直接加热转筒式干燥机设计_电力水利_工程科技_专业资料

1、第 44 页1 绪论随着时代的发展，环境问题已经越来越多的被人们重视。燃料煤是近现代的主要燃料，取暖、照明、工业无处不用。而煤燃烧所生成的污染物排放到大气中，对环境造成了很大的污染。这个问题有待解决。随着人类对煤的研究，发现了原煤和生物量的混合物，燃烧几乎不含污染性气体物。这个发现，不仅是科技的进步人类的发展，更重要的是可以在很大程度上解决煤的污染问题。生物煤的生产流程：原煤和生物量分别干燥、粉碎，然后混合造粒。本设计就是为生物煤的生产提供原煤的干燥设备。沈阳某厂家生产生物煤，要求把含水量15%的精煤加尾煤的混合煤干燥成含水量小于或等于3%；处理量是3t/h。重点要求处理后的煤含水量一定不能大

2、于3%对于煤的干燥，在我国也有不少应用，5060年代所用的转筒式、管式、洒落（竖井）式干燥机。7080年代我进引进了沸腾床式，螺旋式以及不久前研制的NXG（内部新结构）型转筒式干燥器，取代了一些老设备，效果良好。针对本设计的实际应用性，考虑到燃料煤的市场价格较低，生物煤的成本就不能高，否则将会大大影响市场销售。生物煤之所以没有能够得到普及推广，一个不可忽视的重要问题就是生产成本高导致价格市场价格高。所以本设计在完成干燥任务的基础上，着重考虑经济性，降低生产成本，为生物煤的推广打下基础为环保事业作出贡献。1.1干燥技术的概括干燥的目的是除去某些原料、半成品中的水分和溶剂，干燥方法有三类：机械除湿

3、法、加热干燥法、化学除湿法。机械除湿法，是用压榨机对湿物料加压，将其中一部分水分挤出。物料中除去的水分量主要决定于施加压力的大小。物料经机械除湿后仍保留很高的水分，一般为40%60%左右粒状物料或不许受压的物料可用离心机脱水，经离心机除去水分后，残留在物料中的水分为5%10%左右。其他，还有各种类型的过滤机，也是机械除湿法常用的设备。机械除湿法只能除去物料中部分水分，结合水分仍残留在物料中。因此，物料经机械除湿后含水量仍然很高，一般不能达到化学工艺上所要求的较低的含水量。加热干燥法，实际化学工业中常用的干燥方法，它借助热能加热物料、气化物料中的水分。除去1kg的水分，需要消耗一定的热量。例如用

4、空气来干燥物料时。空气预先被加热，送入干燥器。物料经过加热干燥，能够除去物料中的水分，形成水蒸气，并随空气带出干燥器。物料经过加热干燥，能够除去物料中的结合水分，达到化学工艺上所要求的含水量。化学除湿法，是利用吸湿剂除去气体、液体和固体物料中少量的水分。由于吸湿剂的除湿能力有限，仅用于除去物料中的微量水分，生产中应用极少。工业中固体物料的干燥，一般上先用机械除湿法，除去物料中大量的非结合水分，在用加热干燥法除去残留的部分（包括非结合水分和结合水分）。1.2干燥技术发展的总趋势1、干燥设备研制向专业化方向发展；干燥设备应用极广，需求量大。2、干燥设备的大型化、系列化和自动化；从干燥技术经济的观点

5、来看，大型化的装置，具有原材料消耗低、能量消耗少、自动化水平高、生产成本低的特点。设备系列化，可对不同生产规模的的工厂及时提供成套设备和部件，具有投产快维修容易的特点。3、改进干燥设备，强化干燥过程：a改造设备内物料的流动状况（或干燥介质的流动力学状况），强化和改造干燥过程。b增添附属装置，改善干燥器的操作扩大干燥设备的使用范围。4、采用新的干燥方法及组合干燥方法；5、降低干燥过程中能量的消耗：a对现有的干燥设备，加强管理。b改善设备的保温。c防止残产品的过度干燥d减少被干燥物料的初水分含量。c回收被废气带走的热量。f提高干燥器的进口空气温度。g采用过热蒸汽干燥。6、闭路开发循环干燥流程的开发

6、和应用：7、消除干燥所造成的公害问题； 8、粉尘回收、减少风机产生的噪音。1.3干燥器的分类及选型1.3.1干燥器的分类干燥器有很多种分类方式：（1） 按照干燥器的操作压力可分为长压式和真空式；（2） 按照干燥器的的操作方式可分间歇操作式和连续操作式；（3） 按照被干燥物料的状态可分为块状物料、带状物料、粒状物料、膏状物料、溶液或浆状物料干燥器等；（4） 按照干燥器供给物料热量的方法可分为传导加热干燥器、对流加热干燥器、辐射加热干燥器、高频加热干燥器等。（5） 按照干燥器使用干燥介质可分为空气、烟道气、过热水蒸气、惰性气体为干燥介质的干燥器等；（6） 按照干燥器的构造可分为喷雾干燥器、硫化床干

7、燥器、气流干燥器回转圆筒干燥器、滚筒干燥器、各种箱式干燥器等；（7） 最近有一种新的分类方法，把干燥器分为两大类、五小类，两大类是绝热干燥过程和非绝热干燥过程。绝热干燥过程又分为两类：一类是小颗粒物料干燥器，例如喷雾、气流干燥器、硫化床干燥器、移动床干燥器及回转圆筒干燥器等。二是块状物料干燥器，例如箱式干燥器中的洞道式干燥器、多带式及带式干燥器等。非绝热过程，又可分为三小类：真空干燥、传导传热干燥、辐射传热干燥，其特点是非绝热系统1.3.2干燥器的选型干燥器的选型，一般要考虑多种因素，如湿物料的状态、性质，干燥产品的要求（产品终湿含量、结晶形状及光泽等），以产量的大小以及所采用的热源等为出发点

8、，结合干燥器的分类，参考干燥器的选型表（表1.1）确定所适合干燥器的类型。但是对于炼焦、低温干馏，煤的气化以及特殊用处的燃烧煤粉，为了改善其使用性能（提高发热量、改善研磨性能）需要进行干燥。在选型时可根据物料是块状，又是大量连续生产的，“查干燥选型表”可以采用气流干燥、回转圆筒干燥器、单室硫化床干燥器、竖式（移动床）硫化床干燥器等。又如，涤纶切片的干燥，根据物料的状态、处理方式 可用气流干燥器、回转圆筒干燥器、多成硫化床干燥器、卧式硫化床干燥器等。至于选用何种干燥器一方面可借鉴目前生产采用的设备，另一方面，可利用干燥设备的最新发展选择适合该任务的新设备。如果这两方面都无资料，就应该在实验的基础

9、上，再经技术经济核算后在作结论，才能保证选用的干燥器在技术上可行，经济合理，产品质量优良。本设计为生物煤的生产提供干燥的原煤，物料为块状，需大量连续生产，根据设计的要求，参考干燥器的选型表摘自11，选择回转圆筒干燥方式。1.4回转圆筒干燥器的特性回转圆筒干燥器的流程如下：它由低速旋转的倾斜圆筒（筒内壁安装有翻动物料的各式抄板）及燃烧炉、加热器、旋风分离器、洗涤器等主要设备构成。并流操作时，湿物料从回转圆筒高的一端加入，干燥用烟道气与物料并流进入，湿物料在抄板的作用下，把物料分散在干燥用的烟道气中，同时向前移动，物料在移动中直接从气流中获得热量，使水分汽化，达到干燥的目的，直接回转圆筒干燥器低的

10、一端卸出产品。回转圆筒干燥器内，物料与气流的流动方向，随物料的性质和产品要求的最终湿含量而定。通常回转圆筒干燥器采用逆流操作。逆流操作时，干燥器内的传热与传质推动力比较均匀，适用于不允许快速干燥的非热敏性物料。一般逆流操作的干燥产品的含水量较低。并流操作只适用于含水量较高，允许干燥速度快，不分解，在干燥完成时不能耐高温的热敏性物料。对于耐高温及清洁度没要求的矿产品、粘土及耐火材料等，可用烟道气为干燥介质；对于产品清洁度要求高的物料，则可采用热空气作干燥介质。干燥介质的温度可以在1001400范围内。如果气体进口温度为200湿物料的含水量较高，回转圆筒干燥器的容积汽化强度为2.8×10

11、4.2×10（水）/（s·m）（干燥器），热效率为30%50%左右；若气体进口温度为500，容积汽化强度在9.7（水）/（s·m）(干燥器)，热效率约为60%左右。回转圆筒干燥器的抄板如果设计合理，可使物料粒子90%处于悬浮状态，回转圆筒干燥器的操作气流，与粒子的物性和形状大小有关，一般粒子直径约为1mm时。气流可取0.31m/s，若粒子直径在5mm左右，气流可取34m/s，回转圆筒干燥器的容积传热系数约为161233W/（m·）。回转筒干燥器在化学工业中，广泛地应用于各种粒状物料和小块物料的干燥，如硫酸铵、石灰石、黄铁矿、磷酸盐等，若在转筒中的内部结构

12、设计恰当（如在转筒的物料进口端挂上链条等）还可用于膏状物料的干燥。由于转筒的转速可在110r/min和倾角可在210范围内调节，因此可以调节物料在干燥过程中的停留时间，所以被干燥物料的含水量范围广泛。回转圆筒干燥器直径约为0.35.2m，长达20m左右，由于转速很低，回转线速度约为0.20.3m/s，流体阻力小，鼓风机动力消耗少，操作连续，生产能力适用范围大。其缺点是结构复杂，钢材消耗多，设备占地面积大。1.5回转圆筒干燥器在工业上的应用回转圆筒干燥器是一种处理大量物料干燥的干燥器。由于运转可靠、操作弹性大、适应性强、处理能力大，广泛使用于冶金、建材、轻工等部门。目前硫酸铵、硫化碱、草酸、重铬

13、酸钾、聚氯乙烯、二氧化锰、磷酸铵、硝酸铵、硝酸磷肥、尿素、焦亚硝酸、钠钙镁磷肥、普通过磷酸钙、重过磷酸钙、磷酸三钠、三局磷酸钠、轻质碳酸钙、氮磷复合肥料、石棉矿、磷矿、精硫矿及碳酸钙等物料的干燥，大多是用回转圆筒干燥器。1.6回转圆筒干燥器的设计概论回转圆筒干燥器的生产流程如下：需要干燥的湿物料由皮带输送机或者斗式提升机送到料斗，然后经料斗的加料机构通过加料管进入进料端。加料管的斜度要大于物料的自然倾角，以便物料顺利流入干燥器内。干燥器圆筒是一个与水平线略成倾斜的旋转圆筒。物料从较高的一端加入，载热体由低段进入，与物料成逆流接触，也有载热体和物料并流进入筒体的。随着圆筒的转动，物料受重力作用运

14、行到较低的一端。湿物料在筒内前移过程中，直接或间接的得到了载热体的给热，使物料得以干燥，然后，在出料端经皮带机或螺旋输送机输出。在圆筒的内壁上装有抄板，它的作用是把物料抄起来有洒下，湿物料与气流的接触面积大，以提高干燥速率并促进物料前进。载热体一般为热空气、烟道气等。载热体经干燥器以后，一般需经旋风除尘器将气体内所带物料捕集下来。如需进一步减少尾气含尘量，还应用过袋式除尘器或湿法除尘器后在放空。回转圆筒干燥器一般适用于颗粒状物料，也可用部分掺入干物料的办法干燥粘性膏状物料或含水量较高的物料，并已成功的用于溶液物料（料浆）的造粒干燥中。国内回转圆筒干燥其直径一般在0.43m个别的达5m。干燥器长

15、度一般在230m，也有高达50m的。甚至更长的。一般L/D在610。所处理的物料含水量范围为3%25%，也有高达50%的干燥后的含水量可达到0.5%左右，甚至可以达到0.1%。物料在干燥器内的停留时间在5min到2h。气流速度，对粒径为1mm左右的物料，气速在0.31.0m/s范围，对粒径在15mm的物料，气速在1.22.2m/s范围内。回转圆筒干燥器的优点是生产能力大、适用范围广、流体阻力小、操作上允许波动的范围较大、操作方便。缺点是设备复杂庞大、一次性投资大、占地面积大、填充系数小、热损失较大。回转圆筒干燥器载物料和载物体并流操作时，筒体内物料温度即使在出口处也很接近气体的湿球温度，这说明

16、干燥过程基本上是在等速干燥阶段进行。即水分主要从粒子表面蒸发而无降速干燥阶段。这是因为当粒子与气流接触时，水分从表面蒸发，但当粒子埋入料层后，水分几乎停止蒸发。这时粒子内部的水分继续想表面扩散，当粒子在漏出料层与气流接触时，粒子表面又有自由水分存在。使粒子温度一直维持在气流的湿球温度附近。故可认为此干燥过程仅仅是物料与气体之间的外部传热，传质过程。筒壁和抄板与气流接触时被加热，而与物料接触时被冷却，但是由于变化周期短，温度变化幅度很小所以筒壁温度基本上可认为是一个常数。此外由于物料对筒壁传热系数大于气体对筒壁的传热系数，故筒壁温度实际上接近料温，另外物料只有很薄的物料被加热，故此料层中心升高的

17、温度极少。根据许多资料表明，热传导的热量所占比例很小，只有在分格式转筒中才占30%左右。回转圆筒干燥器中一部分热量是颗粒辐射传热，这时粒子表面接受辐射热。在化工干燥作业中，气体温度一般不太高，故辐射的热量在最佳条件下不超过物料在干燥器中的热量的6%所以在大多数场合下，在热力计算中不予考虑。回转干燥主要是属于对流干燥，热能以对流方式由热气体传给与气流直接接触的湿物料表面，再到表面传质物料内部这是一个传热过程。水分从物料内部以液态或气态扩散，透过物料层而达到表面，然后水分通过物料表面的气膜而扩散到载热体的主体 ，这是一个传质过程。所以干燥是由传热和传质两个过程组成，两者之间是相互联系的。干燥过程得

18、以进行的条件，必须使被干燥物料表层所产生的水分或其他蒸汽的压力大于载热体中水分或其他蒸汽的分压，压差越大，干燥过程进行的越迅速。为此，载热体需及时的将汽化的水气带走，以保持一定的汽化水分的推动力。所以，在回转圆筒干燥器中都设有鼓风机和引风机。2 设计初始参数的确定2.1已知参数（a） 被干燥物料名称：原煤（精煤加尾煤混合煤）；（b） 产量： G=3t/h;（c） 物料进口含水量：=15%；（d） 物料出口含水量：3%；（e） 流向的确定：并流湿物料和载热体的流向有并流和逆流两种，也有并流和逆流合用的。 注：以上为设计题目给定的已知条件。2.2其他所需参数的确定 2.2.1并流适用于下列物料的干

19、燥（a） 物料在湿度较大时，允许快速干燥而不会发生裂纹或焦化现象。（b） 干燥后物料不能耐高温，即产品遇高温会发生分解、氧化等变化。（c） 干燥后的物料吸湿性很小，否则干燥后的物料会从载热体中吸回水分，降低产品质量。2.2.2逆流方式适用于下列物料（a） 物料在湿度很大时，不允许快速干燥，否则物料发生龟裂现象。（b） 干燥后的物料可以耐高温，不会发生分解氧化等现象。（c） 干燥后的物料具有很大的吸湿性。（d） 要求干燥的速度大，同时又要求物料干燥程度大。（e） 被干燥的物料为原煤，为了避免着火，采用并流操作。在物料的入口处干燥介质温度高，而物料的湿含量也较高，不宜发生着火现象。（f） 载热体的

20、确定：烟道气载热体及其最高温度的确定在于被处理固体物料的性质及其是否允许被污染等因素。被处理物料为原煤，不怕污染，但温度不能太高。采用混入空气（得到适当的温度）的烟道气作为载热体，可以得到较高的体积蒸发率，还可以节省能源，降低成本。（g） 物料的视比重:ARD=1.75t/m真比重TRD：褐煤：0.81.35t/m烟煤：1.251.50t/m无烟煤：1.301.80t/m 考虑到作为生物煤的原料，煤质不是很好，大致介于烟煤和褐煤之间，而又无定量的比例，拟取真密度为1.25t/m， 根据经验公式：ARD=0.2+0.78TRD （2.1） =0.2+0.78×1.25 =1.175t/

21、m (h)物料粒度分级：R50mm 煤炭粒度分级：摘自文献8表2.1 烟煤和无烟煤的粒度等级粒度名称粒度（mm）特大块>100(<300)大块>50100混大块>50中块>2550,>2580小块>1325混中块>1350,1380混块>13,>25混粒煤>625粒煤>613混煤<50末煤<13,<50混煤<6表2.2 褐煤粒度分析粒度名称粒度（mm）特大块>100大块>50100混大块>50中块>2550,>2580小块>1325末煤<13,<25此

22、外，为方便设备的设计和操作，排除大块煤的处理情况（须在前期做预处理），被干燥设备处理粒度<50的煤特殊情况另作处理。（i）煤的比热:C=0.4cal/(g·)室温下的煤的比热范围在0.20.4cal/(g·)温度在0350之间，比热随温度的增加而增加，在3501000之间随温度的增加而降低。由湿物料的干燥过程分析可知，干燥过程中煤的温度接近气流的湿球温度，不会很高（介于0350之间）。考虑到温度比室温要高一些，拟取C=0.4cal/(g·)原煤的堆积比重：=0.81t/m表2.3 常用散料特征物料名称堆积密度（t/m）烟煤0.75褐煤0.66无烟煤（粒度&l

23、t;12）0.88煤灰0.61无烟煤（统煤）1.01.25厂家物料的大致状况：粒度小于12mm的占3/5左右，粒度在1250mm的占2/5，煤质介于烟煤和褐煤之间。取=（0.75+0.66）×2/5×1/2+0.88×3/5=0.81t/m (j) 物料的入口温度=10 此即工作的环境问题：厂家在沈阳。因适应北方的各种温度，但是冰冻的情况例外，另作处理。初取=10。物料的出口温度=75。 (k) 干燥介质进口温度：t=600 (l) 干燥介质出楼温度：t=80 以上参数（11）（12）（13）（14）的选择参考现有的煤用回转圆筒干燥器的操作参数确定。 (m) 气流

24、速度：3kg/s·m 圆筒截面气流速度一般为0.555.5kg/s·m表2.4 粒子大小和密度与截面气流速度的关系堆积密度kg/m粒子大小35010001400180022000.320.512537.548510>2133548610712摘自文献15被干燥物料的堆积密度为810kg/m小于1000kg/m粒度大于2，查表，拟取气流速度为3kg/s·m。(n) 掺入冷空气的湿含量：x=0.00065kg水/kg干空气。(o) 掺入冷空气的温度：10空气干燥冷空气的含量较低，取0.0065kg水/kg干空气（参考资料鞍钢工业炉设计资料有关烟道气与空气混合气的

25、计算）。冷空气的温度，大致取平均气温10。(p) 燃烧原料：重油厂家推荐重油，选用密度较大发热量较低的重油C造价相对较低，还可以在降低成本。(q) 重油的有关参数密度：0.931.00g/cm化学成分（%质量）：C83.03、H：10.48、O：0.48、NO：41、S：3.5、HO：2、灰粉：0.1；发热量（kcal/kg）：（高）10400、（低）9760；燃料理论空气量（m/kg）:10.3;燃料气量（m/kg）:CO:1.549、HO：1.176；SO：0.0245、N：8.15；计：10889；最大CO：16.34。2.3混合气的参数计算烟道气的入口温度初步定为600，新鲜空气的温度

26、取环境温度10，1kg重油C燃烧生成气体总量为10.889m，烟道气的比热容1.26kj/（m·）,重油C的发热量按保守算法取9760kcal/kg=9760×4.2kj/kg,设燃烧1kg重油需要加入新鲜空气量为Wm。计算则9760×4.2×1=（W+10.889）×1.26×（600-10）由文献15可知。得：=-10.889=55.141-10.889=44.252m则：冷空气的百分比为×100%=80.25%烟道气的百分比为×100%=19.75%混合气的湿含量：x=湿气体查高温烟道气的1X图，可得湿球温度

27、为t=66.5,考虑到干燥过程中有降速干燥阶段，物料有升温，物料出口温度定为75，干燥介质的出口温度定为80。3 物料衡算和热量衡算在干燥的任务给定后，进行物料衡算和热量衡算，来解决去除多少湿分，消耗多少干燥介质，需要多少热量定额问题。3.1 水分蒸发量 已知以产品来表示的产量为G=3t/h=3000kg/h=0.84kg/s 已知物料进口含水量和出口含水量为=15%、=3% 转换为以湿物料来表示的产量G=0.84 （3.1） 将湿基含水量换算成为干基含水量：c=c= 绝干物料量G：G=G（1-）=0.84（1-0.15）=0.816kg/s （3.2） 则水分蒸发量：W=G（c-c）=0.8

28、16(0.176-0.031)=0.12kg/s （3.3）3.2 空气消耗量 已经查得热气体的湿球温度t=66.5，另外已知物料的比热容C=0.4kcal/(kg·),=10,=75,t=80,由此无法求出离开干燥器的气体含水量x, 所以要有热量衡算求出空气消耗量L（kg/s）。（水的比热C=1kcal/(kg·)） (1)蒸发水分量所需的热量q: q=W(595+0.46·t-) （3.4） =0.12(595+0.4680-10) =74.62kcal (2)物料升温（=10升到=75）所需的热量q: q=G·C(-) （3.5） = G·

29、;（C+C·C）·(-) =0.816(0.4+0.031)(75-10) =22.86kcal (3).热损失q: q=0.2(q+q) =0.2(74.62+22.86) =19.5kcal 需要的总热量：q=q+q+q =74.62+22.86+19.5=116.98lcal (4)空气的消耗量 L= （3.6） =0.91(kg/s) 离开干燥器的气体含水量： x = （3.7） 由此查得露点t=58,气体温度80，露点温度5822，满足要求。（参照文献15，实际设计时，在干燥器的出口气体比露点温度约高15左右）。4 规格参数的设计和确定4.1筒体直径 回转圆筒的直

30、径可根据气体的最大流量计算。 气体离开回转圆筒干燥器时的流量为： =L=0.91（1+0.149）=1.047（kg湿气体/s） （4.1） D=0.67m。取D=1.0m。 （4.2） 式中：空气消耗量L=0.91kg/s;尾气湿度x=0.149kg水/kg干空气； 气流湿度v=3kg/(m·)。4.2容积散热系数 =0.081kcal/(m·) （4.3） 式中：离开转筒式的流量，=1.047kg(湿气体)/s; F圆筒横截面积 ，F=D，（D=1m）。4.3筒体长度物料在转筒的每一部分都有水分蒸发，为了计算方便，将物料在转筒中的移动分成三段，给预热段、蒸发段、加热段。

31、4.3.1预热段长度z 预热段物料接受自干燥介质传给的热量，即将物料的温度由加至干燥介质的湿球温度t，此段水分不蒸发。=GC(t-Q=G(CC)(t-Q) （4.4） =0.816(0.4+0.176) =26.56kcal设预热段内加热损失20%，则，高温烟道气传给物料的热量为1.2，所以q=1.2=1.2kcalq=t （4.5） （4.6）式中:t热介质进口温度，；G绝干物料量，kg；热介质在预热段下降后的温度，；干燥介质的湿球温度，；湿物料进口温度, ；c物料的比热容,kJ/(kg)；x初始湿含量,%；C物料进口时干基含水量，%。空气消耗量，kg/s。可由下式求得： q=1.2=L(0

32、.24+0.46x)(t-) 31.872=0.91×(0.24+0.46×0.019)(600-) 解得，=446 t= z= （4.7） 4.3.2蒸发段长度z 在蒸发内，干燥速率为一常数。热量全部用于蒸发水分。水分的汽化量与传给物料的热量成正比。热风状态铅等焓线变化，水分蒸发量为W，蒸发温度在t时，水的蒸发潜热，此段内的蒸发热量为水分蒸发量为0.118kg/s，蒸发温度在t=66.5,此时水的蒸发潜热为=2342kj/kg=2342/4.2=557.6kcal/kg.（摘自文献12 插值）此段内的热量=0.118×557.6=65.80(kcal/s). （

33、4.8）加热损失率20%，则空气传给物料的热量：q=1.2=1.2×65.80=78.96(kcal/s)q1.2=L(0.24+0.46xx)（-t）式中：t干燥介质在蒸发段下降后的温度。解得：t=110= （4.9）z= （4.10）4.3.3加热段长度z加热段内物料自t=67.5升至=80，此段内热量为：=GC（ G（C+CC() （4.11） =0.816(0.4+0.031 =4.75kcal式中：C物料出口时干基含水量。加热损失20%，则空气传给物料的热量： （4.12）z= （4.13）4.筒体总长度zz=z+z+z=1.034+7.83+5.03=13.89m取z=1

34、4m.4.4转筒的转速和倾斜度的选择 4.4.1转速回转圆筒干燥器的转速范围n为18rpm,设计转速时控制筒体外径圆周线速度不超过1m/s。筒体的转速一般为：n=4.4.2筒体的斜度筒体的斜度习惯上取筒体轴线倾斜角的正弦，S= sin,倾角的大小与筒体的长短及物料地停留时间有关，干燥器的斜度一般为S=00.1，相当于与水平线成08角，一般取1.53而不超过6。取S=5%=0.05，则=arcsinS=arcsin0.05=2.87修正，则S=sin3=0.052344.5 停留时间物料在转筒内的停留时间，必须大于物料干燥所用的时间，才能保证产品的干燥要求，物料在筒体内的停留时间与筒体的长度、内

35、径、转速、水平倾角、结构（有无抄板）及物料自然倾角等因素有关，筒内有抄板、并流操作地物料平均停留时间：= （4.14）式中：z转筒长度，z=14m；S转筒倾斜度， S=0.05234；n转筒转速，n=6prm； D转筒直径，D=1m;气体流量，=1.047kg/s；绝干物料量，=；颗粒平均直径，则： =（12.3-1.6） =742=12.4min 依据文献13，物料的平均停留时间在530min，满足要求。4.6填充系数某一截面上的填充系数等于物料层的截面积与整个筒体截面积之比；某一段长度内的平均填充系数等于该段长度内装填物料占有体积与该段长的有效容积之比；干燥器内的填充系数也等于平均停留时间

36、和单位时间内加料体积和转筒干燥器的体积之比，即 （4.15）式中：物料层截面积， 物料流通量，（为系数，G为产量），t/h； （4.16） （一般） 物料密度，； 单位时间内的加料体积，； （4.17） 平均停留时间，s，； 物料移动速度，； （4.18） z筒体长度，m 则， 转筒干燥器的适宜填充系数为8%13%，一般不超过25%。满足要求。4.7热风系统加热形式的选择热风发生器是回转圆筒干燥器等热风型干燥装置中不可缺少的辅助设备之一。被干燥物料中的水分主要是借助热风来传递热量、蒸发水分。所以热风生成方式除与干燥物料的性质、成品质量要求、干燥工艺以及燃料供应条件外，还要结合装置投资费用及操作

37、、自动化控制程度等各方面的因素综合考虑，合理选择适当的热风加热型式通常有两种加热型式；直接烟道气式和间接换热式。选择直接烟道气式。直接式热风加热装置，采用燃料直接燃烧形成热风。它将直接与物料接触加热干燥。该种方法燃料的消耗量约比用蒸汽或其他间接加热器减少一半左右。因此，基于不影响产品质量（煤的清洁度不要求）指标，选择使用直接式烟道器。燃料选择液体原料：重油，造价低可以降低成本。重油经燃烧反映后得到的高温燃烧气体进一步与外界空气接触，混合得到所需的温度后进入回转圆筒。4.8鼓风机或引风机的选型选择风机装在回转圆筒之后。在干燥装置中，风机所需要的风量是根据湿空气的体积流量V而定的。 湿空气的体积可

38、由干空气的质量与湿容积的乘积求取，湿容积V为： V=（0.773+1.244x） （4.19） 式中：x风机所在处的空气湿度，x=0.149； t风机所在处空气的温度，小于尾气温度，取t=80； L空气消耗量，L=0.91kg/s; 因此，湿空气的体积流量V为： V=LV （4.20）=0.91=1.13（L/s）选择风机需考虑漏风及储备，所以上述的实空气流量需乘以系数1.5，即： （4.21）选择风机时，所需的风量参数，根据流体的阻力而定。表4.1干燥系统各部分的流体阻力：表4.1 干燥系统各部分得流体阻力项 目流体阻力（pa）燃烧室负压炉箅下有鼓风机-20炉箅下没有鼓风机-500-600回

39、转圆筒干燥器流体阻力100150旋风除尘器得流体阻力600800干燥装置中所用的风机一般都采用离心式风机。回转圆筒一般时在负压下进行操作。选择低压离心通风机。风机制造厂把离心通风机的传动方式规定为六种形式：A式无轴承箱，以电机直连传动；B式悬臂支撑，皮带传动，皮带轮在轴承之间；C式悬臂支撑，皮带传动，皮带轮在轴承外侧；D式悬臂支撑，以连轴器传动；E式双支撑装置，皮带轮在外侧；F式双支撑装置，连轴器传动。无特殊要求选择A式即可，结构简单，占地少。离心式通风机的旋转方向和风口位置，可以自主选择。视操作观察方便而定。推荐干燥装置中常用的离心式通风机得型号有：4.72.11、T4.72、4.49。4.

40、9旋风分离器和进、出料装置在干燥过程中，会产生粉尘，在煤的干燥过程中，粉尘也是产品，粉尘飞失，不仅增加各种原料、燃料和动力消耗，增加产品成本，而且污染环境，因此回收粉尘时关系到低成本保护环境的重要问题。所以需根据物料特性、含物料量和物料颗粒度，以及物料温度和所要求得压力损失选用适当的旋风分离器，将被干燥取料回收。旋风分离器是广泛应用的一种除尘设备。其特点时结构简单、造价低廉、制作容易管理方便、操作可靠、普及性能好。对于含尘量很高的气体也同样可以直接分离，并且压力损失也小。而且旋风分离器对数微米以上粗粉尘非常有效，很适合回转圆筒干燥器的粉尘回收。使用旋风分离器时注意防止卸灰时漏风，影响除尘效率，

41、要在下部设集灰斗，集灰斗下配闪动阀或回转阀。常用的旋风分离器主要有XLT/A型旋风除尘器、CLG型多管除尘器、XLP型旋风除尘器等。XLT/A型除尘器净化能力从17042780m/h，能满足不同的要求，采用较为普遍。这里我们也选择XLT/A型旋风分离器。进料选择用皮带机运到料斗，经料斗的控制机构、定量加料器通过加料斜管进入干燥器。出料也选择用皮带输送机。5 回转圆筒干燥器得结构设计回转圆筒干燥器的主要部件有筒体、滚圈、托轮、当轮和传动装置，还包括筒体上的齿圈和减速器、密封装置及其他附属设备。5.1筒体设计筒体是回转圆筒干燥器的基体。筒体内既进行热和质得传递又输送物料，筒体得大小标志着干燥器的规

42、格和生产能力。筒体应具有足够得刚度和强度。在安装和运转中应保持轴线得直线性和截面的圆度，这对减少运转阻力及功率消耗，减轻不均匀磨损，减少机械事故，保证长期安全高效运转延长回转圆筒寿命都十分重要，必须根据这一要求来设计圆筒。筒体得刚度主要是筒体的截面在巨大的横向切力作用下，抵抗径向变形的能力。筒体的强度问题表现在载荷作用下产生裂纹，尤其时滚圈附近筒体。筒体材料选用Q235钢，筒体采用焊接结构，焊接采用对接焊，焊接结构按GB98588规定。5.1.1筒体结构组成1、跨度及筒体厚度干燥器采用双挡支承，确定两端悬伸长度支点位置除考虑结构要求外，应按等弯矩原则设计，一般取（0.560.6）Z。取：z=0

43、.57,圆整为z=8m=8000mm筒体材料取Q235A。表5.1 干燥器得筒体厚度与直径得关系（统计值）筒体直径D（m）<11.11.31.3222.62.63筒体厚度（mm）810121416/D0.0080.0090.00770.00920.0060.0070.00540.00620.0053筒体厚度与很多因素有关，筒体的最小厚壁，按下式校核： （5.1）式中，R筒体半径，R=500mm；筒体材料在操作温度下的屈服应力，=2000kgf/cm=196MPaK抄板与圆筒质量得比例系数，对于升举式抄板，k=1.6；C材料得腐蚀裕度，取C=0.3mm则：参考表的统计值，考虑筒体较长，还有

44、磨损，取2、挡轮及齿圈在筒体上的位置为使齿圈的齿合少受热膨胀得影响，齿圈应临近挡轮的支承装置处，其距离近似等于筒体直径1m。3、干燥器筒体内的装置为了在进料端使物料容易前进，筒内闭上焊有2m左右得螺旋导板。为了使干燥器内气固相之间的传热、传质效果好，采用抄板结构。抄板的任务在于使转筒每转一次时，物料有尽可能多次的倾撒，使物料在转筒得整个横截面上均匀撒布，以保证物料和载热体有良好的接触，提高转筒得填充度，以及使成品和沿着转筒流动时分了层的烟道气有强烈的混合。（1）螺旋导板螺旋角需小于物料得自然倾角，这里取30。为了使下料管不和螺旋导板相冲突，宽度取为0.1m。螺旋导板需要有一定的耐磨性，厚度加大

45、取为8mm。（2）抄板A.抄板形式原煤得颗粒不均匀，采用升举式抄板。当转筒旋转时，抄板将物料堆积处带起来，分别代到各种高度，倾撒下去以增加物料与气体的接触面积。此种抄板会引起气体的分层现象，并随着转筒转速的减小和转筒直径的增加而增加。采用此机构的干燥器的干燥内闭易于清洗，但 图5.1 抄板转筒的填充率较低。B.抄板块数抄板的块数与圆筒的直径有关，一般块与圆筒直径的有关系是：n=（1014）D(D为筒体得直径)。C.抄板几何尺寸抄板半径方向的高度h与圆筒直径D的关系如下表：表5.2抄板半径方向的高度h与圆筒直径D的关系表5.2 抄板抄板形式项目升举式扇形式圆筒直径D，m11.2 1.6 2.0

46、2.2 2.2 2.811.6 2.0 2.22.5 2.8h/D0.2 0.156 0.125 0.12 0.112 0.10.075 0.006 0.086 0.077筒体直径D=1.0m,n=（1014）D=1014,取n=12,查表h/D=0.2, h=0.2D=0.2=0.2m.折回段可以0.5 h=0.1m,夹角取为135。抄板厚度，考虑磨损取为8mm。（3）保温层为了减少热量损失，并且为了安全运行、改善操作条件，需要在筒体外加保温层。设备壁温接近物料的温度取80。表5.3 常年运行工矿允许最大散热损失设备壁温（）50100150200250300350400450500允许最大散

47、热损失W/m5893116140163186209227244262查表并插值计算允许的最大散热损失：Q= （5.2）A.根据允许热损失，计算保温层厚度：选择单层保温结构。D （5.3） （5.4）式中：D保温层外径，m；D设备外径，D=1000+2×10=1.020m；安装容重下的导热系数；保温层表面向大气的放热系数；T外表面温度，T=80；T环境温度，T=10；保温材料取泡沫石棉。表5.4 常用保温材料性能材料名称密度kg/m常温导热系数W/（×）导热系数参考方程泡沫石棉500.053摘自文献6 （5.5） =0.053+0.0001410 =0.0544W/（

48、3;）式中，常温导热系数，W/（·）T使用温度，T=80；表5.5 室内及室外的值室内、室外风速，m/s保温体形状室内51015直径2m圆筒体直径>2m的圆筒体或平壁面室内操作，直径小于2m，选择=1.16 W/（·） 图58 齿 圈由于运输和安装的需要，齿圈制成两半装配式的，结合面用螺栓连接。齿圈的安装采用鞍座式联结结构 。5.5.3传动装置计算1、转动功率的确定设计依据： 物料的休止角，摘自文献14（1）用佐野公式计算 （5.67）圆筒内物料运动需要的功率： （5.68）充满度系数，；充满度系数， =0.825kw圆筒旋转需要的功率： kw 其中：转动部分重量，

49、N=圆筒支承部分摩擦耗功率： （5.69） 其中：托轮直径，； 转筒部分重量，12.6t=12600kg； 筒内物料的重量，=812kg； 轴承摩擦系数，取； 托轮轴轴承处直径，m； 滚圈直径，； 圆筒倾角，； 滚圈和托轮之间的接触角，kw传动所需的总功率：kw电动机功率：kw由于减速机与传动装置的动力损失为10%，电机功率改为：选用电机。（2）采用杜马公式计算 （5.70）其中：填充率，0.091； K升举式抄板系数，1.6。则：kw电动机功率：kw由于减速机与传动装置的动力损失为10%，电机功率改为：考虑其他的物料因素，并加上一定的波动余量，选用电机结论：选用电机电机型号Y132M16，额

50、定功率4kw,同步转速1000rpm。2、传动装置的确定总速比： 一般齿轮比为78，取则减速机的速比为：按功率4kw，进轴转速为1000rpm，速比为22.2，选用减速机。3、齿轮的计算齿圈分度圆直径根据表5.9确定表5.9 齿圈分度圆直径与筒体直径的关系D，m>3.5<3.51.51.61.61.8取由表5.6中查得模数m=10mm则，齿圈齿数：取小齿轮数：一般，优先采用奇数。取奇数。修正齿轮传动比：修正减速机速比：按接触强度计算齿圈宽度：式中：N按计算功率加上一定的余量，取； 集中载荷系数，取1.1； 动载荷系数，因齿轮圆周速度较低，可取； 许用接触应力，=2.42HB（MPa） 齿轮材料用ZG310570正火处理，取硬度HB=200。取个效率。所以；=5.14cm=51.4mm齿圈宽度取90mm，小齿轮的宽度，考虑筒体的轴向窜动，要比齿圈的宽度大，。5.6减速器的选型5.6.1按强度选用减速器转筒载荷的特点是连续、平稳、不经常启动。设计功率：由电机的计算功率加上一定的波动余量取4kw。按i=22及查表，得ZSZ22.4IZBJ19004885.6.2校核热功率，查表得环境温度系数，负荷率系数（每天24小时连续工作），功率利用系数（P/），查表ZSZ200，P，自然通风，可以通过。以上表格均由文献1选用减速器及型号为ZSZ20022.4IZBJ19