Теплотехнический расчет вращающейся печи диаметром 5х185 м

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 04 Июля 2013 в 16:50, курсовая работа

Краткое описание

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.

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

Прикрепленные файлы: 1 файл

Вращающейся печь 5х185 м.doc

— 364.50 Кб (Скачать документ)

Длину цепной зоны вычисляют по формуле:

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

Fц = p * D * Lц * 3,5 = 3,14 * 4,6 * 39,1 * 3,5 = 1976 м2

Fт = 4 * D * Lт * 1,1 = 4 * 4,6 * 15 * 1,1 = 304 м2

Fф = p * D * L = 3,14 * 4,6 * 185 = 2672 м2

n = (Fц + Fт + Fф) / Fф = (1976 + 304 + 2672) / 2672 = 1,85

 

Производительность печи составит:

П = (5,25 * 1,85 * 4,61,5 * 185 * 2000,25) / (1 + (36 - 35) * 1,6 / 100) = 65615  кг/ч

 

Принимаем производительность рассчитываемой печи 66 т/ч.

 

 

 

    1. 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:

Vотхг = VCO2 * VH2O * V N2 * V O2   м3/кг кл.

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

 

Определим плотность  отходящих газов:

rt = r0 * (273 / (273 + tун))   кг/м3

где rt – плотность отходящих газов, кг/м3

      r0 - плотность отходящих газов при н.у., кг/м3

       tун – температура отходящих газов, оС

rt = 1,233 * (273 / (273 + 200)) = 0,712  кг/м3

 

Часовой выход отходящих  газов составит:

Vотх = Vотхг * П * К * (1 + tун / 273)   м3

где К – коэффициент  учитывающий подсос воздуха в  установку перед

             пылеулавливающими устройствами

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

 

Определим концентрацию пыли в газах на выходе из печи:

m1 = (Мун * П * 1000) / Vотх   г/м3

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

       П – производительность  печи, кг/ч

       Vотх – часовой выход отходящих газов, м3

m1 = (0,047 * 66000 * 1000) / 503971 = 6,155  г/м3

 

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

80 мг/м3.

m2 = m1*(1 - h)*(1- h‘‘)*1000   мг/м3

m2 = 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 = Vотх / (3600 * Vг )   м2

где Vг – скорость движения газов в электрофильтре

Smax = 503971 / (3600 * 1) = 140 м2

Smin = 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

 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 (Sг) и диаметр выходного отверстия (Dг) рассчитывают, исходя из скорости выхода газа w0 = 300 м/с, по формуле:

Sг = (П * б) / (3600 *  w0)     м2

Dг = 1,18 * Sг0,5  м

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

Dг = 1,18 * 0,009660,5 =  0,116  м

 

Потребное давление газа:

Р = (1,2 * wм2 * rм ) / 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 tk’=1100oC и выходящего из холодильника tk’’=50oC.

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:

         Vод = 0,15 * Lвт * б    м3/кг кл.

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

 

 

 

 

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

         Qk’ = ik’ – ikiv    кДж/кг кл.

         где ikiv – энтальпия клинкера при температуре в конце зоны острого дутья

                         tkiv = 1000 oC,   кДж/кг кл.

         Qk’ = 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:

         iвx = Qk’ / Vод + iв'     кДж/м3

         где iв’ – начальная энтальпия воздуха

         iвx = 113,8 / 0,239 + 13,02 = 489,17   кДж/м3

         tвх = 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:

         DР = (m * Н * wв2 * rв) / d        Па

         где rв – плотность воздуха в камере при средней действительной

                       температуре, кг/м3

                m - 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

                wв – скорость воздух

         DР  может быть принята, исходя из опытных данных, равной 1000 Па

Средняя температура  воздуха в камере:

         tвср = (tв’ + tвх) / 2    oC

         где tв’ – температура окружающего воздуха

                tвх – принимаем предварительно равной температуре воздуха, нагретого

                        в зоне острого дутья

         tвср = (10 + 366) / 2 = 188  oC

 

 

Определим плотность  воздуха в камере при tвср:

  rв = r0 * (273 / (273 + tвср)) = 1,293 * (273 / (273 + 188)) = 0,766   кг/м3

Определяем скорость воздуха:

         wв = ((DР * d) / ( m * Н * rв ))0,5    м32с

         wв = ((1000 * 0,01) / (0,043 * 0,2 * 0,766 ))0,5 = 1,23     м32с

Далее рассчитываем площадь решетки горячей камеры:

         F1 = ((Lвт*б - Vод)*П*(1+b*t) / (3600*wв)   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:

         wк = П / ( rк * а * Н)   м/ч

         где  rк – насыпная плотность клинкера, rк=1550 кг/м3

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

Отсюда находим время  пребывания клинкера в камере:

         t1 = L1 / wк = 9,2 / 57,6 = 0,16 ч   (10 мин.)

 

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

         w0 = wв / ( 1+b*t) = 1,23/(1+188/273) = 0,73 м/ч

         (tk‘‘‘-tв’) / (tkiv- tв’) = 1 / exp( К * w00,7 * t1 + А)

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

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

         (tk‘‘‘- 10) / (1000 - 10) = 1 / exp( 9 * 0,730,7 * 0,16 + 0,79)

         tk‘‘‘ = 152 oC

         ik‘‘‘ = 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:

         ikiv – ik‘‘‘ =( Lвт * б - Vод)*( iв’’ – iв’ ) + qп

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

                         в печь, кДж/м3

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

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

         iв’’= 647,9 кДж/м3

         tв’’= 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:

         tввт = (Vод*tвх + (Lвт*б - Vод)* tв’’) / (Lвт * б)

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

         iввт = 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 tk’’=50oC, 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 * 0,730,7 * t2 + 0,99)

  t2 = 0,031 ч    (2 мин.)

         L2 = wк * t2 = 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 * w0 * 3600   м3

         F2 = L2 * a = 7,4 * 4,2 = 31,08 м2

         V2 = 31,08 * 0,73 * 3600 = 81678 м3

Далее определим удельный его расход:

         V2уд = V2 / П = 81678 / 75000 = 1,09  м3

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

Информация о работе Теплотехнический расчет вращающейся печи диаметром 5х185 м