Содержание:
Задание 2
Введение. 3
1. Расчет горения топлива. 6
2. Материальный баланс цементной вращающейся печи. 7
3. Тепловой баланс холодильника 9
4. Тепловой баланс вращающейся печи. 11
5. Сводные данные. 14
Таблица 6. Материальный баланс печи 14
6. Аэродинамический расчет 15
Заключение. 18
Литература 19
Теплотехническая эффективность замены барабанного холодильника на колосниковый на Паранайском цементном заводе.
Исходные данные для расчета.
Сырьё – извесняк
Производительность печи =10 т/ч
Размеры печи 2,90х2,44х56
Топливо – уголь
| Wг | Aг | Sсб, % | Сг | Нг | Nг | Oг | Sг | Vг | α |
| 2,7 | 30 | 0,5 | 84,0 | 5,2 | 1,4 | 8,7 | 0,7 | 35 | 1,15 |
Qтп=21000
Химико-минералогический состав.
С3S=50%
C2S=23%
C3A=10%
C4AF=12%
%Al2O3 = 3,73
ПППс = 34,4
Наиболее распространёнными холодильниками клинкера являются рекуператорные (планетарные), колосниковые и барабанные (трубные). Известны и другие виды холодильников, но масштабы их применения в промышленности менее значительны.
В этой работе предлагается замена барабанного холодильника на колсниковый на Паранайском цементном заводе.
Барабанный (трубный) холодильник представляет собой металлический барабан диаметром 2,5—6,0 м и длиной 20—100 м, вращающийся на бандажах и опорных роликах с частотой 3—6 об/мин. Кожух холодильника обычно, имеет такой же диаметр, что и кожух печи. Привод барабана, так же как и привод вращающейся печи, состоит из электродвигателя, редуктора, венцовой и подвенцовой шестерен. Угол наклона барабана к горизонту равен 4— 6°. Горячая часть барабана отфутерована шамотным кирпичом или чугунными плитами. На остальной части корпуса барабана в шахматном порядке установлены лопасти (швеллеры), которые пересыпают клинкер и способствуют увеличению поверхности теплообмена. Мелкий клинкер после выхода из печи просыпается через решетку, а крупные его куски направляются в дробилку. Загрузочное устройство холодильника выполнено в виде керамической шахты с наклонным дном. Места соединения шахты с головкой печи и барабаном холодильника уплотняются. В барабанном холодильнике клинкер охлаждается с 1273—1373 до 373—573 К. Охлаждающий воздух, нагреваемый до температуры 773—873 К, используется в качестве вторичного воздуха.
Барабанный холодильник у печи с циклонными теплообменниками производительностью 1800 т/сут имеет диаметр 4,6 м и длину 50 м, угол его наклона 4,5°, а частота вращения 2,4 об/мин. Он эффективно работает, если футерован огнеупорной массой на 70— 80% своей длины, а на участке между 16 и 28 м в нем устаиовлены литые лопатки и далее до конца холодильника —лопатки из стального листа. Вместо лопаток можно устанавливать ковши из жаростойкого литья. Для понижения температуры клинкера до 423— 473 К необходимо впрыскивание воды внутрь барабана при расходе ее около 3 м3/ч. Барабанный холодильник не оборудуется дробилкой, так как крупные зерна клинкера разбиваются при пересыпании. Преимуществами барабанных холодильников являются простота конструкции и надежность в эксплуатации, отсутствие избыточного воздуха, относительно низкий расход электроэнергии. К. недостаткам холодильника относится недостаточно строго регулируемое количество вторичного воздуха, большая его запыленность, что ухуджает видимость в печи, необходимость установки вращающихся печей на высоких фундаментах, Недостаточно высокая стойкость пересыпающих лопаток и полок. Возможный перегрев нефутерованного корпуса холодильника до 523—673 К частично устраняется путем орошения его водой. Барабанные холодильники распространены недостаточно широко.
Колосниковые холодильники различных конструкций работают по одному и тому же принципу — охлаждение клинкера осуществляется присасыванием воздуха сквозь его слой. Колосниковые холодильники имеют колосниковую решетку, состоящую из отдельных колосников — палет, на которой слоем толщиной 150—300 мм распределяется горячий клинкер. Холодный воздух подается под решетку и проходит слой клинкера, охлаждая последний до 333— 353 К.
В промышленности применяют колосниковые холодильники некоторых марок, отличающиеся один от другого некоторыми конструктивными особенностями.
В холодильниках «Волга» и «Фуллер» горизонтальные колосниковые решетки изготовлены из одинакового количества чередующихся подвижных и неподвижных колосников Решетка заключена в металлический кожух, верхняя часть которого отфутерована шамотным огнеупором. Неподвижные колосники решетки прочно закреплены в кожухе, а подвижные смонтированы на общей раме и совершают возвратно-поступательное движение с помощью кривошипно-шатунного механизма, благодаря чему осуществляется продвижение клинкера, лежащего на решетке слое толщиной 150—300 мм. Рамы совершают 8-16 движений в минуту при величине хода до 100 мм. Зазор между плитами достигает 5—8 мм, а живое сечение всей решетки—10%. Подрешеточное пространство разделено на две, три зоны и более в зависимости от габаритов холодильника. В секции камеры подается холодный воздух, наиболее горячая часть которого (из 1-й секции) используется в качестве вторичного воздуха, а остальная часть (из двух секций отводится наружу. Для резкого охлаждения клинкера и равномерного распределения его на решетке применяют острое дутье воздуха высокого давления или ступенчатую наклонную решетку. В разгрузочном конце холодильника установлены решетка или грохот, отсеивающие нор малыше зерна клинкера и направляющие крупные зерна в дробилку. Под колосниковой решеткой установлен скребковый , транспортер для удаления мелких фракций клинкера, просыпавшихся через зазоры между колосниками.
Одной из наиболее изученных в настоящее время схем является совмещение колосникового холодильника с шахтно-секционным холодильником . Клинкер охлаждается от 1623 до —673 К в колосниковом холодильнике, при этом весь охлаждающий воздух поступает в печь. Затем клинкер проходит дробилку предварительного дробления и подается во второй холодильник, представляющий собой систему шахтных секций, в которые горячий клинкер загружается сверху с помощью элеватора, скребкового конвейера и поворотных заслонок. Клинкер движется по шахтам вниз со скоростью 2,5—3 см/мин и проходит их за 2—3 ч. Выгрузка клинкера с температурой 343—353 К синхронизирована с нагрузкой. Холодный воздух низкого давления., по специальным трубопроводам, проходящим в шахтах-секциях, подается сверху вниз и нагревается до 333—373 К, после чего направляется в колосниковый холодильник. Так как воздух не контактирует с клинкером, то он не содержит пыли и понуждается в очистке.
Экономичен также двойной просос охлаждающего воздуха через слой клинкера в разных камерах. В этом случае температура подогрева вторичного воздуха может достигать 1073—1173 К.
К недостаткам колосниковых холодильников относят то что они имеют сложную конструкцию и много движущихся частей, часто выходящих из строя. При охлаждении мелкого клинкера значительная часть его просеивается через отверстия между колосниками и перегружает скребковый транспортер, что вызывает остановку агрегата. Однако они характеризуются высокой удельной производительностью [800— 900 кг/(м2.ч)] и глубоким (до 323—353 К) охлаждением клинкера. В связи с тем что найдены способы уменьшения, степени влияний отмеченных недостатков, в последнее время стали проектироваться колосниковые холодильники как средней, так и большой (3000 -10000 т/сут) производительности.
| WP | Ap | Сp | Нp | Np | Op | Sp |
| 2,03 | 22,6 | 63,3 | 3,92 | 1,06 | 6,56 | 0,53 |
1.1 Теоретический объемный и массовый расход воздуха.
Lв0 = 0,0889 ∙ Сp +0,265 ∙ Нp + 0,333(Op - Sp) = 0,088∙63,3 + 0,265 ∙ 3,92 + 0,0333(6,56 – 0,53)=6,465 [нм3/кг. т.]
mв0 = 1,293 ∙ L в0 = 1,293 ∙ 6,465 = 8,359 [кг/кг т.]
1.2 Действительный расход воздуха
Lвд = α∙Lв0 = 1.15 ∙ 6,465 = 7,435 [нм3/кг. т.]
mв0 = α ∙ mв0 = 1.15 ∙ 8,359 = 9,613 [кг/кг т.]
1.3 выход продуктов горения
LCO2 = 0,0186 ∙ Cp = 0,0186 ∙ 63,3 = 1,117 [нм3/кг. т.]
L Н2О = 0,112 ∙ Нp + 0,0124 ∙ WP = 0,112 ∙ 3,92 + 0,0124∙ 2,03 = 0,464 [нм3/кг. т.]
L N2 = 0,79 ∙ Lвд + 0,018 ∙ Np =0,79 ∙ 7,435 + 0,08 ∙ 1,06 = 5,958 [нм3/кг. т.]
L SO2 = 0,007 ∙ Sp = 0,0075 ∙ 0,53 = 0,0037 [нм3/кг. т.]
L O2 = 0,21 ∙ (α – 1) ∙ Lв0 = 0,21 ∙ (1,15 – 1) ∙ 6,465 = 0,204 [нм3/кг. т.]
Lп.г.= 1,117 + 0,464 + 5,958 + 0,0037 + 0,204 = 7,807 [нм3/кг. т.]
m CO2 = 1,977 ∙ LCO2 = 1,977 ∙ 1,177 = 2,327 [кг/кг. т.]
m Н2О = 0,805 ∙ LН2О = 0,805 ∙ 0,464 = 0,374 [кг/кг. т.]
m N2 = 1,251 ∙ L N2 = 1,251 ∙ 5,958 = 7,453 [кг/кг. т.]
m SO2 = 2,928 ∙ L SO2 = 2,928 ∙ 0,0037 = 0,011 [кг/кг. т.]
m O2 = 1,429 ∙ L O2 = 1,429 ∙ 0,204 = 0,292 [кг/кг. т.]
m п.г.= 2,327 + 0,374 + 7,453 + 0,011 + 0,292 =10,457 [кг/кг. т.]
Таблица 1. Материальный баланс горения топлива.
| Приход материалов | Количество | Выход материалов | Количество |
| кг | кг | ||
| Топливо: Воздух действительный | 1 9,613 | 1. Углекис-лый газ 2. Водяные пары 3. Азот 4. Сернистый газ 5. Кислород 6. Ар | 2,327 0,374 7,453 0,011 0,292 0,226 |
| Итого: | 10,613 | Итого: | 10,683 |
Невязка: