Определение производительности вращающейся печи. Расчет корпуса вращающейся печи

ОП.07 «Технологическое оборудование»

 

Ход работы над конспектом:

1) В тетради записать тему и на полях дату занятия.

2) Внимательно прочитать теорию по данной теме и записать в тетрадь.

Ход практической работы:

1) Практические работы № 11-12 «Определение производительности вращающейся печи. Расчет корпуса вращающейся печи» выполняем, пользуясь примерами в методических рекомендациях.

2) Вам нужно внимательно прочитать теорию и пользуясь примерами в методических рекомендациях рассчитать производительность вращающейся печи. На вопросы для самоконтроля ответить устно.

3) Практические работы выполнять на листах формата А4 по установленному образцу. В отчете записать название и цель работы.

4) Практические работы прислать на проверку 04.12.2020 г.

Тема: Холодильники вращающихся печей (барабанный, колосниковый, редукторный). Конвейерный кальцинатор (конструкция, принцип действия).

Практическая работа №11-12 Определение производительности вращающейся печи. Расчет корпуса вращающейся печи

Конвейерный кальцинатор

Конструкция конвейерного кальци натора (рисунок 6), позво­ляет вынести из корпуса вращающейся печи зоны сушки и подогрева материала.

Конвейерный кальцинатор представ­ляет собой движущуюся со скоростью 0,067—0,137 м/сек бесконечную колосни­ковую решетку 1, на один конец которой поступает предварительно гранулиро­ванное сырье. В процессе грануляции сырье увлажняется до 10—14%.

Колосниковую решетку монтируют в неподвижном металлическом кожухе 2, отфутерованном огнеупорным кирпичом.

Конвейерный кальцинатор разделен перегородкой 3 на две камеры — сушки 4 и декарбонизации 5. Для создания раз­режения в камерах кальцинатор обо­рудуют Двумя вентиляторами 6, 7, а для очистки газов после прохождения ими камер подогрева — циклонами З. Для разрушения затвердевшей корки сырье­вой смеси, находящейся на решетке, в камере декарбонизации смонтирован неподвижный рыхлитель (на рисунке не показан), состоящий из трубы, к которой приварены плоские стальные пластины. Рыхлитель установлен над решеткой та­ким образом, чтобы пластины были по­гружены в сырьевую смесь на 50—60% своей длины. Установку рыхлителя в случае необходимости можно изменить по высоте. Для предупреждения перегрева рыхлителя по трубе последнего протекает холодная вода.

Рисунок 7- Конвейерный кальцинатор

При работе кальцинатора из гранулятора 9 гранулы размером 5—20 мм по течке 10 поступают на движущуюся колосниковую решетку 1 кальцинатора, а затем последовательно проходят каме­ры сушки и декарбонизации. Поток га­зов из вращающейся печи 11 поступает в верхнюю часть камеры 5, просасывает­ся с помощью вентилятора 6 сквозь слой гранул и направляется на очистку в батарейные циклоны 8. Из циклонов газы направляются в верхнюю часть камеры сушки, а затем при помощи вентилятора 7 просасываются через слой гранул (в камере сушки) и далее уходят в атмосферу или на дополнительную очистку. Материал из кальцинатора поступает по течке 12 во вращающуюся печь 11. Материал, просыпавшийся сквозь щели решетки, попадает на цепной транспортер 13 и далее элеватором 14 подается в печь 11. Температура газов, поступающих из печи в камеру декарбонизации, около 1000° С, а из циклонов в камеру сушки — не выше 300° С. Температура сырьевой смеси, поступающей в печь, 800—1000° .

Холодильники вращающихся печей

Быстрое охлаждение клинкера, выходящего из печи с температурой 1000—1300 °С, до температуры 50— 150 °С производится в холодильниках различных конструкций: бара­банные, колосниковые и рекуператорные..

Барабанный хо­ лодильник располагается под печью. Он устанавливает­ся под углом 4—6° и наклонен в сторону, противопо­ложную наклону печного барабана. Вследствие враще­ния и наклонного положения холодильника материал движется к его выгрузочному концу, охлаждаясь посту­пающим навстречу воздухом, который нагревается при этом до 200—350 °С. Часть холодильника, прилегающая к печи, футеруется шамотным кирпичом остальная часть имеет швеллеры для пересыпания клинкера.

