内循环式烘干机总体及卸料装置设计正文.docx
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内循环式烘干机总体及卸料装置设计正文
0引言
0.1概述
单筒式回转烘干机适用范围广、操作方便、运转率高，在水泥工业中被广泛用于烘干粘土、矿渣、碎石、煤等原、燃料。
干燥时，热空气或热烟气将热量传给物料，使水份蒸发，同时依靠通风设备的作用，使干燥设备内的干燥介质不断更新，以排除水汽。
干燥设备的形式也是多种多样的，水泥工业中常用的有回转烘干机、流态烘干机、搅拌（悬浮）烘干积极气流式干燥管等。
近年来国内外还在研究喷雾干燥装置。
这些设备一般都利用热烟气进行对流烘干回转烘干机筒体一般为单直筒型，安装时筒体与水平成一倾斜角度，物料从高端进入，随着筒体的回转缓缓流向低端而后卸出。
在中小型水泥厂中，烘干机的筒体长度一般为12-20m，以保证物料在烘干机内的停留时间，满足烘干工艺要求。
出热风炉的热气流和物料在筒体内以顺流或逆流形式进行热交换。
在烘干过程中，单筒式烘干机约有35％－55％的热量随废气流失和由筒体向外散失掉。
针对单筒式回转烘干机存在的弊端，我们开始设计一种套筒式烘干机。
该机结构新颖独特，占地面积小、单位机重产量高、热效率高、运转可靠。
0.2工作原理及结构特点
套筒式烘干机是通过对单筒烘干机的单一筒体改为套叠在一起的两筒或三筒，以缩短烘干机的外形尺寸。
该机工作时，物料和热气流依次进入内外筒体，在烘干机内作“V”或“N”形往复折流后，充分利用热能烘干物料后再卸出。
该烘干机筒体部分由两个筒轴水平放置的内外套筒组成，内通为一锥筒，外筒为直筒，这就使通体的截面得到充分利用，其筒体外形总长度约为相当的单筒的50％－60％，从而大幅度的减少了占地面积和厂房建筑面积。
该机的支撑装置，在高温端采用活套在内筒上的轮带与托轮支撑，低温端则在中心轴上用一滚动轴承支撑，并采用中心传动，使总体结构紧凑、合理。
为便与磨损件的检修和更换，在中间一般设计成轴向剖分式，用螺栓固定连接。
该机工作时，物料与热气流顺流从内锥筒的小端进入，被扬料板扬起与热气流进行充分的热交换，同时向大端移动。
同理，进入外筒后，物料被勺形扬料板扬起，并均匀地撒落在内锥筒外壁的上部，随筒体慢速回转，物料在环形空间能经历一较长的滞留时间，最后沿筒壁和内筒外壁上的导料板流向出口端，通过翻板阀卸出，废气由卸料罩上的旋风收尘器收尘后排出。
从上述物料的流程可以看出，物料在被外筒热气流直接烘干的同时，又被内筒的热气流间接烘干。
内筒里的物料与热气流之间的热交换以辐射、对流传热形式为主，而在外筒内，气体湿度已较大，温度较低，物料撒落在内筒外壁上，使两者的热交换以传导、对流形式为主，从烘干机原理上也是非常合理和科学的，再者，低温段的外筒对高温段的内筒有保温隔热作用，并使设备的总散热面积有对于单筒烘干机减少了30％～40％，总之，该烘干机，在设备的总体设计和结构设计方面有较大的创新。
0.3结语
随着水泥生产向大型、高效方向的不断发展，套筒式烘干机将以其结构紧凑、占地面积小、热效率高、投资省、适应性强、运转可靠等特点，为水泥厂的原、燃料烘干提供了一种较理想的烘干设备。
1物料的烘干
在水泥工业中，当采用干法生产时，各种含水的物料如原料、煤和混合材都需要进行烘干，而采用湿法生产时，煤和混合材也需要烘干，这样才能保证粉磨作业的正常进行。
入磨物料的水分，对磨机的产量，出磨物料的质量及磨机的操作都有很大的影响。
入磨物料水分多，磨内含湿量高，细粒物料会粘附在研磨体、衬板和隔仓板上，使粉磨效率下降；而且，入磨物料水分过高必然会使磨机作业条件恶化，给操作和质量控制带来困难。
此外，喂入磨内的物料，其配合比会受到物料内水分的波动而变化，从而出磨产品的质量也随之受到影响。
因此，排除物料过多水分的烘干工序是水泥生产中必不可少的重要环节。
水泥厂采用单独进行烘干的烘干设备有回转式、悬浮式、流态式、沸腾式、重力式等。
其中最常用的是回转式烘干机。
这种烘干机虽然烘干效率低，投资大，、但是对物料的适应性强，可以烘干各种物料，且设备操作简单可靠，故得到普遍采用。
1.1干燥设备分类及在水泥工业中的应用
物料的干燥可以自然的或人工的方法进行。
自然干燥，即把湿物料堆放在棚屋里或室外晒场上，借风吹日晒使其干燥，这种方法的优点是无需专门设备，不用消耗燃料；但是干燥速度慢，产量低，劳动强度高，操作条件差，而且受气候影响大。
人工干燥，是把物料堆放在专门的干燥器中进行干燥，人工干燥时，传给物料热量的方式很多，如利用热空气或热烟气的对流传热；利用红外线灯或热的金属、陶瓷、耐火材料等表面的辐射传热。
利用热空气或热烟气的对流作用进行加热干燥的方法称为对流干燥，所用的热空气或热烟气称为干燥介质，根据水泥工业物料的特点，普遍采用对流干燥法。
这种方法热源容易获得，设备较为简单，总的费用也较低。
干燥时，热空气或热烟气将热量传给物料，使水份蒸发，同时依靠通风设备的作用，使干燥设备内的干燥介质不断更新，以排除水汽。
干燥设备的形式也是多种多样的，水泥工业中常用的有回转烘干机、流态烘干机、搅拌（悬浮）烘干积极气流式干燥管等。
近年来国内外还在研究喷雾干燥装置。
这些设备一般都利用热烟气进行对流烘干。
干燥作业还可以和粉碎、选粉等其它作业同时进行，目前水泥厂的煤粉制备大多采用烘干兼粉磨系统。
近年来，国内外对水泥原料等采用烘干兼粉磨流程也日益增多。
这种方法可以简化工艺过程，减少热量消耗，但若物料的初水分超过烘干兼粉磨系统的允许范围时，则仍需另设烘干设备进行预先烘干。
总之，烘干过程是水泥工业中基本的热工过程之一，干燥过程进行的好坏直接影响水泥的产质量，因此水泥工作者对烘干设备必须给与足够的重视。
1.2回转烘干机的型号和特性
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：
国内常用的几种烘干机的规格及性能参数
编号
规格（m）
L/D
有效容积
转速
斜度（%）
功率（KW）
1
φ1×5
5
3.9
2.44
5
4.5
2
φ1.2×6
5
8.1
2
5
4.5
3
φ1.5×12
8
21.2
2.08
5
20
4
φ2.2×12
5.45
39
4.7
5
17
5
φ2.2×14
6.36
47
4.9
5.24
14
6
φ2.4×18
7.5
81.4
3.2
4
30
7
φ3×20
6.67
141.5
3.5
3
65
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（℃）
800～1000
700～800
600～800
400～700
500～700
出烘干机废气温度（℃）
100～150
100～150
80～110
90～120
90～120
出烘干机物料温度（℃）
100～120
80～100
80～100
60～90
60～90
烘干机出口气体流速（m/s）
1.5～3
1.5～3
1.5～3
1.5～3
1.5～3
几种回转烘干机水分蒸发强度A值（Kg/m3·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
φ1.5×12
10
22
10
28.5
10
35
2
12.3
15
29
15
38
15
40
3
16.5
20
33
20
43
20
45
4
20.5
25
36
25
47
25
49
5
24.4
30
52
6
26.5
10
35
φ2.2×12
10
22
10
28.5
10
35
2
10.5
15
29
15
38
15
40
3
15.3
20
33
20
43
20
45
4
17.2
25
36
25
47
25
49
5
22.8
30
52
6
22.5
10
33.7
φ2.4×18
10
22
10
19.5
10
30
2
9.6
15
29
15
26
15
35
3
13.8
20
33
20
32
20
37
4
17.9
25
36
25
39
25
39
5
21.5
30
40
6
23.6
10
34
1.3工作原理及结构特点
我们设计的双筒烘干机是利用“内循环式烘干”的工作原理，设计的一种结构独特的的水平布置双筒回转式烘干机。
本机主要由正面框、密封装置、回转部分、出料装置、传动装置、支承装置等组成，水平布置，中心传动。
烘干机筒体部分由两个同心水平放置的内外筒体组成（见图1），内筒体由直端和锥体拼接而成以利物料的流动；外筒为一直筒，设计为两段，其中一端为可拆分式，以便修理；筒体长度约为同等烘干能力的单筒烘干机的50％～60％，从而大幅度减少了占地面积和厂房建筑面积。
工作是，物料由提升仓送到料仓，经自制圆盘喂料机喂料，由下料管喂入内筒与热气体顺流由内筒体的支端进入，物料经螺旋板的推进流入内筒锥体部分，随着筒体回转及扬料板的抛散，物料一边与热气体进行交换，一边向前移动，从内筒体的出料口进入外筒体内。
为了防止出料口的物料堵塞，在外筒体两端各设置了螺旋板，同时，外筒体中的养料板也呈一定的角度布置，作用形似轮旋板，在内筒外壁上，也布置了几块物料导向板。
物料在外筒体中，通过扬料板的作用，分别与热气体及内筒外壁再次进行热交换。
烘干好的物料由外筒上的出料口卸入翻板阀，废气则由出料口经出料罩上部入除尘器除尘。
单筒烘干机与套筒烘干机主要热工性能及参数对照表
规格（m）
设备重（t）
产量（t/h）
热耗（KJ/Kg）
热效率（%）
蒸发强度Kg/（m3·h）
煤耗（Kg/t）
φ1.5×12（单筒）
20
4.9～6
5394～6105
＜50
28～38
30～40
φ2.0×6.5（双筒）
18
6.1～7
3698～4195
＞80
35～50
16.5～20
φ2.2×14（单筒）
32
10.5～13
5443～5812
＜60
28～38
23～38
φ2.4×8（双筒）
26
12～15
3587～3984
＞80
33～50
15～19
从上述物料的流程可以看出，内筒中的物料与热气体的交换以辐射、对流传热形式为主，而在外筒中，热气体温度低，湿度也较大，物料被抛散与内筒外壁上，在被热气体直接烘干的同时又于内筒外壁进行进行以传导、对流形式的热交换。
采用内外筒结构，可使低温的外筒体对高温的内筒体起到保温、隔热作用，并使设备的总散热面积只相当与同等能力单筒烘干机的50％～60％。
而且，外筒表面的温度仅为70℃，较单筒烘干机表面温度（120℃～140℃）有了大幅度降低。
总之，双筒烘干机有了革命性的改进，其使用效果也是非常好。
双筒烘干机筒体结构简图
2双筒烘干机的设计计算
2.1水分蒸发强度及烘干机尺寸计算
水分蒸发强度，是综合反映烘干机性能的一个主要指标，也是在设计中的一个主要参数。
所谓水分蒸发强度，是指烘干机单位时间（小时）每平方米有效容积平均蒸发水的质量，其单位是Kg/h·m3，通常以符号A表示。
根据定义A＝
（Kg/h·m3）
（2-1）
公式中
――烘干机每小时蒸发水量，（Kg/h）；其计算方法见《硅酸盐工业热工基础》
V――烘干机的有效容积（m3）
A的影响因素很多，它与物料的性质有关，物料吸水性越强，烘干时，放出的水越多，A值越大；物料的初水份越大，A值也越大；另外，还和烘干机的规格结构有关。
在进行烘干机设计和选型时，根据公式（2－3）计算烘干机的尺寸或规格，根据已知条件查阅资料，选择确定水分蒸发强度A值，则有效容积为：
V＝
（m3）
（2-2）
再根据L/D=5～8,确定L/D值，利用：
（2-3）
计算回转烘干机筒体直径D和长度L。
所得直径是否合理，最后用烘干机出口风速进行验算。
双筒内循环式烘干机是回转烘干机的一种，回转烘干机机械结构中的支承装置、挡轮装置、传动装置及密封装置的结构与回转窑基本相同。
根据烘干机水分蒸发量进行计算
W=
/
（2-4）
式中
——物料的初水分（%）
——物料的终水分（%）
G——烘干机的产量
W=
/
=1000X20X（15-2）/（100-15）
=3058.8（Kg/h）
查表《干燥设备设计》表8—2部分物料的操作数据（P405）可知普通粘土初水分为20%，终水分为2%。
气体温度为600—700℃，出气口温度为81—100℃。
蒸发强度为50—60Kg/
.初选蒸发强度为60Kg/
。
计算烘干机的体积参考《烧成与烘干》（P259）
V=W/A=
=3058.8/60
=50.98
物料在内筒中和在外筒中之间所占的体积理论上应相同，则在设计时内筒的体积应于内筒与外筒之间的体积相同。
附件清单
总装图（手工图）SH2610-00-001张
卸料密封装置部装图SH2610-03-001张
卸料闪动阀部装图SH2610-04-001张
阀体SH2610-04-011张
通轴套SH2610-04-121张
轴套SH2610-04-021张
轴SH2610-04-031张
压杆SH2610-04-131张
摇臂SH2610-04-041张
扬料板1SH2610-01-051张
扬料板2SH2610-01-071张
扬料板3SH2610-01-081张
扬料板4SH2610-01-091张
扬料板5SH2610-01-061张
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