Содержание
Газопаровоздушная смесь, удаляемая побудителем расхода из многотоннажной газовой сушильной установки, впервые представлена сложной системой, состоящей из сухих газов (сушильного агента, присосанного воздуха) и водяных паров (содержащихся в сушильном агенте, присосанном воздухе, испаренной влаге).
В рамках исследований составлен алгоритм, связавший коэффициент присосов, параметры, измеряемые инструментально и не поддающиеся измерениям в частности:
- КПД топки.
- Количество загружаемого в аппарат сушки влажного и выгружаемого из разгрузочной камеры высушенного угольного концентрата.
- Удельный расход теплоты.
- Потери теплоты на нагрев материала, с уходящими газами, в окружающую среду.
- КПД сушильной установки и др.
Указанные показатели положены в основу метода расчёта количества сырого (высушенного) концентрата по количеству влаги, испаренной в процессе непрерывной работы в исследуемом режиме.
Производительность многотоннажной (от 100 до 700 тонн сырого концентрата в час) газовой сушильной установки углеобогатительных фабрик – параметр, по которому подбирается комплекс основного и вспомогательного оборудования сушильного отделения, цеха погрузки и транспортировки потребителям.
Теплоэнергозатраты, экономические и экологические показатели газовой сушки концентратов мокрого обогащения углей улучшаются при повышении производительности сушильной установки.
Расчёт экономических эффектов от внедрения оборудования повышенной производительности зависит от:
- Совершенствования технологии.
- Конструкции аппаратов.
- Узлов сушильных установок.
- Учёта затрат.
Важным является анализ контролируемых процессов, с выдачей данных в форме статистической отчётности базирующиеся на результатах теплотехнических испытаний, при которых измерение производительности установки должны проводиться в процессе непрерывной работы сушильной установки в исследуемом технологическом режиме.
Производительность многотоннажных газовых сушильных установок характеризуют:
- Количество сырого угольного концентрата, загружаемого в аппарат сушки G1.
- Количество влаги, испаренной в процессе сушки ΔWИВ.
- Количество высушенного концентрата G2.
Известны методы расчёта производительности многотоннажных сушильных установок путём взвешивания сырого угольного концентрата, спущенного на отметку (пол цеха) через открываемое на непродолжительное время отверстие в нижней постели скребковых питателей узлов загрузки (достаточно высоко расположенных над полом отметки), или скребковых питателей, подающих уже высушенный концентрат на конвейеры цеха погрузки [1].
Исходя из доступности, в условиях предприятия измеряется один параметр (производительность по сырому или по высушенному концентрату), два других рассчитываются.
Это очень трудоёмкие и растянутые во времени методы, при которых невозможно быстро получить результат, тем более исследовать динамику.
Прогрессивная модель расчетов для газовых сушильных установок
Усовершенствование технологии расчета производительности многотоннажных газовых сушильных установок, представленное в данной работе, основано на математических зависимостях материального баланса, в котором газопаровоздушная смесь представлена как сложная система (рисунок 1).
Данная система состоит из:
- Сухого сушильного агента.
- Сухого присосанного воздуха.
- Испаренной влаги.
- Влаги сушильного агента.
- Влаги присосанного воздуха.
где
- 1 – бункер сырого концентрата.
- 2 – топка.
- 3 –аппарат сушки (сушильный барабан).
- 4 – разгрузочная камера.
- 5 – сухая ступень пылеулавливания.
- 6 – газоходы.
- 7 – побудитель расхода (дымосос).
- I – масса сухого сушильного агента.
- II – масса сухого присосанного воздуха Gспв.
- III – масса влаги сушильного агента ΔWса.
- IV – масса испаренной влаги ΔWив.
- Масса влаги присосанного воздуха условно не показана.
- t’ – место установки датчика температуры штатного прибора.
- О’2 – место отбора пробы сушильного агента.
- O»2 — датчика штатного газоанализатора содержания кислорода.
Отношение массы сухого присосанного воздуха Gсса к массе сухого сушильного агента Gспв представляет собой коэффициент присосов атмосферного воздуха относительно расхода сухого сушильного агента на входе в аппарат сушки (доли ед., %).
Соответственно получаем:
Установлено, что коэффициент присосов влияет на все параметры газовой сушки [2].
Соответственно [3] коэффициент присосов сушильной установки можно рассчитать и по содержаниям кислорода – в сушильном агенте на входе в аппарат сушки O’2 и в газопаровоздушной смеси за побудителем расхода (или перед мокрым пылеуловителем).
Получим следующее соотношение:
Из материального баланса газопаровоздушной смеси, учитывающего присосанный воздух, выведены количественные зависимости от коэффициента присосов сухих и влажных масс:
- Присосанного воздуха в составе сушильного агента.
- Масс водяных паров в сушильном агенте и в присосанном воздухе.
- Массы испаренной влаги.
Отсюда масса испаренной влаги рассчитывается как разность между общим количеством водяных паров в газопаровоздушной смеси и количеством водяных паров в сушильном агенте и присосанном воздухе.
Для этого перед побудителем расхода инструментально измеряются следующие параметры:
- Площадь сечения газохода S.
- Разрежение в точке замеров.
- Температура сухого и мокрого термометров (t»c, t»м).
- Динамические напоры поля скоростей.
Измеряется содержание кислорода в сушильном агенте на входе в аппарат сушки O’2, в газопаровоздушной смеси в сечении перед побудителем расхода O»2.
В бункере сырого концентрата и на конвейере высушенного концентрата отбираются пробы для определения влажности (соответственно W1, W2). Измеряются температуры по сухому и мокрому термометрам для воздуха в помещении цеха.
Рассчитывается скорость газопаровоздушной смеси в сечении перед побудителем расхода ν, определяется объём газопаровоздушной смеси:
- Vд=νS3600.
Определяется плотность парогазовоздушной смеси r и рассчитывается масса влажной газопаровоздушной смеси:
На Id-диаграмме находится влагосодержание газопаровоздушной смеси d» (кг/кг сухих газов), затем рассчитывается влагосодержание d»в (кг/кг влажных газов):
Определение составляющих газопаровоздушного баланса
Далее последовательно определяются значения массы составляющих газопаровоздушного баланса согласно схемы (рисунок 1).
Определение водяных паров в составе парогазовой смеси:
Определение сухих газов в составе парогазовой смеси:
После преобразования получаем:
Параметр сухого сушильного агента:
Параметр сухого присосанного воздуха:
Параметр водяных паров, содержащихся в сушильном агенте:
где
- dса – влагосодержание сушильного агента, рассчитываемое по формулам состава топочных газов.
Параметр водяных паров, поступивших в сушилку с присосанным воздухом:
где
- dпв – влагосодержание присосанного воздуха, определяемое на Id-диаграмме.
Следовательно, производительность сушильной установки по испаренной влаге определяется формулой:
где
- ΔWив — производительность сушильной установки по испаренной влаге.
- ΔW – общее количество водяных паров в газопаровоздушной смеси.
- ΔWса – количествами водяных паров в сушильном агенте.
- ΔWпв — количествами водяных паров в присосанном воздухе.
Количество просушенного концентрата, иначе производительность сушильной установки по высушенному материалу [4]:
где
- W1 – влажность поступающего в аппарат сушки сырого концентрата.
- W2 – влажность просушенного концентрата.
Количество влажного концентрата, поступающего в аппарат сушки, иначе производительность сушильной установки по влажному материалу [4]:
В итоге расчётного анализа составлен алгоритм, связавший коэффициент присосов, параметры, измеряемые инструментально и не поддающиеся измерениям, которые используются при разработке мероприятий повышения эффективности и взрывобезопасности многотоннажной газовой сушильной установки при сушке угольных концентратов мокрого обогащения.
Возможность рассчитать производительность многотоннажных газовых сушильных установок по сырому концентрату через массу испаренной влаги в процессе непрерывной работы сушильной установки в установленном технологическом режиме, что позволяет исключает трудоёмкие методы взвешивания.
Это дало реальную возможность производить желаемое количество экспериментов, вычисления множества технологических и теплотехнических величин, необходимых для выявления оптимальных параметров режимных карт, позволяющих в конечном итоге повысить эффективность и взрывобезопасность газовой сушки.
Список литературы
- Рубин Ю.М. Опыт оперативного контроля и расчета основных показателей сушильных установок. – Ворошиловград: Изд-во института УкрНИИобогащения, 1979. – 67 с.
- Хашина Н.В. Ограничение присосов – путь к повышению безопасности и эффективности работы сушилок. – Уголь. – 1983. – № 4. – С. 58–60.
- Гордон Г.М., Пейсахов И.Л. Пылеулавливание и очистка газов. – М.: Металлургиздат, 1968. – 497 с.
- Филиппов В.А. Техника и технология сушки угля. – М.: Недра, 1975. – 287 с.
Источник: Производительность многотоннажных сушильных установок углеобогатительных фабрик / Н.В. Хашина, ЗАО «СибНИИобогащение», г. Прокопьевск // Известия Томского политехнического университета.- 2013.- Т. 323.- №4.- С.72-74.
