Xreferat.com » Рефераты по технологии » Вращающаяся печь 5х185 м для обжига клинкера по мокрому способу

Вращающаяся печь 5х185 м для обжига клинкера по мокрому способу

СОДЕРЖАНИЕ


ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

2

ВВЕДЕНИЕ

3

1.

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ЦЕМЕНТНОЙ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ

5


1.1

Расчет горения топлива

5


1.2

Материальный баланс по сырью

8


1.3

Теоретические затраты тепла на клинкерообразование

9


1.4

Тепловой баланс печи и определение удельного расхода топлива на обжиг клинкера


10


1.5

Материальный баланс установки

14


1.6

Расчет производительности печи

14


1.7

Выбор пылеосадительных устройств и дымососа

15


1.8

Топливосжигающее устройство

17

2.

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ РАСЧЕТЫ

18


2.1

Расчет размеров колосникового холодильника

18


2.2

Подбор дутьевых вентиляторов для колосниковых холодильников и аппаратов для обеспыливания выбрасываемого воздуха


24

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

27

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

28


ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

1. Тема курсового проекта: Вращающаяся печь 5x185м для обжига клинкер по мокрому способу. Топливо – газ тюменский.

2. Содержание проекта: а) расчеты горения топлива и печи по методическим указаниям, спец. расчет – колосниковый холодильник; б) графика – горячий конец печи с холодильником.

3. Особые дополнительные сведения:

Химический состав сырьевой смеси, %

ППП

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

прочее

35,47

14,1

3,63

2,58

42,35

1,46

0,41

100,0


Минералогический состав клинкера, %

C3S

C2S

C3A

C4AF

прочее

55

22

8

12

3

100

Влажность шлама W=36 %

4. При расчете горения топлива принять: WP=1%; подогрева воздуха 600 OC.

5. Тепловой баланс установки составлять без холодильника, принимая температуры:

  • окружающей среды 10 OC

  • клинкера из печи 1100 OC

  • воздуха из холодильника 500 OC

(весь воздух через холодильник)

  • отходящих газов 200 OC

  • потери в окружающую среду 13 OC


ВВЕДЕНИЕ


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.



Вращающаяся печь диаметром 5 м и длиной 185 м конструкции УЗТМ (рис.), состоит из цилиндрического корпуса 1, опирающего­ся через бандажи 2 на опорные ролики 3. Корпус имеет уклон 3,5—4% и вращается со скоростью 0,5—1,2 об/мин. Привод пе­чи двойной и состоит из двух электродвигателей 4, двух редукторов 5, двух подвенцовых шестерен и одного венцового коле­са 6.

В середине печи, на одной из ее опор, устанавливается пара роликов (горизонтально) для контроля за смещением печи вдоль оси (вниз или вверх). Вспомогательный привод включается в ра­боту при ремонтах печи, в период розжига и остановки, когда печь должна вращаться медленно. Шлам подается в питательную трубу 7 при помощи ковшовых или объемных дозаторов, на­ходящихся у холодного конца печи. Со стороны головки 8 в печь подается топливо и воздух; в результате сгорания топлива по­лучаются горячие газы, поток которых направлен от горячего конца печи к холодному—навстречу движущемуся материалу. Для улучшения теплопередачи и обеспыливания газов внутри печи в холодном ее конце размещается цепной фильтр-подогре­ватель 9, создается цепная завеса 10 и устанавливаются теплообменники 11. Пыль, уловленная за печью в результате газоочистки, возвращается обратно в печь. Она транспортируется пневмонасосом в бункер, а из него при помощи периферийного загружателя 12 направляется в полую часть пе­чи, расположенную рядом с цепной завесой со стороны горяче­го конца. Клинкер охлаждается в колосниково-переталкивающем холодильнике 14. На печах длиной 185 м кор­пус в зоне спекания оборудован установкой для водяного охлаждения 15 и центральной системой смазки 16.


ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ЦЕМЕНТНОЙ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ


1.1 Расчет горения топлива.

В справочнике находим состав заданного вида топлива на горючую массу и влажность рабочей массы топлива (WP).

Топливо – природный газ Тюменское месторождение.


Состав сухого газа, %

CH4с

C2H6с

C3H8с

C4H10с

C5H12с

N2с

95,9

1,9

0,5

0,3

0,1

1,3

100


Сухое газообразное топливо пересчитывают на влажный газ, который подлежит сжиганию. Принимаем содержание влаги 1%.

Пересчитываем состав сухого газа на влажный рабочий газ:

CH4вл= CH4с ((100-Н2О) / 100)=95,9 ((100-1) / 100)=94,94 %

Другие составляющие остаются без изменений.


Состав влажного рабочего газа, %

CH4вл

C2H6вл

C3H8вл

C4H10вл

C5H12вл

N2вл

Н2О

94,9

1,9

0,5

0,3

0,1

1,3

1

100


Газ сжигается с коэффициентом расхода воздуха =1,05. Воздух, идущий для горения, подогревается до 600оС. Для газообразного топлива теплота сгорания определяется как сумма произведений тепловых эффектов составляющих горючих газов на их количество:

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

Qнр = 358,3*94,9 + 634*1,9 + 907,5*0,5 + 1179,8*0,3 + 1452,5*0,1 = 36160 [кДж/м3]


Определяем расход воздуха на горение. В расчетах принимают следующий состав воздуха: N2 – 79,0% O2 – 21,0%.


Находим теоретически необходимый расход воздуха для горения природного газа:

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

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


Принимаем влагосодержание воздуха d=10 [г/(кг сух.воз.)] и находим теоретически необходимое количество атмосферного воздуха с учетом его влажности:

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


Действительное количество воздуха при коэффициенте расхода =1,05:

L= *Lо = 1,05*9,6 = 10,08 [м33]


Действительный расход атмосферного воздуха при его влагосодержании d составит:

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


Определяем объем продуктов горения:

VCO2т = 0.01(CH4 + 2*C2H6 + 3*C3H8 + 4*C4H10 + 5*C5H12) =

= 0,01(94,9 + 2*1,9 + 3*0,5 + 4*0,3 + 5*0,1) = 1,019 [м33]

VH2Oт = 0.01(2*CH4 + 3*C2H6 + 4*C3H8 + 5*C4H10 + 6*C5H12 + H2O + 0.16*d*L) =

= 0,01(2*94,9+3*1,9+4*0,5 + 5*0,3 + 6*0,1 +1+ 0,16*10*10,08) = 2,157 [м33]

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

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


Общее количество продуктов горения:

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


Процентный состав продуктов горения:

CO2 = (VCO2т *100) / Vт = (1,019*100) / 11,252 = 9,06 %

H2O = 19,17 %

O2 = 0,89 %

N2 = 70,88 %

Материальный баланс горения:

приход

кг

расход

кг

Природный газ

CH4 = 94,9*0,717

C2H6 = 1,9*1,359

C3H8 = 0,5*2,02

C4H10 = 0,3*2,84

C5H12 = 0,1*3,218

N2 = 1,3*1,251

H2O = 1*0,804

Воздух

O2 = 10,08*0,21*1,429*100

N2 = 10,08*0,79*1,251*100

H2O = 0,16*10*10,08*0,804


68.04

2.58

1.01

0.852

0.322

1.626

0.804


302,49

996,2

12,97

Продукты горения

CO2 = 1,977*100*1,019

H2O = 0,804*100*2,157

N2 = 1,251*100*7,976

O2 = 1,429*100*0,1




201,46

173,42

997,8

14,29


Всего

1386,89

Всего

Невязка

1386,97

0,08

0,006%

Определяем теоретическую температуру горения. Для этого находим теплосодержание продуктов горения с учетом подогрева воздуха до 600оС при =1,05.

По i–t диаграмме находим теплоту нагрева атмосферного воздуха iвоз.=840[кДж/м3]

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

По i – t диаграмме находим теоретическую температуру горения при =1,05 : tтеор. = 2200 оС.

Определяем действительную температуру горения при n = 0,8.

Расчетное теплосодержание составит:

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

По i – t диаграмме находим действительную температуру горения при =1,05 : tд. = 1900оС.


Определим плотность продуктов горения топлива:

= (1,019*1,977 + 2,157*0,804 + 0,1*1,429 + 7,976*1,251) / 11,252 = 1,233 [кг/м3]

1.2 Материальный баланс по сырью

Расход топлива определяют по формуле:

б = q / Qнр

где q – предварительный расход тепла для данного вида печи (6500 кДж/кг)

б – удельный расход топлива м3/кг

б = 6500 / 36160 = 0,18 кг/кг кл.


Теоретический расход сухого сырья на 1 кг клинкера составит:

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


Практический расход сухого сырья составит:

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


Расход влажного сырья составит:

Мпw = Мпс (100 / (100 – W))

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


Общее количество уноса материала из печи составит:

Мун. = n* Мпс

где n – доля уносимого сырья 2-4%

Мун. = 0,03*1,552 = 0,047 кг/кг кл.


Количество возвратного уноса составит:

Мун.в = ((n – 0,1)Мпс) / 100 кг/кг кл.

Мун.в = ((3 – 0,1)1,552) / 100 = 0,045 кг/кг кл.


По данным химического состава шихты находим содержание в ней карбонатов и углекислоты, % :

CaCO3 = (CaO*100) / 56 MgCO3 = (MgO*84.3) / 40.3

CO2 = (CaO*44) / 56 + (MgO*44) / 40.3

где цифровые величины соответствуют молекулярным массам химических

соединений.

CaCO3 = (42,35*100) / 56 = 75,63 %

MgCO3 = (1,46*84,3) / 40,3 = 3,05 %

CO2 = (42,35*44) / 56 + (1,46*44) / 40,3 = 34,87 %


Количество гидратной воды в сырьевой смеси:

Н2О = П.П.П. - CO2

Н2О = 35,47 – 34,87 = 0,6 %


Материальный баланс по сырью:

приход

кг

расход

кг

Сырьевая смесь Мпw

Возврат Мун.в


2,425

0,045

Клинкер

Общий унос Мун

Выделившиеся из сырья газы:

- углекислый МСО2=(Мтс*СО2)/100

МСО2=(1,55*34,87)/100

- гидратная Н2О МН2О=(Мтс2О)/100

МН2О=(1,55*0,6)/100

- физическая Н2О Мw= Мпw - Мпс

Мw = 2,425 – 1,552

1

0,047


0,54


0,01


0,873

Всего

2,47

Всего

2,47


1.3 Теоретические затраты тепла на

клинкеробразование

Эти затраты слагаются из теплоты эндотермических реакций разложения исходных сырьевых материалов при нагревании и экзотермических реакций образования клинкерных минералов при обжиге. Применительно к сырьевой смеси из природных глинистых и карбонатных материалов теоретический эффект клинкеробразования вычисляют по следующим затратам:


1. Расход тепла на дегидратацию глинистых материалов:

q1 = МН2О*6886

где 6886 тепловой эффект реакции , кДж/кг кл.

q1 = 0,01*6886 = 68,86 кДж/кг кл.


2. Расход тепла на декарбонизацию:

q2 = MCaCO3 *1680 + MMgCO3 *816

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

MMgCO3 = (Мтс * MgCO3) / 100 = (1,55 * 3,05) / 100 = 0,047 кг/кг кл.

q2 = 1,172 *1680 + 0,047 *816 = 2007,31 кДж/кг кл.

3. Расход тепла на образование жидкой фазы (поскольку в химическом составе сырьевой смеси содержится Fe2O, то жидкая фаза железистая и расход тепла на её образование 200 кДж/кг кл.):

q3 = 200 кДж/кг кл.


4. Приход тепла от образования клинкерных минералов:

q4 = (C3S*528 + C2S*716 + C3A*61 + C4AF*109) / 100

q4 = (55*528 + 22*716 + 8*61 + 12*109) / 100 = 465,88 кДж/кг кл.


Теоретическое тепло реакции клинкеробразования равно:

qт = q1 + q2 + q3 - q4 = 68,86 + 2007,31 + 200 – 465,88 = 1810,29 кДж/кг кл.


1.4 Тепловой баланс печи и определение удельного

расхода топлива на обжиг клинкера


Приход тепла:


1. Химическое тепло от сгорания топлива:

qx = Qнр * б

qx = 36160 * б кДж/кг


2. Физическое тепло топлива:

qф = б * iт

где iт – энтальпия топлива в интервале от 0оС до tт (принимаем tт=10 оС)

qф = 12 * б кДж/кг


3. Физическое тепло сырья:

qфс = Мпс * iс + Мw * iw

где iс – энтальпия сырьевой смеси, кДж/кг

iw – энтальпия воды , кДж/кг

Мw – влажность сырьевой смеси, кг/кг кл.

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


4. Физическое тепло воздуха:

qфв = б(Ln * in + Lвт * iвт)

где Ln и Lвт – количество первичного и вторичного воздуха , м3/кг

in и iвт – энтальпия первичного и вторичного воздуха кДж/м3

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


Всего приход тепла:

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

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


Расход тепла:


1. Теоретическое тепло реакции клинкеробразования:

qт = 1810,29 кДж/кг кл.


2. Тепло испарения физической воды:

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

где qисп – тепло на испарение 1 кг физической воды, равное 2491 кДж/кг кл.


3. Тепло, теряемое с клинкером, покидающим печь:

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

где iк – энтальпия клинкера при температуре выхода его из печи, кДж/кг кл.


4. Тепло с отходящими газами:

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

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

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

V N2 = V N2т * б = 7,976 * б м3/кг кл.

V O2 = V O2т * б = 0,1 * б м3/кг кл.

qотхг =(1,019*б+0,27)*357,6 + (2,157*б+1,1)*304,4 + 7,976*б*260 + 0,1* б* 267,1=

= 3094,76*б + 458,1 кДж/кг кл.


5. Тепло, теряемое с безвозвратным уносом:

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

где iун – энтальпия сырьевой смеси, уносимой из печи, кДж/кг кл.


6. Потери в окружающую среду через футеровку печи:

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

где к‘ – принимаем для длинных печей без холодильника 0,13


7. Потери тепла от механического и химического недожога топлива:

qн = к‘‘ * Qнр * б = 0,005 * 36160 * б = 180,8 * б кДж/кг кл.

где к‘‘ – принимаем для газообразного топлива 0,005


Всего расход тепла:

1810,29+2174,64+1114,3+3094,76*б+458,1+8,74+4700,8*б+180,8*б=

= 5566,07 + 7976,36*б


Приравнивая приход расходу, определяем удельный расход топлива:

42925,7*б + 50,24 = 7976,36*б + 5566,07

б = 5515,83 / 34949,34 = 0,158 м3/кг кл.


Удельный расход тепла на обжиг клинкера:

qх = Qнр * б = 36160 * 0,158 = 5713,28 кДж/кг кл.


Подставляя значение б = 0,158 м3/кг кл. в соответствующие уравнения статей баланса, вычисляем их величины и сводим в таблицу.


Тепловой баланс установки на 1кг клинкера:

Статьи баланса

кДж/кг кл.

%

Приход тепла:

  1. Химическое тепло от сгорания топлива (qx)

2. Физическое тепло топлива (qф)

3. Физическое тепло сырья (qфс)

4. Физическое тепло воздуха (qфв)


5713,28

1,896

50,24

1069


83,60

0,03

0,74

15,64


Всего

6834,416

100

Расход тепла:

1. Теоретическое тепло реакции клинкеробразования (qт)

2. Тепло испарения физической воды (qисп)

3. Тепло, теряемое с клинкером, покидающим печь (qк)

4. Тепло с отходящими газами (qотхг)

5. Тепло, теряемое с безвозвратным уносом (qун)

6. Потери в окружающую среду через футеровку печи (qп)

7. Потери тепла от механического и химического недожога

топлива (qн)


1810,29

2174,64

1114,3

947,07

8,74

742,7

28,57


26,49

31,82

16,30

13,86

0,13

10,87

0,42


Всего

Невязка

6826,31

8,106

99,88

0,12


Технологический КПД печи:

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


Тепловой КПД печи:

теп = ((qт + qисп) /

Похожие рефераты: