Теплотехнические и аэродинамические расчёты

Теплотехнические и аэродинамические расчёты. На проектируемом цементном заводе в качестве топлива используется природный газ Ухтинского месторождения, химический состав которого приведён в табл. 22. Таблица 22 Химический состав газа. СН4 С2Н6 С3Н8 С4Н10 СО2 N2 88 1,9 0,2 0,3 0,3 9,3 Теплота сгорания топлива Материальный баланс горения топлива.

Расчёт ведём на сухой газ, без учёта влажности. 1. Топливо 1м3 Изм. Лист докум.

Подпись Дата Разработал Литер Лист Листов Проверил Руковод.

Н. контр.

Утвердил 2. Расход воздуха на горение топлива.

Теоретический объёмный расход воздуха Теоретический массовый расход воздуха Выход продуктов горения Масса продуктов сгорания Сводим материальный баланс горения топлива в табл.23. Таблица 23 Материальный баланс горения топлива.

Статьи прихода Количество Статьи расхода Количество м3 кг м3 кг Топливо Воздух действительный 1 9,719 0,789 12,565 СО2 Н2О N2 О2 0,927 1,84 7,771 0,186 1,833 1,479 9,722 0,266 Сумма 10,719 13,354 Сумма 10,724 13,300 . Материальный баланс печи. Исходные данные 1. Содержание гидратной воды. Al2O3C - содержание Al2O3 в сырье в 2. Содержание углекислоты 3. Содержание MgCO3 4. Содержание СаСО3 Расчет пылеуноса.

Проектом предусмотрена вращающаяся печь с циклонными теплообменниками и реактором- декарбонизатором.

Количество пыли, уносимой газами из вращающейся печи - количество СО2,выделяющейся печи из сырья Z - унос пыли из печи в от сухого материала.

При сухом способе производства наблюдается повышенная запыленность отходящих газов, поэтому пылевынос из печи принимаем 15 . 3 у - степень декарбонизации 90 . 2 I-Циклон 1. Количество материала, осевшего в циклоне I-й ступени поступающего из I циклона в печь 2. Общее количество материала, поступающего в I циклон Вместо определяем, выделяющееся СО2 в реаторе икамере смешивания - КПД циклона I-й ступени, принимаем 0,8 2 3. Количество материала, выходящего из I-го циклона с газами II-Циклон 1. Количество материала, осевшего во 2-ом циклоне поступающего из 2-го в 1-й циклон 2. Общее количество материала, поступающего во 2-й циклон 0,85 2 3. Количество материала, выходящего из циклона с газами III-Циклон 1. Количество материала, осевшего в 3-ем циклоне поступающего из 3-го во 2-й циклон 2. Общее количество материала, поступающего в 3-й циклон 0,9 2 3. Количество материала, выходящего из циклона с газами IV-Циклон 1. Количество материала, осевшего в 4-ом циклоне поступающего из 4-го в 3-й циклон 2. Общее количество материала, поступающего в 4-й циклон 0,95 2 3. Количество материала, выходящего из циклона с газами 4. Количество сырьевой муки, подаваемой из питательного бункера в 4-й циклон Потоки материала в циклонах приведены в таблице 8. Расходные статьи материального баланса Расчет ведется на 1 кг клинкера. 1. Топливо - Хт м3 кгкл Gт Хтт, кг кгкл Gт 0,789Хт, кг кгкл 2. Сырье Расход сухого сырья на обжиг Таблица 24 Потоки материала в циклонах Наименование I циклон II циклон III циклон IV циклон 1. Количество материала, поступающего из предыдущего циклона или сырьевого бункера 1,852 1,751 1,637 2. Количество материала, поступающего с газами 1,549 0,31 0,307 0,206 3. Общее количество материала, поступающего в циклон 1,549 2,162 2,058 1,843 4. Количество осажденного в циклоне материала 1,239 1,838 1,852 1,751 5. Количество материала, выходящего из циклона с газами 0,31 0,307 0,206 0,092 Расход влажного сырья Wф Wн 1 3. Воздух На горение топлива Присасываемого за печью по тракту циклов - коэффициент воздуха за 4-м циклоном и за остальными, а также перед 1-м циклоном.

