Системы утилизации теплоты от обжиговых вращающихся печей
а — F с |
^ПОВ ■ |
(1) (2) (4) (5) (6) |
3 н |
Производство ряда строительных материалов (керамзита, цемента) во вращающихся обжиговых печах сопровождается значительными потерями теплоты через их наружную поверхность (10—15% количества теплоты, расходуемой в технологическом процессе) [11. Известные системы утилизации теплоты с боковой поверхности печей [2—31 отличаются сложностью в эксплуатации, материалоемкостью и значительной неравномерностью охлаждения печи при сезонных изменениях температуры наружного воздуха. Последнее обстоятельство может явиться причиной нарушения технологического процесса обжига при низких температурах наружного воздуха зимой, либо привести к перегреву стенок печи и нарушению их целостности, что наиболее вероятно летом при высоких температурах наружного воздуха. Отмеченных недостатков можно избежать, применив приведенную на рис. 1 схему утилизации теплоты со стабилизацией режима теплосъема с боковой поверхности печи. В этой схеме наружный воздух в количестве GH,/ с помощью вентилятора 1 проходит через утилизатор 2, где нагревается и подается к потребителю 3 (дутье, сушка материалов, отопление). Поскольку полная стабилизация процесса теплосъема может быть достигнута лишь при постоянных независимо от сезона расходе и температуре воздуха, проходящего через утилизатор, то в схеме (рис. 1) предусматривается установка автоматического регулятора 4 постоянства расхода и автоматического трехходового клапана 5, который, изменяя соотношение между количеством наружного воздуха GK і и рециркуляционного G, поступающего по байпасной 0,1 линии 7, поддерживает постоянной температуру воздуха на входе в теплоути — лизатор 2. С изменением температуры t u j наружного воздуха будет меняться количество воздуха G$j, проходящего по байпасной линии. Чтобы в этих условиях обеспечить постоянное количество воздуха Gn, поступающего к потребителю, в схеме предусматривается вторичный забор наружного воздуха GH t в количестве, равном G^j. На этом воздуховоде устанавливается автоматический регулятор 6 постоянства расхода, обеспечивающий неизменный расход воздуха, поступающего к потребителю 3. Применение новой конструкции теплоутили- |
затора позволяет значительно снизить его материалоемкость и избежать устройства тепловой изоляции. Как показали специальные расчеты с использованием экспериментальных данных [41, величина не — улавливаемого теплового потока от поверхности печи при самых низких наружных температурах не превышает 2% теплопотерь неукрытой печи. Очевидная простота технического выполнения и эксплуатации утилизационноного устройства по предлагаемой схеме позволяет рекомендовать такие системы для внедрения в производство. В связи с этим определим режимные параметры системы, необходимые для подбора основных ее элементов: вентилятора, воздухопроводов, автоматических устройств, теплообменников. Количество воздуха, проходящего через теплоутилизатор, должно выбираться таким, чтобы тепловой поток Qy через единицу поверхности печи при наличии теплоутилизатора оставался таким же, как и без него при оптимальной наружной летней температуре Это условие удовлетворяет требованиям оптимизации технологического процесса и обеспечения сохранности печи. Отметим также, что наименьшие параметры всех элементов системы получаются при таком ее режиме работы, когда при расчетной летней температуре наружного воздуха она работает как прямоточная, т. е. GH = Gn и Gq і = GH ;= 0 (клапаны регуляторов б и 5 на байпасе закрыты), а при расчетной зимней температуре t |
з н |
Оті |
Gb 2 Gn; |
tn гн |
(7) |
14 |
График этого выражения приведен на рис. 2. Из графика видно, что при одинаковой температуре на поверхности печи удельный расход воздуха возрастает для регионов с более мягкими климатическими условиями, для которых полная шкала наружных температур ( tn: — имеет меньшие значения.
На рис. 3 приведены графики, построенные по уравнениям (2), (3), (4) и (6) в зависимости от параметра
(3) характеризующего относительное положение текущей температуры наружного воздуха на всей шкале его расчетных температур.
Для производственного объединения «Одесжелезобетон» разработан проект, смонтирована и эксплуатируется теплоутилизационная система для печи обжига керамзитового гравия диаметром 2,5 м. Утилизатор установлен на длине 14 м, средняя температура укрываемой поверхности печи тПОв=152°С. Для условий Одессы t" =28,6°С, i®=—18°С [6].
По уравнению (7) удельный расход
воздуха
152 — 28,6
РуД=108~28,6+І8 =286кг/(ч’м2)-
Общая площадь печи, укрываемая теп лоутилизатором,
77 = jt.2,5-14 = 109,96 м2.
Общий расход воздуха через утили затор по уравнению (1) равен
„ 30 152 — 28,6
Gn =——- -109,96—————— =
1000 28,6+ 18
= 8,74 кг/с = 31447,6 кг/ч.
Производительность вентилятора п уравнению (в)
Св = 2-31447,6 = 62895.2 кг/ч
Температуру воздуха на выходе из теплоутилизатора находим по уравнению (2)
Г = 2-28,6+ 18 = 75,2 °С.
Температура воздуха у потребителя вычисляется по уравнению (6); максимальная (летом)
t“ahC = 28,6+ 18 + 28+ =75,2 "С;
минимальная (зимой)
т“ин = 28,6 + 18— 18 = 28,6* С.
Мощность утилизированного теплового потока
Qy — с Gn (Г — fj|) = 1000-8,74 х
X (75,2 —28,6) = 407,3 кВт.
Стоимость утилизированной теплоты при эксплуатации установки 300 дней в году и замыкающих затратах на теплоту Ст — 2,86 р/ГДж составит
г = (?у-3600-24-300-Сг -10-6 =
= 30193,6 р.
Затраты на сооружение установки утилизации теплоты окупаются в течение одного года.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Онацкий С. П. Производство керамзита.— М,.: Стройиздат, 1987.
2. Воробейников Л. Т. Комплексная утилизация тепла цементных вращающихся печей II Повышение качества работы тепловых агрегатов цементной промышленности. — М., 1979.
3. Использование теплоты корпуса печи // Промышленность строительных материалов. Сер. 18. Цементная и асбоцементная промышленность: ЭИ/ВНИИЭСМ. 1985. Вып. 12.
4. П е т р а ш В. Д., Гераскина Э. А. Исследование теплоаэродинамических параметров нового теплоутилизатора для обжиговых печей // Изв. вузов. Сер. Стр-во и архитектура. 1988. № 10.
5. С о к о л о в Е. Я. Теплофикация и тепловые сети. — М.: Энергоиздат, 1982.
6. Р у с л а н о в Г. В. Отопление и вентиля
ция жилых и гражданских зданий (проектирование): Справочник. — Киев: Будівель
ник, 1983.