Модернізація системи енергопостачання цементного заводу

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

КАФЕДРА "Промислова теплоенергетика"

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ З ДИСЦИПЛІНИ:

"Енергозбереження промислових підприємств"

Модернізація системи енергопостачання цементного заводу

Виконав

студент гр. 05-ПТЕ

Тимошенко О.С.

Викладач доц., К.т.н.

Стребков А. C.

Брянськ 2009

Зміст

Введення

1. Продуктивність роботи обертових печей

1.1 Розрахунок пічного агрегату 4 `150

2. Визначення споживання газу цементним заводом

2.1 Методика розрахунку складу сировинної суміші для виробництва цементу

2.2 Матеріальний баланс обертової печі

2.2.1 Витрата матеріалів

2.2.2 Прихід матеріалів

2.3 Тепловий баланс обертової печі

2.3.1 Хімічний склад палива

2.3.2 Прихід теплоти в піч при випалюванні

2.3.3 Витрата теплоти з печі при випалюванні

2.3.4 Витрата газу на виробництво 1 кілограма клінкеру

2.4 Розрахунок виробництва клінкеру заводом

2.5 Розрахунок виробництва цементу заводом

2.6 Розрахунок споживання газу печами цементного заводу

3. Споживання повітря на заводі

4. Споживання електроенергії

5. Розрахунок споживання оборотної води заводом

6. Розворот мазутного господарства

6.1 Розрахунок витрата мазуту на печі

6.2 Розрахунок витрати пари на обігрів мазуту

6.3 Розрахунок витрати мазуту на котельню

Висновок

Введення

Об'єктом дослідження даного курсового проекту є цементний завод, а також його енергетичні потоки.

Актуальність роботи пов'язана з тим, що цемент є основним матеріалом для індустріального будівництва. Бережливе використання енергоресурсів - одна з найважливіших задач народного господарства. Високі темпи виробництва зумовлюють необхідність проведення діяльності енергозбереження для скорочення трудових і економічних витрат. Для цементної промисловості як найбільш паливно-енергоємної галузі ця проблема має особливо важливе значення.

Метою мого курсового проекту є пропозиція оптимального заходи щодо зниження енергоспоживання цементного.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити ряд завдань:

1. Визначення годинної продуктивності обертових печей, встановлених на цементному заводі.

Продуктивність печі залежить від геометричних розмірів, температури відхідних газів, вологості шламу і товщини футеровки, яка знижується по мірі зносу.

2. Визначення споживання газу цементним заводом.

Для вирішення завдання необхідно скласти подекадний графік роботи пічних агрегатів і визначити витрату умовного палива на виробництво 1 кг клінкеру.

3. Розрахунок мазутного господарства на цементному заводі.

  1. Продуктивність роботи обертових печей

1.1 Розрахунок пічного агрегату 4 `150

1.Визначення ланцюгової завіси

;

2.Площадь ланцюгової завіси

;

3.Площадь футеровки печі

,

4. Площа чарункових теплообмінників

5.Часовая продуктивність пічного агрегату

F тп = F ц.з. + F Ф.П = 1269,5 +1582,56 = 3024,8 м 2;

,

де W c = 36% - вологість сировинної суміші;

t ух = 180 о С - температура минає газів;

1.2 Розрахунок пічного агрегату 3,6 `150

1.Визначення ланцюгової завіси

;

2.Площадь ланцюгової завіси

;

3.Площадь футеровки печі

,

4.Часовая продуктивність пічного агрегату

F тп = F ц.з + F Ф.П = 1315,5 +1422,4 = 2737,9 м 2; *

*

  1. Визначення споживання газу цементним заводом

2.1 Методика розрахунку складу сировинної суміші для виробництва цементу

Основні модулі, що характеризують клінкер:

Глиноземний модуль р = 1,82 (0,9 ... 2,0);

Кремнеземисті модуль n = 2,86 (1,9 ... 3,0);

Коефіцієнт насичення клінкеру КН = 0,94 (0,84 ... 0,96).

Суха сировинна суміш з добавками,%: Глина - 17,5%; Мел - 82,5%.

Таблиця 1

Молярна маса компонентів, кмоль

СаСО3

100,00

СаО

56,00

MgСО3

84,32

MgО

40,32

CО2

44,00

Н2О

18,00

Таблиця 2 Хімічний склад сухої сировини


Хімічний склад крейди з кар'єру

Хімічний склад глини з кар'єру

Залоз. Добавка

Глиноземисті добавки


%

гр.

%

гр.

%

гр.

6,69

0,34

Fe2O3

0,54

4,46

5,45

9,54

73,60

3,64

57,02

2,90

Ae2O3

0,97

8,00

12,41

21,72

4,26

0,21

17,97

0,91

SiO2

3,42

28,22

66,26

115,96

15,49

0,77

0,15

0,01

CaO

52,82

435,77

3,75

6,56

1,45

0,07

0,11

0,01

MgO

0,35

2,89

1,58

2,77

1,30

0,06

0,24

0,01

ППП

41,88

345,51

9,10

15,93

2,56

0,13

17,82

0,91

інше

0,02

0,17

1,45

2,54

1,34

0,07

0,50

0,03

Мел + магнезит

95,05

784,16

10,00

17,50

5,31

0,26

-

-

Вологість

22,96

189,42

21,64

37,87

-

-

-

-

Гідрат. Вода

-

-

4,43

7,75

-

-

2,90

2,90%

Маса компонента

82,50

825,02

17,50

175,02

0,60

4,95

5,08

5,09

1. Маса оксиду заліза в крейдяному шламі з добавкою

2. Маса оксиду заліза в глиняному шламі.

3. Хімічне вміст оксиду заліза в крейдяному шламі з добавкою.

4. Маса оксиду заліза в готовому шламі

5. Хімічне вміст оксиду заліза в готовому шламі

6. Втрати при прожарюванні

6.1. Втрати при прожарюванні в крейдяному шламі з добавкою:

де , - Молярні маси СаСО і СаО відповідно в г / моль.

де, , - Молярні маси Mg СО і Mg Про відповідно в г / моль.

6.2. Втрати при прожарюванні в глиняному шламі:

6.3. Втрати при прожарюванні в готовому шламі:

де , -Частки крейди і глини в готовому шламі відповідно.

г

7. Маса шламу, що припадає на 1 кг клінкеру

1010,03 м шламу 1010,03-М ППП

х р шламу 1000 г клінкеру

8. Маса клінкеру, що отримується з 1 кг шламу

9. Хімічне вміст оксиду заліза в клінкері

Все, що залишилися компоненти сухої суміші розраховуються за подобою вище викладених формул і заносяться в таблицю 3.

Таблиця 4

Речовина

Шлам план (без добавок)

Мел + добавки

Глина + добавки

Fe2O3

Хімічний склад,%

1,40%

Маса компонента, гр

14,00

Хімічний склад,%

0,98%

Маса компонента, гр

8,10

Хімічний склад,%

5,49%

Маса компонента, гр

9,88

Al2O3


2,97%


29,72


0,99%


8,21


13,67%


24,62

SiO2


14,42%


144,18


3,49%


28,99


64,89%


116,87

CaO


44,23%


442,33


52,51%


435,84


3,65%


6,57

MgO


0,57%


5,66


0,36%


2,95


1,54%


2,78

ППП (CO2 + H2O)


36,14%


361,44


41,64%


345,64


8,85%


15,94

інше


0,27%


2,71


0,03%


0,24


1,92%


3,45

Маса компонента, гр


1000,00


1000,04


829,95


829,97


180,08


180,11

Речовина

Шлам факт (+ добавки)

Клінкер

Fe2O3

Хімічний склад,%

1,78%

Маса компонента, гр

17,98

Хімічний склад,%

2,77%

Маса компонента, гр

17,98

Al2O3


3,25%


32,83


5,06%


32,83

SiO2


14,44%


145,86


22,49%


145,86

CaO


43,80%


442,41


68,22%


442,41

MgO


0,57%


5,73


0,88%


5,73

ППП (CO2 + H2O)


35,80%


361,58


-


-

інше


0,37%


3,69


0,57%


3,69

Маса компонента, гр


1010,03


1010,08


648,45


648,50

2.2 Матеріальний баланс обертової печі

2.2.1 Витрата матеріалів

1.Теоретические витрата сухої сировини на 1 кілограм клінкеру

, Кг / кг,

де ППП - втрати при прожарюванні,%.

2.Практіческій витрата сухої сировини

де З - Зольність палива (газу),%.

3.Практіческій витрата шламу

де W - Вологість шламу,%.

4.Полний пилеунос з печі

де - Ступінь пилеуноса,%.

Приймаються

= 4%.

5.Возвратний пилеунос

кг / кг,

де .

- Ступінь повернення пилеуноса,%.

6.Безвозвратний пилеунос

кг / кг.

2.2.2 Прихід матеріалів

1.Виход клінкеру

кг.

2.Содержание крейди у сировинній суміші

%,

де і - Молярні маси карбонату і оксиду кальцію, кг / моль;

CaO - вміст оксиду кальцію в шламі,%.

3.Содержаніе магнезиту в сировинної суміші

%,

де і - Молярні маси карбонату і оксиду магнію, кг / моль;

MgO - вміст оксиду магнію в шламі,%.

4.Содержаніе вуглекислого газу, в карбонатних і магнезіальних компонентах сировинної суміші, у зв'язаному вигляді

%,

де - Молярна маса двоокису вуглецю, кг / моль.

5.Виход вуглекислого газу при декарбонізації сировинної суміші

, Кг / кг.

6.Расход крейди у сировинній суміші

= , Кг / кг.

7.Расход магнезиту в сировинної суміші

, Кг / кг.

8.Виход гідратної води

, Кг / кг.

9.Виход фізичної води з шламу

, Кг / кг.

Зміна вологості на протязі року представлено в табл. 5

Таблиця 5 Зміна вологості протягом року

Пора року

Вологість шламу,%

Зима

42

Весна

38

Літо

36

Осінь

39

2.3 Тепловий баланс обертової печі

2.3.1 Хімічний склад палива

Хімічний склад палива, що надходить у піч:

В якості палива використовується газ з газопроводу "Щебелінка-Брянськ-Москва" з технічними даними, наведеними в таблиці 6:

Таблиця 6

Хімічний склад палива,%

СН4

С2Н6

С3Н8

С4Н10

С5Н12

С2Н4

N2

Н2О

Σ

94,1

3,10

0,60

0,20

0,80

-

1,20

-

100

Хімічний склад палива з урахуванням вологості наведено в таблиці 7:

Таблиця 7

Хімічний склад палива з урахуванням вологості,%

СН4

С2Н6

С3Н8

С4Н10

С5Н12

С2Н4

N2

Н2О

Σ

92,90

3,10

0,60

0,20

0,80

-

1,20

1,2

100,00

Зольність палива приймемо 0,0%.

Теплота згоряння палива з урахуванням його вологості

Склад сухого повітря, що використовується для горіння палива, приймемо як азоту N2 - 79%, кисню O2 - 21%.

Теоретичний витрата сухого повітря на горіння

м3/м3.

Теоретичний витрата вологого атмосферного повітря

м3/м3,

де d - вологість атмосферного повітря, г/м3.

Дійсний витрата сухого повітря

, М3/м3,

де α хат - коефіцієнт надлишку атмосферного повітря, призначається з досвіду експлуатації печей даного типу. Діапазон значень α хат = 1,03 .. 1,08.

Дійсний витрата вологого атмосферного повітря

, М3/м3.

2.3.2 Прихід теплоти в піч при випалюванні

Хімічна теплота горіння палива

, КДж / кг,

де - Питома витрата паливного газу на виробництво 1 кілограма клінкеру, м3/кг.

Фізична теплота палива, що подається в піч

, КДж / кг,

де - Об'ємна теплоємність палива при p = const, кДж / (кг · ° С);

- Температура газу в гарячому кінці печі, ° С.

Фізична теплота шламу, що подається в піч

, КДж / кг,

де , - Ентальпії сировини (шламу) і води, що надходять у піч, кДж / кг;

, - Масові витрати сировини і води, кг / кг.

Фізична теплота повітря, що подається в піч

де β - частка первинного повітря (не більше 0,30), кДж / кг;

- Об'ємна теплоємність повітря при p = const, кДж / (кг · ° С);

, - Температура первинного і вторинного повітря на вході в піч, ° С.

Значення фізичної теплоти повітря протягом року наведено в таблиці 9.

Всього прихід теплоти в піч при випалюванні 1 кг клінкеру

кДж / кг.

2.3.3 Витрата теплоти з печі при випалюванні

Витрати теплоти на клінкерообразованіе:

, КДж / кг.

Тобто - Теплота на перетворення сухого хімічного складу в клінкер.

Методика розрахунку кожного з чотирьох доданків наведена в пп. 1-4:

Витрата теплоти на дегідратацію сировинної суміші

кДж / кг,

де - Витрата гідратної води, кг / кг.

Витрата теплоти на декарбонізації карбонату кальцію і магнію

кДж / кг.

Витрата тепла на утворення рідкої фази

, КДж / кг.

Прихід тепла при утворенні клінкерної матеріалу в ході екзотермічних перетворень реакцій твердофазного синтезу

де мінералогічний склад випалювального клінкеру визначається за методикою:

63,30

14,73

.

Теплота на випаровування фізичної води

, КДж / кг,

де r - теплота пароутворення, кДж / кг.

Теплота клінкеру на виході з печі

, КДж / кг,

де - Ентальпія клінкеру на виході з печі на гарячому кінці печі, кДж / кг.

Теплота пилеуноса

, КДж / кг,

де - Ентальпія клінкеру на виході з печі на холодному кінці печі, кДж / кг.

Втрати тепла від механічної і фізичної неповноти горіння палива:

, КДж / кг,

де - Коефіцієнт неповноти горіння, = 0,05.

Теплота, що втрачається від корпусу печі через навколишнє середовище

, КДж / кг,

де - Коефіцієнт втрат від корпусу печі,

= 0,15 .. 0,30.

Значення коефіцієнта втрат від корпусу печі залежить від температури навколишнього середовища, швидкості вітру, технічного стану печі.

Тепло, що буря газами, що йдуть з холодного кінця печі

430,8

де - Обсяг газу у вихідних газах, м3/м3;

- Ентальпії відповідних газів у складі вихідних газів, кДж/м3.

, Де - Об'ємна теплоємність газу при p = const, кДж / (м3 · С0),

= 180 - температура газу в холодному кінці печі, ° С.

Усього витрат теплоти в піч при випалюванні 1 кілограма клінкеру

2.3.4 Витрата газу на виробництво 1 кілограма клінкеру

  1. Витрата газу на виробництво 1 кілограма клінкеру

Для печі виконується тепловий баланс: , КДж / кг, тобто

  1. Визначення витрати умовного палива на виробництво 1 кілограма клінкеру

Тепловий баланс обертової печі з урахуванням питомої витрати газу представлений в табл. 8.

Таблиця 8 Тепловий баланс обертової печі

Статті приходу

Прихід теплоти в піч, кДж / кг

Статті витрат

Витрата теплоти в печі, кДж / кг

6308

1877

1

2291

57

996

1022

9,16

7331

32



1262



491



7388

.

2.4 Розрахунок виробництва клінкеру заводом

Продуктивність печей протягом року змінюється в залежності від вологості шламу, температури відхідних з печі димових газів, і втратою від корпусу печі, кіт збільшуються в період експлуатації.

Загальна річна продуктивність клінкеру по заводу розраховується в залежності від декадного графіка робіт печей. Подекадний графік виробництва клінкеру цементним заводом представлений на рис. 1. Сумарне виробництво клінкеру цементним заводом становить 4,308 млн. т / рік.

Рис. 1. Подекадно виробництво клінкеру

2.5 Розрахунок виробництва цементу заводом

На заводі виробляється цемент двох марок ОД (без добавки) і 20Д з 20-ти%-й інертної добавкою. Основна частина клінкеру йде на виробництво цементу марки 0Д - 80% від загального обсягу клінкера, на виробництво цементу марки 20Д іде 20% клінкеру. Річна виробнича програма цементного заводу наведена. У літні місяці (червень-серпень) з клінкеру держрезерву виробляють цемент марки ОД. Подекадно виробництво цементу заводом представлено на рис. 2. Всього за рік завод виробляє 4,583 млн. т.

Рис. 2. Подекадно виробництво цементу заводом

2.6 Розрахунок споживання газу печами цементного заводу

Знаючи витрату умовного палива на виробництво 1 кг клінкеру, можна визначити витрату газу на виробництво клінкеру, що витрачається кожним типом печей подекадно.

Для пічного агрегату ПА-1 декаду січня:

Витрата газу визначається для кожної печі в кожну декаду, потім підсумовуванням знаходимо споживання газу всім заводом у кожну декаду.

Витрата газу на виробництво клінкеру заводом в першу декаду січня:

Витрата газу на виробництво клінкеру заводом на рік буде дорівнює 774943667 м 3.

Графік споживання газу заводом представлений на рис. 3.

Рис. 3. Подекадно споживання заводом газу

  1. Споживання повітря на заводі

Для забезпечення безперервного процесу випуску цементу заводу потрібно стиснене повітря. Повітря необхідний для помелу цементу, для забезпечення процесу горіння газу і насипання цементу. Також повітря подається на аерацію шлам-басейнів і цементних силосів. Розрахуємо необхідну кількість повітря для заводу. Приймемо, що заводу необхідно повітря в 1,05 ... 1,15 разів більше, ніж газу. Тоді в першу декаду споживання повітря складе:

.

Подекадно споживання повітря представлено на рис. 4.

Рис. 4. Подекадно споживання повітря

Середня витрата повітря становить 70000 м 3 / ч. Для забезпечення заводу необхідною кількістю повітря в заводській компресорної встановимо 4 компресора марки К500А, один з яких резервний. Продуктивність компресора 500 м 3 / хв.

  1. Споживання електроенергії

Розрахуємо подекадно споживання електроенергії заводом з умови, що на 1 тонну виробленого цементу споживається 110 кВт електроенергії. Для першої декади:

.

Подекадний графік споживання електроенергії представлений на рис.5.

Рис. 5.Подекадное споживання електроенергії

  1. Розрахунок споживання оборотної води заводом

Використовуючи формули термодинаміки зробимо розрахунок теплових потоків.

Визначимо температуру після кожного ступеня стискання.

  • Температура повітря після першого ступеня стиснення:

;

- Температура на вході в компресор;

-Температура повітря після i-того ступеня стиснення

- Ступінь підвищення тиску, однакова для всіх трьох ступенів компресора;

;

Р 1-початковий тиск повітря перед компресором, Р 1 = 1ат;

Р 2-кінцевий тиск повітря після компресора, Р 2 = 9ат.

k = 1,4 - показник ізоентропи для двохатомних газів;

- Внутрішній ККД ступені;

;

Температура, до якої охолоджується повітря в холодильниках компресорної станції рівні 35, 40, 45 ° С

Середнє зниження температури оборотної води дорівнює 4 ° С

Номінальна подача стисненого повітря V = 500м 3 / хв

;

  • Перепад ентальпій повітря в першому проміжному холодильнику:

  • Температура повітря після другого ступеня стиснення;

  • Перепад ентальпій повітря у другому проміжному холодильнику:

  • Температура повітря після третього ступеня стиснення;

  • Перепад ентальпій повітря в кінцевому холодильнику:

  • Сумарний перепад ентальпій повітря в усіх холодильниках:

  • Тепловий потік від холодильників:

Маючи витрати стисненого повітря можна обчислити витрата оборотної води для охолодження стисненого повітря в проміжному та кінцевому холодильниках. Для 1-ї декади січня це значення дорівнює:

Витрата води на охолодження повітря при роботі 6-ти компресорів:

Витрата води на охолодження масла, підшипників,

кг / с,

Витрата води на шлам:

Необхідна кількість води:

Справжнє кількість води

Визначимо нестачу води в шламі

Дійсний витрата води:

Повний витрата оборотної води в 1 декаді січня:

Для інших 35 робочих декад розрахунок аналогічний, за отриманими результатами будується гістограма витрати оборотної води (рис 6).

Рис 6

6. Розворот мазутного господарства

Рис. 7

6.1 Розрахунок витрата мазуту на печі

Відповідно до ГОСТ10585-75 був обраний мазут 40В з параметрами

= 9700ккал/кг,

T доп = 100 0С.

Витрата мазуту на печі склав:

Мазут повинен зберігається на складі в залежності від річної продуктивності заводу на 1 декаду. Максимальний витрата склала в 29 декаду 85055тонн.

В середньому витрата мазуту склав 350 тонн / год.

6.2 Розрахунок витрати пари на обігрів мазуту

Виконується тепловий баланс:

Відповідно до ВНТП 06-86 вибираємо параметри пари:

T = 187.9 0C

P = 1.2 M Па

Де теплоємність мазуту в ккал / (кг * 0С) обчислюється за формулою ст = 0,415 +0,0006 * t, t - температура палива, 0С.

Середню температуру мазуту приймаємо зима--20, літо 20, весна 0 0С.

Аналогічно проводимо розрахунок для інших декад.

Графік витрати пари будуємо з урахуванням витрати пари на опалення - 4 відсотки від витрати на печі

6.3 Розрахунок витрати мазуту на котельню

Середня витрата пара склав 30 тонн / год.

Максимальний 48 тонн / год.

Тому комплектуємо котельню 5 котлами типу ДЕ-10.По паспортними даними його витрата становить 624 кг / год на 1 котел. Скоригований графік витрати мазуту зображений на рис

Для 29 декади витрата мазуту на котельню склав 1666 тонн.

Рис. 8

Висновок

За результатами виконаної роботи можна зробити наступні висновки:

Об'єктом дослідження даного курсового проекту є цементний завод, а також його енергетичні потоки.

1. Годинна продуктивність обертової печі 3,6 х150 дорівнює 43,4 т.кл / год клінкеру, а годинна продуктивність обертової печі 4Х150 дорівнює 37,32 т клінкеру на годину.

2. Складено подекадний графік роботи пічних агрегатів.

3. Основні фактичні модулі, що характеризують клінкер печей:

Глиноземний модуль р = 1,82;

Кремнеземисті модуль n = 2,86;

Коефіцієнт насичення клінкеру КН = 0,94.

3. Складено матеріальні та теплові баланси для кожного типу обертової печі.

4. Витрата умовного палива на виробництво 1 т клінкеру печами цементного заводу в середньому дорівнює 0,212 кг у.п. / кг кл.

5. Вихід клінкеру за рік дорівнює 4308 млн т кл.

6. Завод випускає цемент двох марок: без добавок 80% і з добавками 20%. Виробництво цементу заводом на рік одно 4583 млнт ц / рік.

7. Витрата газу на виробництво клінкеру заводом в рік дорівнює 774943 667м 3 / год.

8. Споживання стисненого повітря цементним заводом від компресорної станції одно 852438 033 м 3 / рік.

9. Розглянуто мазутне господарство заводу.

Таким чином, можна зробити висновок, що мета курсового проекту досягнута.

У ході дослідження, я навчилася складати енергобаланси промислового підприємства на прикладі цементного заводу, що дозволило мені краще розуміти процеси, що відбуваються в ході економічної та інженерної діяльностей підприємства. Свої знання і навички я зможу застосувати при розробці дипломного проекту, а також у подальшій роботі на реальному заводі.


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Фізика та енергетика | Курсова
129.8кб. | скачати

Схожі роботи:
Економічне обгрунтування монтажу системи опалення виробничого цеху заводу полімерних
Модернізація системи управління ТОВ Конкорд
Модернізація системи управління документами Єврокомісії
Модернізація системи управління ТОВ Конкорд 2
Модернізація системи охолодження двигуна ЗМЗ
Модернізація системи охолодження двигуна Газелі
Модернізація оптичної системи лазерної установки Квант 15
Модернізація системи охоронної сигналізації в ТОВ Мотексавтозапчаст
Модернізація системи охоронної сигналізації в ТОВ Мотексавтозапчасті
© Усі права захищені
написати до нас