UNIVERZITET U BEOGRADU TEHNOLOSKO-METALURSKI FAKULTET Seminarski rad na temu: PRORACUN OSNOVNIH DIMENZI1A ROTACIONOG SUSIONIKA ANA ALIL 4/04 Beograd,maj 2009. KATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 2 SADRZA1: 1. UVOD.........................................................................................................3 2. OPIS POSTROJENJA I NACIN RADA....................................................4 3. KONSTRUKCIJA SUSIONIKA................................................................8 3.1VALJKASTIROTACIONIDEO.......................................................8 3.2 LEZISTA SUSIONIKA......................................................................9 3.3 POGON ZA OBRTANJE SUSIONIKA............................................10 3.4ZID ROTACIONOG SUSIONIKA....................................................10 3.5LOZISNA I DIMOVODNA KOMORA I GORIONIK.....................11 4. DIMENZIONISANJE SUSIONIKA........................................................12 4.1TOPLOTNI BILANS SUSIONIKA (RACUNAT ZA 1h).................18 4.1.1 RASHODI TOPLOTE...............................................................18 4.1.2 PRIHODI TOPLOTE................................................................19 5. IZBOR GORIVA......................................................................................21 5.1PODELA FOSILNIH GORIVA I NJEGOV HEMIJSKI SASTAV...21 5.2KRITERIJUMI IZBORA....................................................................23 LITERATURA................................................................................................27 KATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 3 . UVOD Projektni zadatak: Projektovati rotacioni susionik za susenje materijala cija je ulazna vlaznost wu15 a izlazna wi3. Kapacitet susionika treba da iznosi N10 000 t/god, racunato na suvi materijal. Nasipna tezina materijala koji se susi u peci je 1,8 t/m3. Susionik se lozi mazutom sastava: KOMPONENTA CH O S VREDNOST,mas 86.1 10.93.50.5 Nasamom pocetku ovogprojekta treba napomenuti na velikuulogu peska u mnogim oblastima. Osim u metalurgiji, pesak igra veliku ulogu i u saobracaju, gradevinarstvu i mnogim drugim delatnostima. Uzavisnostiodsvrheiupotrebe,pesakmoradazadovoljiizvesne zahtevanekarakteristike,auglavnomnajcesciproblempredstavljaupravo dobijanje osnovne vlaznosti peska. Ciljovogprojektajestedadetaljnoopisepostupakprojektovanja postrojenja za susenje peska sa gore navedenim karakteristikama. Sam projekat se sastoji iz cetiri medusobno zavisne celine: Opisa samog postrojenja za susenje i njegovog rada Konstrukcije susionika Dimenzionisanje susionika Izbora goriva za susionik. Takode,projekatsadrzidetaljnaobjasnjenjaproracunaidimenzionisanja susionikazazadatevrednosti.Nakrajutrebadodatidaseuradunalazii diskusija o svim gorivima koja mogu doci u obzir kao i razlozi za izbor mazuta. KATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 4 2. OPIS POSTRO1EN1A I NACIN RADA Rotacionisusionik uprincipupredstavljarotacionupeckojaradinaniskim radnimtemperaturama.Medutim,javljajuseizvesnerazlikeuodnosunasamu rotacionu pec kao sto su: Susionici imaju veoma mnogo"premetaca", i to po celoj zapremini, doksuonikodpecirediinalazeseuzonamasanizomradnom temperaturom. Kodsusionikajeuvekprisutanistosmernitokmaterijalaigasova, dok se to kod peci samo izuzetno praktikuje. Naslici1prikazanajesemarotacionogsusionikazapesaksasvojim delovima.