Выбор технического оборудования, его обоснование и расчет

4. Выбор технического оборудования, его обоснование и расчет

Реконструкция Белгородского цементного завода предполагает разработку комбинированного способа производства цемента. Существенным изменениям подвергается цех обжига, поэтому в сырьевом цехе и цехе помола цемента предполагается использовать эксплуатируемое в настоящий момент оборудование, так как производительность завода остается прежней и будет полностью удовлетворена. В соответствии с производственной программой:

Для карьеров требуется:

В карьер мела:

1.         экскаватор ЭКГ-4,6 Б; емкость ковша 4,6 м³, производительность 310 т/ч при К_и=0,27 – 3 шт.

2.         экскаватор ЭКГ-4у; емкость ковша 4 м³, производительность 240 т/ч при К_и = 0,32 – 1 шт.

В карьер глины:

3.         экскаватор ЭКГ-4,6 Б; емкость ковша 4,6 м³, производительность 360 т/ч при К_и=0,2 – 2 шт.

4.         глиноболтушка; диаметр 12 м, производительность 60 т/ч – 3 шт.

Для сырьевого цеха требуется:

1.         Мельница мокрого самоизмельчения «Гидрофол» ММС 70х23, производительность 460 т/ч – 2 шт.

2.         Экскаватор ЭКГ-5А, емкость ковша 5 м³ – 1 шт.

3.         Мельница трубная 3х8,5 м; производительность 200 т/ч – 3 шт.

Для цеха помола цемента требуется:

1.         Мельница трубная 2,6х13 м; производительность 25 т/ч –7 шт.

2.         Мельница трубная 3х14 м; производительность 50 т/ч – 3 шт.

3.         Мельница трубная 3,2х15 м; производительность 50 т/ч

4.         Рукавный фильтр «Бета»-108-SKS/6 – 5 шт.

5.         Рукавный фильтр ФРКИ-180 – 2 шт.

6.         Рукавный фильтр ФРКИ-360 – 3 шт.

7.         Сепаратор «Полидор» механический – 1 шт.

8.         Электрофильтр УГ 1-3-15 – 1шт.

В цехе пресс-фильтрации планируется установка пресс-фильтров СМЦ-121, произведенный отечественной промышленностью. Технические характеристики этого пресс-фильтра следующие:

-        поверхность фильтрования, м², ……………...1200

-        рабочее давление, Мпа …………………….…2,5

-        размеры камеры, мм ………………..………...1886х1886

-        толщина кека, мм ……………………………..50

-        кол-во плит, шт. ………………………………170

-        объем камер, м³ ……………………………….30,23

-        производительность по кеку, т/ц …………….70

-        влажность фильтруемого шлама, % …………38…45

-        конечная влажность кека, % …………………18…23,6

-        усилие зажима, МН …………………………..11,8

-        время подачи шлама при давл. 0,4 МПа, с ….180…600

-        время разгрузки пресс-фильтра, с ……….…..900…1500

-        давл. сжатого воздуха для продувки, Мпа …. 2,5

-        время продувки каналов камер, с ……………120

-        скор. перемещ. плит при разгрузке, м/с ……..0,2

-        максимальный ход плунжера, мм ……………1250

-        объем напорн. резервуара для шлама, м³ ……30

-        производит. компрессорной установки, м³/ч ..1200

-        давление нагнетания, МПа …………………….3,5

-        насос ГРУ-800/40

производительность, м³/ч ……………………..800

давление при нагнетании, Мпа ……………….0,4

Таблица 4.1

№ п/п	Этапы работы установки пресс-фильтра	Время, мин
1. 2. 3. 4. 5.	Включение пресс-фильтра Заполнение Фильтрация Выгрузка Продувка	1,5 6,5 25 18 2
	Общая продолжительность цикла	53

Производительность пресс-фильтра за цикл равна 70 т/цикл.

Производительность пресс-фильтра в час равна:

П_к = 70/53 60 =79,245 т/ч

где П_к – производительность пресс-фильтра в час, П_кц – производительность пресс-фильтра в цикл.

Исходя из потребной производительности цеха обжига (в частности реконструированных печей) в кеке расчитаем необходимое количество пресс-фильтров. Для этого надо знать годовую потребность цеха обжига (с учетом коэффициента использования печей 4,5х100) в кеке и годовую производительность пресс-фильтра (с учетом коэффициента использования пресс-фильтра).

1. Годовая потребность цеха обжига в сырье:

=2576018,16 т/год

2. Годовая производительность пресс-фильтра:

=416511,72 т/год

3. Необходимое количество пресс-фильтров:

Значит, для обеспечения бесперебойной работы цеха обжига необходимо в цехе пресс-фильтрации установить семь пресс-фильтров СМЦ-121.

В соответствии с этим в цехе пресс-фильтрации необходимо установить следующее оборудование:

1. Семь пресс-фильтров СМЦ-121

Для обеспечения их работы имеются:

·           три емкости по 100 м³ для хранения шлама с грохотами перед ними и емкостью для сбора надситового продукта;

·           семь шламовых насосов ГРУ-800/40;

·           семь аэроэжекторных баллона объемом 25 м³;

·           7 компрессоров производительностью 1200 м³/ч и давлением 25 атм;

·           4 ленточных конвейера под пресс-фильтрами шириной 2000 мм, длиной 20 м с разгрузочными воронками;

·           7 бункеров для хранения кека емкостью 100 м³ со шнековыми разгружателями;

·           емкость для сбора фильтрата

2. Ленточные транспортеры для подачи кека в сушилку-дробилку с весовым устройством.

Для цеха обжига требуется:

1.         Вращающаяся печь 4х150м, мокрый способ производства, производительность 33 т/ч – 3 шт.

2.         Вращающаяся печь 4,5х100, комбинированного способа производства, производительность 90 т/ч

3.         Декарбонизатор «Pyroclon –S» – 2 шт.

4.         Циклонные теплообменники

5.         Циклонные теплообменники

6.         Сушилка-дробилка «Hazemag» АРТ-6, производительность 200 т/ч – 2 шт.

7.         Холодильник колосниковый переталкивающий «Волга-75», производительность 75 т/ч –2 шт.

8.         Электрофильтр ЭГА 1-30-12-6-3 – 3 шт

9.         Электрофильтр ЭГА 1-26-7, 5-5-3 – 4 шт.

Для хранения цемента используются следующие силоса:

1.         Диаметр 10м, высота 26,8м; емкость 2600 т – 6 шт.

2.         Диаметр 10м, высота 25м; емкость 2500 т – 8 шт.

3.         Диаметр 15м, высота 29,4м; емкость 6000 т – 6 шт.

4.         Диаметр 11м, высота 21,7м; емкость 2470 т – 2 шт.

5.         Диаметр 6м, высота 17м; емкость 718 т – 4 шт.

Для тарирования цемента используется следующее оборудование:

1.         Карусельная упаковочная машина PRME-8Z, 8-ми штуцерная производительность 1000 шт. мешков/ч – 1шт.

2.         Карусельная упаковочная машина PRME-8Z, 8-ми штуцерная производительность 2400 шт. мешков/ч – 2шт.

3.         Карусельная упаковочная машина , 6-ми штуцерная производительность 1800 шт. мешков/ч – 1шт.

4.         Линия бесподдонного пакетирования, производительность 13 пакетов/час – 1 шт.

5. Теплотехнические расчеты

 

5.1 Расчет горения топлива

Формулы реакций:

СH₄+2O₂CO₂+2H₂O

C₂H₆+3,5O₂2CO₂+3H₂O

Вычисляем теоретический объем кислорода на горение 1 м³ газа:

0,01(2 ∙ CH₄ + 3,5 ∙ C₂H₆)= 0,01(2 ∙ 98,9 + 3,5 ∙ 0,1)=1,9815 [м³/м³_т]

Вычисляем теоретический объем воздуха на горение 1 м³ газа:

=∙ = 1,9815 ∙ 100 / 21=9,435714 [м³/м³_т]

Вычисляем действительный объем воздуха на горение 1 м³ газа:

=α ∙ = 1,05 ∙ 9,435714 = 9,9075 [м³/м³_т]

Вычисляем действительную массу воздуха на горение 1 м³ газа:

= ∙ ρ_в = 9,9075 ∙ 1,293 = 12,810397 [кг/м³_т]

Рассчитаем выход продуктов сгорания:

Вычисляем объем продуктов сгорания:

 = 0,01(CH₄+2∙C₂H₆ + CO₂) = 0,01(98,9+2∙0,1+0,1) = 0,992 [м³/м³_т]

 = 0,01(2∙CH₄ + 3∙C₂H₆) = 1,981 [м³/м³_т]

= 0,79∙ + 0,01∙N₂ = 0,79∙ 9,9075 + 0,01 ∙ 0,9 = 7,8359 [м³/м³_т]

= 0,21(α-1) =0,21(1,05-1) 9,435714 =0,099075 [м³/м³_т]

L_пг= 0,992 + 1,981 + 7,8359 + 0,099075 = 10,90797 [м³/м³_т]

Вычисляем массу продуктов сгорания:

 = 1,977= 1,977 ∙ 0,992 = 1,961184 [кг/м³_т]

 = 0,805= 0,805 ∙ 1,981 = 1,594705 [кг/м³_т]

= 1,251= 1,251 ∙ 7,8359 = 9,80271 [кг/м³_т]

= 1,429= 1,429 ∙ 0,099075 = 0,141578 [кг/м³_т]

G_пг= 1,961184 + 1,594705 + 9,80271 + 0,141578 = 13,50017 [кг/м³_т]

Составим материальный баланс горения газа

Таблица 5.1 Материальный баланс горения газа

Расход  материала	Количество		Выход  материала	Количество
	м3	кг		м3	Кг
1. Расход  топлива	1	0,726	1.Углекислый газ	0,992	1,961
2. Воздух (действ.)	9,9075	12,8	2. Водяной пар	1,981	1,595
			3. Азот	7,836	9,803
			4. Кислород	0,099	0,141
Итого:	10,9	13,526	Lпг	10,908	13,5

Невязка:

100% ∙ (G_пр – G_рас) / G_max = 100% ∙ (13,526-13,500) / 13,526 = 0,19%

Вычисляем низшую теплоту горения газа:

 = 358 ∙ СН₄ + 638 ∙ С₂Н₆ + 127 ∙ СO₂ =35482,5 [кДж/м³]

Находим действительную температуру горения газа:

=35482,5+1,6 ∙ 10+1,05 ∙ 9,435714 ∙ 1,29812 ∙ 30 = 35884,33 [кДж/м³]

Q¹⁹⁰⁰=(∙+∙ +∙+∙)1900 =

=(0,992 ∙ 2,4075 + 1,981 ∙ 1,9424 + 7,8359 ∙ 1,4759 + 0,099075 ∙ 1,5618)1900 = =34116,16 [кДж/м³]

Q²⁰⁰⁰=(∙+∙ +∙+∙)2000 =

=(0,992 ∙ 2,4222 + 1,981 ∙ 1,9629 + 7,8359 ∙ 1,4826 + 0,099075 ∙ 1,5693)1900 =

=36128,62 [кДж/м³]

Q¹⁹⁰⁰ < Q < Q²⁰⁰⁰

Определим температуру горения газа:

=1900+100(35884,33 - 34116,16)/( 36128,62 - 34116,16) =1987,861⁰С

 

5.2 Материальный баланс печи

 

Расходные статьи

1.         Топливо

х [м³/кг_кл]

G_т = ρ∙х_т = 0,726х_т [кг/кг_кл]

2. Воздух

G_в = ∙х_т =

G_в == 12,81x_т [кг/кг_кл]

3. Кек

Теоретический расход сухой сырьевой смеси.

 ;

= 100 / (100 – 34,76) = 1,53 [кг/кг_кл]

=4250 / 35482,5 = 0,12 [м³/кг_кл]

Действительный расход смеси

 = 1,53 ∙ 100 / (100 – 0,5) = 1,54 [кг/кг_кл]

( = 0,5%)

Расход шлама

 = 1,54 ∙ 100 / (100 - 20) = 1,925 [кг/кг_кл]

4. Пылевозврат

Предварительный объем отходящих газов

 =

==

=2,043 [м³/кг_кл]

Общий пылеунос

 К_пл при сухом способе до 40 г

=0,04 ∙ 2,043 ∙ 1,23 = 0,1 [кг/кг_кл]

Безвозвратный унос

= 1,54 - 1,53 =0,008 [кг/кг_кл]

Пылевозврат

 = 0,1 - 0,008 = 0,093 [кг/кг_кл]

Приходные статьи