КР по ОПЦ
.pdf
Рис.7. Схема двухроторной ударно-валковой дробилки:
1 – корпус, 2 – ротор, 3 – скребковый транспортѐр, 4 – отбойная бронеплита; Dрот – диаметр ротора; L– ширина ротора; D′max – максимальный размер исходного материала; d″max – максимальный размер конечного материала; n – частота вращения; V – окружная скорость
Длина ротора: |
L ≈ 1,8 D′рот |
(70) |
Критический минимальный размер дроблѐного материала: |
|
|
|
dкр = 1,5 σр / (ρо V 1,5) |
(71) |
σр – прочность материала при растяжении, МПа; ρо – объѐмная масса, т/м3 (приложение 6);
V – окружная скорость принимается, пределах 25 ÷50 м/с.
Необходимая окружная скорость при заданной величине d″max:
V ″ ≥ 1,2 [σр / (ρо d″max)]2/3 |
(72) |
||
Частота вращения в минуту второго ротора: |
|
|
|
n″ = 60 V / (Π D″рот) |
(Π = 3,14) |
(73) |
|
Суммарная кратность дробления: iΣ = D′max/ d″max |
(74) |
||
Производительность, т/ч: Gдв = 800 (D′рот)2 L n′ / (E iΣ) |
(75) |
||
Удельный расход электроэнергии, кВт∙ч/т: |
|
|
|
Эдв = 2,15 · 10-3 |
E (iΣ |
0,5- 1 ) |
(76) |
E – энергетический показатель ( приложение 6). |
|
|
|
11 |
|
|
|
Потребляемая мощность, кВт: |
Nпот = Эдв Gдв |
(77) |
Установочная мощность, кВт: |
Nуст = 1,2 Nпот |
(78) |
ШАРОВАЯ ТРУБНАЯ МЕЛЬНИЦА
С ТРАДИЦИОННЫМИ ВНУТРИМЕЛЬНИЧНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ
(приложение 7)
Рис.8. Схема традиционной шаровой трубной мельницы:
1 – исходный материал, 2 – входная горловина, 3 – корпус, 4 – самосортирующая бронефутеровка, 5 –межкамерная перегородка, 6 –бронефутеровка, 7 – мелющие шары, 8 – выходная решѐтка, 9 – выходная горловина, 10 – размолотый материал, 11 – цильпебс.
Уравнения для расчёта параметров помола
(в расчётах все размеры применять в метрах)
Производительность, т/ч: Gш = 2·10-2 kd ks kр Dш Lш mмт0,8 (79)
Dш – диаметр мельницы; Lш – длина мельницы; mмт – масса мелющих тел;
kd, ks - коэффициенты, учитывающие размер исходного куска и удельную поверхность готового продукта : S (м2/кг) – рассчитываются по уравнениям (81), (82).
kр – коэффициент, учитывающий размалываемость материала (приложение 8);
Коэффициент размалываемомти клинкера kр снижается c увеличением содержания C2S и минералов плавней – Мп = C4AF + С3А:
kр = (1,13 –5,8·10-3 C2S – 2·10-4 C2S1,94) (1,8 – 5·10-2 Мп + 6,2·10-4 Мп 2) |
(80) |
kd = 75 dис2 – 18 dис + 1,5 |
(81) |
ks = 1,3 – 1,3 10-3 S |
(82) |
Потребляемая мощность: Nпот = kз mмт Dш0,5 |
(83) |
kз – коэффициент, учитывающий загрузку мелющими телами |
|
kз = 9 – 4,6 φ – 6,78 φ 2 |
(84) |
12
φ – коэффициент загрузки мельницы. |
|
|
Масса мелющих тел: |
mмт = 0,785 φ Dш2 Lш γ |
(85) |
γ – объѐмная масса загрузки мелющими телами: для шаров – γ = 4,65 т/м3,
для цильпебса – γ = 4,85 т/м3;
φ – коэффициент загрузки мельницы – φ = 0,24÷0,32.
