Вращающаяся печь 5х185 м для обжига клинкера по мокрому способу

СОДЕРЖАНИЕ

ЗАДАНИЕНА ПРОЕКТИРОВАНИЕ			2
ВВЕДЕНИЕ			3
1.	ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕРАСЧЕТЫ ЦЕМЕНТНОЙВРАЩАЮЩЕЙСЯПЕЧИ		5
	1.1	Расчетгорения топлива	5
	1.2	Материальныйбаланс по сырью	8
	1.3	Теоретическиезатраты теплана клинкерообразование	9
	1.4	Тепловойбаланс печии определениеудельногорасхода топливана обжиг клинкера	10
	1.5	Материальныйбаланс установки	14
	1.6	Расчетпроизводительностипечи	14
	1.7	Выборпылеосадительныхустройств идымососа	15
	1.8	Топливосжигающееустройство	17
2.	СПЕЦИАЛЬНЫЕТЕПЛОВЫЕ РАСЧЕТЫ		18
	2.1	Расчетразмеровколосниковогохолодильника	18
	2.2	Подбордутьевыхвентиляторовдля колосниковыххолодильникови аппаратовдля обеспыливаниявыбрасываемоговоздуха	24
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙСПИСОК			27
ЗАКЛЮЧЕНИЕ			28

ЗАДАНИЕНА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

1. Темакурсовогопроекта: Вращающаясяпечь 5x185мдля обжигаклинкер помокрому способу.Топливо – газтюменский.

2. Содержаниепроекта: а) расчетыгорения топливаи печи по методическимуказаниям,спец. расчет– колосниковыйхолодильник;б) графика –горячий конецпечи с холодильником.

3. Особыедополнительныесведения:

Химическийсостав сырьевойсмеси, %

ППП	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	прочее	
35,47	14,1	3,63	2,58	42,35	1,46	0,41	100,0

Минералогическийсостав клинкера,%

C3S	C2S	C3A	C4AF	прочее	
55	22	8	12	3	100

Влажностьшлама W=36%

4. Прирасчете горениятоплива принять:W^P=1%;подогревавоздуха600 ^OC.

5. Тепловойбаланс установкисоставлятьбез холодильника,принимая температуры:

• окружающейсреды 10 ^OC

• клинкераиз печи 1100 ^OC

• воздухаиз холодильника 500 ^OC

(весьвоздух черезхолодильник)

• отходящихгазов 200^OC

• потерив окружающуюсреду 13^OC

ВВЕДЕНИЕ

Цементныйклинкер получаютв основном измокрых сырьевыхсмесей (шламов)с влажностьюот 30% до 50% во вращающихсяпечах, не имеющихзапечныхтеплоутилизаторов.К преимуществаммокрого способаобжига относятсяпростотаприготовлениясырьевой смеси,легкость достиженияоднородностиее состава,сравнительнонебольшиеэнергозатратыи достаточногигиеническиеусловия труда(отсутствиезапыленности).Недостаткоммокрого способаявляется повышенныйрасход топлива.

Вращающаясяпечь диаметром5 м и длиной185 м конструкцииУЗТМ (рис.),состоит изцилиндрическогокорпуса1, опирающегосячерез бандажи2 наопорные ролики3. Корпусимеет уклон3,5—4% и вращаетсясо скоростью0,5—1,2 об/мин. Приводпечи двойнойи состоит издвух электродвигателей4, двухредукторов5, двухподвенцовыхшестерен иодного венцовогоколеса 6.

Всередине печи,на одной из ееопор, устанавливаетсяпара роликов(горизонтально)для контроляза смещениемпечи вдоль оси(вниз или вверх).Вспомогательныйпривод включаетсяв работу приремонтах печи,в период розжигаи остановки,когда печьдолжна вращатьсямедленно. Шламподается впитательнуютрубу 7при помощиковшовых илиобъемных дозаторов,находящихсяу холодногоконца печи. Состороны головки8 в печьподается топливои воздух; врезультатесгорания топливаполучаютсягорячие газы,поток которыхнаправлен отгорячего концапечи к холодному—навстречудвижущемусяматериалу. Дляулучшениятеплопередачии обеспыливаниягазов внутрипечи в холодномее конце размещаетсяцепной фильтр-подогреватель9, создаетсяцепная завеса10 иустанавливаютсятеплообменники11. Пыль,уловленнаяза печью в результатегазоочистки,возвращаетсяобратно в печь.Она транспортируетсяпневмонасосомв бункер, а изнего при помощипериферийногозагружателя12 направляетсяв полую частьпечи, расположеннуюрядом с цепнойзавесой состороны горячегоконца. Клинкерохлаждаетсяв колосниково-переталкивающемхолодильнике14. Напечах длиной185 м корпус взоне спеканияоборудованустановкойдля водяногоохлаждения15 и центральнойсистемой смазки16.

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕРАСЧЕТЫ ЦЕМЕНТНОЙВРАЩАЮЩЕЙСЯПЕЧИ

1.1Расчет горениятоплива.

Всправочникенаходим составзаданного видатоплива нагорючую массуи влажностьрабочей массытоплива (W^P).

Топливо– природныйгаз Тюменскоеместорождение.

Составсухого газа,%

CH4с	C2H6с	C3H8с	C4H10с	C5H12с	N2с	
95,9	1,9	0,5	0,3	0,1	1,3	100

Сухоегазообразноетопливо пересчитываютна влажный газ,который подлежитсжиганию. Принимаемсодержаниевлаги 1%.

Пересчитываемсостав сухогогаза на влажныйрабочий газ:

CH₄^вл=CH₄^с((100-Н₂О)/ 100)=95,9 ((100-1) / 100)=94,94 %

Другиесоставляющиеостаются безизменений.

