Барабанная сушильная печь

Современные сушильные барабаны снабжают трех и  четырехскоростными электродвигателями, позволяющими регулировать скорость вращения в пределах 2–8 об/мин.

     При вращении печи бандажи «катятся»  по опорным роликам. Положение наклонно расположенного барабана в продольном направлении фиксируется автоматически при помощи специальных упорных роликов, расположенных с обеих сторон бандажей.

     Существенное  значение для эффективной работы печи имеют уплотнительные устройства 11, перекрывающие щель между барабаном и кладкой смесительной или разгрузочной камеры. Эти устройства могут быть выполнены в виде входящих друг в друга лабиринтных колец, приваренных к корпусу барабана и к головке печи.

     Для равномерного распределения материала  по сечению барабана, интенсификации процесса сушки и улучшения теплообмена внутри барабана устанавливают металлические ребра различной конфигурации. Эффективными теплообменными устройствами являются цепные завесы, которые обычно выполняют из цепей с крупными, чаще всего круглыми, звеньями. Концы цепей прикрепляют к внутренней поверхности барабана. При вращении печи цепи увлекают часть материала за собой, увеличивая при этом время контакта горячей поверхности и материала.

     На  выходном конце барабана предусматривают  подпорные кольца 9 для увеличения степени заполнения печи материалом. Такие же кольца размещают в загрузочном конце барабана для предотвращения попадания материала в смесительную камеру 3 при его загрузке.

     Сжигание  топлива может осуществляться в  отдельной топке 2, после чего продукты сгорания смешиваются в смесительной камере 3 с воздухом для снижения температуры до 800–850 °С.

     Большой интерес представляет собой конструкция  барабанной сушильной печи, в которой отсутствуют топка и смесительная камера (рис. 2). Четыре скоростные горелки, установленные в головной части печи, обеспечивают подачу продуктов сгорания с заданной технологической температурой прямо в барабан 8. Неподвижная головка 7 имеет очень небольшую длину (800–900 мм). Она необходима для обеспечения сочленения между вращающимся барабаном и неподвижной монтажной плитой, на которой смонтированы горелки 4. В остальном печь принципиально не отличается от описанной выше конструкции барабанной печи с топкой. Преимущество печи с горелками в рабочем пространстве – отсутствие потерь теплоты в топке, т. е. более экономичная работа.

     На  выходе из барабана сушильный агент имеет температуру 120–160 °С. Скорость движения газов в барабане составляет 2–3 м/с. Сушильный агент, покидающий барабан, содержит значительное количество мелких частичек материала, поэтому его в обязательном порядке подвергают очистке. В схему пылеулавливающих устройств вращающихся сушильных печей входят циклон (или батарейный циклон) и система электрофильтров.

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 2 Барабанная сушильная печь с горением топлива в рабочем пространстве

 1 – подающий транспортер; 2 – загрузочный бункер; 3 – загрузочная течка;

4 – горелки; 5 – подводящий воздухопровод; 6 – монтажная плита; 7 – головка барабана – камера горения; 8 – барабан: 9 – упорный ролик; 10 – фундамент;

11 – опорный ролик; 12 – бандажное кольцо. 

Производительность  барабанных сушильных печей зависит  от диаметра, длины и скорости вращения барабана и начальной влажности  материала. Краткая техническая  характеристика сушильных печей этого типа представлена в таблице 1.

Таблица 1 Техническая характеристика барабанных сушильных печей

* При  работе на мазуте скорость вращения барабана n = 5–6 об/мин. 

Обычно  соотношение длины барабана к диаметру составляет 4–8.Удельный расход теплоты на 1 кг испаренной влаги для барабанных сушильных печей составляет 4–5 мДж/кг (этот же показатель для камерных печей – 18–25 мДж/кг). Значительно лучше показатель экономичности работы барабанных печей объясняется невысокой температурой отводящих из печи газов

(t₂ = 120–160°С), т. е. более полным использованием теплоты продуктов сгорания непосредственно в рабочем пространстве. Этим и определяется основное достоинство барабанных печей.

     К недостаткам печей этого типа следует отнести значительный вынос пыли и, вследствие этого, необходимость установки очистных сооружений. Недостатком также является значительная тепловая инерционность, а отсюда –  трудность регулирования температурного режима. 
 
 
 
 
 
 

2.Расчет барабанной сушильной печи

Вариант №4

2.1 Расчёт горения топлива

    Рассчитать  барабанную печь для сушки песка производительностью 5,5 тонн/час. Начальная влажность сырья W₁^В = 19%, конечная W₂^В = 1%. Принять прямоточную схему движения газов и материала. Сушка производится продуктами сгорания природного газа Березовского месторождения, причем максимальная температура в печи составляет 810^оС, а минимальная – 350^оС.

Сухая масса, % (объемные) 

    Минимальная температура подогрева воздуха = минимальная температура в печи – 100^оС = 350 – 100 = 250^оС

    t_Г = 20^оС – температура газа.

    α = 1,2 – коэффициент избытка воздуха.

    Влажность берём от температуры окружающей среды без подогрева (таблица,страница 8, расчеты горения топлив Гущин/Казяев) Химический недожог топлива g₃ = 0,02·Q_Н^Р. Механический недожог отсутствует.

 

    Пересчет  газа на рабочую массу: 

1.Расчёт количества кислорода ,окисляющего все горючие компоненты мазута:

V_O2=0,01((1,867*C^p+5,6*H^P+0,7(S^P-O^P))

V_O2=0,01((1,867*86,5+5,6*11,1+0,7(0,49-0,12))=2,24м³/кг

Теоретический расход сухого атмосферного воздуха  будет равен:

                             L₀^св=(1+k) V_O2=(1+3,76)*2,24=10,66 м³/кг

Теоретический расход влажного воздуха:

L₀^вв=(1+0,00124g^св) L₀^св=(1+0,00124*25)*10,66=11 м³/кг

Действительный  расход влажного воздуха:

L_α^вв=αL₀^вв=1,2*11=13,2 м³/кг

2.Определение  количества V₀ и составе продуктов горения мазута при

Количество диоксида углерода:

V₀^CO2=0,01*1,867*C^p=1,615 м³/кг

 Количество диоксида серы:

V₀^SO2=0,01*0,7*S^p=0,003 м³/кг

Количество водяных  паров:

V₀^H2O=0,01(11,2*H^p+1,244* W^р )+0,00124 g^св * L₀^св =1,583 м³/кг

Количество азота:

V₀^N2=0,01*0,8 N^р+k* V_O2=0,01*0,8*0,59+3,76*2,24=8,43 м³/кг

Общий объем  продуктов горения при α=1:

V₀= V₀^CO2+ V₀^SO2+ V₀^H2O+ V₀^N2=11,631 м³/кг

Состав дымовых  газов:

СО₂= V₀^CO2*100/ V₀=1,615*100/11,631=13,89%

SО₂= V₀^SO2*100/ V₀=0,003*100/11,631=0,026%

N₂= V₀^N2*100/ V₀=8,43*100/11,631=72,5%

H₂O= V₀^H2O*100/ V₀=1,583*100/11,631=13,6%

3.Определение количества V_α и состава продуктов горения при α=1,2.

Количество диоксида углерода и диоксида серы останутся  такими же, как и при α=1.

Количество водяных  паров увеличится за счет влаги избыточного  воздуха:

V_α^H2O= V₀^H2O+0,00124 g^св(α-1)* L₀^св=1,583+0,00124*25(1,2-1)*10,66=1,65 м³/кг

За счет избыточного  воздуха увеличивается и количество азота:

V_α^N2= V₀^N2+k(α-1)* V_O2 =8,43+3,76*(1,2-1)*2,24=10,11 м³/кг 

В продуктах  горения появится свободный кислород избыточного воздуха:

V_O2^изб=( α-1) V_O2=(1,2-1)*2,24=0,448 м³/кг

Общий объем  продуктов горения при α=1,2:

V_α= V_α^CO2+ V_α^SO2+ V_α^H2O+ V_α^N2+ V_O2^изб=13,83 м³/кг

Состав продуктов  горения:

СО₂= V_α^CO2*100/ V_α=1,615*100/13,83=11,68%

SО₂= V_α^SO2*100/ V_α=0,003*100/13,83=0,002%

N₂= V_α^N2*100/ V_α=10,11*100/13,83=73,1%

H₂O= V_α^H2O*100/ V_α=1,65*100/13,83=11,93%

О₂= V_О2^изб*100/ V_α=0,448*100/13,83=3,24%

4.Рассчитаем  низшую теплоту сгорания мазута:

Q_н^р=340 C^p+1030 H^P+109(O^P- S^P)-25(9 Н^р +W^р)=340 *86,5+1030 *11,1-109*(0,12- 0,49)-25*(9*11,1+0,8)=29410+11433-40,33-2517,5=38285 кДж/кг

5. Рассчитаем  температуру горения

Общее теплосодержание  продуктов горения мазута без  учета диссоциации:

I_общ= I_х +I_в+ I_т

Энтальпия единицы  объема дымовых газов за счет химической энергии мазута:

I_х= Q_н^р/ V_α=38285/13,83=2768,3 кДж/м³

I_в=с_вt_вL_α/ V_α

с_в=1,306 кДж/( м³.К.) при 200 ^оС

I_в=1,306*200*13,2/13,83=249,3 кДж/м³

I_т= с_тt_т/ V_α=2*95/13,83=13,74 кДж/м³       при с_т=2 и t_т=95 ^оС

I_общ=2768,3+249,3+13,74=3031,3  кДж/м³

Рассчитаем относительное  содержание избыточного воздуха  в ед. продуктов горения мазута:

Ѵ_L=(L_α- L₀)/ V_α*100%=(13,2-11)/13,83=16%

C помощью it-диаграммы находим теоретическую температуру продуктов горения при

t_α^т=1825 ^оС.

    3. Компоновка рабочего пространства 

    Типоразмер  IV

    Влажность 10%

Производительность 10 тонн/час