Принимаем 1,3 Общее количество воздуха, подаваемого в печную установку 4. Карбонаты сырья, подвергающиеся диссоциации при обжиге Приходные статьи материального баланса 1. Выход клинкера - 1 кг 2. Выход физический воды из сырья 3. Выход гидратной воды 4. Выход общей воды из сырья 5. Пылеунос 0,092 кг кгкл 6. Выход углекислоты из сырья 7. Выход отходящих газов топлива Сумма отходящих газов из топлива 8. Общий выход отходящих газов Предварительный материальный баланс печи на 1 кг клинкера сводим в таблицу 25. Таблица 25 Предварительный материальный баланс печи Приходные статьи Количество кг т Расходные статьи Количество кг т 1 2 3 4 1. Клинкер 1 1. Топливо Gт 0,789Хт 2. Отходящие газы 2. Сырьевая мука 1,637 из топлива 3. Воздух 14,849Хт СО2 1,833Хт 1 2 3 4 Н2О 1,479Хт N2 9,722Хт O2 0,266Хт из сырья СО2 0,528Хт Н2О 0,034Хт присосанного в циклонах воздуха 2,285Хт 3. Пылеунос 0,092 Итого 15,858Хт 1,654 Итого 15,638Хт 1,637 Тепловой баланс печной установки Тепловой баланс холодильника Приходные статьи 1. Приход тепла с клинкером, выходящим из печи Q кл 1С клt кл, кДж кгкл t кл 1250С С кл 1,0455 кг кгград Q кл 11,04551250 1306,875 кДж кгкл 2. С воздухом, идущим на охлаждение клинкера Qв VвCвtв, кДж кгкл tв 20С Cв 1,2977 кДж м3град Vв 2,7 нм3 кгкл Qв 2,71,297720 70,079 кДж кгкл Расходные статьи 1. С клинкером, выходящим из колосникового холодильника Qкл 1Склtкл, кДж кгкл tкл 90С Скл 0,785 кДж кгград Q кл 10,78590 70,65 кДж кгкл 2. С избыточным воздухом Для колосникового холодильника Vв 2,7 нм3 кгкл при 1,304 кДж нм3град 150С. 3. В окружающую среду через корпус холодильника Fx - поверхность корпуса холодильника, м2 х - коэффициент теплоотдачи корпуса холодильника. tx 50C tв 20С Fx 23,511,52 11,56,42 23,56,4 838,1 м2 х 3,5 0,062tx 4,19, кДж м2чград х 3,5 0,06250 4,19 27,654 кДж м2чград Вкл 125 т ч 125000 кг ч 4. С вторичным воздухом из холодильника Q кл Qв-Qкл-Qпот кДж кгкл 1306,875 70,076-70,65-5,562-528,12 1901,036Хт 772,619 1901,036Хт кДж кгкл Тепловой баланс холодильника на 1 кг клинкера приведен в таблице 26. Таблица 26 Предварительный тепловой баланс холодильника Приход тепла Количество, кДж кгкл Расход тепла Количество, кДж кгкл 1. С клинкером 1306,875 1. С клинкером 70,65 2. С воздухом 70,076 2. С избыточным воздухом 528,12-1901,036Хт 3. В окружающую среду 5,562 4. С вторичным воздухом 772,619 1901,036Хт Итого 1376,951 Итого 1376,951 Тепловой баланс печи Приход тепла 1. От сгорания топлива, кДж кгкл 33271,03Хт кДж кгкл 2. С топливом физическое, кДж кгкл Хт51,61 8,05Хт кДж кгкл tт 5С Ст 1,61 кДж нм3град 3. С сырьем Qc Cc Cw tc, кДж кгкл tc 50С Qc 1,6370,832 0,0174,19 50 71,661 кДж кгкл 4. С присосанным воздухом в горячей части печи, кДж кгкл 11,486Хт1,297720 298,108Хт кДж кгкл в циклонах, кДж кгкл 1,767Хт1,297720 45,861Хт кДж кгкл 5. С воторичным воздухом из холодильника, кДж кгкл 772,619 1901,036Хт-70 702,619 1901,036Хт кДж кгкл 70 кДж кгкл - потери тепла, возникшие при транспортировке воздуха из холодильника до декарбонизатора 6. Общий со вторичным воздухом, кДж кгкл 298,108Хт 702,619 1901,036Хт 2199,144Хт 702,619 кДж кгкл Расходные статьи 1. Теплота клинкерообразования а расход тепла на диссоциацию карбонатов Qдис 1780GCaCO3 1400GMgCO3, кДж кгкл Qдис 178001,155 14000,038 2109,1 кДж кгкл б расход тепла на дегидратацию глин, кДж кгкл 78800,017 133,96 кДж кгкл в расход тепла на образование жидкой фазы Qж.ф. 100 кДж кгкл г возврат тепла при экзотермических реакциях Qэкз 0,01 528С3S 715С2S 61С3А 84С4АF , кДж кгкл Qэкз 0,01 52863,90 71515,22 614,98 8413,60 460,677 кДж кгкл Теплота клинкерообразования Qтэк Qдис Qж.