacr direct, cu gazele de ardere provenite din arderea combustibilului sau electric.
n cazul nclzirii cu combustibil, debitul necesar se repartizeaz pe un numr ct mai mare de arztoare dispuse de ambele pri ale zonei de ardere pe unui sau dou niveluri. n cazul n care se folosete sistemul arderii combustibilului n camere separate, aceasta sunt desprite de canalul cuptorului printr-un perete. Arztoarele care satisfic att cerinele uniformizrii temperaturilor ct i cele referitoare la o eficacitate maxim a transferului de cldur sunt arztoarele de mare vitez. Aceasta au un domeniu foarte larg de reglare i se pot acorda perfect cu particularitile materialului supus arderii.
I.1.3. Zona de rcire este ultima etap important a procesului termotehnologic. Rcirea se face cu aer din care o parte se utilizeaz la arderea combustibilului, iar restul se extrage din zona de rcire i se recircul n zona de prenclzire. Rcirea se realizeaz direct prin curentul de aer care trece peste produse, schimbul de cldur fcndu-se prin convecie. Pentru a asigura micarea gazelor prin cuptor cu viteze bine stabilite trebuie s se realizeze diferenele de presiune necesare. n zona de ardere presiunea trebuie s fie ct mai aproape de presiunea mediului nconjurtor. n zona de prenclzire i rcire pot aprea depresiuni i suprapresiuni, dar mrimea lor s nu depeasc n general 50-60 N/m2.
Transportul produselor prin cuptor se va face pe role produsele fiind aezate pe plci refractare uoare ce nainteaz prin cuptor pe role acionate printr-un sistem de lanuri i roi dinate. Rolele sunt piese ceramice speciale cu miez din oel refractar.
Gazele de ardere circul tt deasupra produselor ct i sub role astfel nct transferul termic se realizeaz pe o suprafa mai mare a produsului. Alegerea acestui tip de transport asigur economisire de spaiu n comparaie cu sistemul cu vagonei i se reduce i consumul de combustibil.
II. Calculul mineralogic a masei crude
II.1. Compoziia mineralogic a masei crude:
Se poate calcula plecnd de la compoziia oxidic a masei crude:
Caolin Aghire = 21,49%
Caolin Zettlitz = 26,36%
Nisip = 21,70%
Feldspat = 30,45%
Total = 100%
Productivitatea este 7000 t/an (20 t/zi).
Din bilanul de material se constata c la operaia de ardere se introduceM=23,90 t/zi. Materialul ieit este N=22,22 t/zi. Pierderi la calcinare: p2=6,55%; pierderi de umiditate: U1=0,005M
Glazura L L uL=0,5% L=0,05L uL=40%
M uM=0,5%
U1 PC=6,55%
N uN=0,1%
P=10%
Materialul anhidru: M=(1-0,005)=0,995M
Pierderi la calcinare: p2=( p2/100) M=0,995(6,55/100)M=0,0652M
Bilan general de operaie:
M=N+ U1+ p2=22,22+0,005M+0,0652M
0,9298M=22,22M= 23,90 t/zi 23900kg/zi
p2=cur1,55828 t/zi
M=13,586 t/zi
U1=0,1195 t/zi
L= 22,762 t/zi
L=1,138 t/zi
Ms=material solid
Apa coninut de materiile prime:
III. Proiectarea cuptorului tunel cu role
Proiectarea cuptorului tunel presupune determinarea dimensiunilor spaiului de lucru util al cuptorului, realizarea bilanului termic i determinarea consumului de combustibil pentru un anumit tip de produs. Pentru aceasta sunt necesare date referitoare asupra produsului: tipul de produs ceramic, compoziia mineralogic, forma i dimensiunile precum i tratamentul termic necesar.
III.1. Predimensionarea
Are scopul de a determina dimensiunile spaiului de lucru al cuptorului. Valorile obinute vor fi definitive numai dup verificarea termotehnologic.
Volumul util al cuptorului se determin cu relaia:
III.1.
n care:
- volumul util al cuptorului
- producia anual a cuptorului (t/an)
- durata ciclului de ardere (ore)
- indicele extensive de funcionare al cuptorului (ore/an)
- densitatea de aezare a ncrcturii n cuptor (t/m3)
- cantitatea de rebuturi n timpul arderii (%)
Volumul util al cuptorului se poate exprima prin relaia:
III.2.
unde:
L lungimea cuptorului (m)
l limea cuptorului (m)
h nlimea cuptorului (m)
De obicei, limea i nlimea cuptoarelor tunnel se stabilesc n funcie de destinaia lor, respective de tipul i dimensiumile produsului supus arderii.
Se adopt: l=1,2m; h=0,56m
Productivitatea cuptorului se stabilete prin bilanul de materiale. Din bilanul de materiale rezult c pentru operaia de ardere se impune o productivitate de 20t/zi produs finit ceea ce reprezint:
- durata ciclului de ardere este de 12 ore conform diagramei de ardere
- indicele extensive de utilizare al cuptorului reprezint numrul total de ore de funcionare al cuptorului ntr-un an.
G densitatea de aezare a ncrcturii se determin calculnd greutatea materialului aflat ntr-un m3 volum util al cuptorului.
Semifabricatele se introduc la ardere aezate pe plci din material refractar de dimensiuni m, numrul de piese pe o plac fiind de 128, aezate n 8 rnduri a cte 16 buci fiecare.
III.3.
- greutatea produselor de pe o plac (t)
- volumul cuptorului afferent unei plci (m3)
n cazul de fa, cantitatea de rebuturi m=0 deoarece rebuturile n urma arderii se evideniaz prin operaia de sortare, care la ntocmirea bilanului de materiale s-a calculate separate.
Din relaia III.1., prin nlocuirea valorilor, se obine:
Lungimea cuptorului:
(m)n urma calculului de predimensionare s-au stabilit urmtoarele dimensiuni pentru spaiul de lucru. Din cauza lungimii a cuptorului, considerm, c arderea are loc n dou cuptoare, i din cauza aceasta, lungimea cuptorului va fi jumtatea.
L= 78,12m; l=1,20m; h=0,56m.
