В данном дипломном проекте для производства извести негашеной используем метод обжига известняка твердым топливом — антрацит в шахтной пересыпной вертикальной печи. Проектная мощность печи 50 т/сутки.
Шахтная печь характеризуется непрерывностью действия, пониженным расходом топлива и электроэнергии, а так же простотой в эксплуатации. Строительство их требует относительно небольших капиталовложений.
В данном проекте выбор шахтной печи связан также с физико-механическими свойствами и химическим составом известняка, видом топлива и требуемым качеством извести. Используемый известняк имеет твердую структуру, поэтому для его обжига наиболее приспособлена шахтная печь.
Вращающаяся печь более целесообразна для обжига мягкого сырья — мел и имеет ряд недостатков: большой расход металла на 1 т. мощности, повышенные капиталовложения и значительный расход электроэнергии.
В шахтной печи охлаждение извести происходит непосредственно в шахте, воздухом, подаваемым для процесса горения, а во вращающейся печи для охлаждения извести необходимо устанавливать холодильник.
Горение топлива в слое кускового материала шахтной печи имеет особенности:
1. Отсутствует сплошной горящий слой,
2.Поглощение тепла, затрачиваемого на разложение карбонатов, происходит непосредственно в зоне горения,
3.Горение осуществляется в потоке воздуха нагретого в зоне подогрева,
Для пересыпных печей нужны реже встречающиеся короткопламенные виды топлива. Использовать длиннопламенное топливо нельзя, так как уже в зоне подогрева будут выделяться горючие летучие вещества.
Воздух и горючие газы стремятся двигаться главным образом вдоль стенок шахты печи, поэтому ближе к стенкам загружают мелкий известняк, оказывающий большее сопротивление движению газов, а в центре — крупный. Топливо загружают на некотором расстоянии от стенок печи, так как это предупреждает образование приваров и способствует более длительной службе футеровки.
При обжиге известняк декарбонизируется и превращается в известь.
Известь негашеная — твердое вещество от белого до серого цветов, не пожароопасное. Молотая негашеная известь- порошкообразный продукт, полученный помолом комовой извести.
Строительную негашеную известь по времени гашения делят на быстрогасящуюся — не более 8 минут, среднегасящуюся- не более 25 минут, медленногасящуюся- более 25 минут.
Строительная негашеная известь применяется:
Технология производства извести
... используют для производства извести во вращающихся и шахтных печах (в зависимости ... производства, гидратная известь от производства ацетилена и др.). [4] 1.3 ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ Строительную известь ... топлива. Полученный при обжиге карбонатных пород полупродукт носит название комовой извести-кипелки. В дальнейшем она поступает на помол или гашение. Молотая негашеная известь ...
* строительство 25%
* металлургия 24%
* производство силикатного кирпича и силикатных изделий 24%
* химия 12%
* сельское хозяйство, коммунальное хозяйство 4,5%
* другие 10,5%
Молотую негашеную известь транспортируют в герметически закрытых металлических контейнерах или в бумажных битуминизированных мешках. Хранить молотую известь на открытом воздухе до потребления можно не более 10-15 суток, так как она постепенно гасится влагой воздуха и теряет активность.
Применение извести негашеной
Известь негашеную применяют в производстве карбида кальция и гипохлорита кальция.
В строительстве известь негашеную применяют для приготовления строительных растворов и бетонов, вяжущих материалов.
Известковые растворы, состоящие из извести и песка, служат для каменной кладки, причем они используются как без добавки других вяжущих материалов, так и в смеси с портландцементом.
Известковые растворы применяют также для штукатурки большей частью в смеси со строительным гипсом.
Известь применяют в смеси с различными добавками для получения так называемых известково- шлаковых, известково — глинистых и ряда других смешанных цементов.
В промышленности строительных материалов известь в большом количестве используют в производстве силикатного кирпича, силикатных и пеносиликатных изделий, шлакобетонных блоков, армированных крупноразмерных силикатных деталей и различных других строительных изделий.
Известь потребляют металлургическая (производство чугуна и стали) и химическая промышленность. Большое количество извести расходуется в производстве сахара (очистка сока сахарной свеклы и сахарного тростника), бумаги, целлюлозы, дезинфекционных средств.
В большом количестве известь применяют в производстве различных химических продуктов: кальцинированной, питьевой и каустической соды, хлорной извести, бертолетовой соли. Известь служит необходимым реагентом во многих химических процессах.
Известковые удобрения, различные известковые материалы используют в сельском хозяйстве для известкования почвы и обогащают ее кальцием для повышения плодородия.
Известковым раствором обрабатывают кожу животных, ткани, сырьевые материалы для производства клея.
Актуальность темы проекта
Благодаря наличию в регионе богатых залежей известняка Билютинского месторождения, доступности электрической энергии и водных ресурсов возможно эффективно производить такие энергоёмкие продукции как известь негашеная.
Актуальность производства извести негашеной связана со строительством в Иркутской области как жилых, так и промышленных объектов.
Гражданское и промышленное строительство является одним из приоритетных направлений развития региона, так как жилой фонд области постепенно приходит в ветхое состояние. Так, в г. Усолье-Сибирское большой процент аварийного и ветхого жилья.
Карбид кальция, полученный с помощью извести негашеной, служит сырьем для производства ацетилена, который в свою очередь применяется как в химическом синтезе, так и для газопламенной сварки и резки металла.
Повысить эффективность деятельности производства можно за счет снижения издержек производства и получение прибыли, которую необходимо направлять на инновационные проекты по освоению и внедрению новых технологий.
Важную роль в развитии и совершенствовании известкового производства играет квалификация и качество подготовки рабочих, осваивающих передовую технологию и оборудование.
1. Характеристика сырья
Билютинское месторождение известняка находится в 30 км. от города Улан-Удэ. Отдаленность месторождения от места переработки 580 км.
Известняк Билютинского месторождения имеет крупнокристаллическую структуру, известь из которого получается механически непрочная. (таблица 1.1)
Шахтные печи, работающие пересыпным способом требуют особого выбора топлива с малым содержанием золы, с малым выходом летучих веществ, дающие при горении короткое пламя. Например антрацит, коксик, тощие каменные угли. Печи, работающие пересыпным способом требуют сортированного топлива с высокой механической и термической стойкостью.
В данном проекте используется топливо антрацит Кемеровского месторождения (г.Кемерово).Отдаленность месторождения от места переработки 1500-2000 км. Антрацит — продукт раннего разложения растительных остатков. По внешнему виду отличается ярко — черным блеском. В составе антрацита преобладает углерод, водорода мало. Антрацит содержит мало летучих, поэтому имеет высокую температуру начала воспламенения. Антрацит горит коротким пламенем, бездымно и не спекается.
Таблица 1.1 Характеристика сырья, материалов, полупродуктов, энергоресурсов
|
Наименование сырья, материалов, полупродуктов |
ГОСТ, ТУ, ОСТ, регламент или методика на подготовку сырья, материалов и полупродуктов |
Показатель, обязательные для проверки ( наименование физической величины) |
Регламентируемые значения показателей с допустимыми отклонениями |
|
|
1. Известняк (углекислый кальций) |
ТУ 4820- 02- 03328-03-98 |
1. Массовая доля оксида кальция(СаО),%, не менее |
53,8 |
|
|
2.Массовая доля оксида магния (MgО), %, не более |
0,5 |
|||
|
3.Массовая доля диоксида кремния (SiО2), %, не более |
1,5 |
|||
|
4.Массовая доля суммы полуторных оксидов ( Fe2O3+Al2O3 ), %, не более |
1,4 |
|||
|
5. Массовая доля серы (S), % , не более |
1,5 |
|||
|
6. Массовая доля фосфора (Р), % , не более |
0,01 |
|||
|
Гранулометрический состав: а) массовая доля кусков размером менее 80 мм, %, не более б) Массовая доля кусков размером более 200 мм, % , не более |
7,0 7,0 |
|||
|
2. 2. Антрацит |
ГОСТ 2093-82 |
Гранулометрический состав: Массовая доля кусков менее нижнего предела, %, не более Массовая доля кусков более верхнего предела, %, не более |
10,0 20,0 |
|
|
1. |
ГОСТ 27588-91 или 11014-2001 или 27314 -91 |
Массовая доля общей влаги, %, не более |
10,0 |
|
|
1. |
ГОСТ 11022-95 |
Зольность, %, не более |
12,0 |
|
|
1. |
ГОСТ 6382- 2001 |
Выход летучих веществ, %, не более |
5,0 |
|
Таблица 1.2 Средний состав антрацита, %
|
Наименование месторождения |
Влага Wр, % |
Зола Ас, % |
Состав горючей массы , % (по весу) |
||||||
|
Кемеровское месторождение |
9,0 |
16,0 |
Sг |
Cг |
Hг |
Nг |
Oг |
Vг |
|
|
0,7 |
86,0 |
5,0 |
2,0 |
6,3 |
26 |
||||
2. Характеристика производимой продукции
|
Наименование Характеристика |
|
|
Готовая продукция известь негашеная |
|
|
Химическая формула СаО |
|
|
Структурная формула Са=О |
|
|
Молекулярная масса 56,078 |
|
|
Плотность 3,2 г/см3 |
|
|
Теплопроводность 0,62- 0,83 Вт (м К) |
|
По физико — химическим показателям известь негашеная должна соответствовать требованиям ТУ 5744-001-15008450-2004, указанным в таблице 2.1.
Технические требования к негашеной извести
|
Наименование показателей |
Норма |
|
|
1.Массовая доля оксида кальция (СаО) , %, не менее |
84,0 |
|
|
2.Массовая доля углекислого кальция в пересчете на диоксид углерода (СО 2), % 2.1. при использовании известняков с крупнокристаллической структурой, % , не более 2.2. при использовании известняков с мелкокристаллической структурой, % |
15 6-9 |
|
|
3. Массовая доля суммы полуторных оксидов железа и алюминия ( Fe2O3+Al2O3), %, не более |
2 |
|
|
4.Массовая доля диоксида кремния (SiО2) , %, не более |
2,7 |
|
|
5.Массовая доля оксида магния (MgО) , %, не более |
2 |
|
|
6. Массовая доля фосфора (Р), % , не более |
0,02 |
|
|
7. Массовая доля серы (S), % , не более |
0,1 |
|
|
8. Массовая доля кусков размером более 80 мм, %, не более |
10 |
|
|
9. Массовая доля кусков размером менее 3 мм, %, не более |
10 |
|
|
10. Средневзвешенный диаметр кусков извести для фракции размеров кусков 3-80 мм |
35-45 |
|
3. Описание технологического процесса
Стадии технологического процесса получения извести негашеной:
- прием известняка, антрацита , приготовление шихты и загрузка ее в известково- обжигательные печи
- обжиг известняка, получение извести негашеной, выгрузка из печи
- рассев, дробление, транспортирование негашеной извести.
Химизм процесса обжига известняка
Негашеную известь получают путем обжига известняков при температуре 1000-12000С.
Обжиг известняка (СаСО3 ) и получение извести (СаО) происходит за счет тепла, выделяемого при сгорании твердого топлива (антрацита) по реакции
СаСО3 t СаО+СО2
МgCO3 t MgO+CO2
При обжиге известняка происходит декарбонизация и превращение его в СаО. Решающее влияние на скорость разложения углекислого кальция оказывает температура. Заметное разложение углекислого кальция начинается уже при температуре 6000С, но реакция протекает медленно и не идет до конца.
При температуре 9000С происходит полное разложение углекислого кальция (СаСО3).
Разложение углекислого магния начинается при температуре 4000С, полное разложение — начинается с 7100С.
Длительность полного термического распада углекислого кальция зависит от температуры обжига, плотности и размера ее кусков. Так как известь отличается малой теплопроводностью, разложение углекислого кальция в кусках известняка распространяется медленно от поверхности куска к центру. Поэтому, чем больше размер кусков известняка, тем дольше должен длиться процесс обжига.
Примеси, содержащиеся в природном известняке:
— оксид магния (MgO).
При содержании до 7 % не вызывает существенного отощения извести, при более высоком содержании известь гасится медленнее, что объясняется пережогом окиси магния уже при 600-6500С и для которой обычная температура обжига извести слишком высока.
-глинистые примеси в виде диоксида кремния (SiO2 ), полуторных оксидов железа и алюминия (Fe2O3 и Al2O3), сернокислого кальция (СаSO4).
Они вступают во взаимодействие с оксидом кальция с образованием новых соединений. Полученные в процессе обжига соединения снижают активность извести.
На качество извести также влияет «недожог» — неразложившаяся часть известняка, которая находится в куске под слоем извести обожженной. «Недожог» вызывает большой расход извести, вследствие понижения ее активности. Причина превышения нормы «недожога»- нарушение технологии процесса обжига и низкое качество известняка. Отрицательно на качество извести влияет «пережог»- та часть извести, которая в естественных условиях не взаимодействует с водой в принятые сроки гашения. Пережог настолько замедляет гашение извести, что оно может заканчиваться в уже изготовленной кладке, вызывая разрушение активного оксида кальция. Количество « пережога» извести можно снизить при ее тонком измельчении.
Прием известняка, антрацита, приготовление шихты
Известняк поступает в полувагонах, думпкарах. Выгрузка известняка производиться на складе известняка в приемные бункера (1).
Антрацит поступает в полувагонах, выгрузка производится в один из приемных бункеров (1), где нет известняка.
Известняк из приемных бункеров (1) поступает на вибрационный питатель (2) , далее на ленточный конвейер (3) и через течку (4) на конвейер ящичный наклонный (5).
Образующаяся пыль известняка, антрацита от вибрационного питателя (2) и ленточного конвейера (3) улавливается пылеулавливающей установкой В-4, а с конвейера (5)- установкой В-2 . Пыль осаждается в циклонах типа ЦН-15 с пылесборниками (96), (98).
После пылеулавливающей установки В-4 пыль, по мере заполнения, выгружается в тракторную тележку и вывозится на полигон для дальнейшей реализации, а после установки В-2 постоянно выгружается в бункер известняковой мелочи (25).
Очищенный воздух с массовой концентрацией пыли известняка и антрацита не более 100 мг/м3 выбрасывается в атмосферу.
С ящичного конвейера (5) известняк поступает в течку (6) с колосниковой решеткой (7), на которой происходит отсев известняка с размерами кусков менее 80 мм (крошка известняковая).
Известняк фракции 80- 200 мм поступает в бункер (9), в нижней части которого имеется течка (18) для подачи известняка на открытый склад. Складирование известняка на открытом складе производится при помощи бульдозера. С открытого склада известняк при необходимости, загружается фронтальным погрузчиком в автомашины, и завозится в приемные бункера (поз. 11,2).
