TÍNH TOÁN NHIỆT CHO HỆ THỐNG Lề NUNG
A. Tính toán số liệu ban đầu
1. Nhiệt lý thuyết để tạo clanhke
8.5 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO THÁP TRAO ĐỔI NHIỆT
8.5.2. Lượng khí vào và ra xilon
- Không khí đốt cháy nhiên liệu:
Vkk = Vkktt ì Gnhl = 8.382ì0.127 = 1.065 (m3/kg clk)
+ Lượng gió 1 lấy bằng 25% lượng không khí cần thiết để đốt cháy nhiên liệu:
Vkk(1)= 0.25Vkk = 0.25ì1.065= 0.266 (m3/kg clk) + Lượng không khí lọt vào đầu lò:
Vkkhl= 0.05Vkk = 0.05ì1.065 = 0.053 (m3/kg clk)
+ Lượng gió 1’:
Vkk(1’)= Vkk - Vkk(1)-Vkkhl =1,065 – 0,266 – 0,053 = 0,745 (m3/kg clk) - Lượng không khí dư đưa ra khỏi máy làm lạnh:
Vkk(dư)= Vkk(ll)+Vkkhl -Vkk =2,8+0,053-1,065=1,788 (m3/kg clk) - Lượng không khí lọt vào phía sau lò qua thiết bị trao đổi nhiệt:
(m3/kgclk)
- Lượng khí thải ở đầu ra của xyclon bậc I:
+ Khí CO2: (m3/kg clk) + Khí N2: (m3/kg clk)
+ Lượng hơi nước: (m3/kg clk) =
= ( + ).100=( + ).100= 35,085 % = = 0,016 (Kg/Kg CLK)
+ Lượng không khí dư:
(m3/kg clk)
Tổng lượng khí thải sau xyclon I là:
(m
3/kg clk)
- Lượng khí thải ở đầu ra của xyclon bậc II:
+ Khí CO2 : (m3/kg clk) + Khí N2 : (m3/kg clk) + Lượng hơi nước:
(m3/kg clk)
+ Lượng không khí dư:
(m
3/kg clk)
Tổng lượng khí thải sau xyclon II là:
(m3/kg clk)
- Lượng khí thải ở đầu ra xyclon bậc III:
+ Khí CO2 : (m3/kg clk) + Khí N2 : (m3/kg clk) + Lượng hơi nước:
(m3/kg clk)
+ Lượng không khí dư:
(m
3/kg clk)
Tổng lượng khí thải sau xyclon III là:
(m
3/kg clk)
- Lượng khí thải ở đầu ra xyclon bậc IV:
+ Khí CO2 : (m3/kg clk) + Khí N2 : (m3/kg clk) + Lượng hơi nước:
(m3/kg clk)
+ Lượng không khí dư:
(m
3/kg clk)
Tổng lượng khí thải sau xyclon IV là:
(m
3/kg clk)
- Lượng khí thải ở đầu ra xyclon bậc V:
+ Khí CO2 : (m3/kg clk) + Khí N2 : (m3/kg clk) + Lượng hơi nước:
(m3/kg clk)
+ Lượng không khí dư:
(m
3/kg clk)
Tổng lượng khí thải sau xyclon V là:
(m
3/kg clk)
- Lượng khí thải ở đầu ra của buồng phân hủy đá vôi: 60% than + Khí CO2 :
(m3/kg clk)
+ Khí N2 : (m3/kg clk) + Lượng hơi nước:
(m3/kg clk)
+ Lượng không khí dư:
(m
3/kg clk)
Tổng lượng khí thải sau buồng phân hủy đá vôi là:
(m
3/kg clk)
- Lượng khí thải ở đầu ra của lò quay (sử dụng N=40% than):
+ Khí CO2 : 82 (m3/kg clk) + Khí N2 : (m3/kg clk) + Lượng hơi nước:
(m3/kg clk)
+ Lượng không khí dư:
(m
3/kg clk)
Tổng lượng khí thải sau xyclon lò quay là:
(m3/kg clk)
Bảng 8.7 : Kết quả lượng khí cháy tạo thành qua từng bộ phận của thiết bị Không khí
ở đầu ra
Xyclon CI
Xyclon CII
Xyclon CIII
Xyclon CIV
Xyclon CV
Canxiner Lò quay
Khí CO2 0,430 0,430 0,430 0,430 0,409 0.324 0,082
Hơi nước 0,107 0,092 0,092 0,076 0,076 0,046 0,018
Khí N2 0,864 0,864 0,864 0,864 0,864 0,518 0,346
Kk dư 0,581 0,484 0,387 0,290 0,194 0,058 0,039
∑ KT 1,982 1,870 1.773 1,660 1,543 0,946 0,485
∑ Kk dư = 2,033 (m³/kg clk)
Vkk(tt) quạt hút = ∑ Kk dư/Gnhl = 16,008 (m3.ch/kg) Sai số giữa Vkk quạt hút lý thuyết và thực tế:
x100=x100 = 0,037 < 1% nằm trong giới hạn cho phép 8.5.3 Tính cân bằng nhiệt cho từng cyclon.
