Смекни!
smekni.com

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:WP=1%;подогревавоздуха600 OC.

5. Тепловойбаланс установкисоставлятьбез холодильника,принимая температуры:

  • окружающейсреды 10 OC

  • клинкераиз печи 1100 OC

  • воздухаиз холодильника 500 OC

(весьвоздух черезхолодильник)

  • отходящихгазов 200OC

  • потерив окружающуюсреду 13OC


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 (WP).

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:

CH4вл=CH4с((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 600оС.Для газообразноготоплива теплотасгорания определяетсякак суммапроизведенийтепловых эффектовсоставляющихгорючих газовна их количество:

Qнр= 358,3*CH4вл+ 634*C2H6вл+ 907,5*C3H8вл+ 1179,8*C4H10вл+ 1452,5*C5H12вл

Qнр= 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:

Lо= 0,0476 (2*CH4вл+ 3,5*C2H6вл+ 5*C3H8вл+ 6,5*C4H10вл+ 8*C5H12вл)=

=0,0476 (2*94,9 + 3,5*1,9 + 5*0,5 + 6,5*0,3 + 8*0,1) = 9,6 [м33]


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

Lо= (1 + 0,0016*d)Lо= 1,016*9,6 = 9,75 [м33]


Действительноеколичествовоздуха прикоэффициентерасхода=1,05:

L=*Lо= 1,05*9,6 = 10,08 [м33]


Действительныйрасход атмосферноговоздуха приего влагосодержанииdсоставит:

L= (1 + 0,0016*d)L= 1,016*10,08 = 10,24 [м33]


Определяемобъем продуктовгорения:

VCO2т= 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 [м33]

VH2Oт= 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 [м33]

VO2т= 0.21(- 1)Lо= 0,21(1,05 – 1)9,6 = 0,1 [м33]

VN2т= 0.01*N2+ 0.79*L= 0,01*1,3 +0,79*10,08 = 7,976 [м33]


Общееколичествопродуктовгорения:

Vт= 1,019 + 2,157 + 0,1 + 7,976 = 11,252 [м33]


Процентныйсостав продуктовгорения:

CO2= (VCO2т*100) / Vт= (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 до600оСпри =1,05.

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

iобщ.=(Qнр/Vт)+(L* iвоз./Vт)= (36160/11,252)+(10,24*840/11,252)=3978 [кДж/м3]

Поi –t диаграмменаходим теоретическуютемпературугорения при=1,05: tтеор.= 2200 оС.

Определяемдействительнуютемпературугорения приn= 0,8.

Расчетноетеплосодержаниесоставит:

iобщ.= iобщ.*n= 3978*0,8 = 3182 [кДж/м3]

Поi –t диаграмменаходим действительнуютемпературугорения при=1,05: tд.= 1900оС.


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/ Qнр

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:

Мтс= 100 / (100 – П.П.П.) = 100 / (100 –35,47) = 1,55 кг/кг кл.


Практическийрасход сухогосырья составит:

Мпс= Мтс(100 / 99,9) = 1,55 (100 / 99,9) = 1,552 кг/кгкл.


Расходвлажного сырьясоставит:

Мпw= Мпс(100 / (100 – W))

Мпw= 1,552(100 / (100 – 36)) = 2,425 кг/кгкл.


Общееколичествоуноса материалаиз печи составит:

Мун.= n*Мпс

гдеn –доля уносимогосырья 2-4%

Мун.= 0,03*1,552 = 0,047 кг/кг кл.


Количествовозвратногоуноса составит:

Мун.в= ((n– 0,1)Мпс)/ 100 кг/кг кл.

Мун.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=(Мтс2О)/100

МН2О=(1,55*0,6)/100

-физическаяН2О Мwпw- 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= МН2О*6886

где6886 тепловой эффектреакции , кДж/кгкл.

q1= 0,01*6886 = 68,86 кДж/кг кл.


2. Расходтепла на декарбонизацию:

q2= MCaCO3*1680 + MMgCO3*816

MCaCO3= (Мтс* CaCO3)/ 100 = (1,55 * 75,63) / 100 = 1,172 кг/кгкл.

MMgCO3= (Мтс* 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:

qт= 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:

qx= Qнр* б

qx= 36160 * б кДж/кг


2. Физическоетепло топлива:

qф= б * iт

гдеiт– энтальпиятоплива в интервалеот 0оСдо tт(принимаемtт=10оС)

qф= 12 * б кДж/кг


3. Физическоетепло сырья:

qфс= Мпс* iс+ Мw* iw

гдеiс– энтальпиясырьевой смеси,кДж/кг

iw– энтальпияводы , кДж/кг

Мw– влажностьсырьевой смеси,кг/кг кл.

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


4. Физическоетепло воздуха:

qфв= б(Ln* in+ Lвт* iвт)

гдеLnи Lвт– количествопервичногои вторичноговоздуха , м3/кг

inи iвт– энтальпияпервичногои вторичноговоздуха кДж/м3

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


Всегоприход тепла:

б(Qнр+ iт+ Ln*in+ Lвт*iвт)+ (Мпс* iс+ Мw* iw)

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


Расходтепла:


1. Теоретическоетепло реакцииклинкеробразования:

qт= 1810,29 кДж/кг кл.


2. Теплоиспаренияфизическойводы:

qисп= Мw* qисп= 0,873 * 2491 = 2174,64 кДж/кг кл.

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


3. Тепло,теряемое склинкером,покидающимпечь:

qк= 1 * iк= 1 * 1114,3 = 1114,3 кДж/кг кл.

гдеiк– энтальпияклинкера притемпературевыхода его изпечи, кДж/кгкл.


4. Теплос отходящимигазами:

qотхг= VCO2* i CO2+ VH2O* i H2O+ VN2* i N2+ VO2* i O2

VCO2=VCO2т* б+ МCO2/ CO2= 1,019 * б+ 0,54 / 1,977 = 1,019 * б+ 0,27 м3/кгкл.

VH2O=VH2Oт*б+(МH2Ow)/H2O=2,157*б+(0,01+0,873)/0,804=2,156*б+1,1 м3/кгкл.

VN2= V N2т* б= 7,976 * б м3/кгкл.

VO2= V O2т* б= 0,1 * б м3/кгкл.

qотхг=(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:

qун= Мун* iун= 0,047 * 185,9 = 8,74 кДж/кг кл.

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


6. Потерив окружающуюсреду черезфутеровку печи:

qп= к‘ * Qнр* б = 0,13 * 36160 * б = 4700,8 * б кДж/кгкл.

гдек‘ – принимаемдля длинныхпечей безхолодильника 0,13


7. Потеритепла от механическогои химическогонедожога топлива:

qн= к‘‘ * Qнр* 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:

qх= Qнр* 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:

  1. 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= (qт/ qx)* 100% = (1810,29 / 5713,28) * 100% = 31,7 %


ТепловойКПД печи:

теп= ((qт+ qисп)/ qx) * 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 - Мпстс

3.Углекислотасырья - МСО2

4.Влага сырья - МН2Оw

5.Отходящиегазы от сгораниятоплива - б * Vт* 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* D1,5* L* tун0,25)/ (1 + (W– 35) * 1,6 / 100) кг/ч

где tун– температураотходящихгазов, оС

W– влажностьшлама, %

n– коэффициент,равный отношениюполной поверхноститеплообменак

внутреннейповерхностифутеровки

Длявычисленияnопределяютобщую поверхностьфутеровки печи(Fф),цепей (Fц)и теплообменника(Fт).

Длинуцепной зонывычисляют поформуле:

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

Fц= * D* Lц* 3,5 = 3,14 * 4,6 * 39,1 * 3,5 = 1976 м2

Fт= 4 * D* Lт* 1,1 = 4 * 4,6 * 15 * 1,1 = 304 м2

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

n= (Fц+ Fт+ Fф)/ Fф= (1976 + 304 + 2672) / 2672 = 1,85


Производительностьпечи составит:

П= (5,25 * 1,85 * 4,61,5 *185 * 2000,25) /(1 + (36 - 35) * 1,6 / 100) = 65615 кг/ч


Принимаемпроизводительностьрассчитываемойпечи 66 т/ч.


    1. Выборпылеосадительныхустройств идымососа


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

Vотхг= VCO2* VH2O* VN2* VO2 м3/кгкл.

Vотхг= 0,431 + 1,441 + 1,26 + 0,016 = 3,148 м3/кгкл.


Определимплотностьотходящихгазов:

t=* (273 / (273 + tун)) кг/м3

гдеt– плотностьотходящихгазов, кг/м3

-плотностьотходящих газовпри н.у., кг/м3

tун– температураотходящихгазов, оС

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


Часовойвыход отходящихгазов составит:

Vотх= Vотхг* П * К * (1 + tун/ 273) м3

гдеК – коэффициентучитывающийподсос воздухав установкуперед

пылеулавливающимиустройствами

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


Определимконцентрациюпыли в газахна выходе изпечи:

1= (Мун* П * 1000) / Vотх г/м3

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

П –производительностьпечи, кг/ч

Vотх– часовой выходотходящихгазов, м3

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= Vотх/ (3600 * Vг) м2

гдеVг– скоростьдвижения газовв электрофильтре

Smax= 503971 / (3600 * 1) = 140 м2

Smin= 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

давление

4000 Па

температура

200oC

частотавращения

730 об/мин

КПД

70%


1.8Топливосжигающееустройство

Прииспользованиигазообразноготоплива выбираютрегулируемуюгазовую горелку.Основные еёпараметры –сечение (Sг)и диаметр выходногоотверстия (Dг)рассчитывают,исходя из скоростивыхода газа0= 300 м/с, по формуле:

Sг= (П * б) / (3600 * 0) м2

Dг= 1,18 * Sг0,5 м

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

Dг= 1,18 * 0,009660,5= 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 холодильникtk’=1100oCи выходящегоиз холодильникаtk’’=50oC.

