1. Теплотехнические расчеты цементной вращающейся печи

Сухой способ производства

При сухом способе производства цемента известняковое сырье дробят в две стадии - в щековой дробилке, потом в молотковой дробилке. Глина, входящая в состав цементного сырья, измельчается в валковой дробилке и сушится в барабане. После этого помолотый известняк, глина и огарки совместно измельчаются в барабанной мельнице, после чего высушиваются с помощью дымовых газов, которые поступают из запечных теплообменников. Измельченный высушенный материал разделяется на грубую и тонкую фракции в проходном сепараторе. Грубая фракция подвергается дополнительному измельчению, а тонкая фракция улавливается в циклонах и подвергается гомогенизации в смесительных силосах сырьевой муки. Сырьевая мука последовательно проходит обработку на нескольких ступенях циклонных теплообменников, нагревается, частично декарбонизируется, после чего поступает во вращающуюся печь, где из сырьевой муки формируется цементный клинкер. Далее клинкер охлаждается в холодильнике и поступает в силосный склад клинкера. С силосного склада цементный клинкер через ленточный конвейер поступает в барабанную мельницу для совместного помола с гипсом и минеральными добавками, которые одновременно поступают из бункеров. Сжигание топлива, необходимое для производства цемента, обеспечивается подачей горячего воздуха от клинкерного холодильника. Дымовые газы, отходящие от циклонных теплообменников, увлажняются в башне, затем очищаются от пыли с помощью электрофильтров и с помощью дымососа через трубу выносится в атмосферу. Воздух, отходящий от цементных мельниц, очищается в аспирационной шахте, циклонах и рукавных фильтрах. Измельченная смесь сепарируется - крупка поступает на дополнительное измельчение, а готовый цемент с помощью пневмокамерных насосов поступает в цементные силосы. Из цементных силосов цемент тарируется в контейнеры “Big Ben” или в мешки, или отгружается в железнодорожные вагоны для транспортировки цемента (холеры) или автоцементовозы.

1. Расчет горения топлива

Состав сухого газа:

CH4	C2H6	C3H8	C4H10	C5H12	CO2	N2	Qн, ккал/м^3	P, кг/м^3	%
81,7	5,3	2,9	0,9	0,3	0,1	8,8	8790	0,858	100

1. Для дальнейших расчетов необходимо пересчитать состав сухого газа, на состав влажного с учетом влажности 1% (по условию) по формуле:

Аналогично рассчитываются остальные компоненты, которые выглядят следующим образом:

Состав влажного газа:

CH4	C2H6	C3H8	C4H10	C5H12	CO2	N2	Qн, ккал/м^3	P, кг/м^3	%
80,88	5,247	2,281	0,891	0,297	0,099	8,712	8790	0,858	100

1.1.2 Газ сжигается с коэффициентом расхода воздуха α=1,05 (по условию). Воздух идущий для горения, подогревается до температуры 700 С (условие). Для газообразного топлива теплота сгорания определяется как сумма произведений тепловых эффектов составляющих горючих газов на их количество:

Подставляем величины и находим, что:

1.1.3 Расход воздуха на горение

При расчетах печей влажность атмосферного воздуха обычно не учитывается. Находим теоритически необходимый расход воздуха для горения природного газа:

Принимаем влагосодержание атмосферного воздуха d=10г/кг сухого воздуха.

Теоритически необходимое количество атмосферного воздуха с учетом его влажности:

где: 0,0016 – коэффициента пересчета весовых единиц влаги в объемные:

0,804 – удельный вес водяных паров, кг/нм³

Действительное количество воздуха при коэффициенте расхода α=1,05

Действительный расход атмосферного воздуха при его влагосодержании d составит:

Избыточное количество воздуха, введённое в печь будет составлять:

1.1.4 Определяем объем продуктов горения. Общий объем продуктов горения при сжигании топлива:

Общее количество продуктов горения:

1.1.5 Процентный состав продуктов горения:

1.1.6 Материальный баланс процесса горения. Переводим м³ путем умножения на плотность p.

Составляем материальный баланс процесса горения на 100м³ при α=1,05.

Приход

Воздух

Расход

Итого: 1383,734 = 1383,71

1.17 Определяем теоритическую температуру горения. Для этого находим теплосодержание продуктов горения с учетом подогрева воздуха до t_воз=700 С и α=1,05

По i-t диаграмме находим теплоту нагрева атмосферного воздуха: 1050 кДж/нм³.

Тогда

По i-t диаграмме находим теоритическую температуру горения при α=1,05: t_теор=2220 С.

Получения температура обеспечит обжиг цементного клинкера.

Определяем действительную температуру горения при коэффициенте

Расчетное теплосодержание составит:

По i-t диаграмме находим действительную температуру горения при α=1,05: t_д=1930 C.