---

малої потужностi кiльцевi печi iз знiмним склепiнням та печi з ру-

хомим подом.

7.6.7 Розрахунок витрати енергiї на випалювання цегли та каме-

нiв керамiчних в тунельних i кiльцевих печах виконують за тепловим

балансом зон пiдготовки та випалювання цегли. Попередньо необхiдно

виконати розрахунок горiння палива (визначити температурний режим

печi, витрату повiтря на горiння, об'єм продуктiв горiння тощо),

скласти матерiальний i газовий баланс процесу.

Тепловий баланс зони пiдготовки та випалювання

Прихiд теплоти

пр.

1 Теплота горiння палива q , кДж/год,

1

пр. р '

q = Q В , (7.14)

1 н

р

де Q - нижча теплотворна здатнiсть палива. кДж/кг:

н

'

В - витрата палива за годину, кг/год.

пр.

2 Фiзична теплота палива q , кДж/год.

2

пр. '

q = В t с , (7,15)

2 пал. пал.

де t - температура палива, град.С;

пал.

с - теплоємнiсть палива. кДж/(кг град.С).

пал.

пр.

З Теплота, яку вносить в пiч цегла-сирець q , кДж/год,

3

пр. ' '

q = П ( G с + W с ) t , (7.16)

3 с.ч.с. с.гл. п в. с.п.

'

де П - випуск цегли за годину, тис.шт.ум.цегли;

- 23 -

G - маса сухої частини однiєї цегли-сирцю, кг;

с.ч.с.

W - маса вологи, що надходить до печi в одному

п. виробi, кг:

с , с - теплоємнiсть сухої глинистої сировини i води

с.гл. в. вiдповiдно, кДж/(кг град.С);

'

t - температура сирцю на входi в пiч, град.С.

с.п.

4 Теплота нагрiтого повiтря, яке надходить в зону випалювання

пр.

iз зони охолодження через випалювальний канал печi q , кДж/год,

4

пр.

q = V с t , (7.17)

4 г.пов. г.пов. г.пов.

де V - кiлькiсть гарячого повiтря, м3/год; визначають

г.пов. з газового балансу печi, в залежностi вiд

конкретної технологiчної схеми гаряче повiтря

може бути використано на горiння, в такому разi

пр.

необхiдно коригувати q ;

5

с - теплоємнiсть гарячого повiтря, кДж/(кг град.С);

г.пов.

t - температура гарячого повiтря, що надходить iз

г.пов. зони охолодження, град.С.

5 Теплота повiтря, що подається на горiння, а також теплота

пр.

повiтря, що пiдсмоктується в зону випалювання, q , кДж/год,

5

пр. гор. підсмокт.

q = q + q , ( 7.18 )

5 пов. пов.

гор.

Теплота повiтря, що подається на горiння. q , кДж/год,

пов.

гор. о гор. гор. '

q = V с t а В , ( 7.19)

пов. пов. пов. пов. гор.

о

де V - теоретична витрата повiтря на горiння 3

пов. (визначають з розрахунку горiння палива), м /кг;

а - коефiцiєнт надлишку повiтря на горiння.

гор.

а = 1,05-1,13;

гор.

- 24 -

гор. гор.

с , t - відповідно теплоємність і температура

пов. пов. повітря, що подається на горіння

( в залежності від місця забирання),

кДж/(кг град. С), град. С.

підсмокт. о

q = V с t ( а - а , кДж/год, (7.20)

пов. пов. пов. пов. д.г. з.вип.)

де с t - вiдповiдно теплоємнiсть i температура повiтря,

пов. пов. що пiдсмоктується, кДж (кг С град.);

а - коефiцiєнт вмiсту повiтря в димових газах;

д.г.

а - коефiцiєнт надлишку повiтря в зонi

з.вип. випалювання.

Орiєнтовно кiлькiсть повiтря, що пiдсмоктується, можна прийня-

ти як 10% V

д.г.

о , 3 '

V = V а В , м , ( 7.20 )

д.г. пов. д.г.

де V - об'єм димових газiв при значеннi коефiцiєнта

д.г.

вмiсту повiтря у димових газах а = 3.5-4,0,

д.г.

фактично визначають з газового балансу печі.

підсмокт. о ' ''

Тоді q = 0,ІY а х В ,х с t (7.20 )

пов. пов. д.г. пов. пов.

6 Теплота, яка надходить в пiч з вагонетками (для тунельних

пр.

печей), q , кДж/год,

6

пр.

q = n (G с t + G с +t + G с +t + G с t ), (7.21)

6 ш. ш. ш. ц.т. ц.т. ц.т із. із. із м. м. м.

'

П

n = ---- , шт. вагонеток,

Е

'

де П - випуск цегли за 1 годину, тис. шт. ум. цегли:

Е - кiлькiсть цегли на однiй вагонетцi,

тис. шт. ум. цегли;

- 25 -

G , G , G , G - вiдповiдно маса шарiв футеровки

ш. ц.г. із. м. вагонетки (шамоту, цегли тепло-

iзоляцiйної, iзоляцiйного матерiалу)

та металу,кг;

с , с , с ,с - вiдповiдно теплоємнiсть шамоту, цегли

ш. ц.т. із. м. теплоiзоляцiйної, iзоляцiйного

матерiалу, металу, кДж/(кг град.С);

t ,t ,t , t - вiдповiдно середня температура шамо-

ш. ц.т. із м. ту, цегли теплоiзоляцiйної,

iзоляцйного матерiалу, металу, град.С.

Температури шарiв футеровки вагонеток та металу розраховують

за формулами (7.21), (7.31), (7.35), (7.38) в залежностi вiд трива-

лостi їх перебування в рiзних зонах печi i температур у цих зонах.

пр.

Таким чином прихiд теплоти q . кДж/год, в зонi пiдготовки

та випалювання становить:

- для тунельної печi

пр. пр. пр. пр. пр. пр. пр.

q = q + q + q + q + q + q , ( 7.22 )

1 2 3 4 5 6

- для кiльцевої печi

пр. пр. пр. пр. пр. пр.

q = q + q + q + q + q , ( 7.23 )

1 2 3 4 5

Витрата теплоти зон пiдготовки та випалювання цегли

I Витрата теплоти на випарювання залишкової вологи та нагрiва-

ння водяної пари до температури газiв, що вiдходять з печi,

вит.

q , кДж/год,

1

вит. ' ''

q = П W (2500 + 1,97 t ), ( 7.24 )

1 п г.п

''

де t - температура газiв, шо вiдходять з печi, град.С;

г.п.

W - кiлькiсть вологи, що випарюється в печi, кг.

п.

2 Витрата теплоти на хiмiчнi реакцiї, що проходять в цеглi при

вит.

випалюваннi, q кДж/год.

2

Статистичне приймають, що сума витрати теплоти на хiмiчнi реакцiї з

урахуванням усiх ефектiв в iнтервалi температур вiд О град.С до

1100 град. С становить 21 кДж на кожний вiдсоток АI2О3(А).

- 26 -

вит. '

q = П G 21 А, (7.25)

2 с.ч.с.

де G - маса сухої частини сирцю, кг.

с.ч.с.

При значному вмiстi в сировинi карбонатiв кальцiю та магнiю

витрати теплоти на хiмiчнi реакцiї, кДж/год,

вит '

q = П G ( 21А + 27.2 К ), (7.26)

2 с.ч.с.

де К - (Са0 + Мg0), %.

З Витрата теплоти на нагрiвання сухої маси виробiв до темпера-

вит.

тури випалювання q , кДж/год.

3

вит. '

q = П G с t , (7,27)

3 с.ч.с. с.вип. вип.

де с - теплоємнiсть цегли в зонi випалювання,

с.вип. кДж/(кг град.С):

t - температура випалювання цегли, град.С.

вип.

4 Втрата теплоти в зовнiшнє середовище через огороджувальнi

вит.

конструкцiї (стiни, склепiння. пiд) q , кДж/год,

4

втр.

q = 3,6 К F ( t - t ), (7,28)

4 вн. зов.

де К - коефiцiєнт теплопередачi окремих дiлянок

огороджень, кДж/(м2 год град.С);

1

К = ------------------- ;

1 б 1

і

---- + ---- + ----

а Л а

1 і 2

а - коефiцiєнт тепловiддачi до внутрiшньої поверхнi

1 2

огороджень печi, Вт/(м х град.С).

а - коефiцiєнт тепловiддачi вiд зовнiшньої поверхнi

2 2

огороджень печi в зовнiшнє середовище. Вт/(м х град.С);

б ,Л - вiдповiдно товщина i теплопровiднiсть кожного шару

і і 2

конструкцiй огороджень печi, м, Вт/(м х град.С);

- 27 -

F - поверхня вiдповiдних огороджувальних конструкцiй

2

печi, м ;

t , t - температура середовища в печi i температура

вн. зов. зовнiшнього повiтря, град.С;

2

(При розмiрностях величин а , а в кДж/(м х град.С) та

1 2

Л в кДж/( м град. С) в формулу (7.28) не входить коефіцієнт

і

3,6).

В залежностi вiд температурного режиму пiч умовно роздiляють

на розрахунковi зони (дiльницi), розрахунок проводять за усередне-

ною для кожної дiльницi температурою. В разi неможливостi виконання

розрахунку теплопередачi крiзь багатошарову стiнку (наприклад, не-

вiдомi характеристики шарiв) розрахунок проводять за температурою

зовнiшньої поверхнi огороджень. Тодi

втр. '

q = q + q + q , кДж/год, ( 7.28 )

4 ст. скл. поду

q = F а t кДж/год.; q =

cт. ст. ст. сер.ст., скл.

= F а t , кДж/год.;

скл. скл. сер.скл.

q = F а t кДж/год, (7.29)

поду поду поду сер.поду,

де F , F , F - площа стiн, склепiння, поду печi

ст. cкл. поду 2;

відповідно, м

а , а , а - усереднений коефiцiєнт тепловiддачi

ст. скл. поду вiд стiн, склепiння, поду вiдповiдно

в зовнiшнє середовище,

2

кДж/(м год град.С);

а = 30,2 + 0,224 t ; а = 30,2 + 0,224 t

ст. сер.ст. скл. сер.скл.;

а = 30,2 + 0,224 t

поду. сер.поду;

Дt , Дt , Дt - перепад температур між се-

сер.ст. cер.скл. сер.поду. редньою температурою зовніш-

ньої поверхні стіни, склепіння, поду відповідно та температурою

зовнішнього середовища, град. С;

t t t

сер.ст.' сер.скл.' сер.поду - середня температура по площi

зовнiшньої поверхнi стiни, склепiння, поду вiдповiдно, град.С:

- 28 -

t - температура зовнiшнього середовища, град.С.

зовн.

Дt = t - t Дt =

Тоді сер.ст. сер.ст. зовн., сер.cкл.

= t - t Дt = t t '

сер.скл. зовн., сер.поду сер.поду - зовн. (7.29 )

Для визначення температур огороджень необхiдно виконати розра-

хунок прогрiвання конструкцiй печi за зонами або виконати замiри

температур на реальнiй тепловiй установцi.

втр.

5 Втрата теплоти з димовими газами q , кДж/год,

5

втр. '

q = В V t с , (7.30)

5 д.г. д.г. д.г.

'

де V - визначаємо за формулою (7.20 );

д.г.

t - температура димових газiв, град.С;

д.г.

с - теплоємнiсть димових газiв, кДж/кг град.С.

д.г.

6 Втрата теплоти з вагонетками, що виходять в зону охолоджен-

втр.

ня, q , кДж/год,

+ 6

втр.

q = n (G с t + G с t + G с t +

6 ш. ш. ш. ц.т. ц.т. ц.т. із. із. із. (7.31)

+ G с t ),

м. м. м.

втр.

Розраховують аналогічно q (7.21).

6

7 Втрата теплоти вiд неповноти згоряння палива (хiмiчна i ме-

втр.

ханiчна) q , кДж/год, залежить від конструкції печі та виду

7

палива. В залежностi вiд технологiчної схеми складає 0 - 3% від

пр

q .

1

Таким чином, витрата теплоти зон пiдготовки та випалювання це-

вит.

гли q , кДж/год.

- 29 -

вит. вит. вит. втр. втр. втр. втр. втр.

q = q + q + q + q + q + q + q . (7.32)

1 2 3 4 5 6 7

пр. вит.

Складаємо рiвняння q = q i визначаємо витрату палива за го-

'

дину В. Для визначення витрати палива на 1000 шт. ум.цегли необхiд-

'

но В роздiлити на продуктивнiсть печi за годину.

Питому витрату теплоти на випалювання цегли q , кДж/IООО шт.

в.ц.

ум. цегли, вираховуєм

р

q = В Q (7.33)

в.ц. н.

де В - витрата палива на 1000 шт. ум. цегли.

Питому витрату умовного палива на випалювання цегли, в ,кг

в.ц.

ум. п./IООО шт. ум. цегли, визначають

q

в.ц.

в = ----------

в.ц. р

Q

н.ум.п.

Тепловий баланс зони охолодження

Прихiд теплоти

1 Теплота, яку приносить нагрiта цегла iз зони випалювання,

пр.

q , кДж/год,

1

пр. '

q = П G с t , (7.34)

1 ц.вип. ц.вип. ц.вип.

