烘干机课程设计.docx

1、烘干机课程设计回转烘干机课程设计_年产6吨矿渣烘干机的设计 年产6吨矿渣烘干机的设计第一章 前言 511课程设计背景 512课程设计的依据 5121矿渣烘干机的原理及优点 5122矿渣烘干机的结构和型式 6123矿渣烘干机的加热方式及流程 613烘干物料设备原理及其应用 8131物料的烘干 8132干燥设备分类及在水泥中应用 814回转烘干机工艺流程流程型号及特性 9141矿渣烘干机的工艺流程 9142矿渣烘干机的型号及特性 10第二章 矿渣烘干机的选型计算 1321 烘干机的实际产量计算 13211烘干机的实际每小时产量计算 13211煤的选取及基准的转换抚顺烟煤 13212计算空气需用量烟

2、气生成量烟气成分 13213烟气的燃烧温度和密度 1422 物料平衡及热平衡计算 15221确定水的蒸发量 15222干燥介质用量 15223燃料消耗消耗量 17224废气生成量 1823烘干机的容积V及规格 1824电动机的功率复核 1925烘干机的热效率计算 1926废气出烘干机的流速 1927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 20271 收尘设备选型 20272选型依据 2028确定燃烧室及其附属设备 21281据工艺要求选择燃烧室的型式 21282计算炉篦面积 21283计算炉膛容积 21284计算炉膛高度 22285 燃烧室鼓风机鼓风量计算 2229确定烟囱选型计算

3、 22291烟囱的高度 22292烟囱的直径 23第三章 烟道阻力损失及烟囱计算26311 摩擦阻力损失26312 局部阻力损失27313 几何压头的变化2732 烟道计算27321 烟气量28322 烟气温度28323 烟气流速与烟道断面29324 烟道计算3033 烟囱计算30331 计算公式313312 本课程设计333313 确定烟囱选型3433131 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

4、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41 492 YCT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476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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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m LD 有效容积 转速 斜度 功率KW 1 15 5 39 244 5 45 2 126 5 81 2 5 45 3 1512 8 212 208 5 20 4 2212 545 39 47 5 17 5 2214 636 47 49 524 14 6 2418 75 814 32 4 30 7 320 667 1415 35 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 8001000 700800 600800 400700 500700 出烘干机废气

11、温度 100150 100150 80110 90120 90120 出烘干机物料温度 100120 80100 80100 6090 6090 烘干机出口气体流速ms 153 153 153 153 153 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v1 20粘土终水分v2 2进烘干机高温混合气温度tm1 800出烘干机混合气温度tm2 80进料温度18出料温度80当地大气压101105M

12、Pa环境温度ta 20环境风速20-80Nms废气排放浓度标准150mgBm3矿渣平均粒径05-10cm21 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 Mar Mad Aad Ad Vdaf Cdaf Hdaf Odaf Ndaf Sdaf 烟煤 351 788 4445 8029 61 116 142 059 2782 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

13、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 33971361030543109 1031-052 -25351 28640kJkg理论燃烧温度设则94061681800 2844372890128设则94061681900 30023952890128实际温度烟气分子量在 137175P 101325Pa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

14、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 m 12 12 15 22 24 30 30 筒体长度m 8 10 12 12 18 20 25 筒体容积 91 113 212 456 81 1414 筒体转速rmin 55 55 507 47 32 35 35 筒体斜度 3 5 5 5 4 3 4 电机转数rmin 960 970 1460 970 970 985 985

15、电机功率kW 55 75 17 22 30 55 55 由公式24电动机的功率复核系数k值物料填充率 01 015 020 025 单筒回转烘干机的k值 0049 0069 0082 0092 国内常用的几种烘干机的规格及性能参数编号 规格m LD 有效容积 转速 斜度 功率KW 1 15 5 39 244 5 45 2 126 5 81 2 5 45 3 1512 8 212 208 5 20 4 2212 545 39 47 5 17 5 2214 636 47 49 524 14 6 2418 75 814 32 4 30 7 320 667 1415 35 3 65 回转烘干机的操作控

16、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 8001000 700800 600800 400700 500700 出烘干机废气温度 100150 100150 80110 90120 90120 出烘干机物料温度 100120 80100 80100 6090 6090 烘干机出口气体流速ms 153 153 153 153 153 几种回转烘干机水分蒸发强度A值Kgm3h 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 1512 10 22 10 285 10 35 2 123 15 29 15 38 15 40

17、3 165 20 33 20 43 20 45 4 205 25 36 25 47 25 49 5 244 30 52 6 265 10 35 2212 10 22 10 285 10 35 2 105 15 29 15 38 15 40 3 153 20 33 20 43 20 45 4 172 25 36 25 47 25 49 5 228 30 52 6 225 10 337 2418 10 22 10 195 10 30 2 96 15 29 15 26 15 35 3 138 20 33 20 32 20 37 4 179 25 36 25 39 25 39 5 215 30 40

18、6 236 10 34 所以电机可以选用的型号为Y200L-625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

19、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 8109309301050 93 810930810930 93011609001160 自然通风 烟煤无烟煤 350580470700 520700520700 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

20、-28其参数如下风量 全压 转速 电机功率 1295 92Pa 1450rmin 009kW 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

21、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 mmH2O 式中摩擦系数砌砖烟道 005L计算段长度md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

22、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1030计算炉子附近取下限烟囱

23、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 400500 500700 700800

24、 烟气流速Nms 2535 2517 1714 1412 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Q 2000KcalNm3煤气消耗量B 7200Nm3h当 11时查燃料燃烧图表得烟气量为287Nm3 Nm3煤气烟气重度 128 Kg Nm3当 11时出炉烟气量为V 7200287 20660 Nm3h 575 Nm3S计算分四个计算段进行第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1044696断面此时烟气速度当量直径烟道温降m时 第计算段

25、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H2O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K 23 4 摩擦阻力损失第计算段阻力损失为第计算段换热器前的水平烟道烟道长9m烟道断面为13921716其面积F2 218当量直径查表得d2 155m温降m时平均温度末端温度此计算段动压头1动压头增量2局部阻力损失K1 15 K2 11 K K1K2 1511 263摩擦阻力损失第计算段阻力损失为第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

26、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h 8H2O第计算段换热器出口至烟囱入口烟道长11m设有烟道闸板烟道断面为13921716面积F3 218m2当量直径d4 155m温降t 25m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24700Nm3h 685Nm3s 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

27、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Ihhh 877555800453 2685H2O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2030估计高度大于40米的烟囱按计算阻力增大1520h烟道总阻力损失H2Oh1h2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2540Nmsh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

28、d 05d1d2 m 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h 2685H2O烟囱底部温度t 413m烟囱底部 16此时烟气量为384Nm3m37200m3 27500Nm3 762Nm3s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K 115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

29、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K 115130 115 有效抽力 3087 H2O 烟气量 V 查燃烧计算图3847200 762 Nm3s 烟囱底部烟气温度 t2 由烟道计算 413 顶部烟气温度 t1 368 m预设H 45m 烟气平均温度 t 391 烟囱出口速度 w1 采用2540 3 Nms 烟囱顶部直径 d1 18 m 烟囱底部直径 d2 27 m 烟囱平均直径 d 225 m 底部烟气速度 W2 133 Nms 烟气平均速度 w 217 Nms 顶部烟气速度头 h1 137 H2O 底部烟气速度头 h2 029 H2O 平均烟气速度头 h 075 H2O 大气温度 t0 夏天最高月平均温度 30 大气压力 当地气压 760 mmHg 每米摩擦损失 0017 H2O 每米几何压头 查图151 063 H2O 烟囱计算高度 H 3212 m 采用烟囱高度 32 m 3313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 1 12 26 610 1020 2635 烟囱最低高度m 20