毕业设计-回转烘干机课程设计--年产6吨矿渣烘干机的设计.doc

明德至善 博学笃行 年产6吨矿渣烘干机的设计目 录v 第一章 前言51.1课程设计背景51.2课程设计的依据51.2.1矿渣烘干机的原理及优点51.2.2矿渣烘干机的结构和型式61.2.3矿渣烘干机的加热方式及流程61.3烘干物料设备原理及其应用81.3.1物料的烘干81.3.2干燥设备分类及在水泥中应用81.4回转烘干机工艺流程流程型号及特性91.4.1矿渣烘干机的工艺流程91.4.2矿渣烘干机的型号及特性10v 第二章 矿渣烘干机的选型计算132.1 烘干机的实际产量计算132.1.1烘干机的实际每小时产量计算132.1.1煤的选取及基准的转换（抚顺烟煤）132.1.2计算空气需用量，烟气生成量，烟气成分132.1.3烟气的燃烧温度和密度142.2 物料平衡及热平衡计算152.2.1确定水的蒸发量152.2.2干燥介质用量152.2.3燃料消耗消耗量172.2.4废气生成量182.3烘干机的容积V及规格182.4电动机的功率复核192.5烘干机的热效率计算192.6废气出烘干机的流速192.7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202.7.1 收尘设备选型202.7.2选型依据202.8确定燃烧室及其附属设备212.8.1据工艺要求选择燃烧室的型式212.8.2计算炉篦面积212.8.3计算炉膛容积212.8.4计算炉膛高度222.8.5 燃烧室鼓风机鼓风量计算222.9确定烟囱选型计算222.9.1烟囱的高度222.9.2烟囱的直径23v 第三章 烟道阻力损失及烟囱计算.263.1.1 摩擦阻力损失.263.1.2 局部阻力损失.273.1.3 几何压头的变化.273.2 烟道计算.273.2.1 烟气量.283.2.2 烟气温度.283.2.3 烟气流速与烟道断面.293.2.4 烟道计算.303.3 烟囱计算.303.3.1 计算公式.313.3.1.2 本课程设计.333.3.1.3 确定烟囱选型.343.3.1.3.1 烟囱高度.34v 第四章 烘干机结构.35 4.1 筒体部分.35 4.2 内部扬料装置.36 4.3 轮带.36 4.4 支承装置.26 4.4.1 托轮支承装置.37 4.4.2 挡轮装置.37 4.5 托轮与轴承的结构.38 4.6 卸料罩壳的设计.38 4.7 密封装置的设计.39 4.7.1 密封装置的位置与要求.39 4.7.2 密封结构.40 4.8 传动装置.40 4.9电动机选型及其特点.41 4.9.1 电动机选型.41 4.9.2 YCT系列电动机.42 4.9.3减速机的设计.42v 第五章 总结.45v 参考文献.46v 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，回转烘干机对矿渣的烘干对工业生产有重要的作用。针对课题设计采用顺流式烘干机，回转烘干机内部装置选择抄板形式，根据产量可以确定烘干器的规格。物料和热烟气同时从进料口进入烘干机，对物料进行烘干。本设计用煤是从课本上提供的抚顺烟煤对烟气进行计算，对电机拖动功率复核，确定废气出烘干机的流速，电机功率、废气量及烘干机的结构。根据废气量及含尘量选用收尘设备和排风设备及管路布置。关键字：6万吨/年矿渣 ， 顺流式 ，烘干机结构 ，废气量 ，收尘设备， 排风设备， 管路布置。 6 tons/year slag dryer design Abstract: this topic design is 60000 t/a slag rotary dryer, industrial production, slag plays an important role, especially in some large factories. Using slag made from refined processing of slag cement, slag powder, slag powder, slag Portland cement, slag cotton, blast furnace slag, granulated blast furnace slag powder, copper slag, slag vertical mill. Save energy consumption, rotary dryers for slag drying has important effect to industrial production. For project design USES th dryers, rotary dryer internal device select copy plate form, according to the production can be sure of the specifications of the dryer. Material and heat of flue gas from the inlet into the dryer at the same time, the drying of materials. From textbooks provide coal used in the design of fushun bituminous coal of flue gas were calculated, the motor power to review and determine the flow rate of the exhaust gas out of the dryer, electrical power, gas and the structure of the dryer. According to the exhaust and dustiness choose dust collecting equipment and ventilation equipment and piping layout. Key words: 60000 tons of slag heating drying machine structure gas dust collection equipment ventilation equipment piping layout.