Реферат: Теплотехнические расчеты вращающейся печи для обжига цементного клинкера по сухому способу

Содержание

Введение

1.

Обоснование выбора тепловогоагрегата.

2.

Патентный поиск.

3. Краткое описаниеконструкции и работы агрегата.

4. Расчёт горения топлива.

5. Составление тепловогобаланса.

6. Расчёт удельного расходатоплива.

7. Расчёт необходимогонапора в агрегате.

8. Подбор тягодутьевогооборудования.

9. Правила безопаснойэксплуатации, охрана труда и окружающей среды.

10. Заключение.

11. Список использованныхисточников.

Введение

Создание прогрессивныхтехнологий с минимальными затратами материальных и энергетических средств –одна из главнейшихых задач всех отраслей народного хозяйства, в том числе истроительной индустрии, к которой относится и производство строительныхматериалов и изделий. Большие объёмы строительства, которые наметил нашпрезидент Н.А. Назарбаев, требуют резкого роста производства строительныхматериалов и изделий, а также больших капиталовложений. Поэтому важнейшейзадачей является изыскание путей снижения затрат.

Одной из основныхсоставных частей технологии строительной индустрии является тепловая обработка,на которую затрачивается около 30% стоимости производства строительныхматериалов и изделий. Кроме того, тепловая обработка потребляет около 80% отрасходуемых на весь производственный цикл топливно-энергетических ресурсов.Таким образом, создание экономических тепловых процессов, позволяющих получатьизделия отличного качества с минимальными затратами топлива и электроэнергии,даст возможность существенно уменьшить капиталовложения в сферу строительства.[

1]

По этому поводу приподдержке комитета по строительству Министерства индустрии и торговлиКазахстана и республиканской Ассоциации производителей цемента и бетона ееорганизаторами выступили казахстанская компания «Восток-цемент» ироссийские фирмы «Бизнесцем», «Валев». В южной столицеКазахстана собрались более ста делегатов, представляющих ведущие казахстанские,российские и международные цементные компании, среди которых крупнейшиепроизводители цемента из России «Евроцемент» и Интеко, международныехолдинги Heidelbergcement, Lafarge, представители заводов из стран СНГ,предприятий-производителей оборудования для цементной промышленности, ученые игосударственные чиновники. В течение двух дней участники центрально-азиатскогоцементного форума обсуждали наиболее актуальные проблемы отрасли, вопросымодернизации и реконструкции предприятий, возможности использования новыхтехнологий в производстве продукции. На конференции также были представленыдоклады о ситуации в мировой цементной промышленности, ее состоянии налокальных рынках — в России, Казахстане, Азербайджане и Узбекистане.

По словам казахстанскихучастников конференции, большое внимание в работе форума было уделено проблемамразвития цементной отрасли РК. Несмотря на то, что в Казахстане работают, пятьцементных заводов, и объемы их производства ежегодно растут, они не могутобеспечить потребности внутреннего рынка.

Пословам председателя правления ОАО «Восток-Цемент» КонстантинаМорозова, за период с 2001 года доля импорта цемента в Республике возросла с 16до 25%, при этом его производство увеличилось с почти 1,7 млн. тонн за 2001 годдо порядка 2 млн. тонн за 8 месяцев 2004 года. Темпы роста строительства вКазахстане обуславливают темпы роста потребления цемента, как основногостроительного материала. Предполагается, что до конца 2004 года потреблениецемента в республике достигнет 4 млн. тонн, — считает К. Морозов.

Крометого, в рамках республиканской программы жилищного строительства планируетсяувеличение объемов строительства жилья до 4 млн. квадратных метров ежегодно.При этом объем потребления цемента в период с 2004 по 2009 годы увеличится до7,2 млн. тонн. Широкое представительство стран-участниц на форуме предполагаетвсесторонний подход к проблеме развития цементной отрасли РК — от увеличенияпоставок до предложений по реконструкции цементного производства, — говорятотечественные производители. В то же время, в уходящем году цементнаяпромышленность России продолжит наращивать объемы производства, опережая темпыроста 2003 года (согласно расчетам экспертов компании «Евроцемент», вэтом году в РФ будет выпущено около 45 млн. т. цемента.). За I полугодие ростсоставил 115,1% к аналогичному периоду прошлого года, за 8 месяцев — 112,3%.Такие данные приводились в докладе «Союза производителей цементаРоссии» «О предварительных итогах работы отрасли в 2004 году.[

