吨石灰石烘干机的设计

1、12.5 吨/ 年石灰石烘干机的设计 摘要： 本课题设计的是 12.5 万吨 / 年石灰石回转烘干机，石灰石是生产水泥的主要原 料，回转烘干机对石灰石的烘干对水泥生产有重要的作用。针对课题设计采用逆流式烘 干机，回转烘干机内部装置选择扇形式，根据产量可以确定烘干器的规格。物料从进料 口进入烘干机，烟气从相反的方向进入烘干机，对物料进行烘干。本设计用煤是从课本 上提供的大同烟煤对烟气进行计算，以确定废气量、功率。燃烧室选用层燃燃烧室，收 成设备选用旋风收尘器。 关键字： 12.5 万吨/ 年 逆流式 层燃燃烧室 旋风收尘器 Abstract : The subject of the design

2、 is 125000 tons/year limestonerotates the dryer. limest one is the product ion of the main raw material, and ceme nt rotary dryer drying of limest one of ceme nt product ion has importa nt role. Accord ing to the study desig n aga inst dryer rotary dryer, internal device choice, accord ing to produc

3、ti on form fan can be determ ined stovi ng impleme nt specification. From incoming material mouth into the dryer, smoke from the opposite directi on into the dryer, for drying of material. This desig n using coal from the textbooks of datong coal gas to provide calculationto determine, waste gas qua

4、ntity,power. The combustion chamber choose layer combusti on chamber. vest equipme nt select ion fuel whirlw ind dust collector. Key words : 125000 tons/yearagainst dryerlayer combustion chamber fuel whirlwi nd 第一章前言 1.1 课程设计背景 石油是经济的命脉，国力发展的命脉，谁拥有了石油，谁就拥有了 21 世纪的发展。 储备石油，参与石油期货市场的交易，不仅仅是经济活动，而是出于战略

5、发展目标的考 虑。因此控制石油资源是爆发伊拉克战争的因素之一。中国有句古语，民以食为天，天 命也。石灰石就是水泥工业的粮食，是水泥生产的命脉。水泥厂只要生产，就一刻离不 开石灰石，谁占有了石灰石资源，谁就占有了水泥工业的发展。目前我国水泥企业争夺 市场之战，也可以说是争夺石灰石资源之战，因此大企业集团把占有优势石灰石资源作 为实现自身发展战略的措施之一。 回转式烘干机适用范围广、操作方便、运转率高，在水泥工业中被广泛用于烘干粘 土、矿渣、石灰石、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

6、多样的，水泥工业中常用的有回转烘干机、流态烘干机、搅拌悬浮）烘干 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 气进行对流烘干回转烘干机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，烘干机的 筒体长度一般为6-20 m,以保证物料在烘干机内的停留时间，满足烘干工艺要求。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。 1.2 课程设计的依据 1.2.1 回转烘干机的原理及特点 回转式烘干机 又称转筒试干燥器）的工作原理：物料从较高一端加入,载热体由低 端进入,与物料成逆流接触

7、,也有载热体和物料一起并流进入筒体的。随着圆筒的转动 物料受重力作用运行到较底的一端。湿物料在筒体内向前移动过程中,直接或间接得到 了载热体的给热,使湿物料得以干燥,然后在出料端经皮带机或螺旋输送机送出。在筒 体内壁上装有抄板,它的作用是把物料抄起来又撒下,使物料与气流的接触表面增大, 以提高烘干速率并促进物料前进。载热体一般分为热空气、烟道气等。载热体经烘干机 以后，一般需要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， 还应经过袋式除尘器或湿法除尘器后再放排放。 石灰石烘干机性能特点： 1、比单筒烘干机减少占地面积50%左右，土建投资降低 50%左右，电耗低于 60%。 2

8、、设备所需投资是国外进口产品1/6 ，投资小，收益快。 3、具有耐高温的特点，能够使用高温热风对物料进行快速烘干。 4、抗过载能力强，筒体运行平稳，可靠性高。 5、转筒干燥机械化程度高，生产能力较大，可连续运转。 6、整体系统密封性能好，并配有完善的除尘装置，无粉尘外溢，操作环境好。 7、采用新颖独特的密封装置，并配以效果良好的保温系统，有效的降低了烘干系统的煤 耗。 1.2.2 回转烘干机的结构和型式 回转烘干机的主体是一个电动机带动，做回转运动的金属圆筒，筒体是由厚度为 1020mm的锅炉钢板焊接而成的，起直径一般为13m,转速一般为2-7r/min，长径为 5-8 ，转筒沿物料前进的方向

9、有3%-6%的倾斜度，筒体上装有大齿轮和轮带，转筒借助于 轮带支撑在两对托轮上，转筒的中心与每对托轮中心的连线呈60 度角，为指示和限制筒 体沿倾斜方向窜动，在轮带的两侧装有一对挡轮。电动机通过变速箱、小齿轮带动筒体 上的大齿轮，使筒体回转。为防止漏风，在转筒与燃烧室或混合室）及集尘室的连接处 均设密封装置；在筒体的进料端为防止物料逆流，还没有挡料圈。筒体的倾斜及回转， 使物料在筒的举升和本身的重力作用下，从筒体较高的一端向较低的一端。在运动过程 中物料与介质接触，逐渐被干燥。为改善物料在干燥器内的运动状况及加强与介质的热 交换，转筒内通常装有金属养料板、格板、链条等附加装置。扇形式，适用于密

10、度大的 大块物料，如石灰石、页岩等。 1.2.3 回转烘干机的加热方式及流程 回转烘干机是对流或对流辐射式干燥器，载热介质为热烟气或热空气。介质温度较 低时主要是对流传热；介质温度较高时，辐射传热量占有一定比例。按介质对物料的加 热方式来分有直接加热、间接加热和复合加热三种形式。直接加热是指介质与物料在转 筒内直接接触，温度较高的介质将热量传给物料；间接加热是指介质不与物料直接接 触，用于对高温敏感或怕介质污染在物料干燥；复式加热是上述两种加热方式的总和， 如双筒式烘干机中课使介质先在筒中流动，对物料进行加热方式中以直接加热热效率最 高，复式加热次之，间接加热热效率最低。在硅酸盐工业中大多采用

11、直接加热方式。直 接加热的回转烘干机，胺物料与介质的流动方向有可分为顺流式和逆流式两种。对于石 灰石烘干机经常采用的是逆流式回转烘干机。 逆流式回转烘干机内，介质相对于物料逆向流动。在烘干机的进料端，水分高、温 度低的物料与湿度高、温度较低的介质相遇，而在烘干机出料端，已被干燥的温度较高 的物料与低湿高温的介质接触，因而当介质参数与物料初水分相同时，物料的终水分低 于顺流式而终温度则高于顺流式，以致介质与物料之间的对数平均温差较顺流式大，所 以热效率也相对要高些。逆流式回转烘干机的特点是干燥速率叫均匀，物料的终水分较 低，热效率较高，适用于终水分要求很低而又不能强烈脱水的物料或对高温不敏感的物

12、 料，如砂子、石灰石等物料的干燥。 回转烘干机所用的干燥介质的类型和参数视物料的性质与要求而定。在硅酸盐工业 中常采用有专设燃烧室产生的高温烟气作为干燥介质。因高温燃烧产物的温度通常在 1000 C以上，若直接进入烘干机会烧坏金属，并可能破坏物料的结构而改变物性，因此 须使高温燃烧产物与冷空气混合至工艺所要求的温度，然后进入烘干机。混合过程可在 专设的混合室内进行，也可不设混合室下表列出了硅酸盐工业常见的一些原料和燃料在 回转烘干机中烘干所需的介质温度参考值。离开烘干机的废气温度与其湿度及收尘和排 风设备有关。原则上应保证废气经收尘设备、排风设备进入大气时，其温度不低于露 点，必要时应对上述设

13、备和管道进行保温，防止水汽冷凝。但废气温度不宜过高，否则 热耗增大。废气出回转烘干机的温度一般为100-150 C,物料温度低于气体温度，为80 120 C。 被烘干物料名称 烟煤 无烟煤 粘土 矿渣 砂子 石灰石 高岭土 进烘干机的介质 温度C) 400700 500700 600800 700800 800900 8001000 8001000 1.3 烘干物料设备原理及其应用 1.3.1 物料的烘干 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 行烘干，而采用湿法生产时，煤和混合材也需要烘干，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

14、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烘干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烘干的烘干设备有回转式、悬浮式、流态式、沸腾式、重力式 等。其中最常用的是回转式烘干机。这种烘干机虽然烘干效率低，投资大，、但是对物 料的适应性强，可以烘干各种物料，且设备操作简单可靠，故得到普遍采用。 1.3.

15、2 干燥设备分类及在水泥中应用 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

16、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回转烘干机、流态烘干 机、搅拌 悬浮）烘干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烘干。 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 用烘干兼粉磨系统。近年来，国内外对水泥原料等采用烘干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烘干兼粉磨系统的允 许范围时，则仍需另设烘干设备进行预先

17、烘干。 总之，烘干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，因此水泥工作者对烘干设备必须给与足够的重视。 1.4 回转烘干机工艺流程流程型号及特性 1.4.1 回转烘干机的工艺流程 回转式烘干机的生产流程如图所示，其主要附属设备有烘干机燃烧室，喂料与卸料 设备，收尘器和排风机等。 湿物料由皮带机 2 送至喂料端锻，经下料溜子进入烘干机5。回转式烘干机筒体转 速一般为2r/min5r/min,倾斜度一般为 野 6%.物料在筒体回转时,由高端向低端运动： 从低端落入出料罩 ,经翻板阀卸出 ,再由皮带机运走 .而热气体由燃烧室 3进入烘干机筒体 与物料进行热交换

18、, 使物料强烈脱水 , 气体温度下降 . 废气经出料罩 , 收尘器 6, 由排风机 7 经烟囱 8 排至大气 . 图、冋转燃干机豪程斥童图 1事总;2皮带输送机；3嶷烧宝；4上風机: 弘烘T机：&艇風收生露；卩拝风机；鑒烟肉 142回转烘干机的型号及特性 在回转烘干机内，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 流式烘干机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，而在卸料端，由于物料易被烘干，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 流式烘干机物料与热气体流动方向是相反

19、的，已烘干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。 顺流干燥烘干特点示意图 H a 逆流干燥烘干特点示意图 再选择烘干机的顺逆流操作时，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.在烘干机热端，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 粘性物料进入烘干机后，由于表面水分易蒸发，可减少粘结，有利于物料运动。用 于烘干湿煤时，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

20、进入烘干的漏风量，有利于稳定烘干机内热气体 的温度及流速。 4 喂料与供煤同设与烘干机的热端，车间布置较方便。 5 顺流操作的烘干机出料温度低，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，烘干机内总的传热速率比逆流式要慢。 回转烘干机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 格的烘干机及设备参数如下表所示： 编号 规格m L/D 有效容积 转速 斜度% 功率KW 1 0 1X 5 5 3.9 2.44 5 4.5 2 0 1.2 X 6 5 8.1 2 5 4.5 3 0 1.5 X 12 8 21.2 2.08 5 20 4 0 2.2 X 12 5.45

21、 39 4.7 5 17 5 0 2.2 X 14 6.36 47 4.9 5.24 14 6 0 2.4 X 18 7.5 81.4 3.2 4 30 7 0 3X 20 6.67 141.5 3.5 3 65 回转烘干机的操作控制参数 干燥物料的种类 石灰石 矿渣 粘土 烟煤 无烟煤 进烘干机热气温度c) 8001000 700800 600800 400700 500700 出烘干机废气温度c) 100150 100150 80 110 90 120 90 120 出烘干机物料温度C) 100120 80 100 80 100 60 90 60 90 烘干机出口气体流速m/s) 1.5

22、3 1.5 3 1.5 3 1.5 3 1.5 3 第二章 回转烘干机的选型计算 2.1烘干机的实际产量计算 2.1.1烘干机的实际每小时产量计算 22燃料的燃烧计算 2.1.1煤的选取及基准的转换 -25 X 2.28 =30293.71kJ 理论 10.1 X 1.68 X 1800=30542.4 V 30572.8 设丨贝U 10.1 X 1.68 X 1900=32239.2 30572.8 实际温度 烟气分子量 I 在|上温度时的密度为 2.2物料平衡及热平衡计算 2.2.1确定水的蒸发量 每小时水分蒸发量 222干燥介质用量 冷空气温度20度, 高温烟气湿寒量： 热含量： 高发热

