2.1. Уравнения тепловых балансов зон

Для реализации оптимальных условий нужно обеспечить необходимые температуры в каждой зоне шахтной печи. Так как в зоне обжига происходит диссоциация известняка, то целесообразно технологическое сырье в эту зону подавать с температурой равной температуре начала диссоциации, которая равна 900°С:

Температуру технологического продукта на выходе принимаем равной температуре на выходе равной 1300 :

Через зону регенеративного охлаждения шахтных печей, отапливаемых природным газом, экономически выгодно пропускать только часть расходуемого на сжигания топлива воздуха, что по условию задана и равна 36%, и температура воздуха на выходе принимаем на 5% ниже температуры технологического продукта на выходе из ЗО:

,

а остальная часть воздуха подаётся через двухпроводные горелки и воздушные сопла в зону обжига (ЗО) (64%). Такая схема распределения воздуха обеспечивает удовлетворительную плотность сжигания природного газа при относительно небольших коэффициентах избытка воздуха.

При определенных условиях нагрева воздуха, вводимого в зону обжига, помимо зоны регенеративного обогрева, можно добиться заметного снижения

видимого удельного расхода топлива в процессе. Учитывая, что подводимый к двухпроводным горелкам и к воздушным соплам зоны обжига воздух нагревается теплотой отходящих газов в воздухоподогревателе (ВП), то принимаем температуру технологического сырья на 5% меньше температуры отходящих газов:

Следовательно, для уменьшения потерь тепла и расхода топлива, целесообразно принять температуры равными:

Рис. 1. Тепловая схема известково-обжигательной шахтной печи

Математическая формулировка задачи о выводе параметров тепловой схемы сводится к записи системы уравнений тепловых балансов зоны обжига (ЗО), экономайзерной зоны (ЭЗ), воздухоподогревателя (ВП) и зоны регенеративного охлаждения (ЗРО) технологического продукта.

Уравнение теплового баланса для зоны обжига:

где - химическая теплота топлива, кДж/кгСаО

- энтальпия поступающего топлива, кДж/кгСаО

- энтальпия воздуха при входе в ЗО из ВП, кДж/кгСаО;

- энтальпия горячего воздуха при входе в ЗО из ЗРО, кДж/кгСаО;

- энтальпия технологического сырья при входе в ЗО, кДж/кгСаО;

- энтальпия технологического продукта на выходе из ЗО, кДж/кгСаО;

- тепловой эффект эндотермической реакции и фазовых превращений

в ЗО, кДж/кгСаО ;

- энтальпия отходящих газов из ЗО, кДж/кгСаО;

- теплота химического недожога в ЗО, кДж/кгСаО;

- потери теплоты через ограждения ЗО, кДж/кгСаО.

Уравнение теплового баланса в экономайзерной зоне имеет вид:

где - энтальпия технологического сырья в ЭЗ , кДж/кгСаО;

- энтальпия отходящих газов из ЭЗ , кДж/кгСаО;

- теплота химического недожога в ЭЗ , кДж/кгСаО;

-тепловой эффект эндотермической реакции и фазовых превраще-

ний в ЭЗ, кДж/кгСаО

- потери теплоты через ограждения в ЭЗ , кДж/кгСаО .

Уравнение теплового баланса в воздухоподогревателе примет вид:

,

где - энтальпия холодного воздуха, поступающего в ВП, кДж/кгСаО;

- энтальпия уходящих газов, кДж/кгСаО;

- энтальпия горячего воздуха, уходящего из ВП, кДж/кгСаО;

- потери теплоты через ограждения ВП, кДж/кгСаО.

Уравнение теплового баланса в зоне регенеративного охлаждения:

, где

- энтальпия холодного воздуха, поступающего в ЗРО, кДж/кгСаО;

- энтальпия технологического продукта, поступающего в ЗРО, кДж/кгСаО;

- потери теплоты через ограждения ЗРО, кДж/кгСаО.