Распылительная сушилка

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  учреждение высшего профессионального  образования

Казанский государственный  архитектурно-строительный университет

Кафедра технологии строительных материалов изделий и конструкций (ТСМИК)

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему:  «Распылительная сушилка»

КГАСУ СТФ 15.015.кп 1

Выполнил:

студент гр.9ст402

Зубарева А.В.

защищен: ________________

с оценкой: _______________

Руководитель работы:

Женжурист И.А

2012

Содержание

Введение                                                                                                                           3

1.Характеристика выпускаемого  материала                                                                 

  1.1 номенклатура продукции                                                                                         5

  1.2 характеристика                                                                                                          6

  1.3 глинистое сырье                                                                                                        8

  1.4 технологическая схема производства  облицовочной керамической плитки     10            

2.Описание процессов, протекающих при тепловой обработке материала                11                                                                                                  

3.Выбора способа и режима тепловой обработки теплоносителя и тепловой установки

    распылительной сушилки                                                                                             14                                                                                                                                          

4. Расчеты тепловой установки

  4.1 технологический                                                                                                        18

  4.2 теплотехнический                                                                                                      22

5.Задачи автоматизации распылительной сушилки                                                       26                                                        

6.Охрана труда и техника безопасности на известковых заводах                               27

7.Заключение                                                                                                                      31                                                                                       

8.Список использованных источников                                                                            32                                                    

Перечень графического материала

Лист 1 – Технологическая схема производства облицовочных керамических плиток  

Лист 2 – Схема распылительной сушилки

КГАСУ СТФ 15.015. КП-1

Изм.

Кол.

Лист

№док.

Подпись

Дата

Распылительная  сушилка противоточная с фонтанной подачей снизу

Стадия

Лист

Листов

Разработал

Зубарева А

У

 2 

Проверил

 Женжурист

КГАСУ гр. 9ст402

Н. Контроль

    Введение

По заданию мне дана тугоплавкая среднепластическая глина.В  качестве теплотехнического оборудования распылительная сушилка для получения пресс порошка.

Обрабатывается пресс  порошок пластическим способом лучшего качества и полусухим способом для получения высокодесперсного пресс порошка.

Переработка глинистого сырья с целью разрушения природной  структуры осуществляется с помощью естественной и механической обработки. К естественной обработке  глины относят вымораживание ее в замоченном состоянии (зумпфование), заключающееся в следующем. Предварительно разрыхленная при добыче и складировании глина, залитая водой, в течение длительного срока (нескольких месяцев или лет) подвергается атмосферным воздействиям: попеременному замораживанию и оттаиванию, увлажнению и высушиванию, выветриванию и пр., что приводит к разрыхлению глины, распаду агрегированных частиц на элементарные зерна, повышению удельной поверхности глины и углублению процессов набухания, возрастанию количества связанной воды, увеличению пластичности и связности глины, улучшению формовочных и сушильных  свойств.

Вылеживание глины в  замоченном состоянии тоже приводит к диспергированию глинистых  частиц, их набуханию с частичным переходом свободной воды в связанную форму и повышению пластических свойств глины, но в меньшей степени, чем вымораживание. При вылеживании глины в атмосферных условиях в течение дли длительного времени происходит вымывание вредных примесей   растворимых   солей   (сульфатов   и   хлоридов).

Однако естественные способы обработки глины требуют много времени, больших площадей и не обеспечивают полного удаления каменистых включений. Механическая обработка глинистого сырья применяется для удалении при измельчении каменистых включений, получения удобоформуемой гомогенной массы.

Существуют три основных способа переработки сырья и подготовки массы: полусухой (влажность массы 8—13%), пластический (влажность массы 18—26%) и шликерный (влажность массы 45—60%).

Полусухой способ подготовки массы заключается в грубом измельчении исходного сырья, его подсушивании, тонком измельчении, отсеве крупных включений, смешивании его с добавками и увлажнении. Применяют этот способ при наличии засоренного камневидными включениями глинистого сырья с плотной структурой и низкой карьерной влажностью. Такой способ обеспечивает достаточно полное удаление или тщательное измельчение каменистых включений, в том числе известковых, равномерное распределение добавок и сокращение или даже исключение из технологического цикла сушки изделий. Недостатки полусухого способа: необходимость сушки сырья перед помолом, повышенным износ оборудования при помоле, необходимость установки для прессования изделий прессов большой мощности, обеспечивающих формование изделий под давлением 15—40 МПа. Применяют полусухой способ в производстве обыкновенного и пустотелого глиняного кирпича, камней и керамических плиток. [1]

Как показали исследования НИИСтройкерамики, качество плиток из порошков, полученных полусухим способом, ниже, чем из порошков распылительных сушилок.

КГАСУ СТФ 15.015 КП-1

Лист

3

Изм.

К. Уч.

Лист

№ док.

Подпись

Дата

. Пластический способ подготовки массы применяют при наличии рыхлых глин, хорошо размокающих при увлажнении, с ограниченным содержанием каменистых включений.

Пластический способ отличается простотой подготовки массы, менее сложным формовочным оборудованием, чем полусухой, однако он обусловливает более продолжительный и сложный процесс сушки изделий. Применяют его для производства стеновой керамики, дренажных и канализационных труб, черепицы.

Шликерный способ применяется главным образом при использовании в производстве многокомпонентных масс, так как он обеспечивает получение наиболее однородного по составу пресс-порошка.

Шликерный способ подготовки массы позволяет полностью удалить каменистые включения, максимально разрушить структуру глинистых материалов и получить массу с высокой степенью однородности, а также обеспечивает возможность получения изделий сложной конфигурации (санитарно-технических) способом литья. Однако он трудоемок и требует повышенного расхода топлива для удаления большого количества воды из шликера. Его применяют в производстве фасадных керамических плиток, изготовляемых способом литья, санитарно-технических изделий, а также для получения пресс-порошка обезвоживанием шликера в фильтр-прессах или распылительных сушилках при получении керамических плиток, санитарно-технических изделий и стеновой керамики.

Распускать глинистые материалы можно в машинах и установках периодического и непрерывного действия.  В данной курсовой работе роспуск глины производят в распылительной сушилке .

Плитки, изготовленные  из порошка шликерным способом и  обезвоживанием, в распылительной сушилке имеют водопоглощение в 2 раза, а истираемость в 7 раз ниже, прочность же при изгибе в 3 раза выше, чем у плиток из порошков, изготовленных полусухим способом. Плитки имеют более гладкую поверхность и равномерную окраску.

КГАСУ СТФ 15.015 КП-1

Лист

4

Изм.

К. Уч.

Лист

№ док.

Подпись

Дата

1. НОМЕНКЛАТУРА ПРОДУКЦИИ

В моем проекте предусмотрено  производство облицовочной плитки

Фасадная керамическая плитка - изготовленное из керамической или шлакосодержащей массы плоское тонкостенное глазурованное или неглазурованное изделие, применяемое для наружной облицовки стен, стеновых панелей, цоколей зданий и сооружений. ГОСТ 6141-91 плитка керамическая глазурованная для наружной облицовки стен.

1.1.1 Плитки изготавливают  квадратной и прямоугольной формы.

1.1.2 Основные размеры плиток указаны в таблице 1                 таблица 1

1.1.3 Предельные отклонения  от номинальных размеров не  должны быть более указанных  в таблице 2.

1.1.4 Косоугольность плитки  не должна быть более 1% длины ее грани, но не более 2 мм.

 Таблица 2

КГАСУ СТФ 15.015 КП-1

Лист

8

Изм.

К. Уч.

Лист

№ док.

Подпись

Дата

1.1.5 Кривизна плитки (отклонение  лицевой поверхности плитки от  плоскости) не должна быть более 0,75% длины наибольшей диагонали, но не более 2 мм.

1.1.6 Монтажная поверхность  плиток должна иметь рифления - пазы (глубиной) и выпуклости (высотой) - для плиток:

- длиной до21- 50 мм включ. - пазы или выпуклости размером  не менее 0,7 мм;

- длиной св. 50 до 150 мм  включ. - пазы или выпуклости размером  не менее 2,0 мм, при этом отношение суммы периметров рифлений к периметру плитки должно быть не менее 0,5;

- длиной св. 150 мм - пазы  или выпуклости в виде "обратного  конуса" размером не менее 2,0 мм, при этом отношение суммы периметров рифлений к периметру плитки должно быть не менее 1,2.

1.2. ХАРАКТЕРИСТИКИ.

1.2.1 Внешний вид

1.2.1.1 Лицевая поверхность  плиток может быть гладкой  или рельефной, неглазурованной, частично или полностью покрыта одно- или многоцветной глазурью, или декорированной различными методами.

Глазурь может быть блестящей  или матовой.

1.2.1.2 Плитки могут изготавливаться с завалом или без завала. Радиус завала устанавливает изготовитель.

1.2.1.3 Цвет (оттенок цвета), рисунок или рельеф лицевой  поверхности плиток должен соответствовать утвержденным образцам-эталонам.

Утвержденный образец-эталон цвета (оттенка) может быть распространен на плитки любого вида лицевой поверхности и любых размеров.

Для плиток с неповторяющимся  рисунком утверждают образец-эталон цвета, при этом рисунок плиток не эталонируют.

Оттенки основного цвета  плиток утверждают в виде планшетов, в которых плитки разных оттенков должны быть уложены вперемешку.

Эталон на отдельный (разовый) заказ согласовывают с потребителем.

1.2.1.4 На лицевой поверхности  плиток не допускаются трещины  и цек. Допускаемые дефекты приведены в таблице 3.

КГАСУ СТФ 15.015 КП-1

Лист

9

Изм.

К. Уч.

Лист

№ док.

Подпись

Дата

Таблица 3

1.2.1.5 На лицевой поверхности  плиток не допускаются видимые  с расстояния 1 м щербины, зазубрины,  плешины, выплавки (выгорки), засорки, слипыш, мушки, пузыри, пятна, прыщи, наколы, а с расстояния 2 м - сухость глазури, сборка глазури, волнистость, неравномерность окраски глазурью, нечеткость контура рисунка, разрыв декора, смещение декора, недожог красок.

(Измененная редакция, Поправка 1995 г.)

1.2.1.6 Допускается частичное  покрытие граней плиток глазурью  толщиной не более 1 мм.

Лист

5

1.3 ГЛИНИСТОЕ  СЫРЬЕ

В моем проекте используется тугоплавкая среднепластическая глина.

Для производства керамики используют природные и искусственные сырьевые материалы. В зависимости от основной функции в керамических массах их можно разделить на три основные группы: пластичные, отощающие и плавни. В особую группу выделяют технологические добавки, придающие те или иные свойства керамическим массам или готовым изделиям.

