Проектирование цементных заводов (стр. 42 )

12. Тепловой баланс циклонного теплообменника и декарбонизатора.

Таблица 8.44

Приход тепла		%	Расход тепла		%
1. Теплота сгорания топлива в декарбонизаторе 0,0637х33494,4	2133,6	55,86	1. Декарбонизация CaCO3 и MgCO3 2114,0-309,6	1804,4	47,24
2. Теплосодержание топлива	0		2. Дегидратация каолина	34,3	0,90
3. Теплосодержание газа из печи 0,850х

Температура отходящих газов на выходе из циклонов IV сту­пени:

13. Тепловой баланс циклона I ступени и декарбонизатора

Температура материала, поступающего из циклона II ступени в декарбонизатор:

Для определения температуры материала на выходе из цик­лона III ст. составляется тепловой баланс циклонов II ст.

14. Тепловой баланс циклона II ст.

Подставляя значения в тепловой баланс, находим температуру материала в циклоне II ст.

Аналогично составляя уравнения теплового баланса III и IV ступеней, находим соответственно температуру материала в цик­лоне IV ст. и проверяем заданную в исходных данных темпера­туру отходящих газов из циклона IV ст.

При сходимости данных, полученных в результате теплового баланса с заданными величинами (расхождение не должно пре­вышать 5%), можно приступать к определению конструктивных размеров циклонного теплообменника.

15. Конструктивные размеры элементов циклонного теплооб­менника определяются на основании зависимостей, полученных на основании опытных данных.

Диаметр цилиндрической части циклона в свету определяется по формуле

(8.152)

где — секундный расход газов в циклонах в ма/с; Квх — коэффициент, характеризующий условие ввода га­за в циклон. Значение его рекомендуется принимать Рвх/Рц = = КВХ = 0,2054-0,159.

Входная скорость газа в циклон швх = 16—25 м/с.

Высота цилиндрической части циклона:

(8.153)

Сечение входного патрубка циклона

Юных — скорость газа на выходе из циклонов принимается в пре­делах 18—22 м/с; dn — диаметр выходного патрубка, м.

По данным опыта эксплуатации и конструирования, прини­мается двухветвевой теплообменник. Циклоны в I, II и III ступенях — по одному на ветвь. Циклоны IV ст.—по 2 на ветвь.

принимаем аХЬ = 3,3X1,6 м.

16. Циклоны I ст. (пример расчета)

Диаметр газохода II ст. принимаем 2,6 м.

При расчете циклона II ст. Квх можно принимать в пределах 0,18—0,185; в циклоне III ст. = 0,17 — 0,175; в циклоне IV ст.— 0,16—0,165.

Скорости в газоходах принимаются в пределах от 19 до 21 м/с, а во входных патрубках от 20 до 22 м/с. Толщину футеровки принимать: в газоходе и циклоне I ст., а также в декарбонизаторе, загрузочной головке и смесительной камере 300—315 мм;

в газоходе и циклоне II ст. 300—240 мм;

в газоходе и циклоне III ст. 220—300 мм.

Циклон и газоход IV ст. футеруются бетоном или штучным огнеупором толщиной 120—290 мм.

17. Декарбонизатор и вихревая горелка. Определение габа­ритных размеров.

Тепловая мощность, развиваемая сжигаемым топливом в декарбонизаторе, составит:

Расход топлива в вихревой горелке^ 0,00445 нм3/кг кл.

или

Объем топочной камеры вихревой горелки:

где Q*r — тепловое напряжение объема вихревой горелки реко­мендуется: 6,7-И2,5-106 кДж/м3ч.

Принимая Qvr = 8,37 кДж/м3ч-106, находим

Принимая диаметр топочной камеры горелки = 1300 мм, на­ходим высоту камеры Н т. к. = 1680 мм Объем топочной камеры декарбонизатора:

V$eK принимается = 2,514-4,19-106 кДж/м3, по конструктивным соображениям диаметр декарбонизатора по корпусу согласно ре­комендации, принимаем = 3600 мм. Необходимая высота декар­бонизатора при номинальной его нагрузке может быть принята равной — 6,2 м.

18. Прочие конструктивные размеры газоходов и воздухопро­водов определяются по расходам воздуха и газа и исходным данным, регламентирующим их скорости.

19. Аэродинамический расчет. Для определения аэродинами­ческого сопротивления системы, необходимо, в зависимости от состава и температуры газов на участках, определить плотность газа (воздуха) и концентрацию пыли в них. До проведения рас­чета необходимо выполнить схему расчета установки. Следует иметь в виду, что при выборе схемы и конструкции элементов установки нужно стремиться к получению минимального сопротивления тракта (главным образом за счет сокращения местных сопротивлений).

После определения плотности газа и концентрации пыли по участкам установки выполняется расчет сопротивления трактов установки.

Сопротивление циклонов определяется по формуле:

(8.157)

где швх — скорость газа на входе в циклон м/с; Qr — плотность газа кг/м3.

