Проектирование вращающейся печи для обжига цементного клинкера по мокрому способу

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Тема проекта:

«Проектирование вращающейся печи для обжига цементного клинкера по мокрому способу»



Введение

обжиг печь клинкер горение

Наиболее важным процессом в производстве строительных материалов (извести, цемента, керамзита) является обжиг исходного сырья. При этом в сырье происходит множество физических и химических превращений, таких, например, как сушка, дегидратация, декарбонизация (кальцинация), спекание, вспучивание и др.

В данном курсовом проекте мы производим обжиг цементного клинкера. Цементный клинкер - полуфабрикат для производства цемента - обжигается во вращающихся печах, являющихся основным лабораторным оборудованием печных агрегатов. Кроме печи печной агрегат включает в себя устройство для сжигания топлива, питатели, холодильник, пылеулавливающие аппараты и др.

Цементный клинкер получают в основном из мокрых сырьевых смесей (шламов) с влажностью от 30% до 50% во вращающихся печах, не имеющих запечных теплоутилизаторов. К преимуществам мокрого способа обжига относятся простота приготовления сырьевой смеси, легкость достижения однородности ее состава, сравнительно небольшие энергозатраты и достаточно гигиенические условия труда (отсутствие запыленности). Недостатком мокрого способа является повышенный расход топлива.

Различают длинные от 80 до 230 м и короткие от 40 до 80 м вращающиеся печи. Длинные вращающиеся печи оборудуют только внутренними теплообменными устройствами. Короткие печи малопроизводительны и требуют большого расхода теплоты на обжиг клинкера. Для повышения их производительности и уменьшения расхода топлива короткие печи без внутренних теплообменных устройств снабжают запечными устройствами -- концентраторами шлама.

Вращающиеся печи являются одними из наиболее распространенных тепловых агрегатов при термической обработке сыпучих материалов. Они обладают такими достоинствами, как высокая производительность, простота конструкции и обслуживания. К их достоинствам относят и возможность автоматизации тепловых процессов в печи, хотя многие печи все еще недостаточно оснащены контрольно-измерительной аппаратурой и автоматикой.

В качестве недостатков вращающихся печей следует отметить их большие габариты (особенно длина) и занимаемые площади, высокую удельную металлоемкость и повышенный удельный расход топлива.

Такие масштабы применения и многолетний опыт эксплуатации печей обусловили широкое развитие исследований и технический прогресс в цементной промышленности. Однако достижения этой отрасли в других технологиях можно использовать с большими ограничениями. Для цветной металлургии, и в частности алюминиевого производства, необходимы собственные теоретические и экспериментальные исследования вращающихся печей.

Продолжительность работы вращающихся печей от пуска до остановки на ремонт в большинстве случаев определяется необходимостью замены футеровки. Как правило, футеровка выходит из строя не по всей длине печи, а на отдельных ее участках, причем чаще всего на тех, которые подвергаются воздействию наивысших температур и наибольшему истиранию.

Сегодняшний уровень автоматизации процесса обжига довольно высок. Разработаны и внедрены специализированные устройства и средства контроля, освоены и успешно эксплуатируются на агрегатах обжига многочисленные датчики общепромышленного назначения, изучены физико-химические процессы, протекающие в печах, на многих цементных заводах страны внедрены локальные системы автоматического контроля и регулирования процесса обжига.



1. Описание конструкции и работы установки

Вращающаяся печь - это полый барабан, сваренный из стальных обечаек, выложенных изнутри огнеупорным кирпичом (футеровкой). Корпус печи расположен наклонно (под углом 3-4°) к горизонту и вращается вокруг продольной оси с частотой вращения 1-3 мин-1. В верхнюю загрузочную часть подается сырьевая смесь, а в нижней разгрузочной части устанавливается топливосжигающее устройство. Во вращающихся печах преимущественно сжигается природный газ, пылевидное топливо (уголь или сланец) и мазут. Благодаря вращению наклонного барабана сырьевая смесь движется по направлению к головке печи и обожженный клинкер через соединительную камеру поступает в холодильник, установленный за печью. Если холодильник устанавливается на самой печи, то клинкер попадает в него через разгрузочные окна. Холодильники вращающихся печей имеют самостоятельный привод, частота вращения составляет 3-6 мин-1. Холодильник располагают или под вращающейся печью, или по одной линии ниже печи. Угол наклона холодильников 5-7°.