Составвлажного рабочего газа, %

CH4вл	C2H6вл	C3H8вл	C4H10вл	C5H12вл	N2вл	Н2О	
94,9	1,9	0,5	0,3	0,1	1,3	1	100

Газсжигается скоэффициентомрасхода воздуха=1,05.Воздух, идущийдля горения,подогреваетсядо 600^оС.Для газообразноготоплива теплотасгорания определяетсякак суммапроизведенийтепловых эффектовсоставляющихгорючих газовна их количество:

Q_н^р= 358,3*CH₄^вл+ 634*C₂H₆^вл+ 907,5*C₃H₈^вл+ 1179,8*C₄H₁₀^вл+ 1452,5*C₅H₁₂^вл

Q_н^р= 358,3*94,9 + 634*1,9 + 907,5*0,5 + 1179,8*0,3 + 1452,5*0,1 = 36160[кДж/м³]

Определяемрасход воздухана горение. Врасчетах принимаютследующийсостав воздуха: N₂– 79,0% O₂– 21,0%.

Находимтеоретическинеобходимыйрасход воздухадля горенияприродногогаза:

L_о= 0,0476 (2*CH₄^вл+ 3,5*C₂H₆^вл+ 5*C₃H₈^вл+ 6,5*C₄H₁₀^вл+ 8*C₅H₁₂^вл)=

=0,0476 (2*94,9 + 3,5*1,9 + 5*0,5 + 6,5*0,3 + 8*0,1) = 9,6 [м³/м³]

Принимаемвлагосодержаниевоздуха d=10 [г/(кг сух.воз.)] и находимтеоретическинеобходимоеколичествоатмосферноговоздуха с учетомего влажности:

L_о^’= (1 + 0,0016*d)L_о= 1,016*9,6 = 9,75 [м³/м³]

Действительноеколичествовоздуха прикоэффициентерасхода=1,05:

L_=*L_о= 1,05*9,6 = 10,08 [м³/м³]

Действительныйрасход атмосферноговоздуха приего влагосодержанииdсоставит:

L_^‘= (1 + 0,0016*d)L_= 1,016*10,08 = 10,24 [м³/м³]

Определяемобъем продуктовгорения:

V_CO2^т= 0.01(CH₄+ 2*C₂H₆+ 3*C₃H₈+ 4*C₄H₁₀+ 5*C₅H₁₂)=

=0,01(94,9 + 2*1,9 + 3*0,5 + 4*0,3 + 5*0,1) = 1,019 [м³/м³]

V_H2O^т= 0.01(2*CH₄+ 3*C₂H₆+ 4*C₃H₈+ 5*C₄H₁₀+ 6*C₅H₁₂+ H₂O+ 0.16*d*L_)=

=0,01(2*94,9+3*1,9+4*0,5 + 5*0,3 + 6*0,1 +1+ 0,16*10*10,08) = 2,157 [м³/м³]

V_O2^т= 0.21(- 1)L_о= 0,21(1,05 – 1)9,6 = 0,1 [м³/м³]

V_N2^т= 0.01*N₂+ 0.79*L_= 0,01*1,3 +0,79*10,08 = 7,976 [м³/м³]

Общееколичествопродуктовгорения:

V_^т= 1,019 + 2,157 + 0,1 + 7,976 = 11,252 [м³/м³]

Процентныйсостав продуктовгорения:

CO₂= (V_CO2^т*100) / V_^т= (1,019*100) /11,252 = 9,06 %

H₂O= 19,17 %

O₂= 0,89 %

N₂= 70,88 %

Материальныйбаланс горения:

приход	кг	расход	кг
Природныйгаз CH4= 94,9*0,717 C2H6= 1,9*1,359 C3H8= 0,5*2,02 C4H10= 0,3*2,84 C5H12= 0,1*3,218 N2= 1,3*1,251 H2O= 1*0,804 Воздух O2= 10,08*0,21*1,429*100 N2= 10,08*0,79*1,251*100 H2O= 0,16*10*10,08*0,804	68.04 2.58 1.01 0.852 0.322 1.626 0.804 302,49 996,2 12,97	Продуктыгорения CO2= 1,977*100*1,019 H2O= 0,804*100*2,157 N2= 1,251*100*7,976 O2= 1,429*100*0,1	201,46 173,42 997,8 14,29
Всего	1386,89	Всего Невязка	1386,97 0,08 0,006%

Определяемтеоретическуютемпературугорения. Дляэтого находимтеплосодержаниепродуктовгорения с учетомподогревавоздуха до600^оСпри =1,05.

Поi–tдиаграмменаходим теплотунагреваатмосферноговоздуха i_воз.=840[кДж/м³]

i_общ.=(Q_н^р/V_^т)+(L_^‘* i_воз./V_^т)= (36160/11,252)+(10,24*840/11,252)=3978 [кДж/м³]

Поi –t диаграмменаходим теоретическуютемпературугорения при=1,05: t_теор.= 2200 ^оС.

Определяемдействительнуютемпературугорения при_n= 0,8.

Расчетноетеплосодержаниесоставит:

i_общ.^‘= i_общ.*_n= 3978*0,8 = 3182 [кДж/м³]

Поi –t диаграмменаходим действительнуютемпературугорения при=1,05: t_д.= 1900^оС.

Определимплотностьпродуктовгорения топлива:

_ =(1,019*1,977 + 2,157*0,804 + 0,1*1,429 + 7,976*1,251) / 11,252 =1,233 [кг/м³]

1.2Материальныйбаланс по сырью

Расходтоплива определяютпо формуле:

б= q/ Q_н^р

гдеq –предварительныйрасход тепладля данноговида печи (6500кДж/кг)

б– удельныйрасход топливам³/кг

б= 6500 / 36160 = 0,18 кг/кг кл.

Теоретическийрасход сухогосырья на 1 кгклинкера составит:

М_т^с= 100 / (100 – П.П.П.) = 100 / (100 –35,47) = 1,55 кг/кг кл.

Практическийрасход сухогосырья составит:

М_п^с= М_т^с(100 / 99,9) = 1,55 (100 / 99,9) = 1,552 кг/кгкл.

