Барабанная сушильная печь

Федеральное агентство по образованию

ФГАОУ ВПО  «Уральский федеральный университет

имени первого  Президента России Б.Н. Ельцина»

Кафедра ТИМ 
 

Кафедра: Теплотехника и информатика в металлургии

Оценка  проекта: ________________________________

Члены комиссии: _______________________________

______________________________________________

______________________________________________ 
 

БАРАБАННАЯ  СУШИЛЬНАЯ ПЕЧЬ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ 10 ТОНН ГЛИНЫ В ЧАС 

К У Р С О В О Й   П Р О Е К Т

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

150102    ПЗ 

Руководитель 

____________  _________________________  Матюхин О.В.

Студент

гр. Мт – 380601(а) _________________________  Д.А. Сазонов 
 
 

Екатеринбург 2011

РЕФЕРАТ

       В состав курсового проекта входят:

пояснительная записка 19 с., 2 рис., 3 табл., 3источника;

графические материалы 1 лист, 1 спецификация. 

БАРАБАННАЯ  ПЕЧЬ, СУШКА,  ГЛИНА, МАЗУТ, ПРЯМОТОЧНАЯ  СХЕМА. 

       Целью курсового проекта является проектирование барабанной сушильной печи производительностью 10 тонн глины в час и расчет основных параметров процесса.

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………  4

1 КОНСТРУКЦИЯ  БАРАБАННЫХ СУШИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ………………    9

2 РАСЧЕТ БАРАБАННОЙ  СУШИЛЬНОЙ ПЕЧИ…………………………    13

 2.1 Расчет  горения топлива…………………………………………………    13

3 КОМПОНОВКА  РАБОЧЕГО ПРОСТРАНСТВА....……………………….. 16

4 РАСЧЕТ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО  И ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМОВ…………………………………………………………………….    17

5 РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО  БАЛАНСА…………………………………………  18

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………. 20

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ…………………………... 21 

 

ВВЕДЕНИЕ 

     В производстве многих строительных материалов основной технологической операцией, обеспечивающей необходимые качественные характеристики конечного продукта, является высокотемпературный обжиг исходных сырьевых смесей. Такие операции обязательны в производстве вяжущих, керамических, стеклянных и других строительных материалов.

     Одними  из наиболее широко применяемых для  этих целей печных агрегатов являются вращающиеся печи. Они представляют собой вращающийся на роликовых  опорах металлический барабан с  отношением длины к диаметру от 10 до 40, ось которого имеет небольшой  уклон, обеспечивающий передвижение обжигаемого  материала вдоль печи с необходимой  скоростью. Внутренность барабана футерована соответствующими огнеупорными материалами. Сжигание топлива в пламенном режиме осуществляют непосредственно в печном пространстве нижнего горячего конца печи. Сырьевую смесь подают в противоположный холодный верхний конец печи. Двигаясь навстречу материалу, дымовые газы в противотоке отдают ему тепло, нагревая до температур, необходимых для завершения физико-химических процессов, обусловливающих необходимые свойства получаемого строительного материала.

     Как тепловой технологический аппарат  вращающуюся печь характеризуют  следующие положительные особенности:

     1. Достижение равномерности температуры обжигаемого материала, обусловленной постоянным перемешиванием сырьевой смеси при вращении печи, чего нет, например, в различных слоевых печах (шахтные, колосниковые). Это обеспечивает равномерность обжига материалов во вращающейся печи и получение продукта высокого качества.

     2. Непрерывность и полная механизация  процесса обжига, облегчающие управление печью и создающие необходимые условия для автоматизации процесса обжига в этих печах.

     3. Высокая единичная мощность, обеспечивающая  большую производительность труда.  Так, наиболее распространенные в цементной промышленности вращающиеся печи имеют производительность 1800–3000 т/сут., а отдельные агрегаты – до 10000 т/сут., в то время как самая мощная шахтная печь для обжига цементного клинкера имеет производительность 288 т/сут., на обжиге извести – 350 т/сут.

