Подсушка торфа на ТБЗ

 

Курсовая работа

 Оценить возможность  подсушки топливного торфа повышенной  влажности в модернизированной  пневмопароводяной сушильной установке Пеко торфобрикетного завода.

Для расчета использованы данные промышленных экспериментальных  исследований установки Пеко по «разомкнутому» циклу [1]

Масса торфа, поступившая  в корпус ΙΙ-В, кг/ч.........................................18250

Влажность торфа на входе w₁,%....................................................................43,2

Влажность торфа на выходе w₂,%.................................................................40,1

Масса, испарившейся влаги, кг/ч...................................................................890

Расход сушильного агента (сухой  воздух) L, кг/ч ...................................46200

Температура торфа:

     на входе v₁,°С.........................................................................................     22,1

     на выходе (торфа) v₂, °С ..........................................................................  28,7

Температура воздуха:

     на входе t₁,°С................................................................................................ 20,5

     на выходе (торфа) t₂, °С .............................................................................  31,7

Влагосодержание:

    на входе d₁, г/кг сух.в...................................................................................... 6,0

    на выходе (торфа) d₂, г/кг сух.в................................................................... 25,3

Энтальпия воздуха:

    на входе I1, кДж/кг сух.в.............................................................................. 35,8

    на выходе (торфа) I₂,кДж/кг сух.в............................................................... 25,3

Относительная влажность 

    на входе φ₁, %................................................................................................... 40

    на выходе (торфа) φ₂,%..............................................................................…. 77

 

Торф такой исходной влажности w₁=43,2 % не требует подсушки, но использование данных, полученных экспериментально на производстве,  позволит показать реальные возможности предлагаемого способа.

1. Расход теплоты в корпусе ΙΙ-В, работающему по «разомкнутому» циклу( в корпус ΙΙ-В подается пар). Эта теплота может использоваться для подсушки топливного торфа.
1. Затраты теплоты на испарение влаги из торфа и нагрев сушильного агента (атмосферного воздуха) в корпусе II-В

   Q₁=L(I₂- I₁)=46,2∙10³(98,5-35,8)= 2,9∙10⁶ кДж/ч,

где I₂, I₁ – энтальпия воздуха на выходе и входе из корпуса, кДж/кг _{сух.воз.}.

2. Затраты теплоты на нагрев торфа

Q₂=G_{2 торфа}(v₂ - v₁)=17360∙2,88(28,7-22,1)=0,33∙10⁶ кДж/ч,

где _торфа – теплоемкость торфа, кДж/кг∙К; v₂ и v₁ – температура торфа соответственно на входе и выходе из корпуса;

_торфа= _с(100- w₂)/100+ _в w₂/100=2(100-40,1)/100+4,19∙40,1/100=2,88 кДж/кг∙К

Масса высушенного торфа

G₂= G₁-W=18250-890=17360 кг/ч, где W – масса испаренной влаги, кг/ч;

3. Общие затраты теплоты в корпусе ΙΙ-В

Q_общ=Q₁+Q₂=2,9∙10⁶+ 0,33∙10⁶  =3,23 ∙10⁶  кДж/ч.

2. Теплотехнический расчет предлагаемой системы подсушки топливного торфа

По трубкам корпуса  ΙΙ-В продувается атмосферный  воздух. Предполагаем, что теплота, которую отдает теплоноситель смеси  торф-воздух, в данном случае будет расходоваться на нагрев воздуха.

Тогда

Q_общ=L∙ _воз(t₁- t₀),

где _воз=1,00499 кДж/кг∙К – теплоемкость воздуха; t₁ – температура воздуха на выходе из корпуса ΙΙ-В.

Отсюда

          t₁= Q_общ/ L _воз+ t₀=3,23∙10⁶/(4,62∙10⁴∙1,00499)+20,3=89,3 °С

3. Нагретый воздух направляется в шахтную мельницу, в поток которого поступает топливный торф с ленточного конвейера сырья.

Масса топливного торфа  – 25 % от поступающего на завод сырья

G_топл=0,25G₁=0,25 18250=4560 т/ч.

4. Процесс сушки топливного торфа на Id-диаграмме [1]

Точка А Наружный воздух:

температура – 20,5 °С;

относительная влажность  – 40%

влагосодержание – 6 г/кг _{сух.воз.}

Точка В:

влагосодержание – 6 г/кг _{сух.воз.}

температура – 89,3 °С;

энтальпия по Id-диаграмме I_в=105 кДж/кг_{сух. воз.}

Параметры точки С  для действительной сушилки определить не представляется возможным, так как  не известна температура материала  на выходе из сушилки и ее производительность по испаренной влаге.

Потери на нагрев материала и в окружающую среду составляют 5 %  при температуре газов 600 °С. В данном расчете температура сушильного агента       89,3 °С и потери соответственно будут ниже. Поэтому строим процесс подсушки торфа как для теоретической сушилки, то есть энтальпия сушильного процесса – постоянна. Тогда температура –45 °С; влагосодержание – 24 г/кг_{сух.воз.};       энтальпия I_с=105 кДж/кг_{сух. воз.}

Производительность шахтной  мельницы по испаренной влаге

W=(d₂ - d₁)L=(24-6)∙10^-3∙46200=830 кг/ч

Используя формулу  , определим влажность подсушенного торфа

w₂=(G₁w₁-100W)/(G₁-W)=(18250·43,2-100·830)/(18250-830)=40,5 %.

Таким образом, используя  данный метод подсушки торфа можно  уменьшить влажность исходного  торфа с 43,2 % до 40,5 %, испарить 830 кг/ч  влаги торфа. Это не намного меньше, чем испаряется в корпусе W _ΙΙ-В=890 кг/ч при «разомкнутом» цикле. При подсушке торфа более высокой влажности эффект от использования данного способа подсушки топливного торфа будет значительно выше.

5. По    ориентировочно   вычисленной    влажности    подсушенного   торфа  

w₁=40,5 % и производительности по испаренной влаге W=830 кг/ч произведем расчет действительной сушилки.

Определяем поправку на действительную сушилку 

∆= _вл v₁-∑q_п= _вл v₁-(q₃+q₅),

где q₃ – потери теплоты на подогрев материала, кДж/кг_исп.вл.;  q₅ – потери теплоты в окружающую среду, кДж/кг_исп.вл.; 

Общий расход теплоты  на нагрев материала

,

где G₂=G₁-W=4560-830=3730 кг – масса подсушенного торфа; G₁ – масса топливного торфа, поступившего на ТБЗ; – теплоемкость высушенного торфа, кДж/кг∙К

= _с

=2

Температура высушенного  торфа

Тогда

_исп.вл.

q₅=4,19∙40=168 _исп.вл.

Тогда

∆=4,19∙22,1-(72,1+168)=-147,5 _исп.вл.= –35,2 ккал/кг_исп.вл.

Величина отрезка еЕ=еf = – 4,93 мм, где 500 – масштаб Id-диаграммы.

Построенный процесс  сушки на I-d диаграмме аналогичен

Тогда d₂=22,3 г/кг_вл.

Производительность действительной сушилки по испаренной влаге

W=(d₂ - d₁)L=(22,3-6)∙10^-3∙42200=753 кг/ч.

Влажность подсушенного торфа

=40,75 %

В результате уточнения  на действительную сушилку влажность  подсушенного торфа равна не 40,73 %, а 40,75 %, что подтвердило вывод  о перспективности предлагаемого  метода подсушки топливного торфа повышенной влажности.

Рассмотрим, до какой влажности w₂ можно подсушить топливный торф, если его исходная влажность w₁ равна 55 %.

На завод поступает  G₁=18250 кг/ч [2] торфа влажностью 55 %. Топливный торф B для котельной составляет 25 % от поступающего на завод торфа с учётом использования пара котельной для отопления помещений завода и других  потребителей.

B = 0,25 G₁ = 0,25·18250 = 4580 кг/ч.

В корпусе II-В за счёт теплоты пара при «разомкнутом»  цикле может испариться 890 кг/ч  влаги.

Производительность системы  по испаренной влаге

W  = B·(w₁ – w₂)/(100 – w₂) = 4580 · (55 – w₂) / (100 – w₂).

Откуда влажность подсушенного топливного торфа

 w₂ = (B·w₁ – 100·W)/(B –W) = (4580·55 – 100·890) / (4580 – 890) = 44,2 %.

Таким образом, при использовании  системы подсушки топливного торфа  его влажность можно снизить с 55 % до  44,2 %.

 

Список литературы

1. Наумович В.М. Искусственная сушка торфа. – М.: Недра, 1984. 222 с.
2. Горфин О.С. Машины и оборудование по переработке торфа в примерах и задачах. – Тверь: ТвГТУ, 1999. 148 с.