Сопротивление газоходов:

(8.158)

где (8.159)

(8.160)

Пример определения плотности газа <эг и концентрации мате­риала в газах, поступающих в циклон 1 ст — ц, п и выходящих из него ц, в...:

После определения общего сопротивления системы и часовых выходов газов производится выбор тягодутьевых машин, фильт­ров, аспирационных устройств установки для охлаждения и ув­лажнения газов, а также выбор горелочных устройств для печи и декарбонизатора.

8.11. ВЕНТИЛЯТОРЫ И ДЫМОСОСЫ

Вентиляторы предназначены для эвакуации из дробильных аг­регатов, мельниц, загружаемых емкостей, мест перегрузки и т. п., запыленного воздуха. Вентиляторы используются также для пнев­мотранспорта порошкообразных материалов при низком (не более 15 кПа) давлении в псевдосжиженном состоянии (с помощью аэро­желобов). Вентиляторы для отсоса запыл§цных дымовых газов на­зывают дымососами. Для сжигания газообразного и пылевидного топлива используют дутьевые вентиляторы. Крупные мельничные вентиляторы могут использоваться в качестве дымососов. По прин­ципу действия различают вентиляторы осевые и радиальные (цен­тробежные). Осевые применяют для перемещения относительно больших количеств воздуха при небольшом давлении (разреже­нии) — до 500—700 Па, а радиальные используются при значи­тельных давлениях (разрежениях) — до 3 кПа.

В зависимости от направления перемещения газов или возду­ха вентиляторы подразделяют на всасывающие и нагнетающие.

Количество дымовых газов вращающихся печей, в зависимо­сти от их размера, расхода топлива и режима обжига составляет от 80 до 800 тыс. м /ч, а объем аспирационного воздуха, отса­сываемого из помольных агрегатов, от 15 до 90 тыс. м3/ч.

Техническая характеристика мельничных вентиляторов при­ведена в табл. 8.47, а техническая характеристика дымососов для вращающихся печей дана в табл. 8.48.

Заводские характеристики дымососов и вентиляторов могут даваться не для каждого размера, а для определенной серии машин. Такие характеристики называются безразмерными и их пересчет на действительные производится по формулам: расход газа (воздуха), м3/с

(8.161)

полный напор, Па

(8.16 2)

мощность на валу, кВт

(8.163)

(8.164)

(8.165)

где V — коэффициент расхода (по безразмерной характеристике); Р — коэффициент полного напора; N— коэффициент потребляе­мой мощности; D — наружный диаметр ротора, м; о>2 — окружная скорость на диаметре D, м/с; п — частота вращения ротора, об/мин; g = 9,81 — ускорение свободного падения, м/с2.

При заданных (паспортных) величинах Vi, pi, ni, hi, di и qi пересчет характеристик вентиляторов на другие условия работы может быть произведен по формулам, приведенным в табл. 8.46.

где V — производительность (расход воздуха (газа)); Р — напор; п — число оборотов; D — наружный диаметр ротора; q — плот­ность воздуха (газа).

Как можно видеть из формул табл. 8.46, при увеличении, например, числа оборотов ротора, производительность вентиля­тора увеличивается пропорционально изменению скорости вра­щения ротора, а создаваемый вентилятором напор возрастает пропорционально квадрату отношений скоростей вращения. В связи с этим вентиляторы низкого давления могут быть исполь­зованы как вентиляторы среднего давления, и наоборот.

Встречаются ситуации, когда для обеспечения необходимого эксплуатационного режима требуется установка двух (и более) последовательно или параллельно работающих вентиляторов. Параллельное подключение вентиляторов дает повышение сум­марной производительности, а последовательное — увеличение суммарного напора.

Правильность выбора тягодутьевых машин проверяется сопо­ставлением их характеристик (производительности и напора) с характеристикой газовоздушного тракта технологического агрегата (зависимостью гидравличе­ского сопротивления тракта от скорости (производительности) газовоздушного потока).

На рис. 8.7 приведены ха­рактерные ситуации. Так, на­пример, кривая I (P — V), явля­ющаяся напорной характери­стикой дымососа и проходящая через точку А на кривой ха­рактеристики газового тракта, свидетельствует о полном сов­падении характеристик газово­го тракта и дымососа, однако выбор такого дымососа нельзя считать оправданным, т. к. от­сутствует резерв регулирова­ния, который должен быть око­ло 15—20 %. Кривая III, пересекающая кривую характеристики газового тракта в точке В, показывает, что развиваемое дымо­сосом давление (APi) недостаточно для обеспечения оптималь­ного эксплуатационного режима работы. В рассмотренной ситу­ации требуется либо реконструировать газовый тракт, обеспечив снижение его сопротивления, либо заменить дымосос на другой, характеризующийся более высоким напором. Кривая II, пере­секающая характеристику газового тракта (Н — V) в точке Б, показывает наличие у вентилятора избытка напора (APi) и производительности (AV). При избытке (резерве) этих харак­теристик на уровне 15—20% подбор дымососа следует считать правильным. Избыток давления и расхода уменьшается регу­лированием. На практике применяют три способа регулиро­вания дымососов (вентиляторов): дроссельный (шиберный), на­правляющими аппаратами и изменением числа оборотов. В первом случае регулирование осуществляется с помощью дрос­селей (шиберов), устанавливаемых на всасывающей или на на­гнетающей стороне вентилятора. Этот способ неэкономичен из-за больших потерь энергии на дросселирование. Установка шибера на всасывающей стороне дает меньшие потери, чем на напорной. При регулировании направляющими аппаратами из­менение характеристик осуществляется без введения в тракт дополнительного сопротивления. Поворотом лопаток направ­ляющего аппарата изменяется степень закручивания потока газа в сторону вращения ротора и, соответственно, развивае­мое им давление и потребляемая мощность. Потери энергии в этом случае меньше, чем в первом случае. Наиболее эф­фективно регулирование работы дымососов (вентиляторов) изменением частоты вращения ротора, которое достигается уста-норкой двигателя постоянного тока или вентильно-машинного электрического каскада, позволяющего плавно регулировать ча­стоту вращения ротора за счет изменения частоты питающего тока с возвратом энергии скольжения в питающую сеть, что снижает расход электроэнергии.