第一章 前言1.1课程设计背景随着现今工业的发展，最离不开的也是资源的开采和利用，由于矿渣资源有点已是不可再生资源，矿渣将成为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起作举足轻重的作用。所以矿渣烘干机的发展越来越快。随着工业生产向大型、高效方向的不断发展，矿渣烘干机的价值也将会更加被世界节能源界所重视。随着国家可持续发展战略的实施，矿渣等矿产资源的合理开发和综合用已成重要课题，原来矿渣干选机作为废弃物闲置堆放的矿渣的充分开发用已刻不容缓；用宝贵的矿渣资源，使之变废为宝，不仅能产生可观的经济效益，还解决了矿渣堆放占用土地和污染环境等一系列问题。1.2课程设计的依据1.2.1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。矿渣烘干机性能优点：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1.2.2矿渣烘干机的结构和型式矿渣烘干机的主体是一个电动机带动，做回转运动的金属圆筒，筒体是由厚度为1020mm的锅炉钢板焊接而成的，起直径一般为13m,转速一般为2-7r/min，长径为5-8，转筒沿物料前进的方向有3%-6%的倾斜度，筒体上装有大齿轮和轮带，转筒借助于轮带支撑在两对托轮上，转筒的中心与每对托轮中心的连线呈60度角，为指示和限制筒体沿倾斜方向窜动，在轮带的两侧装有一对挡轮。电动机通过变速箱、小齿轮带动筒体上的大齿轮，使筒体回转。为防止漏风，在转筒与燃烧室（或混合室）及集尘室的连接处均设密封装置；在筒体的进料端为防止物料逆流，还没有挡料圈。筒体的倾斜及回转，使物料在筒的举升和本身的重力作用下，从筒体较高的一端向较低的一端。在运动过程中物料与介质接触，逐渐被干燥。为改善物料在干燥器内的运动状况及加强与介质的热交换，转筒内通常装有金属养料板、格板、链条等附加装置。抄板式，适用于散粒状或较干的物料，如沙子，矿渣；扇形式，适用于密度大的大块物料，如石灰石、页岩等。1.2.3矿渣烘干机的加热方式及流程矿渣烘干机是对流或对流辐射式干燥器，载热介质为热烟气或热空气。介质温度较低时主要是对流传热；介质温度较高时，辐射传热量占有一定比例。按介质对物料的加热方式来分有直接加热、间接加热和复合加热三种形式。直接加热是指介质与物料在转筒内直接接触，温度较高的介质将热量传给物料；间接加热是指介质不与物料直接接触，用于对高温敏感或怕介质污染在物料干燥；复式加热是上述两种加热方式的总和，如双筒式烘干机中课使介质先在筒中流动，对物料进行加热方式中以直接加热热效率最高，复式加热次之，间接加热热效率最低。在硅酸盐工业中大多采用直接加热方式。直接加热的回转烘干机，胺物料与介质的流动方向有可分为顺流式和逆流式两种。对于矿渣烘干机经常采用的是顺流式回转烘干机。 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。回转烘干机所用的干燥介质的类型和参数视物料的性质与要求而定。在硅酸盐工业中常采用有专设燃烧室产生的高温烟气作为干燥介质。因高温燃烧产物的温度通常在1000以上，若直接进入烘干机会烧坏金属，并可能破坏物料的结构而改变物性，因此须使高温燃烧产物与冷空气混合至工艺所要求的温度，然后进入烘干机。混合过程可在专设的混合室内进行，也可不设混合室下表列出了硅酸盐工业常见的一些原料和燃料在回转烘干机中烘干所需的介质温度参考值。离开烘干机的废气温度与其湿度及收尘和排风设备有关。原则上应保证废气经收尘设备、排风设备进入大气时，其温度不低于露点，必要时应对上述设备和管道进行保温，防止水汽冷凝。但废气温度不宜过高，否则热耗增大。废气出回转烘干机的温度一般为100-150，物料温度低于气体温度，为80-120。被烘干物料名称烟煤无烟煤粘土矿渣砂子石灰石高岭土进烘干机的介质温度（）400700500700600800700800800900800100080010001.3烘干物料设备原理及其应用1.3.1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。1.3.2干燥设备分类及在水泥中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。1.4矿渣烘干机工艺流程流程型号及特性1.4.1矿渣烘干机的工艺流程回转式烘干机的生产流程如图所示，其主要附属设备有烘干机燃烧室，喂料与卸料设备，收尘器和排风机等。湿物料由皮带机2送至喂料端锻，经下料溜子进入烘干机5。回转式烘干机筒体转速一般为2r/min5r/min,倾斜度一般为3%6%.物料在筒体回转时,由高端向低端运动,从低端落入出料罩,经翻板阀卸出,再由皮带机运走.而热气体由燃烧室3进入烘干机筒体,与物料进行热交换,使物料强烈脱水,气体温度下降.废气经出料罩,收尘器6,由排风机7经烟囱8排至大气.1.4.2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（m）L/D有效容积转速斜度（%）功率（KW）115 53.92.4454.521.2658.1254.531.512821.22.0852042.2125.45394.751752.2146.36474.95.241462.4187.581.43.243073206.67141.53.5365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（）8001000700800600800400700500700出烘干机废气温度（）100150100150801109012090120出烘干机物料温度（）100120801008010060906090烘干机出口气体流速（m/s）1.531.531.531.531.53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：1、 烘干物料：矿渣2、 产量：6万t/年矿渣3、 粘土初水分：v1=20%4、 粘土终水分：v2=2%5、 进烘干机高温混合气温度：tm1=8006、 出烘干机混合气温度：tm2=807、 进料温度：188、 出料温度：809、 当地大气压：1.01105MPa10、 环境温度：ta=2011、 环境风速：2.0-8.0Nm/s12、 废气排放浓度标准：150mg/Bm313、 矿渣平均粒径：0.5-1.0cm2.1 烘干机的实际产量计算2.1.1烘干机的实际每小时产量计算 2.2燃料的燃烧计算2.1.1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（MJ/Kg）Mar Mad Aad Ad Vdaf Cdaf Hdaf Odaf Ndaf Sdaf 烟煤3.517.8844.4580.296.111.61.420.5927.82 2.1.2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： 2.1.3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：=33971.36+10305.43+109(10.31-0.52)-253.51=28640kJ/kg理论燃烧温度：设则9.4061.681800=28443.728901.28设则9.4061.681900=30023.9528901.28实际温度烟气分子量 在=1371.75,P=101325Pa时的密度2.2 物料平衡及热平衡计算2.2.1确定水的蒸发量每小时水分蒸发量2.2.2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：补充热量干燥器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（3） 干燥器表面向环境的散量 X(kg/kg干空气) 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：2.2.3燃料消耗量当时，蒸发1Kg水的燃料消耗为：每小时燃料消耗2.2.4废气生成量废气量分为三份：出烘干机的废气温度为80，则 2.3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)1.21.21.52.22.43.03.0筒体长度（m）8101212182025筒体容积（）9.111.321.245.681141.4筒体转速（r/min）5.55.55.074.73.23.53.5筒体斜度（%）3555434电机转数（r/min）9609701460970970985985电机功率（kW）5.57.51722305555由公式：2.4电动机的功率复核系数k值物料填充率（%）0.10.150.200.25单筒回转烘干机的k值0.0490.0690.0820.092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）115 5 3.92.44 5 4.521.26 5 8.12 5 4.531.512 8 21.22.08 5 2042.2125.45 394.7 5 1752.2146.36 474.9 5.24 1462.4187.5 81.43.2 4 3073206.67 141.53.5 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（）8001000700800600800400700500700出烘干机废气温度（）100150100150801109012090120出烘干机物料温度（）100120801008010060906090烘干机出口气体流速（m/s）1.531.531.531.531.53几种回转烘干机水分蒸发强度A值（Kg/m3h） 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1.5121022 10 28.5 10 35 2 12.3 15 29 15 38 15 40 3 16.520 33 20 43 20 45 4 20.5 25 36 25 47 25 49 5 24.4 30 52 6 26.5 10 352.2121022 10 28.5 10 35 2 10.5 15 29 15 38 15 40 3 15.320 33 20 43 20 45 4 17.2 25 36 25 47 25 49 5 22.8 30 52 6 22.5 10 33.72.4181022 10 19.5 10 30 2 9.6 15 29 15 26 15 35 3 13.820 33 20 32 20 37 4 17.9 25 36 25 39 25 39 5 21.5 30 40 6 23.6 10 34所以电机可以选用的型号为：Y200L-62.5烘干机的热效率计算2.6废气出烘干机的流速2.7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2.7.1 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CLT/A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。2.7.2选型依据1） 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。2） 含尘浓度和排放标准，。3） 总的收尘效率:2.8确定燃烧室及其附属设备2.8.1据工艺要求选择燃烧室的型式 燃煤量小于200Kg/h时可以选人工操作+燃烧室，燃煤量大于200Kg/h选用机械化操作燃烧室。由于2.8.2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8109309301050930105058081081093081093093011609001160自然通风烟煤无烟煤350580470700520700520700从表中可以看出，取2.8.3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。2.8.4计算炉膛高度2.8.5 燃烧室鼓风机鼓风量计算根据风量鼓风机可以选型为SWT-2.8，其参数如下风量全压转速电机功率129592Pa1450r/min0.09kW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。3.1 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。3.1.1 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=0.05L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）(mmH2