Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

"Пермский национальный исследовательский политехнический университет"

Березниковский филиал

Кафедра "Технология и механизация производств"

Направление: 151000.62 Технологические машины и оборудование

Курсовой проект

Расчет циклона и подбор оборудования в производстве хлорида калия

Выполнил студент гр. ТМО-11д

Соловей Виталий Сергеевич

Проверил ст. преподаватель

Садырева Юлия Александровна

Березники 2014



Содержание

1. Описание существующих технологий

2. Описание технологической схемы

3. Основные данные для расчёта аппарата

4. Расчёт аппарата

5. Подбор вспомогательного оборудования

5.1 Исходные данные

5.2 Материальный баланс

5.3 Тепловой баланс

5.4 Конструктивный расчет аппарата

5.5 Описание конструкции аппарата

6. Механический расчет аппарата

6.1 Расчет корпуса подрешётной части аппарата КС

6.1.1 Конструктивное исполнение корпуса и условия его работы

6.1.2 Исходные данные

6.1.3 Обоснование расчетных параметров

6.1.4 Расчет на прочность и устойчивость обечайки подрешётной части корпуса печи

6.2 Расчет корпуса надрешётной части печи КС

6.2.1 Конструктивное исполнение корпуса и условия его работы

6.2.2 Исходные данные

6.2.3 Обоснование расчетных параметров

6.2.4 Расчет на прочность и устойчивость обечайки надрешётной части корпуса печи

6.3 Расчет корпуса сепарационной камеры аппарата КС

6.3.1 Конструктивное исполнение сепарационной камеры аппарата КС и условия его работы

6.3.2 Исходные данные

6.3.3 Обоснование расчетных параметров сепарационной камеры

6.3.4 Расчет на прочность и устойчивость обечайки сепарационной камеры аппарата КС

7. Описание контура регулирования вспомогательного аппарата

Заключение

Список литературы

хлорид калий печь кипящий



1. Описание существующих технологий

ОАО "Уралкалий" специализируется на производстве калийных удобрений, занимает одно из лидирующих мест на крупнейших мировых рынках минеральных удобрений. 20 декабря 2010 года советы директоров "Уралкалия" и "Сильвинита" одобрили сделку по слиянию компаний. Сделка также была одобрена на внеочередных собраниях акционеров обеих компаний 4 февраля 2011 года, а также Федеральной антимонопольной службой России и регулирующими органами Польши, Китая и ряда других стран -- импортёров продукции компании.

Хлорид калия получают из сильвинита методами галургии и флотации.

Галургический метод основан на различной растворимости KCl и NaCl в воде при повышенных температурах. При нормальной температуре растворимость хлоридов калия и натрия почти одинакова. С повышением температуры растворимость хлорида натрия почти не меняется, а растворимость хлорида калия резко возрастает. На холоде готовится насыщенный раствор обеих солей, затем он нагревается, и сильвинит обрабатывается полученным раствором. В процессе обработки раствор дополнительно насыщается хлоридом калия, а часть хлорида натрия вытесняется из раствора, выпадает в осадок и отделяется фильтрованием. Кристаллы отделятся на центрифугах и сушатся, а маточный раствор идет на обработку новой порции сильвинита.

Флотационный метод заключается в разделении минералов измельченной руды на основе различной их способности удерживаться на границе раздела фаз в жидкой среде.



2. Описание технологической схемы

Мелкозернистый концентрат с влажностью не более 7,0% из главного корпуса флотационной обогатительной фабрики поступает на конвейеры сушильного отделения, либо на конвейеры, работающие в паре, и далее в накопительные бункера, из которых ленточными питателями и забрасывателями продукт загружается в аппараты "КС". Конвейером исходный продукт подают только на печи "КС"-1 и "КС"-2.

Сушильные аппараты типа "КС" имеют корпус цилиндрической формы с выносной топкой объёмом 22 м³, беспровальную решётку диаметром 3,150 м, сепарационную камеру. Беспровальная решётка со щелевидными отверстиями установлена на опорном кольце и двух балках, которые охлаждают воздухом от вентилятора. Топка служит для сжигания газа и представляет собой цилиндрическую камеру, футерованную огнеупорным кирпичом и оборудованную газомазутной горелкой ГМ-10.

Газ на газомазутные горелки сушильных аппаратов "КС" подают из газораспределительной подстанции (ГРП). Давление газа перед горелкой находится в диапазоне (6-30) кПа.

Сгорание газа и достижение температуры теплоносителя под решёткой "КС" не более 650⁰С обеспечивается подачей первичного и вторичного воздуха от вентиляторов.

Продукт выгрузки всех аппаратов с температурой 100-120⁰С поступает на аэроохладители конструкции ПКО ОАО "Уралкалий". В схеме установки "КС"-3 смонтировано два аэроохладителя. Через аэроохладитель продукт направляют на склад.

Аэроохладитель представляет собой сварной аппарат прямоугольного сечения, размеры которого на уровне решётки составляют 3,5 х 0,6 м (2,1 м²). Воздух на охлаждение подают от вентилятора соответствующей печи. Работает аппарат по принципу установки "кипящего слоя", где происходит не только охлаждение материала на (30-50)⁰С в процессе конвективного тепло-массобмена, а также частичное обеспыливание по классу 0,1 мм.

Расход воздуха на аэроохладители всех установок осуществляется дистанционно, в зависимости от нагрузки на печь.

Таблица 4.3 Расход воздуха на аэроохладитель в зависимости от нагрузки на печь (количество готового продукта)

Нагрузка, т/ч	Расход воздуха, м3/ч
60	7 000 - 9 000
70	8 000 - 10 000
80	9 000 - 11 000
90	10 000 - 12 000
100	11 000 - 13 000
110	12 000 - 14 000
120	13 000 - 15 000

Продукт выгрузки аэроохладителя, совместно с циклонным продуктом системы пылегазоочистки (ПГО), поступает в смесители на обработку реагентами пылеподавителем и антислёживателем. Запылённый воздух после аэроохладителя, совместно с отходящими дымовыми газами соответствующей печи, подают в систему ПГО.

Система ПГО сушильной установки "КС"-1 представлена двумя стадиями и имеет две параллельные ветви от дымососа: одна стадия - сухой пылегазоочистки и одна стадия - мокрой. Стадия сухой ПГО проходит в циклонах, выполненными из листов стали и расположенных ступенчато, по окружности, с зазорами для прохода газов. Мокрая стадия представлена двумя трубами Вентури с каплеуловителями.

Системы ПГО печей "КС"-2, "КС"-3, "КС"-4 и "КС"-5 имеют три стадии очистки: две стадии сухой и одна - мокрой очистки. Первая стадия сухой ПГО осуществляется в инерционном продуктоотделителе, вторая стадия очистки проходит в циклонах. Третью стадию (мокрую очистку) дымовые газы проходят в трубе Вентури с каплеуловителем.

На орошение труб Вентури подают рассол со шламохранилища под давлением (0,6-0,8) МПа при расходе (22 2) м³/ч.

Слив с каплеуловителей поступает в контактный чан, откуда центробежным насосом его откачивают в зумпф главного корпуса, а оттуда - на шламохранилище.

Очищенные дымовые газы дымососами ВМ 160/850 ("КС"-1, "КС"-2) и поз. 26 ("КС"-3, "КС"-4, "КС"-5) выбрасывают в атмосферу.

Предельно допустимый выброс, г/с, не более:

- калия хлорид - натрия хлорид - азота диоксид - водород хлористый - углерода оксид - амины алифатические - ангидрид сернистый - мазутная зола	- 6,23 - 6,23 - 2,4 - 0,51 - 3,46 - 0,025 - 12,5 - 0,000037

Наряду с описанной выше схемой, выгрузки печей "КС", минуя аэроохладители, могут подавать совместно с циклонными продуктами системой конвейеров и элеваторов G 03 и G 04 в отделение грануляции.

Описание конструкции аппарата

Применение циклонов ЦН 15

Циклоны ЦН-15 используются для очистки аспирационного воздуха, а также для сухой очистки газов и воздуха, выделяющихся при некоторых процессах производства (обжиг, агломерация, сушка, сжигание топлива и т.д.). Циклон ЦН 15 (пылеуловитель) применяется: на предприятиях черной и цветной металлургии, в химической, нефтяной, машиностроительной промышленности, а также пылеуловитель эффективен на предприятиях энергетики, при производстве строительных материалов и т.д. Также циклоны типа ЦН используются для очистки аспирационного воздуха и представляют собой самую многочисленную группу. Именно они чаще всего используются в промышленности. Циклоны ЦН являются самым простым видом пылеуловителей и работают используя действие центробежной силы. Важно отметить, что циклоны могут использоваться для безотходного производства, так как некоторые виды пыли, что собраны этим пылеуловителем возможно подвергнуть переработке.

Применение циклонов типа ЦН 15 не разрешено во взрывоопасных средах; не рекомендуется их применять также для улавливания больших частиц пылей, особенно при небольших диаметрах циклонов. Степень очистки газов с помощью пылеуловителя во многом зависит от размера частиц пыли, чем больше их размеры, тем эффективней очистка.

Конструкция циклонов ЦН 15

Исходя из производительности по газу и условий применения циклонов пылеуловители изготавливают одиночного исполнения (внутренний диаметр ЦН 15 составляет от 200 до 2000 мм) или группового исполнения - 2, 4, 6 и 8 циклонов одного внутреннего диаметра (от 300 до 900 мм). Групповые циклоны ЦН (пылеуловители) могут быть с камерой очищенного воздуха в виде "улитки" или в виде сборника, а одиночные - только с улиткой. Циклоны ЦН в групповом исполнении способным обеспечить очистку больших объемов газов.

Циклоны ЦН-15 группового исполнения производят с вращением потока газов "левого" или "правого" типа, одиночные циклоны существуют только с вращением "правого" типа.

Бункеры циклонов ЦН-15 делаются в форме пирамиды.

Во время работы циклонов ЦН-15 должна быть обеспечена безостановочная выгрузка пыли. При этом уровень пыли в бункерах не должен превышать высоту плоскости, которая расположена от крышки бункера на 0,5 диаметра циклона.

В зависимости от температуры вокруг циклона ЦН 15, оборудование производится из углеродистой стали (температура менее -40°С) и низколегированной стали (при температуре ниже -40°С).

Конфигурация циклона ЦН 15 рассчитана на температуру до 400°С и разряжение (относится к давлению) 5(500) кПа (кгс/м²). Циклоны делаются как левого, так и правого исполнения. Они могут закрепляться как на нагнетании, так и на всасывающей линии вентилятора. В зависимости от этого одиночный циклон ЦН 15 выпускается с улиткой на выходе очищенного воздуха или зонтом. При фильтрации воздуха от абразивной пыли, которая вызывает износ крыльчаток вентилятора, циклоны рекомендуется устанавливать перед вентилятором. В группе циклонов ЦН патрубки с выходом очищенного воздуха могут быть соединены сборным коллектором с выходом воздуха вертикально и группой улиток каждого циклона, объединенных общим фланцем.



3. Основные данные для расчёта аппарата

Q = 6000 м³/ч = 1,67 м³/с (количество очищаемого газа);

Сч=1,984 г/см³ (плотность частицы пыли);

щопт = 3,5 м/с (скорость движения газа в циклоне);

dтоп = 4,5 мкм (диаметр частиц освящаемых с эффективностью 50%);

= 0,352 (стандартное отклонение функции распределения порциальных коэффициентов очистки).



4. Расчёт аппарата

1. Определяют необходимую площадь сечения циклона, м².

2. Определяем диаметр циклона, задаваясь количеством циклонов 1.

Выбираем диаметр циклона = 0,3 м.

3. Вычисляем действительную скорость газа в циклоне

Действительная скорость в циклоне отклоняется от оптимальной более чем на 15%, следовательно, выбираем другой диаметр циклона D=0,8 м

4. Определяем гидравлическое сопротивление циклона

где K1 - поправочный коэффициент на диаметр циклона,

K2 - поправочный коэффициент на запыленность газа,

- коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм.

5. Определяем потери давления в циклоне