Проектирование цементных заводов (стр. 37 )

Таблица 8.33

Значение корректирующего коэффициента с

Режим работы	Тип мельницы	Коэффициент
Открытый цикл	Многомерные мельницы (3-4 камеры) Двухкамерные мельницы	1,0 0,9
Замкнутый цикл	Мельницы с воздушным сепаратором	1,3-1,5

Для учета влияния тонкости помола служит коэффициент Ь, значение которого зависит от остатка размалываемого материала на сите 008 и при 10% остатка принимается равным единице (табл. 8.32).

Мощность привода. Мощность, потребляемая шаровой мель­ницей, определяется по формуле:

Мощность привода определяется с учетом механического КПД (г\). Для мельниц с центральным приводом КПД принимается равным 0,90—0,94,

(8.102)

где V – полезный объем мельницы, м3; D – диаметр мельницы в свету, м; G – вес мелющих тел, т.

Для мельниц с центральным приводом КПД принимается рав­ным 0,90—0,94, для мельниц с периферийным приводом 0,85—0,88.

8.8. РАСЧЕТЫ СУШИЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 8.8.1 Расчет сушильных барабанов

Определение основных размеров сушильного барабана при­ближенно рассчитывается исходя из величины удельного паронапряжения gw (напряжения объема барабана по влаге), кг/м - ч. Величина влагосъема зависит от вида материала, размера кусков, начальной и конечной влажности, а также температуры сушиль­ного агента.

Экспериментальные данные об удельном паронапряжении при размере частиц материала 30 мм и конечной влажности 1% приведены на номограмме рис. 8.5.

Выбор значений конечной влажности сырьевых материалов зависит от технологии их дальнейшей переработки. В случае, если предполагается их последующий помол в сырьевых мельницах, использующих тепло отходящих печных газов, то конеч­ную влажность принимают 7—9%.

Если после сушки в барабане материал в мельнице подвер­гается только помолу, то конечная влажность должна быть не более 1—2%.

Для определения объема барабана Уб вначале находят коли­чество испаряемой при сушке влаги Gw, кг/ч:

(8.103)

где q — производительность барабана по высушенному матери­алу, кг/ч; Wi — влажность материала, поступающего в барабан, %; W2 — влажность высушенного материала, %.

Диаметр барабана (м) определяют из соотношений 8.104 и 8.105.

(8.104)

Принимая ориентировочное значение диаметра проектируемо­го барабана D6 (руководствуясь данными табл. 7.13), определяют длину барабана 1б, (м):

Длительность пребывания материала в сушильном барабане составляет

(8.106)

где qh — насыпная масса материала, кг/м3; <р — коэффи­циент заполнения сушильного барабана материалом, (ср = = 0,104-0,25).

Насыпная масса некоторых материалов цементного производ­ства составляет, кг/м3: песка — 1200—1300; глины дробленой влажной — 1600—1800; глины дробленой сухой — 1400—1600; глинистого сланца — 1400—1500; известняка после вторичного дробления — 1400—1600; угля антрацита — 900; орешка — 800; бурого угля — 700; шлака доменного гранулированного (с влаж­ностью до 30%) — 700—1000; шлака доменного гранулированного сухого — 500—800; боксита дробленого — 1200—1350; золы влаж­ной — 500—900; золы сухой — 400—700.

Частоту вращения барабана п, об/мин, подсчитывают по при­ближенной формуле

(8.107)

Соотношение между диаметром и длиной барабана обычно составляет

Определив расчетом De и 1б, выбирают близкий по размерам сушильный барабан и затем уточняют его производительность путем перерасчета. Для получения более точных данных следует пользоваться номограммами (Нормы технологического проекти­рования цементных заводов. С-П.: Концерн «Цемент», 1991), по­зволяющими учесть влияние на величину удельного паросьема различных факторов:

1) размера кусков материала (с уменьшением размера кусков паросъем с 1 м3 объема барабана увеличивается);

2) системы внутренних теплообменных устройств;

3) начальной и конечной влажности материала;

4) температуры, влагосодержания и скорости сушильного агента.

При расчете объема газов, направляющихся в аспирационную систему, учитывают подсос воздуха (до 25%) на участке от су­шильного барабана до дымососа.

Таблица 8.34

Значение экспериментальных коэффициентов m, k и σ

Теплообменник	m	K	σ
		Прямоток	Противоток
Лопастной или цепной	0,5	0,2-0,7	0,5-0,7	0,04-0,07
Ячейково-секторный	1,0	0,7-1,2	1,2-2,0	0,01-0,02

Мощность привода (кВт) ориентировочно рассчитывается по формуле

(8.108)

где a — экспериментальный коэффициент (табл. 8.34)

Расчетные параметры сравниваются со справочными данными и в случае значительных отклонений подлежат проверке и кор­ректированию. Расход топлива на сушку может быть определен ориентировочно по номограмме рис. 8.6.