Рисунок 8-Барабанный холодильник

Барабанными холодильниками откры­того типа оборудованы короткие печи старых конструкций длиной до 70 м , производительностью 3,3—4,2 кг/сек. Ба­рабанный холодильник (рисунок 8): состоит из цельносварной трубы (барабана) 1, опирающейся двумя бандажами 2 на опорные устройства 3. Длина барабана 15—30 м, диаметр 2,5—5 м, угол нак­лона 5—6°. Барабан приводится во вра­щение от электродвигателя 4 через ре­дуктор 5, подвенцовую 6 и венцовую 7 шестерни. Часть барабана со сто­роны загрузки футеруют огнеупорным материалом, в остальной его части по окружности устанавливают пересыпаю­щие полки. Со стороны выходной части барабана к нему по окружности при­крепляют сито 8. Клинкер из враща­ющейся печи 9 поступает в холодильник со стороны верхнего конца барабана, воздух с противоположной стороны. Охлажденный мелкий клинкер проваливается через сито, а крупные куски выходят через торцевую часть барабана.

Рекуператорные холодильники (рисунок 9), представ­ляют собой несколько небольших охладительных бара­банов (рекуператоров), расположенных вокруг головки печи и сообщающихся с ней. Рекуператорные холодиль­ники снабжены полками, лопастями или цепями для лучшего пересыпания клинкера. Материал задерживает­ся в холодильнике и тепло его передается проходящему сквозь холодильник воздуху, охлаждающему клинкер и идущему затем в печь. В рекуператорных холодильниках большая часть воздуха, проходящего через холодильни­ки, вступает в непосредственное соприкосновение с охлаждаемым материалом, так что воздух поступает в печь более нагретым, чем в барабанных холодиль­никах.

 

 

Рисунок 9- Рекуператорный холодильник

 

Рекуператорными холодильниками оборудованы печи до 150 м, для более крупных печей путь клинкера в барабане рекуператора будет недостаточен и клинкер будет выходить с высокой температурой (около  400° С).

Конструкция рекуператорного хо­лодильника, которым оборудована вра­щающаяся печь 3,6x150 м, представле­на на рисунке 9. Холодильник состоит из десяти отдельных барабанов 1, располо­женных по окружности выходного кон­ца печи 2. Барабаны крепят к корпусу печи с помощью диафрагм 3, которые сое­динены между собой при помощи пла­стин 4, болтов 5 и прокладок 6. Диафраг­мы позволяют компенсировать тепловые расширения. В торцовой части бараба­ны соединяются между собой кольцом 7, составленным из отдельных секций. Соединение отдельных секций между со­бой осуществляют при помощи компен­саторов, что позволяет компенсировать тепловые расширения.

На боковую поверхность выходного конца барабана крепят решетку 13 для прохода мелкого клинкера. Крупные куски выпадают из барабанов через центральное отверстие колец 7.

Колосниковый холодильник (рисунок 10), представляет собой камеру с горизонтальной колосниковой решеткой.

Материал в колосниковых холодильниках движется с наибольшей скоростью и степень охлаждения клинкера в нем самая высокая. Температура выходящего из этих холодильников клинкера обычно не превышает 50— 60 °С.

 

1 — вентилятор для подачи охлаж­дающего воздуха; 2—привод; 3 —транспортер для удаления просыпи; 4 — дробилка; 5 — пылеулавли­вающее устройство; 6 — колосниковая решетка.

Рисунок 10 - Колосниковый холо­дильник

 

Продольные стенки камеры на уровне колосниковой ре­шетки футеруются стальными бронеплитами, а выше ко­лосниковой решетки — огнеупорным кирпичом. Клинкер из вращающейся печи через соединительную шахту попадает на неподвижные наклонные колосники и решетки, охлаждается воздухом, подаваемым под эти колосники вентилятором высокого давления напором 10000— 12000 Па (острое дутье). Высокое давление воздуха способствует более равномерному распределению слоя клинкера по ширине решетки, что необходимо для его даль­нейшего охлаждения. Далее чередуются ряды подвижных и неподвижных колосников, образуя ступенчатую колосниковую решетку. Перемещение клинкера по ре­шетке в сторону разгрузочного конца происходит в ре­зультате возвратно-поступательного движения подвиж­ных колосников. Колосники изготовляют из жароупор­ной стали, они имеют щели для прохода воздуха. Живое сечение решетки 9,5—10 %. Охлаждают клинкер возду­хом, поступающим под решетку от вентилятора общего дутья.

В горячей зоне холодильника воздух нагревается до 550—600 °С и поступает в печь в качестве вторичного, не­обходимого для горения топлива. Часть менее нагретого воздуха отсасывается дымососом и, после обеспыливания выбрасывается в атмосферу. Мелкие частицы клинкера, перемещаясь по колосниковой решетке, могут просыпать­ся через щели в подколосниковую камеру, откуда удаля­ются транспортером. Колосниковые холодильники быва­ют с одинарным или двойным прососом охлаждающего воздуха. В разгрузочном конце холодильника имеется неподвижная сортировочная решетка. Крупные частицы клинкера, задержанные на решетке, поступают в дро­билку для измельчения.

Практическая работа № 11-12

Определение производительности вращающейся печи. Расчет корпуса вращающейся печи

Цель:

Освоить и закрепить практические навыки определения производительности и основных параметров печных агрегатов по заданным условиям, а так же выбора вспомогательного оборудования для данного вида печей

 

Задание:

Определить длину печей, тепловую мощность и производительность печных агрегатов диаметром 4,5 м (смотри по вариантам) мокрого способа при влажности шлама 38 %, сухого способа с циклонными теплообменниками при удельном расходе тепла q_c =  3600 кДж/на 1 кг клинкера, с циклонными теплообменниками и декарбонизатором при q_д = 1630 кДж на 1 кг клинкера.

 

Таблица 1 – Варианты заданий

Варианты	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
D, м	4,5	5,5	5	6	7	8	4	7	6,4	4,5
qд, кДж/кг	1600	1650	1700	1750		1800	1900		1850
qс, кДж/кг	3300	3400	3500	3600	3700		3800	3900		3500
Кw	38		39		40	28	34	36	32	35

Методические указания

Рисунок 1 – Вращающаяся печь а – общий вид; б – кинематическая схема

Вращающаяся печь с теплообменными устройствами внутри корпуса (5х 185 м) состоит из следующих основных узлов (рис. 1, а ): корпуса 1 с надетыми на не­го бандажами 2, роликовых опор 3, предохранительных упоров и контроль­ных роликов, установленных на опорах, и привода 4. Корпус представляет собой трубу с внутренним диаметром 5 л и длиной 185 м, уложенную на опоры. Труба сварена из стальных кольцевых обечаек и отфутерована внутри огне­упорным кирпичом. Подбандажные обе­чайки сваривают из листовой стали тол­щиной 60 мм , в зоне спекания — 40 мм, в остальных пролетах — 30 мм.

В пролетах между опорами для повы­шения поперечной жесткости корпуса установлены кольца жесткости 5. Бан­дажи, имеющие прямоугольную форму, устанавливают на корпусе печи свобод­но на регулировочных прокладках, ме­няя которые, получают необходимый, зазор между бандажом и корпусом. Кор­пус печи опирается на роликоопоры и имеет уклон 3,5%. Каждая опора сос­тоит из двух роликов, монтируемых на станине. Угол между линией, соединяю­щей центры корпуса печи и ролика, и вертикальной плоскостью равен 30°. Оси опорных роликов установлены в под­шипниках скольжения с бронзовыми вкладышами. В последнее время имеется тенденция к установке их на роликопод­шипниках. Смазка подшипников жид­кая; подают ее черпаками, расположен­ными на специальном кольце, закреплен­ном на оси. Подшипники роликоопор имеют водяное охлаждение. В каждом подшипнике установлены термометр и маслоуказатель для визуального контро­ля за температурой и уровнем масла, а также термосигнализатор, автоматиче­ски предупреждающий о перегревах. Для контроля за продольным переме­щением печи на одной из опор устана­вливают контрольные ролики, а на дру­гой для фиксации — предохранительный упор, который удерживает печь от про­дольного перемещения в случае среза осей контрольных роликов.

На корпусе печи, на шарнирах (или рессорных подвесках) крепится зубча­тый венец 6. Привод печи состоит из главных 7 и вспомогательных 8 электро­двигателей и системы редукторов. Глав­ные электродвигатели предназначены для вращения печи во время работы (с ше­стью скоростями от 0,010 до 0,20 об/сек). Вспомогательный привод предназначен для проворачивания корпуса печи во время ремонтных, футеровочных и ава­рийных работ. (Угловая скорость печи при работе вспомогательного привода сос­тавляет 0,0012 об/сек. Главный привод (рис. 1,) состоит из двух электродви­гателей 1, двух редукторов 2, двух подвенцовых шестерен 3 и венцовой шестерни 4. Между редукторами главного приво­да и вспомогательными электродвигате­лями 5 устанавливают двухступенчатые редукторы 6. Для контроля угловой ско­рости печи на приводе имеется тахогенератор 7.