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:

Vод= 0,15 * Lвт* б м3/кгкл.

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


2. Рассчитаемколичествотепла, отдаваемоеклинкером приохлаждениив этой зоне:

Qk’= ik’– ikiv кДж/кг кл.

гдеikiv– энтальпияклинкера притемпературев конце зоныострого дутья

tkiv= 1000oC, кДж/кг кл.

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


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

iвx= Qk’/ Vод+ iв' кДж/м3

гдеiв’– начальнаяэнтальпиявоздуха

iвx= 113,8 / 0,239 + 13,02 = 489,17 кДж/м3

tвх= 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

гдев– 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:

tвср= (tв’+ tвх)/ 2 oC

гдеtв’– температураокружающеговоздуха

tвх– принимаемпредварительноравной температуревоздуха, нагретого

взоне острогодутья

tвср= (10 + 366) / 2 = 188 oC


Определимплотностьвоздуха в камерепри tвср:

в=* (273 / (273 + tвср))=* (273 / (273 + 188)) = 0,766 кг/м3

Определяемскорость воздуха:

в= ((Р* d)/ (* Н * в))0,5 м32с

в= ((1000 * 0,01) / (0,043 * 0,2 * ))0,5 = 1,23 м32с

Далеерассчитываемплощадь решеткигорячей камеры:

F1= ((Lвт*б- Vод)*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 ( tk‘‘‘) определяемиз уравнениястепени охлажденияклинкера:

0= в/ (1+*t)= 1,23/(1+188/273) = 0,73 м/ч

(tk‘‘‘-tв’)/ (tkiv-tв’)= 1 / exp(К * 00,7* 1+ А)

гдеК и А – коэффициенты,зависящие отсредней теплоемкостиклинкера,

длягорячей камерыпринимаютсоответственно9,0 и 0,79

(tk‘‘‘-10) / (1000 - 10) = 1 / exp( 9 * 0,730,7* 0,16 + 0,79)

tk‘‘‘= 152 oC

ik‘‘‘= 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:

ikiv– ik‘‘‘=( Lвт* б - Vод)*(iв’’– iв’) + qп

где iв’’- энтальпиявоздуха, поступающегоиз горячейкамеры холодильника

впечь, кДж/м3

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

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

iв’’=647,9 кДж/м3

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


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

tввт= (Vод*tвх+ (Lвт*б- Vод)*tв’’)/ (Lвт* б)

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

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


9.Определениеразмеров второйхолодной камерыхолодильникаведем исходяиз температурывыходящегоклинкера tk’’=50oC,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 * 0,730,7 *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

F2= L2* a = 7,4 * 4,2 = 31,08 м2

V2= 31,08 * 0,73 * 3600 = 81678 м3

Далееопределимудельный егорасход:

V2уд= V2/ П = 81678 / 75000 = 1,09 м3

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

ik‘‘‘- ik‘‘= V2уд* ( iвх– iв’) + qп’’

где iк’’- энтальпияклинкера выходящегоиз холоднойкамеры холодильника

qп’’- потери в окружающуюсреду, принимаемпо опытнымданным

8,37кДж/кг кл.

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

iвх= 83 кДж/м3

tвх= 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:

техх= (Lвт* б * ( iв’’-iв')/ ik’) * 100%

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


ТепловойКПД холодильника:

тепх= ((Lвт* б * iв’’+ V2уд* iвх)– (Lвт* б + V2уд)* iв’)/ ik’* 100%

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

тепх= 97,6 %

Полученнаяв расчетехолодильникатемпературавторичноговоздуха, поступающегов печь tввт= 465oCи его энтальпияiввт= 624,24 кДж/м3.Температурапринятая вначале расчетовпри составлениитепловогобаланса печиtввт= 500oCи его энтальпииiввт= 671,2 кДж/м3.Определимвозможноеизменениерасхода топлива.

Найдемфизическоетепло воздухаподставляяiввт= 624,24 кДж/м3:

qфв= 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= Vод* П * 1,2 * (1 + tв’/ 273) м3

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


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= (Lвт* б - Vод)* П * 1,2 * (1 + tв’/ 273) м3

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

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

давление

2600 Па

температура

20oC

частотавращения

735 об/мин

КПД

84%


3. Холоднаякамера холодильника.Производительностьвентиляторадля подачивоздуха в этукамеру составит:

V3= V2* 1,2 * (1 + tв’/ 273) м3

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

Средняятемпературавоздуха в этойкамере равна:

tвср= (10 + 64) / 2 = 37 oC

в=* (273 / (273 + tвср))=* (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

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 + tвх/ 273) м3

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

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= Vотх/ (3600 * Vг) м2

гдеVг– скоростьдвижения газовв электрофильтре

Smax= 187076 / (3600 * 1) = 52 м2

Smin= 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


подбираемдымосос Д-208х2с характеристиками:

производительность

245000м3

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 465oCменьше температурыпринятой вначале расчетовпри составлениитепловогобаланса печи500oC,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.


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


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


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


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


  1. 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.