2]

Современноесостояние цементной отрасли, говорилось на конференции, характеризуется рядомпоказателей, отрицательно влияющих на эффективность работы предприятий. Этовысокая энергоемкость, определяемая не только способом изготовления(превалирует «мокрый» способ), но с технически отсталымоборудованием. Низкая рентабельность производства и незначительныеамортизационные отчисления не позволяют осуществлять собственное инвестированиеи своевременно производить техническое перевооружение и качественный ремонтсуществующего оборудования. Очень высока степень изношенности основных фондов,отстает база отечественных машиностроительных предприятий. Нерешенность всех этихпроблем вызывает у отраслевых руководителей, специалистов опасение, что вближайшем будущем может возникнуть дефицит цемента.

1.Обоснование выбора теплового агрегата

Созданиепрогрессивных технологий с минимальными затратами материальных и энергетическихсредств – одна из главнейших задач всех отраслей народного хозяйства, в томчисле и строительной индустрии, к которой относится и производство строительныхматериалов и изделий.

Большиеобъёмы строительства, намеченные президентом в Республике, требуют резкогороста производства строительных материалов и изделий, а также большихкапиталовложений. Поэтому важнейшей задачей является изыскание путей снижениязатрат.

Одноиз таких изысканий – это производствоцемента по сухому способу. Главное преимущество, которого является низкийрасход топлива, высокаяпроизводительность печи и меньшие габаритные размеры вращающейся печи, аследовательно меньшая металлоемкость печи.

Вданном проекте разработана печь по сухому способу производства с циклоннымитеплообменниками так как, печная установка с циклонными теплообменниками прощепо конструкции и надёжнее в эксплуатации, чем печи с конвейернымикальцинаторами.

Задание напроведение патентного исследования

Студентуфакультета______________курса_____________группы____________

(фамилияимя отчество)

Тема дипломного (курсового)проекта_________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Предметпоиска____________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Глубинапоиска_____________________________________________________

Страны поиска_____________________________________________________

Индексыклассификации_____________________________________________

Источникиинформации______________________________________________

__________________________________________________________________

Установленный срок завершения работы____ __________________________

Руководитель дипломного

(курсового) проекта ________________ ____________________

(подпись) (ф.и.о.)

Студент _ __ _________ ___________________ (подпись) (ф.и.о.)

Патентовед __________________ __________________ (подпись) (ф.и.о.)

3. Краткое описаниеконструкции и работы агрегата

Вращающаясяпечь(трубчатая печь, барабанная печь), промышленная печь цилиндрической формы свращательным движением вокруг продольной оси, предназначенная для нагревасыпучих материалов с целью их физико-химической обработки. Вращающиеся печи различают: по принципу теплообмена — спротивотоком и с параллельным током газов и материала; по способу передачиэнергии — с прямым, косвенным (через стенку муфеля) и комбинированным нагревомобрабатываемого материала. По назначению различают вращающиесяпечи для спекания шихт в производстве глинозёма, получения цементного клинкера,окислительного, восстановительного, хлорирующего обжига, прокалки гидроокисиалюминия, кокса, карбонатов, сульфатов и др., обезвоживания материалов,извлечения цинка и свинца (вельц-печи), получения железа или сплавов цветныхметаллов их прямым восстановлением из руд в твёрдой фазе (кричные печи), обжигаогнеупорного сырья и др.

Основными являютсявращающиеся печи, в которых сжигается пылевидное,твёрдое, жидкое или газообразное топливо непосредственно в рабочем пространствепечи и греющие газы движутся навстречу обрабатываемому материалу. Металлическийбарабан, футерованный огнеупорным кирпичом, устанавливают под небольшим углом кгоризонту на опорные ролики. В ряде случаев диаметр барабана делаютпеременным по длине. Барабан приводят во вращение (1—2 об/мин)электродвигателем через редуктор и открытую зубчатую передачу. Шихту загружаютсо стороны головки. Сухую шихту подают механическими питателями, а шихту в видепульпы — наливом или через форсунки. Топливо (10—30% от массы шихты) вводятчерез горелки (форсунки), помещённые в горячей головке. Здесь же выгружаютготовый продукт, направляемый в холодильник. Газы из вращающиесяпечи очищают от пыли (возгонов) в системе. Для улучшения условий теплопередачиво вращающиеся печи встраивают различныетеплообменные устройства — перегребающие лопасти, полки, цепные завесы,насадки и т.д. С этой же целью в ряде случаев футеровку печей выполняютсложной формы, например ячейковой. Основные размеры вращающиесяпечи варьируются в значительных пределах: длина от 50 до 230 м, адиаметр от 3 до 7,5 м. Производительность вращающейсяпечи достигает 150 т/ч (готового продукта). Наблюдается тенденция ксоединению вращающиеся печи с различнымитеплообменными аппаратами, что позволяет при повышении технико-экономическихпоказателей работы печей уменьшать их размеры.