Расходвлажного сырьясоставит:

М_п^w= М_п^с(100 / (100 – W))

М_п^w= 1,552(100 / (100 – 36)) = 2,425 кг/кгкл.

Общееколичествоуноса материалаиз печи составит:

М_ун.= n*М_п^с

гдеn –доля уносимогосырья 2-4%

М_ун.= 0,03*1,552 = 0,047 кг/кг кл.

Количествовозвратногоуноса составит:

М_ун.^в= ((n– 0,1)М_п^с)/ 100 кг/кг кл.

М_ун.^в= ((3 – 0,1)1,552) / 100 = 0,045 кг/кгкл.

Поданным химическогосостава шихтынаходим содержаниев ней карбонатови углекислоты,% :

CaCO₃= (CaO*100) / 56 MgCO₃= (MgO*84.3) / 40.3

CO₂= (CaO*44) / 56 + (MgO*44) / 40.3

гдецифровые величинысоответствуютмолекулярныммассам химических

соединений.

CaCO₃= (42,35*100) / 56 = 75,63 %

MgCO₃= (1,46*84,3) / 40,3 = 3,05 %

CO₂= (42,35*44) / 56 + (1,46*44) / 40,3 = 34,87 %

Количествогидратной водыв сырьевойсмеси:

Н₂О= П.П.П. - CO₂

Н₂О= 35,47 – 34,87 = 0,6 %

Материальныйбаланс по сырью:

приход	кг	расход	кг
Сырьеваясмесь Мпw ВозвратМун.в	2,425 0,045	Клинкер Общийунос Мун Выделившиесяиз сырья газы: -углекислыйМСО2=(Мтс*СО2)/100 МСО2=(1,55*34,87)/100 -гидратнаяН2О МН2О=(Мтс*Н2О)/100 МН2О=(1,55*0,6)/100 -физическаяН2О Мw=Мпw- Мпс Мw= 2,425 – 1,552	1 0,047 0,54 0,01 0,873
Всего	2,47	Всего	2,47

1.3Теоретическиезатраты теплана

клинкеробразование

Этизатраты слагаютсяиз теплотыэндотермическихреакций разложенияисходных сырьевыхматериаловпри нагреваниии экзотермическихреакций образованияклинкерныхминералов приобжиге. Применительнок сырьевойсмеси из природныхглинистых икарбонатныхматериаловтеоретическийэффект клинкеробразованиявычисляют последующимзатратам:

1. Расходтепла на дегидратациюглинистыхматериалов:

q₁= М_Н2О*6886

где6886 тепловой эффектреакции , кДж/кгкл.

q₁= 0,01*6886 = 68,86 кДж/кг кл.

2. Расходтепла на декарбонизацию:

q₂= M_CaCO3*1680 + M_MgCO3*816

M_CaCO3= (М_т^с* CaCO₃)/ 100 = (1,55 * 75,63) / 100 = 1,172 кг/кгкл.

M_MgCO3= (М_т^с* MgCO₃)/ 100 = (1,55 * 3,05) / 100 = 0,047 кг/кгкл.

q₂= 1,172 *1680 + 0,047 *816 = 2007,31 кДж/кгкл.

3.Расход теплана образованиежидкой фазы(поскольку вхимическомсоставе сырьевойсмеси содержится Fe₂O,то жидкая фазажелезистаяи расход теплана её образование200 кДж/кг кл.):

q₃= 200 кДж/кг кл.

4. Приходтепла от образованияклинкерныхминералов:

q₄= (C₃S*528+ C₂S*716+ C₃A*61+ C₄AF*109)/ 100

q₄= (55*528 + 22*716 + 8*61 + 12*109) / 100 = 465,88 кДж/кгкл.

Теоретическоетепло реакцииклинкеробразованияравно:

q_т= q₁+ q₂+ q₃- q₄= 68,86 + 2007,31 + 200 – 465,88 = 1810,29 кДж/кгкл.

1.4Тепловой баланспечи и определениеудельного

расходатоплива наобжиг клинкера

Приходтепла:

1. Химическоетепло от сгораниятоплива:

q_x= Q_н^р* б

q_x= 36160 * б кДж/кг

2. Физическоетепло топлива:

q_ф= б * i_т

гдеi_т– энтальпиятоплива в интервалеот 0^оСдо t_т(принимаемt_т=10^оС)

q_ф= 12 * б кДж/кг

3. Физическоетепло сырья:

q_ф^с= М_п^с* i_с+ М^w* i_w

гдеi_с– энтальпиясырьевой смеси,кДж/кг

i_w– энтальпияводы , кДж/кг

М^w– влажностьсырьевой смеси,кг/кг кл.

q_ф^с= 1,552* 8,8 +0,873 * 41,9 = 50,24 кДж/кг

4. Физическоетепло воздуха:

q_ф^в= б(L_n* i_n+ L_вт* i_вт)

гдеL_nи L_вт– количествопервичногои вторичноговоздуха , м³/кг

i_nи i_вт– энтальпияпервичногои вторичноговоздуха кДж/м³

q_ф^в= б(0 * 0 + 10,08 * 671,2) = 6765,7 * б кДж/кг

Всегоприход тепла:

б(Q_н^р+ i_т+ L_n*i_n+ L_вт*i_вт)+ (М_п^с* i_с+ М^w* i_w)

36160*б+ 12*б + 50,24 + 6765,7*б = 42925,7*б + 50,24

Расходтепла:

1. Теоретическоетепло реакцииклинкеробразования:

q_т= 1810,29 кДж/кг кл.

2. Теплоиспаренияфизическойводы:

q_исп= М^w* q_исп= 0,873 * 2491 = 2174,64 кДж/кг кл.

гдеq_исп– тепло на испарение1 кг физическойводы, равное2491 кДж/кг кл.

3. Тепло,теряемое склинкером,покидающимпечь:

q_к= 1 * i_к= 1 * 1114,3 = 1114,3 кДж/кг кл.

гдеi_к– энтальпияклинкера притемпературевыхода его изпечи, кДж/кгкл.

4. Теплос отходящимигазами:

q_отх^г= V_CO2* i _CO2+ V_H2O* i _H2O+ V_N2* i _N2+ V_O2* i _O2

V_CO2=V_CO2^т* б+ М_CO2/ _CO2= 1,019 * б+ 0,54 / 1,977 = 1,019 * б+ 0,27 м³/кгкл.

V_H2O=V_H2O^т*б+(М_H2O+М^w)/_H2O=2,157*б+(0,01+0,873)/0,804=2,156*б+1,1 м³/кгкл.

V_N2= V _N2^т* б= 7,976 * б м³/кгкл.

V_O2= V _O2^т* б= 0,1 * б м³/кгкл.

q_отх^г=(1,019*б+0,27)*357,6+(2,157*б+1,1)*304,4 + 7,976*б*260 + 0,1* б* 267,1=

=3094,76*б + 458,1 кДж/кг кл.

5.Тепло, теряемоес безвозвратнымуносом:

q_ун= М_ун* i_ун= 0,047 * 185,9 = 8,74 кДж/кг кл.

гдеi_ун– энтальпиясырьевой смеси,уносимой изпечи, кДж/кгкл.

6. Потерив окружающуюсреду черезфутеровку печи:

q_п= к‘ * Q_н^р* б = 0,13 * 36160 * б = 4700,8 * б кДж/кгкл.

гдек‘ – принимаемдля длинныхпечей безхолодильника 0,13

7. Потеритепла от механическогои химическогонедожога топлива:

q_н= к‘‘ * Q_н^р* б = 0,005 * 36160 * б = 180,8 * б кДж/кгкл.

гдек‘‘ – принимаемдля газообразноготоплива 0,005

Всегорасход тепла:

1810,29+2174,64+1114,3+3094,76*б+458,1+8,74+4700,8*б+180,8*б=

= 5566,07 +7976,36*б

Приравниваяприход расходу,определяемудельный расходтоплива:

42925,7*б+ 50,24 = 7976,36*б + 5566,07

б= 5515,83 / 34949,34 = 0,158 м³/кгкл.

Удельныйрасход теплана обжиг клинкера:

q_х= Q_н^р* б = 36160 * 0,158 = 5713,28 кДж/кгкл.

Подставляязначение б =0,158 м³/кгкл. в соответствующиеуравнениястатей баланса,вычисляем ихвеличины исводим в таблицу.

Тепловойбаланс установкина 1кг клинкера:

Статьибаланса	кДж/кгкл.	%
Приходтепла: Химическоетепло от сгораниятоплива (qx) 2.Физическоетепло топлива(qф) 3.Физическоетепло сырья(qфс) 4.Физическоетепло воздуха(qфв)	5713,28 1,896 50,24 1069	83,60 0,03 0,74 15,64
Всего	6834,416	100
Расходтепла: 1.Теоретическоетепло реакцииклинкеробразования(qт) 2.Тепло испаренияфизическойводы (qисп) 3.Тепло, теряемоес клинкером,покидающимпечь (qк) 4.Тепло с отходящимигазами (qотхг) 5.Тепло, теряемоес безвозвратнымуносом (qун) 6.Потери в окружающуюсреду черезфутеровкупечи (qп) 7. Потеритепла от механическогои химическогонедожога топлива(qн)	1810,29 2174,64 1114,3 947,07 8,74 742,7 28,57	26,49 31,82 16,30 13,86 0,13 10,87 0,42
Всего Невязка	6826,31 8,106	99,88 0,12

ТехнологическийКПД печи:

_тех= (q_т/ q_x)* 100% = (1810,29 / 5713,28) * 100% = 31,7 %

ТепловойКПД печи:

_теп= ((q_т+ q_исп)/ q_x) * 100% = ((1810,29 + 2174,64) / 5713,28) * 100% = 69,8 %

1.5Материальныйбаланс установки

Материальныйбаланс установкисоставляютна 1кг клинкера,данные изматериальныхбалансов топливаи сырья.

Материальныйбаланс установки:

Статьибаланса	кг	%
Приходматериалов: 1.Сырьевая смесь - Мпw 2. Топливо - б 3.Воздух - б* L* в	2,425 0,158 2,06	52,23 3,40 44,37
Всего	4,643	100
Расходматериалов: 1.Клинкер - Мк 2.Безвозвратныйунос сырья - Мпс-Мтс 3.Углекислотасырья - МСО2 4.Влага сырья - МН2О+Мw 5.Отходящиегазы от сгораниятоплива - б * Vт* 0	1 0,002 0,54 0,883 2,192	21,54 0,04 11,63 19,02 47,21
Всего Невязка	4,617 0,026	99,44 0,56

1.6Расчет производительностипечи

Часовуюпроизводительностьдлинных печеймокрого способапроизводстваопределяютпо уравнению:

П= (5,25 * n* D^1,5* L* t_ун^0,25)/ (1 + (W– 35) * 1,6 / 100) кг/ч

где t_ун– температураотходящихгазов, ^оС

W– влажностьшлама, %

n– коэффициент,равный отношениюполной поверхноститеплообменак

внутреннейповерхностифутеровки

Длявычисленияnопределяютобщую поверхностьфутеровки печи(F_ф),цепей (F_ц)и теплообменника(F_т).

Длинуцепной зонывычисляют поформуле:

L_ц= 0,07 * L* (0,1 * L/ D– 1) = 0,07 * 185 * (0,1 * 185 / 4,6 – 1) = 39,1 м

F_ц= * D* L_ц* 3,5 = 3,14 * 4,6 * 39,1 * 3,5 = 1976 м²

F_т= 4 * D* L_т* 1,1 = 4 * 4,6 * 15 * 1,1 = 304 м²

F_ф= * D* L= 3,14 * 4,6 * 185 = 2672 м²

n= (F_ц+ F_т+ F_ф)/ F_ф= (1976 + 304 + 2672) / 2672 = 1,85

Производительностьпечи составит:

П= (5,25 * 1,85 * 4,6^1,5 *185 * 200^0,25) /(1 + (36 - 35) * 1,6 / 100) = 65615 кг/ч

Принимаемпроизводительностьрассчитываемойпечи 66 т/ч.

7. Выборпылеосадительныхустройств идымососа

Определимвыход газовна 1кг клинкерапри н.у., используяданные статьи4 в расходнойчасти тепловогобаланса. Онсоставит:

V_отх^г= V_CO2* V_H2O* V_N2* V_O2 м³/кгкл.

V_отх^г= 0,431 + 1,441 + 1,26 + 0,016 = 3,148 м³/кгкл.

Определимплотностьотходящихгазов:

_t=_* (273 / (273 + t_ун)) кг/м³

где_t– плотностьотходящихгазов, кг/м³

_ -плотностьотходящих газовпри н.у., кг/м³

t_ун– температураотходящихгазов, ^оС

_t=* (273 / (273 + 200)) = 0,712 кг/м³

Часовойвыход отходящихгазов составит:

V_отх= V_отх^г* П * К * (1 + t_ун/ 273) м³/ч

гдеК – коэффициентучитывающийподсос воздухав установкуперед

пылеулавливающимиустройствами

V_отх= 3,148 * 66000 * 1,4 * (1 + 200 / 273) = 503971 м³/ч

Определимконцентрациюпыли в газахна выходе изпечи:

₁= (М_ун* П * 1000) / V_отх г/м³

где М_ун– общее количествауноса материалаиз печи, кг/кгкл.

П –производительностьпечи, кг/ч

V_отх– часовой выходотходящихгазов, м³/ч

₁= (0,047 * 66000 * 1000) / 503971 = 6,155 г/м³

Дляулавливанияпыли печныхгазов проектируемжалюзийныйпылеуловительс КПД=0,85 (^‘)и электрофильтрс КПД=0,95 (^‘‘).Принимая КПДзапроектируемыхк последовательнойустановкеобеспыливающихаппаратов,вычисляемконцентрацию пыли на выходе из электрофильтра, она не должна превышать

80мг/м³.

₂= ₁*(1- ^‘)*(1-^‘‘)*1000 мг/м³

₂= 6,155*(1 - 0,85)*(1- 0,95)*1000 = 46,163 мг/м³

Учитывая,что скоростьдвижения вэлектрофильтре1 – 1,5 м/с рассчитаемпо часовомуобъему отходящихгазов размерплощади активногосечения электрофильтра:

S= V_отх/ (3600 * V_г) м²

гдеV_г– скоростьдвижения газовв электрофильтре

S_max= 503971 / (3600 * 1) = 140 м²

S_min= 503971 / (3600 * 1,5) = 93 м²

Такимобразом дляулавливанияпыли печныхгазов необходимэлектрофильтрс размеромплощади активногосечения от 93до 140 м².Подбираем дляустановкиэлектрофильтрЭГА 1-40-12-6-3 с характеристиками:

Числогазовых проходов,шт.	40
Активнаявысота электродов,м	12
Активнаядлина поля,м	3,84
Числополей, шт.	3
Площадьактивногосечения, м2	129,8
Общаяплощадь осаждения,м2	11250

Дляданной печиподбираем 2дымососа Д-208х2с характеристиками:

производительность	245000м3/ч
давление	4000 Па
температура	200oC
частотавращения	730 об/мин
КПД	70%

1.8Топливосжигающееустройство

Прииспользованиигазообразноготоплива выбираютрегулируемуюгазовую горелку.Основные еёпараметры –сечение (S_г)и диаметр выходногоотверстия (D_г)рассчитывают,исходя из скоростивыхода газа₀= 300 м/с, по формуле:

S_г= (П * б) / (3600 * ₀) м²

D_г= 1,18 * S_г^0,5 м

S_г= (66000 * 0,158) / (3600 * 300) = 0,00966 м²

D_г= 1,18 * 0,00966^0,5= 0,116 м

Потребноедавление газа:

Р= (1,2 * _м²* _м) / 2 = (1,2*300²*0,58)/2= 31,3 кПа

СПЕЦИАЛЬНЫЕТЕПЛОВЫЕ РАСЧЕТЫ

2.1Расчет размеровколосникового

холодильника

Зададимсятемпературойклинкера,поступающегов холодильникt_k’=1100^oCи выходящегоиз холодильникаt_k’’=50^oC.

Холодильникделим на двекамеры. В горячейкамере клинкерохлаждаютвторичнымвоздухом, вхолоднойдополнительнымвоздухом, которыйпосле очисткивыбрасываетсяв атмосферуили частичноиспользуетсядля другихцелей.

Рис. Распределениепотоков воздухаи клинкера вколосниковомхолодильнике

I– горячая камерахолодильника;II – холоднаякамера

В началегорячей камерыустанавливаютзону острогодутья для обеспеченияравномерногораспределенияклинкера поширине колосниковойрешетки. Расходвоздуха наострое дутьепринимают 15%от вторичноговоздуха. Расчетзоны острогодутья сводитсяк определениютемпературыподогревавоздуха острогодутья в следующейпоследовательности:

1. Определяемрасход воздухана острое дутье:

V_од= 0,15 * L_вт* б м³/кгкл.

V_од= 0,15 * 10,08 * 0,158 = 0,239 м³/кгкл.

2. Рассчитаемколичествотепла, отдаваемоеклинкером приохлаждениив этой зоне:

Q_k’= i_k’– i_k^iv кДж/кг кл.

гдеi_k^iv– энтальпияклинкера притемпературев конце зоныострого дутья

t_k^iv= 1000^oC, кДж/кг кл.

Q_k’= 1114,3 – 1000,5 = 113,8 кДж/кгкл.

