Вращающаяся печь для обжига портландцемента по мокрому способу

  Министерство образования и науки РФ

 «Южно-Уральский государственный университет»(НИУ)

Факультет  «Филиал ФГБОУ ВПО «ЮУрГУ» (НИУ) в г. Сатка»

Кафедра «Технологии строительных материалов»

 

 

 

 

Пояснительная записка к курсовому проекту

270106.2014.904.00.00.ПЗ

 

по дисциплине

Теплотехника и теплотехническое оборудование

Вращающаяся печь для обжига портландцемента по мокрому способу.

      

 

 

 

          Руководитель проекта

 

                                                                                    Т.В. Баяндина

                                                                                    «        »                         2014  г.

                                                      

                                                                                              Автор проекта

                                                                                  студентка группы СтСЗ-585

                                                                                    Ю.П. Пономарева

                                                                                   «        »                         2014  г.

       

                                                                                             Нормоконтролёр

 

                                                                                   ________________________

                                                                                    «        »                         2014  г.

 

 

Сатка

2014

АННОТАЦИЯ

 

Пономарёва Ю.П. Вращающаяся печь для обжига портландцемента по мокрому способу - Сатка: ЮУрГУ, Стр.мат., 2014, 34 с., 2 ил., 6 табл.

Библиографический список - 5 наименований.

 

В данном курсовом проекте рассмотрена вращающаяся печь для обжига портландцемента по мокрому способу длиной 90м  производительностью 11 т/ч. Составлен материальный баланс и теплотехнический расчет. Рассмотрены строение печи и принцип действия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………..……....…..4

1 ВРАЩАЮЩАЯСЯ  ПЕЧЬ: ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ, ПРИНЦИП      

   РАБОТЫ……………………………………………………………………..…6

1.1 Технология  мокрого способа производства…………………………...8

1.2 Физико-химические  процессы, протекающие при тепловой  обработке   

      портландцемента………………………………………………….……12

2 ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ  РАСЧЕТЫ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ……..….15

2.1 Расчет горения топлива………………………………………………..15

2.2 Материальный баланс по сырью………………………………………18

2.3 Расчет теплового баланса печи…………………………………..……20

3 КОНТРОЛЬ  СОБЛЮДЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМА  РАБОТЫ 

   ВРАЩАЮЩЕЙСЯ  ПЕЧИ……………………………………………….…..26

4 АВТОМАТИЗАЦИЯ  ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ…………………………..27

5 ОХРАНА  ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ  ПРИ             

   ЭКСПЛУАТАЦИИ  ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ……………………………32

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………...………………………………………33

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………...34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В силикатной промышленности, охватывающей цементное, керамическое, стекольное и другие виды производств, основными технологическими процессами являются обжиг, сушка или плавление шихтовых материалов. Промышленные печи относятся к очень важному производственному оборудованию, отличающемуся сложностью тепловых, аэродинамических и химических процессов, происходящих в них.

В современных условиях значительно возросла мощность заводов силикатной промышленности, а вместе с этим мощность, размеры и производительность печей, оснащенных средствами автоматизации. Значительно усовершенствовались конструкции печей и сушил за счет применения новых теплообменных, топливосжигающих и других устройств и печных элементов. Более сложной стала и эксплуатация таких печей, требующих точного регулирования тепловых процессов, высококвалифицированного обслуживания.

В печах и сушилах силикатной промышленности осуществляются весьма сложные технологические процессы, связанные с сушкой и обжигом материалов и изделий, а также с расплавлением шихтовых материалов, например для получения цементного клинкера.

Промышленная печь как тепловой аппарат отличается тем, что в ней получают тепловую энергию за счет сжигания топлива (или за счет электрической энергии электропечей) и передают ее материалам или изделиям, подвергаемым тепловой обработке. Основными теплотехническими процессами являются процессы сжигания топлива и теплопередачи, происходящие часто одновременно в рабочем пространстве печи. При этом большую роль играет создание необходимых условий для движения газов (аэродинамика).

Основным принципом проектирования современных печей служит непрерывность производственных процессов тепловой обработки материалов или изделий и высокая производительность.

При проектировании печей необходимо учитывать, что к ним предъявляются определенные теплотехнические и технологические требования:

- достаточно  высокая тепловая мощность, обеспечивающая  данную производительность;

- в рабочем  пространстве печи должны быть  достигнуты необходимые температуры, соответствующие технологическому  режиму производства;

- наиболее  эффективное сжигание подаваемого  в печь топлива, высокий коэффициент  использования топлива, минимальный  удельный расход тепла на обжиг  или другой тепловой процесс;

- высокая  удельная производительность, высокое  качество выпускаемой продукции  при заданной производительности;

- наибольшая  экономичность в эксплуатации, легкость  и простота в обслуживании;

- наибольшая  продолжительность работы без  ремонтов, т.е. высокая стойкость  огнеупорной кладки при воздействии  высоких температур;

- печь  должна быть автоматизированным  тепловым агрегатом.