8.5.3.1 hiệt độ của khí thải ở đầu ra của xiclôn bậc II được xác định theo phương trình cân bằng nhiệt của xiclôn bậc I.
Nhiệt chi:
- Tổn thất nhiệt để làm bay hơi nước:
.595 = 0,016 . 595 = 8,925 (KCal/Kg CLK).
- Tổn thất nhiệt của khí thải và bụi mang ra ngoài: (nhiệt do nước ẩm, hóa học dưới dạng hơi nước+nhiệt do CO2 mang ra+nhiệt do khói lò+nhiệt do bụi mang ra).
= 4,675 + 33,010 + 215,947 + 0,438= 254,071 (KCal/Kg CLK) - Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh:
= 2,0 (KCal/Kg CLK) .
- Lượng nhiệt do phối liệu (bụi) lắng từ xiclon bậc I xuống mang theo ( = 330) = . . = 2,596.0,233. 330 = 199,606 (KCal/Kg CLK).
Tổng nhiệt chi:
∑
I
qchi
= 8,925 + 254,071 + 2 + 199,606 = 464,602 (KCal/Kg CLK).
Nhiêt thu:
- Nhiệt lý học do không khí lọt mang vào:
= . .
Trong đó: = . = . 0,627 = 0,125 (/kgCLK) = 0,238 Tỷ nhiệt của không khí ở C = 0,125 . 0,238 . 25 = 0,744 (KCal/Kg CLK).
- Nhiệt lý học của phối liệu ( = C):
= . . = 2,901 . 0,212 . 40 = 24,600 (KCal/Kg CLK).
- Nhiệt do khí và bụi từ xiclon II lên xiclon I: (KCal/Kg CLK).
Tổng nhiệt thu :
= 0,744 + 24,600 + = 25,344 + (KCal/Kg CLK).
Theo cân bằng nhiệt ta có tổng nhiệt thu bằng tổng nhiệt chi = ∑
I
qchi
25,344 + = 464,602
Vậy nhiệt do khí và bụi mang ra ngoài xiclon II là:
= 464,602 -25,344 = 439,258 (KCal/Kg CLK).
- Nhiệt độ của không khí và bụi ở đầu ra ở xiclôn bậc II xác định bằng cách chọn:
+ Nếu nhiệt của khí thải và bụi ở nhiệt độ 4000: =( .+.+.+ .+. +.).
= (0,430. 0,467 + 0,006.0,482 + 0,092.0,463+0,864.0,316 +0,484.0,329 + 2,546.0,240).400 = 515,892 (KCal/Kg CLK).
=( .+.+.+ .+. +.).
= (0,430. 0,483 + 0,006.0,495 + 0,092.0,47+0,864.0,319 +0,484.0,333 + 2,546.0,247).500 = 659,842 (KCal/Kg CLK).
Vậy nội suy ta có:
= 400 + .100 = 400 +ǀ .100 = 4530C
8.5.3.2 Nhiệt độ của khí thải ở đầu ra của xiclôn bậc III được xác định theo phương trình cân bằng nhiệt của xiclôn bậc II.