д Qэкз, кДж кгкл Qтэк 2109,1 133,96 100-460,677 1882,383 кДж кгкл 2. На испарение физической воды, кДж кгкл 25000,017 42,5 кДж кгкл 3 С отходящими газами, кДж кгкл Qог 0,9271,8963 1,841,5541 7,7711,3116 0,1861,3668 Хт 8,835 1,3-1,1 Хт1,3179 0,2671,8963 0,0421,5541 350 6087,55Хт 199,85 кДж кгкл 4. С клинкером Q кл 1306,875 кДж кгкл 5. С пылеуносом, кДж кгкл 0,0921,013350 32,619 кДж кгкл tог 350С Спл 1,013 кДж кгград 6. В окружающую среду через корпус печи, кДж кгкл, кДж кгкл Fn - поверхность корпуса печи, м2 Fn 804,5, м2 Fn 3,14804,5 1130,4 м2 n - коэффициент теплоотдачи корпуса печи, кДж м2чград при скорости воздуха 2 м с и разности температур 220С, равен 121, 1 кДж tn - температура корпуса печи, 240С. кДж кгкл, кДж кгкл 0,3240,93 72,28 кДж кгкл Qoc 240,93 72,28 313,21 кДж кгкл Сводим тепловой баланс печи, из которого определяем Хт 33271,03Хт 8,05Хт 71,661 2199,144Хт 702,619 45,861Хт 1882,383 42,5 6087,55Хт 199,85 1306,875 32,619 313,21 33271,03Хт 8,05Хт 2199,144Хт 45,861Хт-6087,55Хт 1882,383 42,5 199,85 1306,875 32,619 313,21-71,661-702,619 29436,535Хт 3005,157 Хт 0,102 м3 кгкл Тепловой баланс печной установки и материальный баланс сводим в таблицы 27-29. Таблица 27 Материальный баланс печи Приход материалов Количество Расход материалов Количество кг т кг т 1. Клинкер 1 30,826 1. Топливо Gт 0,08 2,466 2. Отходящие газы 2. Сырьевая мука 1,637 50,462 из топлива 3. Воздух СО2 0,187 5,764 вторичный 1,282 39,519 Н2О 0,151 4,655 присосанный в циклонах 0,233 7,182 N2 0,992 30,581 O2 0,027 0,832 из сырья СО2 0,528 16,276 Н2О 0,034 1,048 присосанный в циклонах воздух 0,233 7,182 3. Пылеунос 0,092 2,836 Невязка 0,012 0,371 Итого 3,244 100 Итого 3,244 100 Таблица 28 Тепловой баланс печной установки Приход тепла Количество Расход тепла Количество кДж кгкл кДж кгкл 1. От сгорания топлива 3393,645 77,157 1. На клинкеро-образование 1882,383 42,797 2. С топливом 0,821 0,019 2. На испарение воды 42,5 0,966 3. С сырьем 71,661 1,629 3. С отходящими газами 820,780 18,661 4. С воздухом 4. С клинкером 1306,875 29,713 с вторичным 896,525 20,383 5. Пылеунос 32,619 0,742 присосанным в циклонах 4,678 0,106 6. В окружающую среду 313,21 7,121 присосанным в горячей части печи 30,407 0,692 Невязка 0,63 0,014 Итого 4397,737 100 Итого 4398,367 100 Таблица 29 Тепловой баланс холодильника Приход тепла Количество Расход тепла Количество кДж кгкл кДж кгкл 1. С клинкером 1306,875 94,911 1. С клинкером 70,65 5,131 2. С воздухом 70,076 5,089 2. С избыточным воздухом 334,214 24,272 3. В окружающую среду 5,562 0,404 4. С вторичным воздухом 966,525 70,193 Итого 1376,951 100 Итого 1376,951 100 Основные теплотехнические показатели печной установки 1. Удельный расход тепла на обжиг с учетом возвращаемого из холодильника тепла Qур Qтэк Qoc Qог Q кл-Q в, кДж кгкл Qур 1882,383 42,5 313,21 820,78 32,619 1306,875-896,525 3501,842 кДж кгкл 2. Удельный расход условного топлива на обжиг клинкера, кг тоннукл кг тоннукл 116 3. Тепловой КПД печи 4. Технологический КПД печи 5. КПД холодильника 6. Тепловая мощность печи Qп 0,278ВклQур, кВт Qп 0,2781253501,842 121689 кВт 7. Удельное теплонапряжение на сечение зоны горения, кВт м2 Дв 4,5-0,5-4 м Дв - внутренний диаметр в зоне горения кВт м2 8. Удельное объемное теплонапряжение зоны горения, кВт м2 кВт м2 Аэродинамический расчет 1. Объем отходящих газов перед дымососом Vог Lп.г. Хт, нм3 кгкл Vог 10,724Хт 0,042 0,267 1,767Хт 10,7240,102 0,042 0,267 1,7670,102 1,583 нм3 кгкл 2. Объем отходящих газов, м3 ч м3 ч 3. Объем отходящих газов перед дымососом Vгд 1,22 Vпг, м3 ч принимаем коэффициент подсоса в запечном тракте 1,2 Vгд 1,2916576,667 1099892 м3 ч Принимаем два запечных дымососа производительностью - 550000 м3 ч напор - 10,5 кПа мощность электродвигателя - 3200 кВт. Температура вторичного воздуха Искомая температура находится по теплосодержанию, составу и объему газов.

