含油污热解炉机电系统设计 (2)

摘 要本 文 主 要 阐 述 了 含 油 污 泥 热 解 油 炉 的 机 电 系 统 的 设 计 内 容 和 设 计 过 程 。 通 过 分析 含 油 污 泥 的 成 分 ， 得 出 含 油 污 泥 热 解 处 理 具 有 较 好 的 油 气 回 收 和 残 渣 再 生 利 用价 值 ， 可 实 现 污 泥 “零 排 放 ”。 设 计 的 热 解 油 炉 采 用 Y系 列 隔 爆 电 机 作 为 驱 动 元件 ， 采 用 两 级 硬 齿 面 直 齿 圆 柱 减 速 器 减 速 和 齿 轮 传 动 ， 通 过 变 频 器 和 PLC控 制 程序 使 热 解 油 炉 的 转 速 控 制 在 1r/min左 右 和 0.3r/min左 右 。 热 解 油 炉 的 加 热 装 置 为 燃气 燃 烧 器 。 为 保 证 热 解 炉 在 冷 车 起 动 预 热 过 程 中 反 应 筒 受 热 均 匀 ， 减 少 热 变 形 ， 采取 控 制 同 一 时 间 内 工 作 的 燃 烧 器 的 数 量 、 位 置 及 时 间 的 方 式 进 行 程 序 控 制 并 完 成 相应 的 PLC程 序 设 计 。 热 解 炉 热 态 停 车 采 用 低 速 盘 车 降 温 直 至 冷 态 的 停 车 控 制 方 式 ，同 时 此 设 计 还 完 成 了 热 态 盘 车 程 序 的 设 计 。 电 气 控 制 系 统 采 用 PLC作 为 主 控 机 、温 度 巡 检 仪 作 系 统 参 数 检 测 的 控 制 方 案 。 在 热 解 炉 的 主 要 部 位 设 有 温 度 传 感 器 和 压力 传 感 器 。关 键 词 ： 含 油 污 泥 ， 热 解 油 炉 ， 燃 烧 器 ， 可 编 程 逻 辑 控 制 器 ， 传 感 器目 录摘 要 . IABSTRACT（英文摘要） . 第一章 引 言. 11.1 课题的背景和意义 . 11.2 热解炉简介 . 21.3 项目来源 . 41.4 国内外技术差距 . 4第二章 设计思路与解决关键问题的方法. 62.1 运行条件与参数 . 62.2 设计思路说明 . 62.3 设 计 中 主 要 解 决 的 关 键 问 题 . 62.3.1 含 油 污 泥 的 处 理 方 法 . 62.3.2 热 机 炉 密 封 问 题 . 72.3.3 热 解 炉 的 转 速 控 制 . 72.3.4 热 解 炉 温 度 控 制 . 82.3.5 热 解 炉 的 压 力 控 制 . 82.3.6 反 应 室 内 燃 烧 器 的 布 置 和 点 火 控 制 方 法 . 82.4 整 体 方 案 可 行 性 分 析 . 82.4.1 炉 型 的 选 择 . 8第三章 机械部分设计 . 103.1 传动装置的基本要求 . 103.2 电机的选择 . 103.2.1 选 择 要 点 . 103.2.2 常 用 电 机 性 能 及 调 速 方 法 . 103.2.3 常 用 交 流 异 步 电 动 机 的 特 性 和 用 途 . 11 3.2.4 专 用 Y 系 列 异 步 电 动 机 的 特 点 和 适 用 范 围 .113.3 动力系统的设计 . 123.3.1 驱 动 扭 矩 计 算 .123.3.2 电 机 选 型 .153.4 传动机构的设计 . 153.4.1 速 比 分 配 . 163.4.2 减 速 机 的 选 用 . 163.5 主传动机构设计 . 183.5.1 齿轮配置的中心角 . 183.5.2 齿圈分度圆直径 DF2. 19 3.5.3 模数 m. 19 3.5.4 小齿轮和齿圈外型尺寸设计. 193.5.4.1 齿轮和齿圈材料选择. 193.5.4.2 齿轮齿形的选择. 213.5.4.3 齿轮尺寸的确定. 