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281据工艺要求选择燃烧室的型式21

282计算炉篦面积21

283计算炉膛容积21

284计算炉膛高度22

285燃烧室鼓风机鼓风量计算22

29确定烟囱选型计算22

291烟囱的高度22

292烟囱的直径23

第三章烟道阻力损失及烟囱计算26

311摩擦阻力损失26

312局部阻力损失27

313几何压头的变化27

32烟道计算27

321烟气量28

322烟气温度28

323烟气流速与烟道断面29

324烟道计算30

33烟囱计算30

331计算公式31

3312本课程设计33

3313确定烟囱选型34

33131烟囱高度34

第四章烘干机结构35

41筒体部分35

42内部扬料装置36

43轮带36

44支承装置26

441托轮支承装置37

442挡轮装置37

45托轮与轴承的结构38

46卸料罩壳的设计38

47密封装置的设计39

471密封装置的位置与要求39

472密封结构40

48传动装置40

49电动机选型及其特点41

491电动机选型41

492YCT系列电动机42

493减速机的设计42

第五章总结45

参考文献46

致谢信47

6吨年矿渣烘干机的设计

摘要本课题设计的是6万吨年矿渣回转烘干机工业生产中矿渣发挥着着重要的作用尤其是一些重大型工厂利用矿渣制成提炼加工为矿渣水泥矿渣微粉矿渣粉矿渣硅酸盐水泥矿渣棉高炉矿渣粒化高炉矿渣粉铜矿渣矿渣立磨节约了能耗随着现今工业的发展最离不开的也是资源的开采由于资源已是不可再生资源工业赖以生存和发展的物资基础在工业的发展和日常的生活中矿渣烘干机的发展越来越快

　　烘干机的价值也将会更加被世界能源界所重视随着国家可持续发展战略的实施等矿产资源的合理开发和综合用已成重要课题原来干选机作为废弃物闲置堆放的的充分开发用已刻不容缓用宝贵的资源使之变废为宝不仅能产生可观的经济效益还解决了堆放占用土地和污染环境等一系列问题

12课程设计的依据

121矿渣烘干机的原理及优点

矿渣烘干机又称回转烘干机的工作原理1矿渣由皮带输送机或斗式提升机送到料斗然后经料斗的加料机通过加料管道进入加料端2加料管道的斜度要大于物料的自然倾角以便物料顺利流入矿用烘干机内3烘干机圆筒是一个与水平线略成倾斜的旋转圆筒物料从较高一端加入载热体由低端进入与物料成逆流接触也有载热体和物料一起并流进入筒体的4随着圆筒的转动物料受重力作用运行到较底的一端湿物料在筒体内向前移动过程中直接或间接得到了载热体的给使湿物料得以干燥然后在出料端经皮带机或螺旋输送机送出5矿渣烘干机筒体内壁上装有抄板作用是把物料抄起来又撒下使物料与气流的接触表面增大以提高干燥速率并促进物料前进6载热体经干燥器以后一般需要旋风除尘器将气体内所带物料捕集下来载热体一般分为热空气烟道气等如需进一步减少尾气含尘量还应经过袋式除尘器或湿法除尘器后再放排放

1处理量比较大抗过载能力强热效率高煤耗降低20左右直接降低干燥成本传动大小齿轮采用销柱可换齿轮取代了传统的铸钢齿轮节约成本投资又大大降低了维修费用和时间

2在设计时为了达到最佳的烘干效果采用顺流干燥方式物料与热源气流由同一侧进入干燥设备烘干机出口温度低热效率高

3在内部结构上实现了创新强化了对已分散物料的清扫和热传导作用消除了筒体内壁的沾粘现象

4使用了新型的给料排料装置杜绝了矿渣烘干机给料堵塞不连续不均匀和返料等现象为您降低了除尘系统的负荷该设备在扬料装置系统上作了多方面的技术革新特别是采用了新型多组合式扬料装置克服了传统烘干机的风洞现象

5可满足不同用户对矿渣类物料的烘干后粒度和水分要求

顺流式烘干机的特点顺流式烘干机中物料和气流运动方向相同适用于初水分高的物料湿物料与温度较高相对湿度低的热气首先接触这时热交换急剧干燥速度快随着物料与热气流在烘干机内前进物料水分逐渐减少温度逐渐升高在接近卸料端时热气流的湿含量的相对湿度增大气体温度已降低此时干燥速率已很慢所以物料顺流式烘干机内的干燥速率是很不均匀的

142矿渣烘干机的型号及特性

在回转烘干机内按物料与热气体流动的方向的不同有顺流式和逆流式两种顺流式烘干机物料与热气流的流动方向是一致的在进料端湿物料与温度较高的热气体接触其干燥速度较快而在卸料端由于物料易被烘干物料温度也升高了而气体温度以降低二者温差较小故干燥速率很慢所以在整个筒体内干燥速率不均匀逆流式烘干机物料与热气体流动方向是相反的已烘干的物料的物料与温度较高含湿量较低的热气体接触所以整个筒体内干燥速率比较均匀

顺流干燥烘干特点示意图

逆流干燥烘干特点示意图

再选择烘干机的顺逆流操作时应根据具体条件来考虑入物料的特性粒径物料最终水分的要求以及车间的布置情况等在水泥厂中两种操作方法均有采用而以顺流操作的居多其主要特点如下

1在烘干机热端物料与热气体的温差较大热交换过程迅速大量水分易被蒸发适用于初水分较高的物料

2．粘性物料进入烘干机后由于表面水分易蒸发可减少粘结有利于物料运动用于烘干湿煤时可避免高温气体直接接触干煤引起着火

3．顺流操作的热端负压低能减少进入烘干的漏风量有利于稳定烘干机内热气体的温度及流速

4．喂料与供煤同设与烘干机的热端车间布置较方便

5．顺流操作的烘干机出料温度低一般可用胶带输送机输送

6．顺流操作的粉尘飞扬较逆流时要多烘干机内总的传热速率比逆流式要慢

回转烘干机的规格是以筒体的直径和长度表示目前我国水泥厂常用的几种规格的烘干机及设备参数如下表所示

编号规格mLD有效容积转速斜度功率KW1φ1×

55392445452φ12×

658125453φ15×

1282122085204φ22×

1254539475175φ22×

146364749524146φ24×

1875814324307φ3×

20667141535365

回转烘干机的操作控制参数

干燥物料的种类石灰石矿渣粘土烟煤无烟煤进烘干机热气温度℃800～1000700～800600～800400～700500～700出烘干机废气温度℃100～150100～15080～11090～12090～120出烘干机物料温度℃100～12080～10080～10060～9060～90烘干机出口气体流速ms15～315～315～315～315～3

第二章矿渣烘干机的选型计算

矿渣烘干机选型的计算包括烘干机的实际小时产量燃料燃烧计算及燃烧室的选择烘干机物料平衡及热平衡计算烘干机容积和规格电动机拖动率复核烘干机的热效率计算废气出烘干机的流速等

已知原始数据

烘干物料矿渣

产量6万t年矿渣

粘土初水分v120

粘土终水分v22

进烘干机高温混合气温度tm1800℃

出烘干机混合气温度tm280℃

进料温度18℃

出料温度80℃

当地大气压101×

105MPa

环境温度ta20℃

环境风速20--80Nms

废气排放浓度标准150mgBm3

矿渣平均粒径05--10cm

21烘干机的实际产量计算

211烘干机的实际每小时产量计算

22燃料的燃烧计算

211煤的选取及基准的转换抚顺烟煤

种类工业分析元素分析低位热值

MJKg

MarMadAadAdVdafCdafHdafOdafNdafSdaf烟煤35178844458029611161420592782

212计算空气需用量烟气生成量烟气成分

基准100Kg煤引用下表

1Kg煤燃烧所需理论空气量

实际空气量

理论氧气量

理论烟气量实际烟气量

烟气的组成成分

213烟气的燃烧温度和密度

设进窑炉的煤和空气的温度均为20度差表可知

由上表可知

燃料的收到基低位放热量

339×

71361030×

543109×

1031-052-25×

351

28640kJkg

理论燃烧温度

设则

9406×

168×

1800284437＜2890128

19003002395＞2890128

实际温度

烟气分子量

在137175P101325Pa时的密度

22物料平衡及热平衡计算

221确定水的蒸发量

每小时水分蒸发量

222干燥介质用量

冷空气温度20度

高温烟气湿寒量

热含量

高发热量

求

补充热量

干燥介质带入热量废废气带走热q2

物料带入热量物料带走热量

干燥器壁扩散热量

1湿物料带人干燥器的热量

2物料出干燥器带出的热量

干燥器表面向环境的散量

如图可以得到

蒸发1水干燥介质用量

每小时干燥介质用量

混合比

223燃料消耗量

当时蒸发1Kg水的燃料消耗为

每小时燃料消耗

224废气生成量

废气量分为三份

出烘干机的废气温度为80℃则

23烘干机的容积V及规格

烘干机的容积及规格

规格筒体内径m12121522243030筒体长度m8101212182025筒体容积91113212456811414筒体转速rmin555550747323535筒体斜度3555434电机转数rmin9609701460970970985985电机功率kW55751722305555

由公式

24电动机的功率复核

系数k值

物料填充率β01015020025单筒回转烘干机的k值0049006900820092

国内常用的几种烘干机的规格及性能参数

几种回转烘干机水分蒸发强度A值Kgm3·

h

粘土1粘土2矿渣石灰石水分A值水分A值水分A值水分A值

φ15×

1210221028510352123152915381540316520332043204542052536254725495244305262651035

φ22×

12102210285103521051529153815403153203320432045417225362547254952283052622510337

φ24×

181022101951030296152915261535313820332032203741792536253925395215304062361034

所以电机可以选用的型号为Y200L-6

25烘干机的热效率计算

26废气出烘干机的流速

27根据废气量及含尘量选型收尘设备和排风设备及管路布置

271收尘设备选型

排风量

废气含尘浓度

由排风量查表可知选用CLTA型旋风收尘器它的特点是结构完善能在阻力较小的条件下具有较高的收尘效率收尘器的阻力系数为105根据气体流量和含尘浓度的大小选用直径为

筒体截面上的气体流速为

每个筒体的气体流量

所需旋风收尘器个数为

因此选用三个旋风收尘器

272选型依据

含尘气体的处理量可根据烘干机出口废气量考虑一定的漏风和储备获得

含尘浓度和排放标准

总的收尘效率

28确定燃烧室及其附属设备

281据工艺要求选择燃烧室的型式

燃煤量小于200Kgh时可以选人工操作燃烧室燃煤量大于200Kgh选用机械化操作燃烧室由于

282计算炉篦面积

燃烧室炉蓖面积热强度

通风方式及煤种燃烧室型式人工操作燃烧室回转炉蓖燃烧室倾斜推动炉蓖燃烧室振动炉蓖燃烧室人工通风烟煤无烟煤810930

930105093810930

8109309301160

9001160自然通风烟煤

无烟煤350580470700—

—520700

520700—

—

从表中可以看出取

283计算炉膛容积

燃用挥发分较高的煤如烟煤时可取低值燃用挥发分较低的煤如无烟煤时可取高值则取

284计算炉膛高度

285燃烧室鼓风机鼓风量计算

根据风量鼓风机可以选型为SWT-28其参数如下

风量全压转速电机功率129592Pa1450rmin009kW

第三章烟道阻力损失及烟囱计算

烟囱是工业炉自然排烟的设施在烟囱根部造成的负压抽力是能够吸引并排烟的动力在上一讲中讲到的喷射器是靠喷射气体的喷射来造成抽力的而烟囱是靠烟气在大气中的浮力造成抽力的其抽力的大小主要与烟气温度和烟囱的高度有关为了顺利排出烟气烟囱的抽力必须是足够克服烟气在烟道内流动过程中产生的阻力损失因此在烟囱计算时首先要确定烟气总的阻力损失的大小