рис.1. Схема вращающейсяпечи.

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—1,2об/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 изее опор, устанавливается пара роликов (горизонтально) для контроля за смещениемпечи вдоль оси (вниз или вверх). Вспомогательный привод включается в работупри ремонтах печи, в период розжига и остановки, когда печь должна вращатьсямедленно. Сырьевая мука подается в питательную трубу 7 при помощи ковшовых или объемных дозаторов, находящихся ухолодного конца печи. Со стороны головки 8в печь подается топливо и воздух; в результате сгорания топлива получаютсягорячие газы, поток которых направлен от горячего конца печи кхолодному—навстречу движущемуся материалу. Для улучшения теплопередачи иобеспыливания газов внутри печи в холодном ее конце размещается цепнойфильтр-подогреватель 9. Пыль,уловленная за печью в результате газоочистки, возвращается обратно в печь. Онатранспортируется пневмонасосом в бункер, а из него при помощи периферийногозагружателя 10 направляется в полуючасть печи, со стороны горячего конца. Клинкер охлаждается вколосниково-переталкивающем холодильнике 11.На печах корпус оборудован центральной системой смазки 12.

4. Расчёт горения топлива

В справочнике находим составзаданного вида топлива на горючую массу и влажность рабочей массы топлива (WP). Топливо – мазут М–40.

Таблица-1: состав мазута М –40, в %

СГ

НГ

SГ

NГ

OГ

AР

WР

Q

нР кдж/кг

87,4

11,2

0,5

0,4

0,5

0,2

39440

Мазутсжигается с коэффициентом расхода воздуха

a=1,2. Топливо, идущее длягорения, предварительно подогревается до 60оС.

Пересчётсодержания компонентов топлива:

СР = 0,01 · 87,4 · (100 – 0,2 – 3) = 86,963 %

ОР = 0,01 · 0,5 · (100 – 0,2 – 3) = 0,498 %

SP= 0,01 ·0,5 · (100 – 0,2 – 3) = 0,498 %

НР = 0,01 · 11,2 · (100 – 0,2 – 3) = 11,144 %

NР= 0,01 ·0,4 · (100 – 0,2 – 3) = 0,398 %

Теплотворнаяспособность топлива:

Q

нР=(339·86,963+1030·11,144–108,9·(0,498–0,498–25·3)=41029,657 кДж/кг.

Теоретическинеобходимый для горения расход сухого воздуха:

LO=(0,0889·86,963+0,265·11,144–0,0333·(0,498–0,498)= 10,684 нм3/кг

Теоретическинеобходимый для горения расход сухого воздуха:

L1O=(1+0,0016·10)·10,684=10,85 нм3/кг

Действительныйрасход сухого воздуха с учётом коэффициента расхода воздуха: Lα= 1,2·10,684=12,821 нм3/кг

Действительныйрасход влажного воздуха:

L1α= (1+0,0016·10) ·12,821=13,026нм3/кг

Объём дымовых газов,полученных при сжигании топлива рассчитывается по следующим формулам:

Vco2 = 0,01855·86,963=1,613 нм3/кг

Vн2о =(0,112·11,144+0,0124·(3+0)+0,0016·10·12,821=1,49 нм3/кг

Vso2=0,007·0,498=0,003 нм3/кг

VN2= (0,79·12,821+0,008·0,398)=10,132 нм3/кг

Vo2= 0,21·(1,2–1)·10,684=0,449 нм3/кг

Суммарный объём дымовыхгазов:

Vα= (Vco2+ Vн2о+ Vso2+VN2+Vo2)=13,687 нм3/кг Процентное содержание дымовых газов: Рco2= 100·1,613/13,687=11,785 %

Рн2о= 100·1,49/13,687=10,88 %

Рso2=100·0,003/13,687=0,022 %

РN2= 100·10,132/13,687=74,026%

Рo2= 100·0,449/13,687=3,28 %

Массатоплива принимается равной МТ=100 кг.

Массакислорода: Мo2 =100·0,21·12,821·1,429=384,7 кг

Массаазота: МN2 = 100·0,79·12,821·1,251=1267,0 кг

Массаводяных паров: Мн2о = 100·0,0016·10·12,821·0,804=16,49 кг

Общаямасса приходной части: Мпр= (100+384,7+1267+16,49)=1768,19 кг

Массазолы: Мз = АР кг

Массадымовых газов (продуктов горения) складывается из масс двуокиси углерода,двуокиси серы, водяных паров, азота икислорода:

Мco2 = 100·1,613/1,977=318,89 кг

Мн2о= 100·1,49/0,804=119,79 кг

Мso2=100·0,003/2,852=0,855 кг

МN2= 100·10,132/1,251=1267,51кг

Мo2= 100·0,449/1,429=64,162 кг

Общаямасса расходной части:

Мрасх= (Vco2+Vн2о+ Vso2+ VN2+ Vo2) = 1771,4кг

Абсолютнаяневязка: Nабс= (1768,19– 1771,4) = –3,21 кг

Невязкав процентах: Nпр =100·(–3,21)/1768,19 = –0,181542 %

Теплоёмкостьсухого воздуха (СВОЗ.СУХ 1) и водяных паров (СН2О) притемпературе первичного воздуха (t1) методоминтерполяции:

Теплоёмкостьсухого воздуха (СВОЗД.СУХ 2) и водяныхпаров (СН2О) притемпературе вторичного воздуха (t2) методоминтерполяции:

Теплосодержаниежидкого топлива:

Теплосодержание продуктовгорения (кДж/Нм3):

Теплосодержания продуктовгорения (кДж/нм3):

Разность температур (Δt) междукалориметрической температурой горения топлива и более низкой температурой продуктовгорения (tК1):

Калориметрическаятемпература горения топлива:

tк = (2100 + 74,536) =2174,5360С

Теплосодержание продуктов горения, соответствующее действительнойтемпературе горения топлива:

Iq= 3617,561 · 0,75 = 2713,170 кДж/нм3

tq1 =16000C.

tq2 = 17000C.

Теплосодержание продуктов горения топлива принеобходимой температуре горения (tP= 16500 C):

Ip=(3822,62·11,785+3992,7·0,022+3047,58·10,88+2356,5·74,026+2494,28·3,28)= 45045,334 кДж/нм3

Теплосодержание воздуха принеобходимой температуре горения (кДж/нм3):

Дополнительное количество воздуха для смешения спродуктами горения топлива (нм3/кг):

Общее количество воздуха, идущего на горение и смешение спродуктами горения топлива:

L11α = ( 13,026 + 0,4578 ) = 13,483нм3/кг

Общий коэффициент расхода воздуха: α=13,483/10,85= 1,242

Влагосодержания разбавленных продуктов горения (dР.Г):

V1co2= Vco2 нм3/кг V1so2 = Vso2нм3/кг

V1н2о= (0,112·11,144+0,0124·3+0,0016·10·1,242·10,684) =1,497 нм3/кг

V1N2= (0,79·1,242·10,684+0,008·0,398)=10,486 нм3/кг

V1o2= 0,21· (1,242–1)·10,684=0,5429 нм3/кг

Влагосодержание разбавленных продуктов горения топлива:

г (водяных паров) на кг(сухого воздуха).

5. Составление тепловогобаланса

Эффективность использования топлива во вращающейсяпечи определяется в основном тремя факторами: полнотой горения топлива,глубиной охлаждения топочных и технологических газов и количеством потерь теплакорпусом печи в окружающую среду. На основании теплового баланса распределяетсятепло, вносимое в печь, на полезно используемые и тепловые потери. Его выражаютв единицах тнпла, отнесённых к единице продукции (кДж/кг клинкера). Составлениютеплового баланса предшествует расчёт в весовых количествах всех химических ифизических превращений веществ, соотношение которых представляет собойматериальный баланс процесса.

Расход

Расход сухого сырья с учётом безвозвратного уноса:

Расход сырьевой муки:

Действительный расход сухого воздуха: Lα=12,821 нм3/кг

Приход

Выход клинкера – 1,00 кг.

Выход технологической углекислоты:

Выход уноса:

Выход отходящих газов из топлива:

VО.Г.=1,626+0,0034+9,311+0,224+1,26=12,424нм3/кг

GО.Г.=3,214+0,0102+11,639+0,32+1,0147=16,198 кг/кг

Сводные данные по материальному балансу:Расход

№ п/п

Наименование статьи

кг/кг клинкера

Расход топлива хТ

0,137

Расход топлива Gcw

1,004

Практический расход воздуха Gв

1,756

Расход влаги воздуха, Gw

0,007

Всего расход

2,907

Приход

№ п/п

Наименование статьи

кг/кг клинкера

Выход клинкера

Выход углекислого газа,

0,3539

Выход физической воды, сырья,

0,001

Выход уноса сырья,

0,00243

Выход отходящих газов Gо.г.

2,22

Невязка баланса, G

0,666

Всего приход

3,5739

6. Расчёт удельного расходатоплива и тепла (кДж/кг клинкера)

Приход Тепло производительность топлива:

Физическое теплосодержание топлива:

Теплосодержание сырьевой муки:

Теплосодержаниепервичного воздуха:

Сумма приходных статей теплового баланса:

Расход

Теоретический расход тепла: qТ= 1697,22 кДж/кг клинкера.

Потери тепла с отходящими газами:

Qкл= 1,062 ∙ 900 = 955,8кДж/кг клинкера.

Потери тепла с безвозвратным уносом пыли:

QУН= GУН∙ СУН∙ tОГ = 0,00243∙1,05 ∙ 900 = 2,296 кДж/кг клинкера

Потери тепла в окружающую среду: QО.С.= 4572,24кДж/кг клинкера

Расход тепла на дегидратацию и декарбонизацию уноса:

Сумма расходных статейтеплового баланса, (кДж/кг клинкера):

Qрасх=1697,22+3447,4хТ+68,3+955,8+2,296+0,796+4572,24=3447,4хТ+7296,65

Уравнение теплового баланса

Qприх= Qрасх= 49674,616хТ +959,623 = 3447,4хТ +7296,65

Удельный расход топлива:

Удельныйрасход тепла: q=хТ∙QНР=0,137∙39440=5403,28кДж/кг клинкера

Сводные данные по тепловому балансу:Приход тепла

№ п/п

Наименование статьи

кДж/кг клинкера

Теплопроизводительность топлива, q

5403,28

69,584

Теплосодержание топлива, QФТ

0,111

0,001

Теплосодержание сырьевой муки Qм

959,623

12,358

Теплосодержание первичного воздуха, QВ1

0,00243

18,055

Всего приход тепла

7765,04

100

Расход тепла

№ п/п

Наименование статьи

кДж/кг клинкера

Теоретический расход тепла, q

1697,22

21,846

Потери тепла с отходящими газами, Qо.г.

540,5938

6,958

Потери тепла с безвозвр. пылеуносом, Qун

2,296

0,029

Расход тепла на декарбониз. пылеуноса, Qундек

0,796

0,029

Расход тепла в окружающую среду, Qо.с.

4572,24

58,853

Потери тепла с материалом, Qм

955,8

12,302

Невязка баланса, ∆Q

-3,806

-1,003

Всего расход тепла

7768,846

100

Тепловой балансколосникового холодильника (кДж/кг клинкера)

Приход

Теплосодержаниеклинкера, поступающего в холодильник: Qкл = 955,8кДж/кг

Теплосодержаниевоздуха: Qв = 12,821 ×

0,7 ×1,30 ×20 =233,485 кДж/кг

Общееколичество тепла поступающего в холодильник:

å

Qпол = 955,8 + 233,485 = 1189,285 кДж/кг

Расход

Теплосодержаниеклинкера, выходящего из холодильника:

Q1кл = 1,062 ×

90 = 95,58кДж/кг

Теплосодержаниевторичного воздуха:

Q1в= 12,821 ×

1,389 ×800 ×0,137 =1300,25 кДж/кг

Удельноеколичество теплоты теряемой в окружающую среду:

Qо.с. = 3,6 ×

2,94 ×(900 – 20)×52,02 /3600 = 134,677 кДж/кг

Общее количество теплоты:å

Qпол = 95,58 +1300,25 + 134,67 = 1530,5 кДж/кг

Приход

1

Qкл

еще рефераты

Еще работы по технике

Проектирование двухступенчатого цилиндрическо-червячного редуктора

29 Августа 2013

Реферат по технике

Электромеханический привод машины разборки писем

29 Августа 2013

Реферат по технике

Проектирование привода к скребковому конвейеру

29 Августа 2013