Сушка сернокислого аммония

Расчет циклона  основывается на данных о содержании пыли на выходе из барабана и распределении  частиц высушиваемого материала  по размеру. Эти данные получают непосредственно  из испытаний установки. Поскольку  такие данные отсутствуют, расчет циклона  провели для запыленности «в разумных пределах» ~ 80 г/см3. 

В связи с тем, что производительность установки  по воздуху весьма значительна (соответствует  ранее найденному значению объемного  расхода отработанного сушильного агента на выходе из сушильного барабана ), приняли в качестве предполагаемой схемы пылеосадительного устройства сборку из восьми циклонов типа ЦН-15 из, [10], стр.43. 

Коэффициент гидравлического  сопротивления циклона при чистом газе из [10], стр.42 ; поправочный коэффициент на принятую запыленность газа из [10], стр.38, табл.1 К2=0,90. 

Коэффициент гидравлического  сопротивления циклона по пыльному газу найдем из [10], стр.42: 

 

Примем режим работы циклона из условия оптимальной  работы циклона серии ЦН в пределах 50-100 м: 

Определим условную скорость газа из [11], стр.18: 

Влагосодержание воздуха  на выходе из сушилки составляет: 

Среднее парциальное  давление водяных паров в отработанном воздухе определим по уравнению [5], стр.298, ф.(9.18): 

, 

где Масв=29 кг/кмоль - молярная масса воздуха, Mв=18 кг/кмоль - молярная масса воды. 

 

Вычислим плотность  воздуха, поступающего в циклон, из [5], стр.302: 

, 

где - мольный объем  при стандартных условиях, T0=273,15 K -стандартная температура. 

Найдем требуемый  диаметр циклонов в группе по [10], стр.25: 

, где n=8 - число  циклонов в сборке. 

Принмем ближайший стандартный диаметр циклона D = 0,7 м. Проверим условную скорость из [10], стр.26: 

 

Проверим режим  работы циклона из [10], стр.8, ф.(1): 

Режим работы соответствует  оптимальному режиму. Найдем потери давления на циклоне: 

Определим необходимые  размеры циклонов из [11, стр.37, табл.4]: ширина входного патрубка , высота входного патрубка, , высота цилиндрической части циклона , радиус циклона R2 = 0,35 м, радиус выхлопной трубы 

Найдем число оборотов газового потока в циклоне по [10], стр.18: 

Вычислим скорость во входном патрубке каждого из циклонов из [11], стр.19: 

 

Определим из [2], стр.530, рис. VI коэффициент динамической вязкости воздуха . 

Определим предельный размер улавливаемых частиц из [10}, стр.11, ф.(6): 

Окончательно выбираем сборку из восьми циклонов ЦН-15 диаметром 700 мм. 

4.5 Расчет вентилятора 

Вентиляторы представляют собой устройства, перемещающие газовые  среды со степенью повышения давления до 1,15. В промышленности наиболее широкое  распространение получили центробежные вентиляторы. Для приведения вентилятора  в движение обычно используют асинхронные  электродвигатели. Наиболее часто используется непосредственное соединение вала электродвигателя с вентилятором. 

В сушильной установке  вентилятор обеспечивает необходимый  расход воздуха через установку, преодолевая ее аэродинамическое сопротивление, а также сопротивление трубопроводов. 

Расчет диаметра трубопровода 

Расход воздуха  через вентилятор будет соответствовать  расходу воздуха через циклон 

. 

 

Длину соединительных трубопроводов приняли равной l=25 м. 

Скорость в трубопроводе приняли в разумных пределах при  движении газа при небольшом давлении (от вентиляторов) по [5], стр.16 . 

Определили необходимый  диаметр трубопровода из [5], стр.16, ф.(1.8): 

Выбираем трубопровод  из углеродистой стали наружным диаметром  по [7], стр.114, табл. 2.31. Дн = 920?9мм. 

Определение гидравлического  сопротивления установки 

Определим значение критерия Рейнольдса в трубопроводе: 

Значение соответствует  развитому турбулентному режиму. По формуле Никурадзе [4], стр,160, ф.(2.28в) определили коэффициент гидравлического сопротивления трубопровода: 

Посчитаем гидравлическое сопротивление установки: 

 

где , откуда , 

- гидравлическое  сопротивление сушильного барабана, ранее определенный гидравлическое  сопротивление калорифера: . 

Расчет напора 

Определим коэффициенты местных сопротивлений: 

4 колена о1 = 2, вентиль о2 = 0,89. 

Напор вентиля: 

Выбираем из [14], стр. 82, табл. 15 вентилятор ВМ-100/1200. 

Диаметр рабочего колеса, мм………………………………………….1325 

Скорость вращения колеса, об/мин………………………1480 

Наибольшая допустимая температура всасываемого воздуха, 0С…...200 

Температура дутья, 0С…………………………………………………...80 

Производительность, тыс. м3/ч……………………………….96,75 

Полное давление, кГ/м2…………………………………….1158 

Полный наибольший КПД…………………………………0,695 

Потребляемая мощность, кВт…………………………………...440 

Маховой момент ротора, кГ?м2………………………………….1200 

Вес (без электродвигателя), кг…………………………..4000 

 

4.6 Выбор электрофильтра 

Для снижения концентрации пыли в отработанном воздухе сушильной  установки, которая не должна превышать  санитарных норм (предельно допустимая концентрация пыли в воздухе рабочей  зоны), устанавливают вторую ступень  очистки воздуха. В качестве второй ступени используют мокрые пылеуловители  или электрофильтры. 

Электрофильтры применяются  при больших объемах очищаемого газа как наиболее эффективные пылеочистительные  устройства (степень очистки до 99%). Кроме того, высушиваемый материал растворим в воде, и для его  выделения пришлось бы направлять сточные  воды мокрого пылеуловителя на выпарку, кристаллизацию и возвращать на сушку. Использование же электрофильтра позволяет  напрямую отправлять осажденный материал на выходной конвейер установки. 

В электрофильтре запыленный газ проходит через постоянное электрическое  поле высокого напряжения (несколько  тысяч вольт), под действием которого газ почти полностью ионизируется (наблюдается ударная ионизация). Ионизация -- процесс распада газа на ионы и электроны. Электроны быстро движутся к противоположному по знаку электроду, вызывая протекание тока через газ (коронирующий разряд). Образующиеся ионы сталкиваются с частицами пыли и заряжают их. Заряженные частицы пыли отклоняются в электрическом поле к осадительным электродам, заряженным положительно, и осаждаются на них. Удаление пыли с электродов осуществляется периодическим встряхиванием последних посредством специального устройства. 

Для предотвращения искрового разряда между электродами (короткого замыкания) электрическое  поле делают неоднородным, для чего используют электрода специальной  формы: трубчатые и пластинчатые. 

Выбор электрофильтра осуществляется по требуемой производительности по очищаемому газу из условия того, что скорость движения газа в электрофильтре должна лежать в определенных пределах (обычно ). 

Требуемая производительность электрофильтра по газу составляет . Этой производительности соответствует односекционный электрофильтр ЭГА-10-4-6-3 (производительность до 39600 м3/ч при скорости газа 1 м/с, активный объем 126,7 м3, площадь активного сечения 11 м2, площадь поверхности осаждения 967 м2, массовая концентрация пыли на входе не более 90 г/м3, масса 27000 кг. В рассчитываемой установке скорость газа в электрофильтре составит: 

, 

что не выходит за рекомендованные рамки. 

4.7 Выбор питателя 

Шнековые питатели (конвейеры) предназначены для пневмотранспорта пылевидных и мелко зернистых материалов. Они обеспечивают непрерывную и равномерную подачу пыли в трубопро вод. Модифицированный питатель состоит из загрузочной камеры, быстроходного шнека с электродвигателем, броневой гильзы, смесительной камеры с обратным грузовым клапаном и коллектора для подвода сжатою воздуха. Шнек выполен с уменьшенным шагом заборных и увеличивающимся шагом напорных витков, что улучшает работу питателя (не требует дозатора, исключает пиковые нагрузки и уменьшает износ шпека). Шнек закрепляется на валу электродвигателя через специальную втулку с помощью шпильки, проходящей внутри вала шнека, и вала электродвигателя. Рабочая поверхность витков шнека наплавляется износоустойчивыми электродами. Конструкция подвески обратного клапана выполнена на выносных опорах. Лобовая крышка смесительной камеры быстросъемная. 

Питатели устанавливают  непосредственно под бункерами  за шиберным затвором, необходимым  для прекращения подачи пыли в  насос при проведении ремонтных  работ. В зависимости от физико-механических свойств транспортируемых материалов шнек выполняется с постоянным или переменным (уменьшающимся) шагом для придания материалу уплотнения перд разгрузкой в трубу. Скорость вращения шнека обычно находится в пределах 750 - 1000 об/мин; подаваемый им материал принудително направляется в диффузор, служащий одновременно и смесительной камерой. Вход в смесительную камеру может быть закрыт клапаном в аварийных случаях, например при заклинивании шнеквала. Привод вала может быть ручным или пневматическим. Выбираем из [15], стр.547 по производительности шнековый питатель К-287С. 

Производительность, т/ч.......................10 

Дальность подачи, м: 

по горизонтали......................................200 

по вертикали...........................................30 

Давление воздуха  в трубе, Н/см2………40 

Расход воздуха  м3/мин..........................4,1 

Диаметр трубопровода, мм…………..100 

Мощность элекродвигателя, кВт…….14 

Габаритные размеры…………….2,38?5,2?0,65 

Масса, т………………………………..0.9 

У питателей типа К вследствие уменьшения шага витков шнека и постепенного уплотнения материала требуются повышенные скорости истечения воздуха на сопел (для лучшего дыхания). В условиях больших длин трубопровода это приводит к повешению расхода и давления в рабочей камере, особенно для материалов, склонных к слеживанию в этих условиях потери давления в камере смешения достигают (100 - 150)кПа. Срок службы шнека на абразивных материалах снижается до 300ч, а с наплавкой шнека не превышает 600ч.

Для снижения подачи пыли шнековыми питателями предусмотрено регулирование скорости вращения шнека через текстропную передачу. 

4.8 Расчет затвора 

Затворы предназначены  для загрузки и выгрузки материала  из сушильного аппарата, выгрузки пылевидных материалов из бункеров пылеулавливающих аппаратов. 

Рассчитаем условный диаметр затвора-мигалки, который также обеспечивает ликвидацию подсосов воздуха в аппараты: 

где Gул - масса уловленной пыли (твердого материала), пропускаемой через мигалку, кг/с; 

q - удельная нагрузка мигалки (можно принять равной 60 - 100 кг/(см2?ч)). 

тогда 

 

Принимаем d = 200 мм [15],стр. 538, табл. П.2.9.1. 

4.9 Расчет бункера 

Бункеры представляют собой грузохранилища требуемой ёмкости. Они могут быть различной геометрической формы. 

Рассчитаем бункер, имеющий цилиндрическую обечайку и  коническое днище с углом 600. 

Расчет бункера  имеет приблизительный характер, т.к. его размеры определяют из того соображения, что в бункере содержаться  материала в количестве запаса примерно на 2 часа. 

Найдем двухчасовой  объем материала из расхода влажного материала: 

Для расчета бункера  воспользуемся основами геометрии.