Печь может быть оборудована филь­тром-подогревателем 9 (см. рис. 1, а), установленным внутри печи на расстоя­нии 2 м от холодного конца. Принцип работы фильтра-подогревателя основан на подогреве поступающего в печь шла­ма теплом отходящих газов. Газы про­ходят через смоченные шламом цепные полотна; при этом одновременно с по­догревом шлама происходит осаждение части содержащейся в - газах пыли. Цепная завеса 10 с гирляндной навес­кой повышает теплообмен между шла­мом и отходящими газами. За цепной завесой, внутри корпуса печи, встроено теплообменное устройство ячейкового ти­па, которое обеспечивает подогрев обжи­гаемого материала. Теплообменник 11 состоит из литых жаростойких полок, одни концы которых крепят к корпусу печи, а вторые соединяют между собой попарно. Полки обеспечивают подъем материала, который затем свободно ссы­пается с них.

Отходящие газы из печи поступают в пылеосадительные устройства (пыльную камеру, циклон, электрофильтр, рукав­ный фильтр с повышенной теплостой­костью), где происходит очистка газов от пыли.

Печь оборудована устройством для возврата пыли (за цепную завесу), уло­вленной пылеосадительными устройст­вами.

Печной агрегат представляет собой комплекс машин, механизмов и устройств, осуществляющих термохимический про­цесс обжига сырьевых материалов, охлаждение готового продукта— клинкера, обеспыливание отходящих дымовых газов и аспирационного воздуха, а также контроль и управление процессами.

Печные агрегаты разделяют по различным признакам:

- по способу производства — на печи мокрого, сухого и полусу­хого способов, а также с шахтными печами;

- по типу охладителей клинкера — на печи с рекуператорными (планетарными), колосниковыми, барабанными и другими охлади­телями;

- в зависимости от размеров вращающейся печи на длинные (80— 230 м) и короткие (до 80 м) печи.

Вращающуюся печь в зависимости от характера процессов, про­текающих в обжигаемом материале, условно можно разделить на шесть зон: сушки, подогрева, декарбонизации (кальцинирования) экзотермических реакций, спекания и охлаждения.

Исходное сырье — шлам поступает в первую зону — зону сушки — с начальной влажностью 30— 50%. Часть этой зоны обычно оснащается цепными завесами различной конфигурации для интенсификации процесса сушки. По мере нагревания и испарения влаги происходит загустевание шлама, начинается его гранулирование, и в следующую зону — зону подогрева — материал входит с температурой 100—150 °С, а выходит с температурой 500—600°С.

Начиная с 600°С происходит слабый, а с повышением температуры до 900—1000°С усиливающийся до максимума процесс разложения карбоната кальция с выделением углекислого газа и образованием свободной извести (СаО₂). Одновременно в этой зоне — зоне декарбонизации — происходит и образование кристаллов двухкальциевого силиката. Зона декарбонизации является основной теплопотребляющей зоной в печи.

Дальнейшее увеличение температуры материала до 1300°С происходит в зоне экзотермических реакций за счет выделения тепла при реакциях образования двухкальциевого силиката, алюминатов и алюмоферритов кальция. На этой стадии про­цесса появляется жидкая фаза, часть материала расплавляется и происходит образование трехкальциевого силиката.

Наиболее ответственной частью печи является зона спекания, где при температурах 1350— 1450 °С завершается процесс клинкерообразования. Результат обжига определяется количеством неусвоенной окиси кальция (СаО_св) и кристаллической структурой полученного клинкера. При правильном выборе режима работы зоны спекания и последующей его стабилизации можно снизить расход тепла на обжиг при сохранении заданного качества клинкера.

Пройдя зону спекания, в зоне охлаждения клинкер снижает свою температуру до 1100—1000 °С, а затем окончательно охлаждается в холодильнике. Вторичный воздух, отбирающий тепло от клинкера (200—250 ккал/кг клинкера), входит в печь с температурой 600—800 °С.

При мокром способе производства все эти зоны расположены непосредственно во вращающейся печи, причем более половины длины всей печи (50—60 %) приходится на подготовительные зоны (сушки и подогрева). При сухом способе процессы сушки, подогрева, а также частично декарбонизации, происходят в запечных теплообменниках, а остальные более высокотемпературные процессы — непосредственно в короткой вращающейся печи. В шахтных печах эти зоны не раз­граничивают, так как процессы обжига происходят без движения материала.

Печные агрегаты являются самым энергоемким оборудованием технологических линий производства цемента, на долю которых приходится около 80 % затрат тепловой и электрической энергии. Поэтому этот вид цементного оборудования подвергают постоянному совершенствованию, направленному на снижение этих затрат. При эксплуатации действующих линий ведут работы по снижению влаж­ности шлама, использованию теплоты корпуса печи и отходящих газов и др.

 

 

Дано D = 4,5 м qд = 1630 кДж/кг qс = 3600 кДж/кг Кw= 38 % Найти:  Lс = ? Lм= ? Lд= ? Qм= ? Qс= ? Qд= ?

Пример решения

Длину печей определяем по формулам:

 

Длина вращающейся печи мокрого способа

 

L_M = 41 · (D_п - 0,5) · К_п , м;

где D_п - внутренний диаметр корпуса печи, м;

К_п - поправочный коэффициент, К_п = 0,97 ÷ 1,03; в большинстве случаев принимают равным 1.

 

Длина вращающейся печи сухого способа с циклонными теплообменниками

L_с = 17 · (D_п - 0,5) · К_п , м;

 

Длина вращающейся печи сухого способа с циклонными теплообменниками и декарбонизаторами

L_Д = 20 · (D_п - 0,5) · К_п , м;

 

Подставляя значения получаем:

 

L_M = 41 (4,5 — 0,5) 1 = 164 м, принимаем 1_М = 170 м;

L_C = 17 (4,5 — 0,5) 1 = 68 м, принимаем L_c = 70 м;

L_Д = 20 (4,5 — 0,5) 1 = 80 м.

 

Производительность печных агрегатов определяем по формулам:

 

Производительность печного агрегата мокрого способа (в т/м)

Q_м = 3,6 N_тм К_п / q_м ,

где

N_тм – тепловая мощность печного агрегата, кВт

q _м – Удельный расход теплоты на обжиг 1 кг клинкера, кДж/кг

 

Удельный расход теплоты определяем по формуле :

 

q_м = 17 · 10³ · К_w

где

       К_w - коэффициент влажности шлама (0,38)

 

q_м = 17 ·10³ ·0,38 = 6460 кДж на 1 кг клинкера

 

Производительность печного агрегата сухого способа с циклонными теплообменниками

Q_С = 3,6 N_тс К_п / q_с

 

Производительность печного агрегата способа с циклонными теплообменниками и декарбонизаторами (в т/м)

 

Q_д = 3,6 N_тд К_п / q_д

 

Тепловая мощность печных агрегатов вычисляется по формулам:

 

Тепловая мощность печного агрегата мокрого способа

N_тм = 29 D²_n L_М K_п

                             

Тепловая мощность печного агрегата сухого способа с циклонными теплообменниками (в т/м)

N_тс = 45 D²_n L_с K_п

 

Тепловая мощность печного агрегата сухого способа с циклонными теплообменниками и декарбонизаторами (в т/м)

N_тд = 38 D²_n L_д K_п

 

Подставляя значения в формулы получаем:

N_тм = 29 · 4,5² · 170 · 1= 99832 кВт                           

N_тс = 45 · 4,5² · 70 · 1= 63788 кВт

N_тд = 38 · 4,5² · 80 · 1= 61560 кВт

 

Q_м = 3,6 · 99832 · 1 / 6460 = 55,6 т/ч

Q_С = 3,6 · 63788 · 1 / 3600 = 63,8 т/ч

Q_д = 3,6 · 61560 · 1 / 1630 = 135,9 т/ч

 

Вопросы для самоконтроля

 

1 Для чего предназначены вращающиеся печи?

2 Как классифицируются вращающиеся печи?

3 На какие зоны условно можно разделить вращающиеся печи?

4 Опишите устройство и принцип работы вращающейся печи.

5 Что называется печным агрегатом?

6 Какое вспомогательное оборудование используется при работе вращающихся печей?

7 Чем отличаются вращающиеся печи, работающие при мокром способе производства от таких же печей, работающих при сухом способе производства?

8 Для чего в печи применяются цепные завесы?

9 Для чего вместе с вращающимися печами ставят пылеуловители?

10  Что такое декарбонизаторы и для чего они применяются?

11  Какое оборудование применяется для охлаждения клинкера и как оно классифицируется?

---

Дата добавления: 2020-12-22; просмотров: 567; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!