Вращающаяся печь 5x185м для обжига клинкер по мокрому способу

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ								3
ВВЕДЕНИЕ								4
1.		ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ЦЕМЕНТНОЙ  ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ						6
1.1	Расчет горения топлива					6
1.2	Материальный баланс по сырью					9
1.3	Теоретические затраты  тепла на клинкерообразование					10
1.4	Тепловой баланс печи и определение удельного расхода топлива на обжиг клинкера					11
1.5	Материальный баланс установки					15
1.6	Расчет производительности печи					15
1.7	Аеродинамический  расчёт                  Заключение					16   19

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

1. Тема курсового проекта:  Вращающаяся печь 5x185м для обжига клинкер по мокрому способу. Топливо – газ Семеренковское месторождение.

2. Содержание  проекта: расчеты горения топлива и печи по методическим указаниям;

3.  Особые дополнительные  сведения:

               Химический состав сырьевой смеси, %

                                                                                                        Таблица 1

ППП	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	прочее	S
35,47	14,1	3,63	2,58	42,35	1,46	0,41	100,0

 

              Минералогический состав клинкера, %

                                                                                    Таблица 2

C3S	C2S	C3A	C4AF	прочее	S
59,8	19,4	8,2	10,95	1,65	100

           Влажность шлама W=36 %

4. При расчете горения  топлива принять: a=1,05 ; W^P=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 (W^P).

Топливо – природный  газ Семеренковское месторождение.

 

Состав сухого газа, %

                                                                                 Таблица 3

CH4с	C2H6с	C3H8с	C4H10с	C5H12с	N2с	S
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:

CH₄^вл= CH₄^с ((100-Н₂О) / 100)=95,9 ((100-1) / 100)=94,94 %

Другие составляющие остаются без изменений.

 

Состав влажного рабочего  газа, %             Таблица 4

CH4вл	C2H6вл	C3H8вл	C4H10вл	C5H12вл	N2вл	Н2О	S
94,9	1,9	0,5	0,3	0,1	1,3	1	100

 

Газ сжигается с коэффициентом  расхода воздуха a=1,05. Воздух, идущий для горения, подогревается до 600^оС. Для газообразного топлива теплота сгорания определяется как сумма произведений тепловых эффектов составляющих горючих газов на их количество:

Q_н^р = 358,3*CH₄^вл + 634*C₂H₆^вл + 907,5*C₃H₈^вл + 1179,8*C₄H₁₀^вл + 1452,5*C₅H₁₂^вл

Q_н^р = 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:

L_о = 0,0476 (2*CH₄^вл + 3,5*C₂H₆^вл + 5*C₃H₈^вл + 6,5*C₄H₁₀^вл + 8*C₅H₁₂^вл) =

   = 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:

L_о^’ = (1 + 0,0016*d) L_о = 1,016*9,6 = 9,75   [м³/м³]

Действительное количество воздуха при коэффициенте расхода a=1,05:

L_a = a*L_о = 1,05*9,6 = 10,08   [м³/м³]

Действительный расход атмосферного воздуха при его  влагосодержании d составит:

L_a^‘ = (1 + 0,0016*d) L_a = 1,016*10,08 = 10,24    [м³/м³]

Определяем объем продуктов  горения:

V_CO2^т = 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]

V_H2O^т = 0.01(2*CH₄ + 3*C₂H₆ + 4*C₃H₈ + 5*C₄H₁₀ + 6*C₅H₁₂ + H₂O + 0.16*d*L_a) =

           = 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]

V_O2^т = 0.21(a - 1)L_о = 0,21(1,05 – 1)9,6 = 0,1   [м³/м³]

V_N2^т = 0.01*N₂ + 0.79*L_a = 0,01*1,3 + 0,79*10,08 = 7,976   [м³/м³]

Общее количество продуктов  горения:

V_a^т = 1,019 + 2,157 + 0,1 + 7,976 = 11,252    [м³/м³]

Процентный состав продуктов  горения:

CO₂ = (V_CO2^т *100) / V_a^т = (1,019*100) / 11,252 = 9,06 %

H₂O = 19,17 %

O₂ = 0,89 %

N₂ = 70,88 %

 

 

 

Материальный баланс процеса горения:                                                    Таблица 5

приход	кг	расход	кг
Природный газ 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   Воздух 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	Продукты  горения 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
Всего	1386,89	Всего Невязка	1386,97 0,08 0,006%

Определяем теоретическую  температуру горения. Для этого  находим теплосодержание продуктов  горения с учетом подогрева воздуха  до 600^оС при a=1,05.

По i–t диаграмме находим  теплоту нагрева атмосферного воздуха i_воз.=840[кДж/м³]

i_общ.=(Q_н^р/V_a^т)+(L_a^‘ * i_воз./V_a^т) = (36160/11,252)+(10,24*840/11,252)=3978  [кДж/м³]

По i – t  диаграмме находим теоретическую температуру горения при a=1,05 :  t_теор. = 2200 ^оС.

Определяем действительную температуру горения при h_n = 0,8.

Расчетное теплосодержание составит:

i_общ.^‘ = i_общ.* h_n = 3978*0,8 = 3182  [кДж/м³]

По i – t  диаграмме находим действительную температуру горения при a=1,05 :   t_д. = 1900^оС.

 

 

Определим плотность  продуктов горения топлива:

r₀ = (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 / Q_н^р

где q – предварительный расход тепла для данного вида печи (6500 кДж/кг)