Вращающаяся печь мокрого способа обжига цемента работает по принципу противотока - сырьевая смесь и газовый поток движутся навстречу друг другу. Материал подается с холодного конца печи, а горячие газы с горячего конца, со стороны разгрузки печи. Подготовленный шлам влажностью в среднем 35--45 % насосами подается в питатель для дозирования и питания печи. Из питателя шлам по сливной трубе поступает в загрузочную часть печи. Крупные частицы запыленных газов, выходящих из печи в пылевую камеру, осаждаются, а более мелкие направляются на окончательную очистку в электрофильтр. Иногда для лучшей очистки между пылевой камерой и электрофильтром дополнительно устанавливают батарейные центробежные циклоны. Время обжига клинкера составляет около 2 часов.

Для движения пылегазового потока устанавливают мощный дымосос, с помощью которого отработанные газы через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу. Пыль, уловленная в электрофильтре, пневмонасосами по трубе подается в печь с загрузочной стороны за цепную завесу.

Охлаждение клинкера происходит в колосниковом холодильнике, обеспечиваемом холодным воздухом. Так как количество воздуха, идущего на охлаждение клинкера, превышет количество воздуха, необходимого на горение, то часть воздуха из холодильника выбрасывается в атмосферу после предварительной очистки в пылеулавнивающем устройстве.

Схема вращающейся печи мокрого способа производства:

1 - шламовая течка; 2 - фильтр-подогреватель; 3 - цепная завеса; 4 - теплообменник;

5 - бандаж; 6 - подбандажная обечайка; 7 - венцовый привод; 8 - охлаждающее устройство;9 - горячая головка печи; 10 - клинкерный холодильник

Первой по ходу движения материала в печи находится зона испарения, имеющаяся только у печей для обжига клинкера по мокрому способу. Она оснащена завесой из отрезков кругло-звенных цепей, свободно висящих или подвешенных за оба конца со стрелой провеса, достигающей почти оси вращения корпуса печи. Проходящие газы нагревают цепи, которые передают тепло шламу. Применение цепей вызвано необходимостью увеличить поверхность теплообмена между потоком горячих газов и обжигаемым материалом. Материал в зоне испарения нагревается до 150…200 °С.

За зоной испарения следует зона подогрева (дегидратации), в которой из шлама удаляются остатки свободной и связанной влаги. Температура высушенного материала, утратившего пластические свойства и превратившегося в порошкообразную массу, повышается до 500…600 °С. Для ускорения теплообмена в этой зоне установлен цепной теплообменник, представляющий собой цепи, подвешенные за оба конца с небольшой (0,5 м) стрелой провеса. Эти гирлянды цепей располагаются по пологой винтовой линии и увеличивают поверхность теплообмена. Количество их определяется свойством обжигаемого сырья.

Зоны испарения и дегидратации занимают 50…60% длины печи.

В следующей зоне -- зоне декарбонизации происходит распад СаС03 с выделением больших количеств углекислого газа (Соа) и извести (СаО), находящейся в тонкодисперсном состоянии. Последняя взаимодействует (оставаясь в твердой фазе) с соединениями кремнезема (Si02), алюминия, железа, магния, и в конце зоны при температуре 950 °С образуются крупные гранулы материала.

За зоной декарбонизации следует зона экзотермических реакций, в которой образуется большая часть белита -- двухкальциевого силиката 2Ca0Si03, являющегося основным материалом при получении клинкера. Реакции, идущие все еще в твердой фазе, сопровождаются выделением теплоты, и температура материала повышается до 1350 °С. Зоны декарбонизации и экзотермических реакций занимают 25…30% длины печи.

Последней активной зоной является зона спекания, в которой материал нагревается до 1450… 1500 °С, а температура газов в зависимости от вида сжигаемого в этой зоне топлива и коэффициента избытка воздуха достигает 1750 °С. Материал переходит в размягченное состояние и частично плавится. В зоне спекания заканчивается обжиг материала с превращением его в алит (трехкальциевый силикат 3Ca0Si02). В конце зоны спекания под влиянием поступающего в печь воздуха из холодильника (так называемого вторичного воздуха) температура материала снижается до 1350… 1300 °С и выпадает кристаллический алит, т. е. образуется клинкер. Последнюю технологическую зону, в которой температура материала снижается, называют зоной охлаждения.

2. Технологический расчет печи

Количеств часов работы печи в году будет:

Тч=365·24·Коб=365·24·0,95=8322 ч

где Коб=0,85-0,95 - коэффициент использования оборудования.

Часовая производительность завода:

Задаемся удельным съемом продукта (кг/ч) с одного м3 печи: для обжига цемента мокрым способом (без запечных теплоутилизаторов) gv=15-24.

Рассчитываем полезный объем печей:

Определяем суточную производительность завода:

Gсут=Gч·24=10814,71·24=259553,04кг/сут

Из таблицы П4, [5] принимаем необходимую вращающуюся печь с соответствующими показателями и выписываем ее характеристики.

Таблица 1

Характеристики вращающейся печи по мокрому способу без запечных теплоутилизаторов.

Показатели	Сибтяжмаш й
Производительность, т/сут	250
Размеры печи, м: диаметр длина корпуса	3,2 48
Уклон в %	3
Рабочий объем, м3	296
Тип холодильника	барабанный
Температура уходящих газов, °C	300
Удельная производительность, кг клинкера/м3·ч	32

Число печей, подлежащих установке на заводе:

шт

где VП- рабочий объем печи, м3, находят из характеристики печи.

Тепловые зоны в печи по ее длине распределяются по таблице 2.

Таблица 2

Распределение тепловых зон по длине барабана вращающейся печи

Тепловая зона	Длинные печи
	%	м
Испарения	-	-
Досушки	19	9,12
Дегидратации	18	8,64
Декарбонизации и подогрева	40	19,2
Экзотермических реакций	10	4,8
Спекания	8	3,84
Охлаждения	5	2,4
Всего	100	48



3. Расчет температуры и продуктов горения топлива

Целью данного расчета является проверка возможности обеспечения требуемой температуры обжига материала или изделия. Для выполнения расчета выбираем по таблице П23 [5] вид топлива, его местонахождение, выписываем его состав и свойства. Как правило, вращающиеся печи работают на газообразном топливе.

Таблица 3

Характеристики топлива по объемам воздуха продуктов горения

Газопровод	, МДж/кг	V0				VГ
		м3/м3
Коробки- Лог- Волгоград	35,04	9,32	0,98	7,38	2,11	10,17

Получение теплоносителя заданной температуры осуществляется путем сжигания топлива и смешения продуктов горения с газами, дополнительно вводимыми в зону горения. Такими газами могут быть воздух, рециркуляционные газы или инертный газ.

Для обжига кусковых и сыпучих материалов коэффициент избытка воздуха в зоне горения топлива рассчитывают:

где - теплотворная способность топлива, кДж/м3 (кДж/кг);

0,98·2,324+7,38·1,435+2,11·1,839=15,5 м3/м3

, V0 - соответственно теоретический объем дымовых газов и воздуха, м3/кг (м3/нм3);

,=1,357 - соответственно средняя теплоемкость дымовых газов и теплоемкость воздуха, кДж/(м3·°C). Определяют по таблице П14 [5] в зависимости от температуры;

- пирометрический коэффициент (для вращающихся печей- 0,72-0,77);

tобж=1450 - температура обжига материала, °C, принимают по таблице П1[5];

- температура поданного на горение воздуха, для вращающихся печей- 600-800 °C.

Результаты расчетов действительных объемов продуктов сгорания сводят в таблицу 4. Расчеты веду на 1 м3 (при нормальных условиях) природного газа или на 1 кг жидкого или твердого топлива.

Таблица 4

Объем продуктов сгорания

Величина и ее размерность	Расчетная формула	Результат
		=1	=1.5
Действительный объем воздуха, идущего на горение, м3/кг; м3/нм	VB=V0·	9,32	13,98
Действительный объем водяных паров, м3/кг; м3/нм	+0,0161·(-1) ·V0	2,19	2,19
Действительный объем дымовых газов, м3/кг; м3/нм	VД=+(-1) ·V0	10,67	15,13
Объемная доля трехатомных газов	/ VД	0,09	0,06
Объемная доля водяных паров	/ VД	0,2	0,14
Суммарная объемная доля		0,29	0,2



Начальная энтальпия продуктов горения:

=35040+600·1,357=35854,2 кДж

Для определения действительной температуры горения топлива tД по I-t диаграмме находим энтальпию продуктов сгорании за вычетом теплоты, теряющейся в окружающейся среде.

С учетом теплоты, теряющейся в окружающейся среде:

=I0·=35854,2·0,75=26891 кДж

tД=1850 °C.

Если действительная температура горения является меньшей, чем необходимая температура обжига, то нужно пересмотреть выбор топлива и принять топливо с большей теплотворной способностью.

4. Материальный баланс

Материальный баланс представляет собой соотношение между поступающим материалом в печь и выходящим из печи. Он составляется перед тепловым балансом для определения количества сырья необходимого для получения 1 кг продукта, поэтому расчет ведут на 1 кг готовой продукции. Сначала рассчитывают предварительный материальный баланс, который содержит некоторые неизвестные величины, а затем, после нахождения этих величин из уравнения теплового баланса, получают окончательные значения статей материального баланса.

Обжиг цементного клинкера

Расходные статьи

Расход топлива



GT=0,78·хT=0,78·0,2=0,16 кг

где хТ=0,227- принимается из теплового баланса.

Теоретический расход сухого сырья

GC= кг

где П=35-36% - потери при прокаливании;

=3% - коэффициент уноса материала.

Расход шлама

кг

где =36-38% - влажность шлама.

Расход воздуха

GB=VB·1,29xT= 18,03хТ= 18,03*0,2=3,6 кг

Приходные статьи

Выход клинкера - 1 кг;

Выход углекислоты

кг

Выход влаги сырья

=2,45-1,59=0,86 кг

Выход гидратной воды сырья

кг

где количество =3,2 % принимается по составу шлама.

Количество уходящих газов из топлива

Gух.г=VД··хТ=19,67 хТ =15,13·1,3·0,2= 3,93 кг

где = 1,3 кг/м3 - средняя плотность дымовых газов.

Материальный баланс обжига 1 кг цементного клинкера сводим в таблицу 5.

Таблица 5

Сводный материальный баланс обжига 1 кг цементного клинкера

Приходные статьи	Количество, кг	Расходные статьи	Количество, кг
Клинкер	1	1.Топливо	0,16
Углекислота	0,6	2. Шлам	2,45
Влага сырья	0,86	3.Воздух	3,6
Гидратная вода сырья	0,02	Итого: Невязка:	6,21 3,1 %
Уходящие газы	3,93
Итого:	6,41

Разница между расходом и приходом материала принимается как пылеунос.

5.Тепловой баланс и КПД печи

Расход топлива в печах должен обеспечивать получение теплоты для обжига строительных изделий и материалов, а также восполнять тепловые потери, сопровождающие работу печи. Соотношение, связывающее приход с расходом теплоты в печи, называют тепловым балансом. Его составляют на 1 кг готового продукта при обжиге сыпучих материалов и на 1 час работы печи при обжиге формованных изделий. Тепловой баланс может составляться как для всей печи в целом, так и для отдельных технологических зон печи. Сначала составляют предварительный баланс, в который входят некоторые неизвестные величины. После их определения из уравнения теплового баланса составляется окончательный тепловой баланс.

Экономичность работы печей характеризует коэффициент полезного действия установки. Он представляет собой отношение полезно затраченной теплоты к поступающему теплу от горения топлива. Полезно используемая теплота идет на нагрев сырья до температуры обжига и на сам процесс обжига.

Во вращающихся печах четкого разделения по зонам нет, поэтому тепловой баланс составляется полностью на всю печь.

Приход тепла

От сгорания топлива

Q1=·xT=35040 хТ =35040·0,2=7708,8 кДж/кг

Вносимого шламом

Q2=(GC·cм+4,19·)·tм=(1,59·0,78+4,19·0,86) ·20=96,8 кДж/кг

где см - теплоемкость материала, кДж/(кг·°C), при tм принимаем по таблице;

tм=25-15°C - температура материала, поступающего в печь.

С присосами воздуха



Q3=VB·cB·tн.в. ·хТ=13,98·1,357·30·хТ=569,13хТ= 125,21 кДж/кг

где tн.в.=30 °C - начальная температура воздуха;

VВ- количество воздуха, необходимого для сгорания 1 кг топлива, м3, находят из расчета горения;

СВ - теплоемкость воздуха, кДж/(кг·°C), находится по таблице П14 [5] в зависимости от tв;

tв- температура, воздуха идущего на горение топлива, °C, принимают равной температуре уходящих газов.

От экзотермичеких реакций цементного клинкера

Q4=449 кДж/кг

Расход тепла

На диссоциацию CaCO3

=CaCO3·QР.И. ·=0,547·1781·=1743,83 кДж/кг

где CaCO3 - доля вещества, содержащаяся в материале (в 1 кг клинкера-CaCO3=0,547 кг);

QР.И.- количество тепла, выделившееся при диссоциации CaCO3, кДж/кг, принимается по таблице П2 [5].

На испарение влаги

= rвл·=2500·0,86=2150 кДж/кг

где rвл- 2500 кДж/кг - скрытая теплота парообразования влаги.

С уходящими газами

кДж/кг

где находят также, как в расчете горения при tух;

- объем СО2, выделившегося при диссоциации СаСО3, м3,

м3

- теплоемкость СО2, кДж/( кг·°C), принимают по таблице П14 [5];

tУХ= 300°C - температура уходящих газов, определяют по характеристике печи.

На нагрев материала до температуры обжига

= GШ·СМ·(tобж-tМ)=2,45·0,78(1450-20)=2732,73 кДж/кг

где GШ - расход шлама, кг/кг, находят из материального баланса;

СМ- средняя теплоемкость материала, кДж/ (кг·°C).