3. Температуравоздуха острогодутья при входев печь находимиз уравнениятепловогобаланса зоныпо полученнойэнтальпии.Потерями вокружающуюсреду на этомучастке пренебрегают:

i_в^x= Q_k’/ V_од+ i_в' кДж/м³

гдеi_в’– начальнаяэнтальпиявоздуха

i_в^x= 113,8 / 0,239 + 13,02 = 489,17 кДж/м³

t_в^х= 300 + ((489,17-397,3)/(535,9-397,3)*100 = 366 ^oC

4. Расчетгорячей камерыхолодильникаведем исходяиз определенногоаэродинамическогосопротивленияслоя клинкерана решеткеколосниковогохолодильника,которое недолжно превышать2 кПа. Уравнениеаэродинамическогосопротивленияслоя сыпучегоматериала имеетследующий вид:

Р= (* Н * _в²* _в)/ d Па

где_в– плотностьвоздуха в камерепри среднейдействительной

температуре,кг/м³

 -коэффициентаэродинамическогосопротивленияматериала, для

горячейкамеры по опытнымданным принимаем0,043

Н- высота слоягранул клинкерана решетке,равная 0,15-0,2 м

d– средний диаметрзерен клинкера,может бытьпринят равным0,01 м

_в– скоростьвоздух

Р может бытьпринята, исходяиз опытныхданных, равной1000 Па

Средняятемпературавоздуха в камере:

t_в^ср= (t_в’+ t_в^х)/ 2 ^oC

гдеt_в’– температураокружающеговоздуха

t_в^х– принимаемпредварительноравной температуревоздуха, нагретого

взоне острогодутья

t_в^ср= (10 + 366) / 2 = 188 ^oC

Определимплотностьвоздуха в камерепри t_в^ср:

_в=_* (273 / (273 + t_в^ср))=* (273 / (273 + 188)) = 0,766 кг/м³

Определяемскорость воздуха:

_в= ((Р* d)/ (* Н * _в))^0,5 м³/м²с

_в= ((1000 * 0,01) / (0,043 * 0,2 * ))^0,5 = 1,23 м³/м²с

Далеерассчитываемплощадь решеткигорячей камеры:

F₁= ((L_вт*б- V_од)*П*(1+*t)/ (3600*_в) м²

F₁= ((10,08*0,158 – 0,239)*75000*(1+188/273) / (3600*1,23) = 38,7 м²

Дляхолодильников«Волга» ширинарешетки зависитот производительностипечи и при П=75т/ч равна а=4,2 м.Тогда длинасоставит:

L₁= F₁/ а = 38,7 / 4,2 = 9,2 м

5. Времяпребыванияклинкера вгорячей камереопределяютпо скоростиего движения:

_к= П / (_к* а * Н) м/ч

где_к– насыпнаяплотностьклинкера, _к=1550кг/м³

_к= 75000 / (1550 * 4,2 * 0,2) = 57,6 м/ч

Отсюданаходим времяпребыванияклинкера вкамере:

₁= L₁/ _к= 9,2 / 57,6 = 0,16 ч (10 мин.)

6.Температуруклинкера вконце горячейкамеры ( t_k^‘‘‘) определяемиз уравнениястепени охлажденияклинкера:

₀= _в/ (1+*t)= 1,23/(1+188/273) = 0,73 м/ч

(t_k^‘‘‘-t_в’)/ (t_k^iv-t_в’)= 1 / exp(К * ₀^0,7* ₁+ А)

гдеК и А – коэффициенты,зависящие отсредней теплоемкостиклинкера,

длягорячей камерыпринимаютсоответственно9,0 и 0,79

(t_k^‘‘‘-10) / (1000 - 10) = 1 / exp( 9 * 0,73^0,7* 0,16 + 0,79)

t_k^‘‘‘= 152 ^oC

i_k^‘‘‘= 78,7 + (165,8-78,7) * ((152-100) / (200-100)) = 124 кДж/кгкл.

7. Температурувоздуха, поступающегоиз горячейкамеры холодильникав печь, находимиз уравнениятепловогобаланса камеры,составленногона 1кг клинкера:

i_k^iv– i_k^‘‘‘=( L_вт* б - V_од)*(i_в’’– i_в’) + q_п’

где i_в’’- энтальпиявоздуха, поступающегоиз горячейкамеры холодильника

впечь, кДж/м³

q_п’– потери в окружающуюсреду, принимаем12,6 кДж/кг кл.

1000,5– 124 =( 10,08 * 0,158 - 0,239)*( i_в’’- 13,02 ) + 12,6

i_в’’=647,9 кДж/м³

t_в’’=400 + (647,9 – 535,9)/(671,8 – 535,9)*100 = 482 ^oC

8. Температурувторичноговоздуха, поступающегоиз колосниковогохолодильникав печь, вычисляемкак среднееиз температурывоздуха острогодутья и горячейкамеры:

t_в^вт= (V_од*t_в^х+ (L_вт*б- V_од)*t_в’’)/ (L_вт* б)

t_в^вт= (0,239*366 + (10,08*0,158 – 0,239)*482) / (10,08*0,158) = 465^oC

i_в^вт= 535,9 + (671,8-535,9) * ((465-400) / (500-400)) = 624,24 кДж/м³

9.Определениеразмеров второйхолодной камерыхолодильникаведем исходяиз температурывыходящегоклинкера t_k’’=50^oC,покидающегопечь, и сохраняяскорость воздухатакой же, какв горячей камере.Из уравнениястепени охлажденияклинкера определяютвремя пребыванияклинкера вхолодной камере,принимая значенияК и А соответственноравными 11,2 и 0,99:

(50- 10) / (152 - 10) = 1 / exp(11,2 * 0,73^0,7 *₂+ 0,99)

₂= 0,031 ч (2 мин.)

L₂= _к* ₂= 57,6 * 0,031 = 1,8 м

Холодильниковдлинной 11 мпромышленностьне выпускает,поэтому принимаемстандартныйхолодильникдлинной 16,6 м,отсюда L₂= 7,4 м.

