Двухбарабанная печь для производства керамзита

   Пояснительная записка к курсовому  проекту

   Тема: “Двухбарабанная  печь для производства керамзита” 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Содержание

  Введение………………………………………………………………………………….……3

  1. Конструкция двухбарабанных вращающихся печей ……………………....................….4

  2. Принцип работы установки ………………………………………………………...….......5

  3. Теоретические основы процессов, происходящих в материале

  при тепловой обработки…………………..………………………………....…….…....…….6

  4.Технологический расчет установки………………………………………….…….………7

  4.1. Оценка сырья ………………………………………………………..................................8

  4.2. Расчет горения природного газа на 100 м3 газа ……………………………...…….......8

4.3. Расчет материального баланса производства керамзита ………………….…………...9

4.4. Расчет теплового баланса обжига керамзита …………………..………………………10

4.5. Расчет потерь в окружающую среду……………………………………………….…....12

4.6. Общий тепловой баланс вращающейся печи с холодильником……………………....14

5. Охрана труда и окружающей среды………………..………………………….…..……....17

  Список  литературы ……………………………………………….…………..………….…...19

Приложение…………………………………………………………………………….……..20 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Введение

   Основным  оборудованием керамзитовых предприятий  является оборудование для обжига. В настоящее время наибольшее распространение получил метод обжига керамзитового гравия в одно- и двухбарабанных вращающихся печах; кроме того, осваивается промышленное производство керамзитового гравия и песка в печах кипящего слоя.

   Достоинством  вращающихся печей как аппаратов  для вспучивания глинистых пород  является то, что они позволяют  получать заполнитель, зерновой состав которого в основном соответствует требованиям к заполнителю при изготовлении легких бетонов. Поэтому после обжига, как правило керамзит лишь сортируют и в отдельных случаях корректируют зерновой состав заполнителя. Тем самым в большинстве случаев сохраняется форма зерна и остается не затронутой дроблением их спекшаяся шероховатая поверхностная корка, отличающегося более высокой прочностью, чем вспученная внутри масс.

   Другое  важное достоинство вращающихся  печей состоит в том, что зерна  материала в них вспучиваются в свободном объеме, не ограниченном стенками или не подвижной массы таких же зерен. Поэтому процесс может достигать самой высокой интенсивности, что позволяет получать весьма эффективные заполнители с объемным весом 200 – 500 кг/м3 при коэффициенте выхода 2 – 3, в то время как на спекательных решетках трудно получить заполнитель с объемным весом в куске менее 600 кг/м3.

   К недостатком вращающихся печей  можно отнести, помимо их низкой тепловой экономичности, трудность обжига в них глинистых пород, обладающих слабой, а иногда склонностью к вспучиванию. Такие породы склонны к слипанию и образованию крупных спекшихся конгломератов материала. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Конструкция двухбарабанных вращающихся  печей

   Двухбарабанная  печь состоит из двух отдельных барабанов  с самостоятельными приводами: короткого большого диаметра, предназначенного для вспучивания, и более длинного с меньшим диаметром, предназначенным для предварительной тепловой обработки перед вспучиванием.

   Двухбарабанная  вращающиеся печь позволяет обжигать керамзит на оптимальном уровне по ступенчатой схеме в соответствии с требованием технологии вспучивания  глинистых материалов:  в ней более успешно, чем в однобарабанной можно регулировать два раздельных в технологическом и теплотехническом отношении процесса – тепловую обработку материала при относительно низких температурах и вспучивание при высоких температурах.

   В двухбарабанной печи зона основного  подогрева материала и сам процесс его вспучивания совпадают с зоной горения форсуночного топлива и длинной факела его горения, что позволяет: резко повысить эффективность короткого барабана как теплового аппарата, на пример, вести процесс при более высокой температуре горения топлива; максимально повысить эффективность теплопередачи за счет наиболее эффективного его вида – лучеиспускания – и понизить удельное значение конвекции и теплопроводности; повысить эффективность теплопередачи за счет более высокой разницы между температурой факела горения топлива и температурой материала; улучшить экономический потенциал и газовый режим печи за счет сокращения избытка воздуха для горения топлива с более высокой температурой факела. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Принцип работы установки

   Подлежащий  обжигу материал через питательную  трубку поступает внутрь барабана который  монтируется небольшим уклоном  и при его вращении перемещается вперед, располагаясь внутри барабана в виде сегмента и непрерывно при этом пересыпаясь, что обуславливает непрерывное обнажение поверхности слоя материала нагреваемыми печными газами. Обожженный материал, покидая печь, поступает в холодильник. Таким образом, в современной тепловой установки с вращающейся печью имеется, как правило, три основных теплообменных элемента: подогреватель, собственно печь и холодильник. Кроме того, современные печи оборудую еще внутренними теплообменниками – цепными или ячейковыми.

   Топливо и воздух для горения подаю  в горелку или форсунку. Сгорая, топливо образует факел, пирометрический максимум которого располагается на некотором расстоянии от горячего обреза печи. Горячие газы, перемещаясь внутри барабана, нагревают материал, сами при этом охлаждаясь. Покидая барабан, они проходят через загрузочную камеру (либо подогреватель) и поступают в газоочистительную систему, а из нее дымососом направляются в дымовую трубу и оттуда в атмосферу.

   Холодильник. Обожженные гранулы поступают из печи в слоевой колосниковый холодильник конструкции НИИ Керамзита через решетку, исключающую поступление в приемный бункер холодильника амоноличенных конгломератов (сваров), образующихся при работе печи в ненормальном режиме. Для предупреждения образования сваров в приемном бункере холодильника предусмотрена подача холодного воздуха через специальные патрубки. Обожженные гранулы движутся непрерывным слоем по решеткам, охлаждаясь до 50-60 С, и удаляются барабанным разгружателем. Под нижними решетками имеются специальные бункера для улавливания просыпа. Атмосферный воздух направляется в холодильник дутьевых вентилятором через патрубок, фильтруется через слой керамзита, движущегося по нижним и верхним решеткам, нагревается поступает частично в печь, частично в слоевой подогреватель.

   Вихревая  газовая горелка. Газ по патрубку поступает в газораспределительный коллектор из которого через отверстия, расположенные по периметру коллектора, вытекает в закрученный поперечный поток воздуха. Воздух через патрубку поступает в корпус и проходя завихритель, закручивается. Газораспределительный коллектор с завихрителем соединен с корпусом горелки при помощи болтов что позволяет производить ремонт и осмотр горелки, не снимая ее с установки, а так же при монтаже горелки по разному ориентировать подвод газа и воздуха. Смотровая труба рассчитана на установку мазутной форсунки механического или парового распыления, а так же форсунки воздушного распыления для сжигания легких топлив.

3. Теоретические основы процессов, происходящих в материале при тепловой обработки

   Характер  процессов, происходящих при обжиге керамзита позволяет условно  подразделить ее по длине на 4 зоны: зону сушки или испарения влаги, зону нагрева, совпадающую с зонами дегидратации, декарбонизации и окислительно – восстановительных реакций, зону вспучивания, зону охлаждения. В начале сырец поступает в зону сушки, где под воздействием тепла дымовых газов, имеющих температуру в этой зоне от 200 – 750 С, свободная и частично физически связанная вода испаряется. Свободная вода полностью удаляется лишь тогда, когда температура глинистого материала достигает 120 градусов. Физически связанная вода, адсорбированная на поверхности мельчайших глинистых частиц и заполняющая микрокапиляры, при медленном обжиге удаляется в температурном интервале 150–170С, а при быстром нагреве – при более высоких температурах. Высушенный материал с температурой около 200 градусов поступает в следующую зону – зону подогрева. В этой зоне происходит сложный комплекс важнейших в технологии керамзита окислительно – восстановительных реакций, дегидратация и декарбонизация материала. Весь процесс нагрева материала в этой зоне с 200 – 1100 -1500 С, когда он начинает вспучиваться, занимает всего лишь около 15 – 30 минут. Происходят реакции разложения компонентов глинистых материалов, последние остатки паро – и газообразных составляющих удалятся лишь около 1100 – 1200 градусов. При быстром обжиге за короткое время из глинистого материала удаляются огромные объемы паро – и газообразных продуктов, создающих вокруг частиц глинистого материала газовые оболочки, задерживающие доступ к ним кислорода их окружающей среды и окисление органических примесей. Когда заканчивается в основном интенсивный процесс обезвоживания и декарбонизации и кислород печной среды получит возможность доступа к гранулам материала происходит выгорание коксового остатка органических примесей. Происходит восстановление окислов железа высших степеней окисления в низшие – процесс, играющий первостепенную роль при вспучивании. Подъем температуры в этот период должен быть максимально быстрым.

         Из зоны нагрева  материал поступает в зону вспучивания, где за счет давления изнутри газообразных продуктов окислительно – восстановительных реакций, не завершенных в период нагрева, а также реакций разложения и взаимодействия отдельных компонентов породы размягчается и вспучивается.

4. Теплотехнический расчет установки

   Исходные  данные для теплотехнического расчета:

1. Способ производства: пластический.
2. Формовочная влажность сырца W=25
3. Состав топлива – природного газа

4. Химический  состав сырья в пересчете на сухую  массу, %

5. Температура, ^ОС – вспучивания сырья. t_всп=1180

                    – керамзита на выходе из печи. t=900

                    – газов, отходящих  из печи. t_ог=460

                    – материала на выходе из зоны подогрева. t_м=600