III.2. Proces tehnologic i compoziieIII.2.1. Procesul tehnologic cuprinde:
depozitarea si pregtirea materiilor prime
prepararea masei ca barbotin
obinerea pudrei de presare
nsilozare pudr
fasonarea semifabricatului crud (presare)
uscarea
glazurarea
arderea produsului
sortarea produselor
ambalarea, depozitzarea i expedierea
III.2.2. Compoziii oxidice
Tabel 2.2.1.Compoziia oxidic a materiilor prime (% masice):
Materii primeSiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaoMgONa2OK2OPC
Caolin Aghire53,1529,702,250,330,660,220,391,0712,23
Caolin Zettlitz44,1436,821,17urme2,050,980,250,8113,78
Nisip96,970,900,500,530,200,110,150,350,29
Feldspat68,8118,890,34urme1,370,216,293,390,70
Compoziia molar adoptat (formula SEGER):
Na2O-0,4186 Al2O3-2,7311 SiO2 -13,6722K2O -0,2040 Fe2O3-0,0778 TiO2 -0,0291MgO -0,1203CaO-0,2571
Ex. Na2O: 0,4186*61,98=25,94Tabel 2.2.2. Compoziia oxidic a produsului:
OxiziSiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgONa2OK2O
g821,56278,4612,422,3214,414,8525,9419,211179,20
%69,6723,611,060,201,220,412,201,63100
x-fracia masic de caolin Aghire
y-fracia masic de caolin Zettlitz
z-fracia masic de nisip
v-fracia masic de feldspat
SiO2 din produs n proporie de 69,67% este adus de cele trei materii astfel:
SiO2 : 69,67=53,15x + 44,14z + 96,97z + 68,91v
Al2O3: 23,61=29,70x +36,82y + 0,90z + 18,89v
Fe2O3:1,06=2,25x + 1,17y + 0,50z + 0,34v
Na2O: 2,20=0,39x + 0,25y + 0,15z + 6,29v
x=0,2311 y=0,2835 z=0,2334 v=0,3275 x + y +z + v=1,0755
1,0755 pri amestec conine....................................0,2311 pri caolin Aghire
100 pri amestec conine.........................................x =21,49%
y =26,36%
z =21,70%
v =30,45%
Total: 100%
Tabel 2.2.3. Compoziia oxidic real:
Materii prime% n masSiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgONa2OK2OPC
Caolin Aghire21,4911,436,380,480,070,140,050,080,222,64
Caolin Zettlitz26,3611,639,720,30-0,540,250,060,213,63
Nisip21,7021,050,210,110,110,040,020,030,070,06
Feldspat30,4520,965,750,10-0,420,061,911,030,22
Mas uscat10065,0522,060,990,181,140,382,081,536,55
Tabel 2.2.4.Compoziia oxidic a masei (%):
CompoziieSiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgONa2OK2O
Masa conf. reetei69,6523,601,060,201,220,412,231,63
Masa ars dat69,6723,611,060,201,220,412,201,63
IV. Bilan de materiale
IV.1. Bilanuri de materiale pe operaiile fluxului tehnologic
Bilan de materiale DEPOZITARE PRODUS
20 t/zi
Bilan de materiale-AMBALARE
20 t/zi
20 t/zi
Bilan de materiale-SORTARE ( P=10% )
22,2 t/zi
P=2,2 t/zi
20 t/zi
Bilan de materiale-ARDERE ( PC=6,55% )
u=0,5% 23,90 t/zi
PC=1,55 t/zi
u=0,1% 22,2 t/zi U1=0,1195 t/zi
Bilan de materiale-GLAZURARE
Glazura=1,138 t/zi 22,762 t/zi u=0,5%
23,90 t/zi u=0,5%
Bilan de materiale USCARE ( P=2%)
25,0077 t/zi u=7% U2=1,63673 t/zi
P=0,5 t/zi
22,762 t/zi u=0,5%
Bilan de materiale-PRESARE ( P=2%)
25,518 t/zi u=7%
P=0,51 t/zi
25,0077 t/zi u=7%
Bilan de materiale-DEPOZITARE
25,518 t/zi
25,518 t/zi
Bilan de materiale-ATOMIZARE ( P=5%)
43,15 t/zi u=40% P=2,16 t/zi
U3=14,239 t/zi
25,518 t/zi u=7%
Bilan de materiale-SITARE BARBOTIN ( P=2%)
44,03 t/zi u=40%
P=0,8806 t/zi
43,148% u=40%
Bilan de materiale-OMOGENIZARE BARBOTIN
19,92 t/zi 24,11 t/zi 19,92 t/zi plastice
u=40% u=40% 24,11 t/zi degresani
u=40%
44,03 t/zi u=40%
Bilan de materiale-SITARE DEFERIZARE- PLASTICE ( P=0,5%)
20,02 t/zi u=40%
P=0,10 t/zi
19,92 t/zi u=40%
Bilan de materiale- SITARE DEFERIZARE -DEGRESANI ( P=0,5%)
24,23 t/zi u=40%
P=0,12 t/zi
24,11 t/zi u=40%
Bilan de materiale-DELEIERE ( P=8%)
8,704 t/zi ap
u=5% 7,21 t/zi 7,21 t/zi caolin Z.umed
8,704 t/zi 6,74 t/zi caolin A. umed
6,74 t/zi
u=8%
u=40%
P=1,74 t/zi
P
20,02 t/zi u=40%
Bilan de materiale-CONCASARE ( P=2%)
6,88 t/zi
P=0,1375 t/zi
6,74 t/zi
Bilan de materiale-MCINARE umed ( P=2%)
7,96 t/zi caolinZ umed
9,43 t/zi ap de diluare
8,05 t/zi 0,744 t/zi u=5% 6,06 t/zi nisip umed
u=3%
6,06 t/zi 9,43 t/zi 8,05 t/zi feldspat umed
u=3%
u=40%
P=0,5 t/zi
24,23 t/zi u=40%
Bilan general de materiale pe ntregul flux tehnologic Pentru productivitatea liniei tehnologice luat n studiu P=20 t/zi ceramic tehnic, se consum:
6,88 t/zi caolin Aghire umed
7,96 t/zi caolin Zettlitz umed
6,06 t/zi nisip umed
8,05 t/zi feldspat umed
18,134 t/zi ap
47,23 t/zi +
1,138 t/zi glazur
Total: 48,37 t/zi
Pierderile totale P=Pi+PC +U
P=10,378 t/zi
Pierderi+Productivitate=58,75 t/zi
V. calculul compoziiei mineralogice a amestecului de materialeV.1. compoziia mineralogic a masei crude
Din bilanul de materiale pe operaii se constat c la operaia de ardere se introduce M=23,90 t/zi. Glazura L L uL=0,5%
L=0,05L uL=40%
M uM=0,5%
U1 PC=6,55%
N uN=0,1%
P=10%
O
M=23,90 t/zi=23900 kg/zi
L=22,762 t/zi
Ms-material solid
Ms=L-L0,5/100=22,648 t/zi
Apa din materiile prime
AMs=0,1132 t/zi
L=1,138 t/zi
Glazura G
G=L-L40/100=0,6828 t/zi
Apa de glazur AGAG=L40/100=0,4552 t/zi
-MS=22,648 t/zi
-glazura G=0,6828 t/zi
-apa din -AMS=0,1132 t/zi
-AG=0,4552 t/zi
=23,90 t/zi
Total ap: 0,5684 t/ziIesiri de la ardere: 22,2 t/zi N
0,5684 t/zi U1 1,1116 t/zi PC
=23,90 t/zi
Consumul specific pentru operaia de ardere se determin astfel:
Consumul de material care intr la ardere:
Km=M/N=23,90/22,22=1,075 kg material/kg produs
Consumul de material solid:
KMS=MS/N=22,64/22,22=1,019 kg material/kg produs
Consumul de ap:
Kap=ap/N=0,5684/22,22=0,0255 kg ap/ kg produs
Consumul de glazur:
KG=G/N=0,6828/22,22=0,0307 kg glazur/kg produs
Verificare:
Km=KMS + Kap + KG =1,019 + 0,0255 + 0,0307 = 1,0752 kg material/ kg produs
MS =22,64 t/zi......................SCA........................SCZ........................SN.............................SF
100%.......................21,49%CA............26,36%CZ..............21,70%N.................30,45%F
SCA = 22,6421,49/100 = 4,865 t/zi
SCZ = 22,6426,36/100 = 5,968 t/zi
SN = 22,6421,70/100 = 4,913 t/zi
SF = 22,6430,45/100 = 6,8938 t/zi
Consumul specific al fiecrei materii prime:
KCA = SCA/N = 0,2189
KCZ = SCZ/N = 0,2685
KN = SN/N = 0,2211
KF = SF /N = 0,31025
=1,0187 kg material solid/ kg produsV.2. Compoziia mineralogic a materiilor prime
A. Caolin Aghire1. Caolinit AS2H2(Al2O3 2SiO2 2H2O) - Al2O3 MAS2H2=MAl2O3+MSiO2+MH2O MAS2H2=102+120+36=258 kg/kmol
258 kg AS2H2 ...........102 kg Al2O3.................120 kg SiO2...............36 kg H2O x kg AS2H2............. KCA 29,7/100................y kg SiO2..................z kg H2O0,218929,7/100=0,065x=0,1644 kg AS2H2y=0,0765 kg SiO2z=0,0229 kg H2O2. Cuar - SiO253,15/1000,2189-y = 0,0398 kg SiO2 din cuar
3. Carbonat de calciu (CaCO3 ) - CaO
CaCO3CaO +CO2MCaCO3=100 kg /kmol
100 kg CaCO3.................56 kg CaO....................44 kg CO
x kg CaCO3....................... KCA 0,66/100.............yCO20,21890,66/100=0,00144 kg CaO
x=0,00258 kg CaCO3y=0,001135 kg CO2 din CaCO3
4. Carbonat de magneziu (MgCO3 ) - MgOMgCO3MgO+CO2
MMgCO3=84 kg /kmol
84 kg MgCO3.....................40 kg MgO.....................44 kg CO2x kg MgCO3........................ KCA 0,22/100.................y kg CO20,21890,22/100=0,0004816 kg MgO
x=0,00101 kg MgCO3y=0,00053 kg CO2 din MgCO3
5.Carbonat de sodiu (Na2CO3) -Na2O
Na2CO3 Na2O+ CO2MNa2CO3=106 kg /kmol
106 kg Na2CO3..................62 kg Na2O.......................44 kg CO2x kg Na2CO3...................... KCA 0,39/100....................y kg CO20,21890,39/100=0,000853 kg Na2O
x=0,00146 kg Na2CO3y=0,000606 kg CO2
6. Carbonat de potasiu (K2CO3) -K2OK2CO3 K2O+ CO2
MK2CO3=138 kg /kmol
138 kg K2CO3..............94 kg K2O...................... 44 kg CO2
x kg K2CO3.................. KCA 1,07/100..................y kg CO20,21891,07/100=0,0023422 kg K2O
x=0,00344 kg K2CO3y=0,00161 kg CO2
7. TiO20,21890,33/100=0,00072237 kg TiO2
8. H2O z=0,0229 kg H2O
9. Carbonat de fier Fe2(CO3)3
Fe2(CO3)3Fe2O3+3CO2
MFe2(CO3)3=292 kg/kmol
292kg Fe2(CO3)3.....................160 kg Fe2O3..................344 kg CO2x kg Fe2(CO3)3....................... KCA 2,25/100.................y kg CO20,21892,25/100=0,004925 kg Fe2O3x=0,00899 kg Fe2(CO3)3y=0,00742 kg CO2
10. CO2
0,00742+
0,00161
0,000606
0,00053
0,001135
0,011301 kg CO2PC=0,218912,23/100=0,0267 kg
B. Caolin Zettlitz
1. Caolinit (AS2H2 ) -Al2O3258 kg AS2H2...............102 kg Al2O3............120 kg SiO2....................36 kg H2O
x kg AS2H2............. KCZ 36,82/100................y kg SiO2.....................z kg H2O0,268536,82/100=0,09886 kg Al2O3x=0,25 kg AS2H2y=0,1163 kg SiO2z=0,0349 kg H2O
2. Cuar - SiO2
0,268544,14/100-y=0,1185-0,1163=0,002216 kg SiO2 din cuar
3. Carbonat de calciu (CaCO3 ) - CaO
CaCO3CaO +CO2MCaCO3=100 kg /kmol
100 kg CaCO3...................56 kg CaO......................44 kg CO2x kg CaCO3.........................KCZ 2,05/100..................y kg CO20,26852,05/100=0,0055 kg CaO
x=0,00983 kg CaCO3y=0,00433 kg CO2 din CaCO3
4. Carbonat de magneziu (MgCO3 ) - MgOMgCO3MgO+CO2
MMgCO3=84 kg /kmol
84 kg MgCO3.....................40 kg MgO.....................44 kg CO2x kg MgCO3........................ KCZ 0,98/100.................y kg CO20,26850,98/100=0,0026313 kg MgO
x= 0,00553 kg MgCO3y= 0,0029 kg CO2 din MgCO35. Carbonat de sodiu (Na2CO3) -Na2O
Na2CO3 Na2O+ CO2MNa2CO3=106 kg /kmol
106 kg Na2CO3..................62 kg Na2O.......................44 kg CO2x kg Na2CO3...................... KCZ 0,25/100......................y kg CO20,26850,25/100=0,00067125 kg Na2O
x= 0,00115 kg Na2CO3y= 0,000476 kg CO2 din Na2CO3
6. Carbonat de potasiu (K2CO3) -K2OK2CO3 K2O+ CO2
MK2CO3=138 kg /kmol
138 kg K2CO3..............94 kg K2O...................... 44 kg CO2
x kg K2CO3.................. KCZ 0,81/100.....................y kg CO2
0,26850,81/100=0,002175 kg K2O
x=0,0032 kg K2CO3y=0,00102 kg CO2
7.TiO2 urme
8. H2O z = 0,0349 kg H2O
9.Carbonat de fier Fe2(CO3)3
Fe2(CO3)3Fe2O3+3CO2
MFe2(CO3)3=292 kg/kmol
292kg Fe2(CO3)3.....................160 kg Fe2O3..................344 kg CO2x kg Fe2(CO3)3....................... KCZ 1,17/100......................y kg CO20,26851,17/100=0,0031415 kg Fe2O3x=0,00573 kg Fe2(CO3)3y=0,0026 kg CO2
10. Dioxid de carbon
0,0026+0,00102+0,000476+0,00433+0,0029=0,011326 kg CO2
PC=0,268513,78/100=0,3699 kg
C. Nisip
1. Caolinit (AS2H2 ) -Al2O3258 kg AS2H2...........102 kg Al2O3.............120 kg SiO2....................36 kg H2O
x kg AS2H2............. KN 0,90/100................y kg SiO2.....................z kg H2O0,22110,90/100=0,002 kg Al2O3x=0,005033 kg AS2H2y=0,002341 kg SiO2z=0,000702 kg H2O
2. Cuar - SiO2
0,221196,97/100-y=0,21206 kg SiO2 din cuar
3. Carbonat de calciu (CaCO3 ) - CaO
CaCO3CaO +CO2MCaCO3=100 kg /kmol
100 kg CaCO3...................56 kg CaO......................44 kg CO2x kg CaCO3.......................KN 0,20/100......................y kg CO2
0,22110,20/100=0,0004422 kg CaO
x=0,00079 kg CaCO3y=0,00035 kg CO2 din CaCO3
4. Carbonat de magneziu (MgCO3 ) - MgOMgCO3MgO+CO2
MMgCO3=84 kg /kmol
84 kg MgCO3.....................40 kg MgO.....................44 kg CO2x kg MgCO3........................ KN 0,11/100...................y kg CO20,22110,11/100= 0,00024 kg MgO
x= 0,00051 kg MgCO3y= 0,000267 kg CO2 din MgCO35. Carbonat de sodiu (Na2CO3) -Na2O
Na2CO3 Na2O+ CO2MNa2CO3=106 kg /kmol
106 kg Na2CO3..................62 kg Na2O.......................44 kg CO2x kg Na2CO3...................... KN 0,15/100.......................y kg CO20,22110,15/100=0,000332 kg Na2O
x= 0,000567 kg Na2CO3y= 0,000235 kg CO2 din Na2CO3
6. Carbonat de potasiu (K2CO3) -K2OK2CO3 K2O+ CO2
MK2CO3=138 kg /kmol
138 kg K2CO3..............94 kg K2O...................... 44 kg CO2
x kg K2CO3.................. KN 0,35/100.......................y kg CO20,22110,35/100=0,000774 kg K2O
x=0,00114 kg K2CO3y=0,000362 kg CO2
7.TiO2
0,22110,53/100=0,001172 kg TiO2
8.H2O
z = 0,000702 kg H2O
9. Carbonat de fier Fe2(CO3)3
Fe2(CO3)3Fe2O3+3CO2
MFe2(CO3)3=292 kg/kmol
292kg Fe2(CO3)3.....................160 kg Fe2O3..................344 kg CO2x kg Fe2(CO3)3....................... KN 0,50/100........................y kg CO20,22110,50/100=0,0011 kg Fe2O3x=0,00202 kg Fe2(CO3)3y=0,000912 kg CO2 din Fe2(CO3)3
10. Dioxid de carbon
0,000912+0,000362+0,000235+0,000267+0,00035= 0,002126 kg CO2
PC=0,22110,29/100=0,0006412 kg
D. Feldspat1. Feldspat sodic NAS6M NAS6=524 kg/kmol
524 kg NAS6.................62 kg NaO2................102 kg Al2O3................660 kg SiO2x kg NAS6......................KF 6,29/100...................y kg Al2O3.....................z kg SiO20,31036,29/100=0,0195 kg NaO2x=0,165 kg NAS6y=0,0321 kg Al2O3z=0,1133 kg SiO2
2.Feldspat potasic KAS6
M KAS6=556 kg/kmol
556 kg KAS6..................94 kg K2O..............102 kg Al2O3...............660 kg SiO2x kg KAS6.......................KF 3,39/100...............y kg Al2O3....................z kg SiO20,31033,39/100=0,01052 kg K2O
x=0,06221 kg KAS6y=0,011412 kg Al2O3z=0,04028 kg SiO2
3. Caolinit (AS2H2 ) -Al2O3258 kg AS2H2.......................102 kg Al2O3.................120 kg SiO2...........36 kg H2O
x kg AS2H2.......... KF 18,89/100 (0,0355+0,0126).......y kg SiO2...........z kg H2O0,310318,89/100 (0,011412+0,0321)=0,0151 kg Al2O3x=0,0382 kg AS2H2y=0,01776 kg SiO2z=0,00533 kg H2O
4. Cuar - SiO20,310368,81/100 - 0,01776 - 0,04028 - 0,1133=0,04214 kg SiO25. Carbonat de fier Fe2(CO3)3
Fe2(CO3)3Fe2O3+3CO2
MFe2(CO3)3=292 kg/kmol
292kg Fe2(CO3)3.....................160 kg Fe2O3..................344 kg CO2x kg Fe2(CO3)3....................... KF 0,34/100........................y kg CO20,31030,34/100=0,00105 kg Fe2O3x=0,00193 kg Fe2(CO3)3y=0,00087 kg CO2 din Fe2(CO3)36. Carbonat de calciu (CaCO3 ) - CaO
CaCO3CaO +CO2MCaCO3=100 kg /kmol
100 kg CaCO3...................56 kg CaO......................44 kg CO2x kg CaCO3......................KF 1,37/100.......................y kg CO2
0,31031,37/100=0,00425 kg CaO
x=0,0076 kg CaCO3y=0,00334 kg CO2 din CaCO37. Carbonat de magneziu (MgCO3 ) - MgOMgCO3MgO+CO2
MMgCO3=84 kg /kmol
84 kg MgCO3.....................40 kg MgO.....................44 kg CO2x kg MgCO3........................ KF 0,21/100....................y kg CO20,31030,21/100= 0,00065 kg MgO
x= 0,00137 kg MgCO3y= 0,0007167 kg CO2 din MgCO3
8. TiO2 urme
9. Dioxid de carbon
0,0007167+0,00344+0,00087 =0,00503 kg CO2
10. H2O
z=0,00533 kg H2O
PC=0,31030,7/100 =0,002172 kg
Tabel V.2.1. Compoziie mineralogic:
iC.A.C.Z.NFTotal
Ki0,21890,26850,22110,31031,0188
AS2H20,16440,250,0050330,03820,4576
SiO20,03980,0022160,212060,042140,2962
CaCO30,00260,009830,000790,00760,02082
MgCO30,001010,005530,000510,001370,00842
Na2CO30,00150,001150,000567-0,003217
K2CO30,003440,00320,00114-0,00778
Fe2(CO3)30,008990,005730,002020,001930,01867
TiO20,00072-0,001172-0,001892
KAS6---0,062210,06221
NAS6---0,1650,165
H2O0,02290,03490,0007020,005330,063832
CO20,0113010,0113260,0021260,005030,029783
V.3. Calculul auxiliarelor de ardere
Kax =G plac/G prod. de pe plac= Vplacplac/NprodGprod kg aux./kg produs
Kax=10,50,0012800/1280,250=0,04375 kg aux./kg produs
V.4.Calculul aerului necesar combustiei i volumele de gaze
KC-consumul specific de combustibil (Nm3 comb./kg produs)
Kaer- consumul specific de aer (Nm3 aer/kg produs)
Kaer=Aprimar+Arcire (Nm3/kg produs)
Aprimar=20/100ArealKCArderea se realizeaz concomitent (monoardere), cu aer atmosferic, cu exces de aer =1,15. Aerul folosit pentru combustie este 20% aer primar introdus la 20 C n arztor iar ca aer secundar se folosete aer din zona de rcire. Restul aerului de rcire se va recircula n zona de prenclzire ( se recupereaz cldura).
Combustibilul utilizat este combustibil gazos cu urmtoarea compoziie:
96% CH4, 2% C2H6, 1% C3H8, 0,5% N2, 0,5% CO2 ,
cu puterea calorific inferioar Hi=36620 kJ/m3.
CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
C2H6 + 7/2O2 2 CO2 + 3H2O
C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O
Omin=20,96+7/20,02+50,01=2,04 Nm3 O2/ Nm3 comb.
Oreal= Omin
Oreal =1,152,04=2,346 Nm3 O2/ Nm3 comb.
Areal=Oreal+3,76OrealAreal= Omin+ 3,76Omin=4,76 OminAreal=4,761,152,04=11,167 Nm3 aer/ Nm3 comb.
Ap=20/100 Areal KC=0,211,167KC=2,233KC Nm3/kg prod.
Kaer=2,233KC+ ArcireVg=VCO2+VH2O+VN2+VO2ex
VCO2=10,96+20,02+30,01=1,03 Nm3/ Nm3 comb.
