Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 62
СОДЕРЖАНИЕ
ЗАДАНИЕ
НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
2
ВВЕДЕНИЕ
3
1. 5
1.1
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 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 [м3/м3]
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 [м3/м3]
Действительное
количество
воздуха при
коэффициенте
расхода
=1,05:
L=
*Lо
= 1,05*9,6 = 10,08 [м3/м3]
Действительный
расход атмосферного
воздуха при
его влагосодержании
d
составит:
L‘
= (1 + 0,0016*d)
L
= 1,016*10,08 = 10,24 [м3/м3]
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 [м3/м3]
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
[м3/м3]
VO2т
= 0.21(
- 1)Lо
= 0,21(1,05 – 1)9,6 = 0,1 [м3/м3]
VN2т
= 0.01*N2
+ 0.79*L
= 0,01*1,3 +
0,79*10,08 = 7,976 [м3/м3]
Общее
количество
продуктов
горения:
Vт
= 1,019 + 2,157 + 0,1 + 7,976 = 11,252
[м3/м3]
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
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
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
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
1386,89
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=(Мтс*Н2О)/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
2,47
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+(МH2O+Мw)/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:
кДж/кг
кл.
%
Приход
тепла:
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.
|