|1| $ika 1. Sema rotacionog susionika :a pesak 1-Uredajzasarziranje;2-Gorionik;3-Loziste;4-Plast;5-Ozid;6-Pogonski mehanizam; 7-Oslonci; 8-Multiciklon; 9-Dimnjak KATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 3 Rotacionisusionikjevaljkastogoblika.Ovakavoblikjepovoljanzbog mogucnostimehanizacijeuredaja,kaoidobrogmesanjamaterijala.Valjkasti susionicisegradetakodaseokrecuokosvojeose.Takode,primecujemoda postoji blagi nagib susionika, koji obicno se krece u granicama od 2-6 . Duzina rotacionog susionika iznosi izmedu 10 i 40 m, a precnik je u granicama 1-4m. Susioniksetokomradalaganoobrceokosvojeuzduzneose.Processe odvijatakostonavisemkrajususionikaulazipesakodredenegranulacije zajedno sa dimnim gasovima koji nastaju kao produkti sagorevanja goriva. Zbog rotiranjaokouzduzneosesusionikakaoinagibasamogpostrojenjadolazido mesanja peska i njegovog laganog kretanja kroz susionik. Na slici 2 prikazan je izgled susionika iz proIila.|1,2| $ika 2. Profilni i:gled susionika Pesaksepodizesarotirajucimzidomdoodredenevisine,azatimpocinje dapadakrozstrujugasovasakojimanatomputustupaureakcije.Pritome, pesak prolazi kroz razne temperaturne i reakcijske zone. U susioniku je, kao sto jevecnaglaseno,istosmernokretanjematerijalatj.peskaigasova.Tose objasnjavacinjenicomdasegorioniknalazinavisojstranisusionikagdeulazi vlazanpesak,agasoviizlazenanizojstranisusionikatamogdeizlazii prosuseni pesak. Temperatura se smanjuje iduci ka nizoj strani susionika. Obakrajarotacionogdelasusionikaulazeuzidanekomore.Nagornjem krajunalazisetzv.gasovodnakomoracijajeulogadaodvodigasugasovodni sistem, dok je na donjem kraju tzv. lozisna komora u kojoj su ugradeni jedan ili visegorionikausmerenihpremauzduznojosisusionika.Ulozisnukomoruse dovodipredgrejanisekundarnivazduhcijepredgrevanjesevrsiuhladnjakuili rashladivacuukojipadauzarenipesakizsusionika.Ihladnjakjetakode KATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 6 valjkastog oblika duzine 15-25 m. Pozicioniran je ispod susionika sa nagibom 3-5 i to u suprotnom pravcu nego sto je nagib susionika, tako da mu je visi kraj u lozisnojkomori.Takode,hladnjakseobrceokosvojeuzduzneose.Osim valjkastog oblika hladnjaka koriste se i konusni oblici za konstrukciju hladnjaka. Ovakvi hladnjaci su u vidu zarubljene kupe i svojim uzim delom ulaze u lozisnu komoru,dokjesirideopoduglomod5premauzduznojosirotacionog susionikaizavrsava se na 5-6 m ispod lozisne komore. Rotacioni deo susionika je od celicnog lima. Susenjematerijalaizvodiseuneozidanimrotacionimsusionicima.Peci hladnjak su ozidani vatrostalnim opekama, dok je rotacioni deo peci od celicnog lima,aliiznutraozidanopekamaradijalnogoblika.Celicniplastimanajmanje dvakruzna prstena preko kojih se pec oslanja na lezisne valjke. Osimtoga, oko plastapecisenalazinajednommestuzupcaniknakojiseprekoreduktora prenosi pogon sa elektricnog motora.|2,3| Lozenjepecimozedasevrsigasom,mazutomiugljenomprasinomsto zavisi od lokalnih uslova. Gas odnosi sa sobom iz peci znatnu kolicinu uloska u viduprasinepaseugasovodnomsistemurotacionihpeciugradujuiprecistaci gasova. Prenostoplotezavisiodtemperaturenakojutrebapesakdasezagrejesa jednestrane,asadrugezavisiiodtemperaturegasaususionikukaoiod povrsinematerijalanakojuseprenositoplota.Ovakvupovrsinunazivamo "aktivnapovrsina".Prenostoplotevrsiseizdimnoggasanagornjuili "otkrivenu"povrsinumaterijalakojajeudirektnomdodirusastrujomgasau susioniku. Ona zavisi od duzine peci (L) i stepena punjenja materijalom () kod unutrasnjeg precnika (d) odnosno od sirine gornje povrsine materijala (l1). Prema slici 2 mogu se izvuci korisne relacije.Gornja povrsina materijala je: d L l L F == 1 1 Prilikomrotacijedolazidomesanjamaterijala,takodajeuvekispod materijalaonajdeo zidakojijezagrejannavisu temperaturu,takodasanjega prelazitoplotanamaterijal.DonjazagrevnailipokrivenapovrsinamaterijalaKATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 7 (F2) je proporcionalna duzini peci (L) i duzini luka (l2) onog dela zida pecikoji je pokriven materijalom, pri cemu se koristi izraz : 2l L Fu = Ukupna zagrevna povrsina materijalase prema tomeodreduje na osnovu izraza : 2 1l l L Fu = Prenos toplote na gornju povrsinu materijala se odreduje na osnovu izraza: 1441100 1001 . 1 FTTC Qmg:

|

'+

'

'+

'

= Gde su :TgiTm-srednjeapsolutnetemperaturegasaimaterijalaupeciodnosnou nasemslucajutemperaturagasaipeskaurotacionomsusioniku.Kodpeci duzine preko 30 m, obracun se vrsi po pojedinim zonama peci.(Cz)- stepen zracenjamoze se izracunati ili odrediti graIicki. Faktor1.1jepovecanakolicinaprenetetoplotezracenjemzaiznoskolicine toploteprenetedodirom,podpretpostavkomdaonaiznosi10odukupno prenete kolicine toplote na materijal. Prelaztoplotesazidanadonjuilipokrivenupovrsinumaterijalavrsise pretezno zracenjem zida. Zbog rastresitosti materijala, izmedumaterijala i zida postoji tanak Iilm gasa koji snizava prenos toplote dodirom. Zbog toga se prenos toplote na donju povrsinu materijala izracunava iz odnosa : 24 42100 1001 . 1 FT TC Qm :n

|

'+

'

'+

'

= KATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 8 Gde je: Tz srednja apsolutna temperatura pokrivenog dela zida, a Cz je stepen zracenja tog dela zida na materijal. On se moze izracunati na osnovu izraza : 11 196 . 42 1 =s snC Gde su sa c1 i c2 oznaceni stepeni crnoce zida i materijala, respektivno. Ukupni prenos toplote na osnovu navedenog se moze opisati izrazom : 2 1Q Q Q= Kolicina prenete toplote na gornju, otkrivenu povrsinu materijala je znatno veca od kolicine toplote prenete na donju, pokrivenu povrsinu.|1,3| . KONSTRUKCI1A SUSIONIKA Rotacioni susionik se sastoji iz nekoliko delova: Valjkastog (cilindricnog) rotacionog dela Lozisne komore Dimovodne komore Hladnjaka Lezista Pogonskog uredaja. Svi ovi delovi su prikazani na slici1. .VAL1KASTI ROTACIONI DEO Valjkastirotacionideopredstavljaprocesniprostorsusionika.Napravljen je u obliku cevi od celicnog lima sa blagim nagibom od 2-6 prema horizontali. Unutrasnjost dela je ozidana vatrostalnim opekama. Plast se izraduje od celicnih plocadebljine10-50mmpostupcimazavarivanjailizakivanja.Debljina celicnog plasta zavisi od opterecenja i raspona susionika izmedu lezista. KATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 9 Otporplasta nasavijanje (S)moradabudedovoljandasesavladanajveci moment savijanja (M). Otpor plasta se moze izraziti preko jednacine: 9

$ = , gde je o cvrstoca plasta. Momentsavijanjaulezistuizracunavaseizopterecenjakojedelujena svako mesto oslonca (lezista). Valjkasti deo zbog nagiba deluje u dva pravca i to vertikalno i u smeru nagiba. Imajuci sve ovo u vidu treba izvrsiti niz kalkulacija koje ce na kraju dovesti do krajnjeg otpora plasta na savijanje.|3| .2. LEZISTA SUSIONIKA Lezista susionika su noseca i potisna.Nosecasesastojenajmanjeodpodvavaljkakojalezeradijalnoodozdo, takodasesusionikposvomeobimuoslanjanadvamesta.Ovivijciseobrcu oko svoje osovine, pri cemu je otpor obrtanju susionika neznatan.Potisna lezista su uz noseca. To su valjci cija osovina stoji vertikalno prema susioniku,takodaprstensvojomdebljinomnalezenaovajvijak.Druginacin sprecavanjaklizanjapecijesjedinjenjenosecegipotisnoglezista.Utome slucajuunosecemlezistu se nalaze konusnivaljci.Istotakoi prstenokoplasta ima razlicitu debljinu po svojoj sirini.|2,3| Nagibpovrsinekonusnihvaljakapremasopstvenojosi(1)inagib povrsineprstenapremasopstvenojosi(2)moradabudetakopodesenda potisna sila deluje vertikalno na povrsinu konusnih valjaka.Tada vaze sledece relacije: tg 1 tg u cos sin 2rm/Rm sin 1 gde je: u- nagibni ugao peci - ugao izmedu sile na konusni valjak i vertikale na uzduznu osu peci KATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 10 rm- srednji poluprecnik konusnih valjaka Rm- srednji poluprecnik prstena. .. POGON ZA OBRTAN1E SUSIONIKA Pogonzaobrtanjesusionikajeelektricni.Onsesamotoraprenosina susionikprekoreduktorakakobisesmanjilabrzinaobrtanjasusionika. Reduktor jes jednestrane povezansamotorom, a na drugoj ima zupcanik,koji jeuzubljensazupcanikomnaplastususionika.Ovajposlednjinalaziseuvidu prstenanaodredenommestususionika.Snagamotora(P)zaobrtanjepecije proporcionalanas jednestraneotporu svih lezisnih valjaka i otporu u reduktoru (r), a sa druge strane periIernoj brzini prstena na plastu (v). Prema tome elektricna snaga motora za pogon obrtanja peci je: P rDm60751.36q gde je (r) otpor u lezistima, a (q) ucinakreduktora. Veliki rotacioni susionici imaju za obrtanje motor snage do 250 kW, brzinu obrtanja 0,4-2,0 ob/min.|3| .4. ZID ROTACIONOG SUSIONIKA Zid rotacionog susionika je od vatrostalnih opeka.Najvise se upotrebljavaju samotne opeke, a u zoni visoke temperature visokoglinicne opeke.Da bi se dobio kruznioblikzida,opekesuradijalneilinormalneiklinaste,poredane kombinovano.Izmedu zida iplastajeslojizolacionogmaterijala debljine20-70 mm. U tu svrhu sluzi najvise samotno brasno. Izolacioni materijal prima na sebe pritisakodsirenjazidapoduticajemvisoketemperature.Unutrasnjapovrsina zidamozebitiravnailisamestimicnoisturenimopekamakojisluzekao prevrtacimaterijalaususionikuradiboljegkontaktasagasnomatmosIerom (slika3.)Susionicisaovakvomozidomnazivajuse'kontaktnirotacioni susionici. Kontaktni ozidse izvodikodsusionikamanje duzine.Nedostatak mu je povecana kolicina prasine sa gasovima.|2| KATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 11 $ika 3. Nacin o:ida rotacionog susionika .5. LOZISNA I DIMOVODNA KOMORA I GORIONIK Lozisnaidimovodnakomoraozidanesusamotnimopekama.Zidovisu debljineoko200mmiutvdenisucelicnimnosacima.Valjkastideosusionika ulaziuobeovekomore.Krozdimovodnukomoruprolazicevilizlebza dodavanje uloska za susionik. Na ovu komoru nadovezuje se dimovodni sistem, takodajeunjojisusionikupromajakojaomogucavastalnostrujanjedimnog gasa.Kakogasoviizsusionikanosedeouloskauviduprasine,todonjideo dimovodnekomoreimasipkuzaprihvatanjeiodvodenjeistalozeneprasine. Lozisnakomorajeozidanaopekomvecevatrostalnosti,jerjetemperaturavisa nego u dimovodnoj komori zbog zracenja plamena u njoj. Gornji deo komore je zasvoden.Spoljniceonizidimagorionik,aokonjegasusastraneiodozdo otvorizavizuelnukontroluprocesa(slika4.)Naunutrasnjemceonomzidu svake komore je kruzni otvor u koji ulazi valjkasti deo susionika.|1,2| KATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 12 $ika 4. Loisna komora rotacionog susionika Gorionikzavisiodvrstegoriva.Pecselozigasomilimazutom.Kako dimnigasstrujivelikomduzinomsusionikauslobodnojstruji,potrebnojeda gorionikimaodredenikapacitet,alozenjejetakodagasususionikubudesa svetlecim plamenom.|2| 4. DIMENZIONISAN1E SUSIONIKA Osnovne dimenzije rotacionog susionika su precnik i duzina te cemo stoga obracunavati ove dimenzije. Kapacitet peci je: N10000 t/god na suvi pesak ili N10000 , 11500 t/god11500330 t/dan34,8 t/dan11500100033024 kg/h1452,o kg/h N.452 t/h452 kg/h Racunatonapolazni(vlazni)materijalsa15,0vlage,(kakojesusionik konstruisanracunaseuovomslucaju,330radnihdanagodisnjei24casa dnevno). Kapacitet rotacionog susionika zavisi od niza parametara susionika i materijala u njoj i moze se izracunati sledecom relacijom: KATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 13 , u3 m u y ,t/h gde je: koeIicijent zapune peci. Krece se u granicama 0,08-0,15 m3/m3. Usvajamo zapunu 0,097 m3/m3, relativno nisku vrednost zbog toga sto se vrsi samo susenje materijala. dunutrasnji (radni) precnik susionika, m mbrzina obrtanja susionika, krece se u granicama 0,4-2,0 ob/min. Usvajamo m0,50 min-10,0083 s-1. unagibni ugao susionika prema horizontali. Krece se u granicama 2-6. Zbog duzeg zadrzavanja materijala u susioniku uzimamo vrednost u2,0. nasipna masa materijala u susioniku, prema literaturnim podacima iznosi 1,80 t/m3. Sledi iz napred iznetog da ce unutrasnji precnik rotacionog susionika biti:

4,54qmuy3 , m 1.4524,540,080.502.01,803 ,0 m Odredivanje duzine rotacionog susionika moze se izvrsiti na tri nacina: O preko zapremine i ucinka susionika (priblizan obracun), O preko brzine 'tecenja i boravka materijala u susioniku (priblizan proracun), O preko prenosa toplote sa gasa na materijal (tacan proracun) Obracun duzine rotacionog susionika preko zapremine i ucinka kod susenja materijala,uzulaznutemperaturugasovaod873Kiizlaznuod473K,trazi eksperimentalnoobradivanje, ili usvajanjeucinka susionika. Ucinak se, u ovom slucaju krece u granicama n0,05-0,15 t/m3h. Usvajamo ucinak susionika: n0,1 t/m3h KATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 14 Duzina peci (orijentaciona-sa korigovanim precnikom), po metodi zapremina-ucinak iznosi: Z v ,t/h Lp

Z F ,, ,2 .9 m Usvaja se orijentaciona duzina susionika: . Ako se usvoji zadrzavanje materijala u susioniku od t1,30 h (literaturni podatak), pri brzini tecenja materijala: m,8 u u m,8 , , ,, m/h tada je duzina susionika po drugom orijentacionom metodom: Lpm + 7,51 , 9,8 m Usvaja se orijentaciona duzina susionika: . Radi izvodenja tacnog obracuna potrebna je analiza sagorevanja mazuta i prenosa toplote odnosno potrebno je imati toplotni bilans.|1,2| Susionik se lozi mazutom sledeceg sastava: KOMPONENTA CH O S VREDNOST,mas 86.1 10.93.50.5 Toplotna vrednostmazuta po Dilongovoj relaciji je: Hd 81 C 285 ( H

8 ) 25 S 81 86,1 285 ( 10.93,508 ) 25 0,5 9,97 MJ/kg Teorijska kolicina vazduhaiznosi prema I-t dijagramima: Lt 10,3 m3n / kg KATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 13 Da bi se ostvarila temperatura sagorevanja mazuta od oko 873K-973K potrebno je lozenje vrsiti sa relativno visokim koeIicijentom viska vazduha: I-t dijagram X, ts700C, r(L)60-90 vol Ir1,34 MJ/m3n Kod koeIicijenta viskavazduha -3,0 kolicina dimnog gasa iznosi: R31m3n/kg Sastav dimnog gasa je (komponente koje zrace toplotu): r(CO2) _C2100R 1,87 C31 5,19 vol r(SO2) _S2100R 0,7 S31 0,011 vol r(H2O) _H2100R 11,2 H31 3,94 vol Za obracun prenosa toplote radijacijom dimnog gasa za materijal uzece se: r(CO2) r(CO2) r(SO2)5,190,0115,201 vol r(H2O) 3,94 vol Temperatura dimnog gasa kod gorionika je oko 1173 K, a na izlazu iz susionika oko 573 K. Prosecna temperatura gasa je tada: Tprq 11735732 873K Temperatura ulaznog materijala je prosecno oko 283K, a izlaznog oko 363K. Prosecna temperatura materijala je: Tprm 2833632 323K pCO2leI0,0611050,91,600,0088MPam pH2OleI0,0411050,91,600,0059MPam KATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 16 Iz Hotelovih dijagramase nalazi emisivnost dimnog gasa: -centar struje gasa cCO20,10 cH2O cH2O0,10 -gasnog Iilma cCO20,09cH2O cH2O0,21 cC cCO2 cH2O0,100,100,20-centar struje cP cCO2 cH2O0,090,210,30-gasni Iilm FTqprTQmprPCP |

'+

'

'+

'

= ts sss4410010011 177 , 5

Gde su: c-stepen crnoce materijala; c 0,8 Tprq-temperatura gasa,K Tprm -temperatura materijala,K t-vreme boravka materijala u susioniku, sec F-povrsina raymene toplote,m2 Q 5,771,253,33-1 |, 8,-,{tF 1,610(3880-110) tF,J Q6072 tF, J Ukupna preneta toplota radijacijom i konvekcijom je: Qu1,106072 tF6679,2tF, J KATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 17 Kako se vreme zadrzavanja materijala u susioniku moze izracunati iz odnosa duzine i brzine: t Lom L7,51ili t 479,4L, sec i "osuncana" povrsina materijala je: F lL, m2 Pri cemu je l1,2m (sto sledi kao duzina tetive nad datim lukom). Konacno se dobija: Q 6679,2 479,4 L 1,2 L 3,202 L2 , MJ Odnosno ako se uvrsti kolicina toplote preneta na materijal moze se dobiti duzina susionika. Da bi se susenje materijala izvelo, potrebno je da materijal primi sledecu kolicinu toplote, racunato za 1h: Qm N cpm At 2260,98 wu-w100 N 1452 0,628802260,9815-3100 1452 466,90 MJ Qm Qu 466,903,202L2 L 466,93,202 12,07m Usvaja se duzina peciL 12 m. KATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 18 4.TOPLOTNI BILANS SUSIONIKA ( RACUNAT ZA h ) 4.. RASHODI TOPLOTE 1) RASHOD TOPLOTE NA ZAGREVANJU SARZE OD 10-90C:

r NcpAt 14520,628803600 20,26 kW 2) RASHOD TOPLOTE NA ISPARAVANJE VLAGE IZ MATERIJALA:

2r N(Wu-Wi)H 14520,122260,983600 109,43 Kw 3) RASHOD TOPLOTE SA DIMNIM GASOM: m-potrosnja mazuta, kgM/h

3rR m cps ti 31,0m1,3823003600 3,57m , kW 4) RASHOD TOPLOTE KONDUKCIJOM KROZ OMOTAC SUSIONIKA: F daL 1,30 a 12,0 49,01 m2 q-speciIicni toplotni protok, iz dijagrama Lincevskog tq600C _Sx 0,10 (prema usvojenom ozidu) q5,02 kJ/m2s ts220C

4rqF5,0249,01246,02 kW KATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 19 5) RASHOD TOPLOTE U LOZISNOM PROSTORU ( KOMORI ZA SAGOREVANJE VAZDUHA):

5r 0,10 Hdm m 4187m3600 1,163 , kW 4..2 PRIHODI TOPLOTE 1) PRIHOD TOPLOTESAGOREVANJEMMAZUTA:

1p Hdm m 41870m3600 11,63 , kW 2) PRIHOD TOPLOTE SA FIZICKOM TOPLOTOM VAZDUHA ZA SAGOREVANJE:

2p Lt m cpl 20 3,010,3m1,298203600 0,222 , kW Qr

r2r3r4r5r Qp

p2p Qr Qp

r2r3r4r5r

p2p 20,26109,433,57m246,021,163m11,63m0,222m 375,717,119m m 52,78-53kgM/h KATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 20 $tav prihoda ii rashoda topotekW Rashodi toplote 1. Zagrevanje materijala20.263.23 2. Isparavanje vlage109.4317.42 3. Dimni gasovi 3,5753189.2130.12 4. Kondukcijom kroz ozid246.0239.16 5. Gubici u lozisnom prostoru 1,1635361.649.81 ilansna ra:lika1.600.25 Ukupno:628.16100.00 Prihodi toplote 1. Sagorevanje goriva 11,6353616.3998.13 2. Toplota vazduha 0,2225311.771.87 Ukupno:628.16100.00 %abea 1.Prika: toplotnog bilansa rotacionog susionika Provera precnika rotacione peci moze se izvesti iz odnosa: d