VH2O=20,96+30,02+40,01=2,02 Nm3/ Nm3 comb.
VN2=0,5/100+3,76 Oreal=0,005+3,762,346=8,826 Nm3/ Nm3 comb.
VO2ex=Oreal-OminVO2ex=2,346-2,04=0,306 Nm3/ Nm3 comb.
Vg=1,03+2,02+8,826+0,306=12,182 Nm3/ Nm3 comb.
12,182.............1,03 CO2..............2,02 H2O...........8,826 N2.................0,306 O2ex100%.................x...........................y.........................z............................t
x=8,46% y=16,58% z=72,45% t=2,51%
V.4.1.Calculul real de aer de rcire
Q cedat produs=Q primit aer
Q cedat produs=mCpp=1 kg(Cp12001200-Cp100100)
Q primit aer=Vaer(Caer700700- Caer2020)
(Cp12001200-Cp100100) =Vaer(Caer700700- Caer2020)
Vaer=(Cp12001200-Cp100100)/ (Caer700700- Caer2020)
Vaer=1,1340(1200-100)/(1,3710700-1,297620)=1,336 Nm3/kg
Vaer= ArcireKaer=2,233KC+1,336 Nm3 aer/kg produs
V.5. Cantitatea de combustibile intrate
Kc =consumul specific de combustibil Nm3 comb./kg produsV.6. Cantitatea de produs ieit (pentru care se calculeaz bilanul)
1 kg produs
V.7. Cantitatea de auxiliare ieite
Kax =G plac/G prod. de pe plac= Vplacplac/NprodGprodusului kg aux./kg produs
Kax=10,50,0012800/1280,250=0,04375 kg aux./kg produs
V.8. Cantitatea de aer recirculat - Var
Var=Vr-Vaer secundar=Vr- 0,8ArealKc
Var=1,336-0,811,167 Kc=1,3368,9336Kc Nm3/kg prodV.9. Cantitatea gazelor de ardere
Vg=VCO2+VH2O+VN2+VO2
VCO2=10,96+20,02+30,01=1,03 Nm3/ Nm3 comb.
VCO2 din combustie - VCO2 din combustibil=1,03+0,005=1,035 Nm3/ Nm3 comb.
VH2O=20,96+30,02+40,01=2,02 Nm3/ Nm3 comb.
VN2=0,5/100+3,76 Oreal=0,005+8,821=8,826 Nm3/ Nm3 comb.
VN2 din combustibil+ VN2 din aerul de combustie=0,005+8,821=8,826 Nm3/ Nm3 comb.
VO2=Oreal-OminVO2=2,346-2,04=0,306 Nm3/ Nm3 comb.
Vg=1,03+2,02+8,826+0,306=12,182 Nm3/ Nm3 comb.
12,182.............1,03 CO2..............2,02 H2O...........8,826 N2.................0,306 O2ex100%.................x...........................y.........................z............................t
x=8,50% CO2 y=16,57% H2O z=72,42% N2 t=2,51% O2x=0,085 CO2 y=0,165 H2O z=0,724 N2 t=0,025 O2VI. Bilanul termic al cuptoruluiQintrat=QieitVI.1. Calculul cldurilor intrate n cuptor
VI.1.1. Cldura intrat cu materialul supus tratamentului termic
Q1=mici i kJ/kg prod. ,
mi-masa fiecrui mineral component i
ci-cldura specific a mineralului i, kJ/kgC
i-temperaturile cu care se introduc mineralele n cuptor, 20C
Q1=[0,45760,918+0,29620,77+0,020820,821+0,008420,921+0,0032170,942+
+(0,01867+0,001892+0,06221+0,165)0,921+0,03070,866+0,02551,5]20=
=19,38127
Q1=19,38 kJ/kg produs
VI.1.2. Cldura intrat cu auxiliarele de ardere
Q2=KaxCaxax Kax=Gplac/Nprodgprod
Kax=0,00052800/1280,250=0,04375 kg aux./kg produs
Cax=0,93+0,0003t=0,936 kJ/kggrad
Kax-consumul specific de auxiliare de ardere
Cax-reprezint cldura specific a auxiliarelor de ardere
Q2=0,043750,93620=0,819 kJ/kg
VI.1.3. Cldura introdus cu combustibilul
Sursa de cldur folosit pentru nclzirea cuptorului tunel este combustibilului gazos cu urmtoarea compoziie: 96% CH4, 2% C2H6, 1% C3H8, 0,5% N2, 0,5% CO2, exprimat n procente volumice.
Q3=KcCcax+KcHikJ/kg
5
Cc=CiVi=1,985(0,96+0,02+0,01)+1,2950,005+1,6410,005=1,98 kJ/Nm3 i=1
Q3=Kc1,9820+ Kc36620=36659,6 Kc kJ/kg
VI.1.4. Cldura intrat cu aerul de combustie
Q4=KaerCaeraer kJ/kg
Kaer- consumul specific de aer (Nm3 aer/kg produs)
Kaer=Aprimar+Arcire (Nm3/kg produs)
Aprimar=20/100ArealKCKaer=20/100ArealKC +Arcire
Areal=Oreal+3,76OrealOreal= Omin
Omin=0,962+0,027/2+0,015=2,04 Nm3 O2/ Nm3 comb.Areal= Omin+ 3,76Omin=4,76 OminAreal=4,761,152,04=11,167 Nm3 aer/ Nm3 comb.
Q cedat produs=Q primit aer
Q cedat produs=mCpp=1 kg(Cp12001200-Cp100100)
Q primit aer= Arcire(Caer700700- Caer2020)
Arcire =(Cp12001200-Cp100100)/ (Caer700700- Caer2020)
Arcire =1,1340(1200-100)/(1,3710700-1,297620)=1,336 Nm3/kg
Kaer=2,233KC+1,336 Nm3 aer/kg produs
Q4=(2,233KC+1,336)1,297620=57,95KC+34,672 kJ/kg
Qi=21,46+0,819+36659,6 Kc +57,95KC+34,672
Qi=36717,55KC+56,95 kJ/kg
VI.2. Calculul cantitilor de cldur ieite din cuptorVI.2.1. Cldura ieit cu produsul
Q1=mpCppieire
kJ/kg
Q1=11,134100=113,4kJ/kg
VI.2.2. Cldura ieit cu auxiliarele de ardere
Q2=KaxCax auxieire
kJ/kg
Q2=0,043750,9303100=4,07 kJ/kg
VI.2.3. Cldura ieit cu gazele de ardere
Q3=Kc Vg C g gieire+Vaer recirculatCaer gieire+Vgaze tehnologiceCggieireVgaze tehnologice se neglijeaz n acest caz.
Vaer recirculat=Vr-0,8Areal Kc Vg=VCO2+VH2O+VN2+VO2
VCO2=10,96+20,02+30,01=1,03 Nm3/ Nm3 comb.
VCO2 din combustie - VCO2 din combustibil=1,03+0,005=1,035 Nm3/ Nm3 comb.
VH2O=20,96+30,02+40,01=2,02 Nm3/ Nm3 comb.
VN2=0,5/100+3,76 Oreal=0,005+8,821=8,826 Nm3/ Nm3 comb.
VN2 din combustibil+ VN2 din aerul de combustie=0,005+8,821=8,826 Nm3/ Nm3 comb.