К пластичным материалам относят глины и каолины. Глина представляет собой осадочную горную породу, состоящую из каолинита Al₂О₃·2SiО₂·2H₂О, монтмориллонита А1₂Оз·4SiO₂·Н₂О·nН₂О, иллита (гидрослюды) K₂О·MgO·4Al₂O₃·7SiО₂·2H₂О и других глинистых минералов, придающих ей пластические свойства, и примесей (кварцевых, карбонатных, железистых, сульфатных, органических, растворимых солей и др.). В техническом понимании глина представляет coбой осадочную горную породу, которая во влажном состоянии легко формуется, при высыхании становится твердой и хрупкой, сохраняя приданную ей форму, а после обжига теряет восприимчивость к воздействию воды и переходит в необратимое камнеподобное состояние.[1]

Лучшим глинистым сырьем в производстве плиток для полов являются высококачественные пластичные, низкоспекающиеся глины, обладающие высокой связующей способностью и имеющие большой интервал плавкости — не менее 80—100° С.

Химический состав глин, используемых в производстве плиток, колеблется в широких пределах, %: SiO₂, — 51,0—68,5, А1₂0₃ — 17,0 — 35,0, Fe₂О₃ — 0,9—10,5, ТiO₂ — 0,6—1,5, СаО — 0,5—2,5, MgO — 0,2—2,6,   Na₂O + K₂0 — 0,25—3,6,   п.п.п.— 5,5—10,5.

По минералогическому  составу лучшими глинами являются каолинито-гидрослюдистые с повышенным содержанием слюды за счет кварца. Глины каолинито-монтмориллонитовые (содержание последнего до 20%) с незначительным содержанием кварца также являются качественным сырьем в производстве плиток для полов. [2]

Примеси в глинах находятся  в виде тонкодисперсных частиц либо включений. Включениями считают частицы размером более 0,5 мм в производстве тонкой керамики и размером более 2 мм в производстве изделий грубой керамики. Примеси оказывают существенное влияние как на формовочные свойства глин, так и на свойства готовых изделий.

Широко распространенная примесь  – кварцевый  песок; он содержится в глинах в различных количествах (до 60 %), ухудшая пластичность и связующую способность глин, а также их обжиговые свойства путем снижения трещиностойкости в процессе охлаждения обожженных изделий вследствие модификационных превращений кварца. При этом возможно снижение прочности и морозостойкости изделий. Однако крупный кварцевый песок улучшает сушильные свойства глин, поэтому его иногда специально вводят в состав формовочных масс для повышения их трещиностойкости при сушке. Тонкодисперсный кварцевый песок (шлюф) ухудшает сушильные свойства глин.

Железистые примеси, встречающиеся  в глинах в виде включений гидроксида железа, минералов лимонита Fe₂O₃·H₂O·nH₂O, пирита FeS₂ и сидерита FeCO₃, являясь сильными плавнями.

Лист

6

Карбонатные примеси (кальцит, доломит) понижают огнеупорность глин, сокращают интервал спекания изделий, незначительно повышают их пористость и понижают прочность.

Встречающийся иногда в глинах гипс является вредной примесью, приводящей к образованию выплавок.

Органические примеси  окрашивают глину и обожженные изделия в  темные  тона,   поэтому   нежелательны при получении беложгущихся изделий. В процессе обжига органические примеси выгорают, повышая пористость изделий и создавая восстановительную среду внутри черепка.

Глины, имеющие незначительное количество примесей и состоящие преимущественно из каолинита, называют каолинами.

Глины с преобладающим  содержанием монтмориллонита называют бентонитами. [1]

Качество плиток для  полов зависит от содержания в  массе фракции менее 1 мкм. Оптимальное количество этой фракции должно лежать в пределах 60—75%. Глины, используемые в производстве плиток для полов, имеют различное содержание фракции менее 1 мкм: новорайские ДН-1 —около 86%, ДН-2— 75, веселовская — ДН-2—66, никифоровская — 46, николаевская — 56%. [2]

Гранулометрический состав глин тесно связан с их минералогическим  и химическим  составами. Он оказывает существенное влияние на свойства глин. Чем более тонкодисперсна глина, тем выше ее пластичность, связующая способность, больше воздушная усадка и ниже трещиностойкость при сушке. Высокопластичные глины содержат частиц размером < 5 мкм (глинистой фракции) до 80 – 90 % и незначительное количество пылевидной фракции (размером 5 – 50 мкм) и песчанной фракции

При получении плиток, имеющих естественную окраску глинистого сырья (кремовые, красные, белые и др.), красящие добавки не вводят в массу плиток, в других случаях к глине добавляют хромистую или марганцевую руду, оксид железа (редоксайд), цинка, кобальта и т. д. Для достижения более чистых топов окраски в состав плиток, обжигаемых в щелевых печах, вводят 5—7% натриевого стекла.

Лист

7

1.4 Технологическая схема  облицовочной плитки

Для формования качественной облицовочной плитки необходим пресс  порошок 

высокодесперсный менее 3 мм. Который получают при шликерной массоподготовке и

грануляции пресс порошка  в распылительной сушилке. По этой причине  я предлагаю следующую технологическую линию.

Изображена схема по переработке глиняной массы приготовления  пресс порошка и 

формования облицовочной плитки.

Глина, поступающая на завод, подается ленточным конвейером в бункеры исходных материалов (1). Откуда при помощи весовой вагонетки (2) поступает в шаровую мельницу для мокрого помола (3), установленною под углом 4-7 % к горизонту. Далее материал, проходя через вибросито с электромагнитным сепаратором (4), направляется в бассейн с пропеллерной мешалкой (5). Откуда мембранным насосом (6) подается в распылительную сушилку (7), где происходит распыление шликера и получение пресс-порошка. Из сушилки, пресс-порошок ленточным питателем подается на сито-бурат (8), из которого он попадает в промежуточный бункер (9). Сюда же насосом подается вода. После чего ленточным конвейером подается на пресс для производства плиток (10). Спрессованные плитки движущимися каретками (11) поставляются роликовую щелевую печь (12) для обжига. Полученные плитки направляются на автомат для сортирования плиток (13). Здесь происходит разбраковка полученных изделий. Далее плитки упаковываются при помощи специальных упаковочных механизмов (14) и транспортируются погрузчиками (15) на склад.

Лист

8

2. Описание процессов протекающих при тепловой обработки  
Сущность процесса сушки материалов в распыленном состоянии заключается в том, что диспергированная в виде капель жидкая или жидкообразная масса при своем распространении в некотором замкнутом объеме обезвоживается за счет разности парциальных давлений паров жидкости на поверхности капель и в окружающей среде. В зависимости от технологических требований к материалу в распылительной сушилке можно получать либо порошок, либо пластичную массу. 
 
Перед другими способами сушки жидких и жидкообразных материалов сушка распылением имеет следующие преимущества: создание значительной поверхности взаимодействия дисперсионной фазы с дисперсионной средой; кратковременность процесса; получение гранулированного порошкообразного материала; механизация и автоматизация процесса сушки. Кроме того, сушка распылением позволяет: получать особо чистые материалы (нет контакта между влажными частицами и ограждениями аппарата); создавать высокопроизводительные агрегаты; использовать высокотемпературный теплоноситель; организовывать процесс сушки в вакууме или в среде инертных газов; совмещать в одном агрегате процесс сушки с последующими технологическими процессами (дегидратацией, обжигом, плавлением и т. п.); надежно герметизировать аппарат.

 
В качестве недостатков процесса сушки  распылением обычно отмечают сравнительно низкую напряженность сушильного объема по испаренной влаге (5— 15 кг/м³-ч); необходимость использования специальных устройств для выделения высушенного продукта из потока отработанных газов; низкий объемный вес получаемого продукта; сравнительно высокие расходы тепла и электроэнергии. Такие недостатки распылительной сушки, как низкая напряженность сушильного объема по испаренной влаге и сравнительно высокие расходы тепла и электроэнергии, органически ей не присущи. Их можно устранить путем оптимизации процесса распылительной сушки, а для этого необходимо знать закономерность ее протекания.

  
 
Процесс распылительной сушки принято подразделять на три этапа: распыление массы; тепло- и массообмен между каплями (частицами) массы и окружающей средой; выделение высушенного продукта из потока газов. Такое деление процесса несколько условно, так как нельзя наметить четкой границы между этими этапами вследствие наложения их друг на друга.

В наиболее общем случае под распылением подразумевают процесс дробления струи жидкости на большое число капель и распределение этих капель в пространстве. Дробление струи жидкости на капли — процесс весьма сложный, обусловленный рядом внешних и внутренних причин. В качестве основной внешней причины считают воздействие на поверхность струи аэродинамической силы, стремящейся деформировать. Внутренними причинами являются различного рода начальные возмущения, связанные с конструкцией распылителя, качеством его изготовления, турбулентностью движения жидкости в распылителе и т. д. 
 

Лист

9

В режиме распыления жидкая струя дробится на большое количество различных по диаметру капель. Для характеристики такой полидисперсной системы капель используют дифференциальные и интегральные кривые распределения. Анализ различных процессов в полидисперсной системе значительно упрощается при замене такой системы эквивалентной монодисперсной. В расчетах процессов тепло- и массообмена используют объемно-поверхностный диаметр. В этом случае в эквивалентной системе сохраняется постоянным отношение объема капель к их поверхности. 
Весьма сложна динамика движения распыленной струи. Имеются попытки описания ее движения путем решения дифференциального уравнения равновесия сил, действующих на отдельные капли жидкости. Однако полет изолированной капли жидкости не может отразить динамику движения распыленной струи в целом. А. С. Лышевский считает, что по внешнему виду распыленная струя жидкости представляет собой типичный случай развития свободной струи. По мере движения вследствие подсоса окружающей среды объемная концентрация жидкости в распыленной струе сильно уменьшается. На достаточном удалении от устья струи отношение количества подсосанного извне воздуха к объему жидкости может быть больше 1000. При этом скорости частиц распыленной жидкости и скорости воздуха, перемешанного с каплями, будут примерно равны друг другу. За счет молекулярной и турбулентной диффузии наблюдается также вынос частиц жидкости из струи в окружающую среду. Для определения размеров распылительных сушилок необходимо знать габариты факела распыленной струи. Длина факела и его предельный радиус в настоящее время не могут быть рассчитаны теоретически. Для их определения используют экспериментальные методы. 

В распылительных сушилках дробление жидкости осуществляется за счет кинетической энергии жидкости (механическое распыление) или кинетической энергии газа (пневматическое распыление). К механическим распылителям относят струйные и центробежные форсунки, вращающиеся барабаны или диски и ультразвуковые распылители, к пневматическим — различного рода газовые и паровые форсунки. 
 
При выборе способа распыления и конструкции распылителя руководствуются прежде всего технологическими требованиями к качеству высушенного порошка: дисперсностью, формой гранул, плотностью и т. п. Кроме того, распылнвающее устройство должно обеспечить необходимую производительность, минимально возможные габариты факела и равномерность распределения капель по сечению сушилки.

При этом оно должно быть простым в устройстве, надежным в эксплуатации, расходовать минимальное количество энергии и допускать изменение производительности без существенного изменения качества распыления. Согласно современным представлениям, сушка влажных материалов является комплексным процессом, состоящим из переноса тепла и влаги внутри материала (внутренний тепло-и массоперенос) и обмена энергией (теплотой) и массой (влагой) поверхности влажного тела с окружающей средой (внешний тепло- и массообмен). 
 

Лист

10

 
 
Использование известных уравнений  теории тепло- и массообмена для расчета процесса в распылительной сушилке затруднено вследствие сложного характера движения распыленной струи, ее полидисперсности, изменения скорости и размера капель и т.п. Поэтому в настоящее время тепло- и массообмен в распылительных сушилках рекомендуют рассчитывать по значению объемных коэффициентов тепло- и массообмена. Причем предпочтение отдается расчету теплообмена, так как экспериментальное определение перепада температур может быть выполнено более просто и с большей точностью. Тепловой поток, передаваемый от теплоносителя к частицам q, Вт. 

Лист

11

3.ВЫБОР СПОСОБА И РЕЖИМА ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ         

                  ДАННОГО МАТЕРИАЛА.

Распылительные сушилки применяются для сушки диспергированных жидких материалов: различных жидких растворов. Основной частью этих сушилок является камера, внутри которой сушка происходит при распылении поступающего в нее жидкого материала.

Сушимый материал распыливается в сушилке до капель, диаметр которых обычно составляет несколько десятков микрон; благодаря высокой дисперсности образуется развитая поверхность соприкосновения материала с сушильным агентом. Удаление из капель влаги, т. е. собственно сушка и получение готового продукта в виде порошка происходит в течение нескольких секунд.

Сушка распылением обусловливается тремя основными процессами: распылением раствора, смешением газа и частиц раствора, тепло-и массообменном между ними. Кроме того, сушка распылением непосредственно связана с выделением сухих частиц из потока газов. Совокупность этих процессов определяет эффективность и технико-экономические показатели распылительных сушильных установок.

В технике сушки применяются  три способа распыления растворов: механическими и пневматическими форсунками и центробежными дисками.

Механическое распыление производится при помощи форсунок различных конструкций, к которым жидкость подается под давлением 30—200 атм. Размер капель обычно составляет от 1 до 150 мк и зависит от давления и свойств жидкости. На рис.1  показана форсунка для механического распыления жидкости.

Рис.1 Механическая форсунка для распыления жидкости.

1-гайка; 2-труба; 3-контргайка; 4-шайба; 5-завихриватель.

Преимущества механических форсунок состоят в их бесшумной работе, незначительном расходе электроэнергии (4—10 КВт на тонну распиливаемого раствора) и высокой производительности одиночных форсунок (до 4 500 кг/ч).

Недостатками  являются:   неприменимость для распыла грубых суспензий или растворов, содержащих твердые   частицы   или   кристаллы; значительная чувствительность к засорению и вследствие этого недопустимость   применения    форсунок с диаметром    меньше   1  мм;  невозможность регулирования производительности, так как при этом меняется дисперсность,а также   самопроизвольное изменение производительности, форсунки вследствие увеличения от износа диаметра выходного отверстия форсунки.

Пневматическое распиливание производится за счет действия сжатого воздуха давлением 1,5—5 атм специальными форсунками. На  рис. 2 в качестве примера показана форсунка для распыливания  сжатым воздухом. 

Лист

12

                                                                     вход сжатого 

                                                                           воздуха

Рис.2 Пневматическая форсунка.

1-устройство для регулирования  зазора; 2-распылительная тарелка.

Преимуществами пневматического распыления являются возможность распыливания большинства растворов и суспензий, а также возможность регулирования, недостатками — значительный расход энергии по сравнению с другими способами распыла растворов, составляющий 50—60 кВт•ч/т раствора. Кроме того, при больших производительностях установок приходится устанавливать до 35 форсунок. Пневматический распыл обычно требует наличия энергоемкой компрессорной установки.

Распыление под действием  центробежной силы достигается подачей высушиваемой жидкости на диск, вращающийся со скоростью от 4 000 до 20 000 об/мин.

Для сушки различных жидких материалов рекомендуется принимать окружную скорость дисков порядка 130—200 м/сек, а для получения высокой дисперсности — применять конструкции дисков, изображенные на рис.3, которые дали по сравнению с другими конструкциями лучшие результаты. Они при начальной влажности растворов и суспензий 72—85% дают размер капель 18—8 мк и размер частиц высушенного продукта 2,5—1,5 мк.

Рис.3 Конструкции распылительных дисков.

а- плоский закрытый с зубьями;

б- трехъярусный с перегородками  и зубьями

Лист

13

Вращение распыляющего диска осуществляется или от высокооборотного электродвигателя, или от паровой турбинки, или через редуктор от электродвигателя. Диск монтируется над приводом или укрепляется у потолка сушильной башни.

