Сушильно-помольная установка для производства тампонажного портландцемента

 

 

Расчетная аэродинамическая схема сушильно-помольной установки для производства тампонажного цемента.

 

Расчетные параметры (к аэродинамической схеме)

I-I	II-II	III-III
dгаз=133,78	dн=69,16	d=76
iгаз=2880	Iн=291	I=277
tгаз=1830oC	t=100oC	t=60oC

 

2.1. Подбор мельницы

Трубная многокамерная  мельница МС 2,6х13,0

Производительность – 40 т/ч

Число оборотов барабана – 0,330 в сек.

Мощность электродвигателя – 1000 кВт

Масса мельницы без электродвигателя и шаров – 250 т

Масса мелющих тел  – 80 т

Габаритные размеры  барабана:

-внутренний диаметр  – 2600 мм

-рабочая длина – 13020 мм

2.2. Расчёт горения топлива

   Энергоноситель  для тепловой установки – природный  газ «Уренгой-Надым-Пермь».

Характеристики газа:

Объемный состав газа, %    плотность ρ, кг/м³

CH₄    97.64     0,717

C₂H₆    0.1     1,356

C₃H₈    0.01     2,02

N₂    1.95     1,251

CO₂    0.3     1,977

Теплота сгорания газового топлива:

Q_н^р=358,2*CH₄+637,46*C₂H₆+912,5С₃Н₈=

358,2*97,64+637,46*0,1+912,5*0,01=35047,519 (^кДж/_кг)

Расход воздуха  на горение:

   Процесс сгорания  топлива осуществляется при коэффициенте расхода воздуха α=1,05 для природного газа.

   Теоретический  расход воздуха:

L=0,0476(2CH₄+3,5C₂H₆+5C₃H₈)=0,0476(2*97,64+3,5*0,1+5*0,01)=9,31   (^м3/_м3)

   Действительный  расход сухого воздуха:

L_α=α*L=1,05*9,31=9,76 (м³/м³)

   Действительный  расход атмосферного воздуха при влагосодержании d=0:

L_α^'=(1+0,0016*d)*L_α=(1+0,0016*0)*9,76=9,76 (м³/м³)

Объем продуктов горения:

При полном горении топлива  образуются продукты горения в виде CO₂, H₂O в парообразном состоянии, N₂ и SO₂ .

V_α=V_CO2+V_H2O+V_O2+ V_N2+V_SO2 =10,77

Теоретический выход  продуктов сгорания газового топлива (м³/м³):

V_CO2=0,01(CO₂+CH₄+2C₂H₆+3C₃H₈)=0,01(0,3+97,64+2*0,1+3*0,01)=0,981   V_H2O=0,01(2CH₄+3C₂H₆+4C₃H₈+0,16*d*L_α)=0,01(2*97,64+3*0,1+4*0,01)=1,956

V_O2=0,21* L_α^'(α-1)=0,21*9,76*(1,05-1)=0,1027

V_N2=0,79L_α+0,01N₂=0,79*9,76+0,01*1,95=7,73

 

Влагосодержание продуктов  горения (г/кг сух.газ):

=133,783

 

Температура горения:

Найдем общее тепло  продуктов полного сгорания (кДж/м³):

Тепло продуктов сгорания за вычетом  потерь в окружающую среду (кДж/м³):

=3207,72*0,9=2888,95

η_п – пирометрический коэффициент процесса горения, учитывающий потери тепла при горении топлива в процессе теплообмена от газов и факела на окружающие поверхности.

С помощью i^'_общ по i-t диаграмме находим действительную температуру горения:

t_дейст=1830^ºс.

