Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

известь печь горение обжиг

Представлен материал по свойствам и областям применения извести, вопросам обжига известняка и конструкциям обжиговых печей.

Выбрана технологическая схема производства молотой негашеной извести. Для обжига извести предложена шахтная печь.

Выполнены расчет печи, расчет материального баланса, расчет горения топлива.

Рассмотрены и предложены конструкционные материалы для изготовления печи.

Пояснительная записка на 73 с., рис 11, табл. 19, список литературы 22.

Графическая часть на 3 листах формата А1 и 1 листа формата А3.

Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Техническое обоснование проектирования объекта

1.2 Ассортимент выпускаемой продукции

1.3 Выбор способа производства

2. Технологическая часть

2.1 Сырьевые варианты и состав приготавливаемых масс

2.2 Схема технологического процесса и ее описание

2.3 Подбор основного и вспомогательного оборудования

2.4 Эксплуатация оборудования на предприятии

3. Теплотехническая часть

3.1 Теоретические основы процесса сушки

3.2 Устройство, работа и параметры теплового агрегата

3.3 Расчет процесса горения топлива

3.4 Расчет производительности теплового агрегата

3.5 Тепловой баланс агрегата и расчет потерь тепла

4. Организационная часть

4.1 Охрана труда

4.2 Пожарная безопасность

4.3 Охрана окружающей среды

Заключение

Использованная литература

Приложения



Введение

Известь (от греч. asbestos - неугасимый) - обобщенное название продуктов обжига и последующей переработки известняка, мела и других карбонатных пород. Данный продукт представляет собой смесь оксидов кальция и магния в различных пропорциях. Чистая известь - бесцветный продукт, плохо растворимый в воде (около 0,1% при 20°С); плотность около 3,4 г/см3.

По назначению в народном хозяйстве известь подразделяется на строительную и технологическую. При этом технологическую известь для собственных нужд производят, в основном, предприятия металлургической и химической промышленности.

По количеству содержащихся в извести силикатов и алюмоферритов кальция, придающих ей гидравлические свойства, различают воздушную и гидравлическую известь. Последняя получается при обжиге известняков, содержащих свыше 10% глины, называемых мергелями. Данный продукт отличается свойством твердеть под водой (давать гидравлический цемент).

Гидравлическая известь, в отличие от воздушной, характеризуется большей прочностью при меньшей пластичности. По содержанию свободных оксидов Са и Mg гидравлическую известь подразделяют на слабогидравлическую (15-60% оксидов) и сильногидравлическую (1-15%).

Гидравлическую известь используют для изготовления штукатурных и кладочных растворов, пригодных для эксплуатации в сухих и влажных средах, легких и тяжелых бетонов низких марок, фундаментов и сооружений, подвергающихся действию воды.

Воздушная известь способна твердеть только в условиях воздушно-сухой среды. Твердение воздушной извести происходит в результате испарения воды и кристаллизации Са(ОН)2 из насышенного водного раствора, а также при взаимодействии с СО2 воздуха с образованием кристаллов СаСО3.

В воздушной извести силикаты и алюмоферриты кальция составляют обычно 4-12%, в отдельных случаях до 20%. При содержании в извести 25-40% клинкерных минералов она проявляет слабые гидравлические свойства.

Сильногидравлическая известь содержит силикаты и алюмоферриты кальция в количестве 40-90%.

По виду содержащегося в воздушной извести основного окисла она может быть:

- кальциевой (содержит 70-96% СаО и до 2% MgO);

- магнезиальной (маломагнезиальная известь состоит из 70-90% СаО и 2-5% MgO. В магнезиальной извести содержится 5-20% MgO);

- доломитовой (содержит 20-40% MgO).

В зависимости от вариантов дальнейшей обработки обожженного продукта различают несколько видов воздушной извести:

- негашеную комовую известь - кипелку, состоящую главным образом из СаО.

Центральным технологическим агрегатом известкового завода (цеха, участка), безусловно, является печь, в которой обжигается карбонатная порода.

Истории обжига извести известно около пятидесяти типов печей, из которых первыми были напольные или горшковые печи различных видов. При обжиге в этих агрегатах получается примерно 25% недожога и 25% пережога и только 50% представляет собой известь-кипелку удовлетворительного качества.

Следующим этапом усовершенствования известеобжигательных печей была пересыпная шахтная печь.

В настоящее время наиболее распространены шахтные обжиговые печи с распределителем сырья и центральной горелкой, работающие на природном газе. К достоинствам такой печи относятся:

- самая низкая стоимость технологического оборудования для обжига извести;

- сравнительно низкий удельный расход условного топлива - 160-180 кг/т и электроэнергии - 20-30 кВтч/т;

- низкий пылеунос;

- небольшой землеотвод;

- простота конструкции и обслуживания.

Цель данной работы выбрать способ производства извести и произвести соответствующие расчеты процессов горения, производительности теплового агрегата, теплового баланса.

Предметом исследования является шахтная пересыпная вертикальная печь на газообразном топливе.

В процессе работы необходимо решить следующие задачи:

1. Проанализировать состав исходного сырья.

2. Подобрать основное и вспомогательное оборудование.

3. Проанализировать устройство, работу и параметры теплового агрегата.

4. Рассмотреть вопросы охраны труда и пожарной безопасности.

5. Проанализировать экологические аспекты данного производства.



1. Общая часть

1.1 Техническое обоснование проектирования объекта

В данном курсовом проекте для производства извести негашеной используем метод обжига известняка газообразным топливом в шахтной пересыпной вертикальной печи.

Шахтная печь характеризуется непрерывностью действия, пониженным расходом топлива и электроэнергии, а так же простотой в эксплуатации. Строительство их требует относительно небольших капиталовложений.

В данном проекте выбор шахтной печи связан также с физико-механическими свойствами и химическим составом известняка, видом топлива и требуемым качеством извести. Используемый известняк имеет твердую структуру, поэтому для его обжига наиболее приспособлена шахтная печь.

Вращающаяся печь более целесообразна для обжига мягкого сырья - мел и имеет ряд недостатков: большой расход металла на 1 т. мощности, повышенные капиталовложения и значительный расход электроэнергии.