1,13R(1-q)mg , m gde je: F-povrsinapoprecnogpresekapecislobodnazacirkulacijudimnoggasa, m2 -koeIicijent zapune peci, m3/m2 R-protok dimnog gasa, mn3/s eg-dozvoljena brzina strujanja dimnog gasa.Od ove brzine zavisi donosenje cestica iz rotacionog susionika, tj. stvaranje prasine, m/s Iz prednjeg odnosa je brzina gasova: eg( 1,13d )2 R(1-q) ( 1,131,3 )2 31(1-0,08)3600 53 0,375 m/s emax eg TsTo Ts973K To273K emax 0,375 973273 1,34 m/s Dobijeni precnik susionika,se sa ovog aspekta moze zadrzati.|1| KATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 21 Termickoiskoriscenjerotacionogsusionika,racunatonabazitoplotnog bilansa (stav 1 i 2 rashoda toplote) iznosi: qt 20,26109,43628,16 10020,64 5. IZBOR GORIVA Uovomdeluradacebitikratkoopisanapodelagorivaikarakteristike svakeodgrupa.Poredtogaposebnapaznjacebitiusmerenakakriterijumu izbora najpogodnijeg goriva za ovaj proces. 5.PODELA FOSILNOG GORIVA I N1EGOV HEMI1SKI SASTAV Sredinom devedesetih godina XX-og veka preko 90 primarne energije, u svetu,podmirujesesagorevanjemgorivaorganskogporekla(ugalj25,naIta 40,gas20)ikoriscenjempotencijalneenergijepovrsinskihvodotokova (hidroelektrane 5).Upreostalih10dominiranuklearnaenergijarazlaganja urana;solarna,geotermalnaienergijavetraimajumarginalnikarakter.Iztih razlogaceseuovomdeluradarazmotritisamoosnovesagorevanjagoriva organskog porekla-Iosilnog goriva. PodIosilnimgorivomsepodrazumevasupstancijailimaterijalorganskog porekla nastali pod dejstvomhemijskih, Iizickih i bioloskih procesa u zemljinoj utrobi ilina njenoj povrsini.SagorljivekomponenteIosilnog goriva su:C,H2,S. Sveostalekomponentekojetokomoksidacijereagujusakiseonikom, oslobadajuci pri tome, toplotu ne smatraju se gorivom mada se tako oslobodena energija moze koristiti u obliku toplote. Prema agregatnom stanju goriva se dele na: cvrsta,tecna i gasovita. U tabeli 2 je data podela Iosilnih goriva.|3,4| KATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 22 GorivoAgregatno stanje prirodno cvrstotecnogasovito drvo i drvena masa naItaprirodni gas treset - lignit mrki ugalj antracit skriljci vestacko drveni ugaljbenzinnaItni gas polukokskerozinkoksni gas koksdizel gorivogeneratorski gas suseni ugaljmazutmesani gas ugljeni briketirazna uljadimni gasovi ugljeni prah bio gas organski otpad propan - butan smese bioloske mase %abea 2. Podela fosilnih goriva SvaIosilnagorivasuprirodnogporekla,medutimpreradomgoriva razlicitim tehnoloskim postupcima, njihove karakteristike se mogu poboljsati, pa se tada govori o vestackim gorivima. Kvantitativnomhemijskomanalizimseutvrdujehemijskisastavgoriva. Poredsagorljivihkomponenata(ugljenik,vodonik,sumpor)uIosilnomgorivu ima i ne sagorljivih komponenata. Nesagorljive komponente cine balast goriva i unjihseubrajaju:vlaga(w),pepeo(a)iazot(n).Najvisenesagorljivih komponenata ima u cvrstom, a najmanje u gasovitom gorivu.|2,4| Kodcvrstogitecnoggorivasehemijskisastavodredujeuodnosuna jedinicuradnemasegoriva.Akosehemijskisastavizraziumasenimudelima komponenata tada jedan kilogram radne mase goriva ima sledeci sastav: chsonaw1 Zagasovitagorivajekarakteristicanzapreminskinacinizrazavanja hemijskogsastava.Takoujedinicizapreminegorivaimapojedinih komponenata sledeceg zapreminskog udela: r(H2O) r(CaHb) r(CO) r(H2S) r(CO2) r(O2) r(N2)1 KATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 23 5.2 KRITERI1UMI IZBORA Postojinekolikoosnovnihkriterijumaizboragoriva.Razmatrajuciproces susenja peska, potrebno je uzeti u obzir sledece: Toplotnu moc goriva Cenu goriva Reaktivnost goriva. Medutimovikriterijumi suvrlo uopsteni itrebaih uzeti uobzirsamokao prvi parametar u deIinitivnom izboru goriva. Pored gore navedenih kriterijuma, vrlo bitne karakteristike su i : Cena po kg goriva Cena po kJ energije Termicki stepen iskoriscenja procesa Potrosnja ekvivalentnog goriva Toplotna moc goriva Analiza izbora goriva ce se obaviti na osnovu tabele 2; kao sto se jasno vidi svagorivasupodeljenaudveosnovnekategorije:prirodnaivestacka.U principu,vestackagorivasuskupljazbogposebnihicestovrlokompleksnih postupaka dobijanja.|2,3| Posmatrajucicvrstagoriva,mozesezakljucitidasemnogocesce upotrebljavajuprirodnacvrstagoriva.Razlogjenajcescecenajersevestacka gorivadobijajutehnoloskompreradomprirodnihgoriva.Trebatakodeistacida sunjihoveosobineuistovremeiboljenegoprirodni,alijeuovomslucaju neophodno koristiti takvo gorivo, jer proces ne zahteva visoke temperature. Na ovom primeru se jasno vidi da je odnos cenakvalitet dovoljan razlog dasecvrstogorivoizuzmeizdaljegrazmatranja.Morasenapomenutida postojimogucnostkoriscenjanekogprirodnogcvrstoggoriva(mrkiugalj),koji je jeItiniji, ali ako se uzme u obzir i cinjenica da se niskokvalitetna goriva (ugalj idrvo)nepreporucujutransportovatinavelikerazdaljineondasedeIinitivno moze doneti zakljucak da se u ovom slucaju cvrsto gorivo ne moze koristiti. Razmatrajucigrupugasovitihgoriva,morasenapomenutidase zahvaljujucilakommesanjusavazduhom,odsustvudimaprisagorevanju, kompresibilnostiilakogcevovodnogtransportagasovitogorivoimasvesiru primenuuprocesimadobijanjatoplote.Kaotakvo,ovogorivopredstavlja KATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 24 gasovitusmesuugljovodonika,vodonika,ugljen-monoksida,vodonik-sulIida, azota, kiseonika, ugljen-dioksida i vodene pare.|4| Vestackagasovitagorivaimajuvecuprimenuodprirodnihzbogsvojih karakteristika.Vestackagasovitagorivanastajupreradomcvrstoggorivapri gasiIikovanjuuljailisuvojdestilacijidrva.Znatnekolicinenastajuprivadenju naIte ili njenoj preradi. Toplotne moci vestackih gasovitih goriva su znatno veca nego sto je potrebno za ovaj proces susenja peska, takode su skupa i koriste se u procesimagdejepotrebnavisokapreciznost.Usledsvegaovogajavljase zakljucak da je totalno neekonomicna koristiti gasovita goriva u ovom procesu. Kaoposlednjagrupagorivakojasetrebaanaliziratijestetecnogorivo. Tecno gorivo u odnosu na cvrsto ima niz prednosti: visoku energetsku vrednost, lakusagorljivost,neobrazujesljakuilakosecevovodimatransportujena daljinu.Akoseuzmeuobziricenakojajemnogonizauodnosunagasovito gorivo, moze se zakljuciti da je ova grupa goriva najpovoljnija za proces susenja peska.|2,4| Sadajepotrebnoodreditikojetecnogorivonajviseodgovarazahtevima ovohprocesa.Utabeli2sejasnovididajejedinoprirodnotecnogorivonaIta kojasevrloretkokoristikaoprocesnogorivo.Dakle,unajuziizborulaze vestackatecnagoriva.OvagorivasedobijajupreradomnaIte,cvrstihgoriva, kaoiraznimkombinacijamakojemogudaukljuceigas.Osnovnikriterijumi izborakaostosucenaireaktivnost,odmahiskljucujubenzin,dizelikerozin zbogeksplozivnostismeseivisokecene.Zbogsvegagorenavedenog,kao najpogodnijegorivonamecesemazut.MazutjetakodenajjeItiniji,ima odgovarajucukaloricnumoczaovajprocesinije eksplozivno reaktivan, stoga jos jednom izdvaja kao najbolje gorivo u ovom slucaju. Na slici 6 je prikazana sema bilansiranja pri sagorevanju goriva. gorivo

