Теплотехнический расчет вращающейся печи диаметром 5х185 м

 

 

Министерство  образования РФ

Уральский Государственный Технический  Университет – УПИ

Факультет Строительного  Материаловедения

Кафедра «Технология цемента»

 

 

 

                                                                                           Оценка проекта

                                                                                           Члены комиссии

Вращающаяся печь 5х185 м для обжига клинкера по мокрому  способу

Курсовой проект

Пояснительная записка

 

2508 666 904 001 ПЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

Руководитель

Студент

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2001г.

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				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	S
35,47	14,1	3,63	2,58	42,35	1,46	0,41	100,0

 

              Минералогический состав клинкера, %

C3S	C2S	C3A	C4AF	прочее	S
55	22	8	12	3	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 Тюменское месторождение.

 

Состав сухого газа, %

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, %

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 горения:

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]