В шахтной печи охлаждение извести происходит непосредственно в шахте, воздухом, подаваемым для процесса горения, а во вращающейся печи для охлаждения извести необходимо устанавливать холодильник.

Горение топлива в слое кускового материала шахтной печи имеет особенности:

1. Отсутствует сплошной горящий слой,

2.Поглощение тепла, затрачиваемого на разложение карбонатов, происходит непосредственно в зоне горения,

3.Горение осуществляется в потоке воздуха нагретого в зоне подогрева.

Для пересыпных печей нужны реже встречающиеся короткопламенные виды топлива. Использовать длиннопламенное топливо нельзя, так как уже в зоне подогрева будут выделяться горючие летучие вещества.

Воздух и горючие газы стремятся двигаться главным образом вдоль стенок шахты печи, поэтому ближе к стенкам загружают мелкий известняк, оказывающий большее сопротивление движению газов, а в центре - крупный. Топливо загружают на некотором расстоянии от стенок печи, так как это предупреждает образование приваров и способствует более длительной службе футеровки.

При обжиге известняк декарбонизируется и превращается в известь.

Известь негашеная - твердое вещество от белого до серого цветов, не пожароопасное. Молотая негашеная известь- порошкообразный продукт, полученный помолом комовой извести.

Принимаем следующие исходные данные для расчетов:

Производительность печи Р=200 т извести в сутки.

Средний химический состав известняка (%):

СаСО₃ - 93,5; МgСО₃ - 0,5; R₂О₃+SiО₂ - 3; Н₂О - 3;

(под R₂О₃ понимают полуторные окислы, т. е. Аl₂О₃ и Fе₂О₃).

Топливо - природный газ Елшанского месторождения (Саратовская обл.).

Объемный состав исходного топлива ( % ): СН₄ - 93,2; С₂Н₆ -О,7; С₃Н₈ -О,6; C₄H₁₀- O,6; N₂-4,9.

Плотность сухого газа с_с.г=0,765 кг/м³.

Коэффициент избытка воздуха б = 1,25.

Относительная влажность воздуха ц=75%.

Температура поступающего воздуха, известняка и природного газа t_в, t_и, t_г= 16° С.

Температура уходящих газов t _yx=350°С.

Температура выгружаемой извести t _изв =50°С.

Температура обжига t_обж= 1080°С.

Степень обжига известняка з=94,3%.

Максимальная действительная температура обжига известняка колеблется в пределах 1000-1200°С.

1.2 Ассортимент выпускаемой продукции

Выпускаемую заводами России известь разделяют на строительную и технологическую.

Первая используется для строительства, например для получения силикатного кирпича, силикатных бетонов, вторая -- в технологических процессах, при выплавке стали и др.

По условиям твердения строительная известь подразделяется на воздушную, твердеющую только в воздушно-сухой среде, и гидравлическую, способную твердеть, наращивать прочность и сохранять ее как на воздухе, так и в воде.

По виду основного окисла (СаО или МдО) известь подразделяется на кальциевую, магнезиальную и доломитовую.

Кальциевая известь содержит 70 % -- 90 % СаО и в пределах 5 % МдО, что достигается применением для обжига (в печах любого типа) чистых кальциевых известняков с низким содержанием МдСОз.

Магнезиальная известь содержит до 20 % МдО, а доломитовая -- до 40 %. Магнезиальную и доломитовую известь получают обжигом чистых карбонатных пород в печах, обеспечивающих получение МдО в активной форме, т. е. способную гаситься водой в обычные сроки.

Строительная воздушная известь выпускается следующих видов:

а) известь негашеная комовая;

б) известь молотая совместно с минеральными добавками или без них;

в) известь гашеная.

Негашеная комовая известь (кипелка) представляет собой воздушную известь после ее обжига в печи.

Известь молотую получают путем помола в мельнице негашеной комовой извести.

Гашеную известь получают действием определенного количества воды на негашеную воздушную известь, в результате которого образуется продукт в виде порошка (пушонки), известкового теста или известкового молока.

Пушонка - тончайший порошок, который получается, если при гашении используют столько воды, сколько необходимо для полного протекания реакции гидратации (соединения с водой).

При гашении воздушной извести в пушонку происходит увеличение объема последней в 2-3,5 раза. Выделяющееся при гидратации СаО тепло вызывает интенсивное парообразование. Образующийся пар разрыхляет известь, превращая ее в тонкий порошок с размером частиц около 6 мк.

Вследствие испарения влаги для получения пушонки требуется значительно большее количество воды, чем необходимо в соответствии с химической реакцией.

Так, при гашении извести в пушонку на открытом воздухе воды необходимо брать не 32,13 % от веса СаО, а 70 %. Однако слишком большое количество воды также нежелательно, так как выделяющегося при реакции тепла будет недостаточно для превращения ее в пар и часть воды останется в пушонке, ухудшая ее качество.

Известковое тесто получается в том случае, когда при гашении воздушной извести воду вводят в количестве, превышающем теоретически необходимое в десять раз.

В среднем берут 2,5 л воды на 1 кг извести. Размер Са(ОН) ₂ при этом меньше, чем при гашении в пушонку.

Известковое молоко образуется при введении количества воды, превышающего теоретически необходимое более чем в десять раз. Средний размер частиц при гашении в известковое молоко равен одному микрону. При дальнейшем увеличении количества воды продукт гашения носит название известковой воды.

Строительную гидравлическую известь получают при умеренном (1100 °С -1200 °С) обжиге в печах карбонатных пород с высоким (8 % - 21 %) содержанием глинистых веществ и последующим помолом полученной извести.

1.2.1 Характеристика производимой продукции

Наименование Характеристика
Готовая продукция известь негашеная
Химическая формула СаО
Структурная формула Са=О
Молекулярная масса 56,078
Плотность 3,2 г/см3
Теплопроводность 0,62- 0,83 Вт (м К)

По физико - химическим показателям известь негашеная должна соответствовать требованиям ТУ 5744-001-15008450-2004, указанным в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Технические требования к негашеной извести

Наименование показателей	Норма
1.Массовая доля оксида кальция (СаО), %, не менее	84,0
2.Массовая доля углекислого кальция в пересчете на диоксид углерода (СО 2), % 2.1. при использовании известняков с крупнокристаллической структурой, %, не более 2.2. при использовании известняков с мелкокристаллической структурой, %	15 6-9
3. Массовая доля суммы полуторных оксидов железа и алюминия ( Fe2O3+Al2O3), %, не более	2
4.Массовая доля диоксида кремния (SiО2), %, не более	2,7
5.Массовая доля оксида магния (MgО), %, не более	2
6. Массовая доля фосфора (Р), %, не более	0,02
7. Массовая доля серы (S), %, не более	0,1
8. Массовая доля кусков размером более 80 мм, %, не более	10
9. Массовая доля кусков размером менее 3 мм, %, не более	10
10. Средневзвешенный диаметр кусков извести для фракции размеров кусков 3-80 мм	35-45

1.3 Выбор способа производства

Для достижения поставленной цели выбираем следующий способ производства извести (рис. 1.1).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1.1 Технологическая схема производства молотой негашеной извести: 1 - склад сырья, 2 - мостовой кран, 3 - промежуточный бункер, 4 - пластинчатый питатель, 5 - инерционный грохот, 6 - бункер известняка фракции менее 50 мм, 7 - наклонный ленточный транспортер, 8 - горизонтальный ленточный транспортер,9 - бункер, 10 - автоматический дозатор, 11 - ковш, 12 - шахтная печь, 13 - пластинчатый транспортер,14 - молотковая дробилка, 15 - элеватор, 16 - бункер извести, 17 - ящичный питатель,18 - шаровая мельница, 19 - пневмовинтовой насос, 20 - склад молотой извести

Предполагается, что мостовой грейферный кран 2 будет загружать фракционированный известняк со склада сырья в промежуточный бункер 3, откуда он пластинчатым питателем 4 будет подаваться на виброгрохот 5 для отсева кусков размером менее 50 мм. Отсеянная мелочь известняка будет накапливаться в бункере отходов 6, из которого ока вывозится автотранспортом на склад отходов известняка. В зависимости от количества отходов и наличия потребителей фракция известняка менее 50 мм будет использоваться в дальнейшем либо для переработки на известняковую муку, либо продается другим организациям (заводам силикатного кирпича, строительным организациям).

Очищенная фракция известняка наклонным ленточным транспортером 7 будет подаватся на горизонтальный ленточный транспортер 8 с плужковыми сбрасывателями и далее в приемные бункера 9 печей. Из бункера определенная фракция известняка автоматическим дозатором 10 будет подаваться в ковш 11 скипового подъемника и далее загружается в шахтную печь 12. Применяем вертикальную пересыпную шахтную печь на газообразном топливе.

В печи известняк, по мере опускания, подвергается нагреванию до 1000-1200°С и разлагается на СаО и . Образующиеся газообразные продукты удаляются из печи дымососом через газоочистное устройство, а известь, охлажденная в нижней части печи движущимся навстречу холодным воздухом, через выгрузочный механизм поступает на общий для всех печей пластинчатый транспортер 13.

Пластинчатый транспортер будет подавать комовую известь в молотковую дробилку 14, где она измельчается до размера кусков менее 25 мм и ковшовым элеватором 15 загружается в бункер 16. Из бункера дробленая известь ящичным питателем 17 равномерно загружается в шаровую мельницу 18. Молотая известь из мельницы забирается пневматическим насосом 19 и транспортируется на силосный склад молотой извести 20, откуда она направляется потребителю автомобильным или железнодорожным транспортом.

2. Технологическая часть

2.1 Сырьевые варианты и состав приготавливаемых масс

Билютинское месторождение известняка находится в 30 км. от города Улан-Удэ. Отдаленность месторождения от места переработки 580 км.

Известняк Билютинского месторождения имеет крупнокристаллическую структуру, известь из которого получается механически непрочная (таблица 2.1).

Шахтные печи, работающие пересыпным способом требуют особого выбора топлива с малым содержанием золы, с малым выходом летучих веществ, дающие при горении короткое пламя. Наша печь работает на природном газе.

Топливо - природный газ Федоровского месторождения (Тюменская обл.).

Характеристика сырья, материалов, полупродуктов, энергоресурсов

Наименование сырья, материалов, полупродуктов	ГОСТ, ТУ, ОСТ, регламент или методика на подготовку сырья, материалов и полупродуктов	Показатель, обязательные для проверки ( наименование физической величины)	Регламентируемые значения показателей с допустимыми отклонениями
1. Известняк (углекислый кальций)	ТУ 4820- 02- 03328-03-98	1. Массовая доля оксида кальция(СаСО3),%, не менее	93,5
		2.Массовая доля оксида магния (MgСО3), %, не более	0,5
		3.Массовая доля диоксида кремния (R2О3+SiО2), %, не более (под R2О3 понимают полуторные окислы, т. е. Аl2О3 и Fе2О3) 4. Массовая доля фосфора (Н2О ), %, не более	3,0 3,0
		Гранулометрический состав: а) массовая доля кусков размером менее 80 мм, %, не более б) Массовая доля кусков размером более 200 мм, %, не более	7,0 7,0
Природный газ	Федоровского месторождения (Тюменская обл.)	Объемный состав исходного топлива, %:	СН4 - 93,2; С2Н6 -О,7; С3Н8 -О,6; C4H10- O,6; N2-4,9
		Плотность сухого газа сс.г, кг/м3	0,765

2.2 Схема технологического процесса и ее описание

Стадии технологического процесса получения извести негашеной:

- прием известняка, приготовление шихты и загрузка ее в известково-обжигательные печи;

- обжиг известняка, получение извести негашеной, выгрузка из печи;

- рассев, дробление, транспортирование негашеной извести.

Химизм процесса обжига известняка:

Негашеную известь получают путем обжига известняков при температуре 1000-1200°С.

Обжиг известняка (СаСО3 ) и получение извести (СаО) происходит за счет тепла, выделяемого при сгорании газобразного по реакции

СаСО₃ t СаО+СО₂

МgCO₃ t MgO+CO₂

При обжиге известняка происходит декарбонизация и превращение его в СаО. Решающее влияние на скорость разложения углекислого кальция оказывает температура. Заметное разложение углекислого кальция начинается уже при температуре 600°С, но реакция протекает медленно и не идет до конца.

При температуре 900°С происходит полное разложение углекислого кальция (СаСО₃). Разложение углекислого магния начинается при температуре 400°С, полное разложение - начинается с 710°С.

Длительность полного термического распада углекислого кальция зависит от температуры обжига, плотности и размера ее кусков. Так как известь отличается малой теплопроводностью, разложение углекислого кальция в кусках известняка распространяется медленно от поверхности куска к центру. Поэтому, чем больше размер кусков известняка, тем дольше должен длиться процесс обжига.

Примеси, содержащиеся в природном известняке:

- оксид магния (MgO). При содержании до 7 % не вызывает существенного отощения извести, при более высоком содержании известь гасится медленнее, что объясняется пережогом окиси магния уже при 600-650°С и для которой обычная температура обжига извести слишком высока.

-глинистые примеси в виде диоксида кремния (SiO₂), полуторных оксидов железа и алюминия (Fe₂O₃ и Al₂O₃), сернокислого кальция (СаSO₄). Они вступают во взаимодействие с оксидом кальция с образованием новых соединений. Полученные в процессе обжига соединения снижают активность извести.

На качество извести также влияет «недожог» - неразложившаяся часть известняка, которая находится в куске под слоем извести обожженной. «Недожог» вызывает большой расход извести, вследствие понижения ее активности. Причина превышения нормы «недожога»- нарушение технологии процесса обжига и низкое качество известняка. Отрицательно на качество извести влияет «пережог»- та часть извести, которая в естественных условиях не взаимодействует с водой в принятые сроки гашения. Пережог настолько замедляет гашение извести, что оно может заканчиваться в уже изготовленной кладке, вызывая разрушение активного оксида кальция. Количество « пережога» извести можно снизить при ее тонком измельчении.

Прием известняка, антрацита, приготовление шихты

Известняк поступает в полувагонах, думпкарах. Выгрузка известняка производиться на складе известняка в приемные бункера (1).

Природный газ по газпроводу.

Известняк из приемных бункеров (1) поступает на вибрационный питатель (2), далее на ленточный конвейер (3) и через течку (4) на конвейер ящичный наклонный (5).

Образующаяся пыль известняка от вибрационного питателя (2) и ленточного конвейера (3) улавливается пылеулавливающей установкой В-4, а с конвейера (5) - установкой В-2. Пыль осаждается в циклонах типа ЦН-15 с пылесборниками (96), (98).

После пылеулавливающей установки В-4 пыль, по мере заполнения, выгружается в тракторную тележку и вывозится на полигон для дальнейшей реализации, а после установки В-2 постоянно выгружается в бункер известняковой мелочи (25). Очищенный воздух с массовой концентрацией пыли известняка и антрацита не более 100 мг/м3 выбрасывается в атмосферу.

С ящичного конвейера (5) известняк поступает в течку (6) с колосниковой решеткой (7), на которой происходит отсев известняка с размерами кусков менее 80 мм (крошка известняковая). Известняк фракции 80- 200 мм поступает в бункер (9), в нижней части которого имеется течка (18) для подачи известняка на открытый склад. Складирование известняка на открытом складе производится при помощи бульдозера. С открытого склада известняк при необходимости, загружается фронтальным погрузчиком в автомашины, и завозится в приемные бункера (поз. 11,2).

Отсеянная известняковая крошка, содержащая не более 10 % кусков размером более 80 мм, с массовой долей оксида кальция (СаО) не менее 46 %, оксида магния ( МgO) не более 2 % из течки (6) по течке (23) поступает в бункер известняковой мелочи (25), и далее через течку (27) выгружается в думпкары, которыми транспортируется в отвал или потребителю.

В случае необходимости (нехватка извести, производство карбида кальция), известняковая мелочь из бункера (25) выгружается на ленточный конвейер (56а), далее на чешуйчатый элеватор (56), через течку (27) поступает на ленточный конвейер (44а) и вместе с известью небольшими порциями передается для доизмельчения и реализации.

Перестановка думпкар производится маневренным устройством типа МУ-12.

Из бункеров (9,11) известняк поступает на пластинчатые питатели (14), где будут дозироваться в определенном соотношении с помощью реле времени (15) по времени:

известняк 9-15 с.

После пластинчатых питателей (14) шихта: известняк по системе течек (17) поступает на скиповый подъемник (28) и транспортируется в приемные бункера- воронки (30).

Пылеулавливающая установка В-1 удаляет известняковую пыль от питателей. Пыль осаждается в циклонах типа ЦН-15 с пылесборником (95). По мере заполнения, пыль выгружается в тракторную тележку и вывозится на полигон для дальнейшей реализации. Очищенный воздух с массовой концентрацией пыли известняка и антрацита не более 100 мг/м3, также сбрасывается в атмосферу.

Из бункера-воронки (30) шихта: известняк поступают на вибрационный питатель (31), далее на ленточный передвижной конвейер (33), с помощью которого происходит загрузка шихты в известково - обжигательную печь (35) через загрузочное устройство (36), которое состоит из загрузочного бункера и четырех неподвижных круглых течек.

Известняковая пыль от вибрационного питателя улавливается пылеулавливающей установкой В-3. Осаждение пыли происходит также в циклонах типа ЦН-15 с пылесборником (97), затем, по мере заполнения выгружается в тракторную тележку и вывозится на полигон для дальнейшей реализации. Очищенный воздух с массовой концентрацией пыли известняка не более 100 мг/м3 выбрасывается в атмосферу.

Обжиг известняка, получение извести негашеной и выгрузка из печи.

Обжиг известняка газообразнымым топливом происходит в известково- обжигательной печи непрерывного действия с периодической загрузкой.

На рис. 1.2 приведена конструкция шахтной пересыпной печи на газовом топливе производительностью 200 т/сутки известняка.

Рисунок 1.2 Конструкция пересыпной шахтной печи на природном газе

Известково-обжигательная лечь представляет собой прямую шахту круглого сечения с внутренним диаметром 4,3 м, выложенную из огнеупорного шамота-легковеса. Внутри шахта футерована огнеупорным шамотным доменным кирпичом. В зоне горения шахта постепенно переходит из круглой в квадратную с закругленными углами. Для строительной прочности и предотвращения подсосов атмосферного воздуха шахта снаружи заключена в металлический кожух. Между кладкой печи и кожухом имеется шов толщиной 65 мм, заполненный теплоизоляционной засыпкой из сухого молотого трепела. Вся шахта покоится на железобетонной плите, опирающейся на железобетонные столбы. Для установки выгрузного механизма железобетонная плита имеет консоли, а шахта проемы, перекрываемые металлическими балками, заделанными в кладку печи.

Питание печи известняком производится из бункера, к которому подвешен электровибрационный питатель. Дозирование обеспечивается регулированием продолжительности работы электровибрационного питателя с помощью реле времени.

Подъем ковша с известняком из приямка скипового подъемника до загрузочного устройства печи и спуск порожнего ковша осуществляется электролебедкой. Загрузочное устройство печи (рис. 1.3) состоит из двух конических воронок и двух клапанов, открываемых и закрываемых поочередно специальным устройством, установленным на стволе скипового подъемника. Верхний клапан поднимается вверх, а нижний неравнобокий конус опускается вниз и при подъеме поворачивается на 34°, чем обеспечивается распределение известняка по поперечному сечению шахты печи. Для более равномерного распределения известняка в печи верхняя воронка загрузочного устройства перед каждой разгрузкой поворачивается на углы 60°, 180°, 240°, 300° и 360°.



Печь оборудована верхним и нижним радиоактивными указателями уровня загрузки материала, являющимися датчиками автоматической загрузки печи известняком. Выгрузка извести из печи происходит при возвратно-поступательном движении каретки. Мелкие куски извести проваливаются через щелевидные отверстия в ка- каретке (между колосниками), а более крупные куски сходят с торцовых сторон каретки. Печь работает на искусственной тяге, создаваемой дымососом. Подача воздуха в печь осуществляется специально установленным вентилятором. Для герметизации низа печи установлен шлюзовой затвор.

Трубопроводы отходящих газов снабжены герметичными поворотными шиберами с дистанционным управлением. При аварийной установке дымососа шибера в трубопроводах отходящих газов автоматически переключаются на режим естественной тяги.

Дымовые газы перед выбросом их в атмосферу проходят очистку в циклонах НИИОГАЗ ЦН-15. Замер температуры и разрежения в шахте предусмотрен на трех горизонтах. Кроме этого, предусмотрен замер температуры отходящих газов и разрежения на верху печи. Подача газа и первичного воздуха производится в двух ярусах через специальные балки, охлаждаемые водой. На каждом ярусе установлено по две балки, причем направление балок одного горизонта перпендикулярно к направлению балок другого. На каждом гори- горизонте предусмотрено по шесть периферийных газовых вводов для возможности подачи незначительного количества газов.

Трубопроводы газа и воздуха оборудованы расходомерами для раздельного учета расхода воздуха и газа, подаваемого по горизонтам. На подводящих к печи трубопроводах газа и воздуха также установлены расходомеры и приборы для автоматического поддержания заданного соотношения газ - воздух.

Подводящий к печи газопровод оснащен задвижкой и предохранипредохранительным запорным клапаном, который автоматически отключает подачу газа в печь в случаях: падения разрежения в шахте печи, падения давления газа и воздуха в подводящих трубопроводах, прекращения подачи охлаждающей воды в балки или повышения температуры воды в балках выше допустимой (85°С). Подбор печей производят по каталогу Гипрострома.

Известь грануляцией более 80 мм поступает на щековую дробилку (50). После дробления известь по течке (51) поступает на чешуйчатый элеватор (56), далее по ленточному конвейеру (44а) передается в отделение выгрузки, дробления и рассева извести.

Известь фракции 0-80 мм поступает на колосниковую решетку (поз. 46а), где происходит частичный отсев извести с размерами кусков 0-15 мм, а большая ее часть с размерами 15- 80 мм по течке (поз.47) поступает на чешуйчатый элеватор (56) и ленточным конвейером (44а) передается в отделение выгрузки, дробления и рассева извести.

Известь с размерами кусков 0-15 мм с массовой долей оксидов кальция и магния не менее 61,0 % и массовой долей оксида магния не более 3,0 % по течке (48) поступает на грохот инерционный (49), в котором производится рассев на известь с размерами кусков 5-15 мм и известковую мелочь 0-5 мм.

Известь с размерами кусков 5-15 мм по течке (49а) поступает на чешуйчатые элеваторы (691), которым подается в бункер (25а1), откуда по течке (27а1) загружается в контейнер, установленный на автомашине и транспортируется на открытый склад, далее по заявке потребителю.

Известь негашеная (отход производства) с размерами кусков до 5 мм и мелочь известковая с размерами кусков до 5 мм по течке (поз. 49б) поступает на чешуйчатый элеватор (692) и далее в бункер известковой мелочи (25а2), откуда по течке (27а2) загружается в автотранспорт и транспортируется на полигон промышленных отходов или по заявке потребителю.

Образующаяся известковая пыль от лоткового питателя (40), дробилки (50), конвейеров (42, 44, 44а), чешуйчатых элеваторов (56, 691,2) удаляется пылеулавливающей установкой В-5. Пыль осаждается в циклонах типа ЦН-15 с пылесборником (99). Из пылесборника пыль выгружается постоянно в бункер (25а2). Очищенный воздух с массовой концентрацией известковой пыли не более 100 мг/ м3 сбрасывается в атмосферу.



Рисунок 1.4 Схема выбираемого оборудования

2.3 Обоснование выбора оборудования

1. Питатель вибрационный. Производительность 150 м3/ч. Выбор связан с его компактностью, герметичностью, простотой конструкции и надежностью работы. Служит для горизонтального перемещения известняка и антрацита из бункеров на ленточный конвейер.

2. Конвейер ленточный. Производительность 200 т/ч. Угол подъема 120°.

Позволяет транспортировать груз до нескольких километров на угол до 200° по определенной территории, прост по конструкции.

3. Конвейер ящичный наклонный. Производительность по известняку 200 т/ч, по антрациту - 75 т/ч. Угол наклона 300°. Служит для вертикального перемещения груза.

4. Подъемник скиповый. Грузоподъемность 5 т, объем ковша 0,9 м3. На роликах по металлическим балкам с помощью троса и лебедки движется металлический ковш. Служат для перемещения материала на верх печи. Наиболее механизировано и отвечает технологии обжига известняков и техники безопасности.

5. Питатель пластинчатый. Производительность 200 т/ч. Транспортная система, состоящая из цепи с пластинчатыми лотками, приводной и натяжной станции. Питатели такого типа хорошо приспособлены для подачи крупнокусковых материалов; питатели надежно работают, подвергаясь давлению материала, не чувствительны к ударам.

6. Питатель лотковый. Производительность 15-40 т/ч, число ходов 950 об/мин. Выполняется в виде движущегося горизонтального стола с неподвижными боковыми бортами и задней стенкой, которые образуют лоток. При помощи кривошипно-шатунного механизма стол совершает возвратно- поступательные движения. Служит для непрерывной выдачи материала из печи.

7. Грохот инерционный односитный. Производительность 20 т/ч. Угол наклона 120. Наклонное сито совершает частые колебания небольшого размаха. Происходит отделение кусков определенной крупности. Выбор объясняется следующими достоинствами этого грохота: при высокой частоте колебания сита его отверстия почти не забиваются материалом, высокая производительность и точность рассева, компактность, легкость регулирования и смены сит, меньший расход энергии.

8. Дробилка щековая СМД-108. Производительность 35 т/ч. Зазор щели 0-200мм. Выбор связан с простотой и надежностью конструкции, компактностью, легкостью обслуживания.

9. Элеватор чешуйчатый. Производительность 35 т/ч. Применятся для вертикального подъема материала на высоту. Ковши располагают вплотную друг к другу, чтобы материал не падал обратно в кожух элеватора, а поступал в приемный желоб. В этом случае материал при разгрузке скользит по задней стенке ниже расположенного ковша.

10. Устройство маневровое МУ-12. Служит для перестановки думпкар. Количество одновременно перемещаемых вагонов 12 шт., груженных общей массой 720 т.

11. Вентилятор ВМ-160. Производительность 160000 м3/ч. Служит для подачи атмосферного воздуха в печь. При выборе вентилятора учитывался его максимальный КПД.

12. Дымосос. Отличается от вентилятора усиленными деталями колеса, наличием броневого листа по образующей спирального кожуха. Служат для перемещения запыленных дымовых газов с высокой температурой. При выборе дымососа и электродвигателя для его привода пользуются аэродинамическими характеристиками.

13. Циклон ЦН-15. Класс эффективности V, большой пропускной способности. Выбор связан с тем, что в данном производстве, образующаяся пыль относится к I, II классу - крупнодисперсная. Определив группу пыли по ее дисперсности выбираем циклон типа ЦН-15. Более эффективен для механической очистки газового потока.

14.. Трехшлюзовый затвор - выбор этого затвора связан со следующими его достоинствами: переключающий механизм отрегулирован таким образом, что известь пропускается только при открытом клапане одной камеры; клапаны двух других камер в это время закрыты. Затвор герметизирует нижнюю часть шахты печи при давлении воздуха до 6 кПа. Цикл открывания затворов механизма - 20...40с.

2.4 Эксплуатация оборудования на предприятии

Предприятия по производству извести должны размещаться вблизи месторождений сырья с учетом возможности кооперации использования сырья для производства известняковой муки, строительного щебня, цемента, заполнителя асфальтобетона и т.п.

Режим работы предприятий и цехов по производству извести определяется режимом работы основного печного оборудования и принимается непрерывным круглогодовым с числом рабочих дней в году - 365.

При наличии промежуточных емкостей, обеспечивающих необходимый запас материалов, допускается устанавливать режим работы сырьевых цехов или отделений, цехов или отделений помола и дробления извести 260 или 305 дней в году.

Сменность работы подразделений предприятий по производству извести приведена в таблице 2.8.

Таблица 2.8

	Наименование цехов и отделений предприятия	Число рабочих смен в сутки
1.	Цех обжига извести (отделение обжига)	3
2.	Помольный цех (помольное отделение) или отделение дробления извести	2-3
3.	Отделения приема известняка и топлива (сырьевой цех)	3
	в случаях, когда предусматриваются емкости перед печами, обеспечивающие не менее 10-часового запаса	2
4.	Склад известняка и топлива	2-3
5.	Склад комовой извести
	1) по загрузке	3
	2) по отгрузке на автомобильный транспорт	2
	3) по отгрузке на железнодорожный транспорт	3*
6.	Склад молотой или мелкодробленой извести
	1) по загрузке	2-3
	2) по отгрузке на автомобильный транспорт	2
	3) по отгрузке на железнодорожный транспорт	3*

* Отгрузка готовой продукции на железнодорожный транспорт производится круглосуточно по мере подачи железнодорожных вагонов. Бригада по отгрузке работает в одну смену: время начала работы бригады определяется временем подачи вагонов.

Годовой фонд чистого времени работы определяется по формуле:

, ч (2.1)

где: К_п - коэффициент использования;

К_т - коэффициент готовности.

Величина коэффициента использования зависит от максимального времени простоев в ремонте основного технологического оборудования и составляет для предприятий и цехов по производству извести не менее 0,92 независимо от типа печного оборудования.

Коэффициент использования дробильного и помольного оборудования при выпуске мелкодробленой или молотой извести при работе в 3 смены принимается равным 0,87.

Коэффициент готовности, учитывающий устранение случайных отказов (сбоев) работы оборудования, принимается равным 0,98.

Производительность печи должна определяться в соответствии с указаниями раздела 4 ОНТП-10-85 «Общесоюзные нормы технологического проектирования предприятий по производству извести» с учетом свойств используемого сырья. В случаях использования сырья, по своим свойствам существенно отличающегося от предусмотренного типовыми проектами или настоящими Нормами, следует руководствоваться рекомендациями научно-исследовательских организаций. Необходимость проведения полузаводских испытаний сырья в каждом конкретном случае определяется научно-исследовательскими организациями в зависимости от результатов лабораторных испытаний.

Шахтные печи с устройствами для сжигания топлива в виде балок, коробов и т.п., расположенных в высокотемпературных зонах, должны оснащаться испарительными системами охлаждения.

Выгружаемая из шахтных печей известь должна иметь температуру не более 100 °С.

Температура извести на выходе из холодильника не должна превышать 120-130 °С, а тепло охлаждающего воздуха должно максимально использоваться в процессе сжигания топлива.

Коэффициент избытка воздуха, требуемого для полного сжигания топлива во вращающихся и шахтных известеобжигательных печах, работающих на газообразном топливе, принимается равным 1,15-1,25, в шахтных пересыпных печах - 1,05-1,15.

Коэффициент избытка воздуха перед дымососными установками вращающихся печей не должен превышать:

- для длинных печей, работающих по мокрому или сухому способу	1,6-1,8
- для коротких печей с запечными подогревателями сырья	1,4-1,5

Нормы запасов и складирования сырья, топлива, готовой продукции и материалов

Промежуточное складирование фракционированного сырья должно осуществляться на открытых или закрытых складах штабельного, полубункерного или бункерного типа в зависимости от свойств материалов, требуемой емкости и климатических условий района строительства.

Для складирования комовой, мелкодробленой или молотой извести должны предусматриваться склады силосного типа, если их емкость составляет более 300 м.Размещено на http://www.allbest.ru/

При меньшей емкости допускается применение складов бункерного типа.

При выпуске извести разных видов и сортности следует предусматривать емкости для их раздельного складирования.

Нормы запасов сырья, топлива и готовой продукции для расчетов складских емкостей следует принимать в соответствии с данными, приведенными в таблице 2.9.

Таблица 2.9

Наименование	Норма запаса, расчетных суток
1. Склад известняка при работе предприятия на привозном сырье, доставляемом:
автотранспортом	7
железнодорожным транспортом	15
водным транспортом	90-120
2. Склад известняка при работе предприятия на собственном сырье	3
3. Склад топлива	15
4. Склад готовой продукции
для цехов	5
" заводов	8-10

Примечания: 1. При доставке сырья водным транспортом указанные величины должны уточняться в зависимости от продолжительности навигации.

2. Промежуточное складирование мелового сырья не допускается. Меловое сырье должно использоваться, как правило, на месте добычи.



3. Технологическая часть

3.1 Теоретические основы процесса процесса сушки (обжига)

Обжиг - основная технологическая операция в производстве негашеной извести. Как правило, обжигу подвергают твердые карбонатные породы в виде кусков, но возможна и тепловая обработка меловых шламов. При этом протекает ряд сложных физико-химических процессов, определяющих качество продукта. Цель обжига - возможно более полное разложение (диссоциация) СаСО₃ и МgСО₃*СаСО₃, на СаО, МgO и СО₂ и получение высококачественного продукта с оптимальной микроструктурой частичек и их пор. Если в сырье есть глинистые и песчаные примеси (оксиды SiО₂, Аl₂О₃ и Fe₂О₃), то во время обжига между ними и карбонатами происходят реакции с образованием силикатов, алюминатов и ферритов кальция и магния (2СаО*SiO₂, 2СаО*Fe₂О₃, СаО*Аl₂О₃ и др.).

Реакция разложения (декарбонизация) основного компонента известняка (углекислого кальция) идет по схеме:

СаСО₃ + Q - СаО + СО₂

Теоретически на декарбонизацию 1 моля СаСО₃ (100 г) расходуется 179 кДж или 1790 кДж на 1 кг СаСО₃. В пересчете на 1 кг получаемого при этом СаО затраты равны 3190 кДж.

Диссоциация углекислого кальция - обратимая реакция, протекающая при определенных температурах и соответствующих парциальных давлениях углекислого газа. Установившееся при какой-либо температуре химическое равновесие в системе, можно сместить слева направо удалением некоторого количества СО₂, что вызывает диссоциацию новых частиц карбоната и выделение дополнительных количеств углекислого газа. Это дает возможность интенсифицировать процесс разложения известняка путем усиления тяги в печи.

Температура разложения карбоната кальция зависит от парциального давления углекислоты в окружающем пространстве. Разложение СаСО₃ начинается уже при 600°С, и с повышением температуры реакция ускоряется.

При 900°С парциальное давление углекислоты достигает атмосферного, поэтому данную температуру иногда называют температурой разложения известняка. Дальнейшее повышение температуры значительно увеличивает скорость разложения, но отрицательно сказывается на качестве извести - ухудшает ее реакционную способность вследствие роста размеров кристаллов.

При обжиге кусков в первую очередь декарбонизируются поверхностные слои. Образующаяся известь вследствие высокой пористости и малой теплопроводности тормозит передачу теплоты вглубь кусков. Чем толще слой извести, тем выше его сопротивление проникновению теплоты и тем более высокие температуры нужны для передачи теплоты в глубину.

Поэтому практически температура обжига всегда выше теоретической. Ее устанавливают на каждом заводе в зависимости типа печи и других факторов - плотности сырья, наличия примесей, размера частиц (кусков) сырья и т.д.

Чем плотнее и чем более крупнокристалличным является сырье, тем выше требуемая температура обжига. Наличие глинистых примесей облегчает удаление СО₂ и снижает температуру обжига. Однако чем больше в извести примесей, тем при более низкой температуре наступает ухудшение ее свойств.

Уже при 1000-1100°С возникает опасность "пережога" поверхности кусков извести. В заводских условиях температура обжига карбоната кальция составляет 1050-1200°С, причем под температурой обжига понимают не температуру в печи, а температуру обжигаемого материала. Основная задача при обжиге - обеспечение максимальной степени декарбонизации СаСО₃ при минимальной температуре.

Продолжительность обжига определяется также размером кусков обжигаемого продукта. Для завершения процесса обжига необходимо определенное время, в течение которого материал должен находиться в печи.

Скорость перемещения зоны диссоциации СаСО₃ по куску зависит от температуры обжига: при 900оС она составляет примерно 2 мм/ч, а при 1100°С - 14 мм/ч, т.е. обжиг идет в 7 раз быстрее. Для повышения производительности печей желательно уменьшение размеров кусков в допустимых пределах.

