电磁炉有轨车输料装置设计

0引言01概述适用范围广、操作方便、运转率高，在水泥工业中被广泛用于装置粘土、矿渣、碎石、煤等原、燃料。干燥时，热空气或热烟气将热量传给物料，使水份蒸发，同时依靠通风设备的作用，使干燥设备内的干燥介质不断更新，以排除水汽。干燥设备的形式也是多种多样的，水泥工业中常用的有电动电磁炉、流态电磁炉、搅拌（悬浮）装置积极气流式干燥管等。近年来国内外还在研究喷雾干燥装置。这些设备一般都利用热烟气进行对流装置电动电磁炉筒体一般为单直筒型，安装时筒体与水平成一倾斜角度，物料从高端进入，随着筒体的回转缓缓流向低端而后卸出。在中小型水泥厂中，电磁炉的筒体长度一般为1220M，以保证物料在电磁炉内的停留时间，满足装置工艺要求。出热风炉的热气流和物料在筒体内以顺流或逆流形式进行热交换。在装置过程中，单筒式电磁炉约有3555的热量随废气流失和由筒体向外散失掉。针对手持式电动电磁炉存在的弊端，我们开始设计一种套筒式电磁炉。该机结构新颖独特，占地面积小、单位机重产量高、热效率高、运转可靠。02工作原理及结构特点套筒式电磁炉是通过对单筒电磁炉的单一筒体改为套叠在一起的两筒或三筒，以缩短电磁炉的外形尺寸。该机工作时，物料和热气流依次进入内外筒体，在电磁炉内作“V”或“N”形往复折流后，充分利用热能装置物料后再卸出。该电磁炉筒体部分由两个筒轴水平放置的内外套筒组成，内通为一锥筒，外筒为直筒，这就使通体的截面得到充分利用，其筒体外形总长度约为相当的单筒的5060，从而大幅度的减少了占地面积和厂房建筑面积。该机的支撑装置，在高温端采用活套在内筒上的轮带与托轮支撑，低温端则在中心轴上用一滚动轴承支撑，并采用中心传动，使总体结构紧凑、合理。为便与磨损件的检修和更换，在中间一般设计成轴向剖分式，用螺栓固定连接。该机工作时，物料与热气流顺流从内锥筒的小端进入，被扬料板扬起与热气流进行充分的热交换，同时向大端移动。同理，进入外筒后，物料被勺形扬料板扬起，并均匀地撒落在内锥筒外壁的上部，随筒体慢速回转，物料在环形空间能经历一较长的滞留时间，最后沿筒壁和内筒外壁上的导料板流向出口端，通过翻板阀卸出，废气由输料罩上的旋风收尘器收尘后排出。从上述物料的流程可以看出，物料在被外筒热气流直接装置的同时，又被内筒的热气流间接装置。内筒里的物料与热气流之间的热交换以辐射、对流传热形式为主，而在外筒内，气体湿度已较大，温度较低，物料撒落在内筒外壁上，使两者的热交换以传导、对流形式为主，从电磁炉原理上也是非常合理和科学的，再者，低温段的外筒对高温段的内筒有保温隔热作用，并使设备的总散热面积有对于单筒电磁炉减少了3040，总之，该电磁炉，在设备的总体设计和结构设计方面有较大的创新。03结语随着水泥生产向大型、高效方向的不断发展，套筒式电磁炉将以其结构紧凑、占地面积小、热效率高、投资省、适应性强、运转可靠等特点，为水泥厂的原、燃料装置提供了一种较理想的装置设备。1物料的装置在水泥工业中，当采用干法生产时，各种含水的物料如原料、煤和混合材都需要进行装置，而采用湿法生产时，煤和混合材也需要装置，这样才能保证粉磨作业的正常进行。入磨物料的水分，对磨机的产量，出磨物料的质量及磨机的操作都有很大的影响。入磨物料水分多，磨内含湿量高，细粒物料会粘附在研磨体、衬板和隔仓板上，使粉磨效率下降；而且，入磨物料水分过高必然会使磨机作业条件恶化，给操作和质量控制带来困难。此外，喂入磨内的物料，其配合比会受到物料内水分的波动而变化，从而出磨产品的质量也随之受到影响。因此，排除物料过多水分的装置工序是水泥生产中必不可少的重要环节。水泥厂采用单独进行装置的装置设备有回转式、悬浮式、流态式、沸腾式、重力式等。其中最常用的是回转式电磁炉。这种电磁炉虽然装置效率低，投资大，、但是对物料的适应性强，可以装置各种物料，且设备操作简单可靠，故得到普遍采用。11干燥设备分类及在水泥工业中的应用物料的干燥可以自然的或人工的方法进行。自然干燥，即把湿物料堆放在棚屋里或室外晒场上，借风吹日晒使其干燥，这种方法的优点是无需专门设备，不用消耗燃料；但是干燥速度慢，产量低，劳动强度高，操作条件差，而且受气候影响大。人工干燥，是把物料堆放在专门的干燥器中进行干燥，人工干燥时，传给物料热量的方式很多，如利用热空气或热烟气的对流传热；利用红外线灯或热的金属、陶瓷、耐火材料等表面的辐射传热。利用热空气或热烟气的对流作用进行加热干燥的方法称为对流干燥，所用的热空气或热烟气称为干燥介质，根据水泥工业物料的特点，普遍采用对流干燥法。这种方法热源容易获得，设备较为简单，总的费用也较低。干燥时，热空气或热烟气将热量传给物料，使水份蒸发，同时依靠通风设备的作用，使干燥设备内的干燥介质不断更新，以排除水汽。干燥设备的形式也是多种多样的，水泥工业中常用的有电动电磁炉、流态电磁炉、搅拌（悬浮）装置积极气流式干燥管等。近年来国内外还在研究喷雾干燥装置。这些设备一般都利用热烟气进行对流装置。干燥作业还可以和粉碎、选粉等其它作业同时进行，目前水泥厂的煤粉制备大多采用装置兼粉磨系统。近年来，国内外对水泥原料等采用装置兼粉磨流程也日益增多。这种方法可以简化工艺过程，减少热量消耗，但若物料的初水分超过装置兼粉磨系统的允许范围时，则仍需另设装置设备进行预先装置。总之，装置过程是水泥工业中基本的热工过程之一，干燥过程进行的好坏直接影响水泥的产质量，因此水泥工作者对装置设备必须给与足够的重视。12电动电磁炉的型号和特性在电动电磁炉内，按物料与热气体流动的方向的不同，有顺流式和逆流式两种。顺流式电磁炉物料与热气流的流动方向是一致的，在进料端，湿物料与温度较高的热气体接触，其干燥速度较快，而在输料端，由于物料易被装置，物料温度也升高了，而气体温度以降低，二者温差较小，故干燥速率很慢，所以在整个筒体内干燥速率不均匀。逆流式电磁炉物料与热气体流动方向是相反的，已装置的物料的物料与温度较高、含湿量较低的热气体接触，所以整个筒体内干燥速率比较均匀。烟气湿料干料废气温度物烟（顺流）顺流干燥装置特点示意图4烟气干料废气湿料温度物烟（逆流）逆流干燥装置特点示意图4再选择电磁炉的顺逆流操作时，应根据具体条件来考虑，入物料的特性、粒径、物料最终水分的要求以及车间的布置情况等。在水泥厂中两种操作方法均有采用，而以顺流操作的居多，其主要特点如下1在电磁炉热端，物料与热气体的温差较大，热交换过程迅速，大量水分易被蒸发，适用于初水分较高的物料。2粘性物料进入电磁炉后,由于表面水分易蒸发，可减少粘结,有利于物料运动。用于装置湿煤时，可避免高温气体直接接触干煤引起着火。3顺流操作的热端负压低，能减少进入装置的漏风量，有利于稳定电磁炉内热气体的温度及流速。4喂料与供煤同设与电磁炉的热端，车间布置较方便。5顺流操作的电磁炉出料温度低，一般可用胶带输送机输送。6顺流操作的粉尘飞扬较逆流时要多，电磁炉内总的传热速率比逆流式要慢。电动电磁炉的规格是以筒体的直径和长度表示，目前我国水泥厂常用的几种规格的电磁炉及设备参数如下表所示国内常用的几种电磁炉的规格及性能参数2编号规格（M）L/D有效容积转速斜度（）功率（KW）11553924454521265812545315128212208520422125453947517522146364749524146241875814324307320667141535365电动电磁炉的操作控制参数2干燥物料的种类石灰石矿渣粘土烟煤无烟煤进电磁炉热气温度（）8001000700800600800400700500700出电磁炉废气温度（）100150100150801109012090120出电磁炉物料温度（）100120801008010060906090电磁炉出口气体流速（M/S）153153153153153几种电动电磁炉水分蒸发强度A值（KG/M3H）2粘土1粘土2矿渣石灰石水分A值水分A值水分A值水分A值10221028510352123152915381540316520332043204542052536254725495244305262651512103510221028510352105152915381540315322122033204320454172253625472549522830526225103371022101951030296152915261535313820332032203741792536253925395215304062362418103413工作原理及结构特点我们设计的双筒电磁炉是利用“内循环式装置”的工作原理，设计的一种结构独特的的水平布置双筒回转式电磁炉。本机主要由正面框、密封装置、回转部分、出料装置、传动装置、支承装置等组成，水平布置，中心传动。电磁炉筒体部分由两个同心水平放置的内外筒体组成（见图1），内筒体由直端和锥体拼接而成以利物料的流动；外筒为一直筒，设计为两段，其中一端为可拆分式，以便修理；筒体长度约为同等装置能力的单筒电磁炉的5060，从而大幅度减少了占地面积和厂房建筑面积。工作是，物料由提升仓送到料仓，经自制圆盘喂料机喂料，由下料管喂入内筒与热气体顺流由内筒体的支端进入，物料经螺旋板的推进流入内筒锥体部分，随着筒体回转及扬料板的抛散，物料一边与热气体进行交换，一边向前移动，从内筒体的出料口进入外筒体内。为了防止出料口的物料堵塞，在外筒体两端各设置了螺旋板，同时，外筒体中的养料板也呈一定的角度布置，作用形似轮旋板，在内筒外壁上，也布置了几块物料导向板。物料在外筒体中，通过扬料板的作用，分别与热气体及内筒外壁再次进行热交换。装置好的物料由外筒上的出料口卸入翻板阀，废气则由出料口经出料罩上部入除尘器除尘。单筒电磁炉与套筒电磁炉主要热工性能及参数对照表3规格（M）设备重（T）产量（T/H）热耗（KJ/KG）热效率（）蒸发强度KG/（M3H）煤耗（KG/T）1512（单筒）204965394610550283830402065（双筒）1861736984195803550165202214（单筒）3210513544358126028382338248（双筒）261215358739848033501519从上述物料的流程可以看出，内筒中的物料与热气体的交换以辐射、对流传热形式为主，而在外筒中，热气体温度低，湿度也较大，物料被抛散与内筒外壁上，在被热气体直接装置的同时又于内筒外壁进行进行以传导、对流形式的热交换。采用内外筒结构，可使低温的外筒体对高温的内筒体起到保温、隔热作用，并使设备的总散热面积只相当与同等能力单筒电磁炉的5060。而且，外筒表面的温度仅为70，较单筒电磁炉表面温度（120140）有了大幅度降低。总之，双筒电磁炉有了革命性的改进，其使用效果也是非常好。D12L1L2进料出料L3双筒电磁炉筒体结构简图12双筒电磁炉的设计计算21水分蒸发强度及电磁炉尺寸计算水分蒸发强度，是综合反映电磁炉性能的一个主要指标，也是在设计中的一个主要参数。所谓水分蒸发强度，是指电磁炉单位时间（小时）每平方米有效容积平均蒸发水的质量，其单位是KG/HM3，通常以符号A表示。根据定义A（KG/HM3）（21）VL2公式中电磁炉每小时蒸发水量，（KG/H）；其计算方法见硅酸盐工业热LM工基础V电磁炉的有效容积（M3）A的影响因素很多，它与物料的性质有关，物料吸水性越强，装置时，放出的水越多，A值越大；物料的初水份越大，A值也越大；另外，还和电磁炉的规格结构有关。在进行电磁炉设计和选型时，根据公式（23）计算电磁炉的尺寸或规格，根据已知条件查阅资料，选择确定水分蒸发强度A值，则有效容积为V（M3）22AL2再根据L/D58,确定L/D值，利用2385/42DL计算电动电磁炉筒体直径D和长度L。所得直径是否合理，最后用电磁炉出口风速进行验算。双筒内循环式电磁炉是电动电磁炉的一种，电动电磁炉机械结构中的支承装置、挡轮装置、传动装置及密封装置的结构与回转窑基本相同。根据电磁炉水分蒸发量进行计算W/241021WG012式中物料的初水分（）1W物料的终水分（）2G电磁炉的产量W/1021W011000X20X（152）/（10015）30588KG/H查表干燥设备设计表82部分物料的操作数据（P405）可知普通粘土初水分为20，终水分为2。气体温度为600700，出气口温度为81100。蒸发强度为5060KG/初选蒸发强度为60KG/。HM3HM3计算电磁炉的体积参考烧成与装置（P259）VW/A4/2LD30588/6050983M物料在内筒中和在外筒中之间所占的体积理论上应相同，则在设计时内筒的体积应于内筒与外筒之间的体积相同。4925/802/V内3ML/D58双筒电磁炉的优点是占地面积小节约土地资源，故初选长径比为5，则4925/533D（内861M3L外筒的长度与内筒约相同，外筒的截面积是内筒的2倍，所以外筒的直径是内筒的倍则63281MD外初选,M（外349422LV外有效为了保证电磁炉的要求体积5098，则将L扩大取10M。M筒体的锥度对于单体电磁炉，筒体的斜率为35，对内循环式双筒电磁炉其锥度为35，选取内筒锥度4。已知筒体的长度约为10M，筒体的锥度为4的小筒体的中间直径为18M，故可求小筒体小端的直径为（185X4）16M，小筒体的大端直径为（185X4）2M。22物料需在转筒内装置时间的计算计算或确定了电磁炉的水分蒸发强度A后，可根据下式计算物料需要在转筒内装置的时间（25）60WTVL2式中A水分蒸发强度（KG/HM3）T物料在转筒内装置的时间（MIN）电磁炉单位有效容积蒸发水量（KG/M3）VL即（26）VWLVL2根据硅酸盐热工基础第363页式（634），如果用干、湿物料平均质量和初水分的平均水分代入，则（27）210VGMCPL2将式（26）代入（26）则得282021VWPVL式中干、湿物料的平均密度（KG/M3）P电磁炉的物料填充系数；操板式01015，扇形式0103GMCP电磁炉内干、湿物料平均质量（KG/H）V电磁炉有效容积（M3）V1、V2物料的初、终水分（）将式（27）代入式（24）则得MIN2920121VATP2根据以上公式取其中系数为一种是如下图的密封装置，密封圈5为毛毡，主要起隔热作用。弹簧2和压板3同时将密封圈5固定于筒体外壁。压圈4和压块1由螺栓一起固定于输料罩壳上，主要是为压紧密封圈，使密封圈能够紧紧贴在筒壁上，还能保护弹簧和压板。这种密封装置结构简单，安装方便。452311压块2弹簧3压板4压圈5密封圈第二种密封装置是轴向迷宫式密封与径向接触式的综合密封装置，如下图所示。此种密封结合了轴向迷宫式密封和径向接触式密封的优点，使用效果很好。543121固定迷宫圈2耐热橡胶圈3活动密封圈4支撑环5固定环5传动装置回转圆筒设备的转速都较慢，一般在26RPM。因而在电动机将转矩传给转筒时就必须进行减速。减速的速比较大，通常的电动机通过减速机输出轴上的小齿轮经过一级开式齿轮传动之后，在传给装在筒体上的大齿轮而使筒体转动。随着筒体的加大，传动功率亦越来越大。由于大功率、大速比减速器的设计制造困难，因此较大的筒体有采用双传动的。当用直流电动机驱动时，双传动两侧电动机的同步是完全可以实现的。确定单传动还是双传动的主要依据为电动机功率的大小。目前电动机功率150KW以下的，均为单传动，250KW以上的一般为双传动，而150250KW视具体条件而定。51电动机选型回转圆筒是用于固体颗粒物料的干燥或冷却的设备，操作时周围环境温度较高，灰尘较大，在逸出气体中往往含有腐蚀气体。选用电动机时应防尘，防腐，防爆，还应具有通风冷却装置，以适应高温辐射的需要。另外为实现加料和筒体转速同步，有用回转筒主电动机带动发电机供给加料的驱动电动机。回转干燥器用于被干燥物料的物性不稳定和重量的变动，有时需对筒体进行调速。常用的调速方法有以下几种（1）直流电动机可控硅调速；（2）绕线型转子异步电动机，电阻调速及可控硅串激调速；（3）电磁调速异步电动机（又称滑差电动机）；（4）整流子变速异步电动机；（5）鼠笼型多速异步电动机；（6）用更换皮带轮方法进行调速。本次设计我们采用的是YCT系列电磁调速电动机。YCT系列电磁调速电机产品，它是取代JZT系列电动机的更新换代产品。与JZT老系列电机相比，除统一的技术条件和测试方法外，还规定了Y系列拖动电动机与离合器之间的配套尺寸，并采用统一的控制方案和参数，便于互换，扩大了功率和机座号范围；15KW及以下规格的效率比JZT老系列约提高34，17KW及以上规格的约提高78，YCT系列中心高315的机座号及以下的规格调速比为110，中心高355的机座号的调速比为13，比JZT系列提高了额定转速；励磁绕组绝缘等级由YZT系列的E级提高到B级（或F级），并增加了对电枢温升考核的限制，还规定了振动、噪声限值等。52YCT系列电动机521YCT系列电动机具有以下特点（1）交流无级调速，具有速度负反馈的自动调节系统，转速变化率低于3，与精密型控制器配合后，转速变化率可小于1；（2）结构简单，使用维护方便，价格低廉；（3）无失控区、调速范围广，最大可达101；（4）控制功率小，便于手控、自控和遥控，适应范围广；（5）起动性能好，起动转矩大，起动平滑。522YCT系列电动机的基本原理如下该系列电机的无级调速是电磁转差离合器来完成的，它由两个旋转部分圆筒形电枢和爪形磁极，两者没有机械的联接，电枢由电动机带动与电动机转子同步旋转，当励磁线圈通入直流电后，工作气隙中产生空间交变的磁场，电枢切割磁场产生感应电动势而产生电流，即涡流，由涡流产生的磁场与磁极磁场相互作用，产生转矩，输出轴的旋转方向与拖动电动机相同，输出轴的转速，在某一负载下，取决于通入励磁线圈的励磁电流的大小，电流越大转速越高，反之则低，不通入电流，输出轴便不能输出转矩。本次设计的双筒式电动电磁炉所需的功率为18122717KW，根据常用调速设备技术手册上的YCT系列电磁调速电机的技术参数，选择电机型号为YCT2804A，其中电机的标准功率为30KW，额定转矩为189NM，调速范围1320132R/MIN，转速变化率小于3，拖动电动机型号Y200L4。6减速机的设计回转圆筒用的减速机采用圆柱齿轮减速器和JZQ型减速器。转筒载荷特点是连续、平稳、不经常起动，考虑到回转筒电动机在运转时的负荷率均较低，选择减速器时应按计算运转率（加一定波动余量）作为减速器的设计功率。并以转筒在起动时的最大力矩为尖峰载荷来核算减速器承受的能力。在选用时，宜将上述的两系列减速器标准中给出的承载能力降低1020取用。回转圆筒用圆柱齿轮减速器2型号ZLZS中心矩25013005001500速比714550280重量13554303255720本次设计的双筒回转式电磁炉的转速范围是21428R/MIN，而选用的调速电动机的转速范围为1320132R/MIN。所以我们设计的减速器的型号是ZS125，速比为200。7支承装置回转圆筒电磁炉的支承装置为挡轮、托轮系统。71托轮与轴承的结构托轮装置按所用轴承可分为滑动轴承托轮组和滚动轴承托轮组，滚动轴承托轮组又可分为转轴式和心轴式。还有滑动滚动轴承托轮组（径向滑动轴承，轴向滚动轴承）。滚动轴承托轮组具有结构简单，维修方便，摩擦阻力小，减少电耗及制造简单等优点。托轮挡轮标准中每组托轮承载不超过100吨时都用滚动轴承。只有当载荷较重时，所需滚动轴承尺寸较大，受到供货条件的限制而采用滑动轴承。一般干燥器中都用滚动轴承。托轮组的左右轴承可以是分设的，也可以是整体的。整个轴承座便于调整托轮，可通过机械加工保证左、右两轴承座孔的同心度，因此取消了调心球面瓦，或省去了调心式的止推轴承。较大的托轮组一般采用左、右轴承座分设的结构，设有球面瓦，使安装和调整过程中，左右轴承始终保持同轴线。72托轮与轴承的设计托轮轴承组的设计顺序如下由筒体载荷Q，经过计算确定轴瓦直径、长度或滚动轴承的型号。同时在滚圈计算时已定滚圈的宽度和托轮直径。在此基础上确定托轮宽度。根据上述各零件参数画出托轮轴承组的结构草图，然后进行轴的精确校合及其它计算。滑动轴承，由轴承润滑条件和轴颈弯曲强度定直径和长度。由于干燥器负荷都太重，一般都不采用滑动轴承。滚动轴承，若为转轴式，参照轴颈弯曲强度求得最小直径，按滚动轴承寿MAXD命计算方法经计算后选用轴承型号。若为心轴式，在满足负荷后，适当考虑轴直径及托轮宽度，通过滚动轴承寿命计算方法选用轴承型号。8结论本次课程设计是针对手持式电动电磁炉存在的弊端，为了缩小电磁炉的外形尺寸；减少筒体的散热面积，降低筒体的外表面的温度，最大限度的利用热能，提高装置效率。我们开始设计一种套筒式电磁炉。该机结构新颖独特，占地面积小、单位机重产量高、热效率高、运转可靠。随着水泥生产向大型、高效方向的不断发展，套筒式电磁炉将以其结构紧凑、占地面积小，热效率高、投资省、适应性强、运转可靠等特点，为水泥厂的原、燃料装置提供了一种较理想的装置设备。致谢毕业设计即将结束，这项可以说是在大学学习中的最后一部分内容。在这次毕业设计的过程中，我感觉学到了很多东西，比如软件UTOCAD的应用。我的毕业设计的课题是双筒式电动电磁炉的总体设计和输料密封装置的设计。通过这次毕业设计，使我对双筒式电动电磁炉有了总体的认识，而且对双筒式电动电磁炉的工作性能也有了一定的了解。毕业设计是一项综合性的实践。虽然刚开始时无从下手，没有头绪，但