213.6 齿轮罩设计. 263.7 热解炉密封设计. 273.7.1 密封装置的基本要求. 273.7.2 密封装置组成. 273.8 润滑方式设计. 283.8.1 润滑油的选用原则. 283.8.2 主要润滑部位及方式. 28第四章 机电系统设计. 294.1 筒体转速设计. 294.1.1 传 动 系 统 速 度 控 制 . 294.1.1.1 变 频 器 的 工 作 原 理 . 294.1.1.2 变 频 器 调 速 的 优 点 . 294.1.2 变 频 器 选 型 . 304.1.2.2 变 频 器 容 量 的 选 择 . 304.1.2.2 变 频 器 电 流 的 选 . 304.1.2.3 电 机 转 差 率 的 计 算 . 304.1.2.4 变 频 器 频 率 设 定 . 314.2 燃 烧 器 位 置 设 计 . 314.3 燃 烧 器 的 选 用 . 324.4 燃 烧 器 的 点 火 方 式 选 择 . 324.5 燃 烧 器 点 火 PLC 控 制 程 序 . 334.5.1 I/O 清 册 . 334.5.2 状 态 图 . 344.5.3 PLC 控 制 程 序 . 374.5.4 PLC 控 制 梯 形 图 .374.6 反 应 室 内 温 度 控 制 . 374.6.1 反 应 室 温 度 控 制 原 理 . 374.6.2 控 制 程 序 说 明 . 374.6.3 控 制 梯 形 图 . 384.7 热 解 炉 温 度 和 压 力 检 测 . 384.7.1 压 力 检 测 方 法 和 作 用 . 384.7.2 温 度 测 控 . 39总 结 . 40参 考 文 献 . 41致 谢 声 明 . 42附 录 .43引 言1.1 课题的背景和意义 （ 1） 含 油 污 泥 的 定 义 和 来 源 ： 含 油 污 泥 主 要 包 括 含 油 固 体 和 泥 状 物 质 。 含 油 污 泥 主 要 来 源 于 人 类 对 石 油 产品 的 生 产 和 消 费 活 动 ， 如 油 田 炼 化 集 输 处 理 过 程 产 生 的 罐 底 泥 、 浮 渣 、 废 白 土 和落 地 原 油 等 。 但 人 类 对 于 含 油 污 泥 的 综 合 利 用 方 式 还 比 较 少 ， 处 理 含 油 污 泥 的难 度 大 。 因 为 含 油 污 泥 的 石 油 类 物 质 含 量 高 （ 干 重 含 油 量 一 般 在 10 以 上 ， 多 数可 达 20 30 ） ， 同 时 还 含 有 较 高 的 其 它 高 分 子 有 机 物 等 有 毒 有 害 物 质 。 随着 人 类 对 石 油 类 资 源 的 需 求 逐 渐 变 大 ， 含 油 污 泥 体 积 也 在 变 大 ， 若 对 含 油 污 泥不 加 以 处 理 就 直 接 排 放 ， 不 但 占 用 大 量 耕 地 ， 而 且 对 周 围 土 壤 、 水 体 、 空 气 都 将 造成 污 染 ， 必 将 对 环 境 造 成 危 害 和 影 响 。 含 油 污 泥 的 处 理 一 直 是 困 扰 石 油 石 化 行 业的 一 大 难 题 。由 于 不 同 作 业 产 生 的 含 油 污 泥 性 质 不 同 ， 还 没 有 一 种 工 艺 适 用 所 有 油 田 的 污 泥处 理 。 现 今 国 内 外 处 理 含 油 污 泥 的 方 法 一 般 有 ： 焚 烧 法 、 生 物 处 理 法 、 热 洗 涤 法 、溶 剂 萃 取 法 、 化 学 破 乳 法 、 固 液 分 离 法 等 。 尽 管 处 理 的 方 法 很 多 ， 但 都 因 针 对 性 不强 、 处 理 成 本 高 等 缺 点 没 有 推 广 。 