Материальный баланс процесса горения:

Таблица 1

 

вход		выход
статья	расчет	статья	расчет
1. Топливо:	V*ρ=	продукты горения	V*ρ=
-CH4	0,976*0,717=0,689	VCO2	0,981*1,977=1,9394
-C2H6	0,001*1,356=0,0014	VH2O	1,956*0,804=1,5726
-C3H8	0,0001*2,02=0,0002	VN2	7,73*1,251=9,6700
-N2	0,0195*1,251=0,0244	VO2	0,1027*1,429=0,1467
-CO2	0,003*1,977=0,0059
2. Воздух:	0,76(0,21)*Vα*ρ
-N2	9,6330
-O2	2,9291
Итого:	∑13,5932	Итого:	∑13,5385

 

2.3.Разбавление продуктов сгорания воздухом до t<=100⁰ С

X – количество вторичного воздуха

i_воз – энтальпия воздуха, поступающего для смешения, принимается в зависимости от температуры наружного воздуха по СНиП 2.01.01-82 "Строительная климатология и геофизика";

 i_дым, i'_воз – энтальпия продуктов сгорания и воздуха при требуемой температуре в рабочем объеме технологической тепловой установки.

 

i^’_воз=805 кДж/м³  и  ⁱ_дым=840 кДж/м³ -теплосодержание прод. сгор. и воздуха на выходе из камеры смешения

 

-энтальпия воздуха при t=-35⁰C

 

подставим:

X=34,61 (нм³/нм³)

Общее количество воздуха, необходимое для горения и  разбавления дымовых газов до заданной температуры:

(нм³/нм³)

Общий коэффициент избытка  воздуха:

Влагосодержание разбавленных продуктов сгорания (г/кг):

отдельные составляющие продуктов горения при α_общ (нм³/нм³)

V_O2=0,21*(α_общ-1)*L=0,21*9,78*(3,616-1)=7,772

V_CO2=0,982

V_H2O=1,956

V_N2=7,746

г/кг сух воз

 

Теплосодержние смеси  газов при t<=100 ⁰С (кДж/м³):

Расход сухих газов  для теоритического процесса сушки

2.4. Расчёт  объёма воздуха или продуктов сгорания для транспортирования частиц фр <=80 мкр

 

1. D_внутр =2600 мм

     2) Т.к. Установка  пневматическая, то w_г >> w_вит    

w_г =1,075 w_вит

w_вит =5,2(d_мат*g_мат / g_г )^0,5

w_вит =5,2(0,8*10^-4 м*3480кг/м³/0,62кг/м³)^0,5 =2,33 м/c

 w_г = 1,075*2,33м/c=2,51 м/c

3) Найдём объём воздуха  для транспортир. частиц

V_г =w_г * pD²/4 *(1-k_v)*3600

V_г = 2,51*3,14*2,6² /4 *(1-0,25) *3600=49074,07 м³

Рассчитаем  k_v =(V_мат +V_шар )/ V_ту =(5,72+10,39)/68,02=0,25 ,где:

V_шаров=m_шар/g_шар=80000кг/7700кг/м³=10,39 м³

V_мат =m_мат/g_мат =(0,14 m_шар)/g_мат=0,14*80000кг/3090кг/м³=5,72 м³

V_ту =1,3²м*13,02м*3,14=68,02 м³

 

2.5.Тепловой баланс охлаждения установки

    При действительном процессе сушки будут потери тепла в окружающую среду через стенки сушильного барабана и расход тепла на нагрев сушимого материала.

Расход тепла на нагрев:

Потери  теплосодержания:

Действительный расход газов на сушку будет равен:

 

Список использованной литературы

1. Тепловая изоляция. Под ред. Кузнецова Г.Ф. – М.: Стройиздат 1985 (Справочник строителя).
2. Теплотехники и теплотехническое оборудование технологий строительных материалов, изделий и конструкций: Методические указания по самостоятельному изучению дисциплины, курсовому и дипломному проектированию \ Л. И. Катаева; Перм. Гос. тех. ун-т. Пермь, 2004.
3. Кувшинский М. Н., Соболева А. П. Курсовое проектирование по предмету «Процессы и аппараты химической промышленности»: Учеб. для учащихся техникумов. М.: Высш. школа, 1980.
4. Павлов В. Ф., Павлов С.В. Основы проектирования тепловых установок. М.: Высш. школа, 1987.
5. Перегудов В. В., Роговой М. И. Тепловые процессы и установки в технологии строительных изделий и деталей. М.: Стройиздат, 1983.
6. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Г. С. Борисов, В. П. Брыков, Ю. И. Дытнерский и др. М.: Химия, 1991