8.10 Расчет вращающихся печей сухого способа производства

8.10.1 Методика расчета

При проектировании печей для обжига сухой сырьевой шихты производительность печи принимается в соответствии с паспорт­ными данными завода-изготовителя. Уточнение (изменение) про­изводительности печи производится при условии использования сырьевой шихты отличного, от принятого в расчете завода-изго­товителя, состава.

Удельные расходы тепла и топлива определяются из теплового баланса печи с холодильником и циклонными теплообменниками.

Удельный расход воздуха на горение и выход отходящих газов определяются расчетом на основании элементарного состава сырья и топлива.

При расчете колосникового холодильника из теплового ба­ланса холодильника с печью и декарбонизатором определяются количество и температура избыточного воздуха, сбрасываемого в атмосферу, и условная температура клинкера. Последняя пред­ставляет собой такую температуру, при которой теплосодержание клинкера равно сумме теплосодержаний сбрасываемого в атмос­феру воздуха и клинкера при фактической температуре.

После определения часовых количеств первичного и вторич­ного воздуха, необходимого для сжигания топлива, избыточного воздуха, сбрасываемого от холодильника, и т. д. производится расчет и выбор вспомогательного оборудования: установки элек­трофильтров для очистки воздуха после холодильника, вентиля­торов общего и острого дутья, дымососов и пр.

Типоразмеры электрофильтров и газоходов определяются по количеству проходящего через них воздуха с учетом аэродина­мического сопротивления трактов, температуры газов и концен­трации пыли до и после них с учетом принятого коэффициента пылеосаждения.

Температура газов на выходе из циклона IV ступени при расчете принимается в пределах 340—360 °С.

При использовании тепла отходящих газов для сушки сырь­евых компонентов при их помоле, в качестве размольного аг­регата выбираются, как правило, мельницы с воздушной сепа­рацией.

Перед началом проектирования отделения помола произво­дится предварительный выбор мельницы, исходя из потребности печного агрегата в сухой сырьевой шихте. Производительность выбранного типоразмера мельницы пересчитывается на конкрет­ные условия работы: начальную влажность, размолоспособность, степень предварительного измельчения исходных сырьевых ком­понентов, а также конечную влажность и тонкость помола сырь­евой шихты.

В случае, если в результате произведенного расчета произво­дительность мельницы окажется меньшей, чем это требуется по заданию, расчет повторяется при измененных исходных данных: увеличивается шаровая загрузка, степень вентиляции, степень предварительного дробления и т. д.

По принятым в расчетах значениям размолоспособности сырь­евой шихты, коэффициента заполнения и тонкости помола, из условия необходимой размольной производительности мельницы, определяется производительность мельничного вентилятора.

Необходимая температура и удельный расход сушильного агента перед мельницей, а также количество присасываемого по тракту воздуха и количество вентилирующего агента после мель­ницы определяются из теплового расчета мельницы.

Температура вентилирующего агента после мельницы прини­мается в пределах 70—100 °С с таким расчетом, чтобы она была на 30—50 °С выше температуры точки росы.

В случае, если тепла отходящих из печи газов, поступающих в мельницу, будет недостаточно, предусматривается предвари­тельная подсушка глинистого компонента в специальной уста­новке с пересчетом теплового баланса мельницы.

Если размольная производительность значительно больше су­шильной, предусматривается рециркуляция сушильного агента после мельницы.

Выбор сепаратора производится, исходя из объема проходящих через него газов. Выбор циклонов и электрофильтров производится по объему обеспыливаемых газов в соответствии с допустимыми скоростями газов. Выбор трубы производится на основании действующих санитарных норм.

Определение сопротивления пылевоздушного тракта при вы­боре тягодутьевых машин производится на основании аэродина­мического расчета. Перед аэродинамическим расчетом следует подобрать сечения отдельных элементов установки по количеству проходящего через них газа (воздуха) в соответствии с реко­мендуемыми скоростями; наметить конфигурацию всего тракта по принятой схеме установки; подсчитать концентрацию пыли в газах (г-нм³/газа) и плотность газов на отдельных участках. Полученные данные для удобства расчета целесообразно вместе со схемой каждого участка оформить в виде таблицы.

Далее производится расчет аэродинамического сопротивления системы.

Сопротивление тракта (воздухогазопровода или пылепровода) складывается из:

1. Сопротивления входа газов (воздуха) в систему.

2. Сопротивления движению газового потока, которое в свою очередь складывается из местных сопротивлений, сопротивления трения и потерь на подъем пыли (на разгон ее в месте ввода в газовый (воздушный) поток.

Местные сопротивления отдельных участков установки: тру­бопроводы, вход газа (воздуха) в газозаборное окно (патрубок), повороты, изменения сечения, смесители, шиберы, циклоны, се­параторы и мельницы рассчитываются по формуле:

(8.141)

где со — скорость газа, м/с; |_м — коэффициент местного сопро­тивления для запыленного потока с концентрацией ; Q_r — плот­ность газа при соответствующей температуре потока, кг/м³.

(8.142)

* Значения расхода газа (воздуха) через газовоздухопроводы берутся из теп­лового расчета.

где | — коэффициент местного сопротивления при движении чи­стого воздуха берется из таблиц и соответствующих номограмм, приведенных в «Нормах расчета и проектирования пылеприготовительных установок»:

(8.143)

(8.144)

где Vco₂ >Vo₂ ,vn_z и т. д.— количество составляющих газов; 2Уд_Г— общий удельный объем газов, нм³/кг кл.

Концентрация материала (пыли) в газах определяется на вхо­де и выходе из циклонов и других участков установки. Значения концентрации принимаются по данным расчета из материального баланса каждого участка.

Сопротивление трения рассчитывается по формуле:

(8.145)

где 1 и d — соответственно длина и диаметр трубопровода в м; Я, — коэффициент сопротивления трения, который для запылен­ного потока определяется по формуле:

где К₀ — коэффициент трения при движении чистого воздуха.

(8.146)

где d_3KB — эквивалентный диаметр трубопровода. Для круглого газохода а_э = а, для некруглого сечения для прямоугольного

где f — площадь трубопровода м², V — полный периметр трубо­провода, омываемый газом, м; а и b — стороны прямоугольного газохода, м; К — абсолютная шероховатость стенки; К = (0,4 — — 0,8) 10 м — для цельнотянутых и стальных труб; К = = 2,5-10~³ — для кирпичных и футерованных труб.

Значения коэффициентов трения при движении чистого воз­духа по стальному трубопроводу:

" - ,H"^>S d<400 мм, Ко = 0,021

d>400 мм, А,₀ = 0,018—0,020

d<200 мм, Ко = 0,025—0,028

d>800 мм, Ко = 0,015—0,017

По кирпичному или футерованному пылепроводу:

d>900 мм, Я₀ = 0,03 d<900 мм, А,₀ = 0,04

Если система состоит из нескольких участков, то сопротивле­ние трения АН_тр подсчитывается для каждого участка. Сумма сопротивлений всех участков системы даст величину ЕН_Тр. Ме­стные сопротивления подсчитываются для каждого участка от­дельно.

Общее сопротивление установки

(8.147)

Сопротивление циклонов рассчитывается по ф-ле:

(8.148)

где |_ц — коэффициент сопротивления входа в циклон; м_вх — ско­рость газов во входном патрубке м/с; ц_п — концентрация мате­риала, приходящего в циклон кг/кг-кл. Потери на подъем пыли на высоту h

(8.149)

Потери на разгон пыли в месте ввода в пылепровод (газопро­вод)

(8.150)

После определения общего сопротивления системы

(8.151)

производится выбор вентилятора (дымососа).

Ниже приводится пример теплового и аэродинамического рас­чета печной установки с циклонным теплообменником.