Kalkoven met behulp van aardgas

(1)

adres:

(2)

-.·."i.)~';~ ··:,,·'t;':'"'~';~è~~!!~t;lfé·

M~

:'~',·

..

' .

.

1. '

. .

. '

.... lv'fl~

(-

.. '.

~t~ty

· .

.

,~

_ IU.

'I

'

"-~!

.

/.tM. ...

x.

Glrll

'

V

., ~: . ~ ~ " .. , ~I.

~P'

llti'itIf.o:~~

·;:

.~ k~lkoven

'

met een

produktie

van

.JQ.

ton

ka.lk.~.i

'

OVêndP01'~e

'.":.

'

f~ba~~rd

op d.e

berekeningen

van J

.

wuhrer (1)

voor de urandtijè.

Vt

.'

...

..

t

_

;f~]~t;,~'

~~~~W~Jo~

· d~

;.

berekening

~an

de

braridtijd wordt uitgegaan

van

bolvormige

\.~

>

diameter van 0,10

meter

.

De

evel'l wordt gestookt

.

lile~1~~

.

r

. . ~,\. , ~ \I

. " :'VvJ))./WVVV.,l- .

oJ-,

~..vH

l~~

.

:~~:·~~~n.~an·kalk ie,zoals vele auteurs {1,2, 3,4~ aang~geven hebben.de

' .

.

~~~~". i.~din.B.~ .snelheid~b'épalel'lde stap.Wuhrer

(l)

heeft met behulp vé,n ".

~~:ç1;!l.~

j,,,~l"

'

.~.v~digenrle

aár...namen

d$

oplossing voor dit zeer

ingewikkeld~

probleelrt

....

~>"t,:·;c,;:"_~_lIrÀi't~:"'oor Qollen kalksteen van C, 10 m

.... ';t" · t · · · ' . . ' . 0

diameter met een konstant gehouden

_. ₀

dissociatietemperatuur ven 900

C

. ..~~~et~Rq)eratut.\,r van 1100 C en een

:·{/'~

.~'

"'.

~è.r.àt ~

.

~

.brandzlble berekend.Daarna worden de

voorwarm~~ne

en de

ko..el~ne

• '':'' .'l, ;~. ," . 1 : ; . ' .

::~~a.ö~igGh-~n

dat

aan de ideaälvoorwaarden van de brand'Z~ne

zo

goed lROge .. ,

..

,<

..

,T,..!'; :1:., '-:~. ,'") , " ~_> ',~, ~.: _ • •

~l%a~:Vbl~:'fer verkrijging van

een

hoog

rendement

'Wo1'dt aen gede~lte van. ,.,.,,_ .'.,. ..

~

~~

:

~~bruikt

'om de benodigde lucht en het aardgas voor te verwarmen.

" ; ' " , . ' , ' ; ' " .

.

'~'~:t~.1\ a1"'ga.~irkula.tie,zoals V.J.Azbe

(6)

dat voo:rstelt,e~m

t.e

laag

• lito . . •

.··.·';·

~~1

t~

· ,..rèOrta:.ken,wordt ter vermijding

van

te hoge orandte1llperaturen

."-;'~'~.~: - ' - . : : ; " , / " ' _'i~"" ,"'_,' "

..•.

:i;/

*~i).,~

·i'

~l:"h~<l.il'lg

van

~et

aardgas toegepas t . :'

.

{;.'::.'~.<.

::' .. "...,'

.

" t .~ • .. ' . . ... • ,A. ' • . .. "." .. ' .

.

.,.

-. ,. " C'~ :. ,~-1 / . /1.t,,)

~

/

.}

t..,

(JV

-<'

I

'

~

/

.'

i

~

... _ _ _ _ ....

')

;;'-vlI.'

I •• -i--"-'-·~·-· , ~ .... . . . . _ . . . ~ • • • • w'

lro

Il. {1l\. . '

.~.

LtN~v'O ~!(

. ~v. ~ . .~ .'

(3)

1 ' - -·< .;,-. .-.,:-~ .-. - -. , , -. - -- - - , - - - - ---.---,.---.,-~~.~~~ ~~." ~:~

..

2 .

. ~ .. ...•.. ".' ~:. .. ~ .. :};~,

::

., .~ '-'; # . • < ',',

..

.:p.,""

B

esphrtiying van

het

proces.

Het gehele procee van het

branden

van

kalksteen

tot

kalk kan

met redelijke

benadering in

drie

deelprocessen verde€ld worden

•

1.Vo~rverwarmen

van

de kalksteen tot

de

dissociatietemperatuur

•

2.Dis$ocie~.n

van

d~

kalksteen

volgens

de

reactie

.CaC0

3 "

'

oaO

+ CÓ~;

toevoerèn van de

benodigde reactievarmte

aan de kalksteen

dOOT de ~~~~

. c..Q-;1a.g heen.

·3.Koelen

van de gevormde

kalk van

de

eindtemperatuur

van de

br~ne.

tot

,

zo l.aiag

mogelijke

eindtem-peratuur. ' :

.

.-In de prakt

Uk

ziJn deze

deelprocessen

niet zo scherp te ondérsoheiden,áan~zieit".'J;

• J ~:..

zowel

in

de vooI"\"erwarmingsz6ne

als

in de

koelz~ne

nog

diesoc,'

_

atie van

de

'

w't~

"Cr

'

• ,"' V ,I" Y'

'

steen

pl~,t8 v'indt,en i.."l de bra.nè.z~ne

ook

nog

op\-Jarming plaat.e

heeft.

, ,

'-,l}~ de berekening van de kalkoven wordt aA.'1gE:nomen dat dit niet het geva.l' 1-8,

, '

de

vèrwurlozing die hierbij gemaakt wordt ie volgens Heiligenstaedt

kleiner

~.:~:

5

~.

Voo~xvarmzdné ·~n kQél~~ne.

I~,dè voorvérwarma~n~ en in

de

koelz~ne is het

temperatuurprofiel

in

re.~. kalk niet recht. Het is d.aa,rom niet juist

deze

'~nes

te

berekene~,l.. als ,- .: ~

ee~u.d.ige, 'W~:rmtewisselaars.Een redel~jke benadering geeft de door W.heiligens

aangeg9v~ trapsge_~e

berekening.

• .. 't,,>;

~ .

.

IR

~

br-.ndz&1e

,

dis.só.oieert de kalksteen tot

CaO

en CO₂•

Verschillende

ond~rzo~k.e*"

he:b~&aligetOond

(1,2 ...

3,4)

dat de

dissociatiesnelheict "tordt b~perkt

door

de ...

~t

• .

to.evO'erItA8ngezien d.e

temperatu.ur

in het midden

ve.n

de

kalksteen

in d-e

voO'*è~ze~

en

in

de brandzdne altijd lager is dan de tempèr'atuur

~ohtel'"

biJ

.>

"

..

" , ,'. . - ' .

hett oppervl.~iïB de disscciatiedruk in

·het

midden van

de

,

kalksteen

,

het'

kleili&t •

.

. .

.

...

..

.J)~t m~

het

~.$ch~jtll.yK dat de

d1$soctatie van

de

kalksteen zal

plaat.sviÎlden

, '

in.

e.è1.L

'

tamel\jk

dunne z~ne die ,naarmate h~t brandproces vordert, steeds dieper in

àe k8.1ks<~e·en dr1llgt .. Dé- voor de' dissocia.tie beno.èigde 'Warmte

m-oetdu

'

door een

,

.

i.J~eà:s:: cl!kker~, laag kalk naar het di-asociat.i~fr0nt worden gevoerd. '

,"'h:e·t gev~~ 002 mo~.t tijdens zjjn weg n&ár bui 1'.el'\. 'worden npgewarmd vrm de

4is5o.-

.:,,'

",Qi.tiète~ra.tuur

T

ct

·

-tot de temperatuur van het oppervlak '1'0. . . ".' ·Bo\tend,.ien lOoet de gevormde kalk worden

opgewarmd

vstl

'l'd

tot T.

(T~

<

P

{

To)~

,

'Wu~' e~' hêert afgeleid dat voor' bollen

kalksteen

geldt:

< " 9

,

a

~ ..

0

~ À,

..

a--·...J;;.-~),.,-- a.=: - ,

, dXl "

a

...

x.

à

x

d

't

"

~p

r,

.

, . ~ temper8.tu~.rcoox:dinaat

,

:

."~

..

~

....

~

1

~

'"

.0

t

""

ind-ringdiepte reactiefront , , ",0 _ .

t

,:

'~:',

,

~( lt~

~

:

~

,. ~

':

liP~;Al.t

:;

,

" ... , I. (J ... ,,. . .}' c;

'""1t

.

verder ge 1 ct

t

(4)

".-, ... ' .

w ....

dissoeiatie'Wa..r1flte VB.ll de kalksteen

''', ' . "';;' ".;"" ..

','

met als randvoorwaarden +1 ",,IJ T : 'i' - T

o 0

ti

11t '" 0

Peze

vergeHlking

k&n niet exact

oflp,'elost;

'

,

:orc:en,maar kan

stapsge'Wijs worden

benaderd volgens onderstaand scr.Gma.

& (0) ~4T

n

~n

(

1 ) '"

0 voor n ~ 1,2,), ••.

( A )

...

'

,"

0&

.

kan uit de volgenne

dif.ferentiB.alvergel~jking

·

wor(lèn

berekenct.

. . _ 0 .

'" 0

"

" .. ·1jerg81~king A .kan c18.n ol1\:,"'€reken·j worden tot:

\ ~ ,

o

n-.l

Je

hieroi

t

'volgt met ~ (0) = 4 T

n

j

oe

,

n-.l.

(

d

x ) x=

e

en ft

(

t

)

<: () voor r. n

( E )

1,

2 .,3,

..••

(l~î )

.

A

'r

_,

_ ... _-

_x

_hier.b_i,i _{worrlt het rechter}_(:'E>_~l_van

... -:'

(l-ä )

'

In"fullen

,,~

de ()orresponderende waarde

van "

...

. ··,gevolgd dOQr integreren van () tot t en VM C;

..

<1is$pciattetijd van eer. kalksteenbol.

tot

R

ge~ft de fOl~le V00I de

'., {'; .'1 ., ~J

..

',:

~~

!.t

". .",

rij \"!eZf? benaJ.ering l:: v':r c':n a,..r:+"~ ·,-H.:'·C,'.':,(: ~r,~'r.de ve~'j'ii~f,J'"s::ellineen ui t~e8~.

,.'/I

1. D€ clissoeiat iete!:lreTatuur wordt o'r~n' '. p t f:e;-,,} 1(: nroces ;<.onst3ètt, veronder$tê.ld •. ·

::' ~De dis8()ciat lfjlz6ne is zeer (l'ln tt"~r: >:: 7.i~:.:€ Vb,n ti." üiljring,iisTlte • EieTbij.

werdt du.s de ~nlocpp6ri{)de verwaürlo··sri,

", .,~.~ . ,

(5)

• r;o:

" . ;~~~

,

npd~

vóP:r

h~t

·

-verhitt.€n

va..~ de~lk

'

ba";'.

~,

a..'dl,

· Ii~Q:q;~~.~"4t1

· " ' ; 1 ,rio,.·- " . . ;

. :.i~";~~t-. ~gsrek~.lle 'irlvloe-d hiervan is

4~

'

v~~

-ve.n

.

de'

~t~.en

.

-<- - ,~~ •

.-• '1 •• • _., • • t"",

.;

>'~:" ~~

.mJ

·;

.~

:,

~~~~

'

~ bena~ing

wordt wel

rekenin~

.

geh6udèn

met

de'-Mdel'

Pt,iit

~:.

2 '

~

]

';

:{ """"'.,~"',,,;

:"'" .'-~~1Ad~ ''YerwEUJ;rlo~ingen .. De varmte ncrt.lg om het gevè~e C~' :tot .o,:ppervl~,t~; ." .

·

~

,

m~ra't:'~

'\p.' v-erhi tten "ordt bij ria

dissocia.ti~a.rmte-·

g~tël;.d

.

. (w+) , .

,~\ ".~~,:

' ( :~ ",'_. ' • " '_ ' . '.~ " " - ' , l •

" . V11l t '

'

J7l6l'l

,

dé waarde' Vli-nd~ eerste hmad-ering in de vergel~iri.~n A

er;

'

~' in;

f' ~ •

-; .

.'.:

,

··

nan.:p:&f~ ~ti'Î,Ü\&ioge

Yi.erk\>J'ijze ale

b~j

0e eerste benadering

te'tt$lcr~te ~1.~

.

t.t<j;~~~"~;

i'i:

.' .f., .. ~ ", . -1 ':,.- ~ _', ';', > , . • .. AT ),' + 6aW

f

2

,'''.

or

IE 200' ~G' À. '"

O.:Tl

· k~~/~h

:,

~Û

·.::.'

W'\'

·

419 ·keail.;g,:~··'·'>.

:.0 ::

2700

Y{.

a

.'

,

: ,

",>':.'

~'.1

. . "

',

r

e

~."

','"

.

. a

~

0, 00201 : .•

'l/ti

.,

"

_"',: '

een

6on~tante &ppe.rvlaktetemperatul~

te

waarborgen,moet de

.:::

..

~81tJk ztjnaM '.d.e dQor Wul'>..rer (1) afg~leirie waarde.

... '.:. :, .L.t ' •

. dit

· ~

6'

T

J..R_IJ

"

'!'w

.

R

l

:

Ve~menigvuldigd rne~ het k.8.lksteenoppèrvlak·pér

,

'i1lhoud' ~.eft d.i t op ~nvouc,ige wijze het wa.rmte"Verbr'Uik op iedere plaats i:n -de ~,'Cü:,ir';,'~'

Degastemperatuur .l!Joet eveneens met :le hoogte van de branrl1!8:ne vari~iert.

Te.r ve:t"ee:nvcmdigin~ is over de è?'ehele bra..'1dzdne de wa.IïIl'teoverdrach t$cö.~ffic.i~l')~·,

'konstant genomen.De verander.int-: hierva.n met de tempera.tuur, degasé!UllenB:t~ll~;·.:

. ' . . . .

· eYi- de' gassnelheid wordt verwaarloosc'. De gaster'l~r&tuu:r JR()et' .ir. het bè·p,.;in,·vUt

..-de brandzene

zeer hoog zijn en

da.n

in zeer korte tjJd tot ~le .... aa.rdèndalèn~

'"Te~n .heteind van de bl'anc!~ne is het tempel'atuttrv.erechil· 'tussen B1I:s en

'

kglkopptrYlak

ptaktiaeb

~ihil •

. ;~;;:\.~"', _{Déoppertlaktetemperatuur}_van f9 %aD: dient r/en€~en 120C.oc'

te

bljjv~n om

~;~:'f.:,

;

.'

diohteinteren van de· pori~n en vormir.g van h~brande;,,'ei-nig

reactieve

1kalk

te- v~kol!)en.

.

...

> ..

' .

.

,

(6)

. ~, .. , :-~,' .

:,

.... ~

_-'

_".;-:

_:"!::~

_.

_"

_.

.' \ ":,.. ", .... ' i ,

'W"'J" ...

~·

b~_~

'

~~

:';

~

'

~;~

-

cóns~te o~P~VlÁk~tè~p$rfttun~ ge{ÎureM~

het

,r

'.

eis d~kt zün et.mpel op he-t

ontwerp

V'aJi " ... ~o-."",:.,<"-,,,

.--'( :.

'''.' '.,

îIk"li!tÖ'l~Ll:~ '~kQ"..n -Z:Ö1'lde~ a.ft&s recil"kulatie ,m$t hoge' gastemperátuu~ ~fl.n, f:9~

_

':.--'~"-,.'t. . ~

..

,-

-',

i1.h"-.4!!m1.-~;';~(i~ ia er eer, grOot \oI"armte.oVèrschot in fle V.Qorlexwa..nltinglS.z&,

',:l ,~:.~;~,~'-' ," 'j', ' .. ; . . , ' , " . ' ," .' • . ' - ' •

. i J

:~~~~.n1.~, 4,.'b~e ·hebbên

dan

i!llrAen

een viel grotel?«

VB..rlDte1nho.\1~

dàn

, _f~~':' . ';1,.:---';:, : , . ... .

. -:1--',; ' .'.:" . .

' ~~':de ~vooI'tYerwaTminiaz~né

te

v-erhi Ü~n ka.lksteen •

. ~,' -'!" .... :-... : .... - " ,

"".i:.~~~Jt.~~lel>è·· ·:y.(X')-~z~eningen hèeft ~i t de volgende gevolgen;

.

~

.'

J~ttIDl'>

van

~t

_

-

afge.s

a~n he-t'bê~mvan

· de

vooI'Verwa.J:'Jlji",gsz5n~

is

zeer

'

.' . -f ... ,._.~"''f-'" .... ,<"i- '_~ .' . ',_ ' . ,

,,'~:;;

)î~g:ft~5,r:e

'

en 'g~temper&tuur

$.aJ'l:

het

begin van de brandzdne V&)

1700 oe

zetf~

,/;-!,

..

:~ '~'·"·

;~i&i<

-_-

~: l~

'

~c

)

met als . gevolg zee i:

ho~esohoorstêenverli.ezen.

~ ,',' . ':<' " ; . ' . . •

.t { , ~-\''-'; , "0;. ':J.

·.:·

.

:L

-S

~·~

i

~

:.

h't-

'

~O~è

temperatuurverschil gas-kalksteen ontstaat

e.en

aanmerkelijk

, ' I ' : . ' • ' : \ . . - •

... ; ~':~' . '~,i''', '~'f .~-~#. ~ •.. ,.. :. " . ' , ~_. ,

-":;'

:~!"" :r.~~l9li~ .:in 't~nn>é'r1lotuur tuSsérl het orroervlak en het mic1clen van de kalksteen.

" •• f '.' ' ,~ ,

,0 •

.,'

:..:::" "

• ""'.ç:d _.

~. w.ord't' dus nie-t- meer voldaan aan de door Wuhrpr gestel-:'!e voorwae.rr!e vour een . :}t~~

, . ' : ; .. ... .

..

t,:::./

.

,::vJ,;ak 'tsDrEJ@l!atuurprofiel ... ' "':'~. '.':: ... . . :·i~·;,,-'· .:.' , .• . ~ : .. , '"' '. .

,.';;\:--",

-dUÎl.09i:WTt

"dè kap-:steEmkern ''', , . . ~'

,

t·rt

,'f~

in de kalksteen aan het begin van het 'oTandproces,bovenrl1é~;~

. "';, .. ~

dan tijdens het bt'andf'roces niet volledig. (7),~

';j'-, .. :.;~

meèr, _- "

.;.~

"

-

.,':~

-

,~~

, ':~~

~de '\fan e€n,

hoge

gast-emperatuur aan net ~gin van dl" trandzêne zonder

.. " -~~'.; ' ! , :'. • .

.: ,

ie (i\uif

':

atrij,9±g met

een

,- .

.

'

.'.

:~S::

~i:~lÓt

.

Te~ ;e;kri.~g

~1 .. ;:~:. ." .~4 :_~. • . ; .

economische bedr~;îavoering en de v~rkrijè';ir.g van .een goed

van

een goef: thermisch r'endement zal ['1en streven naar e-f~n zo

<-~<

~~,}1I0ge.l\7~ 8.f~teDrperatuur

aan het

1~gin

van (je vonrver"'armingszonE' ,en eel;1 zo

',' ,~. ; •. , . oe, • '.. •

, '---·

laag

· mogelijke temMI'atuui'

van de afgevoerde kalk aan het eind. va.n cl€' kCielz~ne.

. . :;.:.:~.'~' " , .' .' i •

·~e . . n$. z&l'de v-oorvez;"warmingszone zo geconditioneerd rlienen te ztin, éia.t de kalksteen

. ~ .

. . . ; I". " ' .

.

:.d

j _{.. ::'}~ 'h~t _Qetfin_'_{van de}bra.ndz~ne _{zo goed} mogel~jk _{"èioorp,€warmd" is}_._{Dit eist een zo laag}

:.' } • . : " , ' _ • f

-'''f.-.,I'', • •

-.inó~eljjk;e ga.steJllper~tuur aan het einde van de voorverwarmingezdne.

,':~::

:Omdat

d.~

voor de verbranding benodif,'de lucht 'en aardg-as niet vold.oenç'e voorverwarmd

' . t

-~. -Worden door de: ge-vormrie hoeveelheid' kalk ,)'1oetab.~. de lucLt bij het verlaten van_'

, .'~ -. , 0 , • • ,

de

ko~!i~ane

extra.

'W'armte worden toegevoerd. Z01~

d

it

gei::'E'uren elaor verr-randi ng van

'.

eitra

hoe~eelheid aarèp,;as,dan zou het brar".:lstofverbruik a.an.rn~rke::.ty st::-ger:.

(7)

.... :. ~~. . '''.'"( " ... c,~' ~-~"\7(;::;~<~~~;,-.: ~ . -; .

r;~pI1~~l1'f?f:~;'

~. ; ' : ..

6 .

~. "'-.~" 0'" ' , ' ,. '-,'. ".~,'

He1lj-s- eèfi'ter' inV9rband met de eisen r:ie gesteld 1:\10-..:-deTI <ioor . he-t :p:roc~.· in~: . ':.' , . -. -:, ~

,; (;' . " . . . '., - . f '

voorve~mingsz~'e" ën de warmte-economie twenselijkde hoeveelheid.

afg.as

·'

-per

k~<';:~_

r.a.lkste.e1l.

zo la,a.grnogeliJk te

hour.en.

Om- aan 41 de2.e voorwaartien te volrioen wero rie vol~ende oplossing gekozei1: ,

Aan het

bovenáte deel

van

de

brandz~e

woràteen. hoeveelheid

Djt':~9 wQl'dt gebruikt voor dè verhitting van een geàèelte. van.

de

benodigde lucht én benodigd aardgas. Een gecleelte \Té.n het afgekoelrleafgas word.~" ,,'.

~mder in de voorverwarmingsz~ne

gevoerd

om de temperatuur ,van het niet a.fge~~"

afgas te verlage!"l tot

een voor

oe

voorverwarmingsztlne

acceptabeh

waarde

•

D~ uit de koelz6~e afkoma.tige,gedee-ltelijk voorverwarmde lucht wordt vermengd _ t'.,' _,.-,.,,,,.

. .,~

-e,n gedeelte van de door het af~s verhitte 11Jcht om deze OT) cte begint:em-perat~ ';···

•

"

..

':. . .~ ~._, ,;.:'~,~,~~;:"\~i::'..; ~;' .. \ ? -··.~i.,~( !., ... ,. ~ ••.

,

. . .. .:.

(8)

I I.

I

I·'

I

.

r" , '

I' . /

.

..

1·" ,

I

-..:~ .. ! -rl ' i ) . ' I'.:"&'. -~.,. y.:. ... . ç. ~ . . ;,' . :. .. ~~'~ ~.;. ,,"' .' <t~ • -i . . ~ ~ y." . ... !.. ~ . :~C·

.

i.

'

};:~1~.a[

> ,.~

Berekenine;

_,

van de branJz6ne.

7.

<'

.Lh

IV

,1/

.Eerst

'Wordt de

hrandzor;e

bErekpnrl.

voor

,ic'eab.lomstandi;ü:H'en~na

èetfereke

ning

van

de

voorwarm-en de koelzor.e wornt/ l1i~rop N 'n kleinp correct.i!?'· toegepast.

/

In "ffl,rmtestroL)màichtheidsgrs,fie}; 1 wordt <"te warmtestrooï.!dichtheic door het oprerv1ak

van

de kalksteenbol gegeven als functie van

d

e irtctrinedi

ept

e

van

r~èt dissociatiefront.j·;et behulp van cl>:! formulE:- oie de cor!'elatie w€prgeeft

tussen indringdiepte en

de branl1tijd

t \-!oröt hieruit. de warmtestroomcJichtheir

berekecrt als functie van oe brandtjjè t .De

result}zlten

van deze berekeninf z~n

weergeeeven in warmtestroomdichtl:.eirlsgrafiek 2

1h'~t

de bljbehorenàe tabel.

Grafiek

~

met

de

bijbehorend

e

tabellen

gepft het totale warmteverbruik van

de

brandz~nQ als functie

van

de

hoogte

van de brandzone weer.De

per

kg kalksteen

toe te voeren

warmte,inclusief

de

warmte nodi

g

voor

het opwarmen van re

I:',e

v

ormue

kalk en het _~

.o:

evormde

cc?

tot

resp.

_.

T( ,

_X_}

en

'r

_OPp_.

maar zonder

de

W8.!l(1vel'll.'

ezeY'

.

'ia

~elt~

aan 443

k~81jkg

kalksteen

.

Uit grafiek' wordt, è.-oor meten van het oPT'e.rvlak onder de kurve, bepaald

· hoe

groot de tioeveelheid ~oe te

voeren

warmte

voor

de verschillende delen

van

de

brandz~ne

dient te ZWl.

De

resultaten

Va.D

deze

meting zijn

in'de ond~rstè

.

tabel

bij deze

grafiek

weergegeven. Aan gastoevoerpunt 1 wordt de benodiede 118rmte

voor het gedeel t'è

van

de brandz~e tussen -punt 1

en

? toegevoer(~.

In

gra.fiek 4 is

~eergegev~n hoe de teiilperatuur al~ functie van è;Ei

hoogte

var.

. . . 0

de

brandzone moet

verlop~n om een op?ervlaktetemperatuur van

1100

'

C te handhaven •

_.,

Als gemiddelde

warmteoverdrachtsco~ffici~nt

voor een

productie

van

30 ton

kalk

2 . , 2 0

per

m

ov&n

.

doorsnede

per

2-4

uur

is

6y kcaljm h C genomen. (i:-)

Uit grafiek 4 is de begin en èe eindtemperatuur van z6nes 1 t/m

9 vanàe

~~andz6ne

bepaald. ( Tb

resp.

Te )

Voo

.

r

'V/an<iverliez@n

i~e

{)rE.~one

is

2

5 k:::al/l'_t, steer.

geno:nen.

(7 )

Dit ge~ft e-en l1~rbruik

va.n

46f.

kcal/kg

steen

in d~ bra.nd~~ne.

100r de

eenvoud

van de berekeningen is verder, tenz.~j

anders

aangegeven~a16 basis voor de 01;l.re~ening Elteeds 1 kg kalksteen

genomen

• .

Op ba.sis·van

h~t

warmteveroruik in

procenten

uit

tabel 2 van

grafiek

3

ie het

warmteverbruik

per

z~ne berekend

,

en

hieruit

de

hoeveelheid ontwikkeld

. G0

2• Vervolgens is voor iedere z~ne berekend hoeveel e;x:tra warmte moet wot'den

toege~oerd

om het gevormde

COn

te verhitten

! é

van T

tot

T ,en tevens ho&veel

-opp e

warmte moet

worden

toegevoerd om

het CO

2 van

rie voorgaande zOne te

verhitten

van

Tb

tot Te

van de desbetreffende

z~ne.

De

re$ulte..ten

van

deze

berekening

zUn

weergegeven in

tabel 1

.

Uit

dit totalé warmteverbruik is

berekend

hoe gToot

de

hoeveelheidafgas zou

zlin

bij

ver~a.nding

van

het aardgas

met

een

a-equivalente hoeveeJ,heid lucht.

De reactiewarmte is

berekend

in kcaljNP1

3 ver~ràndir.gsga.s.

waarbij de

reactiep!'oducten

op

een temperatuur Te de verbrandingszone verlaten.:E\J de be:reken.1ng hiervan is

'._ I;

(9)

-, "

l~:;'J·'ij

~Omei;dat

·

dé

voor

de

_rbran:~

benodigxle luchten

~et

'

gIUO~p

Tb

':.-z:

'

-~"-':-

~d8

-d&sb,tieffe.nde

.z6ne word taangevoerd. 'l'èvens i,8 berekend hoevee

1

warmte

.J.,- '.'~ 0,' .

,,' ,

)~aan'1e.aere 'z6ne

meet

worden toegevoerrl om de ve~brandingsga8sen van

oe

vorige

"

~e~

:,

op

óe

,

tempe

,

ratuur

Te

van

die

z6ne

te brengen.

',

De

~~t.ten

van

deze berekeningen

zijn

weergegeven in tabel

2.

;,..,.;', .,

'1.'ebel ; geeft de berekening van de voor de voorverwarming van de luoht en

<~' -".

he.t

urdgU

benodigde warmte hoevee lhe id. Deze vQorverwa:rm;lrig géschiedt voor een ,ge.deeUè ~n d. koelz&ne van de ov:en door de gebrande kalk,en gedeeltelijk in een

'war.II1:te1i!1s88la&r door een gede-el te van het afgaa.

. ... ," ,-

.

,

Eén

:tiiaÏ'mtebAl&Jl8

over

de koelt~ne" q,e wa.rmtewisselaar

en

de voorverwarmingsz$ne

ven'de,öv$~geeft

desemenhang

tussen de temperatuur

Te

,van het afgas aan het

>:.:,(:--',

(t'Ûid van :de,le.atste brand,z~netde' temperatuur l'k van het afgas aan het eind van

':J,: ',~~ Yoontrwam.ingsz~ne.e-n de hoeve.elheid verbrandingsgassen aan het eind van

,

ge

'

laAt8t~

bra.ndzene.

, ': V~d~ping kristalwater' (IC)

<"',

.'Kalksteen'

v~rwarmen

van lOoe tot 900°C

, ' vpdyerlies voorverwarrningsz.6ne

,

>::r.;~,

:,,";:-

'

in

:vo<>nerwa~llft$zene

nodig

'-;. ~," /

'" ',wandverlies koelz~ne

lucht

neemt op

in ,koelz~ne

20 228

-l.4-26?

~cal/kg eteer: kcal/kg sieer. tt " " u

123

kcal/kg

steen

-1.L

no

"

t· ...

~t(ldg voor verwarming lucht e:1 aardga.s van ~i'V tot Tb ~t-7,1 x -100,) ti ti

vandverlies "Jarmtewisselaar

Je

f'

"

,

Totaal

door

afgassen te

iever.en

567,1

x

+1

01 ,7 ,.

tI

Er'is

aanwezig x

.,.

en

,een

temperatuur

C,?}

Nth

3

afgas/kg kalsteen met een s.w. van

G

,353

kcal/Nm)

oe

van '1'

oe

e

,

'

Hieruit

V"Olgt

(

x

+ O,?l )

Verder moet p,elden (zie t.abel é' î

Dus geldt

voor T

(10)

"\J

~JU!

·,:

._

&.

:11_.iit,~_d>i

_{. .}

~

.'

_{. '}

;

~fêi\:

_{_ ;".'}

'"

~

:

.

_,

,.

