Курсовая работа: Трубчатые вращающиеся печи

Производительность печи при мокрой боксито­вой шихте 12 т/ч спека и выше. Главные факто­ры, влияющие на произ­водительность: толщина слоя материала в печи, частота вращения печи, влажность шихты и ее химический состав. Сред­ний удельный расход тепла составляет 6300 - 7100 кДж на 1 кг спека.

Ниже приводится тепловой баланс трубчатой печи спекания.

Приход, %

Тепло:

от горения топлива ........... ...95,0

вносимое шихтой............... ….4,0

вносимое нагретым воздухом ….1,0

Итого: 100,0

Расход, %

Тепло:

на получение спека...... ……… 53,4

уносимое двуокисью углерода …. 1,1

уносимое водяным паром. …… 1,9

уносимое оборотной пылью … 1,1

уносимое спеком................. 14,5

уносимое дымовыми газами 16,6

Потери во внешнюю среду... 11,4

Итого: 100,0

Повышение к. п. д. печи достигается оптимизацией условий сжигания топлива, более полным использовани­ем тепла спека для подогрева воздуха, используемого для сжигания топлива, лучшей тепловой изоляцией печи.

2 Тепловой и температурный режимы работы в ращающихся печей

При нагреве нейтральных в энергетическом отношении сыпучих материалов тепло в зону технологического процесса трубчатых вращающихся печей поступает за счет одновременного проте­кания всех трех видов теплообмена: излучением от факела и раскаленной футеровки, конвекцией и теплопроводностью от по­верхности кладки, по которой непрерывно перемещается пере­рабатываемый материал. Помимо этого необходимо учитывать, что в шихту печей для вельцевания кеков вводится в качестве реагента-восстановителя коксовая мелочь. В результате часть используемой на ее нагрев тепловой энергии генерируется непо­средственно в зоне технологического процесса во время частич­ного окисления углерода и образующихся в результате пере­работки шихты паров металлического цинка.

Поступившее в слой перемещающегося по печи материала тепло распределяется в нем в основном за счет контактной тепло­проводности. Однако в процессе энергичного перемешивания шихты, температура по слою быстро выравнивается и его можно принять тонким в тепловом отношении телом, нагрев которого сопровождается многочисленными эндо- и экзотермическими реакциями. Ввиду большой сложности и недостаточной изученности механизма теплообменник процессов в трубчатых печах, анализ их тепловой работы базируется восновном на изучении эмпири­ческих данных и оценке тепловых балансов печей.

Температурный режим, работы вращающихся печей не изменяется во времени, индивидуален для каждого вида технологиче­ского процесса и в значительной степени определяется химическим и фракционным составами перерабатываемых материалов. Обычно его выбирают опытным путем и организуют таким образом, чтобы в печи строго соблюдался график нагрева шихты, задаваемый по технологическим данным.

В качестве примера может быть рассмотрен режим, достаточно хорошо изученных печей, применяемых для спекания шихты на глиноземных заводах. В них до температур порядка 550 °С про­исходят общие для всех вращающихся печей процессы сушки и удаление гидратной влаги и далее в интервале температур 550 - 1200 °С — реакции образования растворимых соединений алю­миния, свойства которых во многом зависит от температурного режима спекания. В процессе нагрева шихта проходит в печи четыре условно выделенные температурные зоны, постепенно

превращаясь в спек.

В первой зоне, длина которой составляет около 30 м, проис­ходит нагрев материала от 20 до 300 °С, сопровождающийся его сушкой и обезвоживанием. Температура газов на этомучастке печи, если его рассматривать по ходу движения шихты, изме­няется соответственно от 200 до 700 °С. Длина второй зоны дости­гает 16—17 м.В ней материалы нагреваются до 100 °С при пол­ном разложении карбоната кальция и изменении температур топочных газов по длине зоны от 700 до 1400 °С. Третья зона расположена в области интенсивного горении топлива (факела). Температура газов здесь максимальна и определяется величиной 1600—1650 °С. Шихта в этой зоне нагревается до 1200—1260 °С и спекается. В четвертой зоне происходит охлаждение спека до 1100 °С при температуре газов 1000 - 1550 °С.

При неизменном во времени температурном режиме работы печи ее производительность определяется толщиной слоя и физико-химическими свойствами находящегося в ней материала. В среднем по отрасли она составляет величину порядка 12 т/ч спека при расходе 6300-—7300 кДж/кг получаемого продукта. В отличие от спекания технологические процессы, протекающие в других трубчатых печах, идут без оплавления шихты.

3 Основы расчета ТВП

Из расчетов горения топлива и теплового баланса находят количество газов, образующихся в печи при сред­ней ее температуре V_l , м³ /с Тогда внутренний диаметр печи (D _вн , м) может быть найден по формуле: