Рассчет печи кипящего слоя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет печи кипящего слоя

 

Введение

 

 

 

При производстве строительных изделий, деталей и материалов почти  во всех случаях для перевода сырья  в новое качество – готовую  продукцию – применяют тепловую обработку. В большинстве случаев тепловая обработка дает возможность придать сырью новые, качественно отличные свойства,

 

необходимые в строительстве. Такой процесс происходит за счет физических и физико-химических превращений  в обрабатываемом материале, течение которых зависит от воздействия тепла

 

Для теплового воздействия  материал помещают в установку, которую  в общем случае называют тепловой установкой. Различные физические и  физико-химические превращения в  материале требуют различного теплового воздействия. Поэтому в каждой тепловой установке создают свой необходимый для обработки продукции тепловой режим. Под тепловым режимом понимают совокупность условий теплового и массообменного воздействия на материал, как-то: изменение температуры среды, скорость течения газов или жидкости, омывающих материал, концентрацию газов, их давление.

 

Тепловой режим установки  будет воздействовать на сырье и  за счет физических и физико-химических превращений в нем оно превратится  в готовую продукцию.

 

Целью данного курсового  проекта является расчет печи кипящего слоя по производству керамзитового  песка.

 

Керамзитовый песок –  искусственный пористый материал, полученный путем вспучивания глинистых  пород при ускоренном обжиге или  дробления керамзитового гравия. Вспучивание глин при быстром обжиге в определенных условиях является их важнейшим физико-химическим свойством.

 

В результате вспучивания  получается легкий поризованный материал с мелкоячеистой структурой, обладающий малым объемным весом при значительной прочности и высокими теплозащитными свойствами.

 

Керамзитовый заполнитель  наряду с тем, что имеет достаточную  прочность и атмосферостойкость, обладает хорошим сцеплением с вяжущим и не содержит вредных примесей для вяжущего и арматуры, а также приготовляется чаще из местного сырья.

 

Керамзитовый песок применяется  в качестве заполнителя при изготовлении теплоизоляционного и конструктивного (в том числе конструкционно-теплоизоляционного) легких бетонов, а также на теплоизоляционные засыпки и на прочие цели.

 

1. Технологическая часть 

5. 1.1 Сырьевые материалы для производства керамзитового песка

9. Сырьем для изготовления керамзита служат глинистые горные породы различного химико-минералогического состава и генетического происхождения. Они встречаются в природе в плотном, рыхлом и пастообразном состоянии. Размягчаясь в условиях ускоренной термической обработки, эти породы вспучиваются за счѐт давления изнутри газообразных продуктов, выделяющихся в обжигаемой глинистой массе, и образуют стекловидной материал с ячеистой структурой.
11. Глиняные материалы образовались в результате выветривания изверженных полевошпатовых горных пород. Процесс выветривания горной породы заключается в механическом разрушении и химическом разложении.
13. Механическое разрушение происходит в результате воздействия переменной температуры и воды. Химическое разложение происходит, например, при воздействии на полевой шпат воды и углекислоты, в результате чего образуется минерал каолинит.
15. Глиной называют землистые минеральные массы или обломочные горные породы, способные с водой образовывать пластичное тесто, по высыхании сохраняющее приданную ему форму, а после обжига приобретающее твердость камня. Наиболее чистые глины состоят преимущественно из каолинита и называются каолинами. В состав глин входят различные оксиды (А1₂О_З, SiO₂, Fe₂O₃, CaO, Na₂O, MgO и К₂О),
17. свободная и химически связанная вода и органические примеси.
19. Большое влияние на свойства глины оказывают примеси. Так, при повышенном содержании SiO₂, не связанного с А1₂О_З, в глинистых минералах уменьшается связующая способность глин, повышается пористость обожженных изделий и снижается их прочность. Соединения железа, являясь сильными плавнями, понижают огнеупорность глины.
 

21. Углекислый кальций  уменьшает  огнеупорность  и  интервал  спекания,
23. увеличивает усадку при обжиге и пористость, что уменьшает прочность и морозостойкость.
25. Глины характеризуются пластичностью, связностью и связующей способностью, отношением к сушке и к действию высоких температур.
27. В производстве обжиговых материалов наряду с глинами используются диатомиты, трепелы, сланцы и др. Так для получения пористых заполнителей
29. – вспучивающиеся глины, перлит, вермикулит.
31. На многих керамических заводах отсутствует сырье, пригодное в естественном виде для изготовления соответствующих изделий. Такое сырье требует введения добавок.
33. Глины,  содержащие  повышенное  количество  глинистых  фракций,
35. обладают более высокой связностью, и, наоборот, глины с небольшим содержанием глинистых частиц имеют малую связность. С увеличением содержания песчаных и пылевидных фракций понижается связующая способность глины. Это свойство глины имеет большое значение при формовании изделий. Связующая способность глины характеризуется возможностью связывать частицы непластичных материалов (песка, шамота и др.) и образовывать при высыхании достаточно прочное изделие заданной формы.
37. Основными критериями пригодности глинистого сырья для производства керамзита являются:

• его способность вспучиваться при термической обработки в пределах

• 1050–1250 С и образовывать при этом материал, имеющий ячеистое строение с объѐмным весом в куске в пределах 200–1350 кг/м³;
• содержание не более 30% песчаных и пылеватых частиц. А отдельные окислы в следующих пределах: SiO₂ – 50–55%

• А1₂О₃ – 15–25% CaO – доЗ%

• MgO – до 4%
 

• Fe₂O₃+FeO – 6,5–10%
• Na₂O+K₂O – 3,5–5%
• – отсутствие частиц карбонатов кальция и магния крупнее 0,2 мм и гипса;
• – содержать тонкодисперсных органических примесей в пределах 1–
• 2%,  однако  в  некоторых  случаях  недостаток  их  может  быть  восполнен
• соответствующими добавками (нефтяные продукты и отходы).
• 1.2 Процессы, происходящие при обжиге керамзитового песка
• Создание пористой структуры керамзита достигается вспучиванием размягченного при термической обработке глинистого сырья газами (СО,
• СО₂,  Н₂О,  SO₂,  O₂,  N₂,  CH),  выделяющимися в процессе  нагревания.
• Наилучший керамзит получают при оптимальном соотношении вязкости и связности сырья в нагретом состоянии при условии достаточного газовыделения. Это соотношение должно выдерживаться в течение всего периода газовыделения.
• Получение керамзита с наилучшими показателями связано с характером газовой среды внутри гранул и в печном агрегате, также с режимом сушки и обжига сырца и охлаждении обожженных гранул.

• Характер газовой среды при термической обработке сырцовых гранул обуславливается:

• A) составом продуктов сгорания топлива;
• Б) коэффициентом избытка воздуха;
• B) составом газов, выделяемых органическими примесями глинистой породы (летучих и при окислении коксового остатка), карбонатами и продуктами реакций, зависящих от химического состава породы;
• Г) составом парообразных продуктов, образующихся при удалении химически связанной воды различных глинистых минералов, также получаемых при испарении влаги сырцовых гранул, загружаемых в печь.
 

• Продукты сгорания топлива и избыточный воздух, подаваемые в печь под давлением, устремляются в основном по оси печи. Парообразные и газообразные продукты, выделяемые исходным сырьем при его нагревании и обжиге, отмывают гранулы и затем перемешиваются и удаляются с продуктом сгорания топлива.
• Вспучиванием  называют  процесс  увеличения  материала  в  объеме,
• сопровождающегося образованием внутренней, преимущественно замкнутой пористости.
• Для уяснения основных закономерностей процесса вспучивания глиняной гранулы рассмотрим его в самом схематическом приближении.

• а)

• Рис. 1. Схема вспучивания элементарной ячейки глиняной гранулы а)

• сухая гранула; б) вспученная гранула; 1 – пора; 2 – спекшаяся оболочка; 3 –
• сухая гранула; 4 – вспученная гранула
• Представим себе, что нагревается полый глиняный шарик радиусом Го
• (рис. 1),
• который можно уподобить элементарной поре глиняной гранулы. Во время нагрева при достижении определенной температуры глиняная оболочка рассматриваемого шарика начнет размягчаться, спекаться и в конечном счете уплотнится и станет газонепроницаемой, находясь в пиропластическом состоянии. Если в этот момент внутри шарика по каким-
 

• либо причинам начнут выделяться газы, то, не имея выхода через оболочку,
• они буду<span class="Default_0020Paragraph_0020Font__Char" style=" font-family: 'Times New Roman', 'Arial'; font