Розрахунок обертової печі

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Курсова робота с.49 , таб.9.

Метою даної роботи є опис і розрахунок обертової печі 5Ч 185 м.

У роботі наведені розрахунок процесу паління палива, розрахунок основного обладнання, тепловий розрахунок установки, розрахунок та підбор допоміжного обладнання.

КЛІНКЕР, ПРОДУКТИ ЗГОРЯННЯ, ПРОДУКТИВНІСТЬ, ТЕПЛОВИЙ БАЛАНС, ПАЛИВО

Abstract

Term paper р. 49, tab 9.

By Purpose given work there is description and calculation revolving stove 5 Ч185

In work brought calculation process smoking fuel, calculation main equipment, heat calculation of the installation, calculation and heel auxiliary equipment.

KLINKER, PRODUCTS of COMBUSTION, CAPACITY, HEAT BALANCE, FUEL.

Зміст

Вступ

1. Технологічна частина

1.1 Призначення й суть процесів, що відбуваються при тепловій обробці заданої продукції

1.2 Конструкція й принцип дії теплотехнічного агрегату

2. Розрахунок процесу паління палива ( для газоподібного палива)

3. Розрахунок основного обладнання

4. Тепловий розрахунок установки

5. Розрахунок питомих витрат сировини, палива

6. Розрахунок та підбор допоміжного обладнання

6.1 Підбір холодильника

6.2 Підбор пальника

6.3 Підбір димососів

6.4 Розрахунок димової труби

6.5 Підбор циклонів

6.6 Підбор вентиляторів

6.7 Підбір вентилятора гострого дуття

6.8 Підбор електрофільтра печі

6.9 Привід печі

Висновки

Література

Вступ

теплотехнічний агрегат паливо вентилятор

Портландцементом називається продукт тонкого помелу клинкеру,який утримується в результаті випалення до спікання штучної сировинної суміші, що складається з вапняку і глини, і що містить переважаючу кількість силікатів кальцію. Замість штучної сировинної суміші можуть застосовуватися і природні матеріали (цементні мергелі) того ж приблизно складу. В штучній суміші сировинних матеріалів глина може бути повністю або частково замінена іншими матеріалами відповідного хімічного складу, якось: доменним шлаком, трепелом і т.п.

Для паління клінкеру використовуються обертові печі.Обертова піч є піччю безперервної дії. Вона являє собою сталевий обертовий барабан встановлений на спеціальних опорах під кутом 3.5-4 до обрію.

Барабан виконує одночасно функції транспортера й печі. Завдяки нахилу й обертанню, що надійшло в нього сировинний матеріал рухається до протилежного кінця й за час його руху по барабану поступово нагрівається ,обжигаєтся й надходить у спеціальний холодильник.

Клінкер з обертової печі надходить у шахту холодильника, де встановлені нерухомі й рухливі похилі колосники, і різко прохолоджується повітрям, що подається під ці колосники вентилятором високого тиску,а потім стрічковим конвеєром готовий цемент прямує до складу.

1. Технологічна частина

1.1 Призначення й суть процесів, що відбуваються при тепловій обробці заданої продукції

Для утворення клінкера з вихідної сировинної суміші мінерали одного сировинного компонента - вапняку й мінерали другого компонента - глини хімічно прореагуютьміж собою. При нагріві вони стають активними й починають проявляти реакційну здатність.

По характеристики процесів температурні зони в печі називають:

1 -До 200С - випару (сушіння шламу);

2 -200-800С - підігріву (дегідратації);

3 -800-1000С- декарбанізації ( кальцинування);

4 -1000-1300С- екзотермічних реакцій;

5 -1300-1400С- спікання;

6 -1300-1000С- охолодження.

У зоні випару 1, щоперебуває в холодній частині печі ,куди надходить шлам піддається дії нагрітих до високої температури димових газів, що відходять. У результаті шлам нагрівається. Температура газів, що відходять. У результаті шлам нагрівається. Температура газів, що відходять, при цьому знижується приблизно від 800-1000С до 150-200С.

Частина зони випару вологи зі шламу оснащується ланцюговими завісами з метою інтенсифікації шлам спочатку розріджується ,а потім починає гуснути при втраті значної кількості води перетворюється у великі грудки.

При подальшому нагріванні ці грудки розпадаються на значно більше дрібні гранули, які виходять із ланцюгової завіси з вологістю до 12%, а температурою близько 90-100С.

Процес випару зі шламу механічно домішаної до нього води (сушіння шламу) триває приблизно до температури 200С,тому що волога, що втримується в тонких порах і капіляра матеріалу, випаровується повільно.

У зоні підігріву 2 висушений матеріал, просуваючись уздовж печі,піддається впливу більше гарячих газів і нагрівається приблизно до600С. У цій зоні поряд з підігрівом вигорають органічні домішки й втрачається вода, що втримується в мінералах глинистого компонента. Втрата хімічно зв'язаної води (дегідратація )приводить до того, що глинистий компонент зі сполучні властивості. При цьому відбувається часткове або повне розкладанняглинистих мінералів на вільні окисли SіО₂ й Al₂O₃, а також декарбонізація вуглекислого магнію. У результаті дегідратації й розпаду мінералівглинистий компонент губить пластичністьі розсипається в порошок, що надходить у зону декарбонізації.

У зоні декарбонізації 3 відбувається процес розкладання вуглекислого кальцію. Цей процес протікає швидко в тому випадку, якщо температура досягає 900С и більше. Декарбонізація СаCO₃ вимагає значних витрат тепла: для розкладання 1кг карбонату кальцію за схемою:

СаСО₃ СаО+SiO₂

Потрібно 1785 кДж, тому подводимое тепло витрачається на протікання реакції, а не нагріванні матеріалу, що й обумовлює повільний ріст температури сировинної суміші.

У цій зоні виникають реакції між основним окислом СаО й кислотними окислами глинистого компонента SіО₂, Al₂O₃ й Fe₂O₃ з утворенням основних з'єднань CaО·Fe₂O₃, CaО·Al₂O₃ й CaО·SіО₂. Процес розкладання вапняку вимагає великої кількості тепла, внаслідок чого зона кальцинування - найбільш напружена в тепловому відношенні частина печі. Температура гартованого матеріалу в зоні декарбонізації коливається в межах 900-1200С.

У зоні екзотермічних реакцій 4 взаємодія між основним і кислотним окислами матеріалу, що просувається, протікає з більшою швидкістю внаслідок більше високої температури. Ці твердофазові реакції протікають із виділенням тепла. При температурі1200С та вище відбувається насичення які виникли раніше, низкоосновних з'єднань до відповідних клінкерних мінералів.

У зоні спікання 5 після розплавлювання частини матеріалу утворення рідкої фази у твердому стані залишається головним чином тільки С₂S, що частково також розчиняється в рідкій фазі. Із зони спікання клінкер надходить у зону охолодження.

У зоні охолодження 5 температура клінкера знижується з 1300С до 100С, у результаті чого розплав кристалізується й з нього виділяються мінерали С₂S,C₃A,C₄AF, MgО й у невеликій кількості C₃S, а частина рідкої фази твердіє у вигляді скла. Охолодження клінкера нижче1000С відбуваєтьсяв колосниковому холодильнику.

1.2 Конструкція й принцип дії теплотехнічного агрегату

Обертова піч є піччю безперервної дії. Вона являє собою сталевий обертовий барабан встановлений на спеціальних опорах під кутом 3.5-4 до обрію.

Барабан виконує одночасно функції транспортера й печі. Завдяки нахилу й обертанню, що надійшло в нього сировинний матеріал рухається до протилежного кінця й за час його руху по барабану поступово нагрівається ,обжигаєтся й надходить у спеціальний холодильник.

Корпуспечівиконанийзпослідовноз'єднанихвстикзварюваннямметалевихобичайок - кілець виготовлених з листової сталі товщиною,30-50мм. У місцях розташування опор на барабані укріплені спеціальні "башмаки" масивні аркуші, сталеві кільця шириною 800-1300 мм і товщиною 350-400 мм - названі бандажами. Бандажі спираються на пари опорних роликів, що сприймають тиск маси речовини.

Опори барабана - ролики. Вісі опорних роликів установлені в підшипниках, змонтованих на рамі, закріпленої на бетонному фундаменті. У комплект роликів крім пари опорних, сприймаючих через бандаж масу барабана входить пара опорних роликів, що обмежують поздовжнє пересування барабана. На печі довжиною 185 м діаметр опорних роликів 1400-1700 мм, число опор 7-8.

Корпус печі приводиться в обертання, від електродвигуна через редуктор, підвенцовую й венцовую зубчастою шестірню. Привідний механізм печі 5Ч185 м складається із двох редукторів і ведучих шестерень, що перебувають у зачепленні з венцовою шестірнею.

Для провертання печі під час ремонту або проведення футеровочних робіт на необхідний кут установлюють допоміжний привід. Частота обертання печі від допоміжного приводу становить 1-4 об/годин. Електродвигун допоміжного приводу, потужність якого дорівнює 5-30 Квт. У випадку зупинки основного електродвигуна включають допоміжний, повільно обертаючі пекти й попереджаючі цим виникнення небажаних деформацій корпуса печі.

Гарячий кінець печі закритий голівкою черезяку проходять пальник для харчування печі паливом. Холодний кінець печі входить у курну камеру.

Для вірного ведення процесу випалу в печі необхідно як у розвантажувальному, так й у завантажувальному її кінцях усувати підсмоктування холодного повітря, для чого в зазначених місцях застосовують спеціальні ущільнюючі пристрої.

Курна камера являє собою високу цегельну шахту. Для подачі в барабан сирого матеріалу через її звід проходить похило підставлена тічка, у нижній частині шахти є отвір для виходу газів, що направляють у пилоосаджувальну камеру,електрофільтри,димосос і димар .

Холодильник печі слугує для охолодження готового продукту.

Колосниковий холодильник Волга-75 являє собою камеру з горизонтальними ґратами. Поздовжні стінки камери на рівні колосникових ґрат футеровані сталевими броньовими плитами, а вище колосникових ґрат - вогнетривкою цеглою.

Клінкер з обертової печі надходить у шахту холодильника, де встановлені нерухомі й рухливі похилі колосники, і різко прохолоджується повітрям, що подається під ці колосники вентилятором високого тиску напором 10-12кпа.

2. Розрахунок процеса паління палива ( для газообразного палива)

Зміст вологи в газі приймаємо рівним 1%.

Перераховуємо зміст сухого газу на вологий робочий газ по формулі (1) [7, c.37].

СН _ч^вл= СН^с₄К• ,% и т.д.

Данні розрахунку записуємо в таблицю

Таблиця 1. - Вміст сухого робочого газу, %

СH4с	С2Н6с	С3Н8с	С4Н10с	СО2с	N2c	Сума
98,0	0,3	0,1	0,1	0,3	1,2	100,0

Перерахунок сухого газу на вологий робочий газ по формулі :

СН₄^вл = СН₄ ^с •

С₂Н₆^вл = С₂Н₆^с •

С₃Н₈^вл = С₃Н₈^с •

С₄Н₁₀^вл = С₄Н₁₀^с •

СО₂^вл = СО₂^с•

N₂^вл = N₂^с•

Таблиця 2. - Вміст вологого робочого газу, %

CН4вл	С2Н6 вл	С3Н8 вл	С4Н10вл	СО2 вл	N2вл	Н2О вл	Сума
97,02	0,297	0,099	0,099	0,297	1,188	1,0	100,0

Знаходимо теплоту паління газу по формулі (2)[7, c. 23]

Q_н^р = 358,2• СН₄ ^вл+ 637,5 С₂Н₆^вл + 912,5С₃Н₈^вл+1186,5 С₄Н₁₀^вл , кДж/нм³ (2)

Q_н^р = 358,2•97,02+ 637,5 •0,297+ 912,5•0,099+1186,5•0,099 = 35150 , кДж/нм³

Де СН₄вл,С₂Н₆^вл и т.д.- складові елементи волого газу,%

Знаходимо теоретично необхідну кількість для горіння сухого повітря по формулі (3) [7,c. 24]

L₀=0,0476 (2 CН₄^вл+3,5 С₂Н₆^вл +5С₃Н₈^вл+6,5С₄Н10^вл) нм³/нм³(3)

L₀=0,0476 (2 • 97,02+3,5 •0,297+5•0,099+6,5•0,099) = 9,34нм³/нм³

Приймаємо вологозміст атмосферного повітря d= 10г/кг _с.в.та знаходимо теоретичну необхідність атмосферного повітря с урахуванням його вологості по формулі (4) [ 7,с .25.]