VO2=Oreal-OminVO2=2,346-2,04=0,306 Nm3/ Nm3 comb.
Vg=1,03+2,02+8,826+0,306=12,182 Nm3/ Nm3 comb.
12,182.............1,03 CO2..............2,02 H2O...........8,826 N2.................0,306 O2ex100%.................x...........................y.........................z............................t
x=8,50% CO2 y=16,57% H2O z=72,42% N2 t=2,51% O2x=0,085 CO2 y=0,165 H2O z=0,724 N2 t=0,025 O2Cg=0,0851,787+0,1651,522+0,7241,3+0,0251,335=1,377 kJ/Nm3
Adoptm o temperatur de ieire a gazelor de ardere de 200 C.
Q3=Kc Vg C g gieire+( Vr-0,8Areal Kc ) Caer gieire
Q3= Kc 12,1821,377200+(1,336-0,811,167 Kc)1,307200=3354,92 Kc+349,23-2335,24Kc =349,23+1019,68Kc
Q3=349,23+1019,68Kc kJ/kg prod.
VI.2.4. Cldura consumat pentru formarea produsului1. 20-100C
-nclzirea materialului
q1=[0,45760,946+0,29620,781+0,020820,841+0,008420,948+0,00321,030+
+0,007780,980+(0,01867+0,0019+0,06221+0,165)0,921+0,02551,513+0,0307
0,901](100-20)==79,608 kJ/kg prod.
2. 100 C
-evaporarea apei fizice
q2=0,02552258=57,579 kJ/kg prod.
3. 100-450 C-nclzirea materialului
q3=[0,45761,073+0,29620,9+0,020820,955+0,00841,069+0,00321,163+0,007781,120+(0,01867+0,0019+0,06221+0,165)0,931+0,03070,985](450-100)=
= 370,946 kJ/kg prod.
4. 450 C
-deshidratarea caolinitului
q4=0,4576933=426,9408 kJ/kg prod.
5. 450-600 C-nclzirea materialului
q5=[0,39381,012+0,29621,036+0,020821,058+0,008421,12+0,0032171,33+
+0,007781,22+(0,01867+0,0019+0,06221+0,165)0,953+0,03071,066](600450)=
=152,9216 kJ/kg prod
6. 600 C
-descompunerea MgCO3q6=0,008421395=11,746 kJ/kg prod
7. 800 C
-descompunerea CaCO3q8=0,020821395=29,044 kJ/kg prod
8. 600-1050 C-nclzirea materialului
q7=[0,39381,064+0,29621,092+0,011660,882+0,004011,12+0,0032171,43+
+0,007781,30+(0,01867+0,0019+0,06221+0,165)1,006+0,03071,097](1050-
-600)=
=474,7 kJ/kg prod
9. 1050 C
-formarea mulitului
q9=15/1000,3938(-797,32)= 47,1 kJ/kg prod
10. 1050 C
-topirea feldspatului
q10=0,2737383=104,82 kJ/kg prod
11. 1050-1300 C-nclzirea materialului
q11=11,135(13001050)=283,75 kJ/kg prod
12. 1300 C
-topirea glazurii i a altor componente ale masei
q12=0,0307310=9,517 kJ/kg prod
q12=0,400525=210 kJ/kg prod
13. 1300-100 C-rcirea produsului
q13=11,131(1001300)= 1357,2 kJ/kg prod
T
Total: 807,2724 kJ/kg prod
Q4=807,2724 kJ/kg prod
VI.2.5. Cldura pierdut n exterior prin perei, bolt i vatr
Calculul cantitilor de cldur pierdute n mediul nconjurtor se face cu ajutorul relaiei :
Q5=kA(tpita)VI.2.1.kcoeficient total de transmitere a cldurii (W/m2C)
Aaria suprafeei peretelui, respectiv a bolii i vetrei, n zona de temperatur
constant (m)
tpi temperatura la faa interioar a peretelui, respectiv a bolii i vetrei (temperatur egal
cu cea a materialului) (C)
tatemperatura aerului n hala unde este instalat cuptorul (C)
(ta=20 C n zonele de prenclzire i rcire, ta=40 C n zona de ardere)Coeficientul total de transmitere a cldurii k, se calculeaz cu relaia:
VI.2.2.
iconductivitatea termic medie a materialului (W/mgrad)
igrosimea materialului (m)
Coeficientul de transmitere a cldurii prin convecie liber i radiaie , poate fi calculat cu urmtoarele relaii :
pentru bolt i vatr (perete orizontal):
=9,4+0,057tepentru perei laterali (verticali):
=7,1+0,057tetetemperatura exterioar a cuptorului
Calculul pierderilor de cldur se face pe zone, corespunztoare intervalelor de temperatur ale materialului. Lungimea zonei se determin cu ajutorul diagramei de ardere
Cantitatea de cldur pierdut n W va fi transformat n kJ prin intermediul relaiei W=J/s, respectiv cantitatea de cldur exprimat n kJ va fi raportat la 1kg de produs tiind c pentru fiecare interval de temperatur avem g =12820,25L kg podus.
Q5=850,106 kJ/kg prod.
Tabel VI.1. Calculul pierderilor de cldur prin perei , bolt i vatr
Intervalul de temp
(C)t.med
(C)L
(m)Pereii lateraliBolta i vatraTotal
(kj/kg)
Aria
(m2)k
(W/m2C)tpita(C)Cldura pierdutAria
(m2)k
(W/m2C)tpita(C)Cldura pierdut
(W)(kj/kg)(W)(kj/kg)
20-100
100-450
450-600
600-800
800-1050
1050-1300
1300-800
800-400
400-100
60
275
525
700
925
1175
1050
600
250
1,93
5,423
2,307
3,25
6,187
20,185
13
10,73
15,2782,1616
6,07
2,584
3,64
6,93
22,607
14,56
12,018
17,110,425
0,558
0,565
0,625
0,369
0,525
0,369
0,592
0,54240
255
505
680
885
1135
1010
580
28036,75
863,70
737,28
1547
2263,1
13471
5426,37
4126,5
2596,610,317
7,463
6,3705
13,367
19,554
116,397
46,887
35,655
22,4364,632
13,02
5,537
7,8
14,85
48,44
31,2
25,752
36,6670,457
0,568
0,573
0,635
0,372
0,530
0,372
0,601
0,55040
255
505
680
885
1135
1010
580
28084,673
1885,82
1602,21
3368,04
4888,917
29139
11722,5
8976,63
5646,72
0,732
16,295
13,844
29,102
42,243
251,78
101,29
77,563
48,81,05
23,758
20,215
42,47
61,797
368,18
148,18
113,22
71,236
VI.2.6.Calculul consumului specific de combustibil
Cu valorile calculate pentru cldurile intrate i ieite din cuptor se ntocmete bilanul termic i se determin consumul specific de combustibil.
Clduri intrate Clduri ieite1. cu materialul 1. cu produsul
Q1=19,38 kJ/kg Q1=113,4 kJ/kg
2. cu auxiliarele 2. cu auxiliarele
Q2=0,819 kJ/kg Q2=4,07 kJ/kg
3. cu combustibilul 3. cu gazele de ardere
Q3=36659,6 Kc kJ/kg Q3=349,23+1019,68Kc kJ/kg prod.4. cu aerul 4. cldura consumat pt. trans. m.p. n prod.