dimni

Reakcioni prostor

gasovi Reaktanti Proizvodi pepeo vazduh(sljaka) Kontrolna povrs Q0 $ika . Sema bilansiranfa pri sagorevanfu goriva KATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 23 Kaostosemozevidetireaktantisugorivai vazduh, koji ulaze ureakcioni prostor, dok su proizvodi dimni gasovi i pepeo. Ako zelimo da razmotrimo svaki odparametarakojiIigurisuuovomprocesupotrebnojedetaljnijeobjasniti pojam toplotne moci goriva. ToplotnamocjezapravoreakcionienergijskieIekategzotermnehemijske reakcijevezivanjakiseonikasagorljivimkomponentamagoriva.Razlikujemo gornjutoplotnumocgoriva(ako se celokupnavodauproizvodima sagorevanja nalaziutecnomstanju)idonjutoplotnumocgoriva(akosecelokupnavodau proizvodimasagorevanjanalaziugasovitomstanju).Zapozmatemaseneudele sagorljivihkomponenti(c,h,s)toplotnamoctecnihgorivaizracunavaseiz empirijskih jednacina: -Gornja toplotna moc: J

.9c +. -o8 +.s -Donja toplotna moc: Jd.9c +. -o8 +.s - . Naosnovumaterijalnogitoplotnogbilansaiproracunakojijenaveden dobijene su sledece vrednosti karakteristicnih velicina: vrsta gorivaL'tR'tcp,vpsqdqprmg,promeg mazut10.3311.3829.9720.6472102.4 %abea 3. Karakteristike goriva Gde su: L't , m3n teorijska kolicina vazduha za sagorevanje R't, m3n ukupna speciIicna zapremina vlaznih produkata sagorevanja na normalnim uslovima cp,vps ,kJ/kgKspeciIicniizobarskitoplotnikapacitetvlaznihprodukata sagorevanja Qd , MJ/kgdonja toplotna moc goriva qpr , - termodinamicki stepen iskoriscenja procesa mg,pro , kg/hpotrosnja goriva KATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 26 meg , kg/hpotrosnja ekvivalentnog goriva Nasamomkrajumozesezakljucitidajemazutnajboljiizborzaovaj proces zbog svoje ekonomicnosti, toplotne moci, neeksplozivnosti, procentualni sastav mu je precizno deIinisan, relativno se lako dobija i na kraju, s obzirom da je tecan, nestisljiv Iluid, moze vrlo lako da se transportuje i skladisti sto mu daje jos jednu prednost nad ostalim konkurentima.|3,4| KATEDRA ZA METALURGIJU I METALNE MATERIJALE ANA ALIL 4/04 27 LITERATURA: |1| Z. Popovic, K.Raic ,Peci i projektovanje u metalurgiji'zbirka resenih zadataka, TMF Beograd 1988. |2| D. Jovanovic, Z. Popovic ,Peci u metalurgiji gvozda i celika', Gradevinska knjiga, Beograd 1970. |3| B. Dordevic, V. Valent, S. Serbanovic ,Termodinamika sa termotehnikom', TMF Beograd 2000. |4| T.Volkov-Husovic ,Goriva i sagorevanje', TMF,Beograd 2006.