8.8.2 Расчет сушилmy-размольных агрегатов

В этих агрегатах одновременно измельчают и сушат сырье­вые материалы: известняк, доменный шлак и др., а также уголь. Совмещение в одном агрегате процессов сушки и размола позволяет повысить производительность труда, экономить капи­таловложения, снизить стоимость оборудования за счет сокра­щения количества единиц оборудования.

Сушильно-размольные агрегаты, применяемые в цементном производстве, можно разделить на две основные группы: тихо­ходные размольные машины типа шаровых мельниц и быстро­ходные размольные мельницы — молотковые, сепараторные, ро­ликовые (валковые), шаровые кольцевые и др.

Так как измельченный материал выносится из агрегатов сушильным агентом, они работают только по прямоточной схе­ме.

Расчет сводится к определению размольной и сушильной про­изводительности, а также удельных расходов электроэнергии и топлива. Размольная производительность прямо пропорциональна размолоспособности материала и обратно пропорциональна за­данной тонкости помола.

Размольная производительность Gp, т/ч, может быть опреде­лена по эмпирическим формулам, найденным при исследовании размола каменноугольного топлива:

для шаровых сепараторных мельниц

(8.109)

для молотковых сепараторных мельниц

(8.110)

где С — параметр, значение которого зависит от конструкцион­ных особенностей мельницы и определяется из выражений: для шаровых сепараторных мельниц

где DM и 1М — внутренний диаметр и длина мельницы, м; п — частота вращения, об/мин.; для шаровой мельницы

(8.112)

для молотковых сепараторных мельниц

(8.113)

где Dp и L — диаметр и длина ротора молотковой мельницы; IN — максимальная удельная нагрузка на ротор мельницы: для мельниц ММА IN»50 кВт/м2; для мельниц ММТ IN»45 кВт/м2; Nx — мощность, потребляемая молотковой мельницей при холо­стом ходе, кВт.

(8.114)

где а — коэффициент, равный 1,28 для мельниц типа ММА и 1,1 для мельниц типа ММТ;

Zo и Z — число бил в молотковой мельнице по паспортным данным и в фактическом исполнении.

В уравнении (8.115) <р — доля объема барабана шаровой мель­ницы, занятого шарами

(8.115)

roos — остаток при просеивании готового продукта через сито № 000, %; тш — масса шаровой загрузки, т;

k — коэффициент размолоспособности материала, который может быть найден из уравнения:

(8.116)

где Кло — лабораторный коэффициент относительной размолос­пособности материала; По — поправочный коэффициент на круп­ность дробления; nWl — коэффициент, учитывающий влияние влажности материала на его размолоспособность; ITW — коэф­фициент пересчета со средней влажности материала в процессе размола и сушки на начальную влажность:

где W – средняя влажность материала в процессе размола и сушки, %:

для шаровых сепараторных мельниц

для молотковых сепараторных мельниц

где Wc, Wn и W0 — соответственно, начальная, конечная и гиг­роскопическая влажность материала, %.

Значение коэффициента размалываемое™ Кло определяется путем размола пробы топлива в лабораторной барабанной мель­нице (методика ВТИ). В качестве эталона принят донецкий ан­трацит АШ (антрацитовый штыб), для которого Кло = 1 и Roos = 69,2%. Для других видов топлива 0,8<Кло<2,5. Удель­ный расход электроэнергии при размоле эталонного материала (уголь АШ) сравнительно мало зависит от производительности и для шаровых сепараторных мельниц может быть принят для рас­чета ж 25 кВт-ч/т, а для молотковых сепараторных мельниц равным «9—10 кВт-ч/т.

Значение коэффициента размалываемое™ Кло ориентировоч­но может быть принято: для плотных известняков Кло»0,8—1,2, для рыхлых легкоизмельчаемых материалов (мел, известняк-ра­кушечник, глина и т. п.) Кло» 1,5—2,0.

Сушильная производительность является параметром, зависи­мым от размольной производительности Gp, и прямо пропорци­ональна необходимому удельному расходу сушильного агента Vc. a, найденному исходя из теплового баланса;

где qf — теплота испарения (расход тепла) физической влаги:

(8.117)

где AWb — масса физической влаги, удаляемой при сушке; tor — температура отходящих газов.