Q4=57,95KC+34,672 kJ/kg Q4=807,2724 kJ/kg prod
5. cldura pierdut prin perei, bolt i vatr
Q5=850,106 kJ/kg prod.
Qi=36717,55Kc+54,871 kJ/kg Qe=2124,08+1019,68Kc kJ/kg Qi=Qe
Kc=0,06188 Nm3/kg prod.
Consumul specific de combustibil real va fi mai mare dect cel calculat deoarece n timpul procesului de ardere exist pierderi de cldur. Considernd randamentul focarului =0,85, consumul specific de combustibil va fi:
Kcr= Kc
Kcr=0,06188/0,85=0,0728 Nm3/kg prod.
KcrHi=0,072836620=2666 kJ/kg prod.
VII. Verificarea termotehnologic
Se realizeaz prin determinarea fluxului de cldur primit de material n fiecare etap a procesului de ardere. Valorile obinute din calculul de transfer termic se compar cu valorile necesare de cldur determinate la formarea produsului, i trebuie s fie mai mari dect acestea. n caz contrar materialul nu va primi suficient cldur pentru a se realiza toate transformrile din masa sa, deci predimensionarea nu s-a realizat corect. Calculul de predimensionare se reia reducndu-se gradul de ncrcare al cuptorului sau viteza de naintare a produselor n cuptor.
Pentru determinarea fluxului termic primit de material n fiecare etap este necesar determinarea temperaturii gazelor de ardere.
VII.1. Determinarea temperaturii gazelor
Se realizeaz calculnd bilanuri termice pariale pe fiecare zon termic a procesului:
Interval de temperatur, CCldura sensibil a materialelorCldura sensibil a auxiliarelorCldura consumat pentru transformriPierderi de cldur n exteriorTotal etap
kJ/kg
20-10079,6083,3557,581,05q1= 141,59
100-450370,94615,94426,9423,76q2= 837,59
450-600152,926,43511,74620,215q3= 191,316
600-1050474,721,08747,1
104,82
29,044104,267q4= 686,818
1050-1300283,7511,0559,517
210368,18q5= 882,502
1300-1001357,2-68,112-332,636q6= 1092,68
VII.2. Bilanul zonei de rcire
Aportul de cldur din zona de rcire este preluat de aerul de rcire care se nclzete.Temperatura final a aerului se determin din relaia:
q6=Vrcrtr
tr= q6/(Vrcr)
Cldura specific a aerului depinde de temperatur, care nu se cunoate, i se presupune o valoare pentru tr, se determin cr pentru acest valoare i se recalculeaz temperatura. Dac ntre valoarea presupus i cea calculat nu exist diferen, valoarea presupus se adopt. n caz contrar, se propune o nou valoare pentru temperatur i se reia calculul.
Se presupune: tr=600 C, cr= 1,356
tr=1092,68/(1,3361,356)=603 C
Temperatura aerului la ieire din zona de rcire este de 600 C.
VII.3. Bilanul zonei de ardere
n zona de ardere are loc arderea combustibilului care se introduce n amestec cu aerul primar iar aerul secundar este preluat din zona de rcire.
Gazele rezultate n urma arderii vor prelua ntreaga cantitate de cldur degajat. Aceasta provine din cldura introdus de combustibil i de aerul de combustie.
Qintrat =Kc(Hi+ccc)+KcAreal(0,2cap20ap+0,8casas) Cldura preluat de gaze va duce la creterea temperaturii acestora.
Qg=Vg Kccgg Egalnd cele dou relaii:
g= Presupunem gV = 2180 Ccg=0,0852,444+0,1651,994+0,7241,493+0,0251,58= 1,657 kJ/Nm3 C
g=
Adoptm temperatura presupus de 2180 C.
n zona de ardere gazele cedeaz cldur materialului astfel nct temperatura acestora va scdea. Pentru a calcula temperatura gazelor la ieire din zona de ardere determinm cantitatea de cldur rmas dup ce sau acoperit toate consumurile.
QIV=QV q5QV cldura gazelor la ordonata V (la intrare n zona de ardere)
QIV cldura gazelor la ordonata IV (la ieire din zona 5)
q5 consumul de cldur n zona de ardere
QV=12,1820,0618 1,6572180=2719,48 kJ/kg
QIV=2719,48 882,502=1836,98 kJ/kg
gIV= QIV/(Vg Kccg)
Presupunem gIV =1530 Ccg=0,0852,341+0,1651,859+0,7241,447+0,0251,531= 1,5916 kJ/Nm3 C
gIV=1836,98/(12,1820,06181,5916)=1533,08 C
QIII = QIV q4 + Qar
Qar = Var casasVar=Vr-Vaer secundar=Vr- 0,8ArealKc
Var=1,336-0,811,167Kc=1,3368,93360,0618=0,783 Nm3/kg prod Qar =0,7831,356600=637 kJ/kg
QIII =1836,98686,82+637 =1787,16 kJ/kg
gIII= QIII /(VgKccg + Varca)
Presupunem gIII =780 Ccg=0,0852,1224+0,1651,6226+0,7241,3644+0,0251,4468= 1,4721 kJ/Nm3 C
gIII=1787,16/(12,1820,06181,4721+0,783 1,5114)=779,35 C
QII = QIII q3
QII =1787,16191,316=1595,84 kJ/kg
gII= QII /(VgKccg + Varca)
Presupunem gII =700 Ccg=0,0852,088+0,1651,641+0,7241,354+0,0251,434=1,4644 kJ/Nm3 C
gII=1595,84/(12,1820,06181,4644+0,783 1,486)=704 C
QI = QII q2
QI =1595,84837,59=758,25 kJ/kg
gI= QI /(VgKccg + Varca)
Presupunem gI =280 Ccg=0,0851,8478+0,1651,538+0,7241,356+0,0251,3518=1,4263 kJ/Nm3 C
gI=758,25/(12,1820,06181,4263+0,783 1,998)=287 C
QI q1=758,25141,59=616,66 kJ/kg
g ieire= (QI q1)/(VgKccg + Varca)
g ieire presupus: 200 C
cg=0,0851,787+0,1651,522+0,7241,3+0,0251,335=1,3776 kJ/Nm3 C
g ieire=616,66/(12,1820,06181,3776+0,783 2,307)=216 C
g ieire=216 C
VIII. Calculul termotehnologic pentru verificarea lungimii cuptorului
Pentru verificarea termotehnologic se calculeaz fluxul de cldur primit de material n etapa considerat. Cantitatea de cldur primit de material se compar cu cantitatea necesar pentru toate transformrile fizicochimice din aceast etap.
Dac cantitatea de cldur primit de material este mai mare sau cel puin egal cu necesarul de cldur, calculul de proiectare realizat este corect.
Fluxul de cldur primit de material n etapa considerat se calculeaz cu relaia:
Q=qiM=Atm (kW)
qi consumul specific de cldur pentru etap (kJ/kg)
M debitul de material (kg/s)
coeficientul de transfer termic care se determin cu relaia
= convecie+ radiaie (W/m2 C)
A aria suprafeei de transfer termic (m2)
tm diferena mediei logaritmic ntre temperaturile gazului i a materialului (C)
tgtm= (tmftmi)/[ln(tgtmi)/(tgtmf)]
Calculul termotehnologic pentru verificarea lungimii cuptorului
Pentru zona V
Qnec5 = Mq5M = 1291,84 kg/11135,2 s = 0,1160 kg/s
L = 20,185 m
Qnec5 = 0,1160882,502 = 102,38 kW
Qtransmis = AtmL5 = 20,185 m => N = 5167,36 produse n zona 5
A5 = NAprodus= N(2RG+R2) =
= 5167,36(23,140,0250,05+3,140,0252) = 50,7047 m2
tgtm = (tmftmi)/[ln(tgtmi)/(tgtmf)]
tgtm = (13001050)/[ln(21801050)/(21801300)] = 1000 C
W0 = VgKcP/hl =12,1820,061881291,84/0,561,2123600 = 0,0335 m/s
de = 4V/A
Vgoluri = Vcuptor5Vmaterial5 = L5hlR2GN5 =
= 20,1850,561,23,140,02520,055167,36 = 13,057 m3de = 413,057/50,7047 = 1,03 m
= 0,687(0,03350,8/1,030,33) (2180)0,25 = 1 W/m2 C
Qtransmis = 150,70471000 = 50704,7 kW > 102,38 kW
Pentru zona II
Qnec2 = Mq2M = 347,07 kg/2992,38 s = 0,116 kg/s
L = 5,423 m
Qnec2 = 0,116837,59 = 97,148 kW
Qtransmis = AtmL2 = 5,423 m => N = 1388,29 produse n zona 2
A2 = NAprodus= N (2RG+R2) =
= 1388,29 (23,140,0250,05+3,140,0252) = 22,05536 m2
tgtm = (tmftmi)/[ln(tgtmi)/(tgtmf)]
tgtm = (450100)/[ln(700100)/(700450)] = 399,78 C
W0 = VgKcP/hl =12,1820,06188347,072 /0,561,2123600 = 0,009013 m/s
de = 4V/A
Vgoluri = Vcuptor2Vmaterial2 = L2hlR2GN2 =
= 5,4230,561,23,140,02520,051388,29 =3,508 m3de = 43,508/22,055 = 0,636 m
= 0,687(0,0090130,8/0,6360,33) (700)0,25 =0,14 W/m2 C
Qtransmis = 0,1422,055399,78 = 1234,40 kW > 97,148 kW
IX. Bibliografie:
L. Literat, L. Gagea, F. Goga, E. Miric, E. OlariuCeramic tehnic
Principii de calcul i proiectare, Ed. Casa Crii de tiin 2001
I. Teoreanu Calcule de operaii, utilaje i instalaii termotehnologice din industria silicailor, Ed. Didactic i pedagogic Bucureti
Anexe:
Fig. 1. Circulaia materialului i gazelor n cuptorul tunel
2
Tabel III.2.2.1.Compoziia oxidic a materiilor prime (% masice)
7
Tabel III.2.2.2. Compoziia oxidic a produsului
8
Tabel III.2.2.3. Compoziia oxidic real
8
Tabel III.2.2.4.Compoziia oxidic a masei (%)
8
Tabel V.2.1. Compoziie mineralogic
24
Tabel VI.1. Calculul pierderilor de cldur prin perei , bolt i vatr
34
Fig. 2. Diagram de ardere
46
Cuprins:
I. Elemente introductive
1
I.1. Cuptoare cu funcionare continu
1
I.1.1 Zona de prenclzire
2
I.1.2. Zona de ardere
2
I.1.3. Zona de rcire
3
II. Calculul mineralogic a masei crude
4
II.1. Compoziia mineralogic a masei crude
4
III. Proiectarea cuptorului tunel cu role
5
III.1. Predimensionarea
5
III.2. Proces tehnologic i compoziie
7III.2.1. Procesul tehnologic cuprinde
7
III.2.2. Compoziii oxidice
7
IV. Bilan de materiale
9
IV.1. Bilanuri de materiale pe operaiile fluxului tehnologic
9
V. calculul compoziiei mineralogice a amestecului de materiale
13
V.1. compoziia mineralogic a masei crude
13
V.2. Compoziia mineralogic a materiilor prime
15
V.3. Calculul auxiliarelor de ardere
25
V.4.Calculul aerului necesar combustiei i volumele de gaze
25
V.4.1.Calculul real de aer de rcire
26
V.5. Cantitatea de combustibile intrate
26
V.6. Cantitatea de produs ieit
26
V.7. Cantitatea de auxiliare ieite
26
V.8. Cantitatea de aer recirculat - Var
27V.9. Cantitatea gazelor de ardere
27
VI. Bilanul termic al cuptorului
28
VI.1. Calculul cldurilor intrate n cuptor
28
VI.1.1. Cldura intrat cu materialul supus tratamentului termic28
VI.1.2. Cldura intrat cu auxiliarele de ardere
28
VI.1.3. Cldura introdus cu combustibilul
28
VI.1.4. Cldura intrat cu aerul de combustie
29
VI.2. Calculul cantitilor de cldur ieite din cuptor
30
VI.2.1. Cldura ieit cu produsul
30
VI.2.2. Cldura ieit cu auxiliarele de ardere
30
VI.2.3. Cldura ieit cu gazele de ardere
30
VI.2.4. Cldura consumat pentru formarea produsului
31
VI.2.5. Cldura pierdut n exterior prin perei, bolt i vatr
32
VI.2.6.Calculul consumului specific de combustibil
35
VII. Verificarea termotehnologic
36
VII.1. Determinarea temperaturii gazelor
36
VII.2. Bilanul zonei de rcire
36
VII.3. Bilanul zonei de ardere
37
VIII. Calculul termotehnologic pentru verificarea lungimii cuptorului
39
IX. Bibliografie
42
X. Anexe
43
Zon prenclzire
Zon ardere
Zon rcire
GAZE
AER SECUNDAR
AER
MATERIAL
PRODUS
AER RECIRCULAT
Fig. 1. Circulaia materialului i gazelor n cuptorul tunel
COMBUSTIBIL I AER PRIMAR
ARDERE
GLAZURARE
SORTARE
DEPOZITARE
AMBALARE
SORTARE
ARDERE
GLAZURARE
USCARE
PRESARE
DEPOZITARE
ATOMIZARE
SITARE BARBOTIN
44,03 t/zi
OMOGENIZARE BARBOTIN
SITARE
SITARE
22,76 t/zi
DELEIERE
CONCASARE
MCINARE
24,73 t/zi
ARDERE
GLAZURARE
SORTARE
(Hi+cc c)+Areal(0,2cap20ap+0,8casas)
Vgcg
(36620+1,9820)+11,167(0,21,29720+0,81,356600)
= 2180 C
12,1821,657
PAGE - 3 -tiina i ingineria materialelor oxidice24.04.2015
_1272545940.unknown
_1272550106.unknown
_1272552994.unknown
_1272553055.unknown
_1273957298.unknown
_1272552380.unknown
_1272546692.unknown
_1272547059.unknown
_1272548748.unknown
_1272549107.unknown
_1272549583.unknown
_1272547251.unknown
_1272547010.unknown
_1272547031.unknown
_1272546948.unknown
_1272546438.unknown
_1272546541.unknown
_1272545957.unknown
_1272545367.unknown
_1272545452.unknown
_1272545546.unknown
_1272545406.unknown
_1272545296.unknown
_1272545330.unknown
_1272545241.unknown
_1210628033.unknown
top related