近 年 来 学 者 针 对 含 油 污 泥 的 研 究 多 集 中 在 油 泥 中原 油 的 回 收 ， 关 于 剩 余 固 体 油 泥 净 化 处 理 方 面 的 很 少 。 大 部 分 油 田 处 理 含 油 污 泥 的方 法 都 仅 限 在 将 油 泥 中 的 原 油 进 行 回 收 ， 剩 余 固 体 堆 积 在 井 场 或 者 挖 坑 填 埋 。 这 种做 法 不 仅 不 能 有 效 的 处 理 油 泥 ， 而 且 对 井 场 及 其 周 围 农 田 的 土 壤 造 成 了 很 大 污 染 。目 前 ， 油 泥 已 经 被 国 家 列 为 危 险 废 物 。（ 2） 含 油 污 泥 中 的 水 、 油 、 泥 含 量 分 析含 油 污 泥 的 主 要 组 成 成 分 是 水 ， 油 ， 泥 沙 和 有 机 物 和 挥 发 性 物 质 。 其 中 泥 沙 的含 量 最 多 ， 其 次 为 有 机 物 和 挥 发 性 物 质 。 表 1.1-1 是 在 中 国 辽 河 油 田 采 样 的 油 泥的 各 项 指 标 分 析 。 测 量 方 法 为 ： 含 水 率 的 测 定 采 用 了 国 家 标 准 的 水 油 混 合 体 系含 水 率 的 测 定 方 法 ； 含 水 率 测 定 后 ， 采 用 索 式 提 取 法 测 量 固 体 中 的 含 油 率 ； 剩 余 的砂 和 杂 质 （ 含 有 机 物 和 挥 发 性 物 质 ） 经 过 滤 、 洗 涤 、 烘 干 、 静 置 ， 得 到 分 离 出 的 砂 ，称 重 得 出 泥 砂 量 ； 总 量 与 以 上 三 者 的 差 值 即 为 其 他 有 机 物 及 挥 发 性 物 质 的 量 。表 2.1-1 油 泥 的 各 项 指 标 13项 目含 量含 水率 (w/t)含 油率 %泥 砂量 %有 机物 及 挥 发（ w/t） （ w/t） 性 物 质 %1 7.82 4.51 59.4 28.272 8.40 4.91 67.5 19.193 9.28 5.04 68.1 17.58平 均 值 8.50 4.82 65.0 21.681.2 热解炉简介：（ 1） 热 解 炉 的 定 义 ：热 解 炉 是 对 散 状 粉 体 或 浆 状 流 体 物 料 进 行 加 热 处 理 的 热 工 设 备 ， 问 世 已 逾 百 年历 史 。 早 期 热 解 炉 广 泛 应 用 于 冶 金 、 化 工 、 水 泥 、 耐 火 材 料 等 行 业 ， 是 一 种 热 效 率较 低 的 热 工 设 备 ， 具 有 煅 烧 物 料 均 匀 ， 生 产 效 率 较 高 ， 易 于 控 制 调 节 、 操 作 维 修 方便 、 劳 动 强 度 低 、 环 境 污 染 小 、 适 合 于 连 续 自 动 化 生 产 等 特 点 。（ 2） 热 解 炉 的 组 成 ：热 解 炉 由 筒 体 、 传 动 装 置 ， 托 、 挡 轮 支 承 装 置 ， 窑 头 、 窑 尾 密 封 ， 窑 头 罩 及燃 烧 装 置 等 部 分 组 成 ， 如 下 图 所 示 。 筒体是受热的回转部件，采用优质镇静钢板卷焊制成，筒体通过轮带支承在 27挡滑动轴承的支承装置上，并在其中一挡或几挡支承装置上设有机械或液压挡轮，以控制筒体的轴向窜动；传动装置通过设在筒体中部的齿圈使筒体按要求的转速回转；由于安装和维修的需要，较大的热解炉设有使筒体以很低转速回转的辅助传动装置；为防止冷空气进入和烟气粉尘溢出筒体，在筒体的进料端（尾部）和出料端（头部）设有可靠的窑尾和窑头密封装置。（3） 热解炉的分类：按加热方式分为：电加热，燃气加热，燃油加热 三种。按工作方式分为：立式和卧式热解炉。 （4）热解炉的工作原理：物料在热解炉内煅烧的过程是由冷端（窑头）喂入，热解炉内物料仅占热解炉容积的一小部分，物料在炉内运动过程比较复杂，当热解炉回转时，被炉筒壁上的抄板带起，带到一定高度即物料层面与水平面形成的角度等于物料的自然休止角时，物料在重力作用下，沿着料层滑落下来。因为炉体有一定的斜度(1%3%)，物料落下来时不会落在原来的位置，而是向前移动了一定的距离。因此使物料连续向热端（窑尾）移动。物料的运动速度影响到物料在炉内的停留时间(即物料的受热时间)和物料在炉内的填充系数（即物料的受热面积），因此为了使热解炉达到高产、优质，就必须了解热解炉内物料的运动情况。在 对 物 料 的 运 动 规 律 的 研 究 中 发 现 ：物 料 的 运 动 速 度 与 热 解 炉 的 倾 斜 角 度 、 炉 体 内 径 及 转 速 成 正 比 ， 与 休 止 角 的 平方 根 成 反 比 。当 炉 径 一 定 时 ， 物 料 运 动 速 度 与 转 速 及 倾 斜 角 度 成 正 比 ； 若 物 料 运 动 速 度 保 持一 定 ， 则 转 速 与 倾 斜 角 成 正 比 ， 即 炉 的 倾 斜 角 度 越 大 ， 炉 的 转 速 越 低 。在 实 际 生 产 中 ， 炉 内 径 、 倾 斜 角 和 物 料 的 自 然 休 止 角 是 一 定 的 ， 则 物 料 的 运 动速 度 与 转 速 n 成 正 比 ， 即 炉 转 速 越 快 ， 则 炉 内 物 料 的 运 动 速 度 也 越 快 。1.3 项 目 来 源 ：近 年 来 ， 我 国 对 环 境 保 护 工 作 越 来 越 重 视 ， 政 府 在 “十 一 五 ”规 划 纲 要 中 提出 单 位 GDP 能 耗 在 5 年 内 降 低 20%左 右 ， 主 要 污 染 排 放 物 要 减 少 10%的 目 标 ， 这表 明 政 府 对 循 环 经 济 的 认 识 提 升 到 了 一 个 新 的 高 度 。 而 在 今 年 年 初 发 布 的 国 务院 关 于 落 实 科 学 发 展 观 加 强 环 境 保 护 的 决 定 中 有 16 处 提 到 了 垃 圾 、 废 物 的 处理 ， 这 足 以 证 明 国 家 对 处 置 工 业 废 物 与 城 市 垃 圾 的 重 视 程 度 。 事 实 上 ， 工 业 废 物 与城 市 垃 圾 处 置 问 题 近 年 来 日 益 突 出 ， 已 经 成 为 困 扰 社 会 的 一 大 难 题 。 我 国 每 年 垃 圾废 弃 物 以 10%以 上 的 速 度 在 不 断 增 加 ， 如 果 不 能 得 到 有 效 处 理 ， 会 对 全 社 会 的 生 态环 境 造 成 严 重 污 染 ， 威 胁 人 们 的 身 心 健 康 ， 同 时 也 会 造 成 巨 大 的 经 济 损 失 。 含 油污 泥 是 工 业 废 物 的 一 种 ， 由 于 近 几 年 ， 人 们 对 石 油 能 源 的 需 求 增 大 ， 使 得 石 油 的 开采 量 不 断 升 高 ， 同 时 ， 含 油 污 泥 也 不 断 增 多 。 如 果 不 采 取 必 要 的 措 施 ， 含 油 污 泥 将增 大 对 人 类 环 境 的 污 染 。 所 以 ， 人 类 应 当 设 计 一 种 能 处 理 含 油 污 泥 的 装 置 ， 以 减 小含 油 污 泥 对 人 类 赖 以 生 存 环 境 的 破 坏 。1.4 国 内 外 技 术 差 距 热 解 炉 处 理 废 弃 物 是 最 近 提 得 比 较 多 的 一 种 处 理 垃 圾 废 弃 物 的 方 法 ， 但 目 前在 我 国 应 用 还 很 少 。 实 际 上 ， 利 用 热 解 炉 焚 烧 处 理 垃 圾 废 弃 物 在 国 际 上 已 有 成功 的 实 践 ， 在 经 济 性 、 防 止 二 次 污 染 、 废 物 无 害 化 处 理 的 彻 底 性 等 多 方 面 ， 热 解炉 显 示 出 极 大 的 优 势 。 首 先 ， 热 解 炉 内 温 度 高 ， 烟 气 和 物 料 温 度 分 别 最 高 可 达 到1750 和 1450 ； 其 次 ， 热 解 炉 内 烟 气 滞 留 时 间 长 ， 其 中 在 烟 气 温 度 高 于1100 处 停 留 时 间 就 达 4s 以 上 ， 且 炉 内 物 料 不 断 悬 浮 、 翻 滚 ， 有 利 于 有 害 废 弃物 的 完 全 焚 烧 ； 此 外 ， 有 害 废 弃 物 中 的 可 燃 部 分 经 充 分 燃 烧 后 可 分 解 为 无 害 气 体 ；含 油 污 泥 经 热 解 炉 处 理 后 的 无 污 染 固 体 残 渣 达 到 安 全 排 放 标 准 ； 避 免 再 次 扩 散 ，不 再 对 环 境 产 生 二 次 污 染 物 。 因 此 利 用 热 解 炉 处 置 危 险 废 弃 物 是 彻 底 、 经 济 的方 法 。 近 年 ， 随 着 国 家 环 保 法 规 标 准 的 要 求 不 断 提 高 ， 环 保 执 法 力 度 不 断 加 大 ， 含 油污 泥 的 污 染 控 制 与 资 源 化 利 用 ， 已 成 为 困 扰 石 油 行 业 的 难 题 。 在 国 家 方 面 ， 新 修 订的 中 华 人 民 共 和 国 固 体 废 物 污 染 环 境 防 治 法 对 含 油 污 泥 等 危 险 固 体 废 物 污 染环 境 防 治 提 出 了 更 加 严 格 的 要 求 ， 污 泥 的 资 源 化 利 用 已 被 列 为 国 家 建 设 节 约 型 社 会的 重 要 工 作 内 容 。但 利 用 热 解 炉 焚 烧 垃 圾 废 弃 物 在 我 国 才 刚 起 步 ， 面 临 着 很 多 问 题 。 首 先 ， 相 对于 其 他 处 理 方 法 而 言 ， 该 项 目 需 要 政 府 制 定 出 相 应 政 策 ， 建 立 健 全 配 套 的 法 规 、 技术 规 范 标 准 等 ， 以 防 止 处 置 过 程 中 的 二 次 污 染 问 题 。 其 次 ， 由 于 我 国 大 部 分 垃 圾废 弃 物 ， 尤 其 是 城 市 垃 圾 并 不 是 分 类 丢 弃 回 收 ， 为 热 解 炉 焚 烧 垃 圾 废 弃 物 带 来 了较 大 的 困 难 ， 因 此 必 须 加 快 建 立 垃 圾 的 分 拣 、 预 处 理 工 厂 。 此 外 ， 无 论 采 取 填 埋 、焚 烧 、 物 理 化 学 哪 种 处 置 方 法 ， 建 立 垃 圾 预 处 理 工 厂 都 是 必 须 的 。 只 有 这 样 才 能 有效 地 利 用 废 物 ， 最 大 限 度 利 用 资 源 ， 发 展 循 环 经 济 。 再 次 ， 国 家 资 金 应 当 向 热解 炉 处 理 废 弃 物 项 目 适 当 倾 斜 。 因 为 热 解 炉 处 理 与 焚 烧 炉 、 垃 圾 发 电 处 理 相 比 有更 大 的 优 势 ， 而 且 投 资 小 ， 效 果 好 。 建 议 国 家 减 少 投 资 建 设 焚 烧 炉 和 垃 圾 发 电 厂 ，将 部 分 资 金 向 热 解 炉 处 理 废 弃 物 企 业 倾 斜 ， 形 成 良 好 的 处 置 危 险 废 弃 物 市 场 环 境 ，这 也 是 废 弃 物 处 置 和 利 用 事 业 健 康 有 序 发 展 的 关 键 。利 用 热 解 炉 处 理 废 弃 物 虽 然 目 前 还 有 许 多 困 难 和 问 题 ， 但 未 来 的 应 用 潜力 将 十 分 巨 大 。 在 走 循 环 经 济 之 路 ， 建 设 节 约 型 社 会 的 今 天 ， 利 用 热 解 炉 处 置 废弃 物 必 将 成 为 行 业 发 展 中 一 个 新 的 亮 点 ， 会 给 社 会 带 来 良 好 的 社 会 效 益 和 经 济 效 益 。第二章 设计思路与解决关键问题的方法 2.1 运 行 条 件 与 参 数 ：（ 一 ） 物 料1、 物 料 形 态 特 征 ：（ 1） 湿 污 泥 ， 半 固 态 不 流 动 膏 状 粘 稠 物（ 2） 干 污 泥 ， 固 态 颗 粒 物 （ 挤 压 易 粉 碎 ）（ 二 ） 热 解 反 应1、 温 度 （ 炉 内 ） ： 干 燥 段 200450 ， 热 解 段 450650 ， 残 渣 冷 凝 段650250 ； 排 出 口 温 度 ： 小 于 200 。2、 压 力 ： 微 负 -300Pa 0Pa；3、 停 留 时 间 ： 干 燥 段 12 小 时 ， 热 解 段 11.5 小 时 ， 残 渣 冷 凝 段 11.5小 时 。（ 三 ） 燃 料燃 料 为 天 然 气 。 动 停 止 控 制 及 PLC 程 序 ； 变 频 器 的 选 用 及 使 用 等 。2.2 设计中主要解决的关键问题：2.2.1 怎 样 将 污 染 环 境 的 油 泥 处 理 成 对 环 境 无 污 的 物 质 ：在 第 一 章 中 提 到 ， 污 泥 的 主 要 成 分 是 水 、 有 机 物 及 挥 发 性 物 质 、 泥 沙 。 本 设计 采 用 利 用 热 解 炉 加 热 的 方 法 将 它 们 分 离 。 分 离 原 理 为 ： 利 用 水 、 有 机 挥 发 物 气化 后 冷 凝 温 度 的 不 同 进 行 组 分 分 离 。 如 水 在 超 过 100C 时 将 转 化 成 气 态 ， 挥 发 性物 质 在 400C 600C 时 将 从 液 态 变 成 气 态 。 利 用 上 述 方 法 可 将 它 们 分 离 。 此 过 程中 最 重 要 的 任 务 是 将 含 有 污 染 性 物 质 的 挥 发 性 物 质 从 油 泥 中 分 离 。 轻 质 油 回 收2.2.2 热 解 炉 密 封 问 题 ： 热 解 炉 内 温 度 很 高 ， 在 加 热 的 过 程 中 ， 油 泥 的 状 态 发 生 变 化 ， 使 窑 内 外 产 生压 强 差 ， 在 高 温 和 负 压 状 态 下 ， 当 密 封 装 置 密 封 效 果 不 好 时 ， 便 会 有 冷 风 漏 入 ，同 是 氧 气 也 会 进 入 热 解 炉 反 应 筒 内 ， 因 为 含 油 污 泥 中 含 有 有 机 可 燃 烧 物 质 ， 这 些 物质 在 高 温 和 氧 气 充 足 的 条 件 下 很 容 易 爆 炸 ， 另 一 方 面 外 界 气 体 进 入 热 解 炉 中 从 而增 加 了 系 统 废 气 量 ， 减 少 了 合 理 条 件 下 的 有 用 烟 气 通 过 量 ， 并 且 增 加 了 系 统 能 耗 。所 以 在 热 解 炉 的 窑 头 和 窑 尾 部 应 安 装 密 封 装 置 。 本 设 计 采 用 机 械 密 封 装 置 。2.2.3 热 解 炉 的 转 速 控 制 ：设 计 的 热 解 炉 转 速 大 约 在 1r/min 0.3r/min。 因 此 采 用 变 频 控 制 器 调 节 热 解炉 的 转 速 。2.2.4 热 解 炉 温 度 压 力 控 制 ：为 便 于 了 解 热 解 炉 各 个 不 同 部 分 的 温 度 情 况 ， 在 热 解 炉 的 燃 烧 室 内 安 装 温 度传 感 器 ， 具 体 位 置 布 置 将 在 传 感 器 的 选 择 中 介 绍 。2.2.5 热 解 炉 的 压 力 控 制 ：为 了 控 制 热 解 炉 内 压 力 ， 在 热 解 炉 出 现 故 障 时 便 于 判 断 故 障 点 ， 在 热 解 炉 的窑 头 ， 窑 尾 ， 排 气 口 出 分 别 安 装 不 同 类 型 的 压 力 传 感 器 ， 具 体 情 况 见 传 感 器 的 选 择章 节 。2.2.6 反 应 室 内 燃 烧 器 的 布 置 和 点 火 方 式 ， 及 PLC 程 序 ：燃 烧 器 采 用 燃 气 燃 烧 器 ， 其 点 火 方 式 采 用 PLC 程 序 控 制 ， 这 用 可 保 证 燃 烧 器按 一 定 顺 序 启 动 。 同 时 在 燃 烧 器 加 热 的 过 程 中 ， 采 用 热 电 偶 传 感 器 对 燃 烧 室 内 温 度数 据 进 行 采 集 ， 然 后 经 过 PLC 程 序 停 止 在 燃 烧 室 中 超 过 要 求 温 度 的 地 方 的 燃 烧 器 ，同 时 ， 还 可 启 动 燃 烧 室 内 温 度 低 于 要 求 温 度 地 方 的 燃 烧 器 。2.3 整 体 方 案 可 行 性 分 析 ：2.2.3.1 炉 型 的 选 择 ：本 设 计 燃 气 燃 烧 器 加 热 ， 间 接 加 热 式 热 解 炉 。 选 则 此 窑 型 的 原 因 是 ： 将 加 热点 布 置 在 窑 底 面 和 上 面 ， 由 于 窑 炉 回 环 筒 是 匀 速 旋 转 的 ， 筒 壁 受 热 均 匀 ， 因 此 ， 不影 响 热 解 炉 热 效 率 和 正 常 工 况 条 件 。在 电 、 油 、 气 三 种 加 热 方 式 中 ， 燃 气 加 热 是 一 种 最 清 洁 的 加 热 方 式 ， 除 了 取 用和 分 配 方 便 之 外 ， 还 具 有 ， 很 好 地 解 决 了 加 热 元 件 方 便 修 换 的 问 题 ， 有 成 本 低 ， 热效 高 、 无 污 染 烟 气 、 窑 体 结 构 简 单 紧 凑 、 散 热 面 积 小 、 散 热 损 失 少 、 易 于 自 动 控 制调 节 等 特 点 。2.2.3.2 控 制 方 式 ：采 用 西 门 子 PLC 可 编 程 控 制 器 ， 控 制 燃 气 燃 烧 器 的 燃 烧 。 控 制 方 式 的 自 动 化程 度 高 ， 节 省 劳 动 力 。 节 省 能 源 的 消 耗 ， 更 合 理 利 用 能 源 。2.2.3.3 窑 体 均 匀 加 热 ： 采 用 PLC 控 制 ， 使 筒 体 内 的 温 度 分 布 符 工 艺 要 求 的 温 度 曲 线 。 使 分 布 在 窑 体上 的 加 热 点 按 顺 序 启 动 ， 停 止 。 防 止 窑 体 产 生 过 大 的 热 胀 ， 使 热 解 炉 发 生 变 形 。第三章 机械部分设计3.1 传动装置的基本要求：（ 1）足够的传动功率。（2）运行可靠，操作简单，维修方便。（3）对采用调速的，要求有足够的调速范围。（4）窑直径小于或等于 3m，长度小于 100m,功率 150kw 以下者采用单传动。超过150kw 则采用双传动。化工回转窑大都采用单传动。 6（5）为了安全保护和检修使用的需要，用设置辅助传动。3.2电机的选择：3.2.1 选择要点：（1）对于煅烧，反应等有物料性能变化和处理量波动的热解炉，以及要求调速的回转圆筒装置应选用可调速电机。（2）对环境温度高，含粉尘或易燃易爆气体的工况应选用隔爆型或防爆型电机。（3）电机功率的选择应考虑热解炉的载荷特点，即起动力矩大，一般起动力矩是正常运转时力矩的 3.54 倍。3.2.2 常用电机性能及调速方法：（1）直流电机，可控硅调速，其调速方法是调压和调磁两种，调压调速具恒力矩，调磁调速具恒功率特性，它在低速时可获得较大的输出力矩。 直流电机调速范围广，可以实现无级调速，起动性能好。（2）绕线型转子异步电动机，电阻调速及可控硅串激调速，低速下转矩小，但起动平稳效率高。（3）电磁调速异步电动机（又称滑差电机），这种电机的效率比较低，起动性能差。起动转矩为额定转矩的 1.11.4 倍。但调速范围广，能实现 1：31：10 的平滑无级调速。（4）整流子变速异步电机，可实现平滑无级调速，效率和功率因数比较高。但不宜在具有导电粉尘的环境中使用。3.2.3 常用交流异步电动机的特性和用途：(1)异步电动机主要用途： 异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械。例如，在工业方面，用于拖动中小型轧钢设备、各种金属切削机床、轻工机械、矿山机械等；在农业方面，用于拖动水泵、脱粒机、粉碎机以及其它农副产品的加工机械等；在民用电器方面的电扇、洗衣机、电冰箱、空调机等也都是用异步电动机拖动的。(2)异步电动机的特点： 异步电动机的特点是结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高和具有适用的工作特性。缺点是功率因数较差。异步电动机运行时，必须从电网里吸收落后性的无功功率，它的功率因数总是小于 1。由于电网的功率因数可以用别的办法进行补偿，这并不妨碍异步电动机的广泛使用。 (3)电机系列名称：1. Y 系列三相异步电动机：Y 系列电动机是封闭风扇自冷式鼠笼型三相异步电动机。是全国统一设计的新的基本系列，是我国 80 年代 JO2 系列的更新换代产品。Y系列电动机高效，节能，起动转矩高，噪声低，振动小，运行安全可靠。安装尺寸和功率等级完全符合国际标准（IEC）。Y 系列电动机为一般用途的电机，适合于驱动无特殊要求的各种机械设备，如金属切削机床、鼓风机、水泵、运输机械、搅拌机、农业机械和食品机械等。2.JZ,JZR 系列起重用三相异步电动机：JZ 及 JZR 为自扇冷式三相异步电动机，允许有较显著的震动及冲击，转动惯量小，过载能力大，工作方式为断续额定运行，适用于驱动各种型式的起重机械。3.2.4 专用 Y 系列异步电动机的特点和适用范围：1. 防爆安全型异步电动机 YA(JA)：（1）性能和结构特点：电机在正常运转时可能产生电火花，电弧或较高的温度。针对这些可能发生的问题，采取适当措施，如降低各部件的温升限度，增强绝缘，提高导体连接的可靠性，以及提高对固体异物与水的防护等级等措施，提高电机的防爆安全性。（2）适用范围：适用于 Q-2 和 Q-3 有爆炸性危险的场所2. 隔爆型异步电动机 YB(JB)：（1）性能和结构特点：封闭自扇冷式。隔爆型异步电动机内有两个腔体，电机工作时产生的点火花时，电火花会耗尽两个腔体内的氧气后自动熄灭。亦不致引起周围环境的爆炸性混合物爆炸。（2）适用范围：适用于石油，化工，煤矿井下有爆炸危险的场所。通过以上比较，本设计选用 YB 系列隔爆异步电动机作为驱动部件。3.3 传动系统设计：3.3.1 驱动扭矩计算：1.反应筒单位长度载荷 ： sq反应筒筒体安装主传动齿圈及滚圈部位处的载荷集中，弯曲应力较大。故反应筒筒体各关键部位局部加厚方式。考虑筒体内部结构部件，计算单位长度载荷时可增加10% 30%。已知窑头密封重 3.5t,窑尾密封重 4t；筒体、滚圈和齿圈重 9t，筒体直径 1.2m；筒体长度 20m；滚圈外径 1.8m；滚圈和拖轮间的摩擦系数为 0.1；浸油石墨盘根与内筒体间的摩擦系数为 0.6；求热解炉的驱动扭矩。受力分析如下：q= N41028.90F32.38954对 F 1所在位置取矩： NFA 9426.9.6.152410.760 06.15408.7. 32 324 对 F2所在位置取矩： 03641174106.9341 FB N276.9043因为热解炉采用滚圈和拖轮支撑，拖轮的支撑方向和竖直方向的夹角为 30所以拖轮受力方向如图所示：1130cos2FNN57403cos291同样： FN92612因