Учитывая, что теплоемкость газов зависит от температуры, расчет ведется методом подбора с использованием уравнений пропорциональности теплосодержаний.

Печь сухого способа при 600 и 700С 1. На выходе из холодильника Q x V в1,375600 Q x 0,9911,375600 806,872 Q x V в1,371700 Q x 0,9911,371700 951,063 2. Температура вторичного воздуха на выходе из холодильника Т в t в 273, К Т в 711 273 984 К Причем, полученная температура является средней температурой воздуха. 6. Контроль производства Контроль производства является необходимой составной частью любого технологического процесса.

Назначение контроля состоит в обеспечении выпуска продукции высокого качества при оптимальных технико-экономических показателях работы оборудования, а также в получении исходных данных для анализа и совершенствования технологии производства.

Основное внимание при организации контроля производства уделяют предупреждению брака продукции и обязательному использованию контрольных данных для оперативного управления производственными процессами.

Контроль производства на цементных заводах должен быть организован в соответствии с Инструкцией по организации контроля производства на цементный заводах. Для обеспечения указанных требований контроль производства на цементных заводах разделяется на оперативный и технологический.

Оперативный контроль предназначен для обеспечения установленных технологических нормативов и заданного уровня качества полуфабрикатов или готовой продукции на отдельных участках производства, а также для поддержания установленных режимов работы оборудования и выполняется в основном обслуживающим персоналом производственных цехов.

Операции оперативного контроля выполняются только по мере надобности.

Необходимость и частота выполнения операций оперативного контроля устанавливается самим обслуживающим персоналом в зависимости от состояния технологического процесса на обслуживаемом участке и стабильности работы оборудования.

Технологический контроль имеет целью управление производством в целом, обеспечение заданного уровня качества продукции, а также совершенствование технологии производства и выполняется заводской лабораторией.

Лаборатория организует систему технологического контроля таким образом, чтобы необходимая информация об основных технологических и химических характеристиках сырья, сырьевой смеси, топлива, клинкера и цемента была Изм. Лист докум.

Подпись Дата Разработал Литер Лист Листов Проверил Руковод.

Н. контр.

Утвердил оперативной, достаточной и надежной.

Большое внимание уделяется правильности отбора первичных и составления средних проб материалов, определению размеров проб контролируемых материалов, установлению мест и частоты отбора проб на отдельных стадиях производства.

Схемы оперативного и технологического контроля должны предусматривать максимальное использование средств механизации и автоматизации контрольных операций с применением новейших контрольно-измерительных приборов. 6.1.