L₀= (1+0,0016•d)• L_{0 =} 1,016• 9,34= 9,49нм³/нм³ (4)

Дійсна кількість повітря при коефіцієнті витрат знаходимо по формулі (5 ) [7, c.25] :

Cухого L =• L_o=1,2• 9,34=11,208 нм³/нм³ (5)

Атмосферного L_? =• L_o= 1,2•9,49=11,388 нм³/нм³ (6)

Знаходимо кількість та зміст продуктів паління при по формулі (7-9) [7. c. 28]

V_CO2=0,01(СО₂^вл+СН₄^вл+2С₂Н₆^вл+4С₄Н₁₀)нм³/нм³ (7)

V_CO2=0,01(0,297+97,02+2•0,297+4•0,099)= 0,99 нм³/нм³

V_Н2О=0,01(2СH₄^вл+3С₂Н₆^вл+4С₃Н₈^вл+5С₄Н₁₀+Н₂О+0,16•d•L ) нм³/нм³

V_Н2О=0,01(2•97,02+3•0,297+4•0,099+5•0,099+1+0,16•10• 11,208)=2,13 нм³/нм³

V_N2= 0,79• L+ 0,01N₂^вл, нм³/нм³ (8)

V_N2= 0,79• 11,208+ 0,01•1,188= 8,5 нм³/нм³

V_О2=0,21(-1)•L₀, (9)

Спільну кількість продуктів паління знаходимо по формулі (10) [7, с.27]

V=V_CO2+V_Н2O+V_N2+V_O2, (10)

V= 0,99+2,13+8,5+0,29= 11,91 нм³/нм³

Знаходимо відсоток продуктів паління по формулі (11)[7, с.28]

СО₂==

H₂O==

N₂==

О₂==

%

Складаємо матеріальний баланс процесу паління палива на 100нм³ газу при

Переклад нм³в кг проводимо множенням на густину

Таблиця 3. - Матеріальний баланс процесу паління

Прихід	кг	Витрата	кг
Природний газ СН4вл= СН4вл•0,717 С2Н6=С2Н6вл•1,356 С3Н8= С3Н8вл•2,02 С4Н10=С4Н10вл•2,84 СО2=СО2вл•1,977 N2= N2вл•1,251 Н2О=Н2Овл•0,804 Повітря О2=VOв2 •1,429 N2=VNв2••3,762•1,251 Н2О= 0,16•d•L 0,804 Разом	69,56 0,40 0,20 0,28 0,59 1,49 0,8 322,46 1061,98 13,82 1471,58	Подукти паління СО2=VCO2•100•1,977 H2O=VH2O•100•0,804 N2=VN2•100•1,251 O2=VO2•100•1,429 Нев'зка Разом	195,72 171,25 1063,35 41,44 0,18 1471,51

Нев'язка матеріального баланса складає:

= (12)

Допустима невязка 1 %

Розрахунок температури горіння палива (для газоподібного палива).

Графічний метод

Знаходимо теоретичну температуру паління. Для цього знаходимо теплозміст продуктів паління з урахуванням підігріву повітря до t повітря =800С при = 1,2.

По і-t діаграмі знаходимо теплоту підігріва атмосферного повітря

С²⁰_СН4=,%

С²⁰_СН4=

С²⁰С₂Н₆=С²⁰С₃Н₈=С²⁰С₄Н₁₀²⁰

=кДж/м³•град

С_СО2²⁰=

С_N2²⁰⁼C

C_m=

C_m=

і_общ=

де С_в-теплоємкість повітря, кДж/м³град

при t_т=400С С_в=1,3022 кДж/м³град

t_т-температура газа,t_т=20С

С_т-теплоємкість природного газу,кДж/м³град

і_общ=

і'_общ=К_исп•і_общ=0,75•2977=2233 кДж

t_m=1770CК -і_общ

t_д=1380 - і'_общ



Рис 2.1.-Діаграма стану для високих температур

3. Розрахунок основного обладнення

Продуктивність обертової печі ,працючій по мокрому способу виробництва з внутрішним теплообмінним улаштуванням знаходиться по формулі (16) [7, с.112]:

(16)

Де b- коефіцієнт враховуючий вплив теплообмінних пристроїв,який являє собою відношення повної поверхні тепловіддачі до внутрішньої поверхні футеровки,в=2;

tотх-температура газів що відходятьС(tотх=200C);

w - вологість шламу,%(w=45%);

Дс-діаметр печі в світлі,м(Дс=5м);

L- довжина печі,м(L=185м);

Річна продуктивність цеха паління знаходиться по формулі(17):

Qріч =P·8760·n·Ku, т/рік. (17)

Де n- кількість печей в цеху,шт.

n=1шт

Ku - коефіцієнт використання обладнання;

Ku -0,75.

Qріч =73,9·8760·1·0,75=485523, т/рік.

4. Тепловий розрахунок установки

Матеріальний баланс печі.

Розрахунок балансу ведемо на 1 кг клінкера [6, с. 133-138].

Витратні статті:

Паливо - х^т,кг;

Сировина:

Теоретична витрата сухої сировини:

G_c^т=

G_c^т=

Де nnn - витрати при прокаленні,%

Витрата сухої сировини з урахуванням безворотнього уносу;

G_c^c= ,кг

G_c^c= кг

Де Q_ун - незворотній пиловинос,%

Приймаємо = 3%

Витрата шламу:

G_cw=, кг

G_cw=кг

Де w - вологість шламу,%

Витрата повітря на 1 м³палива.

Практичний при L= 11,208 м³

Теоретичний L_o=9,34 м³

G_в=Lp_в·х^т,кг

G_в=11,208·1,293·х^т·=14,491·х^т,кг

Де p_в- густина атмосферного повітря,

p_в= 1,23кг/м³

Прихідні статті

Вихід клінкера - 1кг

Вихід технологічної вуглекислоти

G^c_CO2=,кг

Де:СО₂^с= nnn-0,35·Al₂O₃,%

Al₂O₃^c- із хімічного складу сировинної суміші,%

Al₂O₃^c=2,43%

СО₂^с=35,14-0,35·2,43= 34,29,%

G^c_CO2=,кг

V^c_CO2

P_CO2-1,977 кг/м³

Вихід фізичної води сировини :

G_w^ф=G_cw-G_c^c=2,891-1,5=1,391 кг

V_w^ф=

P в.п.= 0,804 кг/м³

Вихід гідратної води сировини:

G_w^г=

V^г_w

Кількість пилу ,що уноситься :

G_ун= G_c^c- G_CO2^c-1,кг

G_ун= 1,5- 0,54-1=0,045кг

Гази,що виходять з палива:

V=11,91м³- з розрахункупроцеса паління палива;

G_о.г. ^m= V_CO2^m·p_CO2+V^m_H2O·p_H2O+V^m_O2·p_O2+V^m_N2·p_N2,кг

G_о.г. ^m= 0,99·1,977+ 2,13·0,804+0,29·1,429+8,5·1,251= 14,72кг

ДеV^T_CO2,V^T_H2O,V^T_O2,V^T_N2- об 'єм продуктів паління з розрахунку процеса паління палива,м³

Vо.г.=V

Vо.г.=V

Gо.г.=Gо.г.^Т·х^Т+G_CO2^c+G_w^ф+G_w^г

Gо.г.=14,72·х^Т+0,545+1,301+0,014 кг.

Матеріальний баланс печі зводимо в таблицю 4.

Таблиця 4. - Попередній матеріальний баланс печі на 1 кг клінкера

Прихідні статті	Кількість, кг	Витратні статті	Кількість,кг
Клінкер	1	Паливо	хТ
Гази,які відходять	14,72·хТ+1,86	Сировина	2,891
Пиловинос	0,045	Повітря	13,887хТ
Разом	14,72·хТ+2,905	Разом	13,887хТ+2,891+хТ

Розрахунок питомої кількості теплоти на 1 кг клінкера.

Витратні статті

Кількість теплоти,яка втрачається на нагрів матеріалів,знаходимо по формулі:

Q_м^р= Q^р₁+Q^р₂+Q^р₃, кДж

Де:Q^р₁- на нагрів сухої сировини від 0 до 500С;

Q^р₁=G_с^т·C₁·500,кДж

Q^р₁=1,5·1,06·500= 795 кДж

С₁-питома теплоємкість сухої сировини,дорівнює 1,06 кДж/(кг·С);

Q^р₂- на нагрів дегідратованої сировини від 500 до 900С;

Q^р₂=(G_c^т- G_w^г)·С₂·(900- 500),кДж

С₂- питома теплоємність дегідратованої сировини, дорівнює1,185кДж/(кг·С);

Q^р₂=(1,542- 0,014)·1,185·(900- 500)= 724,272 кДж

Q^р₃==(G_c^т- G_w^г-G_СО2 )·С₃·(900- 500),

С₃- середня питома теплоємкість прокаленої сировинної суміші інтервалі температур 900 - 1400С;

С₃= 1,03 кДж/(кг·С)

На едотермічні процеси дегідратації та декарбонізації:

Qенд=6700·G^г_w+ (29,6CaO+ 17 MgO)·G_c^т,кДж

Де 6700 - тепловий ефект дегідратації каоліна при температурі 450 - 500 CaO, MgO - змістCaO та MgO в сировинної суміші,%

CaO= 42,83%

MgO= 0,98%

Qенд=6700·0,014+ (29,6·42,83+ 17·0,98)· 1,542= 2125,228кДж

На виникнення жидкої фази при 1400С

Q_пл^р= 209 кДж;

Загальна кількість теплоти дорівнює сумі витратних статей:

Q^р=Q_м^р+Q^р_енд+Q^р_пл,кДж

Q^р=2073,219+2125,228+209= 4407,447 кДж

Прихідні статті

Кількість теплоти виділяємої при виникненні клінкерних мінералів при температурі 1100- 1400С.

Q_єкз^п= 4,65C₃S+6,2C₂S+3,47C₃A+1,09C₄AF,кДж

Де:4,65;6,20;3,47;1,09 - екзотермічні ефекти виникнення відповідних силікатів, кДж на 0,01 кг силікатів.

C₃S, C₂S, C₃A, C₄AF - кількість мінералів по мінералогічному составу клінкера,%.

C₃S= 61%;

C₂S= 20%;

C₃A= 6%;

C₄AF=10%

Q_єнд^п= 4,65·61+6,2·20+3,47·6+1,09·10=439,37 кДж

Ентальпія клінкера при 1400С та питомої теплоємкості.

С_кл=1,093 кДж/(кг•С)

J_кл= Q_кл^п=С_кл·t_кл, кДж

J_кл= Q_кл^п=1,093·1400=1530,2 кДж

Ентальпія газообразних продуктів розкладу СО₂ при температурі 900С та Н₂О при 500С з урахуванням теплоти паро виникнення.

J_газ= Q_газ^п = 987,6·G_CO2^c+3488·G_w^г,кДж

J_газ= Q_газ^п = 987,6·0,545+3488·0,014= 587,074 кДж

Загальна кількість теплоти дорівнює сумі прихідних статтей:

Q^п=Q^п_екз+Q^п_кл+Q^п_газ,кДж

Q^п=439,37+1530,2+587,074= 2556,644 кДж

Тепловий ефект клінкероутворення

Q_х^кл=Q^р-Q^п,кДж

Q_х^кл=4407,447- 2556,644= 1850,803 кДж

Тепловий баланс на 1 кг клінкера.

Прихідні статті.

Кількість теплоти від паління палива:

Q₁^п=Q_н^р·x^т, кДж

Q_н^р- теплота паління палива ( з розрахунку паління палива) внесеної шламом.Q_н^р=35150 кДж

Q₁^п=35150·x^т= 35150·x^т кДж

Q₂^п=(G_c^cC^c+G_w^ф)t_м

Де С_с-питома поверхня сировинної суміші.С_с=0,875 кДж/(кг•С)

t_м- температура матеріала дорівнює 18С.

Q₂^п=(1,59·0,875+1,301)·18= 53,845 кДж

С_с - питома теплоємкість сировинної суміші,С_с=0,875 кДж/(кг•С)

t_м - температура матеріала,t_м= 18С з присосаним повітрям.

Q₃=Lб·у·с_в·t_в·х^т,кДж

Де С_в-теплоємність повітря;

С_в=1,2971 кДж/(м³·с)

у- підсос повітря через нещільності,у=0,03

t _пов=15С.

Q₃=10,74·0,03·1,2971·15·х^т=8,359·х^т кДж

Ентальпія вторинного повітря при температурі t_в.вт=400С.

J₄=Q₄=Lб(1- у)С_1в·t_в.вт.·х^т

Св₁-теплоємність повітря при 400С

Св₁=1,3294 кДж/м³С

t_вт=400С

J₄=Q₄=10,74(1- 0,03)·1,3294·400_.·х^т=5539,77· х^т

Від екзотермічних реакцій клінкера:

Q₅ ^п=Q_екз ^п,кДж

Загальна кількість теплоти внесеної в піч:

Q^п=Q₁^п+Q₂^п+Q₃^п+Q₄^п+Q₅^п,кДж

Q^п=35150·х^т+53,845х^т+8,359·х^т +5539,77·х^т +449•х^т= 41200,974·х^ткДж

Витратні статті

Кількість теплоти

На дисоціацію СаСО₃

Q₁=,кДж

Q₁=кДж

Q_x-кількість теплоти ,яка йде на дисоціацію СаСО₃

Q_x-1658 кДж/кг

На випоровування вологи:

Q₂^р=2500·G_w^ф, кДж

Q₂^р=2500·1,301=3252,5кДж

2500 - схована теплота паротворення на 1 кг вологи питома кількість теплоти,яка пішла з підходящими газами.

Q₃=[(V^т_CO2·C_CO2+V^т_N2·C_N2+V^т_H2O·C_H2O+V^т_O2·C_O2)·x^T+V^с_CO2·C_CO2+V_w^ф·C_в.п.+V_w^ф]t_ог, кДж.

Де:C_CO2,C_N2,C_H2O,C_O2,C_в.п-об'ємна питома теплоємкість газів при температурі t_ог

C_CO2= 1,7874 кДж/(м^3•С);

C_N2= 1,2996кДж/(м^3•С);

C_H2O=C_в.п=1,5222кДж/(м^3•С);

C_O2=1,3352кДж/(м^3•С).

Q₃=[(0,99·1,7874+8,5·1,2996+2,13·1,5224+0,29·1,3352)·x^T+0,276·1,7874+1,618·1,5224+0,018·1,5224]·200= 3289,209·х^т кДж.

Ентальпія клінкера,який виходить із печі.

J₄^p=Q₄^p=C_кл·t_кл^п,кДж

J₄^p=Q₄^p=1,03·1200=1236 кДж

C_кл - 1,03 кДж/(кг•С) - середня питома теплоємкість клінкера при t_кл^п=1200С.

Ентальпія пиловиноса:

J₅^p=Q₅^p=G_ун·C_ун·t_о.г.

C_ун= 1,06кДж/(кг•С )- питома теплоємність пилу,що виноситься t_о.г.

t_кл^п= 1200С

Втрачено в навколишнє середовище:

Q₆^p=

Q₆^p=

Sn- площа поверхні,що віддає тепло корпуса печі:

Sn= ·L,м²

Sn= м²

Q - кількість теплоти,яка втрачається в навколишнє середовище1м²

корпуса печі 1годин., при прийнятих умовах складає 14650 кДж;

Р - продуктивність печі, кг/годин.

На виникнення жидкої фази, по набутим даним:

Q₇^p=Q^p=209 кДж

Загальна кількість теплоти,яка витрачається в печі

УQ^p= Q₁^p+Q₂^p+Q₃^p+Q₄^p+Q₅^p+Q₆^p+Q₇^p,кДж

УQ^p= 1613,589+3252,5+3289,209·х^т+596,794+1236+9,54+575,791+209= 3289,209·х^т+ 7493,214 кДж

З рівняння теплового балансу

УQn=УQвизначаємопитому витрату палива х^т:

40698,129х^т+502,845=3289,209х^т+7493,214

48698,129х^т - 3289,209х^т=7493,214 - 502,845

37408,92х^т=6990,369

х^т=м³/кг

Для газообразного палива:

G^T=x^T·p^T,кг

Де: р^т - густина газообразного палива, р^т=0,8 кг/м³

G^T=0,187·0,8=0,15 кг

Питома витрата повітря для горіння палива:

V^т_в= Lб·x^T,м³/м³(кг)

V^т_в= 10,74·0,187= 2м³/ м³(кг)

Кількість вторинного повітря, у=0,03:

V в.вт.=V( 1 - у ),м³/м³(кг)

V в.вт.=2·( 1 - 0,03 )= 1,94м³/м³

Складаємо зводний матеріальний та тепловий баланс

Таблиця 5. - Зводний матеріальний баланс печі на 1кг клінкера

При хідні статті	Кіл-ть	Витратні статті	Кіль-ть
Клінкер	1	19,56	Паливо хт	0,15	2,93
Гази,що відходятьGо.г.=14,72·0,15+1,86	4,068		Сировина Gw	2,891	56,54
Пиловинос	0,045	0,88	ПовітряG=13,887·0,15	2,083	40,74
			Нев'зка	0,011	0,21
Разом	5,113	100,00	Разом	5,113	100,00

Таблиця 6.- Зводний тепловий баланс печі

Прихідні статті	Кількість	Витратні статті	Кількість
	кДж	%		кДж	%
Від горіння палива у=0,03 Q1n= 35150·0,187	6573,05	81,02	На дисоціаціюСаСО3Q1p	1613,589	19,89
Зі шламом Q2n	53,845	0,66	На випаровування вологи Q2p	3252,5	40,09
З присосаним повітрям Q3n= 8,359·0,187	1,563	0,02	З відходящими газами Q3p	1211,876	14,94
Ентальпія вторинного палива Q4n=5539,77·0,187	1035,937	12,77	З горячим клінкером Q4p	1236	15,23
Від екзотермічних реакцій виникнення клінкераQ5n	8113,395	100,0	З пиловиносом Q5p	9,54	0,12

Продовження таблиці 6

	В навколишнє Q6p середовище	575,791	7,1
	На виникнення Q7p жидкої фази	209	2,57
	Нев'зка	5,099	0,06
	Разом	8113,395	100,0

Умова вірності складання балансів

%Н<1%

Відсоток нев'зки визначається по формулі:

%Н=,%

Для теплового балансу:

%Н=,%

Питома кількість теплоти на виникнення 1кг клінкера:

Q= Q_н^р·х^т,кг

Q= 35150·0,187= 6573,05кг

Питомий розрахунок умовного палива:

х_усл^т=

х_усл^т=

Тепловий коефіцієнт корисної дії печі складає:

,%

Технологічний коефіцієнт корисної дії печі:

₂=,%

₂=,%

5. Розрахунок питомих витрат сировини, палива

Витрата сухої сировини на 1 т клінкера визначаємо по формулі [10,c.98]:

А_с= ·100,кг/т_кл

А_с= ·100=1541,7823кг/т_кл

nnn - витрати при проколенні, здобуті з хімічного складу сировинної суміші,%

Витрата шламу на 1 т клінкера визначається по формулі [10, с. 108]:

А_шл=

А_шл=

Де: W - вологість шламу (по заводським даним),%

г_шл - питома вага шламу,т/м³

Таблиця -7.Вологість шламу

Вологість,%	Питома вага,т/м3
41	1,55
40	1,6
35	1,65

Матеріальний баланс цеху

Годинна витрата шламу:

А _шл^ч = А_шл·Р·n,м³/годин

А _шл^ч = 1685,9293·73,9·1= 124590,18 м³/годин

Де: n - кількість печей у цеху(n=1)

Сухої сировини:

А_с^ч= А_с·Р·n, т/годин

А_с^ч= 1541,7823·73,9·1= 113937,71 т/годин

Палива:

В_т^ч= х^т·Р·n,кг/годин

В_т^ч= 0,187·73,9·1=13,8193 кг/годин

Умовного палива:

В^ч_ус= g_T· Р·n,кг/годин

В^ч_ус= 0,225· 73,9·1=16,6275кг/годин

Де:g_T-питома витрата умовного палива, кг _ул.т/кг_кл

g_T=,кг/кг_кл

g_T=,кг/кг_кл

Витрата шлама на добу:

А^с_шл=А^ч_{шл ·}24,м³/добу

А^с_шл=124590,18•24= 3207630,2 м³/добу

Сухої сировини: А_с^с=А_с^ч·24,т/добу

А_с^с=113937,7·24= 2990164т/добу

Паливо:

В^с_т=В_ус^ч·24,кг/добу

В^с_т=16,6275·24=399,06кг/добу

Умовного палива:

В^с_ус=В_ус^ч·24,кг(м³)/добу

В^с_ус=13,8193·24=331,6632 кг(м³)/добу

Річна витрата шламу:

А_шл^г= А_шл^ч·8760·Кu,т/рік

А_шл^г=124590,18 ·8760·0,75=818557482,6т/рік

Де: Кu- коефіцієнт використання печі.

Сухої сировини:

А_с^г=А_с^ч·8760·Кu т/рік

А_с^г=113937,71 ·8760·0,75= 748570754,7 т/рік

Палива:

В_т^г=В_т^ч·8760·Кu, т/рік

В_т^г=13,8193·8760·0,75= 90792,801 т/рік

Умовного палива:

В_усл^г=В_усл^ч·8760·Кu, т/рік

В_усл^г=16,62·8760·0,75=109242,675 т/рік

Данні розрахунку зводимо в таблицю.

Таблиця 8. - Матеріальний баланс цеху

Найменування	Годинна витрата	Добова витрата	Річна витрата
Шлам,м3	124590,18	3207630,2	818557482,6
Суха сировина,т(м3)	113937,71	2734505	748570754,7
Паливо,т (м3)	13,8193	399,06	90792,801
Умовне паливо,т	16,6275	331,6632	109242,675

6. Розрахунок та підбір допоміжного обладнання.

6.1 Підбір холодильника

Тепловий баланс теплового холодильника (кДж на 1 кг клінкеру)[6,с.151 - 152].

Прихідні статті

Ентальпія клінкеру,який надходить до холодильника:

Ентальпія повітря

J?_в=Q_в? = ( V_{в. изб}+V_в.вт )•c_в • t_в

J? _в=Q_в? = ( V_{в. изб}+1,94)•1,297• 16= 50,324•V_в.изб

Де - кількість вторинного повітря, м³

V_в.вт=V_в?• ( 1-y )=2•( 1- 0,03 ) = 1,94 м³

Де- загальні витрати повітрядляпаління палива, м³

=10,74*0,187=2 м³

у=0,03

с_в - теплоємкість повітря, 1,297 кДж/м³гр

t_в - температура повітря, 16°С

Загальна кількість теплоти, яка потропляє до холодильника



Видаткові статті

Ентальпія клінкера після холодильника

J??=Q??=c _кл•t_кл= 0,78•100= 78кДж

Ентальпія вторинного повітря

= 1035,9837 кДж

По дослідним даним питома кількість тепла, яка втрачається в навколишню середу

кДж

Кількість тепла,який вноситься надлишковим повітрям

кДж

Загальна кількість тепла, яка відводиться з холодильника

=Q_кл+Q_в.вт+Q_п.х. +Q_в._изб, кДж

=78+1035,937+29_. +195V_изб =1142,937+195 V_изб, кДж

Із рівняння теплового балансу холодильникавизначаемо кількість надлишкового повітря



1236+50,324V_изб=1142,937+195 V_изб

1236-1142,937=195 V_изб - 50,324V_изб

93,063=141,676 V_изб

V_изб =

Таблиця - 9. Загальна таблиця паливного балансу холодильника на 1 кг клінкера

Прибуткові статті	Кількість	Видаткові статті	кількість
	кДж	%		кДж	%
З клинкером	=1236	97,16	З клинкером	=78	6,13
З повітрям	=106,392	2,84	З вторинним повітрям	=1035,937	81,44
Разом 1272,063 100	В навколишнє середовище	=29	2,28
	Нев'зка	1,011	0,08
	Знадлишкового повітря	=128,115	10,07
	Разом	1272,063	100

Технична характеристика холодильника

Холодильник до печі 5Ч185 м нахильний; тип «Волга-75» продуктивність 75 т/ч

Загальна площа решітки 83,6 м³

Живий перетин решітки 10%

Тепловой кпд колоснякового холодильника

Кпд=

6.2 Підбор пальника

В=1000*Р*х^т=1000*73,9*0,187=13,819,3 м³/годин

Для спалювання природного газу в обертових печах застосовують газове пальника прості одноканальні або двоканальні з вихідною умовною швидкістю з її устя 250- 300 м/с.

Основними недоліками цієї горілки є складність конструкції й значна металоємність. Незважаючи на недоліки горілки типу ВРГ сприяють інтенсивному спалюванню газу; за допомогою їх можна легко управляти характеристикою смолоскипа й рас ходом газу. У пальнику ВРГ положення аксіальних лопаток завихрителя можна регулювати в межах 0-60°С. Вони закручують весь газовий потік. Вибираємо газовий пальник типу ВРГ характеристика якої наведена нижче

Номінальна витрата газу - 5 м³/с

Теплова потужність - 118625кВт

Початковий тиск газу - 19,6-294 кПа

Межі регулювання

По витраті - 0,333-5 м³/с

По тиску - 19,6-294 кПа

Тиск газу на відводі до регулятора - 245-249 кПа

Тип регулятора тиску газу для обертових печей діаметром 5Ч185 м - РДУК2В-200140

Тиск перед пальником обертової печі 68,6 - 118 кПа

Умовний діаметр газу, що підводить, проведення до печі - 250 мм

6.3 Підбір димососів

Вибір димососів газів, що відходять з печі

Обємна витрата газів на виході з печі при температурі t_ог= 200°С

V_г.п.?? =Vо.г. •1000•P• ,м³/годин

V_о.г.=V• x^T+1,912= 11,91• 0,187+1,912 =4,14 м³

V_г.п.?? =4,14. •1000•73,9• ,м³/годин

Приймаємо , що температура газів, що відходять, перед димососом знизиться за сет димососів холодного повітря й потер у навколишнє середовище з 200°С до перед димососом при нормальних умовах=1,8

, м³

, м³

V_г.д.=V?_о.г.= 5,27• 1000• 73,9 м³/годин

Необхідна подача димососа із запасом 20% складає:

V_д.=V_г.д.•1,2= 623124,8•1,2= 747749,8 м³/годин

Аеродинамічний опір печі визначається по формулі

Па

Де =10-30 -коефіцієнт тертя,

Д_уз²- внутрішній діаметр печі в цепній зоні (Д_уз²=4,54);

Х=0,5 - критерій навісу ланцюгів з вільно висячими кінцями;

- загальна площа поверхні цепів, м².

Швидкість газів у холодному кінці печі визначаемо по формулі

 м/с

=9,89 м/с

Де -коефіцєнт заповнення печі (=0,08)

=1,3862 кг/м³

Де - щільність газів при даній температурі

- щільність газів при нормальних умовах

=0,8

Для оцінки загального гідравлічного опору грубної установки не обходжено врахувати гідравлічний опір

Курної камери 80-120 Па

Газоходів до димососа 70-90 Па

Газоходів до труби 60-120 Па

Электрофильтров 200-250 Па

Отже,

Р _п.у.= 57300+100+80+90+225= 6225 Па

З урахуванням запасу тиску приблизно до 20% до загального гідравлічного опору

= 1,2

Розрахунок потужності електродвигуна димососа

N_дв.=

N_дв.=

Де - кпд димососа, дорівнює 0,72 и передачі - 0,98.

Встановлена потужність двигуна при значенні коефіцієнта запаса потужності К=1,1 дорівнює

N _уст = 1,1• 2198,9 = 2418,8 кВт

Характеристика димососа

Підбираємо димососі двостороннього всмоктування типу ЮГЦ-20

Подача - 350000 м/ч

Тиск при температурі 200-1500

Макс. припустима температура 200

Тип електродвигуна АК 3-13-62-8

Потужність 500 кВт

Кутова швидкість 75,8 раб/с

6.4 Підбір димової труби

Очищені гази що відходять від грубної установки віддаляються димасосами через димову трубу .

Висота димаря вибираємо з обліком санітарно-гігієнічних тренований, Вона не повинна бать не менш 30 м.

Металеві труби виготовляють висотою не більш 30-40 м , цегельні 30-70 м, залізобетонні 80-150 м. При спалюванні сірчистих палив металеві труби не застосовуються внаслідок зношування від корозії за 3-4 року.

Температура газів в усть труби визначаємо з умови зниження температури по висоті ?t=1,5°С на 1 м цегельної й залізобетонної труби й 2-3°С для металевих нефутерованих труб.