~~~ft:

_{., . " .}

"

,::

_ce

',

_·

.'1'_k.< {_"ot x _. _.

ge-ko~

'

kllJn _.

· 4~àn~ ·~ 'talJ1i.

. _ '. -~. . "{-á"~'" > '~'-:"""" . . . ~

Slf1lfll.n ;,~.m ,v~ .de,Z:e drie groQtheun .

is.

he.t ~lgende a'h~l."'\o'O-gen:

., ..

:~'-~·i

..

·.)

.i,i~{

· .,ho~_t~~~~r~iea

'

~tijgt

_ t

stijge~de

Pkier

di~~tdu8

naa.r gestreefd

t.

,~';':

..

:?:;;

...

~

~~~~

.. :

~k

.

UI

;,

l

_

a8:€

:

1I0S"l\lk

te

~ou,den

.

,.t~>~

.;,

~,.:'tk

· ~to

<

~

»

~t

'

ritl;~nde

.Te,;ö· Ho& dichter de ideaaloineta.ndigheden

volgena

:::;:-'

.',>,

,.:.:

~r~~rd.1"CY1"den~\i.,a

~

te

hriger

wo't!d~n

Te en T_k t (zie grafiek 4 )

::,>:'~J'.

~

.'

''':'1lln

-d-e.

.

;oo"~~'ingsz~ne bin~.en

rèdelijke

':r>

ro

n

orÜe~

te

hon.1f'!;l . dient het ' .. ,

~:~

.(;':',~

':".

:)':~~~hil

tus.en

het

afgas aan

het

eind van

de voorv:erwarillirrgsz~ne,!!n 1i;::~

....

~~~

...

,~:;>

..

":.

~

.

~~. ~.ljte.eOOve~

looOé

te

ligg~n

.

(7)