Nhiệt chi:
- Tổn thất nhiệt của khí thải và bụi mang ra khỏi xiclôn bậc II : = 439,258 (KCal/Kg CLK)
- Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh:
= 4,0 (KCal/Kg CLK) .
- Lượng nhiệt do phối liệu (bụi) lắng từ xiclon bậc II xuống mang theo ( = 600) = . . = 2,546.0,245. 600 = 299,410 (KCal/Kg CLK).
- Nhiệt để phân huỷ caolinit ở xiclôn bậc II:
= 40%. = 0,4.25,600 = 10,240 (KCal/Kg CLK).
Trong đó: = . 1600 (Kcal/Kg CLK)
Trong đó: : Lượng nước hydrat của nguyên liệu.
=
Với : : Hàm lượng % trong nguyen liệu khô:
= ( + ).100=( + ).100= 33,009 %
= = 0,016 (Kg/Kg CLK)
1600 : Hiệu ứng nhiệt phân huỷ caolinhit =0,016 . 1600 = 25,600 (Kcal/Kg CLK)
= 25,600: Tổng nhiệt cần để phân huỷ caolinit đã tính ở phần cân bằng nhiệt.
40% : Là khả năng phân huỷ caolinit của xiclôn bậc II.
Tổng nhiệt chi:
= 439,258+ 4 + 299,410 + 10,24 = 752,908 (KCal/Kg CLK).
Nhiêt thu:
- Nhiệt lý học do không khí lọt mang vào:
= . .
Trong đó: = . = . 0,627 = 0,125 (/kgCLK) = 0,238 Tỷ nhiệt của không khí ở C = 0,125 . 0,238 . 25 = 0,744 (KCal/Kg CLK).
- Nhiệt do phối liệu từ xiclôn tầng I lắng vào ( = C):
= = 199,606 (KCal/Kg CLK).
-Hàm nhiệt khí hydrat mang ra :
= 40%.2,94.%. (KCal/Kg CLK).
Trong đó: % = 5,1% trong bài toán phối liệu đã tính.
= 1,492 (Kg/Kg CLK). Lượng phối liệu khô vào lò.
= 0,4. 2,94. 5,100 .1,492 = 8,948 (KCal/Kg CLK).
- Nhiệt do khí và bụi từ xiclon III lên xiclon II: (KCal/Kg CLK).
Tổng nhiệt thu :
= 0,744 + 199,606 + 8,948 + = 209,298 + (KCal/Kg CLK).
Theo cân bằng nhiệt ta có tổng nhiệt thu bằng tổng nhiệt chi =
209,298+ = 752,908
Vậy nhiệt do khí và bụi từ xiclôn III lên xiclôn II là:
= 752,908-209,298 = 543,610 (KCal/Kg CLK).
- Nhiệt độ của không khí và bụi ở đầu ra ở xiclôn bậc III xác định bằng cách chọn:
+ Nếu nhiệt của khí thải và bụi ở nhiệt độ 6000:
=( .+.+.+ .+. +.).
= (0,43. 0,497 + 0,006.0,505 + 0,092.0,476 +0,864.0,322 +0,387.0,337 + 2,428.0,253).600 = 770,148(KCal/Kg CLK).
=( .+.+.+ .+. +.).
= (0,43. 0,509 + 0,006.0,514 + 0,092.0,484+0,864.0,324 +0,387.0,342
+ 2,428 .0,259).700 = 915,435 (KCal/Kg CLK).
Vậy nội suy ta có:
= 600 + .100 = 600 +ǀ ǀ.100 = 6020C
8.5.3.3 Nhiệt độ của khí thải ở đầu ra của xiclôn bậc IV được xác định theo phương trình cân bằng nhiệt của xiclôn bậc III.
Nhiệt chi:
- Tổn thất nhiệt của khí thải và bụi mang ra khỏi xiclôn bậc III : = 543,610 (KCal/Kg CLK)
- Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh:
= 6,0 (KCal/Kg CLK) .
- Lượng nhiệt do phối liệu (bụi) lắng từ xiclon bậc III xuống mang theo ( = 650) = . . = 2,428.0,256. 650 = 372,941 (KCal/Kg CLK).
- Nhiệt để phân huỷ 60% caolinit còn lại ở xiclôn bậc III:
= 60%. = 0,6.25,6 = 15,360 (KCal/Kg CLK).
Trong đó: : Tổng nhiệt cần để phân huỷ caolinit đã tính ở phần cân bằng nhiệt.
60% : Là khả năng phân huỷ caolinit của xiclôn bậc III.
Tổng nhiệt chi:
= 543,610+ 6 + 372,941 + 15,360 = 937,911 (KCal/Kg CLK).
Nhiêt thu:
- Nhiệt lý học do không khí lọt mang vào:
= . .
Trong đó: = . = . 0,627 = 0,125 (/kgCLK) = 0,238 Tỷ nhiệt của không khí ở C = 0,125 . 0,238 . 25 = 0,744 (KCal/Kg CLK).
- Nhiệt do phối liệu từ xiclôn tầng II lắng vào ( = C):
= = 299,410 (KCal/Kg CLK).
-Hàm nhiệt khí hydrat mang ra :
= 60%.2,94.%. (KCal/Kg CLK).
Trong đó: % = 5,1% trong bài toán phối liệu đã tính.
= 1,492 (Kg/Kg CLK). Lượng phối liệu khô vào lò.
= 0,6. 2,94. 5,1 .1,492 = 13,423 (KCal/Kg CLK).
- Nhiệt do khí và bụi từ xiclon IV lên xiclon III: (KCal/Kg CLK).
Tổng nhiệt thu :
= 0,744 + 299,410 + 13,423 + = 313,577 + (KCal/Kg CLK).
Theo cân bằng nhiệt ta có tổng nhiệt thu bằng tổng nhiệt chi =
313,577 + = 937,911
= 937,911 -313,577 = 624,334 (KCal/Kg CLK).
- Nhiệt độ của không khí và bụi ở đầu ra ở xiclôn bậc IV xác định bằng cách chọn:
+ Nếu nhiệt của khí thải và bụi ở nhiệt độ 7000:
=( .+.+.+ .+. +.).
= (0,43. 0,509 + 0,006.0,514 + 0,076.0,484 +0,864.0,324 +0,290.0,342 + 2,153.0,259).700 = 836,935 (KCal/Kg CLK).
+ Nếu nhiệt của khí thải và bụi ở nhiệt độ 8000:
=( .+.+.+ .+. +.).
= (0,43. 0,520 + 0,006.0,522 + 0,076.0,492+0,8640,327 +0,290.0,342 + 2,153 .0,263).800 = 970,698 (KCal/Kg CLK).
Vậy nội suy ta có:
= 700 + .100 = 700 +ǀ ǀ.100 = 7020C
8.5.3.4 Nhiệt độ của khí thải ở đầu ra của xiclôn bậc V được xác định theo phương trình cân bằng nhiệt của xiclôn bậc IV.
Nhiệt chi:
- Tổn thất nhiệt của khí thải và bụi mang ra khỏi xiclôn bậc IV : = 624,338 (KCal/Kg CLK)
- Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh:
= 8,0 (KCal/Kg CLK) .
- Lượng nhiệt do phối liệu (bụi) lắng từ xiclon bậc IV xuống mang theo ( = 800) = . . = 2,153.0,263. 800 = 396,367 (KCal/Kg CLK).
Tổng nhiệt chi:
= 624,338 + 8 + 396,367 = 1028,701 (KCal/Kg CLK).
Nhiêt thu:
- Nhiệt lý học do không khí lọt mang vào:
= . .
Trong đó: = . = . 0,627 = 0,125 (/kgCLK) = 0,238 Tỷ nhiệt của không khí ở C = 0,125 . 0,238 . 25 = 0,744 (KCal/Kg CLK).
- Nhiệt do phối liệu từ xiclôn tầng III lắng vào ( = C):
= = 372,941 (KCal/Kg CLK).
- Nhiệt do hàm nhiệt mang ra :
= 681.. = 681.0,027.0,529 = 9,727 (KCal/Kg CLK).
Trong đó: = 0,027 (Kg/Kg CLK). Lượng tạo ra của quá trình phân huỷ ở Xiclôn bậc IV đã tính.
= 0,529 . Tỷ nhiệt của .
- Nhiệt do khí và bụi từ xiclon V lên xiclon IV: (KCal/Kg CLK).
Tổng nhiệt thu :
= 0,744 + 372,941 + 9,727 + = 383,412 + (KCal/Kg CLK).
Theo cân bằng nhiệt ta có tổng nhiệt thu bằng tổng nhiệt chi =
383,412 + = 1028,701
Vậy nhiệt do khí và bụi từ xiclôn V lên xiclôn I là:
= 1028,701-383,412 = 645,289 (KCal/Kg CLK).
- Nhiệt độ của không khí và bụi ở đầu ra ở xiclôn bậc V xác định bằng cách chọn:
+ Nếu nhiệt của khí thải và bụi ở nhiệt độ 8000: = ( .+.+.+ .+. +.).
= (0,409. 0,520 + 0,006.0,522 + 0,076.0,492 +0,864.0,327 +0,194.0,346 + 1,033.0,263).800 = 699,742 (KCal/Kg CLK).
+ Nếu nhiệt của khí thải và bụi ở nhiệt độ 9000: =( .+.+.+ .+. +.).
= (0,409. 0,529 + 0,006.0,529 + 0,076.0,501+0,864.0,330 +0,194.0,350 +1,033 .0,267).900 = 797,927 (KCal/Kg CLK).
Vậy nội suy ta có:
= 800 + .100 = 800 +ǀ .100 = 8370C
8.5.3.5 Tính Nhiệt độ của khí thải ở đầu ra của buồng phân huỷ đá vôi ( lập cân bằng nhiệt cho xilon bậc V.
Nhiệt chi:
- Nhiệt tổn thất theo bụi và khí thải bay lên = = 645,289 (KCal/Kg CLK)
- Nhiệt phân huỷ 10% cacbonat trong xiclôn bậc V:
= 10%. = 0,1 . 458,570 = 45,857 (KCal/Kg CLK).
Trong đó: : Tổng nhiệt cần để phân huỷ cacbonat đã tính ở trên.
= x (7,08 x CaO – 4,06 MgO)
=1,485x (7,08 x 43,92 – 4,06 x 0,53) = 458,570 (KCal/Kg CLK).
10% : Là khả năng phân huỷ cacbonat của xiclôn bậc bậc V.
- Lượng nhiệt do phối liệu (bụi) lắng từ xiclon bậc V vào lò ( = 850) = . . = 1,033 . 0,265. 850= 232,683 (KCal/Kg CLK).
- Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh:
= 10,0 (KCal/Kg CLK) . Tổng nhiệt chi:
= 645,289 + 45,857 + 232,683 + 10,0 = 933,829 (KCal/Kg CLK).
Nhiêt thu:
- Nhiệt lý học do không khí lọt mang vào:
= . .
Trong đó: = . = . 0,627 = 0,125 (/kgCLK) = 0,238 Tỷ nhiệt của không khí ở C
= 0,125 . 0,238 . 25 = 0,744 (KCal/Kg CLK).
- Nhiệt do phối liệu từ xiclôn tầng IV lắng vào ( = C):
= = 396,367 (KCal/Kg CLK).
- Nhiệt do hàm nhiệt mang ra :
= 681.. = 681.0,459.0,529 = 16,535 (KCal/Kg CLK).
Trong đó: = 0,0459 (Kg/Kg CLK). Lượng tạo ra của quá trình phân huỷ ở Xiclôn bậc V đã tính.
= 0,529 . Tỷ nhiệt của .
- Nhiệt do khí và bụi từ canxiner vào V: (KCal/Kg CLK).