31烟气的阻力损失

烟气在烟道内的流动过程中造成的阻力损失有以下几个方面摩擦阻力损失局部阻力损失此外还有烟气由上向下流动时需要克服的烟气本身的浮力――几何压头流动速度由小变大时所消耗的速度头动压头等

311摩擦阻力损失

摩擦阻力损失包括烟气与烟道壁及烟气本身的粘性产生的阻力损失计算公式如下

mmH2O

式中摩擦系数砌砖烟道005

L计算段长度m

d水力学直径

其中F通道断面积㎡

u通道断面周长m

烟气温度t时的速度头即动压头mmH2O

标准状态下烟气的平均流速Nms

标准状态下烟气的重度㎏NM3

体积膨胀系数等于

t烟气的实际温度℃

312局部阻力损失

局部阻力损失是由于通道断面有显著变化或改变方向使气流脱离通道壁形成涡流而引起的能量损失计算公式如下

㎜H2O

式中K局部阻力系数可查表

313几何压头的变化

烟气经过竖烟道时就会产生几何压头的变化下降烟道增加烟气的流动阻力烟气要克服几何压头此时几何压头的变化取正值上升烟道与此相反几何压头的变化取负值几何压头的计算公式如下

㎜H2O

式中H烟气上升或下降的垂直距离m

大气即空气的实际重度kgm3

烟气的实际重度kgm3

32烟道计算

321烟气量

烟气在进入烟道时过剩空气量较燃烧时略大而且在烟道内流动过程中由于不断地吸入空气而烟气量在不断地变化尤其在换热器烟道闸板和人孔等处严密性较差空气过剩量都有所提高在烟囱根处空气过剩量变得最大因此在计算烟道时在正常烟气量的基础上根据烟道严密性的好坏应做适当的调整以使计算烟气量符合实际烟气量空气吸入量大约可以按炉内烟气量的10～30％计算炉子附近取下限烟囱附近取上限

322烟气温度

烟气温度指烟气出炉时的实际温度而不是炉尾热电偶的测定值应是用抽气热电偶测出的烟气本身的温度烟气温度与炉型及炉底强度有关连续加热炉的烟气温度比较稳定均热炉和其他热处理炉等周期性的间歇式工作的炉子不单烟气量随着加热工艺变化而且烟气温度也有较大的变化因此烟道计算时应采用典型工艺段的烟气出炉温度

烟气在烟道内的流动过程中由于空气的吸入和散热吸热现象的发生使烟气温度不断发生变化因此烟道计算中采用每算阶段的实际温度一般采用计算算段的平均烟气温度

323烟气流速与烟道断面

烟道内烟气流速可参考下列数据采用

烟道烟气流速

表151

烟气温度℃＜400　400～500500～700700～800烟气流速Nms25～3525～1717～1414～12烟道为砌砖烟道时根据采用的烟气流速计算烟道断面积然后按砌砖尺寸选取相近的标准烟道断面再以此断面为基础计算出该计算段的烟气流速

324烟道计算

混合煤气发热量Q2000KcalNm3煤气消耗量B7200Nm3h当11时查燃料燃烧图表得烟气量为287Nm3Nm3煤气烟气重度128KgNm3

当11时出炉烟气量为V7200×

28720660Nm3h575Nm3S计算分四个计算段进行

第Ⅰ计算段炉尾下降烟道烟道长25m竖烟道入口烟气温度为900℃采用烟气流速时烟道断面选用1044×

696断面此时烟气速度当量直径

烟道温降℃m时第Ⅰ计算段内烟气平均温度℃末端温度℃此计算段烟气速度头

1动压头增量

炉尾烟气温度为900℃流速为12ms时动压头h

动压头增量

2几何压头

也可以查图151计算

3局部阻力损失

由炉尾进入三个下降烟道查表得局部阻力系数K23

4摩擦阻力损失

第Ⅰ计算段阻力损失为

第Ⅱ计算段换热器前的水平烟道烟道长9m

烟道断面为1392×

1716其面积F2218㎡当量直径查表得d2155m

温降℃m时平均温度℃末端温度此计算段动压头℃

2局部阻力损失

K115K211KK1K2151126

3摩擦阻力损失

第Ⅱ计算段阻力损失为

第Ⅲ计算段换热器部分

在上一讲换热器的计算中己表述过换热器部分烟气的阻力损失计算另外还用图154的方法进行计算要注意的是由于换热器安装时烟道封闭不严吸入部分冷空气因此计算此段烟气量时应考虑增加的过剩空气量