В случае привода от паровой турбинки обработавший пар используется   в   подогревателях   воздуха.

Подвод жидкости к  распыливающему диску из бака происходит обычно при постоянном напоре и регулируется автоматически (с помощью поплавкового механизма и т. п.).

На рис.4 представлены схемы сушки жидких материалов в распыленном состоянии.

Наибольшее распространение  получили распылительные сушилки с  параллельным током газа и осаждающихся частиц. Их достоинством является   возможность   применения более высоких температур газа без перегрева сушимого материала. Это  компенсирует меньшее  время пребывания частиц в газовом потоке по   сравнению с противотоком, который  чаще  всего  применяется, когда требуется получить   большой объемный вес порошка.  

Рис.4 Схемы работы сушильных камер.

а, б, в- параллельный ток; д,е- смешанный ток

Распылительные сушилки, применяемые в производстве облицовочных плиток, предназначены для получения пресспорошка нагреванием из распыляемой в ней фаянсовой суспензии. Распылительные сушилки значительно упрощают, механизируют и облегчают процесс производства, улучшается качество и снижается стоимость готовых изделий. Кроме того, с внедрением сушилок высвобождаются значительные производственные площади, занятые ранее

Лист

14

Внедрение распылительных сушилок является техническим скачком  в производстве облицовочных плиток. На Рис.5 показана распылительная сушилка.

Рис.5 Распылительная сушилка.

1-бункер.; 2-бурат; 3-элеватор; 4-транспортер; 5-форсунка;

6-кольцевой массопровод; 7-зонд; 8-отростки; 9-нижний конус;

10-вытяжнаятрубка; 11, 14, 26 -труба; 12-циклон-промыватель; 13-вентилятор;

15-пропеллерная мешалка; 16-сборник; 17-двухплунжерный насос;

18-шаровая мельница; 19-отстойник; 20- сетчатый стакан;

21-сливная труба; 22-массопровод; 23-башня; 24- крыша; 25-плоская крыша;

27-асбестовая прокладка; 28- кольцевое  ребро; 29- песочный затвор;

30-болты; 31-газовая горелка.  

Лист

15

.

                           4 РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ УСТАНОВКИ

Исходные данные:

W1=48% -влажность суспензии

W2=6 % -влажность порошка

Топливно-природный газ  из Саратовского месторождения.

Состав газа:

            CO₂=0,75%   CH₄=87.7%   C₃H ₈=1.91%    C₅H ₁₂=0.24%   N₂=7.82%

                H₂=0.001%   C₂H₆=3.82%   C₄H ₁₀=0.96%    C₆H₁₄=0.02

Расчет распылительной сушилки выполнен в соответствии с методикой расчета, приведенной в рекомендуемой литературе [1]: Морозова Н.Н, Санникова В.И  Сушильные установки производстве строительных материалов.

                                    4.1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ:

Определим производительность завода по массе продукции. Плитка имеет  толщину

6 мм, плотностью 1800  кг/м³ . Поэтому масса одной плитки 1м² определяется по :

                                 G_H= =1800*0,006*1=10.8 кг   (1)

Производительность завода с учетом брака при сушке и  обжиге в количестве равна 

10 % равна:

               G_общ= =33333333,33 м²/кг  (2)

Масса  1 м² сухой плитки с учетом потерь при прокаливании равна:

                         
                              m_H= =11.49 кг  (3)

Масса сухого порошка ,расходуемого на производство 1 м² плитки с учетом потерь

( 2 %-потери в сушилке, 1 %- при роспуске глины, 1 %- при  транспортировке порошка) равна :

1.                              
                              G_c= =11.96 кг / м²   (4)
2. Найдем общую производительность сушилки:

Лист

16

где G_а.с. – производительность по сухому порошку, П – потери порошка при сушке.

(т/ч)

1. Определим количество распыляемой суспензии:

                              (5)

где G_{а.с.общ.} – общая производительность сушилки

(кг/ч)

2. Определим объем распыляемой суспензии:

           (6)

где G₁ – количество распыляемой суспензии.

(л/ч)

3. Определим количество испаренной влаги:

         (7)

где W₀ – влажность суспензии, W₂ – влажность порошка, G₁ – количество распыляемой суспензии.

(кг/ч)

Лист

17

Определим габариты факела распыления от одной форсунки, м :

   (13)

где g_c – плотность суспензии.

(м)

м

Радиус факела распыления от одной форсунки ,м :

 (14)

С учетом числа форсунок и диаметром факела распыления находят  диаметр общего факела:

                  ( D₉₉)_i=D₉₉+D=1.82*2+0.16=3.8 м    (15)

Высота башни от уровня установки форсунки до потолка :

H=H₉₉+0.5=6.57+0.5=7.07 м   (16)

Количество испарений  влаги:   (17)

где W₀ – влажность суспензии, W₂ – влажность порошка, G₁ – количество распыляемой суспензии.

(кг /ч)

  К установке принимают две сушилки НИИ стройкерамики производительностью

    по 25 т/ч каждая.

Лист

18

  4.2 ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ  РАСЧЕТ

Расчет горения природного газа Саратовского месторасположения.