_

;:'~

',.' ':'. ,;;: ,'. ",

~~~

.

.,.." :f"

:

1<;16 J:n mogel

~k

tempora trturve rechil in. de kalk. teen """ he t

"

:.'~

~~.'.~.~.'.~.,

,';'

·'<.<·êi.ntt~ ~ ~~'~~rter'WarDtingaz"ne te waarborg-an moet bovengenoemd tem-pere.tuur- .. ><~

··-~

~~hiî

.

zt)

:

~le~n

'

~elîjk ~

.

..~;~~

/-... i:

..

'~;'~.< ':-.,

~

.

t

·.

~:ria~

.:

Md

· e~l'ör

berekeninJJ van de

voo

r'Terwarrninge~ne

wordt de mjn'irnum

af~s"

C·

~':j.'

~ .~

.'

'~~~~

,

.

'.~,.;->.:

..

~rá~

T.~

ve:stge.tEi 14;

z:Linde-

die

t~mpera.

tuur waarb\j

:v:o-o

r iedere trap . ,}i<;

';, .. , '.' . ,', . . .. ' . .1' .. Tl . . ::j

·

:\'~:

...

;'~'

' ..

:e~~. :~.l'fjké' 1ireár.de· Y'oor log T-?f ' wordt Gewaarborgd.

f.

zie berekening voorve!"- ".' ..

2 .. < ,'.~.\,'<.'.~

.'.,-

" )

.. '. ' .

".',

~,:; ".~~~&l. .

''' .. ;.

"'.;', ... -~~.' ... -:. '.' . ':'~~', -,,> .... . . ,,~~:::..:!:

· . '.'. ~1ooi~ ... r~

.:}'iWride.l~blV'kt 'de w~rde

Voor

rr

k

ve.n

,':

n;.

-o.m:es

:

p~m4ere1tçie

'

waa:t:den

va.n T

en

x

.... , '. "',,. " . . , .:. '. . .' e· ·

125°(; (ie meest gesehikte.

'~4~

zijn resp. 1 ?OOoC

~n

1,04 Nm3/kg

kalk$~U~

~~r~

•. 1{~~

·}·::)r.~~

..

~

.·

~o1fe ~oe,veelh:i; ~gäs

.,

i."lclus~ef

het uit de kalksteen

ontwik

:

~e:,l

d

e

CC}2 .':'

.>~

~:,,:' ' ~~'~

1 ..

25

NIl'./kg ~alkste'en~

'.'<:

" ~~ . 1 " ,,;. . - . • ! . ., ,," . ~ . 1.' ~ . A • ~~~ ~#·;~~-~::'·5···1· '. ~ ~~ ~ :.

...

. " .... · . ': ... ~.' , .... i ' ' . ' '~" ~.'. ",' . "1 ,~ ,. " ,',' .. ~,' /.:, , ,','"

.

. .... ,. . l ,

.

, (~"t; '" ,", ":' -, > • • .~ ~ '>~~ r.~

..

~

.

, .• ' ! ... ~~'~ ~ ... ·~.t .(':;;'.; :";'.~ "

.

./~. <01 ,. , i---• • '(01 • .,. ~. -t!' 4,",0:'· ... ~; .. ':, ~:. , \ '.

(11)

I

I·

I

Aardgas Vé.n

Slochteren

.

Samenstelling

in volumerrocenten

re\ " .? 1\1 '2 C!';4 C2~l6

C

4 H

10

hogere C _n

r:(2

_'. _,n+2" _; Verbrandint:swarl'/l. te c IJ

diehtheid

C

,

8

14,0 2.7

C

,l

(),1 .. r·

-

-,.

10.

Voor qe verbFanding benodigde

lucht

Hoeveelheid

verbrandingsgasse!l

uiJ

verbrancline

met

~en

aequivalente

bOE:veelheid

lucht

13115

'

Nm

)

verbr

.

p,

as

ihli>,~ ~: aarg&s. d.

. c verbrandingsl'!,assen

C

,

545

;:.) "

.

C Iuc!:t.."

0 ,

316

;,)

•

It

(12)

. ~ " '.'

I·,

I ,."-I.

"ti

W , ? 2 kcaljm 1' .• 10

30C

750

200 lSO

100 ,

50

warmtestroomdichthei,1~gr8.fiek 1 n(If",

A

AT.(R_ t ) 'fJw

R

.

t

R

=

0 ,

05

m

I

1 ..

-

2 m

.

u

~

0 ,

5

1 ,

0

1 ,

5 ?

,

O

2,)

3,

0

~ "

,

'"

./

4 ,

0

.1,) ~" _~..;

kca1/m

2 h

.

10

2

25?

112

'~~"

3

42 ,

0

28,0 lf. ,6(,

l?

,

O

7

t

C

3 ,

1?

!

"".lQ'-2 indrin:g.diepte · W

(13)

" I I' I · ' ,

..

! '.;'-, . , , I ;"..~ . ~'. ~ I I"

~

'

I

w ,,? 2 in kcal/m-h.1CJ I

1··'

" I'

I:

I 1',.,:,"

I

....

,

~,

,

I>

..

I

t

t 1;; .. .. . i ' , ' ~.: 300 200

150 IOC

5C

,-

_·_-t,.t,

1

_? m.10 "

C,

5

1 ,

0 l

,

S

-

J

:

,

C .1,0 4

,

c) ' 100 - . .

-I?

tb

=

2(;1, h.i.n. 2 < t

1,(

1..

,

'J/I:y

t

-

.",

11 / -( \" h /

c

,

C,~ Ct, GC? 0,12 C'

,

r ' Ir " , ::7 c.- (\I.. '-

,

' " 0, 4i~ :~', 12H

0,7;

1,\ ,-,'. r~

l-,

1." ,\ .... 1,U'1 :-,,432 1, 4 ~l t. , ~,f,!-1,

S'2

l.('?~~ ~ 1 < _l,~I() ..-, " j

13C

t. _ . ~'.-~ 2"'.(12 (1 -t

6

E ()ftJ j ' t t ... ~' 0, 0;:[-C;,1, " C,?lfi

--

:S'1? '..1, .'~ r. r-_"r, u, :-",l;\}

C

,

64F.

( , '(P:2

0 ,

8;6

G, 97~' .', ( ' " ',Jl t !'lÜ,

5 _,

()

' ?I,l i13,f 71. /; El,:' 13;, ~) l)t, 182,0 1 07 :~ .1.,' ' _' '\ " - " " , . ' ) ... ~H W kcal/r/h

lei

?5? 112 ('J ,3 /.2,C) ~)f ,G lfl, 7 12,C: (,

,

"

),l? • • ',~"",--=-"",

(14)

.... , ::.-> ~!( ~ -~.: ~f.:~'-: ~

~::-:~ " ~::(~. ,

:\ ,

_~1;,'

4

_v ,~ . ' ~' .. \ , ~-• ,J' i;~:~.

:,

;

...

,.;", , ',i ~~ '"1" '.'!èo" " ,l,.

in

1}. " ..•. ' 'Gràfie,k ) • .. : " ,

G-r&îj~iç van de ll4I1 'de kalks;een t&e' te voeren warmte in de brandz~nEfS.

.Frandt;ld _, 207,

min (

T "" llCX;0(; , h=-

5

cm -)

~ 0

0&0

,

productie

.,0

ton/m

2 .

24 h

KalksteenveTbruik

".~ Vulfac tor Ó, 6

vlak

van

36,1

2 5~,{i ton

I

m .24 h. ;(, 1620 kg CfiC0

3

Der' In oven:inhoud. met een tot'~al

opper-2 m

v

~'

1,58

m /

h

of

2 ,

3 .

cm

/~in. m t,

tj;

"

~W

}-0 w b rün.

_~.lO

_"

kChl 1(,5 In in h ~. ~ q ./

,

2)2

9,1

C, lt. ?l,l

112

01 ,05

C,4F. (~'i

,

r-

6~, ~ '

,

' ?,

y;

1,Cl 71, !~ 42,0 1,51 1, ft. 101,) 28,C 1,01

?,34

..

' f)

13?,O

lR,7

(;, f)7

5

₃_.₀₁₁

~~l

15R,

)

l?,C C,l ~)

1,

,

0:'

m

h

182,0

7 ,

0

C,,?:??'

₄

_,1

_1<

197 ,

5

3,12 0, ll~ .. ~ , ,I\.:l

l'otaal

warmteverbruik h~ een ~~roduk tie van

3

_u~~' _con " ü '\ _"~ _'i)€-T _moven2 .. d _oorsnecte. _-:;_er.~,

Gt; uur

(ka1kst ..

~en

veTbruik :"3,(' ton/ITl2?t1h )

53 ,

₂₄

6 x

44}

v 10

3 =

9 ,

90 x

10

5 ~

A .

kcal;rn h

gastoevoer-

afstand

warmtetoevoer

pur.t onóerkant

in

%

brandztbe in m

1

0

2,6

2 1,07

4,8

~ ₁_,8₇

1,9

,/ I:

c'

,6

7

_6,2

~

_3,23

_10,1 , / ct' " .J' 6

3 ,

70 11;0

t?

₄

_,

₁₁

₁₂

_,

_t)

I 8 1'.,47 16,.2 a

_4,,9

_26,6

" ,,' " 1 2 ;:ij .- .::l{

.

'-. 'I. ;.' ~ ,~ I' . . . . ~ ti" - • /.j " ,'i ,'I-. :.1; • • 1) " ... ~

..

'

,:~'~.;r,::

·9.

~

::

~

'

j l

"

5 ,

,

~

,

~

2 :

'

rgastoe

'

~.~

~"''f1

<'~~;~';~);~:;~ç:;t\;,*ii,:;?";~it~ ~ZJ;~,~,~>:~~~~~s.,1i..iiï.11,~,~':;.{!i~.~:;

(15)

'r.. ';". "

.

~ :~,~~)';,~, ~~-~'~~~'~'''Y~.:~:~ J:.:~~:~~>~I:)

.

14 .

'

',.> 'Z6ne T.-'l' T '-T' _theoT_. e 0 e b verbr.

GO aantal kcal/kg steen nodig

2

voer opwa~men

van

gevormd

ont:w.

per

468 kcal

'benodiKtie ~te" oR~tQ1~1tII:'t,;" 0, '21

N;'~

CO

'

m&t;1m.

van

0 ,)

95 k&al,hrm

,

in

C

in

C kcal kg

st.

1 20 2C

1:.',15

;::

₃₀

10 22,5

3

50

20

37 ,

0

4 7(j

20

38,) j

₉

h

26 47,)

6

146

50

51 ,

5

?

?66

,120

5

9 ,

0

B 5~r, 1' ... 2~,4

7

C .... , .-1"1 Q ~ -1100 T -16?0 124,5 e e

~

»k

'

CO~van

T

tot

T

van

de

l'!I'I1 gj. <"'h QtlD i ,.e

xlo- 4

de

s

vetrenenr.e

zvne

54,5

'

0 ,

0431

1

0

1

166

172

21~ 231 C',0215 0,1195 C,C421

0 ,

0797

O,O4?l Cl,

':.797

0,05('(; \,', l())~'

(;

,1

C75

C',19~~

0 ,

258 C

,

47

P,R

l,

en

C:,OG215T e -6,1Î60

'l'

abel

?

C

,

32

7

₆

e

,

Ul?

0,17''.:4

C

,

3275

ü

,

7B70

1 ,

664

",)

0,4755

0 ,

1765

":,3C3 (1 ..( Q&:, .I' , ,/~'" 0,,418 1,3~3 C,

,:15

₁

_,

_OC4

1 ,

n(,t;

--/ . '

2 ,7

81

1 ,

72".:

?,12R. 2,320

2 ,

658 _'"

-u,O

'

-14,7

H

f I -.z;', t ~ 0- 2 A gas H'1"jKg s een x J. zfuw tota.al kca1/kg~.e,t •

'.'

oevoeren

aaYl TIeactiewarJ", te; afgas.

afgas kcal/~Z1

op

'i' V&:!1 c'esbetr.

'" _l1:;_{- -} 'I ₁ '" ... eer. _z_or.e'" eh _._{l.eglr,d~l'1n}'.. _.

'r

(exclusief

GO?

uit

kalksteen.)

1 l?

,

19

, e 600,1 kca1/JI;m3 :, ? ?2, (, 0, C)7

hG4

,

5

3

37 ,4

. 0,40 60G,1

4

30

(1 ." v 0,64 6C,1

5

48 ,6

1.68

598

6

54 ,

3

4 ,

68

590 -;

₆₃

_,

₇

₁₅

_,

₃₈

₅₆₆

,

e

85 ,

?

44,

8

519 ".

"

1 ,

6

-426+0,263'1'

1165-0,3

11

)'1' e ' e +o,OBZ53T e 2,C32 L .-,."'. J, r ) ),782 b,Y)

l

?

,

Ob

h

,

64

16,72

8 ,

39 :)7

.n

le,0

37 ,11

13 ,

97

51,08