Максимальный размер шара: dшmax = 470 (/ Dш)1/3 |
(86) |
dис – максимальный размер исходного куска.
Ассортимент загрузки I - камеры принимается исходя из массы мелющих тел и максимального размера шара (приложение 9),
II - камера загружается цильпебсом.
Средневзвешенный шар I - камеры: Σ (dш i ×пш i) / 100 |
(87) |
dш i – диаметр соответствующего размера шара, мм; пш i – содержание соответствующего размера шара, %.
ШАРОВАЯ ТРУБНАЯ МЕЛЬНИЦА
С МОДЕРНИЗИРОВАННЫМИ ВНУТРИМЕЛЬНИЧНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ
(приложение 7)
Рис.9. Схема модернизированной шаровой трубной мельницы:
1 – исходный материал, 2 – входная горловина, 3 – корпус, 4 – волнистая бронефутеровка, 5
– двойная межкамерная перегородка, 6 – самосортирующая бронефутеровка, 7 – мелющие тела, 8 – выходная решѐтка, 9 – выходная горловина, 10 – размолотый материал, 12 – регулировачный шибер, 13 – пересыпная течка, 14 – пересыпка материала через межкамерную перегородку 15 – диафрагмы.
Уравнения для расчёта параметров помола
(в расчётах все размеры применять в метрах)
Производительность: |
Gш = 2,8·10-2 kр kd ks Dш Lш mмт0,8 |
(88) |
13
обозначения те же, что и в уравнении (79).
Остальные расчѐты производятся по уравнениям 80 – 87. Ассортимент загрузки принимается, исходя из массы мелющих тел и максимального размера шара (приложение 10).
ЦЕМЕНТНЫЕ ВРАЩАЮЩИЕСЯ ПЕЧИ
СУХОГО СПОСОБА ПРОИЗВОДСТВА
Рис. 10. Схема печи сухого способа производства:
1 – дымосос, 2 – питательный узел, 3 – элеватор, 4 – циклонные теплообменники, 5 – декарбонизатор, 6 – байпас (отсос горячего газа), 7 – вентилятор для охлаждения газа, 8 – вращающаяся печь, 9 – трубопровод третичного воздуха, 10 – электрофильтры, 11 – колосниковый холодильник.
Уравнения для расчёта параметров обжига
(в расчётах все размеры применять в метрах)
Производительность: |
Gсп = 400 Dв2 Lп / qур |
(89) |
Dв – внутренний диаметр вращающейся печи, Lп – длина печи, |
|
|
14
Отношение длины печи к диаметру: |
Lп / Dп = 13 |
|
(90) |
Внутренний диаметр печи: |
Dв = Dп – 2 |
δ |
(91) |
δ – толщина футеровки ≈ 0,2 м. |
|
|
|
qур – удельный расход тепла рассчитывается по сокращѐнной методике с учѐтом приведѐнных ниже и в приложении 11 данных.
Теплота клинкерообразования, кДж / кг клинкера:
qко = 4054 mппп – (5,28 С3S + 7,16 С2S + 0,25 С3A + С4AF) (92)
mппп – масса потерь при прокаливания сырья, кг/кг клинкера.
Потеря тепла в окружающую среду: |
qос = 300 |
|
Потеря тепла с отходящими газами: |
qог = Vог сог tог |
(93) |
Потеря тепла с клинкером: |
qкл =1250 (1 - ηх) |
(94) |
ηх – КПД холодильника |
|
|
Затраты тепла на испарение воды: |
qw = 0 |
|
Приход тепла с материалом и воздухом: |
qмв = 100 |
|
qур = qко + qос + qог + qкл + qw - qмв |
(95) |
|
ЦЕМЕНТНЫЕ ВРАЩАЮЩИЕСЯ ПЕЧИ
МОКРОГО СПОСОБА ПРОИЗВОДСТВА
(приложение 12)
Уравнения для расчёта параметров обжига
(в расчётах все размеры применять в метрах)
Производительность: Gсп = 115 Dв2 Lп / qур |
(96) |
|
Dв – внутренний диаметр вращающейся печи, Lп – длина печи, |
|
|
Отношение длины печи к диаметру: |
Lп / Dп =13 |
(97) |
Внутренний диаметр печи: |
Dв = Dп – 2 δ |
(98) |
δ – толщина футеровки ≈ 0,2 м. |
|
|
15
Рис.11. Схема печи мокрого способа производства:
1 – дымовая труба, 2 – дымосос, 3 – электрофильтр, 4 – система пылевозврата, 5 – пылеуловительная камера, 6 – шламовая труба, 7 – цепные теплообменники, 8 – вращающаяся печь, 9 – головка печи, 10 – форсунка, 11 – колосниковый холодильник, 12 – факел.
Удельный расход тепла рассчитывается по сокращѐнной методике с учѐтом приведѐнных ниже и в приложении 11 данных.
Теплота клинкерообразования по уравнению (92)
Потеря тепла в окружающую среду: |
qос = 600 |
|
Потеря тепла с отходящими газами: |
qог = Vог сог tог |
(99) |
Потеря тепла с клинкером: |
qкл =1250 (1 - ηх) |
(100) |
ηх – КПД холодильника |
|
|
Затраты тепла на испарение воды: |
qw = 2500 mw |
(101) |
mw – масса воды, кг/кг клинкера. |
|
|
Приход тепла с материалом и воздухом: |
qмв = 200 |
|
qур = qко + qос + qог + qкл + qw - qмв |
(102) |
|
16
ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
Тема:
«Определить минимальный удельный расход электроэнергии при двухстадийном дроблении известняка в щѐковой и молотковой дробилках, подобрать размеры и характеристики агрегатов при оптимальной кратности дробления».
Исходные данные:
Дробимый материал – известняк: Е = 75,6 кДж/м2 (приложение 6);
D′max = 0,8 м; d″max = 0,02 м; G = 200 т/ч.
Расчёт:
1. Определить удельный расход электроэнергии на дробление при общей кратности iΣ = 40 и изменении кратности каждой дробилки в пределах 1÷40.
Необходимые уравнения и результаты расчѐтов сведены в табл. 1.
Таблица 1
Удельный расход электроэнергии при различной кратности измельчения
Щѐковая дробилка
d′max |
0,8 |
0,4 |
0,267 |
0,2 |
0,16 |
0,13 |
0,10 |
0,08 |
0,04 |
0,02 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
iщ = D′max/ d′max |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
8 |
10 |
20 |
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эщ = 6 10-2 ( i 1,5-1 )/ D′max |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
0,14 |
0,31 |
0,52 |
0,76 |
1,03 |
1,62 |
2,29 |
6,7 |
18,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Молотковая дробилка |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D″max |
0,8 |
0,4 |
0,267 |
0,2 |
0,16 |
0,13 |
0,10 |
0,08 |
0,04 |
0, 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
iм = D″max/ d″max |
40 |
20 |
13,3 |
10 |
8 |
6,5 |
5 |
4 |
2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эм = 9,3 10-3 E (i 0,5- 1 ) |
3,73 |
2,43 |
1,85 |
1,51 |
1,28 |
1,08 |
0,86 |
0,70 |
0,29 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЭΣ = Эщ + Эм |
3,73 |
2,57 |
2,16 |
|
|
2,11 |
2,48 |
2,99 |
6,99 |
18,9 |
2,03 |
2,04 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В таблице цветом выделена область минимального суммарного расхода электроэнергии.
17
2. Построить график зависимости удельного расхода электроэнергии от кратности измельчения каждой дробилкой.
Рис. Зависимость удельного расхода электроэнергии ( Э∑ ) на измельчение известняка от кратности дробления отдельных дробилок при общей кратности дробления i∑ = 40.
Эщ и Эм – расход электроэнергии при измельчении только щѐковой или молотковой дробилкой при различной кратности.
(В середине рисунка представлена зависимость Э∑ от iщ в интервале 3÷6 в увеличенном масштабе).
3. Минимальный суммарный расход электроэнергии при i∑ = 40:
Э∑= Эщ + Эм= 0,52 + 1,51 = 2,03 кВт∙ч/т
наблюдается в области кратности дробления материала щѐковой дробилкой iщ= 4 и молотковой – iм = 10, тогда максимальный размер куска на выходе из щѐковой и входе в молотковую дробилку по уравнению (8) будет:
d′max = D′max / iщ = 0,8 /4 = 0,2 м; |
D″max = d′max = 0,2 м |
Параметры щёковой дробилки при оптимальных условиях измельчения
4. Оптимальная ширина зева щѐковой дробилки по уравнению (2):
Dопт = Dmax = 0,8 м; В = Dопт / 0,72 = 0,8 / 0,72 = 1,1 м
5. Длина зева щѐковой дробилки по уравнению (3):
L = 1,2 В = 1,2×1,1 = 1,3 м
18
6. Частота колебания щеки по уравнению (7):
n′опт = 170 / В = 170 / 1,1 = 155 об/мин
7. Производительность щѐковой дробилки при d′max= 0,2 м по уравнению (10):
Gщ = 9,3 n′опт B L d′max = 9,3×155×1,1×1,3×0,2 = 412 т/ч
8. Производительность Gщ = 412 т/ч превышает заданную G = 200 т/ч более чем в 2 раза, следовательно, необходимо уменьшить размеры дробилки до предельной величины по уравнению (1):
Вкр = Dmax / 0,85 = 0,8 / 0,85 = 0,95 м
L = 1,2 В = 1,2×0,95 = 1,1 м
9. Выбираем дробилку ЩД – 9,5×12 (приложение 1) с размером зева:
B = 0,95 м; L = 1,2 м.
10. Частота колебания определяется из уравнения (10) для производительности – 200 т/ч:
n′= Gщ / (9.3 B L d′max) = 200 / (9,3×0,95×1,2×0,2) = 95 об/мин
Принимаем: |
n′ = 100 об/мин |
11. Проверить - не превышает ли n′ критическую величину по уравнению (6)?
Из уравнения (4) находим ход щеки – s:
s = B / 30 = 0,95 / 30 = 0,035 м = 32 мм
n′кр = 66,5 (tgα /s)0,5 = 66,5×(0,364 / 0,035)0,5 = 214 об / мин
Следовательно, можно принять n′ = 100 об/мин, так как это значение более чем в два раза ниже критической величины.
19
12. Минимальный допустимый размер дроблѐного куска на выходе из щѐковой дробилки определяется размером s при b = 0 в уравнении (5):
d′max = b + s = 0 + s = 32 мм
В этих условиях произойдѐт полное смыкание щѐк дробилок, что недопустимо. Следовательно, исходя из конструктивных особенностей дробилки, максимальный размер дроблѐного куска должен быть:
d′max > 32 мм и |
d′max = 200 мм |
соответствует этим требованиям.
13. Потребляемая мощность по уравнению (11) при
Эщ = 0,52 кВт∙ч/т (табл.1):
N′потр = Gщ Эщ = 200×0,52 = 104 кВт
14. Установочная мощность по (12):
N′уст = 1,2 N′потр = 1,2×104 = 125 кВт
Параметры молотковой дробилки при оптимальных условиях измельчения
15. Оптимальный диаметр ротора молотковой дробилки при D″max = 0,2 м из уравнения (14):
Dрот = D″опт / 0,3 = 0,2 / 0,3 = 0,67 м
16. Длина ротора по уравнению (15):
L = 0,8× Dрот = 0,8×0,67 = 0,55 м
17. Окружная скорость для достижения необходимой энергии удара, обеспечивающая дробление частиц до заданного размера – d″max = 0,02м, по уравнению (17):
V ≥ 1,75 (σр / ρо d″max)2/3 = 1,75 (7 / 2,65×0,02)2/3 = 46 м/с σр, ρо – из приложения 6
20