Состав сухого газа:

           CO₂=0,75%   CH₄=87.7%   C₃H ₈=1.91%    C₅H ₁₂=0.24%   N₂=7.82%

                H₂=0.001%   C₂H₆=3.82%   C₄H ₁₀=0.96%    C₆H₁₄=0.02%

Газ сжигается с коэффициентом  избытка воздуха 1,0%  Содержание влаги  в газе

Принимают 1% и пересчитывают  состав сухого газа на влажный рабочий  газ :

       CH₄ ^ВЛ=СН₄*0.99=87.7*0.99=86.8%      (18)

Другие составляющие газа остаются без изменения .

Состав влажного рабочего газа:

       CH₄ ^вл=86.8 %   C₃H ₈ ^вл=1.91%    C₅H ₁₂ ^вл=0.24%   N₂ ^вл=7.82%

         H₂О=1%  C₂H₆^вл=3.82% C₄H₁₀^вл=0.96% C₆H₁₄^вл=0.02%

 Теплота горения газа :

 Q_H^p=358*СН₄+637,5*С₂H₆+912.5*C₃H₈+1186.5*C₄H₁₀+1460.8C₅H₁₂=36751.3кДж/м³

  Теоретически необходимо количество сухого воздуха необходимо по формуле:

L₀=0,0476(2CH^C₄+3.5C₂H^C₆+5C₃H^C₈+6.5C₄H^C₁₀+8C₅H^C₁₂)=9.8 м³ / м³    (19)

Принимаем влагосодержание  воздуха d=10 г/кг сухого воздуха и находим теоретически необходимое количество атмосферного воздуха с учетом его влажности:

                      l₀¹=(1+0.001d)l₀=1.01*9.8=9.9 м³ / м³        (20)

Определяем количество м³ / м³ и состав продукта горения:

    V_CO2=0.01(CO₂+CH₄+2C₂H₆+3C₃H₈+4C₄H₁₀+5C₅H₁₂)=1.06      (21)

    V_H2O=0.01(2CH₄+3C₂H₆+4C₃H₈+5C₄H₁₀+6C₅H₁₂+H₂0+0.1dl₀)=2.8     (22)

    V_N2=0.79L¹₀+0.01N₂=7.88

Общее количество сухих  продуктов горения составляет:

               V_a=1.06+7.88=8.94 м³ / м³                     (23)

Влагосодержание продуктов  горения:

                     d_г= =197.73 г/кг     (24)

 масса  воздуха  поступающее  на горение:

            G_b=1.29*10.1=13.03 кг/м³                                   (25)

Лист

19

  Масса водяных паров ,образовавшихся в процессе горения:

            G_вп=0.8*2.8=2.24 кг/м³                                   (26)

Масса сухих продуктов:

             G_сг=1.3*9.07=11.97 кг/м³                              (27)    

   Высшая теплота  горения газа :

кДЖ/кг   (28)

I₀=C_возд(T_возд-273)=1.3*20=26 кДЖ/кг  (29)

I=3624.67 кДЖ/кг 

d_г=197.73 кДЖ/кг 

    (30)      

где I_max - максимальное теплосодержание продуктов сгорания, х - относительное количество избыточного воздуха

 кДЖ/кг     (31)

          Начальное влагосодержание теплоносителя:

    (32)

где d_п.г.max - максимальное начальное влагосодержание продуктов горения, d₀ – влагосодержание наружного воздуха.

Из I-d диаграммы находим, что значениям I₁ и d₁ соответствует начальная температура t₁ = 1820 ⁰C. По точке пересечения линии I₁ = const с j = 100%=const находим условную температуру порошка на выходе t_м1г = 80 ⁰С.

1. Определим величину удельных теплопотерь:

                 (33)

Лист

20

где ΔG_вл. – количество испаренной влаги; с_м – теплоемкость абсолютно сухого материала; t_м.1, t_м.2 – соответственно температура в начале и в конце процесса сушки; G_1.вл – начальное количество влаги в суспензии, G_ост.вл – начальное количество остаточной влаги; q_n – теплопотери в окружающую среду.

             G_1.вл= G_1.вл = =43781,5 кг/ч         (35)

     Остаточное  количество влаги в материале:

            G_ост.вл= G_1.вл- G_.вл                  (36)

                   G_ост.вл=3027,45 кг/ч

рис 4.1

Графическое изображение  процесса сушки распылительной сушилки

Температуру отходящих  газов из сушилки по практическим данным принимают равным 150⁰ С .От точки С₀ (рис 4.1) откладывают отрезок С₀ Е ,учитывая, что 

С₀D₀ =780 мм, тогда :

     С₀ Е= * =30 мм,    (37)       СD=730 мм

Удельный расход  сухого теплоносителя : = =1.25 кг/кг  (38)

Лист

21

Определяем отрезок  АВ¹¹  .Точка А находиться по начальным параметрам наружного воздуха. АВ¹¹=470 мм

Удельный расход теплоты  на  1 кг испаренной влаги равен:

                           q= * *1000=2691 кДж/кг             (39)

Расход топлива на 1 кг испаренной влаги :

                            В_ч= = =0,07 м³/кг    (40)

Общий расход топлива:

                   В₀=В_ч* ΔG_вл.= 0.07*40754,04=2984,09 м³/ч.

Лист

22

  5 Задачи  автоматизации распылительной сушилки

Принципиальная схема  сушильной установки представлена на рис. 1.1

Высушиваемый материал поступает в сушилку 3, где его  влажность снижается от ω1 (начальная) до ω2 (конечная). В сушилке материал либо находится в неподвижном состоянии (на противнях, вагонетках), либо движется (на транспортерных лентах, сетках, при помощи гребков, пересыпается при вращении сушилки). Сушка производится за счет тепла, вырабатываемого в генераторе тепла 2, куда теплоноситель может подаваться вентилятором 1. Генератором тепла могут служить паровые или газовые калориферы, топки, работающие на твердом, жидком или газообразном топливе, инфракрасные излучатели и генераторы электрического тока. Выбор генератора тепла обычно определяется схемой и методом сушки, физическими свойствами высушиваемого материала. Иногда в сушильной камере устанавливается дополнительный подогреватель 2'.

Рисунок 1.1- Принципиальная схема сушильной установки

1- вентилятор; 2 - генератор тепла; 3 - сушилка;

4 - пылеулавливающее  устройство; 5 - отсасывающее устройство.

Передача тепла высушиваемому  материалу производится либо при непосредственном контакте последнего с теплоносителем, либо через обогреваемую поверхность. Поверхность теплообмена может обогреваться паром, дымовыми газами, горячей водой. Непосредственно материалу тепло передается либо от воздуха и дымовых газов, либо от инертных газов и перегретого пара. Тепло может передаваться материалу также от радиационных источников нагрева  либо при помощи тока высокой или промышленной частоты. Пары растворителя, выделяющиеся из материала, удаляются из сушилки при помощи отсасывающего устройства 5, которое представляет собой либо вентилятор в случае сушки воздухом или газом, либо конденсатор с вакуум-насосом, если необходимо создать вакуум в сушилке. Для Очистки газа,в сушильную установку входит пылеулавливающее устройство 4, представляющее собой циклон, скруббер либо рукавный фильтр

Лист

23

6 Охрана труда и техника безопасности на известковых заводах.

    Тепловые установки  на заводах строительных материалов  и изделий являются агрегатами повышенной опасности, так как их работа связана с выделением теплоты, влаги, пыли, дымовых газов. Поэтому условия труда при эксплуатации таких установок строго регламентируется соответствующими правилами и инструкциями. Контроль за соблюдением правил и инструкций по охране труда и технике безопасности осуществляется органами государственного надзора и общественными организациями, которые и разрабатывают эти нормы.

   Согласно действующим  нормативам, в цехах, где размещаются  тепловые установки, необходимо  иметь: паспорт установленной формы с протоколами актами испытаний, осмотров и ремонтов на каждую установку; рабочие чертежи находящегося оборудования и схемы размещения КИП; исполнительные схемы всех

трубопроводов с нумерацией арматуры и электрооборудования; инструкции по эксплуатации и ремонту. В таких инструкциях должно быть краткое описание установок, порядок их пуска, условия безопасной работы, порядок остановки, указаны меры предотвращения аварии. Кроме того, инструкции должны содержать четкие указания о порядке допуска к ремонту установок, о мерах безопасного обслуживания и противопожарных мероприятиях.

    При использовании  в качестве сушильного агента  продуктов горения топлива не  допускается работа сушильных  установок на избыточном давлении.

    При использовании  продуктов горения в установках, работающих на разрежении, необходимо следить за плотностью каналов, подводящих и отводящих теплоносителя, за надежной вентиляцией сушильных цехов. При загрузке и разгрузке материала необходимо обращать особое внимание на то, чтобы продукты горения не попадали в цех через открытые двери туннелей.

    Все вентиляционное  хозяйство сушильных цехов должно  иметь надежное ограждение и сигнализацию о пуске. Электроприводы кроме ограждения должны быть надежно заземлены.

    Ремонтные  работы непосредственно в сушильных установках можно проводить только в специальных костюмах и в кислородной маске. При ремонте сушил, работающих на горячем воздухе, вместо кислородной маски допускается специальная охлаждающая маска, ношение которой обязательно при работе в туннелях, камерах, каналах, т.е. там, где температура превышает 40 град.

    Отходящие  от сушильных установок газы  должны проходить обязательную  очистку от пыли и возможных  уносов перед выбросом их в  атмосферу. Сушильные цехи должны  быть оборудованы приточно- вытяжной вентиляцией, в них обязательно должно быть вывешена инструкция по безопасной эксплуатации установок

Лист

24

7. Заключение

Выбранная по расчету распылительная сушилка используется для получения пресс порошка на линии переработки глиняной массы. При заданной в проекте производительности используем 2 распылительные сушилки по 25 т/ч каждая, которые

должны обеспечить пресс- порошки для прессования облицовочной плитки производительностью 30 млн м² плитки в год. Тип распылительного сушила противоточный с

фонтанной подачей в  которой должна обеспечить 4 форсунки в каждой и получения необходимого  грануляционного состава пресс- порошка, который обеспечивает получение необходимого согласно стандартам плитки.

Лист

25

.  8. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Н.Н Морозова , В.И.Санникова Сушильные установки в производстве строительных материалов.
2. Мороз И.И. Технология строительной керамики.  – Киев: Вища школа. Головное издательство, 1980. – 384 с.
3. Вознесенский А.А. Тепловые установки в производстве строительных материалови изделий.- М: 1964
4. Перегудов В.В. ,Роговой М.И. Тепловые процессы и установкив технологии строительных изделий и деталей.-М: Стройиздат,1983.
5. ГОСТ 6141-91. «Плитки керамические глазурованная для внешней облицовки стен . Технические условия».
6. http://gendocs.ru/v32940

Лист

14

Лист

15

Лист

16

Лист

17

Лист

32

Лист

40