cuptor tunel cu role

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



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



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


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


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


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



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



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


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


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


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


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


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.


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


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


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

cuptor tunel cu role

Documents