Отсеянная известняковая крошка, содержащая не более 10 % кусков размером более 80 мм, с массовой долей оксида кальция (СаО) не менее 46 %, оксида магния ( МgO) не более 2 % из течки (6) по течке (23) поступает в бункер известняковой мелочи (25), и далее через течку (27) выгружается в думпкары, которыми транспортируется в отвал или потребителю.
В случае необходимости (нехватка извести, производство карбида кальция), известняковая мелочь из бункера (25) выгружается на ленточный конвейер (56а), далее на чешуйчатый элеватор (56), через течку (27) поступает на ленточный конвейер (44а) и вместе с известью небольшими порциями передается для доизмельчения и реализации.
Перестановка думпкар производится маневренным устройством типа МУ-12.
Антрацит с ящичного конвейера (5) через течки (6а) поступает в бункер (11).
Из бункеров (9,11) известняк и антрацит поступают на пластинчатые питатели (14), где будут дозироваться в определенном соотношении с помощью реле времени (15) по времени:
известняк 9-15 с.,
антрацит 1,4- 2,4 с.,
что соответствует соотношению масс известняка и антрацита 11,5:1 (весовые части) в корзине скипового подъемника, масса которых периодически будет определяться взвешиванием на платформенных весах и должна соответствовать:
известняка 2047 кг,
антрацита 178 кг.
После пластинчатых питателей (14) шихта: известняк, антрацит по системе течек (17) поступает на скиповый подъемник (28) и транспортируется в приемные бункера- воронки (30).
Пылеулавливающая установка В-1 удаляет известняковую и угольную пыль от питателей. Пыль осаждается в циклонах типа ЦН-15 с пылесборником (95).
По мере заполнения, пыль выгружается в тракторную тележку и вывозится на полигон для дальнейшей реализации. Очищенный воздух с массовой концентрацией пыли известняка и антрацита не более 100 мг/м3, также сбрасывается в атмосферу.
Из бункера- воронки (30) шихта: известняк и антрацит поступают на вибрационный питатель (31), далее на ленточный передвижной конвейер (33), с помощью которого происходит загрузка шихты в известково — обжигательную печь (35) через загрузочное устройство (36), которое состоит из загрузочного бункера и четырех неподвижных круглых течек.
Известняковая и угольная пыль от вибрационного питателя улавливается пылеулавливающей установкой В-3. Осаждение пыли происходит также в циклонах типа ЦН-15 с пылесборником (97), затем, по мере заполнения выгружается в тракторную тележку и вывозится на полигон для дальнейшей реализации. Очищенный воздух с массовой концентрацией пыли известняка не более 100 мг/м3 выбрасывается в атмосферу.
Обжиг известняка, получение извести негашеной и выгрузка из печи
Обжиг известняка твердым топливом происходит в известково- обжигательной печи непрерывного действия с периодической загрузкой.
Шахтная печь представляет собой шахту, имеющую вид полого цилиндра, установленную вертикально на фундаменте. Цилиндрическая форма шахты способствует равномерному распределению и спусканию кусковых материалов по ее сечению и имеет меньшую поверхность объема печи, чем достигается минимальная потеря теплоты в окружающую среду.
В верхней части печь снабжена загрузочным устройством для загрузки шихты, а в нижней части- разгрузочным устройством для выгрузки извести.
Загрузочное устройство состоит из бункера — воронки и четырех неподвижных конических течек.
Выгрузочное устройство с вращающимися валками включает в себя механизм выгрузки с приводами валков, бункера и трехшлюзовый затвор.
Механизм выгрузки с вращающимися валками 10 выполнен в виде двух секций, распложенных по обе стороны от балки — рассекателя 8. Каждая секция состоит из десяти зубчатых валков диаметром 0,4 м и длиной 1,5 м, расстояние
Между торцами зубьев которых равно 60 мм. Зубцы валков выполнены из марганцовистой стали. Оси валков вращаются в подшипниках 19, снабженных водяным охлаждением, оси шестерен 20 — в подшипниках.
Каждые пять валков работают от самостоятельного привода, состоящего из электродвигателя 4 мощностью 1 кВт, клиноременной передачи 22, двух последовательно соединенных редукторов 5,3 и муфт 21,16,18. Вращение ведущего валка через шестерни 20 передается остальным четырем, причем в секции каждая пара валков вращается навстречу одна другой с частотой, которая регулируется в пределах 0…0,135 об/мин. Механизм выгрузки оборудован системой централизованной смазки.
Под опорными балками 9 предусмотрены окна 6, через которые оси валков выведены наружу печи. Окна заложены кирпичом. Для удобства обслуживания отдельных сборочных единиц механизма под балкой — рассекателем 8 устроен коридор.
Механизм выгрузки герметизируют трехшлюзовым затвором.
Механизм выгрузки с вращающимися валками надежен в работе. Благодаря раздельному регулированию частоты вращения валков каждой секции механизма, материал равномерно отбирается по поперечному сечению печи. Вращающиеся зубчатые валки легко дробят как крупные куски извести, так и комья сваров.
Внутреннюю часть шахты печи футеруют высокоглиноземистым огнеупорным кирпичом ( шамотный кирпич марки Д толщиной 345 мм), а наружный теплоизоляционный слой выполнен из огнеупорного кирпича (легковесный шамотный кирпич, толщиной 230 мм) и теплоизоляционной засыпки — трепел или молотый шамот. Толщина слоя засыпки 50-65 мм. Для увеличения прочности шахты ее заключают в металлический кожух из листовой углеродистой стали толщиной 8-10 мм или стягивают стальными бандажами. Зона обжига и подогрева имеет круглое поперечное сечение.
Процесс сгорания слоя топлива, смешанного с известняком происходит в несколько стадий: вначале из топлива выделяется влага, летучие вещества, затем образовавшийся твердый остаток сгорает в присутствии кислорода воздуха.
На скорость сгорания твердого топлива влияют три фактора:
1. Максимальная температура в печи. Зависит от удельного расхода твердого топлива, поэтому необходимо поддерживать расход его близким к минимальному.
2. Размеры кусков топлива. С увеличением размера кусков твердого топлива увеличивается высота зоны его горения в печи. Чем крупнее куски топлива, тем выше производительность печи и меньше вероятность пережога извести. Но размер кусков топлива не должен превышать размера кусков известняка. Удовлетворительные результаты получаются, если размер кусков топлива в 2 раза меньше размера кусков известняка. Применение твердого топлива с размеров кусков менее 25 мм приводит к его перерасходу, снижению производительности печи и ухудшению качества извести.
Также отрицательно влияет на процесс обжига неодинаковый фракционный состав известняка. При массовой доли кусков извести менее 80 мм более 7 % в известняке приводит к неравномерному распределению воздуха по сечению шахты, неполному сгоранию топлива, образованию в зоне обжига участков повышенных и низких температур, что приводит к недожогу или пережогу извести.
3. Давление поступающего воздуха. Необходимый для поддержания горения топлива атмосферный воздух, подается в шахту печи вентилятором типа ВМ-160 (82) давлением не более 5 кПа. Для отсоса уходящих газов установлены дымососы № 12 КПД 0,6. { Расчетная часть }
Шахтная печь по температурному режиму разделена на три технологические зоны :
1. Зона подогрева. Расположена в верхней части печи и занимает 55- 65 % ее полезной высоты. В этой зоне происходит сушка и нагрев шихты дымовыми газами, которые образуются в зоне обжига. Температура в этой зоне не выше 600 0С, которая определяется замером температуры футеровки первого кольца.
2. Зона обжига. Расположена в средней части шахты печи, занимает 10- 15 % ее полезной высоты и подразделяется на нижнюю и среднюю зоны обжига. В этой зоне сгорает основное количество топлива, достигается максимальная температура, необходимая для полного разложения углекислого кальция. Температура в нижней и средней зоне обжига не выше 1050 0 С. Замер температуры производится путем замера температуры футеровки второго кольца — нижняя зона обжига и третьего кольца- средняя зона обжига. При этой температуре происходит интенсивное разложение углекислого кальция на оксид кальция (известь негашеная) и диоксид углерода — дымовые газы.
При горении углерода топлива, кроме СО2, образуется оксид углерода (СО) в верхней части зоны, где кислорода недостаточно (зона восстановления), при неравномерном распределении топлива в шихте и повышенном удельном его расходе.
Разбавление слоя топлива инертным материалом (известняк) способствует дожиганию оксида углерода. Однако процесс сжигания оксида углерода не происходит полностью и ухудшается с увеличением содержания в шихте мелочи известняка, антрацита, которая забивает промежутки между кусками и тем самым препятствует перемешиванию газов.
Выходящие из зоны подогрева дымовые газы имеют химический состав:
Массовая доля СО2 15- 36 %
Массовая доля СО 0,2- 4,0 %
Далее дымовые газы поднимаются в верхнюю часть печи, т.е. зону подогрева, охлаждаются, проходя через слой шихты, проходят очистку от пыли в циклонах типа ЦН-15 и с температурой не выше 320 0С через эжектор сбрасывается в атмосферу. Регулирование температуры производится автоматически — при достижении максимальной температуры 320 0С, автоматически закрывается клапан на линии подачи атмосферного воздуха в печь.
3. Зона охлаждения. Расположена в нижней части шахты и занимает 25 — 30 % ее полезной высоты. В этой зоне известь негашеная опускается в нижнюю часть печи и охлаждается воздухом, подаваемым в печь для обеспечения процесса сгорания антрацита.
После обжига известь поступает на разгрузочное устройство (37) и затем в бункер под печью. Выгрузка извести из печи ведется непрерывно. Температура выгружаемой извести 500 С.
Рассев, дробление и транспортирование извести
Из бункера известь лотковым питателем (40) подается на ленточный конвейер (42), с него известь наклонным ящичным конвейером (44) подается в отделение выгрузки и рассева извести.
По системе течек с шибером (45), снабженной клапаном, известь поступает на одну из дробильно- сортировочных систем. Имеется две системы: рабочая и резервная.
В течке (45) установлена колосниковая решетка (46), на которой производится разделение извести на две фракции: 0-80 мм и более 80 мм.
Известь грануляцией более 80 мм поступает на щековую дробилку (50).
После дробления известь по течке (51) поступает на чешуйчатый элеватор (56), далее по ленточному конвейеру (44а) передается в отделение выгрузки, дробления и рассева извести.
Известь фракции 0-80 мм поступает на колосниковую решетку (поз. 46а), где происходит частичный отсев извести с размерами кусков 0-15 мм, а большая ее часть с размерами 15- 80 мм по течке (поз.47) поступает на чешуйчатый элеватор (56) и ленточным конвейером (44а) передается в отделение выгрузки, дробления и рассева извести.
Известь с размерами кусков 0-15 мм с массовой долей оксидов кальция и магния не менее 61,0 % и массовой долей оксида магния не более 3,0 % по течке (48) поступает на грохот инерционный (49), в котором производится рассев на известь с размерами кусков 5-15 мм и известковую мелочь 0-5 мм.
Известь с размерами кусков 5-15 мм по течке (49а) поступает на чешуйчатые элеваторы (691), которым подается в бункер (25а1), откуда по течке (27а1) загружается в контейнер, установленный на автомашине и транспортируется на открытый склад, далее по заявке потребителю.
Известь негашеная (отход производства) с размерами кусков до 5 мм и мелочь известковая с размерами кусков до 5 мм по течке (поз. 49б) поступает на чешуйчатый элеватор (692) и далее в бункер известковой мелочи (25а2), откуда по течке (27а2) загружается в автотранспорт и транспортируется на полигон промышленных отходов или по заявке потребителю.
Образующаяся известковая пыль от лоткового питателя (40), дробилки (50), конвейеров (42, 44, 44а), чешуйчатых элеваторов (56, 691,2) удаляется пылеулавливающей установкой В-5. Пыль осаждается в циклонах типа ЦН-15 с пылесборником (99).
Из пылесборника пыль выгружается постоянно в бункер (25а2).
Очищенный воздух с массовой концентрацией известковой пыли не более 100 мг/ м3 сбрасывается в атмосферу.
Обоснование выбора оборудования
1. Питатель вибрационный. Производительность 150 м3/ч. Выбор связан с его компактностью, герметичностью, простотой конструкции и надежностью работы. Служит для горизонтального перемещения известняка и антрацита из бункеров на ленточный конвейер.
2. Конвейер ленточный. Производительность 200 т/ч. Угол подъема 120.
Позволяет транспортировать груз до нескольких километров на угол до 200 по определенной территории , прост по конструкции.
3. Конвейер ящичный наклонный. Производительность по известняку 200 т/ч, по антрациту- 75 т/ч. Угол наклона 300 . Служит для вертикального перемещения груза.
4. Подъемник скиповый. Грузоподъемность 5 т, объем ковша 0,9 м3. На роликах по металлическим балкам с помощью троса и лебедки движется металлический ковш. Служат для перемещения материала на верх печи. Наиболее механизировано и отвечает технологии обжига известняков и техники безопасности.
5. Питатель пластинчатый. Производительность 200 т/ч. Транспортная система, состоящая из цепи с пластинчатыми лотками, приводной и натяжной станции. Питатели такого типа хорошо приспособлены для подачи крупнокусковых материалов; питатели надежно работают, подвергаясь давлению материала, не чувствительны к ударам.
6. Питатель лотковый. Производительность 15-40т/ч, число ходов 950 об/мин. Выполняется в виде движущегося горизонтального стола с неподвижными боковыми бортами и задней стенкой, которые образуют лоток. При помощи кривошипно-шатунного механизма стол совершает возвратно- поступательные движения. Служит для непрерывной выдачи материала из печи.
7. Грохот инерционный односитный. Производительность 20 т/ч. Угол наклона 120. Наклонное сито совершает частые колебания небольшого размаха. Происходит отделение кусков определенной крупности. Выбор объясняется следующими достоинствами этого грохота: при высокой частоте колебания сита его отверстия почти не забиваются материалом, высокая производительность и точность рассева, компактность, легкость регулирования и смены сит, меньший расход энергии.
8. Дробилка щековая СМД-108. Производительность 35 т/ч. Зазор щели 0-200мм. Выбор связан с простотой и надежностью конструкции, компактностью, легкостью обслуживания.
9. Элеватор чешуйчатый. Производительность 35 т/ч. Применятся для вертикального подъема материала на высоту. Ковши располагают вплотную друг к другу, чтобы материал не падал обратно в кожух элеватора, а поступал в приемный желоб. В этом случае материал при разгрузке скользит по задней стенке ниже расположенного ковша.
10. Устройство маневровое МУ-12. Служит для перестановки думпкар. Количество одновременно перемещаемых вагонов 12 шт., груженных общей массой 720 т.
11. Вентилятор ВМ-160. Производительность 160000 м3/ч. Служит для подачи атмосферного воздуха в печь. При выборе вентилятора учитывался его максимальный КПД.
12. Дымосос. Отличается от вентилятора усиленными деталями колеса, наличием броневого листа по образующей спирального кожуха. Служат для перемещения запыленных дымовых газов с высокой температурой. При выборе дымососа и электродвигателя для его привода пользуются аэродинамическими характеристиками.
13. Циклон ЦН-15. Класс эффективности V, большой пропускной способности. Выбор связан с тем, что в данном производстве, образующаяся пыль относится к I, II классу- крупнодисперсная. Определив группу пыли по ее дисперсности выбираем циклон типа ЦН-15. Более эффективен для механической очистки газового потока.
14.. Трехшлюзовый затвор — выбор этого затвора связан со следующими его достоинствами: переключающий механизм отрегулирован таким образом, что известь пропускается только при открытом клапане одной камеры; клапаны двух других камер в это время закрыты. Затвор герметизирует нижнюю часть шахты печи при давлении воздуха до 6 кПа. Цикл открывания затворов механизма — 20…40с.
4. Загрузочное устройство шахтной печи
Для загрузки шахтных печей сырьем и твердым топливом применяют скиповое загрузочное устройство.
Скиповое загрузочное устройство включает стационарный скиповый подъемник 6 и механизм загрузки 4.
Скиповой подъемник состоит из ствола, представляющего собой стальные направляющие балки 1, которые заключены в сварную ферму 3, ковша 2 вместимостью 0,5 — 3 м3 и электрической реверсивной лебедки 8. Ствол подъемника устанавливается под углом 60-800 к горизонту и опорами 5 прикрепляется к корпусу шахтной печи. Высота подъема ковша по вертикали зависит от высоты печи, скорость подъема ковша 0,4 — 0,6 м/с. Ковш перемещается по стволу подъемника с помощью стального каната 7 и системы блоков. С нижней и боковых сторон ствол ограждают металлической сеткой 9. Направляющие балки устанавливают на фундамент, расположенный в приямке подъемника. Вокруг приямка или в приямке подъемника устраивают сплошной настил, а приямок ограждают барьером, передняя часть которого выполняют съемной.
Скиповый подъемник оборудован двумя ковшами, которые двигаются и разгружаются синхронно: загруженный ковш поднимается одновременно с опусканием порожнего, один ковш выгружается одновременно с загрузкой другого. Такое устройство позволило снизить скорость движения ковша и массу металлоконструкций подъемника, уменьшить расход электроэнергии на привод лебедки. Подъемник оборудован системой для улавливания ковшей при обрыве каната, а лебедка снабжена блокировочными устройствами, отключающими ее при ослаблении или обрыве каната.
6. Расчетная часть
6.1 Пересчитаем химический состав известняка
Исходные данные:
Минералогический состав известняка в пересчете с таблицы 1.1
СаСО3=96,1 %
MgCO3=1 %
R2O3+SiO2=1,4 %
H2O=1,5 %
Таблица 6.1 Средний состав антрацита, %
|
Наименование месторождения |
Влага Wр, % |
Зола Ас, % |
Состав горючей массы , % (по весу) |
|||||||
|
Кемеровское месторождение |
9,0 |
16,0 |
Sг |
Cг |
Hг |
Nг |
Oг |
Vг |
Qнр, кДж/кг |
|
|
0,7 |
86,0 |
5,0 |
2,0 |
6,3 |
26 |
21186 |
||||
Коэффициент расхода воздуха принимаем б= 1,3
Производительность 50 т/ сутки
Относительная влажность воздуха 75 %, ц=10 d
Температура поступающего воздуха, известняка и каменного угля 100С
Температура уходящих газов 2000С
Температура выгружаемой извести 500С
Температура обжига 10500С
Степень обжига извести з=94 %
6.2 Материальный баланс процесса обжига известняка
Расчет состава и расхода известняка на 1 кг извести по массе.
Количество неразложившегося СаСО3 в извести определяем из равенства:
где СаСО3, MgCO3- их содержание в известняке, %
х- искомое количество неразложившегося СаСО3 в извести, %
56/100- выход СаО из 1 кг СаСО3,
40,3 и 84,3- молекулярная масса соответственно MgO и MgCO3,
СаО+MgO- активность извести (85 %)
Подставим значения в формулу и преобразуем:
54,3-0,56 . х=5,67 . х+7,934
Количество СО2, выделяющегося при обжиге 1 кг известняка:
СО2 из СаСО3 =
СО2 из MgСО3=
H2О =
Всего: 0,41 кг
Расход известняка на 1 кг извести стандартного качества составляет:
в=кг/кг
Количество разлагающегося при обжиге известняка :
СаСО3=96,1.з=96,1.0,94=90,33 кг
Неразложившийся остаток:
СаСО3= 96,1-90,33=5,77 кг
По реакциям посчитаем:
СаСО3 СаО+СО2
кг СаО
MgСО3 MgО+СО2
кг MgO
Суточная производительность по обжигу равна 50 т/сутки или 2,08 т/ч.
Для получения 50 т/сутки расход карбонатного сырья по массе:
50000. 1,69=84500 кг/сутки =0,98кг/сек
Таблица 6.2. Материальный баланс процесса обжига на 1 кг извести
|
Состав |
Количество компонентов, составляющих 1 кг известняка, кг |
Расход известняка на 1 кг извести, кг |
|
|
СаСО3 MgCO3 R2O3+SiO2 H2O |
0,961 0,01 0,014 0,015 |
1,624 0,017 0,0237 0,0253 |
|
|
итого |
1,0 |
1,69 |
|
Расход известняка на 1 кг извести:
1 кг — 1,69 кг 1 кг- 1,69 кг 1кг- 1,69 кг
0,961кг- х 0,01кг — х 0,014кг- х
х=1,624 кг (СаСО3) х= 0,017 кг (MgCO3) х= 0,0237кг( R2O3+SiO2)
1 кг- 1,69кг
0,015-х
х=0,0253 кг (Н2О)
Количество СаО, выпускаемого из печи равно 50,6 кг.
Содержание СаО в извести равно:
Из 100 кг известняка получается стандартной извести содержащей 85 % СаО:
кг
6.3 Расчет горения топлива
%
%
%
%
%
%
Состав рабочего топлива, %
|
Ср |
Нр |
Nр |
Oр |
Sр |
Aр |
Wр |
сумма |
|
|
65,74 |
3,82 |
1,52 |
4,82 |
0,53 |
14,56 |
9,0 |
100 |
|
Определяем теплоту сгорания рабочего топлива:
Qн= 339.Ср+1030.Нр-108,9(Ор-Sр)-25Wр
Qн= 339.65,74+1030.3,82-108,9. (4,82-0,53)- 25.9,0=25528,3кДж/кг
Находим теоретически необходимое количество сухого воздуха:
L0=0,0889.Ср + 0,265 . Нр -0,0333 (Ор- Sр)
L0=0,0889 . 65,74+ 0,265.3,82 -0,0333. ( 4,82 — 0,53) =6,71 м3/кг
Количество воздуха с учетом влажности атмосферного воздуха при d=10 г/кг сухого воздуха получим:
Определяем действительное количество воздуха при б=1,3:
Сухого Lб=1,3.6,71=8,72 м3/кг,
Атмосферного Lб, =1,3.6,82=8,87 м3/кг
Объем и состав продуктов горения при б=1,3:
VCO2=0,185 . Cр= 0,0185.65,74=1,216 м3/кг,
VSO2=0,007 . Sр= 0,007.0,53=0,0037 м3/кг,
VH2O=0,112 . Hр+0,0124.(Wp+100щp)+0,0016.d.Lб,
где щp=0
VH2O=0,112 . 3,82+0,0124.(9,0+100.0)+0,0016.10.8,72=0,679 м3/кг,
VN2=0,79 . Lб+0,008. Nр= 0,79.8,72+0,008.1,52=6,901 м3/кг,
VO2=0,21 . (б — 1).L0=0,21(1,3-1).6,71=0,423 м3/кг.