де G , с , t - відповідно маса, теплоємність

ц.вип. ц.вип. ц.вип.

та температура цегли на виході із зони випалюван-

ня, кг, кДж/(кг град.С), град. С.

пр.

2 Теплота, яку приносять вагонетки, q , кДж/год,

2

пр.

q = n (G с t + G с t + G с t + G с t ) (7.35)

2 ш. ш. ш. ц. ц. ц. із. із. із. м. м. м.

втр.

Ця кiлькiсть теплоти дорiвнює q зони випалювання.

6

Цей пункт розраховують для тунельних печей. Для кiльцевих пе-

чей визначають кiлькiсть теплоти. що видiляється при охолодженнi

пiчного масиву.

- 30 -

пр.

З Теплота, яку приносить повiтря на охолодження цегли, q ,

3

кДж/год,

пр.

q = V c t ,

3 пов.охол. пов. пов. (7.36)

де V - кiлькiсть повiтря, що подають на охолодження цегли,

пов. м3;

с - теплоємнiсть повiтря, кДж/кг град.С:

пов.

t - температура повiтря, град.С.

пов.

Це повiтря пiсля нагрiвання може частково використовуватись на

горiння палива, сушiння сирцю тощо.

Витрата теплоти

втр.

I Втрата теплоти з цеглою, що виходить iз печi, q . кДж/год,

1

втр. '

q = П G с t , (7.37)

1 ц. ц. ц.п.

'

де П - випуск цегли за годину, тис. шт;

G - маса цегли пiсля випалювання, кг:

ц.

с - теплоємнiсть цегли. кДж/(кг град.С);

ц.

t - температура цегли на виходi iз зони охолодження

ц.п. печi, град.С.

втр.

2 Втрата теплоти з вагонетками q , кДж/год,

2

втр.

q = n (G с t + G с t + G с t + G с t ) (7.38)

2 ш. ш. ш. ш. ц. ц. із. із. із. м. м. м.

З Втрата теплоти в зовнiшнє середовище через огородження печi

втр.

i нижню поверхню вагонетки q , кДж/год, вираховують за зонами

3

втр.

q = F K ( t - t ) (7.39)

3 вн. зовн.

де t , t - температура середовища в печi в данiй зонi

вн. зовн. та зовнiшнього повiтря, град.С.

Вираховують згiдно з формулами (7.28) i (7.29).

- 31 -

4 Витрата теплоти на нагрiвання повiтря, що проходить через

зону охолодження в зону випалювання.

Кiлькiсть теплоти, що витрачається на нагрiвання повiтря,

вит.

q , кДж/год, визначають із теплового балансу як різницю між

4

приходом теплоти та її витратою

вит пр. пр. пр. втр. втр. втр.

q = (q + q + q ) - (q + q + q ). (7.40)

4 1 2 3 1 2 3

Оскiльки для охолодження виробiв, якi випалюють в тунельних та

кiльцевих печах, потрiбно бiльше повiтря нiж для горiння палива, в

зонi охолодження залишається деяка кiлькiсть надлишкової теплоти,

яка iз цiєї зони з повiтрям вiдбирається на сушiння сирцю.

Кiлькiсть гарячого повiтря, що переходить iз зони охолодження

в зону випалювання, визначають iз умов горiння палива при складаннi

теплового балансу зон пiдготовки та випалювання, а також iз техно-

логiчних вимог до середовища в зонi випалювання.

5 При спалюваннi палива в топках тунельних печей або безпосе-

редньо в випалювальному каналi печi можливе часткове вiдбирання по-

вiтря iз зони охолодження.

В цьому випадку гаряче повiтря, що забирають iз зони охолодже-

ння, на 70-80 % забезпечує теплотою сушiння сирцю в тунельних суша-

рках, якi працюють з рециркуляцiєю вiдпрацьованих газiв. В залежно-

стi вiд формувальної вологостi сирцю це повiтря може задовольнити

до 100 % потреби в сушильному агентi.

Якщо в печах випалювання є пiдвiснi вентильованi стелi, повiт-

ря мiжстелевого простору також необхiдно використовувати для техно-

логiчних потреб.

Якщо сировинна сумiш у своєму складi мiстить добавки, що виго-

ряють в процесi випалювання, в прихiдну частину балансу зони випа-

лювання, формула (7.22), додається

пр. р

q = G 0,01С Q , кДж/год, (7.41)