     4. Высокая надежность в работе. Коэффициент использования календарного  времени для этих печей доходит до 0,91–0,98. На некоторых цементных заводах мокрого способа производства отдельные вращающиеся печи без остановки на смену футеровки работали более 500 сут.

     5. Высокая надежность при обжиге  спекающихся материалов, особенно  когда в высокотемпературной  зоне в материале появляется жидкая фаза. Благодаря вращению печи на поверхности футеровки в этой зоне образуется равномерная обмазка саморегулируемой толщины, препятствующая дальнейшему налипанию материала и одновременно защищающая огнеупоры от воздействия высоких температур. Это позволяет использовать вращающиеся печи для обжига различных по фазовому составу и спекаемости материалов. В шахтных печах, например, для обжига цементного клинкера к минералогическому составу последнего предъявляются жесткие требования по минимальному содержанию жидкой фазы, образующейся в зоне спекания, так как в противном случае образуются привары клинкера к неподвижному корпусу печи и сваривание клинкера в крупные глыбы, затрудняющие его выгрузку из печи.

     6. Универсальность по отношению  к видам топлива. Во вращающихся печах можно сжигать любые виды топлива: твердого, жидкого, газообразного, в то время как, например, в пересыпных слоевых печных агрегатах необходимо использовать только дефицитное тощее твердое топливо (кокс, антрацит). В последние годы во вращающихся печах успешно стали сжигать различные горючие отходы хозяйственной деятельности – изношенные автопокрышки, отработанные масла, растворители, краски, пластмассы, углеотходы, бытовой мусор и другие, экономя природное органическое топливо.

Такое вторичное топливо, например, в топливном балансе цементной промышленности многих передовых зарубежных стран превышает 20–30 %, а в Швейцарии составляет 41%. Универсальность вращающихся печей в отношении использования разных видов топлива расширяет энергетическую базу применения их в производстве строительных материалов.

     7. Экологичность вращающихся печей для обжига цементного клинкера при сжигании в них отходов, содержащих вредные вещества, так как последние вследствие высоких температур разлагаются на безвредные и связываются частицами уловленной пыли и минералами клинкера, не улетая в атмосферу. Так, сера улавливается на 99%, хлор – 88%, тяжелые металлы цинк и свинец – 99,9%. Так же полно связываются и удерживаются в клинкере Нв, Та, W и Сr. При этом качество цемента остается без изменений. Совершенствование способов производства цемента и конструкций установок с вращающимися печами в последнее десятилетие привело к двукратному уменьшению выбросов в атмосферу углекислого газа и десятикратному снижению выбросов оксидов азота. По мнению зарубежных исследователей, цементообжигательные вращающиеся печи в будущем могут наряду с биологическими системами оказаться способными свести к минимуму повторные выделения вредных отходов. Замена природных видов топлива горючими отходами разных отраслей поможет ликвидировать вредные отвалы этих отходов, а также уменьшить объемы добычи природного топлива, сводя к минимуму вред, наносимый природе.

     Все эти достоинства вращающихся  печей привели к их массовому применению в самых различных отраслях. На огнеупорных заводах в этих печах обжигают глину на шамот, магнезит и доломит; в химической промышленности их используют для производства соды, соединений хрома, бора, фтора, бария, серы, термофосфатов, цианида кальция; в металлургической промышленности – для получения оксида алюминия, обжига железистых флюсов для конверторной плавки стали. Во вращающихся печах обжигают известь, керамзит и другие строительные материалы. Самое же широкое распространение вращающиеся печи нашли в цементной промышленности. Здесь они являются основными установками, определяющими производственную мощность завода. Именно в этой отрасли они достигли наибольшего совершенства и эффективности.

     Однако  как тепловой аппарат вращающиеся  печи имеют большие недостатки. Главный  из них заключается в малой  поверхности теплопередачи в полой части печи. Обжигаемый материал занимает в объеме печи всего 7–10%, а тепло воспринимают только поверхности, обращенные к газовому потоку и футеровке, составляющие при толщине поверхностного слоя в 10 мм всего 6% объема материала, находящегося в печи; 96% объема материала находится внутри слоя и тепло от газа и футеровки не воспринимает. Это обуславливает большие размеры печи, особенно по длине, низкую удельную производительность, большую металло- и материалоемкость. Из-за недостаточной теплопередачи в полой части печи дымовые газы покидают печь с высокой температурой, снижая тепловой КПД печи. Этому же способствуют большие потери тепла в окружающую среду через корпус печи из-за малого коэффициента заполнения печи материалом.

     Развитие  и совершенствование конструкции  вращающихся печей шло именно в направлении устранения этих недостатков. Сначала считали большие потери тепла с отходящими газами неизбежным злом и строили установки для использования горячих отходящих газов для других целей – нагрева воды в котлах–утилизаторах, выработки электроэнергии, сушки сырьевых материалов, отопления. Затем стали удлинять печи и отношение ее длины к диаметру от 10 увеличили до 41. Это позволило в относительно холодных зонах устанавливать для увеличения поверхности теплопередачи внутренние теплообменники (цепные, ячейковые и др.)

     На  коротких действующих печах стали  устанавливать запечные аппараты с лучшими условиями теплопередачи для подготовки сырьевой смеси к обжигу. При мокром способе это были концентраторы–испарители шлама, при сухом – сначала конвейерные кальцинаторы, затем циклонные теплообменники.  

И, наконец, за печь вынесли основную теплозатратную операцию – разложение карбоната кальция в специальных реакторах–декарбонизаторах с дополнительным сжиганием в них до 60% топлива, необходимого для полного обжига цементного клинкера. Это позволило резко неэффективно работающей в тепловом отношении вращающейся печи и довести отношение длины к диаметру до 12–14, а для улучшения теплопередачи увеличить скорость вращения от 1 до 5 об/мин с соответствующим уменьшением угла наклона печи. Производительность печи одинакового диаметра после этого увеличилась более чем в 2 раза. Последние печи устанавливают всего на двух опорах с фрикционным приводом через опорные ролики.

     Современный тепловой агрегат, основной частью которого является вращающаяся печь, представляет собой сложную механическую и теплотехническую установку, включающую внутрипечные или выносные теплообменники, холодильники клинкера, устройства для сжигания разных видов топлива и пылеулавливания, тяго–дутьевые машины. 
 
 
 
 
 
 
 
 

                      

                        1.Конструкция барабанных сушильных печей 

     Основной  элемент барабанных вращающихся  печей — металлически сварной барабан 12 (рис. 1).  

 
 

Рисунок 1 Барабанная сушильная печь

1 – горелка;  2 – топка; 3 – смесительная камера; 4 – опорные ролики;

5 – фундамент;  6 – привод барабана; 7 – сборный бункер; 8 – разгрузочная камера; 9 – опорное кольцо; 10 – дымоход; 11 – уплотнительное устройство;

12 –  барабан печи; 13 – венцовая шестерня; 14 – бандаж; 15 – загрузочная течка; 16 – бункер влажного материала; 17 – отверстие для подачи воздуха на разбавление продуктов сгорания. 

На наружной поверхности барабана закрепляют два опорных стальных бандажа 14 в виде неразрывных колец шириной 150–250 мм. Каждый бандаж опирается на ролики 4, ширина которых на 50–100 мм больше ширины бандажа. Опорные ролики установлены на массивных стальных плитах, укрепленных на железобетонных фундаментах 5 таким образом, что барабан печи имеет небольшой уклон, составляющий 3–6° к горизонту. Это обеспечивает перемещение материала внутри печи при вращении барабана.

Привод осуществляется от электродвигателя через редуктор, шестерню 6 и зубчатый венец 13.