Определение производительности сушильных барабанов

Дата: 2025-06-14; Просмотры: 1

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Цель:

Изучить методику расчета производительности оборудования для сушки сырьевых материалов

Задание

Определить производительность сушильного барабана и его объём, если известны объем известняка по высушенной массе (для примера V_м = 240 т/ч ), а также начальная и конечная влажности (для примера 15% и 5% соответственно) приведены в таблице.

Таблица 1 – Варианты заданий

Методические указания

Сушка сырьевых материалов и добавок при сухом способе получения цемента является обязательной технологической операцией, способствующей эффективности их измельчения.

Сушка может осуществляться различными методами:

- испарением,

- механическим отделением воды,

- химическим связыванием и др.

Методы механического удаления воды, используемые для ча­стичного обезвоживания шлама при полусухом способе, подробно рассмотрены далее. Перед помолом сырьевой муки и добавок чаще всего применяют сушку испарением. Процессу сушки обычно пред­шествуют операции обезвоживания материалов.

Определяющими параметрами процесса сушки испарением явля­ются абсолютная и относительная влажность, а также температура теплоносителя.

В зависимости от принятой технологии сушку сырья производят: в помольно-сушильных установках; сушильных барабанах; вихре­вых сушилках; агрегатах, совмещающих сушку и вторичное дроб­ление; воздушных сепараторах и др.

Стремление повысить экономичность сушки, удельные показа­тели процесса, снизить расход теплоты привело к созданию вихре­вой сушилки и других высокоэффективных сушильных установок.

Сушильные барабаны могут работать по прямоточной и противоточной тепловым схемам. При прямоточной схеме направ­ление движения сырьевого материала и газового потока совпадают, при противоточной — они движутся навстречу один другому.

Сушильные барабаны, применяемые в стекольной промышлен­ности, в большинстве случаев работают по принципу прямотока, т. е. материалы и горячие газы внутри барабана движутся в одном направлении.

В це­ментной промышленности широко применяется прямоточная схема сушки.

Достоинствами сушильных барабанов являются высокий удель­ный съем продукции с 1 м² внутренней поверхности и влаги с 1 м³ объема барабана, равномерная сушка материала, небольшой удель­ный расход топлива; недостатком — унос мелких фракций мате­риала с отходящими газами, что вызывает необходимость установки пылеуловителей в вентиляционной системе.

Сушильный барабан (рисунок 1) имеет цилиндрический кожух 4, выполненный сварным или клёпаным из листовой стали толщиной 8—16 мм. К кожуху на чугунных башмаках прикреплены два бан­дажа 5, служащие опорой барабана и сообщающие ему вращение благодаря перекатыванию на двух парах опорных роликов и, установленных на стальных осях с подшипниками скольжения 10.

Барабан размещают таким образом, чтобы его ось была наклонена к горизонтальной плоскости на угол 3° в сторону выхода материала. Для предотвращения продольного перемещения барабана на одной из опор установлены два упорных ролика 8.

Барабан вращается от электродвигателя через редуктор 9 и венцовую шестерню 6, закрепленную на барабане при помощи пластинчатых пружин, которые воспринимают радиальные усилия при термическом расширении барабана.

Полость барабана разделена на четыре ячейки, к стенкам которых приварены лопасти 14 или радиальные перегородки. Для обеспечения равномерной сушки материала необходимо, чтобы периметры ячеек и степень их заполнения были одинаковыми. При вращении барабана материал в ячейках пересыпается с лопасти на лопасть. В местах примыкания барабана к топочной 13 и разгрузочной 7 камерам на кожухе укреплены уплотнительные кольца 3, которые входят в кольцевые пазы неподвижных колец 2, создавая лабиринт­ные уплотнения.

Сырой материал поступает в барабан по трубе 1. Чтобы материал не попадал в топочную, камеру, на входном конце барабана уста­навливают направляющий конус 12.