Tổng nhiệt thu :
= 0,744 + 396,367 + 16,535 + = 413,646 + (KCal/Kg CLK).
Theo cân bằng nhiệt ta có tổng nhiệt thu bằng tổng nhiệt chi =
413,646 + = 933,829
Vậy nhiệt do khí và bụi từ canxiner vào V
= 933,829– 413,646 = 520,183 (KCal/Kg CLK).
- Nhiệt độ của không khí và bụi ở đầu ra của canxiner xác định bằng cách chọn:
+ Nếu nhiệt của khí thải và bụi ở nhiệt độ 9000:
=(.+.+.+.+. +.).
= (0,324.0,529 + 0,006.0,529 + 0,045.0,501 +0,518.0,330 +0,058.0,350 + 1,033.0,267).900 =598,268 (KCal/Kg CLK).
+ Nếu nhiệt của khí thải và bụi ở nhiệt độ 10000:
=(.+.+.+.+. +.).
= (0,324.0,536 + 0,006.0,535 + 0,045.0,510 +0,518.0,333 +0,058.0,354 + 1,033.0,270).1000 = 672,345 (KCal/Kg CLK).
Vậy nội suy ta có:
= 900 + .100 = 900 +ǀ ǀ .100 = 9010C
8.5.3.5 Tính Nhiệt độ của khí thải ở đầu ra của lò quay ( lập cân bằng nhiệt cho buồng phân hủy đá vôi).
Nhiệt chi:
- Nhiệt tổn thất theo bụi và khí thải bay lên = = 520,183 (KCal/Kg CLK)
- Lượng nhiệt do phối liệu (bụi) lắng từ canxinater vào lò ( = 850) = . . = 1,033 . 0,265. 850= 232,683 (KCal/Kg CLK).
- Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh:
= 10,0 (KCal/Kg CLK) . Tổng nhiệt chi:
= 520,183 + 232,683 + 10,0 = 762,866 (KCal/Kg CLK).
Nhiêt thu:
- Nhiệt lý học do không khí lọt mang vào:
= . .
Trong đó: = . = . 0,627 = 0,125 (/kgCLK) = 0,238 Tỷ nhiệt của không khí ở C
= 0,125 . 0,238 . 25 = 0,744 (KCal/Kg CLK).
- Nhiệt do phối liệu từ xiclôn tầng IV lắng vào ( = C):
= = 232,683 (KCal/Kg CLK).
- Nhiệt phân huỷ 10% cacbonat trong xiclôn bậc V:
=90%. = 0,9 . 458,570 = 366,856 (KCal/Kg CLK)..
- Nhiệt do khí và bụi từ lò quay vào canxinater : (KCal/Kg CLK).
Tổng nhiệt thu :
= 0,744 + 232,683 + 366,856 + = 600,283 + (KCal/Kg CLK).
Theo cân bằng nhiệt ta có tổng nhiệt thu bằng tổng nhiệt chi =
600,283 + = 762,866
Vậy nhiệt do khí và bụi từ lò vào canxinater
= 762,866– 600,283 = 162,583 (KCal/Kg CLK).
- Nhiệt độ của không khí và bụi ở đầu ra của canxiner xác định bằng cách chọn:
+ Nếu nhiệt của khí thải và bụi ở nhiệt độ 10000:
=(.+.+.+.+. +.).
= (0,082.0,536 + 0,006.0,535 + 0,018.0,510 +0,346.0,333 +0,039.0,354 + 0,008,0,270).900 =187,672 (KCal/Kg CLK).
+ Nếu nhiệt của khí thải và bụi ở nhiệt độ 10000:
= (0,082.0,541 + 0,006.0,540 + 0,018.0,520 +0,346.0,335 +0,039.0,359 + 0.008.0,272).1000 = 208,115 (KCal/Kg CLK).
Vậy nội suy ta có:
= 1000 + .100 = 900 +ǀ ǀ .100 = 11230C
Bảng 8.8: Nhiệt độ khí ra tại các bậc xiclon, calciner, lò
Calciner Lò
t 330 453 602 702 855 901 1123