При проектировании всегда стремятся к тому, чтобы печь наиболее полно удовлетворяла этим требованиям. Однако существующие типы печей почти всегда имеют какие-либо конструктивные и эксплуатационные недостатки. Поэтому непрерывно происходит совершенствование существующих типов печей и разработка принципиально новых конструкций на базе научных исследований и практики работы действующих печных установок.  

В производствах спекаемых материалов – цементного клинкера, шамота, металлургических магнезита и доломита – ведущую роль играют вращающиеся печи. В цементной промышленности наиболее распространены вращающиеся печи с внутренними теплообменными устройствами для мокрого способа производства. Современные вращающиеся печи имеют колосниковые холодильники для охлаждения обожженного продукта.

 

 

 

 

 

 

 

1 ВРАЩАЮЩАЯСЯ  ПЕЧЬ: ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ, ПРИНЦИП          

   РАБОТЫ

 

Вращающиеся печи, используемые для получения цементного клинкера, работают по принципу противотока. При мокром способе производства шлам подаётся в печь со стороны её верхнего (холодного) конца, а топливно - воздушная смесь, сгорающая на протяжении 20 – 30 м длины печи, вдувается со стороны нижнего (горячего) конца. Горячие газы движутся навстречу материалу, нагревая его до требуемой температуры.

Вращающаяся печь (трубчатая печь, барабанная печь), промышленная печь цилиндрической формы с вращательным движением вокруг продольной оси, предназначенная для нагрева сыпучих материалов с целью их физико-химической обработки. Вращающиеся печи различают: по принципу теплообмена - с противотоком и с параллельным током газов и материала; по способу передачи энергии - с прямым, косвенным (через стенку муфеля) и комбинированным нагревом обрабатываемого материала. По назначению различают вращающиеся печи для спекания шихт в производстве глинозёма, получения цементного клинкера, окислительного, восстановительного, хлорирующего обжига, прокалки гидроокиси алюминия, кокса, карбонатов, сульфатов и др., обезвоживания материалов, извлечения цинка и свинца (вельц-печи), получения железа или сплавов цветных металлов их прямым восстановлением из руд в твёрдой фазе (кричные печи), обжига огнеупорного сырья и др.

Основными являются вращающиеся печи, в которых сжигается пылевидное, твёрдое, жидкое или газообразное топливо непосредственно в рабочем пространстве печи и греющие газы движутся навстречу обрабатываемому материалу. Металлический барабан, футерованный огнеупорным кирпичом, устанавливают под небольшим углом к горизонту на опорные ролики. В ряде случаев диаметр барабана делают переменным по длине. Барабан приводят во вращение (1-2 об/мин) электродвигателем через редуктор и открытую зубчатую передачу. Шихту загружают со стороны головки. Сухую шихту подают механи-

ческими питателями, а шихту в виде пульпы - наливом или через форсунки. Топливо (10-30% от массы шихты) вводят через горелки (форсунки), помещённые в горячей головке. Здесь же выгружают готовый продукт, направляемый в холодильник. Газы из вращающиеся печи очищают от пыли (возгонов) в системе. Для улучшения условий теплопередачи во вращающиеся печи встраивают различные теплообменные устройства - перегребающие лопасти, полки, цепные завесы, насадки и т.д. С этой же целью в ряде случаев футеровку печей выполняют сложной формы, например ячейковой. Основные размеры вращающиеся печи варьируются в значительных пределах: длина от 50 до 230 м, а диаметр от 3 до 7,5 м. Производительность вращающейся печи достигает 150 т/ч (готового продукта). Наблюдается тенденция к соединению вращающиеся печи с различными теплообменными аппаратами, что позволяет при повышении технико-экономических показателей работы печей уменьшать их размеры.

 

Рисунок 1 - Схема вращающейся печи

Вращающаяся печь (рис.1), 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. Сырьевая мука

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. Пыль, уловленная за печью в результате газоочистки, возвращается обратно в печь. Она транспортируется пневмонасосом в бункер, а из него при помощи периферийного загружателя 10 направляется в полую часть печи, со стороны горячего конца. Клинкер охлаждается в колосниково-переталкивающем холодильнике 11. На печах корпус оборудован центральной системой смазки 12. 

Таблица 1 – Техническая характеристика вращающейся печи

Наименование	Показатели
Длина печи, м	90
Диаметр печи, м	3,6
Скорость вращения печи, об/мин	1,2
Производительность, т/ч	9,5-11

 

Предлагаемая вращающаяся печь с рекуператорным холодильником предназначена для получения цементного клинкера по «мокрому» способу производства.

В печи применены опоры на подшипниках качения, что снижает расход электроэнергии, предусмотрены эффективные цепная завеса и ячейковый теплообменник, позволяющие снизить расход тепла на обжиг материала.

Плавное регулирование частоты вращения печи обеспечивает оптимальный для технологического процесса режим обжига, в результате увеличивается срок службы футеровок и снижается расход топлива.

 

1.1 Технология мокрого способа производства

 

На цементных заводах, работающих по мокрому способу, в качестве сырьевых материалов для производства портландцементного клинкера обычно используют мягкий глинистый и твердый известняковый компоненты. В этом случае технологическая схема производства цемента выглядит следующим образом: