Расчет вращающейся печи для спекания боксита производительностью по спеку - Курсовая работа

Сущность способа спекания заключается в образовании алюмината натрия при высокой температуре в результате взаимодействия в смеси алюминиевой руды, соды и известняка. Раствор алюмината натрия после выщелачивания разлагают углекислым газом с выделением в осадок гидроксида алюминия, который для получения безводного глинозема подвергают кальцинации. Цель спекания - перевести содержащийся в руде алюминий в форму водорастворимого алюмината натрия и связать кремнезем в малорастворимые кальциевые силикаты. Кремнезем сырья способен соединяться при спекании с содержащимися в шихте оксидом алюминия и щелочью в алюмосиликат натрия (Na2O?Al2O3?SIO2), что обуславливает при гидрохимической обработки спека потери оксида алюминия и щелочи. В результате частичного разложения двухкальциевого силиката и образования растворимого силиката натрия в алюминатном растворе после выщелачивания содержится кремнезем в количестве соответствующем отношению по массе Al2О3 к SIO2 (кремниевому модулю) в растворе, равному 30…40.Шихта состоит из боксита, известняка, кальцинированной соды и оборотного раствора. Для обеспечения полноты протекания кристаллохимических преобразований при формировании шихты необходимо соблюдать следующие требования: Для того, чтобы рассчитать количество компонентов, участвующих в процессе спекания (САО, SIO2, Na2О, Al2O3, Fe2O3), необходимо проссумировать содержание каждого из них во всех составляющих шихты (боксите, кальцинированной соде, известняке и оборотном растворе). Условно свободный САО (молекулярная масса 40 16=56) в боксите при спекании образует двухкальциевый силикат 2САО?SIO2, связывая SIO2 (молекулярная масса 60) в количестве кг. · Количество Fe2O3 в шихте из боксита составляет 23,0 кг. С учетом того, что в оборотном растворе часть Na2O уже связана в метаалюминат с 12,0 % Al2O3, количество несвязанного Na2O составит кг.Диаметр барабанной печи, м определяем из условия оптимальной скорости движения газового потока в печи Среднее время пребывания шихты в печи может быть определено как t=1/Gсп=1/12,422=0,081 ч. Расход отходящих газов с учетом среднего времени пребывания материалов в печи составит м3/с. С учетом средней температуры газов в печи °С общий расход отходящих газов составляет м3/с. Определяем длину зоны подогрева по формуле: В этой зоне удаляют связанную воду; шихту подогревают до температуры 750 °С.Средний объем газов в зоне составляет 192,391?0,5 297,11=393,31 м3. Среднюю температуру газов в зоне подогрева находим по формуле логарифмического усреднения между газами и материалом Средняя температура кладки в зоне составляет тк=(1320 875)/2=1100 °С. В зоне кальцинации происходит термическое разложение карбонатов, натриевого алюмосиликата, образование основной массы (до 90 %) алюмината и феррита натрия и двухкальциевого силиката, появляется небольшое количество жидкой фазы. Температура шихты на выходе из зоны достигает 1000°С, температура газов на входе в зону - 1400 °С.В мире накоплен значительный опыт конструирования и эксплуатации печей различного назначения. Большое разнообразие конструкций печей, применяемых в промышленности, обусловлен прежде всего чрезвычайно широким спектром технологических процессов, осуществляемых при производстве и дальнейшей тепловой обработки разнообразных материалов. Основное назначение металлургической печи состоит в том, чтобы создать в рабочем пространстве, изолированном от окружающей среды, наиболее благоприятные условия для реализации соответствующего технологического процесса. Необходимо принимать во внимание взаимосвязь между условиями работы данной печи и условиями работы огнеупоров; возможность внутрипечного пылеосаждения или создания надежных систем очистки отходящих газов от пыли и т.д. Расчет горения топлива заданного условием состава, в котором был определен теоретический расход вохдуха на горение, который составил 9,277 м3/м3 и действительный 10,019 м3/м3, теплоту сгорания топлива Qнр=35028,4 КДЖ/м3, состав и количество продуктов сгорания, определена теоретическая (1890 ?С) и действительная (1512 ?С) температуры горения природного газа.

Содержание воздуха в продуктах сгорания равноСодержание компонентов в газах зоны подогрева равно

В мире накоплен значительный опыт конструирования и эксплуатации печей различного назначения. Большое разнообразие конструкций печей, применяемых в промышленности, обусловлен прежде всего чрезвычайно широким спектром технологических процессов, осуществляемых при производстве и дальнейшей тепловой обработки разнообразных материалов. Диапазон рабочих температур может изменяться в широких пределах. Вот почему при выборе конструкции и исходных данных, необходимых для расчета промышленной печи, следует, прежде всего, учитывать особенности технологического процесса, осуществляемого в данном агрегате.

Основное назначение металлургической печи состоит в том, чтобы создать в рабочем пространстве, изолированном от окружающей среды, наиболее благоприятные условия для реализации соответствующего технологического процесса. При этом необходимо учитывать закономерности, характеризующие процесс теплогенерации, механизм движения газов и теплообмен. Необходимо принимать во внимание взаимосвязь между условиями работы данной печи и условиями работы огнеупоров; возможность внутрипечного пылеосаждения или создания надежных систем очистки отходящих газов от пыли и т.д. Надежно работающая печь с экономным и рациональным использованием ее тепловой мощности является той базой, на основе которой можно решить практически любые технологические вопросы.

В технологическом расчете вращающейся печи спекания нами были выполнены: 1. Расчет минерального баланса процесса спекания, исходя из заданного состава шихты.

2. Расчет горения топлива заданного условием состава, в котором был определен теоретический расход вохдуха на горение, который составил 9,277 м3/м3 и действительный 10,019 м3/м3, теплоту сгорания топлива Qнр=35028,4 КДЖ/м3, состав и количество продуктов сгорания, определена теоретическая (1890 ?С) и действительная (1512 ?С) температуры горения природного газа.

3. Расчет размеров печи. В результате были получены следующие величины: Внутренний диаметр рабочего пространства печи равен 5 м.

Наружный диаметр печи - 5,6 м.

Длина зоны сушки -13,01 м.

Длина зоны подогрева - 35,91 м.

Дина зоны кальцинации - 6,46 м.

Длина зоны спекания - 11,75 м.

Дина зоны охлаждения - 8,158 м.

Общая длина печи составит - 80 м.

4. Расчет расхода топлива, на основании которого был составлен тепловой баланс рабочего пространства печи.

5. Расчет удельного расхода топлива в целом на процесс, который равен b=116,905 кг усл. топл/т спека.

6. Расчет значения коэффициента полезного действия вращающейся печи, который равен ?=80,15 %.