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|Расчет горения топлива |5 |
|.| | |
|1| | |
|1|Материальный баланс по сырью |8 |
|.| | |
|2| | |
|1|Теоретические затраты тепла на клинкерообразование |9 |
|.| | |
|3| | |
|1|Тепловой баланс печи и определение удельного расхода топлива на | |
|.|обжиг клинкера |10 |
|4| | |
|1|Материальный баланс установки |14 |
|.| | |
|5| | |
|1|Расчет производительности печи |14 |
|.| | |
|6| | |
|1|Выбор пылеосадительных устройств и дымососа |15 |
|.| | |
|7| | |
|1|Топливосжигающее устройство |17 |
|.| | |
|8| | |
|2.|СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ РАСЧЕТЫ |18 |
|2|Расчет размеров колосникового холодильника |18 |
|.| | |
|1| | |
|2|Подбор дутьевых вентиляторов для колосниковых холодильников и | |
|.|аппаратов для обеспыливания выбрасываемого воздуха |24 |
|2| | |
|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: ?’1,05 ; 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:
V?т = 1,019 + 2,157 + 0,1 + 7,976 = 11,252 [м3/м3]
Процентный состав продуктов горения:
CO2 = (VCO2т *100) / V?т = (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 | |Продукты горения | |
|CH4 = 94,9*0,717 |68.04 |CO2 = 1,977*100*1,019 |201,46 |
|C2H6 = 1,9*1,359 |2.58 |H2O = 0,804*100*2,157 |173,42 |
|C3H8 = 0,5*2,02 |1.01 |N2 = 1,251*100*7,976 |997,8 |
|C4H10 = 0,3*2,84 |0.852 |O2 = 1,429*100*0,1 |14,29 |
|C5H12 = 0,1*3,218 |0.322 | | |
|N2 = 1,3*1,251 |1.626 | | |
|H2O = 1*0,804 |0.804 | | |
| | | | |
|Воздух | | | |
|O2 = 10,08*0,21*1,429*100 |302,49 | | |
|N2 = 10,08*0,79*1,251*100 |996,2 | | |
|H2O = 0,16*10*10,08*0,804 |12,97 | | |
|Всего |1386,89 |Всего |1386,97 |
| | |Невязка |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/V?т)+(L?‘ * iвоз./V?т) =
(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:
?0 = (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 |2,425 |Клинкер |1 |
|Возврат Мун.в |0,045 |Общий унос Мун |0,047 |
| | |Выделившиеся из сырья газы: | |
| | |- углекислый МСО2=(Мтс*СО2)/100 | |
| | |МСО2=(1,55*34,87)/100 |0,54 |
| | |- гидратная Н2О МН2О=(Мтс*Н2О)/100 | |
| | |МН2О=(1,55*0,6)/100 |0,01 |
| | |- физическая Н2О Мw= Мпw - Мпс | |
| | |Мw = 2,425 – 1,552 |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+(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:
Страницы: 1, 2
|