烘干车间工艺课程设计

1、学校代码: 学 号:水泥工业热工设备课程设计说明书题目：1 0. 00t / h烘干车间工艺设计学生姓名 学院系别专业班级指导教师：Word资料.二 0 一 x年 月摘要本课程设计主要是对烘干机的设计计算，烘干物质是矿渣，以顺流的烘干方式进 行计算。该烘干系统包含的主要设备有：回转烘干机、旋风收尘器、袋收尘器以及其 它辅助设备一如提升机、带式输送机、排风机、鼓风机、螺旋输送机、料仓等。设计 的主要计算为热平衡的计算和物料平衡计算。本课程设计主要是对烘干机车间的设计进行了详细的讲述 。通过原始资料及实际 条件，主要进行了回转烘干机产量和水分蒸发量计算，烘干机的热效率；在燃烧室热 平衡计算中，计算

2、了空气量、烟气量、烟气组成以及收入热量和支出热量，因热量收 支平衡从而计算出混合用冷空气量；燃烧室设计计算，计算了燃烧室的耗煤量及炉膛 容积，喷嘴直径；除尘系统中说明了除尘分管的直径计算和废气的排放浓度和排放量 计算，通过废气的排放量、温度和含尘浓度进行除尘系统及排风机实务选型以达到符 合废气排放标准的要求。通过对主要数据的计算，选择出符合要求的设备型号，达到 节能环保的国际要求，同时又能够使公司利益最大化。关键词：烘干机车间；烘干机；燃烧室；输送机；收尘器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2.2烘干机的水分蒸发量2.3回

3、转烘干机的操作方式2.4烘干机功率2.5物料在烘干机的停留时间第二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3.2空气量、烟气量及烟气组成计算3.3热平衡计算收到热量支出热量第四章烘干机热平衡计算4.1收入热量4.2支出热量4.3烘干机的热耗和热效率第五章燃烧室设计计算5.1耗煤量计算5.2燃烧室炉膛容积计算5.3喷煤嘴直径计算空气用量一次风用量及风速喷煤嘴直径.错误!未定义书签。错.误.未定义书签。错误!未定义书签。3.5.5.5.6.6.6.8.9.1.Q111111111212125.4燃烧室鼓风机选型 12541要求鼓风量 12鼓风机压力 12鼓风机选型13第六章除尘系统1.

4、36.1 烘干机废气量1.36.2除尘器选型计算13旋风收尘器选型及阻力计算 1.3.袋式收尘器选型及阻力计算1.4.除尘风管直径 1.56.3 排风机选型1.6进排风机风量1.6除尘系统总阻力17排风机选型 176.4 废气排放浓度和排放量 18废气排放浓度1.8废气的排放量1.81.9.参考文献19烘干车间工艺流程图一一m我国水泥产量已经连续十年居世界第一位。 随着十二五规划的即将编写和制定， 我国水泥工业将会面临着更快更好的发展机遇。同时随着对节能减排和环保要求力度 的不断加大，我们必需进行水泥工业调整结构，实现水泥工业由“粗放型”向“集约型” 的转变，必须在水泥工业的发展中加大采用新技

5、术新设备的力度。重点对产品质量低 劣，环境污染，资源浪费的小型水泥厂实施停产改造或坚决关停，并加大水泥标准向国际标准靠拢的步伐，实现产品质量升级，产品结构调整的目的，争取在2020年以前率先完成对单位GDP能耗标准，真正做到水泥工业的现代化。我国回转窑水泥厂的燃料基本上以煤为主，煤粉制备大多采用风扫煤磨系统。本 次新型干法水泥生产线的毕业设计，使我们进一步了解水泥厂工艺设计的基本容和方 法，为将来从事水泥厂设计打下了基础。这个1.0kt/d熟料新型干法水泥生产线，采用先进的新型干法预分解窑工艺技术 装备，国产低压高效率预热器和可控气流高效篦冷机。整条生产线充分体现了“产品、 质量、效益”的指导

6、思想，可以大大降低能耗和投资，提高产品质量，降低成本，从 而为公司的发展创造良好的条件，有明显的经济效益和社会效益。可见，水泥是国民经济建设中不可缺少的建筑材料。为了加速水泥工业的发展， 减少能耗，提高质量，降低成本，改善环境，增加产量，不断提高经济效益，合理配 置以新型干法水泥生产线为中心，大力推动水泥工业的发展现状。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=10( t/h)4. 烘干机干燥方式：顺流式5矿渣初水分： W1 =20%6. 矿渣终水分：W2=1%7. 进烘干机烟气温度：t1 =800 C8. 出烘干机

7、烟气温度：t2 =120 C9. 进料温度：t3=20 C10. 出料温度：t4=110 C11. 烘干机筒体表面温度：tf =130 C12. 环境温度：ta=20 C13. 大气压力：P=99992Pa14. 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：MarAdVdafQnet,ar ( kJ/kg )3.507.8944.462781017煤的元素分析:CdafH dafdafNdafSdaf80.306.1011.61.40.6100.0018.煤粉燃烧室热效率：n =0.919废气出烘干机含尘浓度为10g/N m320.忽视空

8、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1(2-1)詁兄或Gf=Lq(釜西100- W1100 W2式中:Gf 回转烘干机的产量（按含有初水分W的湿物料计算）G回转烘干机的产量（按含有终水分V回转烘干机容积 kg m3h m3;W物料的初水分，%的湿物料计算）W2 物料的终水分,A回转烘干机的单位容积蒸发强度查硅酸盐工业热工基础表 6-4 得 A=371100-W1Gf37 81.4t12.68 J20-1 、h1000 ( )100-20AVW1 - W2 .100a12)100-W2137 81.4t15.69 y,2

9、0 1/h1000 ( )100 12.2烘干机的水分蒸发量1000 G(W1100W2 )1W1丿W 100012.68020 1100 203.0115 t 水/h(2-2 )由此可根据硅酸盐工业热工基础表6-2选取电机型号为：丫225M-6电机转速：3.2r/min电机功率：P=30kw根据以 上计算GGfW的值和烘干机 产量的 要求 G=10 t/h .选用烘 干机规格2.4 18m是正确的，符合要求。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。2.4烘干机功率(2

10、-3)N KD3L mn1式中：N 回转烘干机要求功率，KW;D 回转烘干机直径，m; L回转烘干机长度，m;3m 烘干机物料堆积密度，t/m ；查新型干法水泥设计手册776页 表14-7可知，干的酸性粒状矿渣密度为0.6-0.8 t m3 ,此处选rm 0.625t/m3。n电机转速，n 3r/ min ；K随烘干机负荷率而定的系数，此处选K=0.069选自新型干法水泥设计手册表5-4 115页N KD3Lrmn 0.069 2.43 18 0.625 3 32.19kw2.5物料在烘干机的停留时间l1.77、厂IDn式中： 一物料休止角，40F 烘干机结构阻碍物料系数F烘干机倾斜角tan

11、i %F （2-4）摘自硅酸盐工业热工基础表14-7 得 P7762摘自硅酸盐工业热工基础i 4摘自硅酸盐工业热工基础表 5-1P1121.77 I FDn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A arAd(100Mar)7.89(1003.5)7.61(3-1 )100100Car100M arAar c1003.507.61 “ cc71.38(3-2 )Cdaf80.30100100同理可得:Ha,(100 MarA ar)Hdaf100 3.57& 6.100.8889 6.105.42100100Oar0.8889 11.6 10.31Nar 0.8889 1.41

12、.24Sar 0.8889 0.60.53Var 0.8889 44.4639.523. 2空气量、烟气量及烟气组成计算基准：100kg煤粉，列表计表表3-1理论空气用量为Vf7005 型 22.4100 217.472 Nm3/kg 煤粉组 成质量(kg)物质的量（kmol）燃烧所需理论空气量（kmol）烟气量（kmol ）O2N2CO2H2OSO2O2N2总计C71.385.955.955.95H5.422.711.362.71O10.310.322-0.322N1.240.044一0.04426.35S0.530.0170.0170.017W3.500.194一0.194A7.61一一合

13、计100.007.0057.005 792126.355.952.9040.01726.39435.265当a=1.2时烟气中过剩 O2 量(1.2-1 )7.005=1.401kmol79烟气中过剩 N2量1.401 5.27kmol211.4015.27实际烟气量 烟气组成（% 烟气体积（Nm3/kg煤粉）5.952.9040.0171.40131.66441.9414.196.920.0413.36475.50100.001.3330.6500.0040.3147.9.394实际空气用量为 V 1.2 7.4728.966 Nm3/kg煤粉35 265理论烟气量为 V 一.一 22.47

14、.899 Nm3/kg煤粉10041 94,实际烟气量为V 22.49.394 Nm3/kg煤粉1003. 3热平衡计算馳般气显热 谍卷时低学貳和星执咖忸气5攜f图：3-3-1燃烧室热平衡如图3-3-1平衡围：燃烧室平衡基准：1kg煤粉，0C收到热量(1) 煤粉化学热：q粉WQnet,ar27810 kJ/kg 煤粉(3-3 )(2) 煤粉量热为：q煤粉1 C煤t煤1 1.26 20 25kJ / kg煤粉(3-4 )查资料新型干法水泥工艺设计手册知煤粉在20 C时平均比热3c煤=1.26 kJ/(Nm C)(3) 空气显热为：设混合用冷空气量为v混Nm3 / kg煤粉c空气(V混 Va) C

15、ata (V混 8.966) 1.296 2025.92V昆 232kJ / kg煤粉查资料知：干空气在20C时平均比热Ca 1.296(kJ/Nm3 C)总收入热量qDW q煤粉 q空气2781025 25.92V 混 2322806725.92V混 kJ / kg煤粉332支出热量(1 )热烟气带出的热量计算如下：出燃烧室烟气温度为800C，烟气总量=V V理Nm3/kg煤粉 不同气体在800T时平均比热见表3-2 :不同气体在800 C时平均比热、烟气量表:3-2气体名称CO2H2OSO2O2N2空气800 C时平均比热kJ / Nm3 C2.1401.6682.1.4501.3671.

16、385烟气量Nm3/kg 煤粉1.3330.6500.0040.3147.V混摘自：硅酸盐工业热工基础表：4-13q烟 VC烟t烟 V混C空t烟(1.333 2.140 0.650 1.6680.004 2.1860.314 1.450 7.093 1.367) 800V 混 1.385 80011278 1108V混 kJ / kg 煤粉(2 )燃烧室损失热量的计算如下：燃烧室热效率：n =0.9(3-5 )q损 QDW (1- ) 27810 (1-0.9) 2781kJ/kg煤粉总支出热量 q烟 q损11278 1108V混 278114059 1108V混(3 )热量平衡收入热量=支出

17、热量28067 25.92V混 14059 1108V混得：V混 12.945Nm3/kg煤粉烟气总量及烟气比热分别为：烟气总理V V混 9.394 12.945 22.339Nm3/kg 煤粉11278 1108 12.9453800 C时烟气的平均比热为1.434kJ/(Nm ?C)22.339 800第四章烘干机热平衡计算平衡围：烘干机进料口到烘干机出料口 平衡基准：1kg汽化水，0C烘干机平衡示意图：肝斛船4 3 U33 裁气徴-11同蒋濮干机辭箕示鳶囲3 - 2_14.1收入热量：(1) 进烘干机热烟气带入热量：(4-1)q1lc1t11II 1.434 8001147.2 1 kJ

18、/kg 水式中：q进烘干机热烟气带入热量，kJ/kg水；I 蒸发1kg/水需要的热气体量，Nm3/kg水 t1 进烘干机烟气温度，CG 进烘干机热气体平均比热， kJ/Nm3 C(2) 进烘干机湿物料带入热量:100 w c 100 W2Cw W 100喘t3 Cwt3(4-2)20 0.84 (00) 4.1868占 20 4.186820100 1 100 100157.2SkJ/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，%t2 进烘干机湿物料的温度，cCw 水的比热，Cw =4.1868 kJ/(kg C)c绝干物料的比热，

19、kJ / (kg C)，查资料知：20C时c=0.84 kJ /(kg C) 总收入热量= q+q2= (1147.21 +157.29) kJ/kg 水;4. 2支出热量120 C时不同气体的平均比热、废气量如表4-1120 C时不同气体的平均比热、 废气量表: 4-1气体名称CO2H2OSQO2N2空气120 C时不同气体的平均比热kJ / Nm3 C1.7301.5091.8281.3211.2971.3023废气量(Nm / kg煤粉)1.3330.6500.0040.3147.12.945(1 )蒸发水分及水汽带走的热量:=2490+1.878120(4-3 )=2715.36 kJ

20、 / kg水式中：q3蒸发水分及水汽带走的热量，kJ /kg水2490 每千克水在0C是变成水蒸气所需的汽化潜热，kJ / kg水CH2O 水蒸气由0 c升至t2时的平均比热，kJ / (kg C)t2 出烘干机废气温度，C(2)出烘干机废气带走的热量:q 4 lc 2t21(4-4),1.333 1.730 0.650 1.509 0.004 1.828 0.314 1.321 1.297 7.093 12.945 1.302、l () 1201.333 0.650 0.0040.3147.903 12.945159.80l kJ /kg水式中：q4出烘干机废气带走的热量，kJ / kg水C

21、2出烘干机废气的比热，kJ / Nm3 Ct2 出烘干机废气温度，120Cl 出烘干机废气量，Nm3 /kg水(3) 出烘干机物料带走的热量100 W1100 W2C w W2100W2100t4(4-5 )100 20100 10.84(100 1)(100 )4.1868 丄110100404.55 kJ / kg水式中：q5 出烘干机物料带走的热量，kJ / kg水t4 出烘干机物料温度，110C4)烘干机筒体散热损失：C6F(tF t )/W/1(4-6)53 156 (130 20)3011.5=302 kJ / kg 水式中：C6烘干机筒体散热损失，kJ / kg水F 烘干机筒体散

22、热表面积 m2 , F 1.15 DLD 烘干机直径，mL烘干机长度，m1.15 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，Ct 周围环境温度，CW烘干机母小时水分散发量，kg 水 /h2传热系数，kJ/(m h C)，见表4-2回转烘干机筒体表面传热系数2kJ/(m h C)表4-2tF t (C)外界风速(m/s)02468100509211513214815063106131148164总支出热量 C3 0, Cfe C62715 159.81404.55 302kJ / kg水(3793.41159.801) kJ / kg水(3421.55 159.81 )kJ/k

23、g 水5)热量平衡收入热量=支出热量1147.21 157.29 3421.55 159.81得：丨 3.306Nm3/kg 水4. 3烘干机的热耗和热效率热耗：IC3.306 1.434 800q1 14214kJ/kg 水0.9热效率：2490 CH2ot2 Cwt3烘q2490 1.878 120 4.1868 2042140.624第五章燃烧室设计计算5. 1耗煤量计算耗煤量为：1C1t1 3.306 1.434 800 曲込八八g110.1515kg煤粉 /kg水(5-1 )Qnet,ar0.9 27810gc* W20.1515 竺丄 0.360kg煤粉/kg烘干物料Qnet,ar

24、 100 W10020(5-2 )Gc W?g 3011.5 0.1515456煤粉/h(5-3)式中:g 烘干机的煤耗，kg煤粉/kg水gc烘干机的煤耗，kg煤粉/kg烘干物料Gc 燃烧室耗煤量，kg煤粉/h燃烧室热效率5. 2燃烧室炉膛容积计算：燃烧室炉膛容积：V江 456.24 27810 18.66m3(5-4 )qv680000式中：V燃烧室炉膛空间容积，m3qv燃烧室炉膛容积热强度，kJ/(m3 h)或kw/m3，煤粉燃烧室的qv一般为50 104 : 83 104kJ /(m3 h)。5. 3喷煤嘴直径计算5. 3. 1空气用量每千克煤实际空气用量(a =1.2)时为：Va 8.

25、966Nm3/kg煤粉每秒钟空气用量为：Vs VaGc 8.966 456.241.136Nm3/s36003600273 201013253转换为工作状态为：Vp 1.1361.235m /s273999925. 3. 2 一次风用量及风速可燃挥发份含量为：T粉100V V-粉-粉100 A M39.5210044.46 %100-7.61-3.5煤粉燃烧室的主要操作参数表：5-1物料种类挥发份含量V (%)一次风量(%)一次风速(m / s)二次风速(m / s)空气过剩系数无烟煤2915 20121618 221.2摘自硅酸盐工业热工基础120页 表5-9查上表取一次风比例43%则一次风

26、用量 Vp 0.43 1.235 0.43 0.531m3/s一次风速取25m/s5. 3. 3喷煤嘴直径喷煤嘴直径 0.5310.164m(5-5)25 4取外径为 =172mm的喷煤嘴如果用两个喷煤嘴，则喷煤嘴直径为0.531/2 0.116m 4 4外径取=124mm的喷嘴5. 4燃烧室鼓风机选型5. 4. 1要求鼓风量燃烧室总风量： V Gc Va 456 8.966 4088Nm3/h考虑50%勺风量储备，要求在工作状态下的鼓风量为：鼓风机风量 4088 0.43 1.5 273 20 101325 2868m3 / h273999925. 4. 2鼓风机压力煤粉燃烧室一次风鼓风机压

27、力一般为 2000-3000Pa5. 4. 3风机选型9-19-4 型高压离心通风机表：5-2转速r/mi n全风压风量出风口方向电动机型号电动机 功率kw传动方 式电机外 形尺寸mm电机质 量kg2900411225040Y112M-24A43558771543第六章除尘系统6.1烘干机废气量1 1V W(l )(6-1)w式中：V 出回转烘干机废气量，Nm3/h ;W 烘干机每小时蒸发水分量，kg / h ;l 蒸发1kg水需要的热气体量，kg / kg水；w 水汽的密度，m 0.804kg / Nm3 。1 1 V W(l )3011.5 (3.306)烘干机废气量：rW0.804137

28、02Nm3/h6.2除尘器选型计算本设计采用二级除尘：一级采用旋风收尘二级采用电收尘6. 2. 1旋风除尘器选型及阻力计算1 进入旋风除尘器风量 考虑烘干机漏风20%管道散热。设收尘器温度降至100oC，则进入旋风收尘器风量为：V旋（1 20%）13702 273 100 101325 22765 m3/h273999922. 进入旋风除尘器气体含尘浓度废气出烘干机系统含尘浓度为40g / Nm3，则进入旋风除尘器含尘浓度为：V137023Ci1010 6.02g/mV旋227653. 旋风收尘器选型型号筒径 mm净化能力m3 / h筒数CLT/A4X7.5Y75011680250004表 6

29、-1 :选自新型干法水泥厂设备选型使用手册熊会思熊然编著表6.4-2624页由以上可算得:进风口宽度:截面积：ADb3.8522.5b2.5V旋0.753.8520.1950.195m(6-2 )进口风速：W -3600 0.0954.旋风除尘器总阻力计算20.095m227653600 0.095 4(6-3 )16.64(m/ s)P旋1-0.410C02 1(6-4 )式中：VF旋 旋风除尘器的流体阻力,Ci 粉尘浓度，Cia 空气密度,Pa ；3m ;2736.02g/旋风筒阻力系数对1.293 -273Y型出口，1000.946 kg/5.0 ;W 进口风速， W=6.02I 6.0

30、2P旋 1.11-0.4、V1000 0.946m/ s o5 0.946 16.64697.34 ( FL)6.2.2电收尘器选型及阻力计算考虑该段漏风5%并考虑设备及管道散热,进袋收尘废气温度降至90oC，则1.进入电收尘器风量进入除尘器风量为:V 电 V 旋(15%)273 90273 10022765 1.05273 90273 10023262.4(m3 / h)2.电收尘器选型:根据以上计算可选用GD7.5H B管极式电收尘器GD7.5 II B型电收尘器技术性能表：6-2技 术 参 数处理风量(m3 / h)电场风速(m/min)有效断面积 (m2 )气体允许最高 温度(C)收尘

31、器 阻力(Pa)进口气体含 尘浓度(g/Nm3)除尘效率(%)16800-324001.47.5300196=99选自：选自新型干法水泥厂设备选型使用手册熊会思熊然编著表6.4-34P6773.电收尘器阻力计算电收尘器阻力以F电169Pa 计算除尘风管直径除尘风管直径可按下式计算：1D管 J3604V(6-5 )Y 3600 管除尘风管风速W管，一般倾斜管道 管=12 16 m/s ;垂直管道 管=8 12 m/s,水平管道管=18 22m/s。计算出的风管直径，应按圆形通风管道统一规格选型，见表新型干法水泥工艺设计手册5-18P130。在选用除尘风管管径时应优先选用基本系列。风管规格选择后，

32、应重新计算风管风速。表：6-3外径(mm)壁厚(mm)基本系列辅助系列一般除尘风管含尘浓度咼的除尘风管8009008503.0-3.54.0-4.59503.5-4.010001.烘干机至旋风除尘器阶段:设该段以垂直风管计，取管10m/s4V旋3600 管 14 22765.3600100.897m取外径920mm，壁厚14.0mm，则管径为920-2 1920-2 4912mm管实际风速：W68m/ s20.912360042.旋风除尘至电收尘段设该段以倾斜风管计，取管2 14m/s4V 电4 23262D管2J ；3600管236000.77m14取外径800mm

33、，壁厚23mm，则管径为780-2 2800-2 3.5793mm管实际风速：w管2V电2326213.08m/ s2D管内 2 36000.7933600443电式除尘器到排风机段设该段以倾斜风管计，取 管314m/s4V排3600 管14 26014.353600140.81m取外径850mm，壁厚13mm，则管径为850-2 1850-2 3.5843mm管实际风速：W管326031.1212.96m/s2D管内336000.8432 360046.3排风机选型631进排风机风量考虑漏风5%风量储备10%进排风机温度将至80C，则排风机的风量：273 80273 803V排 V电(1 1

34、0% 5%)23262 1.1526014.35m /h273 90273 90除尘系统总阻力设燃烧室负压为30Pa,回转烘干机的阻力为150Pa,管网阻力为400Pa考虑20%风压储备。除尘系统总阻力为：P总1.2( P燃F烘P旋F电器)1.2 (30 150 621 196 400)1676.4排风机选型普通离心通风机的性能，一般指在标准状态下的性能，当气体温度t和大气压力p 改变时，风机全风压可按下式计算：(6-6)H 1(_pl)( 273 t2)1H2 (P2 八 273 t1 )如选用普通离心通风机，要求风机全风压：H1吨)(273 t2)273 t1)1676.4咤空旦99992273 202046.6Pa排风机型号表：6-4排风 机型 号转速r/min全风 压P,风量m3/h出风 口方 向电动机型号电动 机功 率kw传动 方式外形尺 寸mm质量kg4-72-8型离 心通 风机16002478181617463-3238 00Y180M-222C1541.512911715609选自：新型干法水泥厂工艺设计手册972页 表15-126如选用Y4-73型锅炉引风机，要求风机风量:R 273 t2101325 273 80Hi H2（）（-）1676.412