С пылеуносом

кДж/кг

где n=0,015 кг - доля уноса пыли от общей массы;

сП=1,06 Дж/ (кг·°C) - теплоемкость уносимой пыли.

В окружающую среду

кДж/кг

где FП=DL=3,14·3,2·48=482,3м2 - площадь теплоотдающей поверхности корпуса печи;

=10,69 Вт/(м2·°C) при tН.П.=40°C - суммарный коэффициент теплоотдачи для вращающихся печей;

tО.В.=10-20°C - температура окружающей среды;

Gч- часовая производительность печи, кг/ч.

На образование жидкой фазы; по опытным данным, для цементного клинкера

=209 кДж/кг

С химическим и механическим недожогом топлива (4% от прихода тепла при сгорании твердого топлива).

кДж/кг

На разложение MgCO3 при обжиге известняка

кДж/кг

где MgCO3=0,009 кг - количество магнезита в известняке;

-количество тепла, выделившегося при диссоциации магнезита, кДж/кг, принимают по таблице П2 [5].

Составляют уравнение теплового баланса на 1 кг получаемой продукции и на его основе определяют удельный расход топлива хТ, кг/кг (м3/кг).

м3/кг

Значение расхода топлива подставляют в статьи материального и теплового балансов. Приходы и расходы тепла сводят в общую таблицу теплового баланса.

Таблица 6

Тепловой баланс печи на 1 кг продукта

Приходные статьи	Количество тепла	Расходные статьи	Количества тепла
	кДж	%		кДж	%
1.От горения топлива	7708,8	92	1.На диссоциацию СаСО3	1743,83	20,725
2.Со шламом	96,8	1,2	2.На испарение влаги	2150	25,552
3.С присосами воздуха	125,21	1,5	3.С уходящими газами	1206,87	14,343
4.От экзотермических реакций цементного клинкера	449	5,3	4.На нагрев материала до температуры обжига	2732,73	32,477
			5.С пылеуносом	4,77	0,056
			6.В окружающую среду	34,33	0,408
			7.На образование жидкой фазы	209	2,484
			8.С химическим и механическим недожогом	308,35	3,664
			9.На разложение MgCO3	24,3	0,288
Итого:	8379,81	100	Итого: Невязка:	8414,18 0,4	99,997 0,003

Удельный расход условного топлива находят по формуле:

%

Обычно для вращающихся печей он составляет 15-20%. Если расчетное значение Ву не удовлетворяет данным условиям, то необходимо пересмотреть тепловой баланс печи или выбрать другой вид топлива для теплоснабжения печи.

Коэффициент полезного действия печи для обжига цементного клинкера будет:

%

6.Расчет температур на границах технологических зон и построение кривой обжига

Для построения кривой температур обжига печь разбивают на участки и составляют тепловой баланс, в котором неизвестной величиной является температура газов, поступающих из одной зоны в другую. Эту температуру находят по энтальпии газов, покидающих данную зону печи, методом подбора. Энтальпию газов, покидающих зону, IГ.З. определяют из теплового баланса и по формуле:

IГ.З.=VД· сД·tГ.З. ·хТ

где tГ.З.- температура газов тепловой зоне, искомая величина,;

сД=1,36+0,00008·tГ.З.- средняя теплоемкость газов, кДж/м3°C

Задаются значением температуры газов IГ.З=Iх, находят значение теплоемкости сД и рассчитывают по формуле энтальпию газов в зоне

При несоответствии и IГ.З. (взятой из теплового баланса) задаются вторым значением температуры tГ.З.=ty и подсчитывают После этого уточняют температуру газового потока:

При расчете температурной кривой вращающиеся печи разбивают на участки, начиная с участка подачи топлива в печь таблица 7 и рассчитывают энтальпии дымовых газов, покидающих эти участки. Температуры материала в зонах принимают по таблице 8.

Таблица 7

Энтальпия газов, покидающих тепловые зоны

Тепловая зона вращающейся печи	Энтальпия газов, кДж/кг
	Обжиг клинкера
	Формула	Расчет
Охлаждения и спекания		=7504,34
Экзотермических реакций		=6667,91
Декарбонизации и подогрева		=4949,18
Дегидратации		=4428
Досушки (для длинных печей)		=2142,48

Здесь LОХ, LЭКЗ, LДЕК, LДЕГ, LДОС, LИ - длина зон охлаждения, экзотермических реакции, декарбонизации и подогрева, дегидратации, досушки, испарения, м, определяют в технологическом расчете.

Зона охлаждения и спекания:

tx=1350°C

.=15,13· 1,468·1350 ·0,22=6596,62 кДж

сД=1,36+0,00008·1350=1,468 кДж/м3°C

ty=1450°C

.=15,13· 1,476·1450 ·0,22=7123,87 кДж

сД=1,36+0,00008·1450=1,476 кДж/м3°C

°C

Зона экзотермических реакций:

tx=950°C

.=15,13· 1,436·950 ·0,22=4540,88 кДж

сД=1,36+0,00008·950=1,436 кДж/м3°C

ty=1350°C

=15,13· 1,468·1350 ·0,22=6596,62 кДж

сД=1,36+0,00008·1350=1,468 кДж/м3°C

°C

Зона декарбонизации и подогрева:

tx=500°C

.=15,13· 1,4·500 ·0,22=2330,02 кДж

сД=1,36+0,00008·500=1,4 кДж/м3°C

ty=950°C

=15,13· 1,436·950 ·0,22=4540,88 кДж

сД=1,36+0,00008·950=1,436 кДж/м3°C

°C

Зона дегидратации:

tx=250°C

.=15,13· 1,38·250 ·0,22=1148,37 кДж

сД=1,36+0,00008·250=1,38 кДж/м3°C

ty=500°C

=15,13· 1,4·500 ·0,22=2330,02 кДж

сД=1,36+0,00008·500=1,4 кДж/м3°C

°C

Зона досушки:

tx=100°C

.=15,13· 1,368·100 ·0,22=456,02 кДж

сД=1,36+0,00008·100=1,368 кДж/м3°C

ty=250°C

=15,13· 1,38·250 ·0,22=1148,37 кДж

сД=1,36+0,00008·250=1,38 кДж/м3°C

°C

Все полученные результаты сводятся в таблицу 8 и строят кривую обжига, по оси абсцисс откладывают время обжига изделий , ч, длину печи, по оси ординат откладывают температуру материала и температуру газов в печи.

Таблица 8

Температуры материалов и газов

Технологическая зона	Температура материала, °C	Температура газов, °C
	Начало зоны	Середина зоны	Конец зоны	Начало зоны	Середина зоны	Конец зоны
Досушки	100	-	250	250	-	465
Дегидратации	250	-	500	465	-	944
Подогрева и декарбонизации	500	-	950	944	-	1033
Экзотермических реакции	900	-	1350	1033	-	1364
Охлаждения и спекания	1350	1450	1350	1364		1522

7. Аэродинамический расчет печи, подбор вспомогательных устройств и оборудования

Аэродинамический расчет выполняется для создания правильного режима движения газовых потоков, следовательно, для соблюдения заданного температурного режима печи, а также для подбора транспортирующих и обеспыливающих устройств дымовых газов. К оборудованию печей относятся горелочные устройства, которые обеспечивают необходимый расход топлива для обжига строительных изделий и материалов.

Выбор тягодутьевого оборудования и обеспылевающих устройств.

Для подбора дымососа рассчитывают объемный расход газов на выходе из печи:

м3/ч

Так как температура газов перед дымососом снижается за счет подсосов холодного воздуха и потерь в окружающую среду примерно на 10%, то объемный расход газов перед дымососом составит:

м3/ч

где =1,8 и =1,1 - соответственно коэффициент избытка воздуха в дымоходе печи.

Необходимая подача дымососов с запасом 20% :

м3/ч

Аэродинамическое сопротивление печи:

Па

где - коэффициент трения, зависящий от отношения длины печи и ее диаметра, определяют =LП/DП=48/3,2=15

- коэффициент сопротивления цепной завесы

здесь =0,5 - критерий, учитывающий навеску цепей (свободная навеска);

LП - длина участка печи, занятого цепной навеской.

Скорость газов в холодной части печи:

м3/ч

где =0,08-0,1 - коэффициент заполнения печи

Плотность газов при температуре уходящих газов:

кг/м3

Для расчета общего гидравлического сопротивления печной установки необходимо учесть гидравлическое сопротивление пыльной камеры 80-120 Па; газоходов 70-90 Па к дымососу; 60-120 Па к трубе; электрофильтров 200-250 Па.

Следовательно,

Па

где - сумма потерь давлений в перечисленных устройствах

Па

С учетом запаса давления (примерно 20%) общее гидравлическое давление, создаваемое дымососом, должно быть:

Па

В зависимости от объемного расхода VУ.Г.Д. и давления РП.У подбирают дымососы (таблица П15 [5]) и выписывают их характеристики.

Таблица 9

Общие характеристики дымососов

Марка дымососа	ДШ-21
Производительность м3/ч	143*103
Напор, кПа при t°C	5,85 t=100°C
КПД, %	82
Масса электродвигателя	5450
Марка электродвигателя	ДА302-16-44-У1
Мощность	170кВт

Устанавливается один дымосос с запасом.

Очищенные уходящие газы от вращающейся печи удаляются дымососами через дымовую трубу. Диаметр устья дымовой трубы определяют:

м

где vГДТ = 7-20 м/с - скорость дымовых газов на выходе из трубы.

Расчетный диаметр и высота трубы Н выбираются по таблице П19 [5] в соответствии с требованиями СНиП. Диаметр основания трубы рассчитывают:

м

где =0,02 - средний уклон внутренних стен трубы.

Для очистки избыточного воздуха от пыли используют циклонные батареи. Принимают скорость движения воздуха в циклоне vц=5 м/с и рассчитывают площадь сечения циклонов.

м2

Количество избыточного воздуха при температуре 0,8·tу.г

м3/ч

Исходя из величины VВ.ИЗБ по таблице П21 [5] принимают тип устанавливаемых в батарею циклонов.

Таблица 10

Основные характеристики циклонов

Элементы характеристики	Тип циклона
	ЦН-15
Угол наклона входного патрубка к крышке циклона, град	15
Внутренний диаметр, мм	40-800
Высота, м входного патрубка конус циклона выхлопной трубы с фланцем цилиндрической части корпуса внешней части выхлопной трубы общая циклона	264 800 696 904 120 1824
Коэффициент гидравлического сопротивления, Па	1025
Диаметр циклонов, мм	400
Производительность, м3/ч	1690

Общее количество циклонов в батарее:

шт

где DЦ - диаметр циклона, м;

m- число элементов в ряду;

n - число рядов циклонов.

К установке принимают батарею циклонов, состоящую из n рядов и m элементов циклонов в ряду.

Из циклонов избыточный воздух отбирается дымососом. Сопротивление батареи циклонов составит:

Па

где - коэффициент гидравлического сопротивления циклонов, Па, принимаю по характеристике циклона.

Сопротивление воздуховодов принимают примерно 260 Па. Таким образом, необходимое давление дымососа с запасом 15% составит:

Па

По давлению РВ и объемному расходу VВ.ИЗБ подбирают по таблице П15 [5] тип дымососа и выписывают его характеристики.

Таблица 11

Основные характеристики дымососа

Марка дымососа	ДН-19Б
Производительность, м3/ч	108*103
Напор, кПа при t, °C	4,66, t=100°C
КПД, %	82
Масса без электродвигателя	4600
Марка электродвигателя	А03-355S-8УЗ
Мощность, кВт	132

Для очистки дымовых газов применяют электрофильтры. Их выбирают в зависимости от расхода газового потока VУ.Г.Д по таблице П22 [5].

Таблица 12

Основные характеристики электрофильтров

Тип фильтра	ЦГ14-31?1
Вид фильтра	-
Число секций	1
Число полей	2
Производительность, м3/ч	130000
Размеры, мм	18?3,8?11,2
Диаметр входного и выходного отверстий, мм	2,8?4

По данным принимаем 2 электрофильтра.

Воздух на горение топлива подается в топку дутьевым вентилятором, напор которого можно принять =1000-2500 Па. Производительность вентилятора определяют:

м3/ч



Подбирают вентилятор марки ВДН по таблице П16.

Таблица 13

Основные характеристики вентилятора

Марка вентилятора	ВДН-12,5
Производительность, м3/ч	39,1*103
Давление, кПа	5,32
Частота вращения, об/мин	980
КПД	0,83

По данным принимаем один вентилятор.

Выбор газогорелочного оборудования

Для сжигания природного газа в горячих головках вращающихся печей применяют простые прямоточные одноканальные или двухканальные горелки, регулируемые одноканальные вихревые (ГВП) и регулируемые реверсивные горелки (ВРГ). Рассчитывают газовую горелку в зависимости от расхода газа:

м3/ч

Давление газа на выходе из горелки должно быть не менее 101 кПа, а скорость истечения v=170-250 м/с. Тогда диаметр сопла будет:

м

8. Охрана труда и техника безопасности

Общественные преобразования, технологический прогресс и высокие темпы производства стремительно меняют условия труда, его процесс и организацию. Защита работающих от связанных с производством недомоганий, болезней и травм стала в последнее время одной из серьезнейших социально-экономических проблем в мире.

Трудовая деятельность человека, осуществляющаяся в производственных условиях, является одной из основных форм его деятельности. В процессе труда работники взаимодействуют с различными элементами производственной среды: предметами и орудиями труда, средствами производства, состоянием воздушной среды и др. Участвуя в производственном процессе, работники подвергаются влиянию преимущественно техногенных факторов, явлений и процессов, т. е. опасностям и вредностям, непосредственно связанным с природой технологических процессов, оборудования, технических устройств и др.

В данном курсовом проекте работа производится с печной установкой. Для обеспечения безопасного обслуживания печной установки прежде всего необходимо выполнять правила эксплуатации печи, а также правила техники безопасности.

1. Вращающиеся печи для обжига клинкера должны быть сблокированы с вспомогательными механизмами, а управление сосредоточено у рабочего места машиниста (головки печи). При отсутствии централизованной блокировки в цехе должны быть устроены двусторонняя сигнализация и телефон, связывающие головку печи с сырьевыми питателями и пылеугольным отделением.

2. Печь должна быть оборудована сигнализацией уровня наполнения бункеров угольной пыли и сырьевой смеси, сигнализацией о прекращении водяного охлаждения печи и подшипников или поступлении централизованной смазки механизмов, а также приборами для контроля за нагревом подшипников и сигнализации о их перегреве, приспособлениями для измерения скорости вращения печи и сырьевого питателя.

3.Во время розжига печи запрещается посторонним лицам находиться у головки, привода и опорных устройств. Шламовщик печи обязан оставить свое место во избежание отравления газом и вернуться к нему только с разрешением начальника смены и после того, как площадка шламового питателя (или сырьевой муки) будет провентилирована.

4.Запрещается смотреть в печь при пуске ее после остановки на подогрев до тех пор, пока она не сделала одного оборота; нельзя стоять против смотровых окон и растопочных люков. Смотровые окна в головке печи и дверцы должны быть закрыты. Открывать их машинист может только для наблюдения за ходом обжига, при этом необходимо пользоваться защитным щитком с синим стеклом.

5.Снимать кольца (привары) на футеровке водяной струей запрещается.

6.Рабочим разрешается входить в печь только после ее охлаждения до температуры не выше 40 °С, остановки вентилятора, снятия предохранителей у электродвигателей печи, углепитательных шнеков и вентилятора. При этом рабочие должны обязательно пользоваться спецодеждой и индивидуальными средствами защиты.

7.Запрещается пользоваться факелом для освещения внутри печи. Для этой цели необходимо применять низковольтное напряжение не выше 12 В.

8.Очищать пылеосадительные устройства вручную во время работы запрещается. Наросты пыли разрешается очищать только сверху со специальных подмостей и только в присутствии второго лица.

9. Внимательно осмотреть рабочее место, привести его в порядок, убрать все загромождающие и мешающие работе предметы. Инструмент, приспособления, необходимый материал и детали для работы расположить в удобном и безопасном для пользования порядке. Убедиться в исправности рабочего инструмента и приспособлений.

10. Обеспечение работников специальной одеждой, специальной обувью и другими средствами индивидуальной защиты, смывающими и обезвреживающими средствами.

11. В каждом помещении обязательно должен быть пожарный инвентарь и все необходимые средства для защиты, а именно лопаты, огнетушители, ведра и т. д.

12. Уровень шума на рабочих местах не должен превышать допустимый ГОСТ 12.1.003-83. Уровень вибрации на рабочих местах не должен превышать установленный ГОСТ 12.1.012-78.

13. Концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны, его температура, влажность и скорость движения не должны превышать установленных ГОСТ 12.1.005-76. Во всех производственных и бытовых помещениях следует устраивать естественную, искусственную или смешанную вентиляцию, обеспечивающую чистоту воздуха.

14. Без прохождения вводного инструктажа рабочий не допускается к работе в цехе. Во время вводного инструктажа рабочим разъясняют значение и задачи предприятия, правила внутреннего трудового распорядка, назначение правил техники безопасности и производственной санитарии, а также обязанности рабочего по соблюдению этих правил.



Список литературы

Веселова Н.М., Фокин В.М. «Теплотехнические расчеты установок стройиндустрии: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию». - Волгоград: ВолгГАСУ, 2003, 82с.

В.А. Бауман, Б.В. Клушакцев, В.Д. Мартынов., учебное пособие М.: «Машиностроение», 1975, -351с.

Левченко П.В., учебное пособие « Печи и сушила силикатной промышленности ».- Москва: Высшая школа, 1968, -363с.

Вдоченко В.С., Мартынов М.И. Энергетическое топливо СССР. М.:Энергоатомиздат, 1990. 126с.

С.Г. Силенок, Ю.С. Гризак, В.Н. Лямин и др., Печные агрегаты цементной промышленности / М.:Машиностроение. 1984. 168с.

Размещено на Allbest.ru

...