Расчет основного технологического оборудования

3.5. Расчет основного технологического оборудования.

Расчет расходных бункеров.

Бункера – саморазгружающиеся емкости для приемки и хранения сыпучих материалов – устанавливают над технологическим оборудованием для обеспечения его непрерывной работы. Обычно бункера рассчитывают на 1,5-2-часовой запас материала.

 Форма и размеры бункеров не стандартизированы и принимаются в зависимости от физических свойств хранимых материалов, требуемого запаса, способов загрузки и выгрузки, компановки оборудования и пр.

Наибольшее применение нашли бункера прямоугольного поперечного сечения. Обычно верхняя часть бункера имеет вертикальные стенки, высота которых не должна превышать более чем в 1,5 раза размеры бункера в плане, нижнюю часть его выполняют в виде усеченной пирамиды с симметричными или лучше с несимметричными наклонными стенками. Для полного опорожнения бункера угол наклона стенок пирамидальной части должен на 10-15° превышать угол естественного откоса загружаемого материала в покое и угол трения о его стенки. Ребро двухгранного уг­ла между наклонными стенками должно иметь угол наклона к горизонту не менее 45°, а при хранении влажного материала с большим содержанием мелких фракций - не менее 50° . Размеры выходного отверстия бункера дол­жны превышать в 4-5 раз максимальные размеры кусков хранимого матери-яла и быть не менее 800мм.

 Требуемый геометрический объем бункера определяют по формуле

где П_Ч -- расход материала, м³/ч;

n=2- запас материала

η - коэффициент заполнения, принимается равным 0,85 - 0,9.

Определим требуемый геометрический объем бункера №1:

;

Определим требуемый геометрический объем бункера №2:

;

Определим требуемый геометрический объем бункера №3:

;

Определим требуемый геометрический объем бункера №4:

.

Выбор дробильного оборудования.

 Выбор типа и мощности дробилок зависит от физических свойств перерабатываемого материала, требуемой степени дробления и производительности. Учитывают размеры максималь­ных кусков материала, поступающего на дробление, его прочность и сопротивляемость дроблению. Максимальный размер кусков материала не должен превышать 0,80-0,85 ширины загрузочной щели дробилки. На дробление поступает глины 1,83 м³/ч, следовательно принимаем валковую дробилку СМ-12, предназначенную для среднего дробления;

Мощность эл.двигателя-20 кВт;

Производительность-8-25 м³/ч;

L=2,2; b=1,6 м; h=0,8 м;

Масса-3,4 т.

Расчет помольного оборудования.

Помол глины и других материалов проводят сухим способом по открытому и замкнутому циклу. Последний предпочтителен в тех случаях, когда необходимо получить мтериал с высокой удельной поверхностью, а также когда измельчаемый материал отличается склонно­стью к агрегации /например, негашеная известь/ или измельчаемые компоненты сильно различаются по размалываемости.

Для классификации продукта при помоле по замкнутому циклу применяют центробежные и воздушно-проходные сепараторы. Последние обычно используют при помоле сырья с одновременной сушкой его горячими газами от обжиговых печей.

Выбор мельницы по потребности цеха по помолу (т/ч) производят по данным (табл.3.II прил.З затем проверяют ее фактическую производительность по формуле(1). Если производительность мельницы не совпадает с требуемой, то подбирается по расчету мельница, которая дает необходимую производительность.

Q-производительность мельницы по сухому материалу, т/ч;

V- внутренний полезный объем мельницы, =50% от геометрического объема, м³;=>

V=0,5·4,05=2,025м³

Р=12,3 т - масса мелющих тел, т;

 k- поправочный коэффициент принимается равным 1,1 - 2,2 при помоле по замкнутому циклу;

b=0,038…0,04 -удельная производительность мельницы т/квт·ч полезной мощности;

q=0,91 - поправочный коэффициент на тонкость помола (остаток на сите № 0,08).

Производительность мельницы не совпадает с требуемой, поэтому подбирается по расчету мельница, которая дает необходимую производительность.

Принимаем мельницу 1,5×1,6

 с внутренним диаметром барабана = 1500мм;

 длиной барабана = 1690мм;

мощностью двигателя = 55 кВт;

производительностью = 6 т/ч;

массой мелющих тел = 12,3 т

Расчет сушильных устройств.

 При влажности измельчаемых материалов более 2% сухой помол их значительно затрудняется; влажный материал налипает на мелющие тела и броневую футеровку, замазывает проходные отверстия межкамерных перегородок, что резко снижает производительность мельниц. Поэтому осуществляют помол с одновременной сушкой или предварительно материал высушивают в специальных сушильных аппаратах. При производстве керамзитовых материалов наиболее широко применяют сушильные барабаны.

Сушильная производительность мельниц, сушильных барабанов и других установок определяется количеством испаряемой влаги. Ее обычно характеризуют удельным паронапряжением (количеством воды, испарямой 1м³ рабочего объема сушильного барабана, мельницы и т.п. за 1 ч). При расчете сушильных барабанов, шаровых мельниц, используемых для одновременного помола и сушки, удельную паронапряженносгь А принимают равной: при сушке глины - 20 - 40 кг/м³· ч;

Исходя из заданной производительности (количества воды, которую нужно удалить из материала за 1ч, кг) требуемый внутренний объем сушильного барабана рассчитывают по формуле:

 

 где W-количество влаги, удаляемой из материала за 1ч , кг;

А - удельное паронапряжение, кг/м³·ч;

- масса материала, поступающего в барабан, т/ч;

- масса материала, выходящего из барабана, т/ч;

- начальная относительная влажность материала; %

- конечная относительная влажность материала; %

W=5% A = 35% кг/м³

= 2,72 = 20%

= 2,58  = 15%

Принимаем сушильный барабан объемом 15,4 м³;

Типа СМ; Размерами 1,4×10;

Производительностью 700 кг/ч;

Мощностью электродвигателя 6,0 кВт

Расход тепла на сушку, количество теплоносителя и его температуру устанавливают теплоэнергетическими расчетами. Теоретически удельный расход тепла в сушильных барабанах и мельницах на испарение I кг воды составляет 2690 кДж. На практике эта величина достигает 3500...5000 кДж из-за потерь с отходящими газами.

 

Расчет пылеосадительных систем.

 Обеспыливание отходящих газов и аспирационного воздуха необходимо для уменьшения загрязнения пылью окружающей местности, создания нормальных санитарных условий в производственных помещениях, а также для повышения эффективности производства: возврат пыли сокращает расход сырья, топлива и электроэнергии.

Санитарными нормами на проектирование промышленных предприятий регламентированы предельно допустимые концентрации пили в воздухе рабочих помещений до 1-10 мг/м³; в отходящих газах, выбрасываемых в атмосферу до 30 – 100 мг/м³. Наиболее жесткие требования предъявляютсятся к очистке воздуха и газов от пыли, содержащей двуокись кремния.

Для создания нормальных условий труда цехи по производству вяжущих веществ обеспечивают системами искусственной и естественной вентиляции, герметизируют места, где происходит пылевыделение, осуществляют отсос /аспирацию/ воздуха от источников пылеобразовония /бункеров, течек, дробильно-помольных установок, элеваторов и т.п./

Очистку отходящих газов и аспирационного воздуха до предельно допустимых концентраций осуществляют в одно-, двух-, трех- и более ступенчатых пылеочистных установках. На первой ступени пылеочистки обычно устанавливают циклоны, на второй - батерейные циклоны и на последней – рукавные фильтры и электрофильтры.

Запыленность газов, выходящих из пылеулавливающих аппаратов при осуществлении в них подсоса воздуха или при утечке газов /работа под давлением/ определяют по формуле:

Пылеосадительная камера:

Z_ВХ=30 г/м³; =0,1-0,2%;

Циклон:

Z_ВХ=25,15 г/м³; =0,8-0,85%;

Рукавный фильтр:

Z_ВХ=2,65 г/м³; =0,95-0,98%;

Электрофильтр:

Z_ВХ=0,06 г/м³; =0,96-0,99%;

Где Z_ВХ и Z_ВЫХ- запыленность газов до и после пылеулавливающего аппарата, г/м³;

-степень очистки (коэффициент полезного действия пылеосадительного аппарата,%)

Циклоны, батарейные циклоны, рукавные фильтры и электрофильтры подбирают по производительности, характеризуемой количеством газа и воздуха, м³, которые можно очистить в них за I ч,

Количество аспирационного воздуха, отсасываемого от мельниц:

S-площадь свободного сечения барабана мельницы, равная 50 % от номинальной, м²;=>

S=50%·1,77=0,89 м² ;

V- скорость отсасываемого воздуха в мельнице, м/с при нормальном аспирационном режиме составляет 0,6-0,7 м/с.

Количество аспирационного воздуха, отсасываемого от сушильного барабана:

S=50%·1,54=0,77 м² ;

По величине V_ВОЗ подбирают пылеосадительные аппараты, пользуясь данными прил.З.

Так как количества аспирационного воздуха для мельницы и для сушильного барабана численно близки, то пылеосадительные приборы будут тех же типов.

Вентилятор: ВМ-12;

Мощность 12 кВт;

Масса 1900 кг;

Производительность 8000 м³/ч;

Циклон: НИИО газ.серии НЦ 15;

Диаметром 600 см;

Производительность 2,5-4,1 м³/ч;

Объем бункера 0,33 м³;

Масса 515 кг;

Рукавный фильтр РВ1

Площадь фильтр. поверхности 50 м²;

Производительность 3600 м³/ч;

Мощность электродвигателя 2,4 кВт;

Габаритные размеры: длина 1,8 м;

ширина 3,5 м;

высота 5,8 м;

масса 2,4 т;

Электрофильтр: ДГПН-32-3;

Производительность по газу 173000 м³/ч;

Допускаемая максимальная температура газов 250°С;

Ориентировочно количество газов, отсасываемых из сушильных барабанов и мельниц, на I кг испаряемой влаги можно определить, исходя из уравнения:

 

Учитывая температуру газов, отходящих из сушильного устройства, а также дополнительный подсос воздуха в газоходах, принимаемый равным 50% от объема теплоносителя общий объем выходящих газов на 1кг испаряемой влаги составит:

Где Q=3000…6000 кДж/кг;

С=1,31…1,47 кДж/Н·м³/град.;

t₁=200-600°C;

t₂=150-200°C;

Где Q - количество тепла, затрачиваемое на испарение I кг влаги из материала, кг ;

С -средняя объемная теплоемкость газов, кДж/н·м³/град.;

t₁ и  t₂-температура газов, соответственно при входе и выходе из сушильного барабана или мельницы, ^ОС;

1,5 - коэффициент, учитывающий подсос воздуха.

Общий объем аспирационного воздуха, отсасываемого из сушильного барабана, определяют по формуле:

Где - количество влажного материала, кг/ч;

- количество сухого материала, кг/ч.;

 =2720 кг;

=2580 кг;

Характеристика ковшовых элеваторов.

Количество поступаемого материала в элеватор №1 равно 1,83 м³/ч;

Количество поступаемого материала в элеватор №2 равно 5,04 м³/ч;

Количество поступаемого материала в элеватор №3 равно 4,20 м³/ч

 Отсюда следует, что принимаем элеваторы:

Производительность -10 м³/ч;

Мощность электродвигателя -3-4 кВт;

Характеристика ленточного конвейера.

Количество поступаемого материала в ленточный конвейер равно 1,84 м³/ч;

Отсюда следует, что принимаем ленточный конвейер:

Тип №1;

Производительность -5…12 м³/ч;

Мощность электродвигателя -2,3 кВт;

Ширина ленты -300 мм.

Характеристика тарельчатого гранулятора.

Тарельчатый гранулятор имеет установленный вращающийся диск с бортами. Подаваемый на диск материал опрыскивают каплями воды и из увлажненной до 12-15% муки образуются шарики. Затем при вращении диска шарики окатываются, на них налипают новые порции материала и получаются крупные гранулы. Накапливаясь в нижней части тарелки, они пересыпаются, затем через ее борт и поступают в бункер.

Количество поступаемого материала в тарельчатый гранулятор равно 5,04 м³/ч.

Отсюда следует, что принимаем тарельчатый гранулятор:

Производительность -10 м³/ч;

Мощность электродвигателя -2,2 кВт;

Масса-1,29 т;

Габ. Размеры:

Длина-2,31 м;

Ширина-1,27 м;

Высота-1,34 м;

Диаметр тарелки-1000 мм.