При установке спаренных (параллельно или последовательно) дымососов (вентиляторов) их суммарная характеристика должна соответствовать характеристике газового тракта установки. КПД дымососов должен быть не ниже 0,45. Мощность, потребляемая электродвигателем дымососа (вентилятора) — N9, кВт, определя­ется с учетом температуры газов и запыленности по формуле:

(8.166)

Установочная мощность:

(8.167)

где V — производительность, м3/ч; Р — полный напор, Па; т]„ — КПД вентилятора при заданных значениях V и Р; % — КПД передачи (с помощью муфты — 0,95; при клиноременной переда­че — 0,90; при плоскоременной — 0,85); ц, — концентрация пыли в газах, кг/кг; К — коэффициент запаса мощности (для центро­бежных вентиляторов — 1,15—1,20).

Таблица 8.48

Техническая характеристика дымососов для оснащения вращающихся печей

8.12. РАСЧЕТ СИСТЕМ ПНЕВМОТРАНСПОРТА

Пневматический транспорт является одним из прогрессивных способов внутри — и межцеховых перемещений сухих порошко­образных материалов и поэтому широко применяется на отече­ственных цементных заводах. Его преимущества — герметич­ность, гибкость трасс, независимость от погодных условий, возможность полной автоматизации процесса, небольшие капи­тальные затраты на строительство, лучшие, по сравнению с кон­вейерным транспортом, санитарно-гигиенические условия труда и др. На цементных заводах пневматическим способом переме­щается миллион тонн в год различных порошкообразных мате­риалов: сырьевой муки, технологической пыли, золы ТЭС, це­ментов различных марок и др.

8.12.1. Классификация пневмотранспортных установок

технике пневмотранспорта существуют множество различ­ный типов пневмотранспортных установок (ПТУ), классификация которых приводится на рис. 8.8

Любая пневмотранспортная установка включает в себя следу­ющие элементы: загрузочное устройство (питатель), транспорт­ный трубопровод с отводами (коленами) и переключателями, воз­духодувную машину, разгрузочное устройство с системой обеспыливания. На цементных заводах в основном применяются пневмотранспортные установки нагнетательного действия, спо­собные перемещать десятки и сотни тонн груза в час на рассто­яние от десятков метров до 1500 м, в т. ч. на высоту от не­скольких метров до 100 м. В качестве загрузочных устройств в них наибольшее распространение получили пневмовинтовые и пневмокамерные насосы. Ниже приведены основные технические данные пневмовинтовых насосов, (табл. 8.49)

Таблица 8.49

Наименование показателей	Единица измерения	Типы насосов
		ТА-39А	ТА-39А	ТА-41А	ТА-42А	ТА-14А	ТА-54	ТА-54-1
Призводительность по цементу	т/ч	36	63	63	110	36	70-110	40-70
Приведенная дальность подачи, не более	м	430	230	430	230	230	450	450
в т. ч. по вертикали	м	30	30	30	30	30	35	35
Внутренний диметр транспортного трубопрвода	мм	175	175	250	250	140	300	250
Потребное давление перед смесительной камерой, не более		0,4(4,0)	0,3(3,0)	0,4(4,0)	0,3 (3,0)
Устанвочная мощность электрдвигателя	кВт	75	55	132	110	30	132	75
Габаритные размеры:
длина	мм	4510	4295	4550	4500	3450	4215	3750
ширина	мм	970	970	970	970	640	1515	1420
высота	мм	1030	1030	1030	1030	870	1810	1705
Масса	кг	2430	2170	2750	2520	940	-	-

Преимущества пневмовинтовых насосов: непрерывность про­цесса транспортирования; небольшие габариты, несложность кон­струкции и системы управления. Недостатки: сравнительно вы­сокий добавочный расход электроэнергии на привод напорного шнека — 1,0—2,0 кВт-ч/т и сравнительно быстрый абразивный износ шнека, броневых втулок, обратного клапана, форсунок.