计算中设定换热器内烟气阻力损失hⅢ8㎜H2O

第Ⅳ计算段换热器出口至烟囱入口烟道长11m设有烟道闸板

1716面积F3218m2当量直径d4155m温降t25℃m烟气经换热器后温度降为500℃考虑换热器与闸板处吸风由11增为14

即烟气量增加至24700Nm3h685Nm3s此时烟气温度可由下式计算

式中――计算段开始烟气量温度和比热

――吸入空气量温度和比热

还可以从煤气燃烧计算图查取烟气温度500℃的烟气由增至后其温度降为440℃因此此计算段烟气平均温度℃末端温度℃烟气流速此计算段烟气速度头

1动压头增量

2局部阻力损失

3摩擦阻力损失

第IV计算段阻力损失为

烟道总阻力系数为

IhⅡhⅢhⅣ8775558004532685㎜H2O

总阻力损失是计算烟囱的主要依据因此要采取合理的措施尽量减小烟道阻力损失

33烟囱计算

331计算公式

H

式中H烟囱高度m

K抽力系数计算烟囱高度时必须考虑富余抽力对于计算高度低于40米的烟囱按计算阻力增大20～30％估计高度大于40米的烟囱按计算阻力增大15～20％

h烟道总阻力损失㎜H2O

h1h2分别为烟囱顶部和底部烟气速度头㎜H2O烟囱出口速度一般取25～40Nms

h烟囱内烟气平均速度头按平均速度和平均温度求得㎜H2O

---烟囱每米高度的几何压头㎜H2O

烟囱每米高度的摩擦损失

d烟囱平均直径

d05d1d2m

d1d2分别为烟囱顶部和底部直径

3312本课程设计计算

在烟道计算中烟道总阻力损失h2685㎜H2O烟囱底部温度t413℃m烟囱底部16此时烟气量为384Nm3m3×

7200m327500Nm3762Nm3s烟囱温降℃m夏季平均温度30℃当地大气压烟气重度

假设烟囱高度为45m时烟囱顶部温度℃烟囱内烟气平均温度℃

采用烟囱出口速度时烟囱顶部直径底部直径烟囱平均直径烟囱底部烟气速度

烟气平均速度

烟囱顶部烟气速度头烟囱底部烟气速度头烟囱内速度头增量烟气平均速度头

抽力系数采用K115时有效抽力

烟囱每米摩擦损失

烟囱每米几何压头查图151得

计算烟囱高度

烟囱计算

表152

项目代号公式数值单位备注烟道总阻力由烟道计算2685㎜H2O抽力系数k取K115～130115有效抽力3087㎜H2O烟气量V查燃烧计算图

384×

7200762Nm3s烟囱底部烟气温度t2由烟道计算413℃顶部烟气温度t1368℃℃m预设H45m烟气平均温度t391℃烟囱出口速度w1采用25～403Nms烟囱顶部直径d118m烟囱底部直径d227m烟囱平均直径d225m底部烟气速度W2133Nms烟气平均速度w217Nms顶部烟气速度头h1137㎜H2O底部烟气速度头h2029㎜H2O平均烟气速度头h075㎜H2O大气温度t0夏天最高月平均温度30℃大气压力当地气压760mmHg每米摩擦损失0017㎜H2O每米几何压头查图151063㎜H2O烟囱计算高度H3212m采用烟囱高度32m3313确定烟囱选型

33131烟囱的高度

烘干机每小时排烟量

烟囱高度可以根据大气污染物排放标准中的规定来确定

烟囱高度m

1122661010202635烟囱最低高度m20