При работе горячие газы, имеющие температуру 1000—1100°С, поступают в смесительную камеру. Смешиваясь здесь с холодным воздухом, газы при температуре 800—900 °С направляются в бара­бан, прогревая сырой материал и удаляя из него влагу. На выходе из барабана газы остывают до температуры 100—150 °С и отсасы­ваются вентилятором, а высушенный материал поступает в раз­грузочную камеру.

Сушильные барабаны могут иметь топки, работающие на твердом, жидком и газообразном топливе. При использовании природного газа установка значительно упрощается, становится компактнее.

Решение

Производительность сушильного барабана оценивается по выходу влаги Q_ω и по выходу высушенного материала Q.

где ω_с- влажность сырья,

ω_м - влажность высушенного материала.

Из формулы находим производительность по выходу влаги

Производительность сушильного барабана по выходу известняка с влажностью 5%

Объём барабана находится по формуле:

где А – паросъём, для известняка 45-65 кг/м³ч, принимаем А_изв = 50 кг/м³ч

По таблице 2 – Типоразмеры и частота вращения сушильных барабанов (по Д.Я. Мазурову) выбираем барабан рабочим объёмом 686 м³ с параметрами D = 5м, L = 35м

Таблица 2 – Типоразмеры и частота вращения сушильных барабанов (по Д.Я. Мазурову)

Порядок выполнения работы

На занятии студент должен:

1 Определить производительность сушильного барабана;

2 Составить отчет по проделанной работе.

Содержание отчета

Отчет выполняется на листах формата А4 по установленному образцу.

Отчет должен содержать следующие разделы:

1 Название и цель работы;

2 Расчет производительности сушильного барабана

Вопросы для самоконтроля

1 Для чего необходимо использовать сушку сырьевых материалов?

2 Перечислите оборудование, которое используется для сушки сырьевых материалов.

3 Перечислите методы, с помощью которых может осуществляться сушка.

4 Какой процесс предшествует процессу сушки?

5 По каким схемам могут работать сушильные барабаны? Что это за схемы?

6 Перечислите достоинства и недостатки сушильных барабанов?

7 Опишите устройство и принцип работы данного оборудования.

8 Какое топливо может быть использовано для топок сушильного барабана?

Практическая работа № 11

Определение производительности гипсоварочных котлов

Цель:

Освоить практические навыки нахождения производительности гипсоварочного котла непрерывного действия

Задание

Рассчитать производительность гипсоварочного котла непрерывного действия, если известны наружный диаметр винта (500 мм). Наружный диаметр вала винта (150 мм)

Таблица 1 – Варианты заданий

Методические указания

Процесс производства гипса состоит, из двух основных операций: измельчения исходного сырья — гипсового камня и тепловой обработки измельченного про­дукта, т. е. превращения двуводного сернокислого кальция в полуводный. Для производства гипса применяют различ­ного рода дробильно-размольное оборудование и специальные тепловые агрегаты - гипсоварочные котлы и сушильные барабаны.

Для варки гипсового порошка при­меняют гипсоварочные котлы периоди­ческого или непрерывного действия.

Гипсоварочный котел непрерывного действия (рисунок 1) состоит из цилиндри­ческого корпуса 1 со сферическим дни­щем 2, собранным из чугунных элемен­тов, стыки между которыми уплотнены асбестовой массой. Основной обогрев ко­тла производится через дно и боковую поверхность котла. Для увеличения по­верхности нагрева внутри котла на ра­ме подвешена металлическая рубашка 3, являющаяся одновременно кожухом — трубой для шнека 4. Перемеши­вание гипса в процессе варки осуществ­ляется четырьмя лопастями 5, установ­ленными на нижнем конце вертикально­го вала 6. Последний проходит внутри пустотелого вала 7, на котором закреплен двухзаходный перемешивающий шнек 4. Вращение вала 6 лопастной мешалки осуществляется от электродвигателя 8 через редуктор 9 и коническую зубчатую передачу, оформленную в виде редукто­ра 10. Привод шнека 4 осуществляется от электродвигателя 11 через коническую зубчатую передачу, размещенную в кор­пусе 10. Рабочий процесс варки гипса сводится к следующему: Сырой гипсо­вый порошок из бункера подается шне­ком-дозатором 12 в котел. Питание кот­ла регулируется в зависимости от тем­пературы гипса, выходящего из котла. Привод питающего шнека осуществля­ется электродвигателем через цепной вариатор, снабженный исполнительным механизмом, который включается в работу автоматически от термопары, установленной на выходе гипса из кот­ла. Если температура выходящего гип­са понижается, то подача сырого гипса в котел автоматически уменьшается. В процессе варки гипсовая масса интен­сивно перемешивается как четырехлопастной мешалкой, так и вертикальным шнеком. Лопасти 5 в средней своей час­ти снабжены направляющими лопатка­ми, которые обеспечивают направление массы в нижнюю коническую часть тру­бы шнека 4 и создание подпора, необ­ходимого для захвата шнеком массы и подъема ее. Поднятая шнеком гипсовая масса пересыпается через верхний обрез трубы и вновь поступает в котел. Этим обеспечивается интенсивная циркуляция порошка и его перемешивание.

В процессе варки сырого гипсового порошка происходит частичная дегидра­тация его; при этом обезвоженный гипс, как имеющий меньший объемный вес, вытесняется из нижней зоны поступаю­щим в котел сырым гипсовым порошком, непрерывно подаваемым шнеком-дозато­ром 12. При установившемся процессе сваренный гипсовый порошок, подни­маясь, доходит до окна, имеющегося в боковой стенке котла, и самотеком пос­тупает сначала в отводную течку 13, а затем в бункер томления гипса. Если температура гипса в верхней части кот­ла будет ниже 150° С, то шнек-дозатор автоматически уменьшит количество по­даваемого сырого гипса.

При проектировании гипсоварочного котла непрерывного действия заданной производительности определяют необходимые размеры винтового конвейера и затраты энергии на его вращение.

В связи с циркуляцией материала внутри котла производительность конвейера Q_к по сравнению с производительностью котла по выходу готового продукта должна быть значительно больше – в расчет принимают отношение Q _к / Q ₀ = 40…50

Пример решения:

Дано:

n = 180 мин^-1

D = 0,5 м

d = 0,15 м

s = 0,15 м

φ = 0,5

Найти:

Q ₀ = ?

Решение

Производительность конвейера определяется по формуле:

Q_к = 0,013 · (D² – d²) · s · φ · n · ρ_c, (1)

где D – диаметр винта, м

d– диаметр вала, м

s - шаг винта, ( 0,12 - 0,16 м)

φ- степень заполнения конвейера материалом (0,5…0,8)

ρ_c- насыпная плотность материала (1200 – 1400 кг/м³)

n- частота вращения винта, (150-200) 180 мин^-1

Q_к = 0,013 · (0,5² – 0,15²) · 0,15 · 0,5 · 180 · 1380 = 55,098 кг/сек

Так как производительность конвейера Q_к по сравнению с производительностью котла по выходу готового продукта должна быть значительно больше, из выражения Q_к / Q₀ = 40…50 находим Q₀ - производительность котла

Q₀ = Q_к / 50 = 55,098 / 50 = 1,1 кг/сек (2)

Порядок выполнения работы

На занятии студент должен:

1 Определить производительность гипсоварочного котла;

2 Составить отчет по проделанной работе.

Содержание отчета

Отчет выполняется на листах формата А4 по установленному образцу.

Отчет должен содержать следующие разделы:

1 Название и цель работы;

2 Расчет производительности гипсоварочного котла

Вопросы для самоконтроля

1 Какое оборудование используется для производства гипса?

2 Опишите рабочий процесс варки гипса в гипсоварочном котле непрерывного действия.

3 Какое устройство предназначено для увеличения поверхностного нагрева материала в котле?

4 Каким образом и за счет чего сваренный гипс поступает на выгрузку?

5 Каким образом гипс в процессе варки попадает на винтовой шнек?

6 По какой причине производительность винтового питающего конвейера должна быть больше производительности гипсоварочного котла?

Практическая работа № 12