Общий объем продуктов горения при б=1,3
Vбп.г.= VCO2+ VSO2+ VH2O+ VN2+ VO2
Vбп.г.=1,216+0,0037+0,679+6,901+0,423=9,22 м3/кг
Определим процентный состав продуктов горения:
%
%
%
%
%
Всего: 100 %
Плотность газа:
- с СО2=1,977 кг/м3;
- с SO2= 2,852 кг/м3;
- с H2O=0,804 кг/м3;
- с N2 =1,251 кг/м3;
с O2 =1,429 кг/м3
кг/м3
Влагосодержание продуктов горения
г/кг
Таблица 6.3 Материальный баланс обжига на 100 кг известняка
|
Известняк |
Известь |
||||
|
Приход |
кг |
Расход |
кг |
% |
|
|
СаСО3 |
96,1 |
СаО |
50,6 |
86,8 |
|
|
MgCO3 |
1 |
MgO |
0,48 |
0,82 |
|
|
R2O3+SiO2 |
1,4 |
R2O3+SiO2 |
1,4 |
2,4 |
|
|
H2O |
1,5 |
СаСО3 |
5,8 |
9,95 |
|
|
сумма |
58,3 |
100 |
|||
|
Газ: |
|||||
|
СО2 из СаСО3 |
39 |
95,1 |
|||
|
СО2 из MgCO3 |
0,5 |
1,2 |
|||
|
Н2О известняка |
1,5 |
3,69 |
|||
|
Сумма |
41,0 |
100 |
|||
|
Итого |
100 |
Итого |
99,3 |
||
|
Невязка: 0,7 |
|||||
Невязка баланса составляет:100-99,3= 0,7
6.4 Расчет времени обжига известняка
Продолжительность обжига зависит от крупности кусков (зернового состава материала, загружаемого в печь, температурного перепада и коэффициента теплопередачи.
Время нахождения известняка в печи рассчитывают по зонам: в зоне нагревания фн, в зоне обжига фоб, и в зоне охлаждения фох.
ф= фн+ фоб+ фох
Для расчета ф принимаем показатели температуры:
Начало разложения известняка tp= 856 0С,
Температура известняка, выходящего из зоны обжига фоб,=940 0С,
Температура воздуха на входе в зону обжига фоб= 400 0С,
Средний радиус куска известняка r=0,06м.
Поскольку содержание MgCO3 в известняке мало при расчете времени последнего в печи это содержание не учитывают.
Количество теплоты, проходящее от среды к телу, зависит от температурного перепада, площади тела, времени соприкосновения фаз и коэффициента теплопередачи К, выражающего число Ватт, при разности температур 10С.
где
л-теплопроводность известняка — 2,3Вт/м2,
д- толщина подогреваемого слоя куска известняка, равная радиусу r, м
б- коэффициент теплоотдачи от газа к известняку, Вт/(м2.К)
для зоны нагрева б= 13,96 Вт/(м2.К)
для зоны обжига б=20,93 Вт/(м2.К)
для зоны охлаждения б= 11,63 Вт/(м2.К)
1. Зона нагрева. Чтобы нагреть кусок известняка от 10 0С до его температуры разложения 856 0С, ему следует сообщить количество теплоты
Q1=mc.(tp-tм), где
с- удельная теплоемкость известняка 2,33 кДж/кг.К
m- масса шара
с-плотность известняка, 2650 кг/м3
кг,
Тогда
Q1=2,396.2,33.(856-10)=4722,9 кДж
Количество теплоты, сообщаемое куску известняка во время нагрева
Q2=Kн.S. Дtн. tн. 10-3
где Кн- коэффициент теплопередачи в зоне подогрева, Вт/(м2К)
S-площадь поверхности куска известняка,м2
Дtн- разность температур. 0С
tн- время нахождения известняка в зоне нагрева, с;
Определим Кн, Дtн и S:
Вт/(м2с)
S=4рr2= 4.3,14.0,062=0,045 м2
0С
Q2= 10,19. 0,045.192. tн.10-3=0,088.tн
Так как Q1= Q2, то
4722,9=0,088.tн
tн=53669,3 с=14,9ч.
2. Зона обжига. Количество теплоты, поступающей при обжиге к шарообразному куску известняка через его поверхность
Q3=Kобж.S. Дtоб. tоб. 10-3
Для разложения этого куска известняка ему необходимо сообщить количество теплоты
Q4 ,=m.1782,7=2,396. 1782,7=4271,3 кДж,
где m- масса известняка ,
1782,7- удельное количество теплоты на разложение СаСО3, кДж/кг.
Учитывая, что в известняке содержится 96,1 % СаО и степень обжига 94 % получим:
Q4= 4271,3. 0,961.0,9033=3707,96 кДж
Для определения Кобж необходимо учесть среднюю теплопроводность известняка и извести
Вт/(м2К),
где л- теплопроводность известняка и извести
лизвести=0,62 Вт/(м2К),
лизв-ка=2,3 Вт/(м2К),
Вт/(м2К)
Площадь поверхности известняка:
S=4рr2= 4. 3,14.0,062=0,045 м2
Температурный перепад равен
0С
Q3=11,4. 0,045 . 152 . tоб. 10-3
Так как Q3= Q4, то
3707,96= 0,078 . tоб
tоб=47537,95 с=13,3 ч.
3. Зона охлаждения
Масса куска известняка после обжига:
кг,
где — масса куска известняка до обжига, кг
58,3/100- выход извести из 1 кг массы известняка.
При охлаждении куска до 500С он отдает количество теплоты
Q5=mc.(tобж. ,-tизв),
где с- удельная теплоемкость извести, кДж/(кг К) — 0,795
кДж
Количество теплоты, отдаваемое площадью поверхности куска извести в зоне охлаждения:
Q6=Kохл.S. Дtохл. tохл. 10-3
Определим Кохл, Дtохл и S:
Вт/(м2с)
Среднелогарифмическая разность температур:
0С
tобж ,= 940 0С
tобж в= 400 0С
tв = 10 0С
tизв = 50 0С
Q6=5,46.0,045. 192. tохл. 10-3
Так как Q5= Q6, то
988,57= 0,047 . tохл
tохл=21033,4 с=5,8 ч.
Общее время нахождения известняка в печи:
Т=14,9+13,3+5,8=34 ч.
6.5 Расчет конструктивных размеров шахтной печи
Полезный объем шахты Vш(м3) определяем из уравнения
Отсюда следует
где Р- производительность печи ( кг извести в сутки)
ф- время нахождения материала в печи, ч
г- масса 1 м3 извести, 800 кг/м3
Полезный объем шахты:
Отношение высоты шахты к среднему диаметру принимаем
Средний диаметр шахты определяем из выражения
где Н= 3. Dcp
Тогда средний диаметр печи
Высота шахты
Н=3. 3,35=10,05м
Суточный удельный съем с 1 м3 полезного объема шахты:
т
Суточный удельный съем с 1 м2 поперечного сечения шахты:
т
Высота зоны подогрева
Нпод=1,2. 35. Рs. dм2 . K1,
где dм- диаметр кусков известняка, 0,12 м
Нпод=1,2. 35. 7,62. 0,122 . 1,86=8,6 м
Высота зоны обжига
Нобж=1,5. 5,5. m. dм2 . K2,
где Vм- расход известняка с насыпным весом 1500 кг/м3 на 1 кг извести
м3
Vт- расход топлива с насыпным весом 1000 кг/м3 на 1 кг извести
К2=(Рs . dм)0,17=(7,62 . 0,12)0,17=0,983
Нобж=1,5 . 5,5 . 0,12 . 0,98. 4,5= 4,3м
Высота зоны охлаждения
Нохл=1,2 . 9 . Рs . dм2 .К1=2,2 м
6.6 Тепловой баланс шахтной печи
Приход тепла
6.6.1 Тепло от горения топлива
Qг= Qнр. В, кВт
где Qнр- теплота сгорания топлива, кДж/кг
В- расход топлива, нм/с
Qг=21186 . В
6.6.2 Тепло, вносимое подогретым топливом
Qт=Ст.tт .В, кВт
где Ст- средняя теплоемкость топлива, для сухого твердого топлива (антрацита), 0,908 кДж/кг0С,
tт- температура топлива, равная 100С
Qт=0,908.10. В=9,08.В
6.6.3 Тепло, вносимое подогретым воздухом
Qвоз=Lб. iвоз, . В, кВт
где Lб.- действительное количество воздуха, подаваемое для горения топлива, м3/м3
iвоз,- теплосодержание (энтальпия) воздуха, кДж/м3
iвоз= tвоз. Св= 10. 1,2971=12,971 кДж/м3
Qвоз=8,72 . 12,971. В=113,11 В
Расход тепла
6.6.4 Тепло, затраченное на нагрев материала
Qм=Р. (ск tk- cн. tн), кВт
где Р- производительность печи, кг/с
кг/с
ск tk- энтальпия материала, в конце нагрева до конечной температуры обжига, кДж/кг
cн. tн- энтальпия материала в начале нагрева при начальной температуре
tk= 1050 0С
Ск= 0,898 кДж/ кг 0 С
tн=100С
кДж/кг0С
Qм=0,6. (0,898. 1050- 1,2451. 10)=538,3 кВт
6.6.5 Расход тепла на испарение физической влаги из материала
Qисп= (2500-4,2. tн) . Wвл,
где 2500- скрытая теплота парообразования, кДж/кг влаги,
4,2- теплоемкость воды, кДж/кг
tн- температура влажных материалов, поступающих в печь, 0С.
Количество влаги, испаряемой из материала
где Рс- количество сухого материала, поступающего в печь , кг/с
Рс=Gс . Р, кг/с
Gс- теоретический расход сырья,
Р- производительность печи, кг/с.
где ппп- потери при прокаливании, (41%)
кг/кг
Рс= 1,69. 0,6=1,014 кг/с
кг/с
Qисп= (2500-4,2. 10) . 0,02=49,16 кВт
6.6.6 Тепло, затраченное на химические реакции при нагреве материала
Qхим= qхим . Gхим,
где qхим. — теплота , расходуемая на физико- химические процессы 1 кг исходного химического вещества в необожженном продукте, 1780 кДж/кг СаСО3,
Gхим- количество исходного химического вещества в материале, загружаемом в печь,
Gхим=0,01. n. Рс, кг/с,
n- процентное содержание исходного химического вещества в сухой массе материала, %
Рс- количество сухого материала, поступающего в печь, кг/с
Gхим=0,01. 86,79. 1,014=0,88 кг/с,
Qхим= 1780 . 0,88=1566,4 кВт
6.6.7 Потери тепла с уходящими продуктами горения
Qдым=Vдым.. i дым, кВт
где Vдым.- объем продуктов горения, уходящих из рабочего пространства печи, с учетом подсосов окружающего воздуха, м3/с,
i дым= Сдым. tдым.- энтальпия продуктов горения при температуре уходящих газов, кДж/ м3.
Vдым= В .[ Vп.г. + (б-1).
L0]
Vдым=В. [ 9,22 + (1,3-1).
6,71]=11,23. В, м3/с
i 200дым =290 кДж/м3 (по i- t- диаграмме)
Qдым=11,23. В . 290=3256,7 . В , кВт
Вместе с продуктами горения топлива из рабочего пространства печи уносятся продукты дегидратации и диссоциации материалов (СО2 и Н2О) и пыль (унос) сухого материала, что обуславливает дополнительные потери тепла с уходящими газами.
При полном разложении содержащихся в материале СаСО3 и МgCO3 выделяется СО2
V, СО2= 0,01 . Рс ( 0,4. СаО+0,553.МgO), м3/с
где СаО и МgO- содержание окислов в обожженном продукте, %
V, СО2= 0,01 .1,014 ( 0,4. 50,6+0,553.0,48)= 0,208 м3/с
Количество гидратной влаги в материале
V, Н2О= 0,0124 . Рс ( ппп- СО2), м3/с,
где ппп- потери при прокаливании , % от веса сухого материала,
СО2- количество СО2 , выделившееся при декарбонизации, %
СО2=0,786 СаО+ 1,09 МgO = 0,786. 50,6+ 1,09. 0,48= 40,29 %
V, Н2О= 0,0124 . 1,014 ( 41- 40,29)=0,01 м3/с
Находим потери тепла с уходящими продуктами разложения при 2000 С
Qдис= VСО2 . iСО2+ VН2О . i Н2О
Qдис= 0,208 . 357,6 + 0,02. 304,4=77,42 кВт
Потери тепла с пылью , уносимой с продуктами горения в атмосферу
Qун=G ун. С ун . t газ, кВт
G ун- количество уносимой из печи сырьевой пыли, кг/с
кВт,
где аун- количество уносимой из печи сырьевой пыли, % от расхода сухого сырья
в- степень полноты декарбонизации безвозвратного уноса, в=0,3
сун- теплоемкость уносимой пыли , для шахтной печи сун= 1,1 кДж/кг 0 С
t газ- температура уходящих газов
Qун=0,004. 1,1 . 200=0,9 кВт
6.6.8 Потери тепла в окружающую среду
Qокр= Qнр . В. а2,
где а2- отношение потерянного количества теплоты в окружающую среду к количеству теплоты, вносимой в шахту печи топливом (принимаем 4 % )
Qокр= 21186 . В. 0,04= 847,44 . В, кВт
6.6.9 Неучтенные потери тепла вследствие неполноты горения топлива, утечки газов из рабочего пространства печи
Qнеучт= (0,03 ч 0,05) Qнр . В
Qнеучт= 0,04. 21186 . В=847,44 В, кВт
6.6.10 Из теплового баланса печи находим В
Qг+Qв+Qтоп= Qм+Qисп+Qхим+ Qдис+Qдым+Qун+Qокр+Qнеучт
21186 . В+ 113,11 В+ 10,5.В=538,3+49,16+1566,4+77,42 +3256,7 . В+0,9 +847,44 . В+847,44 В
16358,03. В=2232,18
В=0,14 кг/с- расход топлива
Таблица 6.6.1 Тепловой баланс печи
|
Наименование статьи |
кВт |
% |
|
|
Приход тепла 1. Тепло от горения топлива, Qг 2. Тепло,вносимое подогретым топливом, Qтоп 3.Тепло, вносимое подогретым воздухом, Qв |
2966,04 1,2712 15,8354 |
99,4 0,049 0,53 |
|
|
Всего: |
2983,15 |
100 |
|
|
Расход топлива 1. Тепло, затраченное на нагрев материала, Qм 2.Расход тепла на испарение физической влаги из материала, Qисп 3. Тепло, затраченное на химические реакции при нагреве материала, Qхим 4. Потери тепла с уходящими продуктами горения, Qдым 5.Потери тепла с уходящими продуктами разложения , Qдис 6.Потери тепла с пылью , уносимой с продуктами горения в атмосферу, Qун 7.Потери тепла в окружающую среду, Qокр 8.Неучтенные потери тепла , Qнеучт Всего: Невязка: |
538,3 49,16 1566,4 455,938 77,42 0,9 118,64 118,64 2925,4 |
18,9 1,8 53,4 15,3 2,6 0,03 4,0 4,0 100 |
|
6.7 Состав и количество, отходящих из печи газов на 1 кг. извести
- От сгорания топлива
VСО2=VСО2 п.г . В=1,216 . 0,14= 0,17 м3
- от разложившихся СаСО3 и МgCO3
где Vm- объем Авогадро- 22,4
м3
Всего
VCO2= 0,17+0,34=0,51 м3
GCO2= VCO2. сCO2
GCO2= 0,51. 1,977=1,1кг
Водяных паров:
- от сгорания топлива
VН2О=VН2О п.г . В=0,679. 0,14= 0,1м3
- от нагрева известняка
Всего Н20:
VН2О=0,1+0,031=0, 131 м3
GH2O= 0,131. 0,804=0,11 кг
VN2= 6,901. 0,14=0,97 м3
G N2= 0,97. 1,251=1,21 кг
VO2= 0,423. 0,14=0,06 м3
G O2= 0,06. 1,429=0,09 кг
Vб= 0,51+0,131+0,97+0,06=1,67 м3
G б=1,1+0,11+1,21+0,09=2,51 м3
Расход воздуха:
VO2= 1,944. 0,14=0,27 м3
G O2= 0,27. 1,429=0,38 кг
VN2= 7,189. 0,14=1,01 м3
G N2= 1,01. 1,251=1,26 кг
Всего воздуха:
Vв= VN2+VO2=0,27+1,01=1,28 м3
Gв= 0,386+1,264=1,64 кг
Объемный расход дымовых газов
Vб=( 1,67.120000)/24=3480 м3 / ч
На основании расчета составим материальный баланс печи на 1 кг. извести
Таблица 6.7.1 Материальный баланс печи на 1 кг. извести
|
Приход |
Кол-во, кг |
Расход |
Кол-во, кг |
|
|
СаСО3 |
1,624 |
известь |
1 |
|
|
МgCO3 |
0,017 |
|||
|
R2O+ SiO2 |
0,0237 |
|||
|
H2O |
0,0253 |
|||
|
Итого |
1,69 |
Итого |
1 |
|
|
Топливо |
Отходящие газы |
|||
|
О2 |
0,38 |
СО2 |
1,1 |
|
|
N2 |
1,26 |
Н2О |
0,11 |
|
|
антрацит |
0,147 |
О2 |
0,09 |
|
|
N2 |
1,21 |
|||
|
Итого |
1,79 |
Итого |
2,51 |
|
|
Всего |
3,48 |
Всего |
3,51 |
|
Невязка баланса:
6.8 Аэродинамический расчет
Объемный расход при температуре уходящих газов 2000С
в=1/273- бином расширения газов
м3/ч
6.8.1 Зона подогрева
с0=1,32 кг/м3
t=6000C
Скорость движения газов
Критерий Рейнольдса
нt- кинематическая вязкость газов- 0,0000936 м2/ с,
ц-пористость слоя
хt- скорость газа при данной температуре, м/с
В зависимости от критерия Re находим коэффициент сопротивления кусковых материалов — лс=24.
Сопротивление слоя кусковых материалов:
Н- высота слоя материала, м (10,05*60%=6 м)
с- плотность газов, кг/м3
х0- скорость газов, отнесенная к полному сечению оболочки
6.8.2 Зона обжига
хt= 0,0001857
ц=0,38
t=10500 C
В зависимости от критерия Re находим коэффициент сопротивления кусковых материалов — лс=25.
Сопротивление слоя кусковых материалов:
6.8.3 Зона охлаждения
Сопротивление слоя кусковых материалов:
Общее аэродинамическое сопротивление
h сл= 167 Па
Производительность дымососа — 7236 м3 / ч
Для отсоса уходящих газов по номограмме подбираем дымосос низкого давления №14, КПД= 0,65.
7. Безопасность жизнедеятельности
Значение охраны труда
Охрана труда — это система законодательных, социально- экономических, организационных, технических, санитарно- гигиенических мероприятий по созданию условий, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.
Охрана труда призвана оградить здоровье трудящихся от производственных вредностей и несчастных случаев и обеспечить наиболее благоприятные условия, способствующие повышению производительности труда и качеству работ.
Одним из основных требований охраны труда является комплексная механизация и автоматизация тяжелых, опасных и вредных для здоровья и жизни производственных процессов.
Охрана труда на предприятиях огнеупорной промышленности — неотъемлемая часть производства и должна обеспечиваться на всех стадиях производственного процесса.
7.1 Общая характеристика опасных и вредных факторов
Опасный производственный фактор- фактор среды и трудового процесса, который может быть причиной травмы, отравления, смерти.
Вредный производственный фактор- вызывает профессиональную патологию, снижение работоспособности, может привести к нарушению здоровья потомства.
Технологический процесс получения извести негашеной имеет ряд опасностей.
Пожароопасность- возможно загорание углеродсодержащих материалов, смазочных масел, бытовых помещений, кладовых при нарушении норм пожарной безопасности.
Газоопасность- возможно выделение дымовых газов, содержащих токсичные газы: оксид углерода выше ПДК 20 мг/м3 и диоксид углерода в рабочем помещении корпуса №4 в случаях, когда течки загрузочного устройства не заполнены шихтой.
Возможность получения термических ожогов — при обслуживании известково — обжигательной печи вследствие нарушения правил ношения спецодежды, нарушения норм технологического режима, работы на неисправном оборудовании.
Возможность получения химических ожогов- вследствие попадания известковой пыли на влажную кожу при выгрузке извести из печи, транспортировании, дроблении без использования защитных средств.
Возможность поражения электрическим током- при работе на незаземленном оборудовании, пользовании неисправным электроинструментом при выполнении работ с нарушением правил ПТЭ и ПТБ электроустановок потребителей.
Возможность получения механических травм — при выполнении работ на высоте, погрузочно — разгрузочных работ и при обслуживании вращающихся, движущихся механизмов и т.д.
Возможность получения травм глаз — в результате попадания известковой, известняковой, антрацитовой пыли при погрузке отходов, уборке пыли с транспортных механизмов и в производственных помещениях, выгрузке пыли из циклонов при нарушении соответствующих инструкций и работе без защитных очков.