23、量: 求- 1 X I ri t-70K o.ou X2=Ol3a x 1.2 1.2 1.5 2.2 2.4 3.0 3.0 内筒体 长度 8 10 12 12 18 20 25 长筒体 容积 9.1 11.3 21.2 45.6 81 141.4 容筒体 转速 5.5 5.5 5.07 4.7 3.2 3.5 3.5 转筒体 斜度 3 5 5 5 4 3 4 斜电机 960 970 1460 970 970 985 985 转数机 功率 5.5 7.5 17 22 30 55 55 2.4电动机的功率复核 系数k值 物料填充率3 0.1 0.15 0.20 0.25 % 单筒回转烘干 机的

24、k值 0.049 0.069 0.082 0.092 2.5烘干机的热效率计算 2.6废气出烘干机的流速 2.7根据废气量及含尘量选型收尘设备和排风设备及管路布置 排风量: 废气含尘浓度 选用CLT/A型旋风收尘器，它的特点是结构完善，能在阻力较小的条件下具有较高 的收尘效率，收尘器的阻力系数为105，根据气体流量和含尘浓度的大小选用直径为 筒体截面上的气体流速为 每个筒体的气体流量 所需旋风收尘器个数为： 因此选用三个旋风收尘器。 2.7.2选型依据 1）含尘气体的处理量，可根据烘干机出口废气量考虑一定的漏风和储备获得。 2 ）含尘浓度和排放标准，0 3）总的收尘效率： 2.8确定燃烧室及其

25、附属设备 2.8.1据工艺要求选择燃烧室的型式 燃煤量小于200Kg/h时可以选人工操作+燃烧室，燃煤量大于200Kg/h选用机械 化操作燃烧室。由于 282计算炉篦面积 从表中可以看出，取 燃烧室炉蓖面积热强度 通风方式及煤种 燃烧室型式 人工操作燃烧 室 回转炉蓖燃 烧室 倾斜推动炉 蓖燃烧室 振动炉蓖燃 烧室 人工通风 烟煤无烟煤 810930 930105058 810930 9301160 9301050 0810 810930 9001160 自然通风 烟煤 350580470 520700 无烟煤 700 520700 2.8.3计算炉膛容积 ，燃用挥发分较高的煤 如 烟煤）时可

26、取低值，燃用挥发分较低的煤 如无烟煤）时可取高值。则取 2.8.4计算炉膛高度 KI 根据风量鼓风机可以选型为YXX-2.5，其参数如下 风量 全压 转速 电机功率 794旦 128Pa 1450r/min 0.04kW 2.9确定烟囱选型计算 2.9.1烟囱的高度 烘干机每小时排烟量 烟囱高度可以根据大气污染物排放标准中的规定来确定。 烟囱高度/m 凹 通风方式 运行情况 全负荷时 最小负荷时 机械通风 1020 45 自然通风 610 2.53 由表可以选取 -I =4m/s。 则烟囱出口直径： 烟囱底部直径: 第三章 总结 回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，

27、可以说得 是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识， 而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实 际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结 合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独 立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得 到了解决。 本设计根据石灰石的产量 12.5万吨/年，石灰石的湿机初水分和终水分，确定烘干 机的每小时的产量。大同烟煤地位放热量高，选择大同烟煤进行煤的计算，通过计算， 由于燃煤量比较低，所以选择人工操作的层燃燃烧室。物料密度比较大，水分含量较 低，故烘干机选择逆流式，内部结构为扇形机构。根据废气生产量，选择旋风收尘器， 然后计算其直径和个数。又由废气的排放量选择烟囱的高度并计算烟囱的上下端的直 径。 由计算数据可知，选定机型规格选定为-II。检验得烘干机出口废气流速为 0.53 ，满足细度小，密度小的物料在 0.11.0 的范围，本次设计所计算参数 均在 I型烘干机的标准数据范围内，所以选择I型烘干机是正确的；对 燃烧室选型的计算得其燃煤量为 85.23匸二 v 200匸二，所以燃烧室类型选定为人工 层燃燃烧室。 综上所述，本设计对筒体规格和燃烧室类型的选取是