25 ,

05 1~,13

0 ,346T

_e

-4

4,4-116S

-

n

_\.._,~;1r;T _,-., _e

.

100

~!-". ,... ':~~~~ f40, .... )1 .~ !,:~1'1 , '''' " ,:,.

-

~ ~, ..,,4 ... ~. , _, ~. "~-<'~

\!

.~ ':-::1:~'" ~(~~~'.'~ .. '-~."

C

,

346T

e -424,4. .

j

:

~

.

"~

'l'otale hoeveelheid afeas e.x~lusief _G02uH }~alksteen x =0,7613 + 1165 -0, ~45Te Ntn Ik,!<~

o

RU een temperatuur T '" 1700 C wordt slechts de

bovenste

8 centimeter van de

e

niet aan de

vo

or.-

aarde

voor een

oppervla.ktetemneratuur

van

1100

oe

voldaan.

D'it is gezien de gedeeltelijke dissoci,'-'.tie van öe KalksteL:! in de voorwaru'l~dne verv~- '

loosb~.

De totale :,oeveelheir! afgas inclusief CC

(16)

I

.

1800

17SC

l~C(, lL1CC 17_,00

110C

,

.l ... ~ ... ~. -.,' .. ',." '":

,'1. '

15 ..

GasteMueratuur-grafiek. , ? 0 èJ(:: 69 kca1jm h C ~

..

A'r w , ~ i 2h _in

oe

~ca Im •. xlC' ~:·~,2 00'::; 2',:2 365 112 1(;2

ij5

,3

~îJ 4~~ ,~:

61

;:h!,O

_4C

18,(')6 I)r'" " I l::,(; ₁₇ ~ r: ll'. , ,',1 " 3,12 .. T in

oe

1900

14tÎ₅ 1262

1195

1161 1140 ll27 1117 111:) 1105 hb in i71. 0,03 0,14 0,48, 1,o1 1,6t!

i

,

54

3,04

3,65

4,lA

11,45

~ ).t • ;.,,:,:I~ ,,' ,,'fr .... -t.;

(17)

'. ' y , ,,' 1

I

,'

,

1

I.

,

..

I

,

: .'

(

l:i;' !~ •• ' r f _ !.

~r

'

.'

> •

.

:,). " .. ~-. .

'

-. '

.

, 1":.. •. -, ' '\j.-~, !'( '-'.: ~ J ' . 'i..,.~, . • ",' '.

16.

Tabel 3 '.' .~ '"

Ta.bel. voor de berekenir*" van de voor do verwarminK van de toe te voeren gassen

benodigd,e warmte ,als de toevoe:- geschiedt op de temperatuurT b van de des~treffendè

z8ne.Als begintemTJeratuur VQ!l lucht en aarc1p.;as :i IS lC',oC genomen • .De 600rtelljke

warmte va.."l beiden is constant vero!îc:erstelll.

z6ne

'/, _~

r~m lucht

kca.l

l'l'!l/

,ras

kcal

kl'" steen kg steen kc: steen k_':>c" steen

I' -2

-

~ x l' :, Ir; .-1

l0

9C

2, ()C t), [='9 _1,

_J::

\ ....

,

'.: / 1 .J-2 ·lUC

"'

,

69

' '} qc:::, _?,~'.:, 1,71 ..L.L., _... ,

.

3

112(,

6 ,2

0

21 t 9~> ~ '-

,

7t. ; 2,°0 4 f',2(, ?~,52 >, (,') ~,lG ') 1160 ;1 t ~J6 ₃₀_,_?') ₍_,_"8

3 ,

00 "

C;

,A4

36,65

ï,6(; 4,8;,

7

13,77 ;),8 lCi.(,? ," , 10 2t.

,6

6

1

0 6,4

1'_.'\ _•-_ol _ll~,_:

_:1

I;

_-SR

_,

₎

_x

_5Cl

_x _7(,1 _x _6(,1_x

-74,

9~j

-F8,6

-

.,., 0 _-11,6₆ ! , .I ~o~l

98 ,

5

X t:,f'" ~ \.. • ..l x

7t

,

1

x 6(,1 x ,7.&Ptl! 1 t,~; 9 -5~1 -li ,t) . 1_' ... , " .

(18)

",

•

" .: . .' ;. ... ,"~t.

":";':/~~'1,~:,,*~!::"1~'/~';?":~"

tè;:',;

17 .

,'., '; ~ .~- .

"

':;~.~"" ~~t:~'-'j~~~f'.

.,'. ~-. 0,-': .. . ~~. 1,0"

'

~r~;li!nu~ r~

_{, ' - .}

'

g~

.

_".

V'o~erw~~ES2:Öne.

" ,

Om '(h.vo~ingua1'l:e ,zo goed mogelijk op ':ie brandzOne te

,

dienen

:'

cte

omstM(H..gh~den

zo

gekozen te worc1

e!1 dat het tempe):'atu.\l:rve"~hÏ:l :~~tMtt.l

'het ol'nervlak en het midden van de kalksteen aan het begin V&n

ne

br.l"ulz&e

.

'

~Q

.

'

.ogelt,ilt ,i,e .. De gemidfelde temperatuur van de kalksteen dient dan.' 900°<;"

'

te

,

zi.1!\":

·~~'~,

:;! . i"I-' • '."i .. ~.

dit houdt initlat aan het eind van de voorverwarmil"'~'Z~ne reeds

..,.ári

dekàl.k-atgefl"op't-reedt_... _{. .} .De dis$Ocia,tie van de kalksteen begint hij ~e~" t.1' ~mt~e$r.·t\1l

~&1'\

'

B

'

300C

'

;

~

'

1-eae

i

ie.nelheid

is dan nog klein.Fij

verder

b-lnnend

,

ringen

.,

vá:n.:.Jie{

,

frontinqe

}çall<..ste~m

.stUgt

~

,dissocüi.tietemperatuur snel tot

9OOoc~

." .~

Deze aanlo.oPller1,ode

_. _._.... wordt verwaEi.rlooed.Deze

verwaarlozing

is klein, '

/ledee,~teliJk geni,velleerd door de bU rl.e 'branrlzone gemaakte verwaarloz~.l'lIla.r W6'l"J!tfh~

imme!f'& 'in l\et bovel'lste pedeel t.e niet mef'r aan de dor'r \Juhrer gestelde .VOo:rIoH!l.Ücî~"'·~

van een op;pervlaktetemTH~ratuur var. 110G ( j e volrlaan.

A~ezie!ld€ v-oorverwarmin", ven de kalkste8" zo la..v,zaam mogel~jk

diemt

'te

om 'een zo vlak mogeHjk tempel'atuurprofiel te h811 n havenJworctt ~e temperatuUl! va.n

V'oorterwarmenre afgas 'noor inspui ten van ~;ekoel6. afga:!! uit de wa.rmtewissal~, .. .' ',,'

verlafgà van

nooOc

tot fiie temperatu,.r Yla&.rbij binnen redP.lijke tijd de kalkst~~"" o

nog juist

op

900 C

gebracht kan worden.

Door f~' trial and error " is èeze tempera tU1.l.r bepaalf~; hij bl~jkt 1100 oe te- zUlt.

De eindtemperatuur T

k volgt uit de warmte'oalp.ns over de gehele rsactor

, Hierrloo~ ligt de totale hoeveelheid afgas riOOl' df' voorverwarmings'z"ne vast.

Voor,de voo'lNerwarmingez6ne inclusief wal"!(:ver:J.ies ( 13 kcal/kg steen)

is

dan

per kR kalksteen 0,1:73 Nm:z. afgas van 17COoC en

C

,2g7Nm~

125°(; nodig . Totaal gasdebiet 0, 7(,0

~

:

m3

afgas V<.U1 1l,''''J.C per kg j.'alksteen.·

Aangezien Iic-t 'emperatuurnrofiel in C:f' kalksteen niet recht iSjmoet de voo!"verllai'r!--

';";-minKsz~ne stapsgew~6 berekenrl worden.

Voor iedere stap wordt'de gemiddelde gastenreratuur berekend eh hie!uit,met'

(19)

vv-

_o ₍

_{T ,}

('> '2~

,

1

+

0 ,

06 Ier:

)

dJ,.!."

-1f.

?

0 kCB.l/m

h C

/

Met behulp- van de waarde van

~

R

wordt in grafiek 5 ( 'zie lieiligenstaedt )

-~

,1e bi,ibehorende waarde van "t gezocht. Hierl:lee wordt de waarde van ~

berekend. Het be-hul1) rla.a.rva.n,en het logarithmisch 'gemiddelde van htH

verschil gas-ka.lksteen wordt volgens de formule

'I' - '1' A t ..

!~

. 2,30': log _ 1

T T

2

ns

verwanninp-sti,id voor de des'tetreffenoe trap berekend.

Door somn~ren van de t(Wen va.n de verschillende trapnen vindt men de tot~e.

vOörverwarmingst~td. Vermenigvuldigen met de voor een productie van

30

vereiste kalksteensnelheir. v m, peeft dan de hoogte van (le voorver'Wa.:t'min@.hne~' "

, De resultaten van oeze bereYeningen Z:,lr. gegeven in tabel 4.

(20)

" lP fl. Graf jek t. t:rafj ek I tC

C

,

9

C,8 Ot7

r

_.

_,

r;

-Ot)

O

_...

,

?

,

0 ,

1

1 '2

₄

"". . ' "'. <,

(21)

. ' : . ' . ' ; ,

. .

<...~

'.' ..

~ '.

.

'.': .: ... · , .••• 1

· ~.et'akè#J.~

;

~

"

de ~ol~rif;~(U,lrmhig~

.. z:5ne.·

' . .. :~. ."~: . . ... :. , ~. :.. ,

Q-1W

.:

ió;~ , l~to.P. '2'2~t"8.: . '. .. 200-300'" 25,({ jOC~"

26,.A'

400-500

29

"

500-600

31,1

600-700

)3,C

700-800 .34,7

600-850 1:',0

850-90C

20,1

--b

_':.

:

T

_gas

.. '.

T6Ul_~~. °C. 00.

17 '

16?

85

245

93

334 1(;(;

₄₃₀

·10B

₅₃₄

.116

646

12.3 766

129

892 .-._!.!."

₉₉₁

75 1064

i

_f

~

125°c

'../

. e.. . ... ,,' '''. '",;,., ..

Af

ga8~eve~~~~d·::O'~·1~O

..

Begint

efrtper;t~~

:

:.r~

·:

..

....

· .

...

~''''

''

v

g&f3

.

~ '

O:.4'Jitll~~~~;-.:

v:f

· o

"~.

. ....:..

!?

. C'(Ji

T

:kc$.l

m:

2 _:ht:l

_c

_{· .}

37.,

39,0

41,0

42,8

44,9

47,1

4~,6 ')2,2

54,2

~:)

5 ,

7

1~55<

1,63

1,71

1,79

1,87

1,96

2,0(,

2,18

2.,26

2,32

..,

.

'. O.14~. ',f" ...

..

_ .. -' . "

0,·7,32

'

_;::

b~

.:

22~

_{.. :}

0;

. ;,

d~ ~M:~

'("·

Q;~~

:

.. 0,72.4, Ct

711 '

0,701

0,69,1

0,298

' "

0,412

0,6S0. C,}15

_0.421

6,

,49'

<'

.. , ."'. . , . ' .. ' - '

0 ,664

0,329

:

0,654

0,3'38

0 ,647

C,345

0 .432

0,

'

116

) . ., ~ .

Tcrta1e voorverwe.rrlir.gstiJd

3,74

uur,.hoogte voorven'armingsz~e

5,11

m •.

(22)

/ie

.

berekening van de koelz<5ne.

De

getrande kalk aan het einde van de l-ranrlz6ne heeft een gemiddelde

o tr ,I

van 1014

C

.

Door

trial

and

error"

wordt de miniPiale

hoeveelheid

lucht,nod~

" .

om deze kalk'tot 50°C te koelen,bepaald.Bt epn begintemperatuur

van

de

koellucht

o

°

van 10 C

tl~kt

hU een eind

temperatuur v~~

de

lucht van 791

~

betrokken

o

p

1 kg kalkste-en

(

0 ,585

kg-

kalk ::

nodig te zJ.,in.

De

berekening van de

koelz~ne

verloopt

dar;

ana.loog aan

(He

van

de

(23)

~erekenin€ van ~e koelz6ne.

r

--'1' -1 1014

950

~50

900

800 700 60C 5(0 400 20C 200 100

...

af.ge g. AT warrr:te. lucht kcal

oe

kg steer.

6,0

₄₅

4 ,

3 1C

,

85

'"TM I! 11,10

₇₉

11, ')3

11 ,

57

82 11,80 12,85

86

12,?A 87 1::'>,52

B

q ' / 1),26

₄₇

_,

₅

0,.., v

77C

67E:

271

lR~

97

31

?l. 'l'abcl

5 .

?8,2 ?7 ' , I , J. 2,7.', 1"", ",. ... ! , :- ! • "n , ,jO " 1.

99

1,;1 - - - ---~ .,' lucht = 791°C e

0 ,

446 Nm

3

1ucht/kg

kalksteen

0 ,

276

m/sec.

v-;-

='

0 ,5

?5

o h

(:

,

602 0

,

296 O

,

607

( ,296 ",,622 0, ';07

(;

,

(54 C

,

)?8

0 ,3

57 O

,

69? 0

,366

T '"

- J . 1 log

T

-T

2 0,114 0,114 (),?(io 0,285

CJ

,

426 ':)

,

:,15

O,()4P. t ,

(:

,

07A

f),üï~ 0,120 0,200

C

,31

4

0,503 C,707

1,ç50

0,472

To

t.;I.é

koeltljCi z6ne 1

t/m

11 4,415

uur. 'Ioogte koelzone 6,1(. I!l

If.; .... <,~

(24)

?? J, c... •

Fèrekening van de aan de brandzones toe te voeren hoeveelheden gassen nodig

om de afgassen en de overmaat lucht afi<omstiG uit de koelz~ne op de eindtemperatuur

,Te van de desbetreffende ~6ne te brengen. De hoeveelheid lucI,t aan -het begin van

z~ne 1 ligt vast doordat in de koelzêne slechts een beF€r~te orwarming van de

lucht plaats heeft.Om de lucht uit de }:oRlz6ne èe vereiste \emperatuur V00T cie

eerste. verbrandingsz6ne te eeven wl)rdt luc~'.t van 16200C uit de warmte\dsgel~ar

bjjgemengd. De totale hoeveeH,eid lucht aan het begin van de Poerste brandz~ne

wordt dan 0,714 Nm

3

/kg kalksteen. In de brandzones 1

.

tj.1

: .

'vTdt deZ€' overmaat lucht

or- T gebracht c'ûor toevoeren van een hoe1'eelheid lucht uit d,~ warmtewisselaar

. e

tllet een tem-peratuur van 1(20

oe.

In brar.è.zêne 8 feteurt dit c100r de verbranding

'r

van een kleine hoeveelhei(~ af,r~gas.t·ierè8Gr onstaat e~n kleine hoeveelheii1 afgas

extra boven de bÜ de berekening van tet ideaalgeval bepaalde ~oeveelheid.

VQor d~ verhitting hiervan is de.hr~oor in zone

9

weer een kleine extra

eas-

en

luchttoevoer norh§':.

De resultaten van deze terp.keninVen z~in in tatel (; weergegeven.

Ta-tjel

₆

_.

z~ne.

T

b l' e Ga~t()evoer j,u~h t to{~vjer JJuchtvf>rbruik Luoht

rest

Extra.

Nm

x 10-'

Nm.l x F -T:: 16200_Ç _T

₌

₁₆₂₀0_C _Nn

..,

_'

_x

10-~

Nm

5

_x 10-,7 _Nln

3

_x 1 1100

11?O

1,55

::>

,

58

2,OC.

72,9

-> 2

· 1120

·

113 °

';:>,85

: " 93

3,(--,9

69,1 ~ 1130

1150

4,78

1, S'C 6,20

64 ,9

.' ...

.

• I a.f~ "

10 ..

2 .

'

4 Ü.5

Q

1170 ~05 1·,7C 8,26

_58,4

'-,.,-.. ) ~ . :~,.,

₅

_'·,

_.

'1170,"

₁₁₉₆

_6,38

_2,19 ₈_,₂₆

_52.3

'.~.J '~ ·_~t,,, _>" _.~~ _: ~ <. ,

_ll9.6

'1246,

7,60

4,7

9 ,

R4

47,2

13~G 10.62

13,6

13 .

,1

7 ,

41,0

"1366

16<0

.19~1 + 2,00

24,6{'

+

2 .

,

'

7

,1~.,6.,. " ~ ',.-' "

9

1

6

?ö

1700

21~7 + 1,1

29,4

-

19,6

28,0. -+-

1.4

~""'--,

...

'/llo:~~ 's~e .'-"'. .. ~ ;-'~. : 1

ti"

9 62,7

108

f

7 '

100.1 ,

(25)

,---j.'

~..

en invoerhoogten van

de

gassen

in de

brandzóne,nodig om het

2

gèwenste

temperatuurprofiel

.

te hanc'ihaven, ot een we~kzar:!e

oY€'1doorsr.ede

van

5

m

en

een

.

productie van 150 ton kalk

/24 uur

.

&.

toevoer 3868

kg

lucht/uur l620

0

C

lucht

gas

toevoer

or

1 ~20oC

kg/uur

1

₃₇₂

2

13.4 '3

-

274

4

246

6

316

768 1963

.

-

.

-14,) 26,"3

44,1

46,6

58,8

70 ,

1

98

195

210

b

.

afvoer afgas

1700

0

c

'

13 '

6 '

95 kg/uur

c.aanvoer

gekoeló

afgas

0 .•• ;.

1 5,2m

1

b

4 ,

7lT1

1

6 ,

lm

voorverwar-minc'Szt5ns

---

...

--...

_---brandz6ne .. ..

_---_ ...

----koelz6ne

2,6

m

schaal 1:1

00 .

c

9

8

7

6

')

4

3

2 1 a

N.E.De grootte van de afstanden a.-I en

h

,...c

zijn afha.l'lkelijk

van

(je mate

van

dwars-'!Il&nR'ing~res.p de mate

van

terugmene;ing va.n

(ie

e;asstromen

.

Zij

dienen

door

een

"Zo

gelUkmatig

mogel~k

over de doorsnede verdeelde

gasinvoer zo

kleL~

mogelijk

geh~uden

te wo-rden.

~.~ .. ' .... ~ ... ::.~~!. ~. ~ ... '.:~. ,,-: .:~:-_i.;

...

(26)

1. ' " ' . : , . \ ' : " ~".~' J"': t·1 -. I "'i, ~; ."~" _{:it" ."} ,,' 24 .. ' ".

Ma8sa8trom~

~

in

kg

per uur bD een werkzame ovendoorsnede van

5 m2

• ••• ... <

productie 150

ton k~k

per

24 uur

, j " '" .~ kalksteen 11160

leoe

' " / ~,

'lu

cht

o

1620 C

.

-

. ~ ~:;;" 0', ",""

lucht 9262

IOoe , , "" q •• ,

.

, afgu

','?oe

oe

,

: .'

I~

L:

IfI~O

\ANi

_.

_b_t~

_.

~lb~

,b"'~o

'

'1}

.~ , .,;'

.

. ~ ;,.'.,:.

.

'17b1.(

.- ,

" ':J',. ~

?Jl~.

',;;;;·;_~.~{L :ft~f,~7 ~:;~1:/' :'~', """~.'"'''' "_~t"

... :;,

(27)

- - - -- - - - --;'

"

Warlnteb~la.tis ~

,

'. . " , '~ ~ ,.'1. ;,", ," iJl' " , " .\ .. -~ ...

6

3.144 x

10

kJ/Uur

, , . .i. _.._..._;._.... .-'.'j, l.\Hi

Afvoer

kalk

'

op

56'1f

, '(

! . ', .; • • ,' • . Af g~' vpQ-X'Verw .:'Z~ne . Q , •. , ' " op

1?5

c

.

~ A,fgas o op

30<?

c

kristalio'áter

Reactiewarmte Wanèverliezen reactor warmtewisselaar ." \ ,'!'; .~. ~ • :.(0.-,

0',243

:

0,23.3

"

..

;' ;

(28)

,..

\ .

26

Conclusie:

Het is in principe mogel~k een met aardgas gestookte kalkoven te ontwerp€n

gébaseerd op de berekening van J.Wuhrer vony àe br~~àt~d van kalksteenbollen.

De capacit;eit van een dergel\ike oven is aanmerke" ijk groter tlen die van een conventionele oven van dezelfde af~etingen,joor een betere aanpassing van de

warmteaanvoér aan de warmtebehoefte.Door voorverhitting V~~ luctt en aardgas door

een gedeelte van het afgas,en koelen van t~e voorverwarmingszone met gekoeld atgas, kan een hoog thermisch rendement verkregen ' ... orr~en.

')

Voor een pronuctie .van 30 ton kalk /m" ovendoorsnede per 24 uur ui tp;aande van kalketeenbollen van 10 cm diarneter,dient df' werkzame schachthoogte

minstens-1.6

meter te zjjn.

"

(29)

.

-.

.

..

~:. ~ ...

....-;

• .'v.:."' ',l .J.WUhftl',G.Rademaoher, f>1athematische rehanrHu.'1g des ,Problemes der Ents.U1:'Ung ,. ," :. ,. '

\,:. .

,

'

.. -}: ':;~ von

stuckigen

Carbonaten insèesondere von Kalkstein. Chem. Ing.'l'eebn.~

(1956) ""

.

...

-

,-",

~ ". " . . . . . .

<.~'~' '2 • .c~C".Fu~as .. _ The xate of calcination of I,imestone. Inè..Eng.Chern. ~

3.'R.T.Haslam,V.·C.Smith,Flow of heat tr.rougr. limestone and line.

.

' ':

<

Ind

.

E~g

.

Chem

.

20 (1927) 170-174 •

.',::" / 4.Q,W~e-ovic8. VeJreinfachte Eerechntmg ner E:nts1{urunp:szeit beim Kal'~breY\..!'~en •

.

R".adex Rundschau (1959) 492-500

.

1 " .

'f

5 .

H

.

Eigen, Der Hochleistungskalkschachtofen.'l'onindustrie Zeitung

e3 (1959)

2~

"

'

6

• .

V.J.l}.J:be.Artikelenserie j.!l Rock ProduGts oktober-

1947

blz. lOG e.v.

7 ..

W.Heilige.nstaedt.wlLrmetechn1.sche Hechnuncen für Industrieören.blz. 216-241,