Вращающаяся печь 5х185 м для обжига клинкера по мокрому способу

q_x ) * 100% = ((1810,29 + 2174,64) / 5713,28) * 100% = 69,8 %

1.5 Материальный баланс установки

Материальный баланс установки составляют на 1кг клинкера, данные из материальных балансов топлива и сырья.

Материальный баланс установки:

Статьи баланса	кг	%
Приход материалов: 1. Сырьевая смесь - Мпw 2. Топливо - б 3. Воздух - б * L * в	2,425 0,158 2,06	52,23 3,40 44,37
Всего	4,643	100
Расход материалов: 1. Клинкер - Мк 2. Безвозвратный унос сырья - Мпс- Мтс 3. Углекислота сырья - МСО2 4. Влага сырья - МН2О+Мw 5. Отходящие газы от сгорания топлива - б * Vт * 0	1 0,002 0,54 0,883 2,192	21,54 0,04 11,63 19,02 47,21
Всего Невязка	4,617 0,026	99,44 0,56

1.6 Расчет производительности печи

Часовую производительность длинных печей мокрого способа производства определяют по уравнению:

П = (5,25 * n * D^1,5 * L * t_ун^0,25) / (1 + (W – 35) * 1,6 / 100) кг/ч

где t_ун – температура отходящих газов, ^оС

W – влажность шлама, %

n – коэффициент, равный отношению полной поверхности теплообмена к

внутренней поверхности футеровки

Для вычисления n определяют общую поверхность футеровки печи (F_ф), цепей (F_ц) и теплообменника (F_т).

Длину цепной зоны вычисляют по формуле:

L_ц = 0,07 * L * (0,1 * L / D – 1) = 0,07 * 185 * (0,1 * 185 / 4,6 – 1) = 39,1 м

F_ц =  * D * L_ц * 3,5 = 3,14 * 4,6 * 39,1 * 3,5 = 1976 м²

F_т = 4 * D * L_т * 1,1 = 4 * 4,6 * 15 * 1,1 = 304 м²

F_ф =  * D * L = 3,14 * 4,6 * 185 = 2672 м²

n = (F_ц + F_т + F_ф) / F_ф = (1976 + 304 + 2672) / 2672 = 1,85

Производительность печи составит:

П = (5,25 * 1,85 * 4,6^1,5 * 185 * 200^0,25) / (1 + (36 - 35) * 1,6 / 100) = 65615 кг/ч

Принимаем производительность рассчитываемой печи 66 т/ч.

7. Выбор пылеосадительных устройств и дымососа

Определим выход газов на 1кг клинкера при н.у., используя данные статьи 4 в расходной части теплового баланса. Он составит:

V_отх^г = V_CO2 * V_H2O * V _N2 * V _O2 м³/кг кл.

V_отх^г = 0,431 + 1,441 + 1,26 + 0,016 = 3,148 м³/кг кл.

Определим плотность отходящих газов:

_t =_ * (273 / (273 + t_ун)) кг/м³

где _t – плотность отходящих газов, кг/м³

_ - плотность отходящих газов при н.у., кг/м³

t_ун – температура отходящих газов, ^оС

_t = * (273 / (273 + 200)) = 0,712 кг/м³

Часовой выход отходящих газов составит:

V_отх = V_отх^г * П * К * (1 + t_ун / 273) м³/ч

где К – коэффициент учитывающий подсос воздуха в установку перед

пылеулавливающими устройствами

V_отх = 3,148 * 66000 * 1,4 * (1 + 200 / 273) = 503971 м³/ч

Определим концентрацию пыли в газах на выходе из печи:

₁ = (М_ун * П * 1000) / V_отх г/м³

где М_ун – общее количества уноса материала из печи, кг/кг кл.

П – производительность печи, кг/ч

V_отх – часовой выход отходящих газов, м³/ч

₁ = (0,047 * 66000 * 1000) / 503971 = 6,155 г/м³

Для улавливания пыли печных газов проектируем жалюзийный пылеуловитель с КПД=0,85 (^‘) и электрофильтр с КПД=0,95 (^‘‘). Принимая КПД запроектируемых к последовательной установке обеспыливающих аппаратов, вычисляем концентрацию пыли на выходе из электрофильтра, она не должна превышать

80 мг/м³.

₂ = ₁*(1 - ^‘)*(1- ^‘‘)*1000 мг/м³

₂ = 6,155*(1 - 0,85)*(1- 0,95)*1000 = 46,163 мг/м³

Учитывая, что скорость движения в электрофильтре 1 – 1,5 м/с рассчитаем по часовому объему отходящих газов размер площади активного сечения электрофильтра:

S = V_отх / (3600 * V_г ) м²

где V_г – скорость движения газов в электрофильтре

S_max = 503971 / (3600 * 1) = 140 м²

S_min = 503971 / (3600 * 1,5) = 93 м²

Таким образом для улавливания пыли печных газов необходим электрофильтр с размером площади активного сечения от 93 до 140 м². Подбираем для установки электрофильтр ЭГА 1-40-12-6-3 с характеристиками:

Число газовых проходов, шт.	40
Активная высота электродов, м	12
Активная длина поля, м	3,84
Число полей, шт.	3
Площадь активного сечения, м2	129,8
Общая площадь осаждения, м2	11250

Для данной печи подбираем 2 дымососа Д-208х2 с характеристиками:

производительность	245000 м3/ч
давление	4000 Па
температура	200 oC
частота вращения	730 об/мин
КПД	70%

1.8 Топливосжигающее устройство

При использовании газообразного топлива выбирают регулируемую газовую горелку. Основные её параметры – сечение (S_г) и диаметр выходного отверстия (D_г) рассчитывают, исходя из скорости выхода газа ₀ = 300 м/с, по формуле:

S_г = (П * б) / (3600 * ₀) м²

D_г = 1,18 * S_г^0,5 м

S_г = (66000 * 0,158) / (3600 * 300) = 0,00966 м²

D_г = 1,18 * 0,00966^0,5 = 0,116 м

Потребное давление газа:

Р = (1,2 * _м² * _м ) / 2 = (1,2*300²*0,58)/2 = 31,3 кПа

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ РАСЧЕТЫ

2.1 Расчет размеров колосникового

холодильника

Зададимся температурой клинкера, поступающего в холодильник t_k’=1100^oC и выходящего из холодильника t_k’’=50^oC.

Холодильник делим на две камеры. В горячей камере клинкер охлаждают вторичным воздухом, в холодной дополнительным воздухом, который после очистки выбрасывается в атмосферу или частично используется для других целей.

Рис. Распределение потоков воздуха и клинкера в колосниковом холодильнике

I – горячая камера холодильника; II – холодная камера

В начале горячей камеры устанавливают зону острого дутья для обеспечения равномерного распределения клинкера по ширине колосниковой решетки. Расход воздуха на острое дутье принимают 15% от вторичного воздуха. Расчет зоны острого дутья сводится к определению температуры подогрева воздуха острого дутья в следующей последовательности:

1. Определяем расход воздуха на острое дутье:

V_од = 0,15 * L_вт * б м³/кг кл.

V_од = 0,15 * 10,08 * 0,158 = 0,239 м³/кг кл.

2. Рассчитаем количество тепла, отдаваемое клинкером при охлаждении в этой зоне:

Q_k’ = i_k’ – i_k^iv кДж/кг кл.

где i_k^iv – энтальпия клинкера при температуре в конце зоны острого дутья

t_k^iv = 1000 ^oC, кДж/кг кл.

Q_k’ = 1114,3 – 1000,5 = 113,8 кДж/кг кл.

3. Температура воздуха острого дутья при входе в печь находим из уравнения теплового баланса зоны по полученной энтальпии. Потерями в окружающую среду на этом участке пренебрегают:

i_в^x = Q_k’ / V_од + i_в' кДж/м³

где i_в’ – начальная энтальпия воздуха

i_в^x = 113,8 / 0,239 + 13,02 = 489,17 кДж/м³

t_в^х = 300 + ((489,17-397,3)/(535,9-397,3)*100 = 366 ^oC

4. Расчет горячей камеры холодильника ведем исходя из определенного аэродинамического сопротивления слоя клинкера на решетке колосникового холодильника, которое не должно превышать 2 кПа. Уравнение аэродинамического сопротивления слоя сыпучего материала имеет следующий вид:

Р = ( * Н * _в² * _в) / d Па

где _в – плотность воздуха в камере при средней действительной

температуре, кг/м³

 - коэффициент аэродинамического сопротивления материала, для

горячей камеры по опытным данным принимаем 0,043

Н - высота слоя гранул клинкера на решетке, равная 0,15-0,2 м

d – средний диаметр зерен клинкера, может быть принят равным 0,01 м

_в – скорость воздух

Р может быть принята, исходя из опытных данных, равной 1000 Па

Средняя температура воздуха в камере:

t_в^ср = (t_в’ + t_в^х) / 2 ^oC

где t_в’ – температура окружающего воздуха

t_в^х – принимаем предварительно равной температуре воздуха, нагретого

в зоне острого дутья

t_в^ср = (10 + 366) / 2 = 188 ^oC

Определим плотность воздуха в камере при t_в^ср:

_в =_ * (273 / (273 + t_в^ср)) = * (273 / (273 + 188)) = 0,766 кг/м³

Определяем скорость воздуха:

_в = ((Р * d) / ( * Н * _в ))^0,5 м³/м²с

_в = ((1000 * 0,01) / (0,043 * 0,2 *  ))^0,5 = 1,23 м³/м²с

Далее рассчитываем площадь решетки горячей камеры:

F₁ = ((L_вт*б - V_од)*П*(1+*t) / (3600*_в) м²

F₁ = ((10,08*0,158 – 0,239)*75000*(1+188/273) / (3600*1,23) = 38,7 м²

Для холодильников «Волга» ширина решетки зависит от производительности печи и при П=75 т/ч равна а=4,2 м. Тогда длина составит:

L₁ = F₁ / а = 38,7 / 4,2 = 9,2 м

5. Время пребывания клинкера в горячей камере определяют по скорости его движения:

_к = П / (_к * а * Н) м/ч

где _к – насыпная плотность клинкера, _к=1550 кг/м³

_к = 75000 / (1550 * 4,2 * 0,2) = 57,6 м/ч

Отсюда находим время пребывания клинкера в камере:

₁ = L₁ / _к = 9,2 / 57,6 = 0,16 ч (10 мин.)

6. Температуру клинкера в конце горячей камеры ( t_k^‘‘‘ ) определяем из уравнения степени охлаждения клинкера:

₀ = _в / (1+*t) = 1,23/(1+188/273) = 0,73 м/ч

(t_k^‘‘‘-t_в’) / (t_k^iv- t_в’) = 1 / exp( К * ₀^0,7 * ₁ + А)

где К и А – коэффициенты, зависящие от средней теплоемкости клинкера,

для горячей камеры принимают соответственно 9,0 и 0,79

(t_k^‘‘‘- 10) / (1000 - 10) = 1 / exp( 9 * 0,73^0,7 * 0,16 + 0,79)

t_k^‘‘‘ = 152 ^oC

i_k^‘‘‘ = 78,7 + (165,8-78,7) * ((152-100) / (200-100)) = 124 кДж/кг кл.

7. Температуру воздуха, поступающего из горячей камеры холодильника в печь, находим из уравнения теплового баланса камеры, составленного на 1кг клинкера:

i_k^iv – i_k^‘‘‘ =( L_вт * б - V_од)*( i_в’’ – i_в’ ) + q_п’

где i_в’’ - энтальпия воздуха, поступающего из горячей камеры холодильника

в печь, кДж/м³

q_п’ – потери в окружающую среду, принимаем 12,6 кДж/кг кл.

1000,5 – 124 =( 10,08 * 0,158 - 0,239)*( i_в’’ - 13,02 ) + 12,6

i_в’’= 647,9 кДж/м³

t_в’’= 400 + (647,9 – 535,9)/(671,8 – 535,9)*100 = 482 ^oC

8. Температуру вторичного воздуха, поступающего из колосникового холодильника в печь, вычисляем как среднее из температуры воздуха острого дутья и горячей камеры:

t_в^вт = (V_од*t_в^х + (L_вт*б - V_од)* t_в’’) / (L_вт * б)

t_в^вт = (0,239*366 + (10,08*0,158 – 0,239)*482) / (10,08*0,158) = 465 ^oC

i_в^вт = 535,9 + (671,8-535,9) * ((465-400) / (500-400)) = 624,24 кДж/м³

9. Определение размеров второй холодной камеры холодильника ведем исходя из температуры выходящего клинкера t_k’’=50^oC, покидающего печь, и сохраняя скорость воздуха такой же, как в горячей камере. Из уравнения степени охлаждения клинкера определяют время пребывания клинкера в холодной камере, принимая значения К и А соответственно равными 11,2 и 0,99:

(50 - 10) / (152 - 10) = 1 / exp (11,2 * 0,73^0,7 * ₂ + 0,99)

₂ = 0,031 ч (2 мин.)

L₂ = _к * ₂ = 57,6 * 0,031 = 1,8 м

Холодильников длинной 11 м промышленность не выпускает, поэтому принимаем стандартный холодильник длинной 16,6 м, отсюда L₂ = 7,4 м.

10. Количество воздуха, проходящего через вторую камеру холодильника, рассчитывают по формуле:

V₂ = F₂ * ₀ * 3600 м³/ч

F₂ = L₂ * a = 7,4 * 4,2 = 31,08 м²

V₂ = 31,08 * 0,73 * 3600 = 81678 м³/ч

Далее определим удельный его расход:

V₂^уд = V₂ / П = 81678 / 75000 = 1,09 м³/ч

Температуру воздуха, выходящего из этой камеры и выбрасываемого из холодильника в атмосферу, определяем из уравнения теплового баланса холодной камеры: