回转烘干机设计-大学论文.docx
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目录
第一章 原始数据及设计条件 2
1.1设计技术条件、技术参数等 2
第二章 回转烘干机产量和水分蒸发量 3
2.1回转烘干机产量 3
2.2烘干机的水分蒸发量 4
2.3回转烘干机操作方式选择 4
2.4烘干机功率 5
2.5物料在烘干机内的停留时间 5
第三章 燃烧室热平衡计算 6
3.1干燥无灰基转化为收到基的计算 6
3.2空气量、烟气量及烟气组成计算 6
3.3热平衡计算 8
3.3.1收到热量 8
3.3.2支出热量 9
第四章 烘干机热平衡计算 11
4.1收入热量 11
4.2支出热量 12
4.3烘干机的热耗和热效率 14
第五章 燃烧室计算 15
5.1耗煤量计算 15
5.2燃烧室炉膛容积计算 16
5.3喷煤嘴直径计算 16
5.3.1空气用量 16
5.3.2一次风用量及风速 16
5.3.3喷煤嘴直径 17
5.4燃烧室鼓风机选型 17
5.4.1要求鼓风量 17
5.4.2鼓风机压力 17
5.4.3风机选型 17
第六章 上料卸料设备的选取 18
6.1上料设备的选取 18
6.2卸料设备的选取 18
第七章 除尘系统 19
7.1烘干机废气量 19
7.2除尘器选型计算 19
7.2.1进入袋式收尘器风量 19
7.2.2除尘风量的计算 20
7.3排风机选型 22
7.3.1排风机选型 23
7.3.2除尘系统总阻力 23
7.4废气排放浓度和排风量 24
7.4.1排放浓度 24
7.4.2废气排放量 25
9
第一章 原始数据及设计条件
1.1设计技术条件、技术参数等
1..烘干机类型:
回转烘干机
2..烘干物料:
矿渣
3.产量G=70(t/h)
4..烘干机干燥方式:
顺流式
5..矿渣初水分:
W1=15%
6..矿渣终水分:
W2=1.5%
7..进烘干机烟气温度:
8..出烘干机烟气温度:
t1=750℃
t2=120℃
9..进料温度:
10..出料温度:
t3=20℃
t4=110℃
11..烘干机筒体表面温度:
12..环境温度:
ta=20℃
tf=120℃
13..大气压力:
P=99995Pa
14..燃烧室类型:
煤粉燃烧室
15..煤的热值:
Qnet=27810(kJ/kg)
16..煤的工业分析:
Mar
Ad
Vdaf
Qnet.ar(kJ/kg)
3.50
7.89
44.46
27810
17..煤的元素分析
Cdaf
Hdaf
Odaf
Ndaf
Sdaf
80.30
6.10
11.6
1.4
0.6
100
18..煤粉燃烧室热效率:
h=0.9
19..废气出烘干机含尘浓度为 :
20g/Nm3
20..忽视空气中带入水汽
第二章 回转烘干机产量和水分蒸发量
2.1回转烘干机产量
烘干机的产量通常按单位容积蒸发水分量指标进行计算
G= AV
W-W
或GF=
AV
W-W
(2-1)
1000(1 2)
100-W1
1000(1 2)
100-W2
式中:
GF—回转烘干机的产量(按含有初水分W1的湿物料计算)
G—回转烘干机的产量(按含有终水分W2的湿物料计算)
上网查可得
A=70kgm3h
V—回转烘干机容积
kg m3;
3
mh
W1—物料的初水分,%
W2—物料的终水分,%
A—回转烘干机的单位容积蒸发强度kgm3h
可根据《硅酸盐工业热工基础》表6-2选取电机型号为:
G= AV =
W-W
70´V
15-1.5
=70th
Y225M-6
1000(1 2)
100-W1
3
V=157.6kg m3
mh
1000(
100-15)
电机转速:
3.
2r/min电机功率:
P=30kw根
D
V=π2L=157.6 D2L=200.66
据以上计算
4
AV 70´157.6
G.GF.W的
GF=
W-W =
1000(1 2)
100-W2
1000(
15-1.5
100-1.5
)
=80.5th
值和烘干机产量的要求
试设
(1)D=3.0m L=20m
(2)D=3.0m L=25m
(3)D=3.2m L=25m
选取电机型号为:
Y225M-6
D2L=180
D2L=225
D2L=250
G=10t/h.选用烘干机规格
f2.4´18m
是正确的,符合要求。
附表:
烘干常用物料的技术
规格
生产能
力
机体
转速
最高进气
温度
出口温
度
倾斜
度
电机
功率
D×L(m)
t/h
r/min
℃
℃
%
Kw
f1.5´12
15~20
4.2
800~110
0
80~120
5
15
f2.2´14
25~30
6.24
800~110
0
80~120
5
30
f2.4´14
35~40
6.24
800~110
0
80~120
5
45
f2.4´18
45~50
6.24
800~110
0
80~120
5
45
f3.0´20
55~65
4.2
800~110
0
80~120
5
75
f3.0´25
65~75
4.2
800~110
0
80~120
5
75
f3.2´25
85~100
4.02
800~110
0
80~120
5
90
参数
2.2
烘干机的
2.3回转烘干机操作方式选择
根据初水分含量的高低及物料粘性选择顺流式或逆流式,还可以根据场地大小选择烘干物料五矿渣,初水分含量不太高,且矿物粘性不大选择顺流式烘干机。
水分蒸发量
W=G(W1-W2)
100-W1
式中:
W—烘干机的水分蒸发量
G1—烘干机的产量
W1—物料的初水分
W2—物料的终水分
15-1.5
W=70´(
100-15
)=11.12th
(2-2)
2.5物料在烘干机内的停留
查《热工基础》得公式(6-34) 时间
t=1.77 qlF
aDn
(2-4)
式中:
q一
物料休止角,
q=40°
F—烘干机内结构阻
2.4烘干机功率
碍物料系数
F=2
m
N=KD3Lgn
(2-3)
a一烘干机倾斜角tana=3%
式中:
N—回转烘干机要求功率,KW;
D—回转烘干机直径,m;
i=4
t=1.77´
40
L—回转烘干机长度,m;
2.9´3´4
gm—烘干机物料堆积密度;
n—电机转速n=4.2r/min;
K—随烘干机负荷率而定的系数,K=0.069;
=9.72min
N=0.069´3´25´0.625´4.2=122.26KW
Aar
=7.89´(100-3.5)
100
Car
=100-Mar
100
-Aar
(3-2)式中:
Car—
K值选自《新型干法水泥设计手册》表5-4
固定碳的收到基%
Cdaf
—固定碳的干
q值摘自《硅酸盐工业热工基础》表14-7
燥无灰基%
F值摘自《硅酸盐工业热工基础》
Car
=100-3.5-7.61´8100
a值摘自《硅酸盐工业热工基础》表5-1
第三章 燃烧室热平衡计算
3.1干燥无灰基转化为收到基的计算
同理可得:
Har=0.8889´6.10=5.42
Qar=0.8889´11.6=10.31
Aar=
Ad(100-Mar)100
(3-1)
Nar=0.8889´1.4=1.24
式中:
Aar—灰分的收到基
Ad—灰分的干燥基
Mar
—水分的收到基
Sar=0.8889´0.6=0.53
Var=0.8889´44.46=39.52
3.2 空气量、烟气量及烟气组成计算
理论空气用量为V0=7.005´100´22.4=7.472Nm3 煤粉
a 100 21 kg
a kg
实际空气用量为V=1.2´7.472=8.966Nm3 煤粉
理论烟气量为V0=35.265´22.4=7.899Nm3 煤粉
100
实际烟气量为V=41.94´22.4=9.394Nm3
100
kg
kg煤粉
(3-1)出自《热工基础》
基准:
100kg煤粉,列表计算
组成
质量
(kg)
物质的量
(kmol)
燃烧所需理论空气量
(kmol)
烟气量(kmol)
总计
C
71.38
5.95
5.95
5.95
H
5.42
2.71
O1.36
2
N2
CO2
H2.7O1
2
SO2
O2
N2
O
10.31
0.322
-0.3222
N
1.24
0.044
—
0.044
26.35
0.044
26.35
S
0.53
0.017
0.017
0.017
W
3.5
0.194
—
0.199
A
7.61
—
—
合计
100
7.005
7.005´79=
21
26.35
5.95
2.904
0.017
26.394
26.394
35.265
当a=1.2时
烟气量过剩O2量(1.2-1)´7.005=1.401kmol
烟气中过剩N量1.401´79=5.27kmol
2 21
1.401
5.27
实际烟气量烟气组成(%)
烟气体积(Nm3 煤粉)
kg
5.95
2.904
0.017
1.401
31.664
41.94
14.19
6.92
0.041
3.364
75.5
100
1.333
0.65
0.004
0.314
7.093
9.394
3. 3热平衡计算
图3-3-1
燃烧室热平衡如图3-3-1
平衡范围:
燃烧室
6
平衡基准:
lkg煤粉,0℃
3.3.1收到热量
(1)煤粉化学热:
(3-3)来自
《热工基础》
查《新型干法
q
=Q
纷
DW net.ar
=27810kJ/kg
煤粉 (3-3)
水泥工艺设计
手册》知煤粉
式中:
Qnet.ar
—煤粉收到基的低位发热量kJ/kg
在20℃时平均
(2)煤粉量热为:
比热
煤
C =1.26kJ/(Nm3·℃)
q煤粉
=1´C煤´t煤
=1´1.26´20=25kJ/kg
煤粉(3-4)
(3)空气显热为:
混
设混合用冷空气量为
VNm3/kg煤粉
q空气
=(V混+Va)´Cata
=(V混+8.966)´1.296´20
=25.92V混+232kJ/kg煤粉
式中:
q空气—空气收到的热量kJ/kg
混
kg
V —混合空气的体积Nm3
a
kg
V—实际空气用量的体积Nm3
27
a
C—干燥空气的平均比热kJ/(Nm3·℃)ta—干燥空气的温度℃
查资料知:
干空
气在20℃时平均比热
DW
总收入热量=q粉
+q煤粉
+q空气
C =1.296kJ/(Nm3·℃)
a
=27810+25+25.92V混
+232
+28067+25.92V混kJ
/kg煤粉
3.3.2支出热量
(1)热烟气带出的热量计算如下:
理
出燃烧室烟气温度为750℃,烟气总量=V+VNm3/kg煤粉
不同气体在750℃时平均比热见表3-2:
气体名称
CO2
H2O
SO2
O2
N2
空气
750℃时平均比热
[kJ/Nm3·℃]
2.119
1.655
2.152
1.441
1.361
1.385
烟气用量
[Nm3/kg煤粉]
1.333
0.650
0.004
0.314
7.043
V混
表3-2摘自:
《硅酸盐工业热工基础》表:
4一18
4一19
q烟=VC烟t烟+V混C空t烟
=(1.333´2.119+0.650´1.655+0.004´2.152+0.314´1.441+7.043´1.361)´750+V混´1.378´750
=10460+1033.5V混kJ/kg煤粉
式中:
q烟—烟气量的热量
kJ/kg
t烟—烟气的温度℃
(2)燃烧室损失热量的计算如下:
燃烧室热效率:
h=0.9
=Q
q
粉
损 DW
´(1-h)=27810´(1-0.9)
=2781kJ/kg煤粉
(3—
5)
式中:
q损—煤粉燃烧时损失的热量kJ/kg
Q
DW
粉—煤粉燃烧时的低位发热量kJ/kg
h—煤粉燃烧室热效率总支出热量=q烟+q损
=14322+1033.5V混
(3)热量平衡:
收入热量=支出热量
28067+25.92V混
=14322+1033.5V混
热平衡公式可以查《热工基础》p270
混
V =13.64Nm3/kg
烟气总量及烟气比热分别为:
烟气总量=V
+V混
=9.394+13.64
=23.034Nm3/kg煤粉
750℃时烟气的的平均比热为
=1154+1033.5´13.6421.654´750
=1.58(Nm3·℃)
第四章 烘干机热平衡计算
平衡范围:
烘干机进料口到烘干机出料口平衡基准:
1kg汽化水,0℃
烘干机平衡示意图:
4.1 收入热量:
热平衡计算参考《热工基础》
P269
(1) 进烘干机热烟气带入热量:
q1=lc1t1=l´1.58´750=1185l
kJ/kg水
(4-1)
式中:
q1—进烘干机热烟气带入热量,kJ/kg水;
l—蒸发lkg/水需要的热气体量,Nm3/kg水
t1—进烘干机烟气温度,℃
1
c—进烘干机热气体平均比热,kJ/Nm3·℃
(2)进烘干机湿物料带入热量:
q=100-W1é
æ100-W2ö
W2ù
2 W-W
êCç
100
÷+CW100út3+CWt3
1 2ëè ø û
û
ë
è
ø
=100-15´é0.84´æ100-1.5ö+4.18681.5ù20+4.1868´20
15-1.5 ê ç 100 ÷ 100ú
=195.84kJ/kg水
式中:
q2—进烘干机湿物料带入热量,kJ/kg水;
W1—进烘干机物料初水分,%;
W2—出烘干机物料终水分,%;
查资料可得
CW=4.1868
t3—进烘干机湿物料的温度,℃;
CW—水的比热;
C—绝对干燥物料的比热
(3)总收入热量=q1+q2=(1185l+195.84)kJ/kg水;
4.2支出热量
120℃时不同气体的平均比热、废气量如表4-1
120℃时不同气体的平均比热、废气量
气体名称
CO2
H2O
SO2
O2
N2
空气
120℃时不同气体的平均比热
[kJ/Nm3·℃]
1.730
1.509
1.828
1.321
1.297
1.302
废气量(Nm3/kg
煤粉)
1.333
0.650
0.004
0.314
7.093
12.945
表:
4-1
kJ/(kg·℃)查
《热工基础》
p269
C矿渣取0.84查《热工基础》p270
(1)蒸发水分及水汽带走的热量:
2
q3=2490+CHOt2
=2490+1.878´120
=2715.36kJ/kg水
(4-3)
式中:
q3—蒸发水分及水汽带走的热量,kJ/kg水
2490—每千克水在0℃是变成水蒸气所需的汽化潜热,kJ/kg水
2
CHO
—水蒸气由0℃升至}2时的平均比热,kJ/(kg·℃}
t2—出烘干机废气温度,℃
(2)出烘干机废气带走的热量:
D—烘干机直径,m
q4=lc2t2
(4-4)
=l´(1.333´1.730+0.650´1.509+0.004´1.828+
1.333+0.650+0.004+
0.314´1.321+1.297´7.093+12.945´1.302)´120
0.314+7.903+12.945
=159.80l
kJ/kg水
式中:
q4—出烘干机废气带走的热量,kJ/kg水
2
c—出烘干机废气的比热,kJ/Nm3·℃
t2—出烘干机废气温度,120℃
l—出烘干机废气量,Nm3/kg水
(3)出烘干机物料带走的热量
q=100-W1é
æ100-W2ö
W2ù
5 W-W
êCç
100
÷+CW100út4
1 2ëè ø û
=100-15é0.84´æ100-1.5ö+4.1868´1.5ù´110
(4-5)
ë
û
è
ø
15-1.5ê ç
=616.5kJ/kg水
式中:
100 ÷
100ú
q5—出烘干机物料带走的热量,kJ/kg水
t4—出烘干机物料温度,110℃
(4)烘干机筒体散热损失:
q=aF(tF-ta)
6 W
=100´270.825´10011120
=243.55kJ/kg水
式中:
q6—烘干机筒体散热损失,kJ/kg水
F—烘干机筒体散热表面积m2,F=1.15πDL
t1 —进
烘干机烟气温
L—烘干机长度,m
1.15—考虑到滚筒和大齿轮等所增加的表面系数
tF—筒体外表面平均温度,℃
度℃
h—燃烧室效应%
ta—周围环境温度,℃
W—烘干机每小时水分散发量,kg水/ha—传热系数,kJ/(m2·h·℃),见表4-2
回转烘干机筒体表面传热系数a
kJ/(m2·h·℃)
表4-2
tF-ta(℃)
外界风速(m/s)
0
2
4
6
8
100
50
92
115
132
148
150
63
106
131
148
164
总支出热量=q3+q4+q5+q6
=2715.36+159.80l+616.15+243.55kJ/kg水
=3575.06+159.80l
(5)热量平衡:
收入热量=支出热量
1185l+195.84=3575.06+159.80l
l=3.3Nm3/kg水
4.3 烘干机的热耗和热效率
热平衡公式可
热耗:
q=lt1C1
h
=3.3´1.58´750=4345kJ/kg水
0.9
以查《热工基础》p270
式中:
q—热消耗量kJ/kg
l—出烘干机烟气量Nm3/kg
3
C1—进烘干机气体平均比热 kJ/Nm·℃
Gc=W´g=11120´0.156=17
式中:
gc—烘
干机的煤耗
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