Барабанная сушилка

13

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Кузбасский государственный технический университет»

Кафедра обогащения полезных ископаемых

«обезвоживание и пылеулавливание»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ.

Выполнил: студент гр.ОП-061

Семенюк С.С._________

Руководитель:

Меркушева Л.Н._______

Кемерово 2010

1. Пример расчета сушильных агрегатов

1. Газовая барабанная сушилка

Исходные данные для расчета:

Производительность сушилки по сырому материалу

Начальная влажность материала

Конечная влажность материала

Максимальный кусок угля

Температура газов на входе в сушилку

Температура газов при выходе из сушилки

Температура воздуха поступающего в топку

Влагосодержание воздуха

Энтальпия воздуха

Начальная температура материала

Конечная температура материала

Состав рабочей массы топлива:

углерод

водород

кислород

азот

сера

влажность топлива

зольность топлива

1. Теплота сгорания топлива по Менделееву:

низшая

высшая

2. Определяем количество испаряемой влаги

где – начальная влажность материала, %;

– конечная влажность материала, %;

– производительность сушилки по сырому материалу, т/ч.

3. Определяем количество подсушенного материала

4. Теоретически необходимые масса и объем сухого воздуха, для сжигания 1 кг топлива

5. Определяем коэффициент избытка воздуха для состояния сушильного агента перед входом в сушильный барабан при

энтальпия водяных паров определяется по формуле

теплоемкость сухих газов определяется по формуле

где плотность газов при температуре 0 и давлении 760 мм.рт.ст. [1, с. 180].

где кпд топки и камеры смешения, учитывающий потери тепла в окружающую среду [1, с. 180];

– энтальпия воздуха. кДж/кг (прил. 13);

– влагосодержание воздуха, г/кг сухих газов (прил. 13);

6. Определяем количество сухих газов на 1 кг сжигаемого топлива

7. Определяем вес водяных паров на 1 кг сжигаемого топлива

8. Определяем влагосодержание газов при входе в сушильный барабан

9. Определяем энтальпию газов по диаграмме I–d при и

расчет по формуле дает то же значение

10. Определяем величину

где

расход тепла на подогрев сушимого материала определяем по формуле

где – теплоемкость материала;

где – теплоемкость сухого материала (прил.12);

– теплоемкость воды [1, с. 151].

Потери тепла через поверхность сушильного барабана определяем исходя из условий, что эти потери при соответствующей изоляции барабана не превышали бы 3 % от [1, с. 181].

11. Производим построение процесса сушки в диаграмме I–d, определяем положение точки при температуре (рис.1).

Рис.1. Диаграмма I–d расчета газовой барабанной сушилки.

Для расчета применяем диаграмму Id построенную в системе координат МКГСС до . По формуле определяем КМ, откладываем от выбранной точки К вертикально вниз прямую до пересечения с энтальпией I₂ и через полученную точку М из точки В₁ проводим прямую до пересечения в точке С₂ с изотермой .

По диаграмме получаем:

12. Определяем расход сухих газов на 1 кг испаренной влаги

где – влагосодержание газов при входе в сушильный барабан;

– влагосодержание газов при выходе из сушильного барабана.

12. Определяем часовой расход сухих газов

где – количество испаряемой влаги.

12. Определяем часовой расход газов, поступающих в сушилку

где – количество сухих газов на 1 кг сжигаемого топлива; – вес водяных паров на 1 кг сжигаемого топлива.

12. Определяем необходимое количество топлива на испарение влаги

12. Определяем расход топлива с учетом потерь тепла от химической и механической неполноты сгорания, принимая [1, с. 182].

17. Определяем расход тепла на 1 кг испаряемой влаги

с учетом потерь тепла

17. Определяем состав газов при входе в сушильный барабан на 1 кг сжигаемого топлива при коэффициенте воздуха

где – состав рабочей массы топлива, углерод, азот, сера, водород соответственно;

– влажность топлива;

– теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива;

– влагосодержание воздуха.

17. Определяем объем газов на 1 кг топлива при выходе из сушилки

17. Определяем часовой объем газов при выходе из сушилки при

21. Определяем диаметр трубы сушилки

Скорость (м/с) витания частиц рассчитывается по формуле

где – плотность частицы, (для угля );

– максимальный кусок угля (прил. 1);

– плотность газового потока,

где – атмосферное давление, ;

где – температура газов при выходе из сушилки;

Рабочая скорость витания частиц определяется по формуле

где – коэффициент запаса (1,2–1,5) [1, с. 183].

Диаметр трубы-сушилки

,

Принимаем 2 трубы-сушилки - с диаметром трубы 1100 мм (прил. 2).

21. Определяем объем сушильной трубы

где – напряжение по испаренной влаге (800–1000), [1, с. 183].

21. Определяем длину сушильной трубы

Принимаем размер длины трубы L =25 м (прил. 2).

2. Расчет топки сушильной установки

Для примера расчета используем значения необходимых параметров, полученных при расчете газовой барабанной сушилки.

Размеры растопочных труб определяются объемом пропускаемых через них газов.

Производим расчет топки типа ТЧЗ, так как топки этого типа являются наиболее высокопроизводительными и универсальными.

1. Находим расход тепла на испарение из материала 1 кг влаги

2. Определяем количество теплоты необходимое для испарение всей влаги

3. Расчитываем размер колосниковой решетки выбранного типа топок.

Принимаем размер колосниковой решетки (прил. 5)

где – тепловое напряжение площади колосниковой решетки (1200–1400)∙10³ ккал/м²ч [2, с. 253].

Принимаем

Принимаем топку типа ТЧЗ 2700 х 8000 (прил. 5).

4. Рассчитываем теплонапряжение топочного объема

где – тепловое напряжение для топки с цепной решеткой обратного хода или пневмо-забрасывателем (150 –240) ∙10³ ккал/м²ч [2, с. 254].

Принимаем

Высота топки:

5. Рассчитываем площадь сечения трубы

где – коэффициент, характеризующий пропускную способность растопочной трубы () [2, с. 258].;

– расход топлива, кг/ч;

– температура газов на входе в трубу,

– скорость газов в трубе (4 – 10 м/с) [2, с. 259], принимаем

– полный объем газов на 1 кг сжимаемого топлива,

где – коэффициент избытка воздуха в топке;

– объем теоретически необходимого воздуха, требующегося для сжигания 1 кг топлива, м³/ч.

6. Рассчитываем диаметр трубы

принимаем трубы диаметром 1200 мм, сечением 1,13 м². Количество труб в установке должно обеспечивать скорость газов в пределах допустимой. Для наших условий это будет 20 трубы.

При принятой компоновке газовый поток разделится на 4 потока и составит

Проверяем скорость в каждой трубе

что не привышает допустимой скорости газов в трубе равной 10 м/с.

3. Выбор и расчет оборудования системы пылеулавливания

Очистка дымовых газов происходит в 3 стадии:

1. в циклонах;

2. в батарейных циклонах различной конструкции;

3. в мокрых пылеуловителях типа МПР.

1. Расчет циклонов

Для примера расчета используем значения необходимых параметров, полученных при расчете газовой трубы сушилки.

1. Задаемся типом циклона (прил. 7). В данном примере принимаем циклон типа ЦН–15

2. Рассчитываем необходимую площадь сечения циклонов

где – общий расход газа, м³/с;

– оптимальная скорость газа в аппарате (прил. 8).

3. Определяем диаметр циклона

где – количество циклонов, при котором не должно привышать более чем на 15 %.

4. Расчитываем действительную скорость газов в циклоне

5. Определяем коэффициент гидравлического сопротивления

где – поправочный коэффициент на диаметр циклона (прил. 8);

– поправочный коэффициент на запыленность газа (прил. 8);

– коэффициент учитывающий дополнительные потери давления, связанные с компоновкой циклонов в группу;

– коэффициент гидравлического сопротивления (прил. 8).

6. Расчитываем потери давления в циклоне

где – плотность газа кг/м³ [1, с. 180].

3.3. Расчет батарейного циклона

Для примера расчета используем значения необходимых параметров, полученных при расчете газовой барабанной сушилки.

1. Определяем расход газов, при котором обеспечиваются оптимальные условия работы циклонного элемента

где – внутренний диаметр элемента, м ( наиболее применяемые на практике);

– оптимальная скорость потока в элементе, м/с (прил 9, 11).

2. Рассчитываем число циклонных элементов, необходимых для оптимальных условий работы батарейного циклона

где – общий расход газа, м³/с.

Применяем 4 батарейных циклона типа ПБЦ-100 с числом циклонных элементов 192 (прил. 9, 11).

3. Определяем действительную скорость потока в элементе

4. Рассчитываем потери давления в батарейном циклоне

где – плотность газа кг/м³ [1, с. 180].

– коэффициент гидравлического сопротивления батарейных циклонов (прил. 9, 11).

5. Рассчитывают рабочую производительность батарейного циклона ПБЦ

3.4. Расчет мокрого пылеулавливателя

Для примера расчета используем значения необходимых параметров, полученных при расчете газовой барабанной сушилки.

Принимаем мокрый пылеуловитель типа МПР, т. к. он отличается высокой эффективностью и производительностью.

Выбираем 3 мокрых пылеулавливателя типа МПР–100 с производительностью 100000–150000 м³/ч (прил. 10).