Де температура основи труби,180

Н- висота труби (залізобетонна 100м)

Середня температура газів в трубі:

Середнящільність повітря:

Знайдемо діаметр устя труби,приймаючи що швидкість газів



Діаметр основи труби

Середній діаметр

Середня швидкість газів в трубі

6.5 Підбор циклонів

Для очищення повітря від приймаємо батарею циклонів системи "Крейзель".Орієнтовний опір циклонів

Щільність повітря при температурі 150

t=150

Умовна швидкість повітря, віднесена до повного перетину зовнішнього циліндра,дорівнює

Де - коефіцієнт опору циклона, 105

Кількість надлишкового повітря при температурі 150:

Площа перетину циклонів

S=

S=

6.6 Підбір вентилятора

Підбор вентиляторів для відбору надлишкового повітря. Опір повітряного тракту приймаємо 10 Па. Опір батареї циклонів складе

Опір повітропроводів дорівнює 250 Па

Необхідний тиск вентилятора з запасом 15% складі

Рв=(10+1100+250)1,15=1564 Па

Підбираємо димосос двостороннього усмоктування типу ДН-18*2А

Подача240000м³/ч

Тиск при температурі 210°С 150 мм.вод.ст,1500 Па

Коефіцієнт корисної дії 0,7

Споживана вентилятором потужність дорівнює

N _в= =

Характеристика двигуна:

P_в= (10+1100+250)1,15=1564 Па

Приймаємо електродвигун типу АТ-104-8М

Потужністю 75 рад/с

6.7 Підбір вентилятора гострого дуття

Кількість повітря, яке подається вентилятором гострого дуття, приймаємо близько 8% загальної витрати, що надходить під решітки холодильника. Обумовлена витрата повітря, що надходить під решітки холодильника при температурі 15

Визначаємо подачу вентилятора гострого дуття



Опір повітропроводу й шаруючи клінкера на цьому участе состави по досвідченим данням близько 5000 Па Необхідний тиск вентилятора із запасом 15% становить

Р_общ=5000*1,15=5750 Па

Підбираємо вентилятор типу ВМ-40/750-1Б

Подача при макс. кпд 40000 м3/ч

Загальний тиск 7480 Па

Кутова швидкість 155 рад/с

Кпд 0,6

Загальний тиск при t=15

=6850 Па

Потужність потребуєма вентилятором

Підбор вентилятора острого дуття

Подача вентилятора с запасом 15% дорівнює:

м³/с

Опір шаруючи клінкера на ґратах по досвідченим данням може бать прийнято для холодильника рівним 1850 Па. Загальний тиск вентиляторас запасом 15% становить

Р_т=1850•1,15=213 мм вод.ст.=2130 Па

Підбираємо вентилятор типа ВДНП-23-2

Подача при макс кпд 318500 м³/ч

Повний тиск 3670 Па

Углова швидкість 75,8 рад/с

Кпд 0,58

Споживана вентилятором потужність

6.8 Підбір електрофільтру печі

Для очищення газів що відходять потужних обертових печей використають електрофільтри ПГД і ПГДС. Для печі діаметром 5Ч185 м підбираємо електрофільтри ПГД-4Ч50 у кількості 2 шт. Їхня характеристика дана нижче

Об'ємна витрата по газовому потоці 360000 м³/ч

Припустима макс. температура газу 250

Те ж, запиленість газу 30 г/м²

Площа активного перетину 50 м²

Кількість перетинів 1

полів 4

Ступінь очищення газів 98-99%

Для аеродинамічного ущільнення печі застосовують установку із чотирма циклонами й вентилятором ВРС із наступними характеристиками

Подача 30000 м³/ч

Тиск 1550 Па

Кутова швидкість 75,8 рад/с

Потужність електродвигуна 20 кВт

6.9 Підбір привода печі

Характеристика приводів печі наведена нижче

Основний привід печі

Кількість редукторів 2

Електродвигунів 2

Тип електродвигунів300-320 кВт

Кутова швидкість обертання від головного приводу 0,063-0,13 рад/с

Допоміжний привід печі

Кількість редукторів 2

Електродвигунів 2

Потужність кожного електродвигуна 20-24 кВт

Тип електродвигунів АСП-82-8

Висновки

При розрахунку обертової печі ми знаходимо декілька параметрів:

- Продуктивність обертової печі, що працюэ по мокрому способу виробництва з внутрішним теплообмінним улаштуванням складає 73,9 т/годину;

Робимо підбір допоміжного обладнання:

- Холодильник до печі 5Ч185 м нахильний, тип «Волга-75» продуктивність 75 т/ч;

- Для спалювання природного газу в обертових печах застосовують газовий пальник типу ВРГ;

- Підбираємо димосос двостороннього всмоктування типу ЮГЦ-20;

- Середня густина повітря в димовій трубі 1,2 м/c;

- Для очищення повітря від димових газів приймаємо батарею циклонів системи "Крейзель";

- Підбір вентилятора гострого дуттявизначаємо типу ВМ-40/750-1Б.

Література

1. Бутт Ю.М. Технологія цементу та інших в'яжучих матеріалів / Бутт Ю.М. - М. : Будіздат,1976.- 354 с.

2. Алексієв Б.В. Технологія виробництва цементу/ Алексієв Б.В., - М: Вища школа,1980- 425c.

3. Нікіфоров Н.М. Теплотехнічне обладнання/ Нікіфоров Н.М. -М: Вища школа,1978 - 380с.

4. Правила технічної експлуатації цементних заводів[під ред.Д.Б.,Трошин та В.Н. Молченюк], - М.:Будіздат,1967- 277с.

5. Мазуров Д.Я. Теплотехнічне обладнання заводів в'яжучих матеріалів/ Мазуров Д.Я. -М:Будіздат,1982-450 c.

6. Роговий М.І. Розрахунок та задачі з теплотехнічного обладнання підприємств/ Роговий М.І.,Сагановский М.Н. - М:Будіздат,1975- 320c.

7. Левченко Ю.С. Розрахунок печей та сушил силікатної промисловості/Левченко Ю.С. - М: Вища школа,1968- 354c.

Размещено на Allbest.ru