ALLEGATO SIA_3_Tempi permanenza gas

CEMENTERIA DI VERNASCA - FORNO DI COTTURA CLINKER
DETERMINAZIONE DEL TEMPO DI PERMANENZA DEI GAS DI COMBUSTIONE E
DI DECARBONATAZIONE ALL’INTERNO DEL CALCINATORE E DEL FORNO
1.
Calcinatore
Il calcolo del tempo di permanenza dei gas di combustione all’interno del calcinatore viene
effettuato nelle condizioni dell’attuale carico termico, corrispondente, nel caso di cocombustione di petcoke e CarboNeXT®, ad una portata totale di combustibili di circa 7,0 t/h.
1.1. Calcolo volume del calcinatore
Tutte le misure utilizzate sono state desunte dalle dimensioni riportate sui prospetti
quotati (cfr. Allegato A) e sono al netto del rivestimento refrattario.
1.1.1. Tratto inclinato condotta ascendente
• Primo tratto a sezione non costante V = 27,4 m3
• Secondo tratto a sezione costante V = 93,4 m3
• Volume totale V = 120,8 m3
1.1.2. Tratto verticale condotta ascendente
• Volume totale V = 145,8 m3
1.1.3. Tratto curvo condotta ascendente
• Volume totale V = 75,0 m3
1.1.4. Tratto di raccordo fra condotta ascendente e discendente
•
•
•
•
Volume tratto rettilineo ascendente V = 19,0 m3
Volume tramoggia di raccordo V= 42,3 m3
Volume tratto rettilineo discendente V = 17,1 m3
Volume totale V = 78,4 m3
1.1.5. Tratto curvo condotta discendente
• Volume totale V = 75,0 m3
1.1.6. Tratto verticale condotta discendente
• Volume totale V = 147,6 m3
1.1.7. Tratto inclinato condotta discendente
• Volume massimo V = 44,5 m3
• Volume minimo V = 33,0 m3
• Volume medio V = 38,8 m3
Volume totale calcinatore [V] = 120,8+145,8+75,0+78,4+75,0+147,6+38,8 = 681,4 m3
1.2. Calcolo volume dei gas di combustione e di decarbonatazione
- Portata combustibile - petcoke
= 2000 kg/h
- Portata combustibile - CarboNeXT® = 5000 kg/h
- PCI petcoke
= 8100 kcal/kg
- PCI CarboNeXT® = 5000 kcal/kg
- PCI mix ponderale = 5886 kcal/kg
Temperatura gas = 875°C
[nb: si assume come temperatura dei gas di combustione il valore medio nel range di valori
usualmente riscontrato (850÷900°C) nel calcinatore]
a)
Il volume dei gas teorici di combustione (O2=0%), nel caso di combustibili solidi, può
essere calcolato con la formula seguente, basata sul potere calorifico e sulla portata di
combustibile:
PCI combustibile
Vgas combustione (0%O2) = Qcombustibile x [ 0,89 ---------------------- + 1,65 ] [Nm3/h]
1000
nel caso specifico:
• V1 = 17.718 Nm3/h (petcoke)
• V2 = 30.500 Nm3/h (CarboNeXT®)
quindi: Vgas di combustione (0%O2) = 48.218 Nm3/h
b)
Il volume dei gas di decarbonatazione (O2=0%), può essere calcolato con la seguente
formula:
Vgas di decarbonatazione (0%O2) = P x J x W x T / D
[Nm3/h]
dove:
- P = produzione clinker = 112,5 t/h
- J = quota di farina alimentata al calcinatore = 100 %
- W = grado di calcinazione della farina alimentata al calcinatore = 90 %
- T = Kg di CO2 emesse per ton di clinker = 0,511
- D = massa volumica della CO2 = 1,977
Vgas di decarbonatazione (0%O2) = 112,5 x 1 x 0,9 x 511 / 1,977= 26.170 Nm3/h
c)
Volume totale = Vgas combustione (0%O2) + Vgas di decarbonatazione (0%O2)
V tot = 48.218 + 26.170 = 74.388 Nm3/h
d)
Il volume effettivo dei gas totali nel calcinatore, riferito alla temperatura di 875°C e al
tenore di O2=2%, è pari a:
Veffettivo gas combustione = 74.388 Nm3/h x [21 /(21-2)] x [(875+273) /273] =
= 345.738 m3/h
------- pari a: 96,0 m3/s
1.3. Tempo di permanenza gas di combustione nel calcinatore
Tempo di permanenza = 681,4 m3 / 96,0 m3/s = 7,1 s
2.
Forno rotante
Il calcolo del tempo di permanenza dei gas di combustione all’interno del forno rotante viene
effettuato nelle condizioni dell’attuale carico termico, corrispondente, nel caso di cocombustione di petcoke e CarboNeXT®, ad una portata totale di combustibili di circa 7,3 t/h.
2.1. Calcolo volume del forno
- Diametro forno = 3,6 m (al netto del rivestimento refrattario)
- Lunghezza forno = 58 m
- Sezione forno 10,2 m2
Volume forno = 590,1 m3
2.2. Calcolo volume dei gas di combustione
- Portata combustibile - petcoke
= 4300 kg/h
- Portata combustibile - CarboNeXT® = 3000 kg/h
- PCI petcoke
= 8100 kcal/kg
- PCI CarboNeXT® = 5000 kcal/kg
- PCI mix ponderale = 6826 kcal/kg
- Temperatura gas = 1150°C
[nb: si assume come temperatura dei gas di combustione il valore medio nel range di valori
usualmente riscontrato (1100÷1200°C)]
nel caso specifico, il volume dei gas teorici di combustione (O2=0%) risulta:
• V1 = 38.094 Nm3/h (petcoke)
• V2 = 18.300 Nm3/h (CarboNeXT®)
quindi: Vgas di combustione (0%O2) = 56.394 Nm3/h
9 Il volume effettivo dei gas totali, riferito alla temperatura di 1150°C e al tenore di
O2=2%, è pari a:
Veffettivo gas combustione = 56.394 Nm3/h x [21 /(21-2)] x [(1150+273) /273]
= 324.893 m3/h ------- pari a: 90,2 m3/s
2.3. Tempo di permanenza gas di combustione nel forno rotante
Tempo di permanenza = 590,1 m3 / 90,2 m3/s
= 6,5 s
ALLEGATO A
0
09/05/2014
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Op. mod.
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CONTROLLED
Approvato Da
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Stabilimento di Vernasca (PC)
Torre Cicloni
Condotti Calcinatore
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