- •1. Принципиальная Технологическая схема, её обоснование и описание
- •2. Расчет основных аппаратов сушильной установки
- •2.1 Расчет топки для сушильной установки
- •2.2 Расчет пневматической трубы-сушилки
- •2.2.1 Технологический расчет
- •Последовательность построения рабочей линии процесса сушки
- •2.2.2 Гидродинамический расчет
- •3. Расчет и выбор вспомогательного оборудования и коммуникации
- •3.1 Бункер-питатель
- •3.2 Ленточный транспортер - 1
- •3.3 Пневмотранспортная установка
- •3.4 Ленточный транспортер - 2
- •3.5 Шлюзовой дозатор
- •3.6 Газовая горелка
- •3.7 Вентилятор подачи воздуха на горение
- •3.8 Вентилятор-дымосос
- •3.8.1 Патрубок с обратным клапаном для подсасывания воздуха в камеру смешения (приточная шахта)
- •3.8.2 Газоход от смесительной камеры до входа в пневматическую сушилку
- •3.8.3 Газоход от сушилки до циклона
- •3.8.4 Циклон-разгрузитель
- •3.8.5 Циклон-разгрузитель пневмотранспортной установки
- •3.8.7 Газоход между циклоном и дымовой трубой
- •3.8.8 Выбор вентилятора-дымососа
- •4. Технико-экономические показатели сушилки Технологические показатели сушилки.
- •Энергетические показатели работы сушилки
Содержание
Введение___________________________________________________________4
1. Принципиальная технологическая схема, её обоснование и описание______5
2. Расчёт основных аппаратов сушильной установки______________________6
2.1 Расчет топки для сушильной установки___________________________6
2.2 Расчет пневматической трубы-сушилки___________________________9
2.2.1 Технологический расчет___________________________________9
2.2.2 Гидродинамический расчет________________________________12
3. Расчет и выбор вспомогательного оборудования и коммуникации________16
3.1 Бункер-питатель_____________________________________________16
3.2 Ленточный транспортер – 1____________________________________16
3.3 Пневмотранспортная установка_________________________________17
3.4 Ленточный транспортер – 2____________________________________19
3.5 Шлюзовой дозатор___________________________________________20
3.6 Газовая горелка______________________________________________21
3.7 Вентилятор подачи воздуха на горение__________________________21
3.8 Вентилятор-дымосос__________________________________________23
3.8.1 Патрубок с обратным клапаном для подсасывания воздуха
в камеру смешения (приточная шахта) __________________________23
3.8.2 Газоход от смесительной камеры до входа в пневматическую
сушилку____________________________________________________24
3.8.3 Газоход от сушилки до циклона____________________________25
3.8.4 Циклон-разгрузитель_____________________________________26
3.8.5 Циклон-разгрузитель пневмотранспортной установки_________27
3.8.7 Газоход между циклоном и дымовой трубой_________________28
3.8.8 Выбор вентилятора-дымососа______________________________29
4. Технико-экономические показатели сушилки_________________________29
Список использованных источников___________________________________31
ВВЕДЕНИЕ
Сушка представляет собой процесс удаления влаги из твердых влажных материалов путем её испарения и отвода образующихся паров. Сушка является наиболее распространенным способом удаления влаги из твердых материалов и проводится двумя способами:
первый способ проводится путем непосредственного соприкосновения сушильного агента с высушиваемым материалом – конвективная сушка.
второй путем нагревания высушиваемого материала тем или иным теплоносителем через стенку, проводящую тепло – контактная сушка.
Сушка производится также путем нагревания высушиваемых материалов токами высокой частоты или инфракрасными лучами.
В особых случаях применяется сушка некоторых продуктов в замороженном состоянии при глубоком вакууме – сушка возгонкой.
По своей физической сущности сушка является сложным диффузионным процессом, скорость которого определяется скоростью диффузии влаги из глубины высушиваемого материала в окружающую среду.
Процесс сушки широко используется в химической технологии. Он часто является последней операцией на производстве, предшествующей выпуску готового продукта. При этом предварительное удаление влаги обычно осуществляется более дешевым механическим способом (например, фильтрованием), а окончательный – сушкой.
Пневматическая труба-сушилка применяется для сушки опила, стружки, щепы и волокна. Сушка происходит в горизонтальной или вертикальной трубе. Эти сушилки используют как стадию сушки с досушкой в других сушилках. В зависимости от продолжительности сушки и длины трубы-сушилки сушильный аппарат может иметь одну или несколько последовательно или параллельно соединенных вертикальных труб.
Горизонтальная труба-сушилка представляет собой пневмотранспортер, в котором одновременно протекает и процесс сушки древесных частиц; применяется как первая ступень сушки в сочетании с барабанной или аэрофонтанной сушилкой.
Труба-сушилка особенно эффективна для удаления поверхностной влаги, так как материал и сушильный агент движутся в одном направлении. Вследствие кратковременности сушки допустимы повышенные до 800С температуры сушильного агента даже для термочувствительных продуктов.
1. Принципиальная Технологическая схема, её обоснование и описание
Сушка является довольно дорогой операцией , потому что на испарение 1 кг влаги необходимо подвести 2100-2500 кДж тепла. Для сушки измельченной древесины используют сушильные установки непрерывного действия, в которых процесс сушки совмещается с перемещением материала. Влажный материал из бункера-питателя БП шлюзовым дозатором ДШ подается в сушилку. Сушильный агент – топочные газы, разбавленные воздухом, также поступают в сушилку из топки Т. Продукт вместе с сушильным агентом отсасывается вентилятором-дымососом ВД в циклон-разгрузитель Ц1, где продукт отделяется от сушильного агента. Продукт через шлюзовой затвор ЗШ подается в транспортер ТВ, а отработанный сушильный агент выбрасывается в атмосферу через дымовую трубу ДТ.
ПЗ – подогреватель змеевиковый; ТЛ – транспортер ленточный; Т – топка; КС – камера смешения; ТС – труба-сушилка; БП – бункер-питатель; ДШ – дозатор шлюзовой; Ц – циклон; ЗШ – затвор шлюзовой; В – вентилятор; ВД – вентилятор-дымосос; ДТ – дымовая труба; НШ – насос шестеренчатый; КО – конденсатоотводчик; ТВ – транспортер винтовой; ВР – вентиль регулировочный; ВЗ – вентиль запорный; З – задвижка.
Рисунок 1 – Схема сушильной установки
2. Расчет основных аппаратов сушильной установки
2.1 Расчет топки для сушильной установки
Исходные данные
Состав природного газа (месторождение Газли – Узбекистан): марка М80 (малосернистый) [3, табл. 1]:
СН4=94,9%; С2Н6=3,0%; С3Н8=0,9%; С4Н10=0,6%; С5Н12=4,5%; СО2=0,1%; N2=0,5%
Параметры наружного воздуха
Температура t0=15,30C
Относительная влажность φ0=79%
Барометрическое давление Р=750 мм.рт.ст.=0,099 МПа
Влагосодержание наружного воздуха при t0=20°С; φ0=79%:
х0=0,622φ0Рнас/(Р-φ0Рнас)=0,622·0,79·13,042/(750-0,79·1,205)=0,0086 кг/кг,
где Рнас=17,54 мм.рт.ст. при t0=20°С [7, табл. XXXVIII] при Р=750 мм.рт.ст.
Теплосодержание наружного воздуха при t0=20°С и х0=0,0086 кг/кг:
J0=1,01t0+(2493+1,97t0)х0=1,01·15,3+(2493+1,97·1,53) ·0,0086=37,152 кДж/кг.
Теплотворная способность природного газа:
Qнр=500,3СН4+475,22С2Н6+463,29С3Н8+458,48С4Н10+453,45С5Н12=500,3*94,9+475,22*3,0+463,29*0,9+458,48*0,6+453,45*0,5=49321,09 кДж/кг
Qвр= Qнр+2500 ∑ (0,09n)/(12m+n) + 25Wр) = 49321,09 + 2500*0,087 = 49538,59 кДж/кг
Теоретическое количество абсолютно сухого воздуха, необходимого для сжигания 1 кг природного газа:
L0=0,02435CO+0,348H2+0,0614H2S+1,39∑[(m+n/4)/(12m+n)]CmHn-1,39O2=1,39*(11,86+0,35+0,102+0,067+0,5)=17,9 кг воздуха/кг газа
Масса сухого воздуха, подаваемого в топку для сжигания 1 кг природного газа с учётом избытка воздуха αm:
Lm= αmL0=2,2*17,9=39,38 кг воздуха/кг газа.
Масса сухого газа, получаемого при сжигании 1 кг природного газа:
l′сг=1 + Lm - ∑ [(0,09n) / (12m+n)] CmHn - 0,01Wp = 1 + 39,38 - (2,14 + 0,054 + 0,015 + 0,0093 + 0,068) = 38,094 кг/кг
Масса водяного пара, получаемого при сжигании 1 кг природного газа с избытком воздуха:
d′=∑ [(0,09n) / (12m+n)] CmHn +Lmxo+ 0,01Wp=(2,14+0,054+0,015+0,0093+0,068) + 39,38*0,0086=2,63 кг пара/кг газа при хo=0,0086 кг/кг.
Влагосодержание топочных газов: хтг=x′=d′/l′cг=2,63/38,034=0,069 кг/кг
Количество компонентов топочных газов, образующихся при сжигании
1 кг природного газа:
lco2=0,01СO2+0,0157CO+∑[0,44/(12m+n)]CmHn = 0,01 * 0,1 + (2,61 + 0,044 + 0,009 + 0,0046 + 0,028)=2,697кг/кг
lso2=0,0188H2S=0,02·0,9=0
lN2=0,768Lm+0,01N2=0,768·39,38+0,01·0,5=30,25 кг/кг
lo2=0,232(αm-1)L0=0,232(2,2-1)17,9=4,98 кг/кг
Средняя молекулярная масса сухих топочных газов:
Mcr= l′сг / [(lco2/44)+( lso2/64) + ( lN2/28) + ( lo2/32)] = 38,094 / (2,697/44 + 0 + 30,25/28 + 4,98/32) = 29,28 кг/кмоль
Средняя теплоемкость сухих топочных газов при tmr=1000оС:
Ссг=( Ссо2lco2+ Сsо2lso2+ СN2lN2+Со2lo2)/( lco2+ lso2+ lN2+ lo2)=
=(1,12·2,697+1,11·30,25+1,03·4,98)/(2,697+30,25+4,98)=
=1,1 кДж/(кг·К).
Средняя теплоёмкость природного газа при t=20ºC:
CТ=CCH4YCH4+CC2H6YC2H6+…+СmHnYCmHn=2,202*0,949+1,684*0,03+1,38*0,009+1,634*0,05=2,23 кДж/(кг·К).
Средняя температура топочных газов на выходе из топки без учёта диссоциации углекислого газа и паров воды:
tтг=(Qврŋm+CТtТ+LmJ0+wgig-2500lcr′x′)/[l′cг(Cсг+1,97х′)] =
(49538,59*0,95+2,23*20+39,38*37,152-2500*38,094*0,069)/[38.094(1.1+1.97*0.069)]=892.02°C, где wg=0, так как газ не распыляют ни воздухом, ни паром.
Температуру топочных газов снижаем до tтг=1000 °C за счет подачи наружного воздуха в топку, чтобы предохранить футеровку топки от разрушения.
Теплосодержание топочных газов:
Jтг=1,01tтг+(2493+1,97tтг)xтг=1,01·1000+(2493+1,97·1000)0,069=1317,95 кДж/кг.
Теплосодержание паров воды при t1=380°C:
in=2493+1,97t1=2493+1,97·380=3241,6 кДж/кг.
Коэффициент избытка воздуха при разбавлении топочных газов воздухом до t1=380°C:
α2=(Qврηm+Cmtm)/L0(Ссгt1+х0in-J0)-{1-∑[0.09n/(12m+n)]CmHn-0.01Wp}CcrtI/ L0(Ссгt1+х0in-J0)-{1-∑[0.09n/(12m+n)]CmHn+0.01Wp]in+ Wgin}/ L0(Ссгt1+х0in-J0)
=[49538.59*0.95+2.23*20]/[17.9(1.1*380+0.0086*3241.6-37.152)-(1-2.29)*(1.1*380/408.73)-(2.29*3241.6/408.73) = 6.45
Количество воздуха, подаваемого в смеситель на 1 кг природного газа для разбавления до t1=380°C: Lсм=L0(α2-αm)=17,9(6,45-2,2)=76,075 кг/кг
Количество сухой смеси топочных газов с воздухом на 1 кг природного газа:
l″cг=l′сг+Lcм=38,094+76,075=114,17 кг/кг
Количество паров воды в смеси топочных газов с воздухом, полученных при сжигании 1 кг природного газа:
d"=d'+Lсмx0=2,63+76,075·0,0086=3,28 кг/кг
Влагосодержание смеси топочных газов с воздухом на выходе из смесителя:
x1=x″=d″/l″сг=3,28/114,17=0,029 кг/кг
Расход природного газа на сушку соснового опила в трубе-сушилке:
В=L1/l″сг=1,4/114,17=0,012 кг/с=44,14 кг/ч,
где L1=1,4 кг/с [см. расчет расхода сушильного агента].
Объем топочной камеры:
Vгор=QнрВ/qv=49321,09·44,14/1260·103=1,72 м3
где qv=1260·103 кДж/(м3·ч) [3, табл. 3].
Принимаем соотношение длины к диаметру топки L/D=1,8
Диаметр топки:
D=(Vгор/0,785·1,8)1/3=(1,72/0,785·1,8)1/3=1,07 м.
Принимаем диаметр топки 1070 мм, тогда длина камеры горения будет равна L=1,8D=1,8·1,07=1,93 м=1,93 м.
Размеры топки:
Vгор=1,72 м3;
D=1,07 м;
L=1,93 м.