Al₂O₃ - 1,485%; SiO₂ - 2,1%; CaO - 4,2%.

Компоненты золы угля. Количество Al₂O₃ в шихте

106,3228+11,92862+0,383192+46,35619=164,9908 кг,

тогда с золой угля в шихту будет введено:

Al₂O₃ 10,29706 / 5 *1,485=3,058226 кг;

SiO₂ 10,29706/5*2,1=4,324763 кг;

CaO 10,29706/5*4,2=8,649527 кг.

Белый шлам на ОПШ. Расчёт белого шлама на ОПШ. Количество Al2O3 в алюминатном растворе ЦС считается как сумма Al2O3 в шихте и золе угля умноженная на химический выход в раствор. Так как кремнёвый модуль в алюминатном растворе до обескремнивания равен 74,7 единиц, то содержание SiO2 в растворе составит:

((164,9908+3,058226)*0,8881)/74,7=1,997916 кг.

Принимаем, что весь SiO₂ из алюминатного раствора переходит в белый шлам. При известном химическом составе белого шлама рассчитываем количество компонентов по известному содержанию SiO₂.

Расчёт жидкой фазы белого шлама. Количество твёрдой фазы белого шлама составит

1,997916*28,7/100=6,961379 кг,

тогда количество жидкой фазы при Ж/Т=1,4056 будет равно

6,961379*1,4056=9,784914 кг.

Таблица 20 - Состав белого шлама твёрдая фаза

Компоненты	%	Масса, кг
Al2O3	27,3	1,900456
SiO2	28,7	1,997916
Fe2O3	5,2	0,361992
CaO	8,3	0,577794
Na2O	16,9	1,176473
SO3	3,5	0,243648
Итого:		6,961379

При известном химическом составе и плотности алюминатного раствора ЦС находим количество компонентов в жидкой фазе.

Таблица 21 - Состав белого шлама жидкой фазы

Компонент	Масса, кг
Al2O3	0,7927828
Na2O	0,8107265
Н2О	8,1814046
Итого:	9,784914

Количество кальцинированной соды Химический состав кальцинированной соды: Na₂CO₃ - 97,2939%; дозировку Na₂O ведём на модуль в шихте - 1,48; количество Al₂O₃ в шихте перед дозировкой соды

164,9908+3,058226+1,900456+0,7927828=170,7422 кг;

количество Na₂O шихте перед дозировкой соды

1,48/1,645*170,7422=153,6161 кг;

количество Na₂O в шихте перед дозировкой соды

60,2888+11,68063+13,9520+0,712968+0,064612+1,176473+0,8107265=

88,6826 кг;

необходимое количество свежей соды

153,6161-88,6826=64,92984 кг,

или

Na₂CO₃=64,92984*106/62=111,0091 кг;

сода кальцинированная составит

111,0091*100/97,2939=114,0967 кг.

По известному химическому составу определяем компоненты вводимой соды, результаты вычислений компонентов состава шихты на спекание.

Спёк из печи спекания. В печи спекания удаляется физическая и почти вся кристализационная влага, и происходят следующие химические реакции

СаСО₃?CaO+CO₂;

Na₂O*Al₂O₃*2SiO₂+4CaO?Na₂O*Al₂O₃+2 (2CaO*SiO₂);

Na₂CO₃+Fe₂O₃?Na₂O*Fe₂O₃+CO₂;

Na₂O*Fe₂O₃+Al₂O₃?Na₂O*Al₂O₃+Fe₂O₃;

2CaO+SiO₂?2CaO*SiO₂,

а также реакция восстановления

2Fe₂O₃+C?4FeO+CO₂.

В результате химических реакций выделяется СО₂^, который уходит вместе с печными газами. ППП спёка =1,6%.

Потери при прокаливании спёка вычисляют следующим образом:

итого по спёку/100*(100_ППП спёка),

или 866,609/100,0252*(100-1,17)=856,4697 кг,

тогда для Al₂O₃ 856,4697/100,0252*19,70234=168,702 кг.

Аналогично рассчитываем для остальных компонентов спёка, результаты заносим в таблицу 23.

Таблица 23 - Состав спёка

Компоненты	Спёк	%	с потерями	%
Al2O3	170,7422	19,70234	168,702	19,70234
SiO2	120,5194	13,90701	119,0793	13,90701
Fe2O3	151,4798	17,4796	149,6697	17,4796
CaO	244,3508	28,1962	241,4311	28,1962
Прочие	23,00641	2,654762	22,73151	2,654762
ППП	13,64739	1,6	13,70006	1,6
Na2Ok	142,863	16,48529	141,1559	16,48529
Итого, кг:	866,609	100,0252	856,4697	100,0252

Выщелачивание спёка. При выщелачивании спёка химический выход по Al₂O₃ 86,37%, по Na₂O 96,37%. Остальные компоненты переходят в твёрдую фазу отвального шлама за вычетом белого шлама на ОПШ.

Количество алюминатного раствора рассчитывается с учётом потерь с жидкой фазой белого шлама и потерь с жидкой фазой отвального шлама, тогда количество жидкой фазы отвального шлама будет равно

2,21*566,2903=1251,502 кг,

где 2,21 - Ж/Т шлама с хвостового промывателя;

566,2903 - масса отвального шлама всего, кг, вычисляется как сумма всех компонентов отвального шлама

168,702*(100-86,37)/(100-1,900456)=21,09363 кг Al₂O₃.

Остальные компоненты находим как разность между весом компонента в спёке и твердой фазы белого шлама таблица 2.17.

Зная концентрации и плотность жидкой фазы отвального шлама определяем содержание Al₂O₃ и Na₂O. По разности определяем количество алюминатного раствора. Последняя промывная вода Al₂O₃=12,9 г/л; Na₂O=11,7 г/л; с=1031,4 кг/м³.

Потери щёлочи на SO₃: в спёке SO₃=2,47%, тогда потери Na₂O будут равны 856,4697*2,47/100*62/80=16,39497 кг,

где 856,4697 - масса спёка, кг;

2,47 - содержание SO₃ в спёке, %;

62, 80 - молярные веса Na₂O, SO₃.

Результаты вычислений заносим в таблицу 24.

Таблица 24 - Баланс выщелачивания спёка

Компоненты	Спёк	Содержание в%	Отвальный шлам	Содержание в%	Потери с жидкой фазой	Содержание в%	Белый шлам твердая фаза	Белый шлам жидкая фаза	Алюминатный раствор выщелачивания
Al2O3	168,702	19,6974	21,0936	3,72487	15,6529	1,25073	1,90046	0,79278	129,262
SiO2	119,0793	13,9035	117,081	20,6752			1,99792
Fe2O3	149,6697	17,4752	149,308	26,3659			0,36199
CaO	241,4311	28,1891	240,853	42,5318			0,57779
Прочие	22,73151	2,65409	5,60683	0,99009			0,24365
Н2О					1221,65	97,6149		8,18140
ППП	13,0006	1,59959	28,0342	4,95049			0,70309
Na2Ok	141,1559	16,4811	4,31323	0,76166	14,1968	1,13438	1,17647	0,81073	104,264
Na2Oкб									16,3949
Итого, кг:	856,4697	100	566,290	100	1251,50	100	6,96137	9,78914	249,921

Количество маточного раствора. Маточный раствор на гидрохимический передел спекания поступает для увеличения стойкости алюминатного раствора. Его количество рассчитывается по формуле:

1,5672=(Na₂O_{ал.р-раЦС}+Na₂O_мат*V_мат)*102/(Al₂O_{3ал.р-раЦС}+Al₂O_3мат*V_мат)*62

где V_мат - объём маточного раствора.

Тогда объём маточного раствора составит - 0,316733 м³. Зная объём маточного раствора и, зная его концентрацию, рассчитываем его компоненты, результаты вычислений заносим в таблицу 25.

Таблица 25 - Состав маточного раствора

Компонент	Концентрация, г/л	Масса, кг
Al2O3	66,3257	21,00752
Na2Ok	122,755	38,88052
Na2Oкб	16,144	5,746797
Н2О		319,7338
Масса	1000	385,3686
Плотность кг/м3	1216,7	1216,7

Количество алюминатного раствора на передел декомпозиция будет складываться из баланса выщелачивания и количества маточного раствора поступающего для подщелачивания алюминатного раствора

Al₂O₃ 129,2623+21,00752=150,26981 кг,

остальные компоненты алюминатного раствора подсчитываются аналогично, результаты заносим в таблицу 26.

Таблица 26 - Алюминатный раствор ЦС

Компонент	Алюминатный раствор выщелачивания	Маточный раствор	Алюминатный раствор ЦС
Al2O3	129,2623	21,00752	150,26981
Na2Ok	104,2637	38,88052	143,14424
Na2Oкб	16,39497	5,746797	22,141768
Н2О	1219,414	319,7338	1539,1477
Масса, кг	1469,335	385,3686	1854,7035
Объём, м	1,229253	0,136733	1,5459857

Количество горячей воды на промывку. Количество горячей воды вводимой на промывку серого шлама составит: Н₂О алюминатного раствора ЦС+Н₂О потери с жидкой фазой отвального шлама - Н₂О маточного раствора

1219,414+1221,65-319,7338 = 2441,066 кг.

Удельный расход пара на тонну боксита: 466,6 кг/т. С учётом конденсата пара в автоклавах расход горячей воды составит

2441,066 - 466,6 = 1974,466 кг.

Декомпозиция. Баланс декомпозиции будет складываться из балансовых количеств алюминатных растворов ГМЦ, ЦС, затравки и массы маточного раствора увлекаемой затравкой при фильтрации.

Расчёт количества затравки. Расчёт количества Al₂O₃ в затравке определяется через затравочное отношение и количества Al₂O₃ ветвей Байера и спекания

(660,3977+150,2698)*3,179 = 2577,112 кг,

где 660,3977 - количество алюминатного раствора ГМЦ;

150,2698 - количество алюминатного раствора ЦС;

3,179 - затравочное отношение.

Количество гидрата затравки определяется:

Al₂O_{3 З.О.} /102*156=3941,465 кг.

Количество маточного в затравке будет определено через влагу кека затравочной фильтрации: при влаге кека 20% количество маточного будет равно 3941,465*20/(100-20)=985,3663 кг, тогда объём маточного раствора составит

985,3663/(1,2167*1000)=0,809868 м³,

где 1,2167 - плотность смешанного маточного раствора гр/см³.

Количество Al₂O₃ в продукционном гидрате определяется:

(Al₂O_{3 ГМЦ} + Al₂O_{3 ЦС)} - (Na₂O _ГМЦ + Na₂O _ЦС) / М_ky,

где (Al₂O_{3 ГМЦ} + Al₂O_{3 ЦС)} - количество глинозема поступившее из ветвей Байера и спекания;

(Na₂O _ГМЦ + Na₂O _ЦС) - количество щёлочи поступившей из ветвей Байера и спекания;

М_ky - модуль каустический маточного раствора.

Тогда количество Al₂O₃ в продукционном гидрате будет равно 406,3103 кг.

Результаты вычислений сводим в таблицу 27

Таблица 27 - Баланс декомпозиции

Компоненты	Алюминатный раствор ГМЦ	Алюминатный раствор ЦС	Затравка	Маточный раствор	Всего, кг
Al2O3	660,3977	150,2698	2577,112	50,13082	3437,91
Na2Ok	617,8834	143,1442		94,34961	855,3773
Na2Oкб	76,23615	22,14177		12,22901	110,6069
Н2О	5139,912	1539,148	1364,3533	819,9782	8863,391
СО2	54,10308			8,678649	62,78172
Итого:	6548,532	1854,704	3941,4652	985,3663	13330,07

После декомпозиции полученную пульпу разделяют на жидкую и твердую составляющие, на гидросепараторах и отправляют на БОГ, где происходит отстаивание пульпы в сгустителях. Нижний продукт сгущения, сгущённую гидроокись алюминия фильтруют, промывают от щёлочи и прокаливают в печах кальцинации.

Таблица 28 - Баланс БОГ

Компоненты	Затравка	Маточный раствор	Продукционный гидооксид	Потери маточного раствора с гидрооксидом	Маточный на выпарку	Всего, кг
Al2O3	2577,112	50,13082	406,3103		404,3572	3437,91
Na2Ok		94,34961		2,485663	758,542	855,3773
Na2Oкб		12,22901			98,37792	110,6069
Н2О	1364,353	819,9782	215,1054	69,04619	6394,908	8863,391
СО2		8,678649			54,10308	62,78172
Итого:	3941,465	985,3663	621,4157	71,53185	7710,288	13330,07

Выпарка. На отмывку гидрата берётся грязный конденсат с выпарки - 616,993 кг, который возвращается на выпарку в виде среднего фильтрата.

Количество выпаренной воды определяем по разности: Н₂О маточного раствора с декомпозиции + Н₂О конденсата промывки - Н₂Ооборотной соды - Н₂О оборотного раствора с содой - Н₂О маточного раствора в ЦС - Н₂О оборотного раствора.

Кальцинация. В процессе кальцинации удаляется вся внешняя влага гидроокиси и большая часть химической влаги. ППП товарного глинозёма = 0,85%.

Баланс кальцинации сведен в таблице 30.

Таблица 30 - Баланс кальцинации

Компоненты	Гидрат	Содержание в%	Потери	Содержание в%	Г_00	Содержание в%	Всего, кг
Al2O3	406,3103	58,84615	0,0056883	0,002026	406,30459	99,15	406,3103
Н2О	69,04619	10	69,046192	24,59753			69,04619
ППП	215,1054	31,15385	211,65185	75,40044	3,453589	0,85	215,1054
Итого:	690,4619	100	280,70373	100	409,75818	100	690,4619

Таблица 31 - Удельные расходы на одну тонну глинозёма

Наименование	Количество
Боксит	2692,86кг
Известняк	1009,59 кг
Сода кальцинированная	278,449 кг
Горячая вода на промывку отвального шлама	4818,61 кг
Горячая вода на промывку красного шлама	4210,19 кг
Количество красного шлама	1139,94 кг
Количество отвального шлама	1382,01 кг
Количество выпаренной воды	8126,35 кг
Количество гидрата	1685,05 кг
Количество белого шлама	16,989 кг
Количество выведенных ЖП	296,053 кг
Количество шихты спекания	2818,04 кг
Количество алюминатного раствора ГМЦ	15981,5 кг
Количество алюминатного раствора ЦС	4526,34 кг
Доля в производстве Al2O3 ЦС	34,7106%
Доля в производстве Al2O3 ГМЦ	65,2894%

Тепловой расчет печи спекания. Удельный расход топлива на единицу (1т) спека может быть определен из уравнения теплового баланса

Q_п + V_x х Q_н^р = Q_р,

откуда

V_x= (Q_р - Q_п)/ Q_н^р,

где Q_п - общий приход тепла на 1 т. спека, за исключением тепла от сжигания топлива, ккал;

Q_р - общий расход тепла на 1т. спека, ккал;

V_x - удельный расход топлива, кг.

Расход тепла.

1) На испарение воды и перегрев водяных паров до температуры отходящих газов, ккал

q_Н20 = G_Н2О [1 (100 - t_ш) + 539 + с_Н20(t_отх - 100)],

где G_Н2О - общее количество Н₂О, удаляемое при спекании, кг;

t_ш - температура шихты, єС;

t_отх - температура отходящих газов, єС;

539 - скрытая теплота испарения влаги при температуре 100єС, ккал/кг;

с_Н20 - средняя удельная теплоемкость водяных паров при температуре отходящих газов, ккал/(кг єС).

На 1т. спека при W_ш= 38,8% удаляется физически связанной влаги 831,026 кг и химически связанной влаги 73,622 кг

G_Н2О= 831,026 + 73,622= 904,648 кг

Q_Н2О = 904,648 [1 (100 - 50) + 539 + 0,465 (287 - 100)] = 602,45 х 10³ ккал.

2) С углекислотой от разложения карбонатов в процессе спекания, ккал

q_CО2= G_СО2 с_СО2 t_отх,

где G_СО2 - количество выделяющейся углекислоты, кг;

с_СО2 - средняя удельная теплоемкость СО₂ при температуре отходящих газов, ккал/(кг х ⁰С);

t_отх - температура отходящих газов, ⁰С.

G_СО2 при СаО в шихте 25,6% составит 201,142 кг

q_CО2 = 201,142 х 0,449 х 287 = 25,919 х 10³ ккал.

3) На эндотермические реакции, ккал

q_ЭНД= q _CАСО3 + q_{NА2 СО3} + q_АЛ.СИЛ,

При среднемесячном химическом составе спека за февраль 2006г

q _CАСО3 = 194,56 х 10³ ккал;

q_{NА2 СО3} = 197,78 х 10³ ккал;

q_АЛ.СИЛ = 2,392 х 10³ ккал;

q_ЭНД= 394,732 х 10³ ккал.

4) С выходящим из печи спеком, ккал

q_СП= G_СП с_СП t_СП,

где G_СП - масса спека, кг;

с_СП - средняя удельная теплоемкость спека при 1000 ⁰С, ккал/(кг х⁰С);

t_СП - температура спека,⁰С.

q_СП= 1000 х 0,28 х 1000 = 280 х 10³ ккал

5) Тепло с оборотной пылью, ккал

q _О.П = G_О.П с_О.П t_отх,

где G_О.П - количество оборотной пыли, кг;

с_О.П - средняя удельная теплоемкость пыли при температуре отходящих газов, ккал/(кг х ⁰С);

t_отх - температура отходящих газов, ⁰С.

Согласно проекта ВАМИ принимаем пылеунос 40% от производительности печи. Средняя производительность печей спекания за февраль 2006г составила 100 т/час или 100000 кг/час.

Пылеунос составит G_О.П = 100000 х 0,4= 40000 кг/час или 400 кг на 1т. спека

q _О.П = 400 х 0,28 х 287 = 32,144 х 10³ ккал.

6) Тепло с безвозвратной пылью, ккал

q _Б.П = G_Б.П с_Б.П t_отх,

где G_Б.П - количество безвозвратной пыли, кг;

с_Б.П - средняя удельная теплоемкость пыли при температуре отходящих газов, ккал/(кг х ⁰С);

t_отх - температура отходящих газов, ⁰С.

Принимаем коэффициент очистки газов 98%. Отсюда количество безвозвратной пыли составит 576,8 кг/час или 8 кг на 1т. спека

q _Б.П = 8 х 0,28 х 287 = 0,642 х 10³ ккал.

7) Тепло с отходящими газами от сжигания топлива при температуре

отходящих газов, ккал

q _ОТХ = V_x (V_СО2 с_СО2 + V_N2 с_N2 + V_Н2О с_Н2О + V_О2 с_О2) t_отх,

где V_СО2, V_N2, V_Н2О, V_О2 - объем продуктов сгорания 1кг.угля, м³;

с_СО2, с_N2, с_Н2О, с_О2 - средние удельные объемные теплоемкости этих газов при температуре отходящих газов, ккал/(кг х ⁰С);

V_x - удельный расход топлива, кг.

q _ОТХ = V_x (1,185 * 0,449 + 6,591 * 0,312 + 0,662 * 0,367 + 0,3901 * 0,324) 287= 848,3 V_x.

8) Потери в окружающую среду, ккал. Принимаем, что они составляют 10% от количества тепла, выделяющегося от сжигания топлива

q _О.С = 0,1 V_x Q_н^р = 0,1 х 5570 V_x = 557 V_x, ккал

Общий расход тепла на 1т. спека, ккал

Q_р = q_Н20 + q_CО2 + q_ЭНД + q_СП + q _О.П + q _Б.П + q _ОТХ + q _О.С

Q_р = 1335,887 х 10³ + 1405,3 V_x

Приход тепла.

1) Физического с шихтой, ккал

q_Ф.Ш = G_Т с _Т t _Т + G_Ж с_Ж t_Ж,

где G_Т и G_Ж - количество твердого и жидкого в шихте, кг/т.спека;

с_Т и с_Ж - средние удельные теплоемкости твердого и жидкого в шихте, ккал/(кг х ⁰С);

t_ш - температура шихты, ⁰С.

q_Ф.Ш = [(2141,82-831,026) 0,27 + 831,026 * 1,0] 50 = 59,247 * 10³ ккал.

2) Физического с топливом, ккал

q_Ф.Т = V_x с _Т t _Т = V_x0,3 х50 = 15 V_x ккал,

где V_x - удельный расход топлива, кг;

с _Т - теплоемкость топлива, ккал/(кг х ⁰С);

t _Т - температура топлива, ⁰С.

3) Физического с оборотной пылью, ккал

q_Ф.О.П. = G_Ф.О.П. с_Ф.О.П. t_Ф.О.П. = 400 х 0,28 х 150 = 16,8 х 10³ ккал,

где t_Ф.О.П - температура возвращаемой оборотной пыли, ⁰С.

4) Физического с подогретым воздухом, ккал

q_Ф.В. = G_В с_В t_В V_x,

где V_x - удельный расход топлива, кг;

G_В - расход воздуха, м³ на 1кг. топлива;

с_В - удельная теплоемкость на 1м³, ккал/(кг х ⁰С);

t_В - температура подогретого воздуха, ⁰С.

q_Ф.В. = 8,828 х 0,314 х 300 V_x = 831,607 V_x ккал

5) За счет сгорания топлива, ккал

q _ТОПЛ = V_x Q_н^р = 5570 V_x, ккал.

6) За счет экзотермических реакций, ккал

q_ЭКЗ = q _NААLО2 + q_NАFЕО2 + q_{2САОSIО2,}

q_ЭКЗ = 104,706 х 10³ + 50,35 х 10³ + 63,042 х 10³ = 218,098 х 10³ ккал.

Общий приход тепла на 1т. спека, ккал

Q_п = q_Ф.Ш + q_Ф.Т + q_Ф.О.П. + q _ТОПЛ + q_ЭКЗ

Q_п = 59,247 * 10³ + 15 V_x + 16,8 * 10³ + 831,607 V_x + 5570 V_x + 218,098 *10³ = 294,145 * 10³ + 6416,607 V_x.

Удельный расход топлива составит

V_x= (Q_р - Q_п)/ Q_н^р

V_x= [(1335,887 * 10³ + 1405,3 V_x) - (294,145 * 10³ + 6416,607 V_x)]/5570=(1041,742 * 10³ - 5011,307 V_x)/5570

0,899 V_x = 0,187 х 10³

V_x = 0,208 х 10³ = 208 кг,

на 1т спека и в перерасчете на условное топливо 165,508 кг на 1т спека

Таблица 32 ? Тепловой баланс

Наименование статей прихода	ккал	№ п/п	Наименование статей расхода	ккал
физического с шихтой	54247	1	На испарение воды и перегрев водяных паров до температуры отходящих газов	60240
физического с топливом	3120	2	с углекислотой от разложения карбонатов в процессе спекания	25919
физического с оборотной пылью	16800	3	на эндотермические реакции	39472
физического с подогретым воздухом	172974	4	с выходящим из печи спеком	28000
за счет сгорания топлива	1158560	5	тепло с оборотной пылью	32144
за счет экзотермических реакций	218098	6	тепло с безвозвратной пылью	642
		7	тепло с отходящими газами от сжигания топлива при температуре отходящих газов	17646
		8	потери в окружающую среду	11586
ИТОГО	1623799		ИТОГО Невязка баланса + 4390 ккал или 0,27%	1628189

3.7 Выбор и технологический расчет печи спекания 5,0х100

Определение основных размеров печи

Определение диаметра печи

Диаметр печи определяется из условий оптимальной скорости движения газового потока по формуле, [3]

где V_t = V_o (1 + W_t) - секундный объем газов

Принимаем:

W_t = 10 м³/с - скорость газов в печи

t_ср = (12². 4,6 + 350): 2 = 783,3^о С

производительность печи 100 т/ч

Тогда

При толщине футеровки 250 мм и толщине кожуха 20 мм наружный диаметр Д_н = 5,54 м.

Для определения длины печи, ее можно по характеру превращений и тепловой работе разделить на 5 зон:

I - зона сушки, где удаляется влага;

II - зона подогрева;

III - зона кальцинации, где происходят основные реакции;

IV - зона спекания;

V - зона охлаждения

Наибольший пылеунос наблюдается в зонах 1 и 2, условно принимаем, что 50% пыли уносится из этих зон.

Определим размеры зон по условиям теплообмена:

I (зона сушки) - длину зоны 1 определяют по формуле:

где L_с - длина зоны сушки, м

А - производительность печи, т/сут

W_исх, W_под - содержание влаги в исходной и подсушенной

шихте, доли ед.

- продолжительность работы печи

Д - диаметр печи, м

W - допустимое направление рабочего пространства

сушильной зоны по удаленной влаге, м/м³ч = 0,8

II (зона подогрева)

Длину зоны подогрева, а также кальцинации и спекания опре-деляем из условий теплообмена по формуле:

где q - теплопотребление шихты

q_луч - тепловой поток на открытую поверхность шихты

(излучение от газов и кладки), Вт/м²

q_конв - тепловой поток на шихту конвекций

J_х - ширина слоя шихты, м

J_q - длина закрытой поверхности шихты

L - длина зоны, м

t - продолжительность работы печи, сут.

Из формулы получим:

откуда

где СГ_км - приведенный коэффициент излучения

W - степень развития кладки

E_м - степень черноты = 0,75 шихты

Е_г - степень черноты газовой смеси

Е_г = (Е_СО2 + С_н20 + Е_о2) f

где Е_СО2, С_н20, Е_о2 - степень черноты соответствующих газов

f - коэффициент = 1,0

Т_г, Т_ш - абсолютные средние температуры газов и шихты, к

где С_скм - приведенный коэффициент излучения от кладки на шихту, Вт/м²к⁴)

Е_к = 0,75;

С_км = 4,96 / [1/Е_м + 1/Е_к - 1]

q_конв = qW_o (t_r - t_ш). 1,63 = 10,47 (t_r - t_ш). W_о

где W_o - условная скорость газов в печи

t_r, t_ш - средние температуры газов и шихты.

Определим длину зоны подогрева

t^н_г = 1400⁰ С; t^к_г = 850⁰ С; t_м = 500⁰ С

Находим Е_r. Состав газов 19,95 СО₂ + 17,53 Н₂О - эффективная длина лучей газового потока.

S_эфф = 0,9 · 4 F _печи / Р _печи,

где F_печи - площадь свободного сечения, м

Е_СО2 = 0,17; Е_Н2О = 0,28



q_конв = 10,47 (1085 - 500). 1,36 = 8330 Вт/м²

L_II = 26,4 м

Длина зоны подогрева равна 26,4 м. Длина зоны кальцинации и зоны спекания рассчитывается аналогично.

После выполненных расчетов получаем

L_III = 36 м; L_IV = 6,45 м

Зона охлаждения = 4,82 м

Общая длина печи составит:

L_об = L_I + L_II + L_III + L_IV + L_V = 26,33 + 26,4 + 36 + 6,45 + 4,82 = 100 м

Принимаем печь трубчатую вращающуюся с диаметром 5 м и длиной 100 мм.

3.8 Расчет годовой производительности глинозема. Выбор вспомогательного оборудования

Расчет годовой производительности глинозема. В связи с тем, что нам известно: размеры печи спекания (5м - диаметр, 100 - длина), количество печей (7 печей) и средняя производительность одной печи спекания = 100 т/час, мы выполняем расчет:

7 * 100 = 700 т/ч;

700 / 2,8 = 250 т/ч,

где: 2,8 - выход по спеку,

250 * 24 * 365 = 2190000 тонн.

Таким образом годовая производительность составляет 2млн. 190тыс. глинозема.

Описание и выбор вспомогательного оборудования.

1) Холодильник. Холодильник - двухопорный барабанного типа. Корпус - сварной, выполнен из листовой стали, толщиной 30мм, в районе бандажей под бандажами 45мм и 60мм соответственно. Два бандажа монтируются на подбандажных пластинах с применением косынок и сегментов. Первый бандаж имеет закрылки и орошается оборотной водой. Корпус холодильника в горячем конце имеет борт высотой 0,8 метров наложением жаропрочных броней и футеровку длиной 3,5 метра, закладываемую между бортом и подпорным кольцом, приваренным к корпусу забронированным жаропрочными элементами. За футеровкой монтируются 2- 3 ряда спиральных полок, для более быстрого перемещения горячего спека от футеровки. Для обеспечения охлаждения спека просасываемым через холодильник воздухом к корпусу холодильник прикрепляются болтами или прижимными планками пересыпные полки в количестве 624 штуки. Для защиты корпуса холодильника от истирания спеком, между полками привариваются стальные квадраты 40 х 40 х 700 мм. В холодном конце холодильника смонтирована разгрузочная царга; имеющая четыре ряда отверстий диаметром 110 мм и борт высотой 0,5 метра.

Разгрузочная царга входит в разгрузочную (холодную) головку холодильника, которая переходит в течку холодильник - конвейер. Холодная головка изготовлена из листовой стали, и имеет монтажные ворота решетку для прохода воздуха в полость холодильника, форсунку подачи воды в полость холодильника, аспирационный газоход и разгрузочный лоток.

Таблица 33 - Холодильник. Техническая характеристика

Наименование параметра	Единица измерения
Количество опор	штук	2
Диаметр барабана холодильника	метров	5,0
Длина корпуса холодильника	метров	42,5
Общая длина корпуса холодильника с установленными пересыпными полками	метров	30
Уклон	%	2,0
Скорость вращения: от главного привода	об / мин	2,45
от вспомогательного привода	об / час	9
Расход оборотной воды на орошение	м3 / час	350 - 400
Диаметр опорного ролика	мм	1300
Зубчатый венец: Диаметр наружной окружности	мм	7740
Шестерня: Диаметр наружной окружности	мм	1260
Передаточное число редуктора		66,0
Мощность электродвигателя: главного привода	кВт	250
вспомогательного привода	кВт	30
Скорость вращения эл. двигателя главного привода	об / мин	1000

2) Тихоходная шаровая барабанная мельница (ШБМ). ШБМ предназначена для измельчения сырого угля, совмещенного с сушкой. Мелющим элементом ШБМ являются стальные шары. Шаровая барабанная мельница представляет из себя полый барабан переменного сечения, футерованный изнутри бронями, имеющим волновую поверхность. Барабан мельницы с торцов имеет две полые цапфы, которыми опирается на коренные подшипники. Кроме того, цапфы одновременно выполняют роль загрузочной и разгрузочной горловины. Для предотвращения просыпания угля и угольной пыли цапфы имеют уплотнения, а для эвакуации мелющих тел и кусков сырого угля из горловин на внутренней поверхности цапф имеется возвратная спираль. Привод барабана мельницы - двухсторонний. Вращающий момент от электродвигателей передается редукторами на подвенечные шестерни, а от них на венцовую шестерню, укрепленную на барабане мельницы. Принцип действия основан на измельчении сырого угля за счет соударения мелющих тел и угля, и истирании угля внутри барабана при его вращении. Для поглощения шума работающих шаров, корпус мельницы снаружи закрыт секциями шумоизоляции.

3) Мельничный вентилятор (ВМ - 75). Мельничный вентилятор ВМ_75 предназначен для создания разряжения в аппаратурной цепи мельница - сепаратор - пылеугольный циклон - всасывающий патрубок мельничного вентилятора и создания напора в цепи нагнетающий патрубок - трубопроводы рециркуляции, первичного и третичного воздуха.

Мельничный вентилятор ВМ - 75 - 1200 - 1Б центробежного типа состоит из статора и расположенного в нем ротора с валом, насажанного на вал. Ротор смонтирован в картере. С электродвигателем вал мельничного вентилятора соединяется втулочно-пальцевой муфтой. В картер мельничного вентилятора для смазки подшипников заливается масло «Индустриальное 50». Уровень масла в картере мельничного вентилятора контролируется щупом с двумя метками, соответствующим верхнему и нижнему рабочим уровням. Кроме того, для охлаждения масла в картере смонтирован змеевик, по которому циркулирует вода.

4) Пневматический винтовой насос НПВ - 63 - 2. Пневматический винтовой насос НПВ - 63 - 2 предназначен для непрерывной транспортировки сухих порошкообразных материале сжатым воздухом по транспортным трубопроводам.

5) Винтовой конвейер (шнек). Винтовой конвейер стационарный предназначен для транспортировки сыпучих материалов и представляет собой устройств непрерывного действия, рабочим органом которого является шнек, вращающийся в желобе.

6) Пылеосадительный циклон. Пылеосадительный циклон предназначен для выделения пыли из аэросмеси и представляет собой пустотелый цилиндр, в верхнюю часть которого по касательной врезан входной патрубок и в крышку по оси цилиндра - выхлопной патрубок. Внизу цилиндрическая часть циклона переходит в конусную часть, которая заканчивается разгрузочной течкой.

алюминиевый завод технологический цех

3.9 Автоматизация технологических процессов

Автоматизация играет решающую роль при организации промышленного производства по принципу: выпуск заданного количества продукции при минимуме материальных затрат и затрат ручного труда.

Автоматизацией механизированного производства называют управление машинами, механизмами и установками, а также контроль за их работой с помощью специальных устройств (измерительных приборов, автоматических регуляторов и вычислительных машин) при ограниченном участии человека или без него.

Автоматизация даёт возможность не только повысить производительность труда, но и обеспечить увеличение к.п.д. агрегата, снизить удельные расходы топлива, сырья, повысить безопасность труда, увеличить межремонтный период работы оборудования в результате более строгого соблюдения режима и недопущения аварийных состояний агрегата или процесса.

Автоматизация имеет и большое социальное значение, так как она коренным образом меняет характер труда. Наиболее эффективна внедряемая в последние годы комплексная автоматизация агрегатов и производственных процессов.

При развитии автоматизации объекта вначале был внедрён местный автоматический контроль процессов и местные автоматические системы регулирования; на сегодняшний день управление в целом замыкается через людей - операторов на местах.

Определение параметров объекта и настройку контуров регулирования можно будет осуществлять непосредственно на объекте, тут же наблюдая его реакции на корректирование настроек.

Характеристика процесса спекания как объекта управления. Назначение процесса спекания шихты - получение растворимого в воде алюмината натрия и нерастворимого гидроалюмосиликата натрия и двухкальциевого силиката.

Процесс происходит в трубчатой вращающейся печи длиной 100 м диаметром 5 м.

Пульпа, поступающая в печь, состоит из соды, известняка, боксита и красного шлама.

Технологически печь делится на 4 зоны: зона сушки, зона кальцинации, зона спекания, зона охлаждения.

Топливом служит угольная пыль, продуктом является спек и отходящие газы.

Процесс спекания относится к непрерывным процессам. Большая протяженность прохождения материала обусловливает большую инерционность. Это затрудняет контроль и управление процессом.

Кроме этого не представляется возможным контролировать все параметры, характеризующие процесс.

Постановка задачи автоматизации. Целью процесса является получение спека определенного качества. Для обеспечения требуемых технологических режимов необходимо обеспечить управление температурным режимом печи. Эта задача решается изменением подачи шихты и расходом теплоносителя.

Размещено на Allbest.ru

...