где Wc и Wn — содержание физической влаги в сырье и в пол­ученном продукте. Яр — конечное теплосодержание (расход тепла) полученного продукта, включая пылеунос:

где Сп — массовая теплоемкость продукта, кДж/кг-с; t,, — тем­пература продукта, °С; (J — коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду через стенки установки, выраженные в долях единицы от начального теплосодержания сушильного агента (р = 0,2—0,3); q£ — начальное теплосодержание (приход тепла) рабочей массы исходного сырья:

(8.125)

где Сс — массовая теплоемкость сухого сырья, кДж/кг-°С; С„ —массовая теплоемкость влажного сырья, кДж/кг-°С; Сса — объемная теплоемкость сушильного агента, кДж/м3 • °С; Сог — объемная теплоемкость отходящих газов, кДж/м3-°°С; tca — температура сушильного агента, °С; tor — температура отходя­щих газов, °С.

При составлении теплового баланса шаровых сепараторных мельниц учитывается дополнительно поступающее тепло, выде­лившееся в результате работы трения шаровой загрузки — qSi (кДж на 1 кг сухого материала):

(8.126)

где г] — механический кпд мельницы, г\ = 0,85-=-0,88 для мельниц с периферийным приводом; NM — мощность привода мельницы, кВт; Gp — размольная производительность, т/ч.

Сушильную производительность оценивают по расходу су­шильного агента (м3/ч):

(8.127)

При определении необходимой производительности мельнич­ного вентилятора Уцент., м3/ч, при tor следует учитывать расходы сушильного агента и выделившихся из материала водяных паров AWBH принимать запас около 50%. Производительность мельнич­ного вентилятора рассчитывают по уравнению:

(8.128)

где Тог — температура отходящих газов в К; Тог = 273 -+- Тог, где tor — температура отходящих газов в °С; Т0 — абсолютная тем­пература, соответствующая О °С, Т0 = 273 °С.

Оценка эффективности работы сушильной установки оцени­вается путем расчета ее коэффициента полезного действия т)Су:

(8.129)

где q^ — расход тепла на испарение физической влаги (см. выше); q§ — расход тепла, уносимого из установки вместе с материалом и отходящими газами:

(8.130)

q" — начальное теплосодержание сушильного агента:

(8.131)

q5 — начальное содержание рабочей массы исходного сырья:

(8.132)

где Сс — массовая теплоемкость сухого сырья, кДж/кг-°С; Св — массовая теплоемкость влаги сырья, кДж/кг °С; wc — начальная влажность сырья, %; tc — начальная температура сырья.

Тепловой к. п.д. сушильной установки, как это следует из вы­шеприведенного уравнения (8.129), представляет собой отношение необходимого для проведения сушки тепла к общему расходу тепла.

Сушильно-размольные установки выбирают по их паспор­тным данным на основе параметров, характеризующих свой­ства перерабатываемого материала и полученных расчетом значений размольной и сушильной производительности — Gp, Vca и VBeHT.

При необходимости расчета дробилок с одновременной под­сушкой можно руководствоваться вышеизложенными принципами расчета.

8.9 РАСЧЕТ ВРАЩАЮЩИХСЯ ПЕЧЕЙ МОКРОГО СПОСОБА ПРОИЗВОДСТВА ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА

8.9.1 Методика расчета

При проектировании цехов с печами для обжига сырьевого шлама производится уточнение их производительности в зависи­мости от влажности шлама, состава сырьевой шихты и приме­няемых способов интенсификации процесса обжига (теплообменные устройства, минерализаторы и т. д.).

При использовании сырьевого шлама с начальной влажно­стью, отличной от значения W0(36 или 38%), указанной в пас­порте, производительность печи может быть ориентировочно оце­нена по формуле:

(8.133)

где Gw — производительность печи при фактической влажности сырьевого шлама; Gw — производительность печи по паспорту при влажности сырьевого шлама W0(36 или 38%); Kw — коэффициент, учитывающий влияние изменения влажности шлама на производительность печи — приближенно определяется по графи­ку (см. рис. 6.36).

При применении твердого топлива после корректировки про­изводительности печи производится расчет системы пылеуглеприготовления: определяют состав шихты топлива (по маркам) и характеристики форсуночного топлива: влажность, зольность, тонкость помола и теплота сгорания.

После этого производится выбор схемы пылеприготовления и расчет размольной производительности выбранной предваритель­но мельницы.

В случае несоответствия расчетной производительности задан­ным параметрам производится пересчет производительности мельницы при новых исходных данных (загрузка мельницы ме­лющими телами, степень вентиляции мельницы, тонкость помола форсуночного топлива, состав шихты топлива по маркам).

После получения данных, удовлетворяющих условиям нор­мальной работы печей, производится поверочный расчет потреб­ной мощности электродвигателя привода мельницы, а также теп­ловой и аэродинамический расчеты мельничной установки. Конечной целью теплового расчета является определение темпе­ратуры, количества сушильного агента, а также количества воз­духа, подсасываемого в мельничную установку.

Определение указанных параметров производится из тепло­вых балансов подсушивающего устройства и мельницы.

Расчет пылегазопроводов и выбор вспомогательного оборудо­вания (сепараторы, циклоны и т. п.) производится в соответствии с правилами взрывобезопасности, изложенными в «Правилах взрывобезопасности установок для приготовления и сжигания топлива в пылевидном состоянии» и в «Нормах расчета и про­ектирования пылеуглеприготовительных установок».

После уточнения производительности печи и расчета системы пылеприготовления производится тепловой расчет печи, который имеет целью определение удельного и часового расходов тепла и топлива на обжиг клинкера.

Тепловой расчет печи, запроектированной для работы на жид­ком и газообразном топливе, производится по аналогичной схеме.

Расход воздуха на сжигание топлива и объем отходящих газов определяются расчетом по элементарному составу топлива и сырья. Количество избыточного воздуха, сбрасываемого от колос­никового холодильника, определяется из теплового баланса хо­лодильника.

Выбор вспомогательного оборудования — циклонов, фильтров для очистки запыленных газов, тягодутьевых машин (вентилято­ров и дымососов), а также определение размеров газоходов про­изводится на основании аэродинамического расчета.

Ниже приводятся примеры тепловых расчетов вращающихся печей 05,0x185 м, оборудованных колосниковыми холодильни­ками.

В первом примере приведен тепловой расчет печи и системы пылеуглеприготовления (по индивидуальной схеме), во втором тепловой расчет печи, в которой в качестве тех­нологического топлива используется природный газ.

8.9.2 Пример теплового расчета установки пылеуглеприготов­ления для вращающейся печи 05,0x185 м

Определить основные параметры работы мельничной установ­ки: тип, размер и производительность мельницы, а также тепло­вой режим мельничной установки.

Исходные данные:

1) форсуночное топливо вращающихся печей — смесь подмо­сковного и донецкого тощего углей.

Характеристика углей

Наименование угля	Содержание в топливе, %
Ср	Нр	Sp	Op	Np	Ap	Wp	Wa	Wpmax	Kло	Vr	QpнкДж/кг (ккал/кг)
Подмосковный	29,1	2,2	2,9	8,7	0,6	23,5	33	8,0	37	1,75	45	10509(2510)
Донецкий	70,6	3,4	2,7	1,9	1,2	15,2	5,0	1,0	9,0	1,9	13	27424(6550)

2) Производительность печи Скл = 72 т клинкера/час при влажности шлама=38% (паспортные данные).

3) Температура отходящих газов tor = 220 °С.

4) Содержание СаО в сырье=45%.

5) П. п. п. шлама=35%.

6) Коэффициент избытка воздуха в печи ап = 1,1.

7) Содержание летучих в форсуночном топливе V* = 18— 20%.

8) Тонкость помола угольного порошка roos = 8,0%.

9) Температура газов после мельницы t™ = 80 °С.

10) Состав отходящих от печи газов Содержание:

COz — 16%

Н20 — 40,4%

02—1,03%

N2 - 42%

11} Температура наружного воздуха tB = 15 °С. 12) Теплоемкость форсуночного топлива Ст = 1,130 кДж/кг-•град.

13) Температура форсуночного топлива tT = 60 °С.

14) Рекомендуемая концентрация пыли за сепаратором Цсе«0,4

РАСЧЕТ

I. Определение состава и характеристик топлива

Для обеспечения нормального по количеству летучих состава форсуночного топлива необходимо принять шихтовку натураль­ных углей — подмосковного: донецкого тощего П : ДТ = 60% • : 40% =3:2.

Параметры смеси натуральных углей и форсуночного топ­лива.

1) Средняя влажность смеси натуральных углей:

2) Максимальная влажность смеси натуральных углей:

3) Влажность аналитическая смеси углей:

4) Зольность смеси натуральных углей:

5) Содержание летучих в смеси натуральных углей:

6) Теплота сгорания смеси натуральных углей (средняя):

7) Коэффициент размолоспособности для смеси углей:

8) Содержание летучих в форсуночном топливе при W* = — 5°/ — J /о-

9) Теплота сгорания форсуночного топлива (средняя)

где 25,12 — удельная теплота парообразования, МДж/кг.

10) Зольность форсуночного топлива:

11) Характеристика форсуночного топлива:

Наименоваие
С	Н	S	O	N	A	W	Qpн, кДж/кг
1. Смесь натуральных топлив	45,65	2,68	2,82	5,97	0,84	20,18	21,8	17375
2. Форсуночное топливо	55,5	3,26	3,43	7,26	1,02	24,5	5	20198

II. Определение производительности мельницы для размола угля