烘干车间工艺课程设计.doc

水泥工业热工设备课程设计说明书 学校代码： 学 号： 水泥工业热工设备课程设计说明书题 目：10.00t/h烘干车间工艺设计学生姓名：学 院：学院系 别：系专 业：班 级：指导教师：二 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；收尘器目 录引 言1第一章 原始数据及设计条件21.1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32.1回转烘干机产量32.2烘干机的水分蒸发量32.3 回转烘干机的操作方式32.4烘干机功率42.5物料在烘干机内的停留时间4第三章 燃烧室热平衡计算53.1干燥无灰基转化为收到基的计算53.2空气量、烟气量及烟气组成计算53.3热平衡计算63.3.1收到热量63.3.2支出热量6第四章 烘干机热平衡计算84.1收入热量84.2支出热量94.3烘干机的热耗和热效率10第五章 燃烧室设计计算115.1耗煤量计算115.2 燃烧室炉膛容积计算115.3喷煤嘴直径计算115.3.1空气用量125.3.2 一次风用量及风速125.3.3喷煤嘴直径125.4燃烧室鼓风机选型125.4.1 要求鼓风量125.4.2 鼓风机压力125.4.3 鼓风机选型13第六章 除尘系统136.1 烘干机废气量136.2 除尘器选型计算136.2.1 旋风收尘器选型及阻力计算136.2.2 袋式收尘器选型及阻力计算146.2.3 除尘风管直径156.3 排风机选型166.3.1 进排风机风量166.3.2 除尘系统总阻力176.3.3 排风机选型176.4 废气排放浓度和排放量186.4.1 废气排放浓度186.4.2 废气的排放量18结 论19参考文献19烘干车间工艺流程图引 言 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。同时随着国家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年以前率先完成国家对单位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内容和方法，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：=20% 6.矿渣终水分：=1% 7.进烘干机烟气温度：=800 8.出烘干机烟气温度：=120 9.进料温度：=20 10.出料温度：=110 11.烘干机筒体表面温度：=130 12.环境温度：=20 13.大气压力：P=99992Pa 14.燃烧室类型：煤粉燃烧室 15.煤的热值：=27810（kJ/kg） 16.煤的工业分析：（kJ/kg）3.507.8944.462781017.煤的元素分析：80.306.1011.61.40.6100.0018.煤粉燃烧室热效率：=0.919废气出烘干机含尘浓度为10g/N20.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或= （2-1） 式中： 回转烘干机的产量（按含有初水分的湿物料计算） G回转烘干机的产量（按含有终水分的湿物料计算）V回转烘干机容积 ;物料的初水分，%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=37 。 2.2烘干机的水分蒸发量 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：Y225M-6电机转速：3.2r/min 电机功率：P=30kw根据以上计算的值和烘干机产量的要求 G=10 t/h .选用烘干机规格 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 （2-3） 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;烘干机物料堆积密度，；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 ,此处选。电机转速，；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 2.5 物料在烘干机内的停留时间 （2-4）式中：物料休止角， 摘自硅酸盐工业热工基础表14-7得 P776 烘干机内结构阻碍物料系数 摘自硅酸盐工业热工基础 烘干机倾斜角 tan 摘自硅酸盐工业热工基础 表 5-1 P112 min第三章 燃烧室热平衡计算31干燥无灰基转化为收到基的计算 （3-1） （3-2）同理可得： 32 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C71.385.955.955.95H5.422.711.362.71O10.310.322-0.322N1.240.0440.04426.35S0.530.0170.0170.017W3.500.1940.194A7.61合计100.007.0055.952.9040.01726.39435.265当a=1.2时烟气中过剩量（1.2-1）7.005=1.401kmol烟气中过剩量kmol1.4015.27实际烟气量烟气组成（%）烟气体积（N/kg煤粉）5.952.9040.0171.40131.66441.9414.196.920.0413.36475.50100.001.3330.6500.0040.3147.0939.394理论空气用量为N/kg煤粉实际空气用量为N/kg煤粉理论烟气量为N/kg煤粉实际烟气量为N/kg煤粉33 热平衡计算图：3-3-1 燃烧室热平衡如图3-3-1平衡范围：燃烧室平衡基准：1kg煤粉，03.3.1收到热量（1）煤粉化学热： kJ/kg煤粉 （3-3）（2）煤粉量热为： （3-4）查资料新型干法水泥工艺设计手册知煤粉在20时平均比热=1.26（3）空气显热为：设混合用冷空气量为查资料知：干空气在20时平均比热3.3.2 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800，烟气总量=不同气体在800时平均比热见表3-2：不同气体在800时平均比热、烟气量 表:3-2气体名称空气800时平均比热2.1401.6682.1861.4501.3671.385烟气量1.3330.6500.0040.3147.093摘自：硅酸盐工业热工基础 表：4-13（2）燃烧室损失热量的计算如下：燃烧室热效率：=0.9 （3-5）（3）热量平衡收入热量=支出热量得：烟气总量及烟气比热分别为：800时烟气的平均比热为第四章 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：（1） 进烘干机热烟气带入热量： kJ/kg水 (4-1)式中：进烘干机热烟气带入热量，kJ/kg水;蒸发1kg/水需要的热气体量，进烘干机烟气温度，进烘干机热气体平均比热，（2）进烘干机湿物料带入热量： (4-2)式中:进烘干机湿物料带入热量，kJ/kg水; 进烘干机物料初水分，% 出烘干机物料终水分，% 进烘干机湿物料的温度， 水的比热，=4.1868 绝干物料的比热，查资料知：20时=0.84(3) 总收入热量=+=（1147.2+157.29）kJ/kg水;42 支出热量120时不同气体的平均比热、废气量如表4-1120时不同气体的平均比热、废气量 表：4-1气体名称120时不同气体的平均比热1.7301.5091.8281.3211.2971.302废气量（）1.3330.6500.0040.3147.09312.945（1）蒸发水分及水汽带走的热量：=2490+ （4-3）=2490+1.878120=2715.36 式中： 蒸发水分及水汽带走的热量， 每千克水在0是变成水蒸气所需的汽化潜热， 水蒸气由0升至时的平均比热， 出烘干机废气温度，（2） 出烘干机废气带走的热量： （4-4） 式中： 出烘干机废气带走的热量， 出烘干机废气的比热， 出烘干机废气温度，120 出烘干机废气量，（3）出烘干机物料带走的热量 （4-5） 式中： 出烘干机物料带走的热量， 出烘干机物料温度，1104）烘干机筒体散热损失： （4-6）=302 式中: 烘干机筒体散热损失， 烘干机筒体散热表面积， 烘干机直径， 烘干机长度， 考虑到滚筒和大齿轮等所增加的表面系数 筒体外表面平均温度， 周围环境温度， 烘干机每小时水分散发量， 传热系数，见表4-2回转烘干机筒体表面传热系数 表4-2： （）外界风速（m/s）02468100509211513214815063106131148164总支出热量 5）热量平衡收入热量=支出热量得：43烘干机的热耗和热效率热耗： 热效率：第五章 燃烧室设计计算51 耗煤量计算耗煤量为： （5-1） （5-2） （5-3）式中： 烘干机的煤耗， 烘干机的煤耗， 燃烧室耗煤量， 燃烧室热效率52 燃烧室炉膛容积计算：燃烧室炉膛容积： （5-4）式中： 燃烧室炉膛空间容积， 燃烧室炉膛容积热强度，煤粉燃烧室的一般为 。53 喷煤嘴直径计算531 空气用量每千克煤实际空气用量（=1.2）时为：每秒钟空气用量为：转换为工作状态为：532 一次风用量及风速可燃挥发份含量为： 煤粉燃烧室的主要操作参数 表：5-1 物料种类挥发份含量一次风量一次风速二次风速空气过剩系数无烟煤291520121618221.2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%则一次风用量一次风速取25m/s533 喷煤嘴直径喷煤嘴直径m （5-5）取外径为=172mm的喷煤嘴如果用两个喷煤嘴，则喷煤嘴直径为外径取=124mm的喷嘴54 燃烧室鼓风机选型541 要求鼓风量燃烧室总风量：考虑50%的风量储备，要求在工作状态下的鼓风量为：鼓风机风量542 鼓风机压力煤粉燃烧室一次风鼓风机压力一般为2000-3000Pa543 风机选型9-19-4 型高压离心通风机 表：5-2 转速r/min全风压风量出风口方向电动机型号电动机功率传动方式电机外形尺寸 电机质量 29004112 2504Y112M-24A435587715 43第六章 除尘系统6.1 烘干机废气量 (6-1) 式中： 出回转烘干机废气量， ；烘干机每小时蒸发水分量， ； 蒸发1kg 水需要的热气体量， 水；水汽的密度， 。烘干机废气量：6.2 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621 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，则进入旋风收尘器风量为： 2. 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 ，则进入旋风除尘器含尘浓度为： 3旋风收尘器选型 表 6-1：型号筒径 mm净化能力 筒数CLT/A47.5Y75011680250004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6.4-2 624页由以上可算得：进风口宽度： （6-2）截面积： （6-3）进口风速：（）4旋风除尘器总阻力计算 （6-4）式中： 旋风除尘器的流体阻力， ； 粉尘浓度， ； 空气密度， ； 旋风筒阻力系数对Y 型出口， ； 进口风速， W=6.02。 （）6.2.2 电收尘器选型及阻力计算 1. 进入电收尘器风量考虑该段漏风5%，并考虑设备及管道散热，进袋收尘废气温度降至，则进入除尘器风量为： （）2. 电收尘器选型：根据以上计算可选用GD7.5B管极式电收尘器 GD7.5B型电收尘器技术性能 表：6-2技术参数 处理风量() 电场风速（m/min）有效断面积（）气体允许最高温度（）收尘器阻力（）进口气体含尘浓度（）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6.4-34 P6773. 电收尘器阻力计算 电收尘器阻力以 计算。6.2.3 除尘风管直径 除尘风管直径可按下式计算： （6-5）除尘风管风速，一般倾斜管道=1216 m/s；垂直管道=812 m/s,水平管道=1822m/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5-18 P130。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，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高的除尘风管80090010008509503.0-3.53.5-4.04.0-4.51 烘干机至旋风除尘器阶段：设该段以垂直风管计，取取外径920mm，壁厚，则管内径为管内实际风速：2. 旋风除尘至电收尘段设该段以倾斜风管计，取取外径800mm，壁厚，则管内径为管内实际风速：3.电式除尘器到排风机段设该段以倾斜风管计，取取外径850mm，壁厚，则管内径为管内实际风速：6.3 排风机选型6.3.1 进排风机风量考虑漏风5%，风量储备10%，进排风机温度将至80，则排风机的风量：6.3.2 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：6.3.3 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）如选用普通离心通风机，要求风机全风压： 排风机型号 表：6-4排风机型号转速全风压 风量出风口方向电动机型号电动机功率传动方 式外形尺寸 质量4-72-8型离心通风机16002478-181617463-323800Y180M-222C1541.512911715609 选自：新型干法水泥厂工艺设计手册972页 表15-126 如选用型锅炉引风机，要求风机风量： 可选用Y4-73-11（No9D）锅炉引风机:全风压：16501310pa 风量：2400041800电动机：型号：; 功率：22KW。6.4 废气排放浓度和排放量6.4.1排放浓度出烘干机废气浓度为1）考虑烘干机漏风量20%，则进入