Луценко І. В.

Сортировать по умолчанию названию
  • УТИЛІЗАЦІЯ ТЕПЛА В ПЕЧІ ДЛЯ ОБПАЛУ ВАПНЯКУ

    Вапняк-одна з найпоширеніших осадових гірських порід, що складається головним чином з кальциту з домішками глинистого матеріалу, кремнезему, оксидів заліза та інших. Вапняк має універсальне застосування в промисловості, сільському господарстві та будівництві. У металургії використовується як флюс. При виробництві вапна і цементу вапняк є головним компонентом. Також вапняк використовують в хімічній і харчовій промисловостях як допоміжний матеріал у виробництві соди, карбіду кальцію, мінеральних добрив, скла, цукру та паперу. Вапняк застосовують при очищенні нафтопродуктів, сухій перегонці вугілля, у виготовленні фарб, мастил, гуми, пластмас, ліків, мінеральної вати, вапнування грунтів. Розглянемо технологічну схему виробництва вапняку. Вологий вапняк зі складу за допомогою системи завантажування 1 через завантажувальний бункер 2 поступає у високотемпературний шахтний підігрівач 3, де розміщуючись на лопатках попередньо підігрівається за допомогою димових газів що відходять з робочого простору. Попередньо підігріта сировина за допомогою завантажувальної головки 5 подається у барабан обертової печі для обпікання. Вапно, яке утворилося у процесі обпалу вапняку, надходить у шахтний охолоджувач 10. Отриманий кінцевий продукт за допомогою системи вивантаження 12 транспортується на склад. Природний газ надходить у центральний пальник 8 в кількості, необхідній для забезпечення заданої потужності печі. Повітря для горіння в наведеній печі подається із шахтного оходжувача вапна і направляється в відкидну головку печі за рахунок напору вентилятора. Кількість повітря залежить не тільки від потужності пальника але й від продуктивності проходження готового вапна. У даній технології визначальними є процеси тепло- та масообміну в робочому просторі печі та допоміжних пристроях (теплообмінниках). Від їх інтенсивності та можливості управління ними залежить економічність та ефективність використання матеріальних та енергетичних ресурсів. Оскільки останнім часом гостро постає питання зменшення ресурсо- і енергоємності виробництва метою даного проекту є дослідження пристрою утилізації тепла продуктів згорання, що відходять з печі, для попереднього нагріву вапняку. За рахунок втілення системи утилізації тепла суттєво знижуються затрати на теплоносій, а отже це робить систему більш економічною. Перспективним шляхом підвищення ефективності утилізації тепла в технологічній схемі обпалу вапняку є удосконалення конструкції лопаток, що розміщені у високотемпературному шахтному підігрівачі. Модифікуючи конструкції лопаток можна досягти суттєвого підвищення коефіцієнта теплообміну. Очікується, що розробка засобів підвищення утилізації не змінить традиційного процесу обпалювання вапняку, а витрати на реалізацію будуть значно менші у порівнянні з одержаним економічним ефектом від його використання. Для досягнення поставленої мети були сформульовані такі завдання: 1. Дослідити та проаналізувати відомі пристрої для утилізації тепла продуктів згорання. 2. Визначитизадачі теоретичних та експериментальних досліджень. 3. Розробити фізичну, математичну моделі та алгоритм розрахунку системи утилізації тепла продуктів згорання в печі для обпалу вапняку. 4. Розрахувати матеріальний та тепловий баланс установки та кінетики процесу утилізації тепла. 5. Експериментально дослідити процес обпалу вапняку з системою утилізації тепла для перевірки адекватності математичної моделі та встановлення значень основних параметрів процесу.

    Переглянути
  • ВДОСКОНАЛЕННЯ АПАРАТУ СУШКИ ПЕРЛІТУ

    Спучений перліт - штучний пористий матеріал, який одержують спучуванням при температурі 800…1050 ⁰С вулканічних водовмісних стекол: перліту, вітрофіру, пехштейну і обсидіану. Після видобутку на кар'єрах кускову перлітову сировину перед транспортуванням піддають подрібнюванню на фракції. Подрібнення важливий етап, оскільки необхідно отримати рівномірний склад сировини для подальшого якісного виробництва перліту. Технологія одержання перліту передбачає такі операції: сортування; подрібнення; фракціювання сировини на фракції: 0…3 мм, 3…7 мм, 7…12 мм; сушка; термопідготовка; спучування та складування [1]. Для отримання якісного перліту, з метою використання його в будівництві, визначено, що при спучуванні перліту вологість має становити до 3 %. Це запобігає утворенню відкритої пористості в кінцевих гранулах. Саме тому перед випалюванням сировину піддають попередній сушці для видалення вільної, або слабозв'язаної води в сушильному барабані, малій обертовій печі або апараті псевдозрідженого шару [2]. В якості об'єкту модернізації розглядається сушильний барабан, конструкція якого обумовлена розміром зерен, що сушаться, необхідними характеристиками заповнювача та температурним режимом обробки. Барабанні сушарки мають довжину 4–30 м і діаметр 0.1–3.2 м, встановлюются під кутом 2–6о до горизонту і обертається із швидкістю 0.5 – 8 об/хв. Швидкість руху газів у барабані не перевищує 2,5–3 м/с для уникнення надмірного пиловинесення. Рух матеріалів і топкових газів всередині сушильного апарата може бути прямотечійним і протитечійним. Після проведення літературного та патентного пошуку було визначено основні напрямки вдосконалення барабанної сушарки перліту, в основу яких покладено розробку барабану барабанної сушарки, у якому є можливість забезпечення ефективного руйнування агломератів частинок оброблюваного матеріалу, які можуть утворюватися в результаті сушіння. Це досягається за рахунок того, що на розвантажувальній ділянці корпус по довжині перекрито перфорованими дисками, між якими розміщено молольні тіла.

    Переглянути
  • ПЕРСПЕКТИВИ ПОЛІПШЕННЯ УТИЛІЗАЦІЇ ТЕПЛА В ОБЕРТОВІЙ ПЕЧІ ДЛЯ ОБПАЛУ ВАПНА

    Вапняк - одна з найпоширеніших осадових гірських порід, що складається головним чином з кальциту з домішками глинистого матеріалу, кремнезему, оксидів заліза та інших. Вапняк має універсальне застосування в промисловості, сільському господарстві та будівництві. Будівельне вапно широко використовують в будівельній промисловості, наприклад, для розчинів бетонів низьких марок підземних і підводних частинах споруд; силікатної цегли, найбільш дешевої і найпоширенішої в країні; вапняково-шлакової та вапняково-зольної цегли, що характеризується високими теплоізоляційними показниками; також вапно використовується у виробництві силікатного цементу, яким має в'яжучі властивості і невисоку вартість. Будівельне вапно отримують шляхом випалу кальцево-магнієвих гірських порід: крейди, вапняку, доломітизованих порід. Про якість вапна свідчить високий вміст в ній СаО і MgO. Зміст чистих оксидів у загальній кількості вапна називають її активністю. Недопал і перепал вапна в печі знижують його якість. Виробництво вапна здійснюється на вапняно-випалювальних ділянках металургійних та хімічних підприємств, у будівельній промисловості та ін. із застосуванням різних агрегатів. Деякі печі (наприклад, шахтні) працюють із використанням твердого палива. Обпалювальні печі бувають шахтними, обертовими , камерними, тунельними ін. Обпалювальна піч призначена для випалення різних матеріалів (вапно, вогнетривка глина, руда також вогнетривка цегла, фарба на посуді і т. ін.). Процес випалу складається з двох стадій: нагрівання вапняку до температури 900° С та витримка при температурі 900-1000° С для розкладу вапняку. Широкого поширення в хімічній, харчовій, будівельній, гірничорудній та інших галузях промисловості набули високопродуктивні барабанні апарати різного призначення, основними елементами кожного з яких є обертовий барабан з бандажами, урухомлю вальна станція, а також споряджені роликами опорно-упорна та опорна станція. Піч працює за принципом протитечії, наступним чином: вапняк потрапляє в піч із спеціального бункера, далі транспортується через піч за рахунок обертання барабану, нахиленого до горизонту на 2-3 градуси, нагріваючись при цьому до 900-1000° С. Готове вапно поступає із вивантажувального бункера. Гарячі димові гази, що утворюються внаслідок згорання палива, віддають своє тепло вапну, температура диму приблизно на 200-300° С вище температури нагрітого вапна по всій довжині печі. Печі для випалу вапняку споживають багато енергії. Витрати палива досягають 250 кг.у.т./т готового вапна. Найбільші втрати тепла втрачаються через футерівку апарату, що становлять 20-50% від загальної теплової потужності печі. Оскільки останнім часом гостро постає питання зменшення ресурсо- і енергоємності виробництва метою даного проекту є дослідження пристрою утилізації тепла продуктів згорання, що відходять з печі, для попереднього нагріву вапняку. За рахунок втілення системи утилізації тепла суттєво знижуються затрати на теплоносій, а отже це робить систему більш економічною. Перспективним шляхом підвищення ефективності утилізації тепла в технологічній схемі обпалу вапняку є удосконалення конструкції лопаток, що розміщені у високотемпературному шахтному підігрівачі. Модифікуючи конструкції лопаток можна досягти суттєвого підвищення коефіцієнта теплообміну. Проаналізувавши літературні джерела виявлено, що розробка засобів підвищення утилізації не змінить традиційного процесу обпалювання вапняку, а витрати на реалізацію будуть значно менші у порівнянні з одержаним економічним ефектом від його використання.

    Переглянути
  • ПРОЦЕС ПЛАВЛЕННЯ ПОЛІМЕРУ В КАНАЛІ ЧЕРВ'ЯЧНОГО ЕКСТРУДЕРА

    На сьогоднішній день в процесі екструзії найбільшого поширення набули одночерв'ячні екструдери, в яких операції живлення, стискання, розплавлення, гомогенізації, створення тиску та дозування полімеру виконуються одним робочим органом - черв’яком. Процес плавлення в одночерв'ячних екструдерах детально розглядався багатьма вченими [1, 2]. На основі досліджень були розроблені математичні моделі. Найчастіше одночерв'ячні екструдери проектуються у відповідності до математичної моделі Тадмора. Математична модель Тадмора, так звана «пробкова» модель зображена на рисунку 1 і дозволяє розглядати процес в декартовій системі координат. Вона базується на таких припущеннях: не враховується кривизна каналу і черв'як вважається нерухомим. Таким чином в поперечному перерізі, перпендикулярному лопатям шнека, циліндр рухається зі швидкістю Vbx, яка дорівнює компоненті швидкості циліндра Vb в площині, перпендикулярній гвинтовій лінії канала черв'яка. Внаслідок такого руху в тонкому розплавленому шарі між твердою пробкою і циліндром виникає значна швидкість зсуву. При цьому виділяється достатня кількість теплоти внаслідок в'язкого тертя при течії розплаву. Оскільки шар розплаву дуже тонкий, вплив градієнта тиску на профіль швидкостей в ньому малий. Течія розплаву являється обумовленою рухом граничної поверхні. Тому, швидкість зсуву та інтенсивність теплоти відносно рівномірні по всій глибині шару. Розплав перетікає з розплавленої плівки до активної сторони лопаті черв'яка. Лише незначна частина матеріалу може перетікати через зазор між витками і циліндром. В результаті велика кількість розплаву поступає у так званий «басейн». В цьому басейні під дією руху циліндра створюється циркуляційна течія розплаву у напрямі, перпендикулярному осі гвинтового каналу. Оскільки більшість теплоти в'язкого тертя виділяється у верхній частині розплаву, можна вважати, що плавлення проходить на поверхні розділу верхнього шару твердого матеріалу і шару розплаву. В процесі плавлення поперечний переріз твердої фази зменшується, а поперечний переріз басейна з розплавом збільшується. Таким чином, по мірі плавлення проходить поступове переміщення границі розділу твердий матеріал - розплав. Цьому відповідає швидкість руху границі розділу Vsz, яка визначає швидкість процесу плавлення. Характерна довжина черв'яка, на якому здійснюється плавлення у відповідності до модель Тадмора складає 10-15D.[1] Досягти ефективнішого плавлення можна використовуючи дисперсійну модель плавлення. Цю модель можна реалізовувати з впровадженням «голодного» живлення, тобто при обмеженій подачі матеріалу. Обмежена подача забезпечується дозуючим пристроєм. У дисперсійній моделі плавлення приймається, що частинки однорідні, мають сферичну форму і дисперговані в розплавленому матеріалі, тобто для заповнення простору між твердими частинками необхідно деякий мінімальний об'єм розплаву. Це означає, що дана модель може бути застосована після того, як деяка кількість твердого матеріалу вже розплавлена[2]. Теплота, що витрачається на розплав частинок визначається сумою теплоти, яка підводиться через канал (через циліндр і черв'як) і теплотою в'язкого тертя, що генерується в розплаві полімеру. Дисперсійна модель зображена на рисунку 2. Попередні експерименти показали, що при реалізації дисперсійної моделі плавлення швидкість процесу плавлення в 2- 5 разів вища, ніж при використанні моделі Тадмора. Протяжність зони плавлення в цьому випадку теж зменшиться і складатиме 2-3D проти 10-15D по моделі Тадмора.

    Переглянути
  • ВДОСКОНАЛЕННЯ АПАРАТУ СУШКИ ПЕРЛІТУ

    Спучений перліт - штучний пористий матеріал, який одержують спучуванням при температурі 800…1050 ⁰С вулканічних водовмісних стекол: перліту, вітрофіру, пехштейну і обсидіану. Після видобутку на кар'єрах кускову перлітову сировину перед транспортуванням піддають подрібнюванню на фракції. Подрібнення важливий етап, оскільки необхідно отримати рівномірний склад сировини для подальшого якісного виробництва перліту. Технологія одержання перліту передбачає такі операції: сортування; подрібнення; фракціювання сировини на фракції: 0…3 мм, 3…7 мм, 7…12 мм; сушка; термопідготовка; спучування та складування [1]. Для отримання якісного перліту, з метою використання його в будівництві, визначено, що при спучуванні перліту вологість має становити до 3 %. Це запобігає утворенню відкритої пористості в кінцевих гранулах. Саме тому перед випалюванням сировину піддають попередній сушці для видалення вільної, або слабозв'язаної води в сушильному барабані, малій обертовій печі або апараті псевдозрідженого шару [2]. В якості об'єкту модернізації розглядається сушильний барабан, конструкція якого обумовлена розміром зерен, що сушаться, необхідними характеристиками заповнювача та температурним режимом обробки. Барабанні сушарки мають довжину 4–30 м і діаметр 0.1–3.2 м, встановлюются під кутом 2–6о до горизонту і обертається із швидкістю 0.5 – 8 об/хв. Швидкість руху газів у барабані не перевищує 2,5–3 м/с для уникнення надмірного пиловинесення. Рух матеріалів і топкових газів всередині сушильного апарата може бути прямотечійним і протитечійним. Після проведення літературного та патентного пошуку було визначено основні напрямки вдосконалення барабанної сушарки перліту, в основу яких покладено розробку барабану барабанної сушарки, у якому є можливість забезпечення ефективного руйнування агломератів частинок оброблюваного матеріалу, які можуть утворюватися в результаті сушіння. Це досягається за рахунок того, що на розвантажувальній ділянці корпус по довжині перекрито перфорованими дисками, між якими розміщено молольні тіла.

    Переглянути