10. Количествовоздуха, проходящегочерез вторуюкамеру холодильника,рассчитываютпо формуле:

V₂= F₂* ₀* 3600 м³/ч

F₂= L₂* a = 7,4 * 4,2 = 31,08 м²

V₂= 31,08 * 0,73 * 3600 = 81678 м³/ч

Далееопределимудельный егорасход:

V₂^уд= V₂/ П = 81678 / 75000 = 1,09 м³/ч

Температурувоздуха, выходящегоиз этой камерыи выбрасываемогоиз холодильникав атмосферу,определяемиз уравнениятепловогобаланса холоднойкамеры:

i_k^‘‘‘- i_k^‘‘= V₂^уд* ( i_в^х– i_в’) + q_п’’

где i_к’’- энтальпияклинкера выходящегоиз холоднойкамеры холодильника

q_п’’- потери в окружающуюсреду, принимаемпо опытнымданным

8,37кДж/кг кл.

124– 39,35 = 1,09 * ( i_в^х– 13,02) + 8,37

i_в^х= 83 кДж/м³

t_в^х= 83/130,2*100 = 64 ^oC

11.Определяемобщие внутренниеразмеры холодильникаи его площадь:

Длина 9,2 + 7,4 = 16,6 м

Ширина 4,2 м

Площадь 4,2 * 16,6 = 69,7 м²

12.Составляемтепловой балансхолодильникана 1кг клинкера:

Статьибаланса	кДж/кгкл.	%
Приходтепла: 1.Выходящийклинкер iк’ 2.Охлаждающийвоздух (Lвт*б+ V2уд)*iв’	1114,3 34,93	96,96 3,04
Всего	1149,23	100
Расходтепла: 1.Вторичныйвоздух Lвт* б * iввт 2.Выбрасываемыйвоздух V2уд* iвх 3.Выходящийклинкер ik‘‘ 4.Потери в окружающуюсреду qп’+ qп’’	994,19 90,47 39,35 20,97	86,51 7,87 3,42 1,82
Всего Невязка	1144,98 4,25	99,63 0,37

ТехнологическийКПД холодильника:

_тех^х= (L_вт* б * ( i_в’’-i_в')/ i_k’) * 100%

_тех^х= (10,08*0,158*(647,9-13,02)/1114,3) * 100% = 90,7 %

ТепловойКПД холодильника:

_теп^х= ((L_вт* б * i_в’’+ V₂^уд* i_в^х)– (L_вт* б + V₂^уд)* i_в’)/ i_k’* 100%

_теп^х=((10,08*0,158*647,9+1,09*83)–(10,08*0,158+1,09)*13,02)/1114,3*100%

_теп^х= 97,6 %

Полученнаяв расчетехолодильникатемпературавторичноговоздуха, поступающегов печь t_в^вт= 465^oCи его энтальпияi_в^вт= 624,24 кДж/м³.Температурапринятая вначале расчетовпри составлениитепловогобаланса печиt_в^вт= 500^oCи его энтальпииi_в^вт= 671,2 кДж/м³.Определимвозможноеизменениерасхода топлива.

Найдемфизическоетепло воздухаподставляяi_в^вт= 624,24 кДж/м³:

q_ф^в= б(0 * 0 + 10,08 * 624,24) = 6292,34 * б кДж/кг

Тогдавсего приходтепла:

36160*б+ 12*б + 50,24 + 6292,34*б = 42452,34*б + 50,24

Приравниваяприход тепларасходу, определяемудельный расходтоплива:

42452,34*б+ 50,24 = 7976,36*б + 5566,07

б =5515,83 / 34475,98 = 0,16 кг/кг кл.

Расходтоплива можетувеличитьсяна 0,002 кг/кг кл.

2.2Подбор дутьевыхвентиляторовдля колосниковогохолодильникаи аппаратовдля обеспыливаниявыбрасываемоговоздуха

1. Остроедутье. По опытнымданным дляострого дутьяприменяемвентиляторс высоким давлением5-6 кПа. Производительностьвентилятораострого дутьяс учетом запаса20 % составит:

V₁= V_од* П * 1,2 * (1 + t_в’/ 273) м³/ч

V₁= 0,239 * 75000 * 1,2 * (1 + 10 / 273) = 22298 м³/ч

Дляострого дутьянеобходимвентиляторс давлением5-6 кПа и производительностью22298 м³/ч.Таких вентиляторовв справочникахнет, поэтомупотребуетсяизготовлениевентиляторапо специальномузаказу.

2. Горячаякамера холодильника.Вентилятордля подачивоздуха подколосники этойкамеры подбираемпо полученномув расчете расходувоздуха. Производительностьвентиляторас запасом 20 %составит:

V₂= (L_вт* б - V_од)* П * 1,2 * (1 + t_в’/ 273) м³/ч

V₂= (10,08 * 0,158 – 0,239) * 75000 * 1,2 * (1 + 10 / 273) =126290 м³/ч

Общеесопротивлениеколосниковогохолодильникаскладываетсяиз сопротивленияслоя клинкера,колосниковойрешетки, трубопроводов,задвижки. Посколькуосновноесопротивлениедает слой клинкера,то эту величину,определеннуюдля первойкамеры холодильника(1000 Па), принимаемза основу, адругие потери50% от основного(500 Па).

Подбираемдля установкивентиляторВДН-20,5у с характеристиками:

производительность	120000м3/ч
давление	2600 Па
температура	20oC
частотавращения	735 об/мин
КПД	84%

3. Холоднаякамера холодильника.Производительностьвентиляторадля подачивоздуха в этукамеру составит:

V₃= V₂* 1,2 * (1 + t_в’/ 273) м³/ч

V₃= 126290 * 1,4 * (1 + 10 / 273) = 183282 м³/ч

Средняятемпературавоздуха в этойкамере равна:

t_в^ср= (10 + 64) / 2 = 37 ^oC

_в=_* (273 / (273 + t_в^ср))=* (273 / (273 + 37)) = 1,139 кг/м³

Аэродинамическоесопротивлениеслоя клинкерав этой камерерассчитываемпо формуле Р= (* Н * _в²* _в)/ d Па, принимаявысоту слояклинкера из-запровала мелочив 1,3 раза меньшепо сравнениюс горячей камерой,а средний размерзерен в 1,3 разабольше:

Р= (* Н * _в²* _в)/ d= (0,043*0,2*1,23²*1,139)/(1,3*0,01*1,3)=0,877 кПа

Рувеличиваемв 1,5 раза: 1,5 * 0,877 = 1,316 кПа

Подбираемдля установкивентиляторВДН-18-11 с характеристиками:

производительность	180/135тыс. м3/ч
давление	3500/2600 Па
температура	30oC
частотавращения	980/740 об/мин
КПД	83%

4. Обеспыливаниевыбрасываемоговоздуха. Дляобеспыливаниявоздуха, выходящегоиз холоднойкамеры, подбираемаппарат тонкойпылеочистки– многопольныйэлектрофильтрпо выходу воздуха:

V₄= V₂* 1,2 * (1 + t_в^х/ 273) м³/ч

V₄= 126290 * 1,2 * (1 + 64 / 273) = 187076 м³/ч

Дляулавливанияпыли печныхгазов проектируемжалюзийныйпылеуловительс КПД=0,85 (^‘)и электрофильтрс КПД=0,99 (^‘‘).Принимая КПДзапроектируемыхк последовательнойустановкеобеспыливающихаппаратов,вычисляемконцентрацию пыли на выходе из электрофильтра,она не должна превышать

80мг/м³.Запыленностьвоздуха примем30 г/м³.

₂= ₁*(1- ^‘)*(1-^‘‘)*1000 мг/м³

₂= 30*(1 - 0,85)*(1- 0,99)*1000 = 45 мг/м³

Учитывая,что скоростьдвижения вэлектрофильтре1 – 1,5 м/с рассчитаемпо часовомуобъему отходящихгазов размерплощади активногосечения электрофильтра:

S= V_отх/ (3600 * V_г) м²

гдеV_г– скоростьдвижения газовв электрофильтре

S_max= 187076 / (3600 * 1) = 52 м²

S_min= 187076 / (3600 * 1,5) = 35 м²

Такимобразом дляулавливанияпыли печныхгазов необходимэлектрофильтрс размеромплощади активногосечения от 35до 52 м².

Подбираемдля установкиэлектрофильтрЭГА 1-20-9-6-4 с характеристиками:

Числогазовых проходов,шт.	20
Активнаявысота электродов,м	9
Активнаядлина поля,м	3,84
Числополей, шт.	3
Площадьактивногосечения, м2	49
Общаяплощадь осаждения,м2	4240

Дляпросасываниявоздуха черезобеспыливающийаппарат подбираемдымосос соответствующейпроизводительности,взятой изхарактеристикиобеспыливающегоаппарата сзапасом 30 %.

187076 * 1,3 = 243200 м³/ч

подбираемдымосос Д-208х2с характеристиками:

производительность	245000м3/ч
давление	4000 Па
температура	200oC
частотавращения	730 об/мин
КПД	70%

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Вданном курсовомпроекте былисделаны теплотехническиерасчеты вращающейсяпечи 5х185м дляобжига цементногоклинкера помокрому способу.В качестветоплива использовангаз тюменский.Теоретическоетепло реакцииклинкерообразования1810,29 кДж/кг кл. Удельныйрасход топливана обжиг клинкера0,158м³/кгкл. Удельныйрасход теплана обжигклинкера5713,28 кДж/кгкл.ТехнологическийКПД печи 31,7 %. ТепловойКПД печи 69,8 %.

Навыходе из печиконцентрацияпыли в газах46,163 мг/м³,что не превышаетдопустимых80 мг/м³.

Вспециальномтепловом расчетебыл сделанрасчет размеровколосниковогохолодильника:длина 16,6 м; ширина4,2 м; площадь 69,7м².ТехнологическийКПД холодильника90,7 %. Тепловой КПДхолодильника97,6 %. Полученнаяв расчетехолодильникатемпературавторичноговоздуха поступающегов печь 465^oCменьше температурыпринятой вначале расчетовпри составлениитепловогобаланса печи500^oC,что может привестик увеличениюрасхода топливана 0,02 м³/кгкл.

Концентрацияпыли на выходеиз холоднойкамеры послеобеспыливающихаппаратов 45мг/м³,что не превышаетдопустимых80 мг/м³.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙСПИСОК

1. ВдоченкоВ.С., МартыновМ.И. Энергетическоетопливо СССР.М.:Энергоатомиздат,1990. 126с.

2. ПьячевВ.А., КапустинФ.Л. Тепловыеи технологическиерасчеты вращающихсяпечей для обжигацементногоклинкера. Екатеринбург:УПИ,1992. 34с.

3. ПеченкинС.И. Руководствопо курсовомупроектированиюпечей и сушилсиликатнойпромышленности.Часть 1. Расчетгорения топлива.Аэродинамическиерасчеты. Свердловск:УПИ,1980. 52с.

4. Печныеагрегаты цементнойпромышленности/ С.Г. Силенок,Ю.С. Гризак, В.Н. Лямин и др. М.:Машиностроение. 1984. 168с.

5. Строительныематериалы.Справочник/ А.С. Болдырев,П.П. Золотов, А.Н. Люсови др. М.: Стройиздат,1989. 567с.

6. Стандартпредприятия.Комплекснаясистема управлениякачествомподготовкиспециалистов.Общие требованияи правила оформлениядипломных икурсовых проектов:СТП УПИ 1-90. Свердловск:УПИ,1990. 33с.

МинистерствообразованияРФ

УральскийГосударственныйТехническийУниверситет– УПИ

ФакультетСтроительногоМатериаловедения

Кафедра«Технологияцемента»

Оценкапроекта

Членыкомиссии

Вращающаясяпечь 5х185 м дляобжига клинкерапо мокромуспособу

Курсовойпроект

Пояснительнаязаписка

2508666 904 001 ПЗ

Руководитель

Студент

2001г.