3.2 Устройство, работа и параметры теплового агрегата

На рис. 3.1. приведена конструкция шахтной пересыпной печи на газовом топливе производительностью 200 т/сутки известняка.

Известково-обжигательная лечь представляет собой прямую шахту круглого сечения с внутренним диаметром 4,3 м, выложенную из огнеупорного шамота-легковеса. Внутри шахта футерована огнеупорным шамотным доменным кирпичом. В зоне горения шахта постепенно переходит из круглой в квадратную с закругленными углами. Для строительной прочности и предотвращения подсосов атмосферного воздуха шахта снаружи заключена в металлический кожух. Между кладкой печи и кожухом имеется шов толщиной 65 мм, заполненный теплоизоляционной засыпкой из сухого молотого трепела. Вся шахта покоится на железобетонной плите, опирающейся на железобетонные столбы. Для установки выгрузного механизма железобетонная плита имеет консоли, а шахта проемы, перекрываемые металлическими балками, заделанными в кладку печи.

Питание печи известняком производится из бункера, к которому подвешен электровибрационный питатель. Дозирование обеспечивается регулированием продолжительности работы электровибрационного питателя с помощью реле времени.

Основные узлы и параметры теплового агрегата приведены в графической части проекта Приложение 1.

Рисунок 3.1 Устройство агрегата



3.3 Расчет процесса горения топлива

Определим количество воздуха, состав и количество продуктов горения методом расчета процесса горения топлива. Расчет производим на 100 м³ газа. Для проверки расчета составляем материальный баланс при б = 1.

Таблица 3.1

Материальный баланс

Расхождение составляет 0,064 %



Таблица 3.2

Определяем теплотворную способность газа, используя тепловые эффекты реакций горения горючих элементов:

Начальная энтальпия продуктов горения будет равна:

Для определения действительной температуры горения топлива поI-t-диаграмме определяем энтальпию продуктов сгорания за вычетом теплоты, потерянной в окружающую среду:

где з_п - пирометрический коэффициент полезного действия горения.

Для шахтных печей, работающих на газообразном топливе з_п= 0,67... 0,73.

Тепловой баланс зоны охлаждения на 1 кг извести

Приход тепла

1. С известью, нагретой в зоне обжига до 940 ⁰С

где С_И - теплоемкость извести при температуре 940 °С, кДж/кг·°С.

Расход тепла

1. С известью, выгружаемой из печи при 50 ⁰С

2. В окружающую среду

Потери тепла в окружающую среду принимаем равными 4 % от тепла извести, поступающей в зону охлаждения

3. С воздухом, проходящим через зону охлаждения

Определяем по разности между теплом, вносимым в зону охлаждения с известью, и теплом, потраченным в окружающую среду и с уносимым продуктом

Это значение используем в тепловом балансе зоны обжига.

Таблица 3.3

Тепловой баланс зоны охлаждения на 1 кг извести

Предварительный тепловой баланс зоны обжига на 1 кг извести

Приход тепла

1. От горения топлива

где В - искомое количество топлива, м³

2. С воздухом, поступающим из зоны охлаждения

3. С материалом, поступающим из зоны подогрева в зону обжига

где К - расход известняка на 1 кг извести, кг;

С_изв - удельная теплоемкость известняка при t'_об=9400 ⁰С, равная 1,11 кДж/(кг*^oС)

Расход тепла

1. На разложение СаСО₃

где 1780 - количество теплоты, необходимой для разложения 1 кг СаСОз в СаО

2. На потери в окружающую среду

Принимаем п₂=4% количества теплоты, вносимой в шахту печи топливом

где n₂ - потерянное количество теплоты в окружающую среду к количеству теплоты, поступающей в зону обжига

3. С известью, переходящей из зоны обжига в зону охлаждения

4. С продуктами горения топлива, переходящими из зоны обжига в зону подогрева

5. С углекислотой, выделенной при разложении СаСОз

Итого:

Приход тепла -35200*В + 2517 кДж/кг

Расход тепла - 18281*В + 4405 кДж/кг

Тогда

I' = 0,70·3400 = 2380 кДж/м³

По I-t - диаграмме t_д= 1510^oС.

3.4 Расчет производительности теплового агрегата

Количество неразложившегося СаСО₃ в извести определяют из следующего равенства:

где

СаСО₃ - содержание СаСО₃ в известняке;

х - искомое количество неразложившегосяСаСО₃ в извести, %;

- выход СаО из 1 КГ СаСОз ;

МgCОз - содержание МgСОз в известняке, %;

40,35 и 84,35-молекулярная масса соответственно MgO и МgСОз ;

CaO+MgO - активность извести (85%).

После подстановки значении в формулу (2.1) и преобразования получим:

;

;

.

При обжиге 1 кг известняка выделяется:

СО₂ из СаСО₃ …………………….. (0,935 - 0,057) = 0,386 кг

СО₂ ИЗ МgCО₃ ………………….. 0,005=0,003 кг

Н₂О ………………………………. 0,030 кг

Всего ……………… 0,419 кг

Расход известняка на 1 кг извести стандартного качества составляет

.

Известняк массой 100 кг содержит (кг): СаСО₃ - 93,5; МgСО₃ - 0,5; R₂О₃+ SiO₂ - 3; Н₂О - 3.

При обжиге разлагается СаСО₃ 93,5· 0,943=87,8 кг.

Неразложившийся остаток СаСО₃93,5-87,8=5,7 кг.

По реакциям получается:

СаСО₃ = СаO + СО₂;

;

MgCO₃ = MgO + CO₂ ;

.

Для получения 200 т извести в сутки расход карбонатного сырья по массе составит 200000·1,72 = 344000 кг/сутки=4 кг/с.

Состав и расход известняка на 1 кг извести по массе приведены в табл.3.4.



Таблица 3.4

Состав расхода известняка

Состав	Кол-во компонентов, составляющих 1 кг известняка, кг	Расход известняка на 1 кг извести, кг
СаСО3 МgСО3 R2О3+ SiO2 Н2О	0,935 0,005 0,030 0,030	1,608 0,009 0,052 0,052
Итого	1	1,720

На основании приведенного выше расчета составляем материальный баланс процесса обжига известняка (табл. 3.5).

...