机械毕业设计（论文）-直接加热转筒式干燥机设计

1、绪论全套图纸，加174320523 各专业都有随着时代的开展，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开展，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：原煤和生物量分别枯燥、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枯燥设备。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枯燥成含水量小于或等于3%；处理量是3t/h。重点要求

2、处理后的煤含水量一定不能大于3%对于煤的枯燥，在我国也有不少应用，5060年代所用的转筒式、管式、洒落竖井式枯燥机。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枯燥器，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，生物煤的本钱就不能高，否那么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，一个不可无视的重要问题就是生产本钱高导致价格市场价格高。所以本设计在完成枯燥任务的根底上，着重考虑经济性，降低生产本钱，为生物煤的推广打下根底为环保事业作出奉献。枯燥的目的是除去某些原料、半成品中的水分和溶剂，枯燥方法有三类：机械除湿

3、法、加热枯燥法、化学除湿法。机械除湿法，是用压榨机对湿物料加压，将其中一局部水分挤出。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存很高的水分，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局部水分，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，一般不能到达化学工艺上所要求的较低的含水量。加热枯燥法，实际化学工业中常用的枯燥方法，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、空气来枯燥物料时。空气预先被加热，送入枯燥器。物料经过加热枯燥，能够除去物料中的水分，形成水蒸气，并随空气带出枯燥器。物料经过加热枯燥，能够除去物料中的结合水分，到达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。工业中固体物料的枯燥，一般上先用机械除湿法，除去物料中大量的非结合水分，在用加热枯燥法除去残留的局部包括非结合水分和结合水分。1、枯燥设备研制向专业化方向开展；枯燥设备应用极广，需求量大。2、枯燥设备的大型化、系列化和自动化；从枯燥技术经济的观点来看，大型化的装置，具有原材料

5、消耗低、能量消耗少、自动化水平高、生产本钱低的特点。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、改良枯燥设备，强化枯燥过程：a改造设备内物料的流动状况或枯燥介质的流动力学状况，强化和改造枯燥过程。b增添附属装置，改善枯燥器的操作扩大枯燥设备的使用范围。4、采用新的枯燥方法及组合枯燥方法；5、降低枯燥过程中能量的消耗：a对现有的枯燥设备，加强管理。b改善设备的保温。c防止残产品的过度枯燥d减少被枯燥物料的初水分含量。c回收被废气带走的热量。f提高枯燥器的进口空气温度。g采用过热蒸汽枯燥。6、闭路开发循环枯燥流程的开发和应用：7、消除枯燥所造成的公害问

6、题； 8、粉尘回收、减少风机产生的噪音。枯燥器的分类枯燥器有很多种分类方式：按照枯燥器的操作压力可分为长压式和真空式；按照枯燥器的的操作方式可分间歇操作式和连续操作式；按照被枯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、溶液或浆状物料枯燥器等；按照枯燥器供给物料热量的方法可分为传导加热枯燥器、对流加热枯燥器、辐射加热枯燥器、高频加热枯燥器等。按照枯燥器使用枯燥介质可分为空气、烟道气、过热水蒸气、惰性气体为枯燥介质的枯燥器等；按照枯燥器的构造可分为喷雾枯燥器、硫化床枯燥器、气流枯燥器回转圆筒枯燥器、滚筒枯燥器、各种箱式枯燥器等；最近有一种新的分类方法，把枯燥器分为两大类、五小类，两

7、大类是绝热枯燥过程和非绝热枯燥过程。绝热枯燥过程又分为两类：一类是小颗粒物料枯燥器，例如喷雾、气流枯燥器、硫化床枯燥器、移动床枯燥器及回转圆筒枯燥器等。二是块状物料枯燥器，例如箱式枯燥器中的洞道式枯燥器、多带式及带式枯燥器等。非绝热过程，又可分为三小类：真空枯燥、传导传热枯燥、辐射传热枯燥，其特点是非绝热系统枯燥器的选型枯燥器的选型，一般要考虑多种因素，如湿物料的状态、性质，枯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，结合枯燥器的分类，参考枯燥器的选型表表1.1确定所适合枯燥器的类型。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

8、用性能提高发热量、改善研磨性能需要进行枯燥。在选型时可根据物料是块状，又是大量连续生产的，“查枯燥选型表可以采用气流枯燥、回转圆筒枯燥器、单室硫化床枯燥器、竖式移动床硫化床枯燥器等。又如，涤纶切片的枯燥，根据物料的状态、处理方式 可用气流枯燥器、回转圆筒枯燥器、多成硫化床枯燥器、卧式硫化床枯燥器等。至于选用何种枯燥器一方面可借鉴目前生产采用的设备，另一方面，可利用枯燥设备的最新开展选择适合该任务的新设备。如果这两方面都无资料，就应该在实验的根底上，再经技术经济核算后在作结论，才能保证选用的枯燥器在技术上可行，经济合理，产品质量优良。本设计为生物煤的生产提供枯燥的原煤，物料为块状，需大量连续生产

9、，根据设计的要求，参考枯燥器的选型表摘自11，选择回转圆筒枯燥方式。回转圆筒枯燥器的流程如下：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、旋风别离器、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参加，枯燥用烟道气与物料并流进入，湿物料在抄板的作用下，把物料分散在枯燥用的烟道气中，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，到达枯燥的目的，直接回转圆筒枯燥器低的一端卸出产品。回转圆筒枯燥器内，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。通常回转圆筒枯燥器采用逆流操作。逆流操作时，枯燥器内的传热与传质推动力比拟均匀，适用于不

10、允许快速枯燥的非热敏性物料。一般逆流操作的枯燥产品的含水量较低。并流操作只适用于含水量较高，允许枯燥速度快，不分解，在枯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，可用烟道气为枯燥介质；对于产品清洁度要求高的物料，那么可采用热空气作枯燥介质。枯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，回转圆筒枯燥器的容积汽化强度为2.8104.210水/sm枯燥器，热效率为30%50%左右；假设气体进口温度为500，容积汽化强度在9.7水/sm(枯燥器)，热效率约为60%左右。回转圆筒枯燥器的抄板如果设计合理，可使物料粒子90%

11、处于悬浮状态，回转圆筒枯燥器的操作气流，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，假设粒子直径在5mm左右，气流可取34m/s，回转圆筒枯燥器的容积传热系数约为161233W/m。回转筒枯燥器在化学工业中，广泛地应用于各种粒状物料和小块物料的枯燥，如硫酸铵、石灰石、黄铁矿、磷酸盐等，假设在转筒中的内部结构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枯燥。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枯燥过程中的停留时间，所以被枯燥物料的含水量范围广泛。回转圆筒枯燥器直径约为0.35.2m，长达20m左右，由于转速

12、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。回转圆筒枯燥器是一种处理大量物料枯燥的枯燥器。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枯燥，大多是用回转圆筒枯燥器。回转圆筒枯燥器的生产流程如下：需要枯燥的湿物料由皮带输送机或者斗式提升机送到

13、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，以便物料顺利流入枯燥器内。枯燥器圆筒是一个与水平线略成倾斜的旋转圆筒。物料从较高的一端参加，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，使物料得以枯燥，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，以提高枯燥速率并促进物料前进。载热体一般为热空气、烟道气等。载热体经枯燥器以后，一般需经旋风除尘器将气体内所带物料捕集

14、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。回转圆筒枯燥器一般适用于颗粒状物料，也可用局部掺入干物料的方法枯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枯燥中。国内回转圆筒枯燥其直径一般在0.43m个别的达5m。枯燥器长度一般在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%的枯燥后的含水量可到达0.5%左右，甚至可以到达0.1%。物料在枯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/

15、s范围内。回转圆筒枯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。回转圆筒枯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，这说明枯燥过程根本上是在等速枯燥阶段进行。即水分主要从粒子外表蒸发而无降速枯燥阶段。这是因为当粒子与气流接触时，水分从外表蒸发，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外表扩散，当粒子在漏出料层与气流接触时，粒子外表又有自由水分存在。使粒子温度一直维持在气流的湿球温度附近。故可认为此枯燥过程仅仅是物料与气体之间的

16、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根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温度极少。根据许多资料说明，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。回转圆筒枯燥器中一局部热量是颗粒辐射传热，这时粒子外表接受辐射热。在化工枯燥作业中，气体温度一般不太高，故辐射的热量在最正确条件下不超过物料在枯燥器中的热量的6%所以在大多数场合下，在热力计算中不予考虑。回转枯燥主要是属于对流枯燥，热能以对流

17、方式由热气体传给与气流直接接触的湿物料外表，再到外表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，透过物料层而到达外表，然后水分通过物料外表的气膜而扩散到载热体的主体 ，这是一个传质过程。所以枯燥是由传热和传质两个过程组成，两者之间是相互联系的。枯燥过程得以进行的条件，必须使被枯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，枯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，在回转圆筒枯燥器中都设有鼓风机和引风机。2 设计初始参数确实定被枯燥物料名称：原煤精煤加尾煤混合煤；产量： G=3t/h;物料

18、进口含水量：=15%；物料出口含水量：3%；流向确实定：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条件。 并流适用于以下物料的枯燥物料在湿度较大时，允许快速枯燥而不会发生裂纹或焦化现象。枯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。枯燥后的物料吸湿性很小，否那么枯燥后的物料会从载热体中吸回水分，降低产品质量。逆流方式适用于以下物料物料在湿度很大时，不允许快速枯燥，否那么物料发生龟裂现象。枯燥后的物料可以耐高温，不会发生分解氧化等现象。枯燥后的物料具有很大的吸湿性。要求枯燥的速度大，同时又要求物料枯燥程度大。被枯燥的物料为原煤，为了防止

19、着火，采用并流操作。在物料的入口处枯燥介质温度高，而物料的湿含量也较高，不宜发生着火现象。 载热体确实定：烟道气载热体及其最高温度确实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，降低本钱。物料的视比重:ARD真比重TRD， 根据经验公式：ARD 2.1 (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(50100混大块50中块2550,2580小块1325混中块1350,1380混块13,

20、25混粒煤625粒煤613混煤50末煤13,50混煤100大块50100混大块50中块2550,2580小块1325末煤13,25此外，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，被枯燥设备处理粒度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。由湿物料的枯燥过程分析可知，枯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Cal/(g)原煤的堆积比重：表2.3 常用散料特征物料名称堆积密度

21、t/m烟煤褐煤无烟煤粒度2133548610712摘自文献15被枯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/sm。(n) 掺入冷空气的湿含量：x=水/kg干空气。(o) 掺入冷空气的温度：10空气枯燥冷空气的含量较低，取水/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，还可以在降低本钱。(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、

22、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。烟道气的入口温度初步定为600，新鲜空气的温度取环境温度10，1kg重油C燃烧生成气体总量为，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=97604.2kj/kg,设燃烧1kg重油需要参加新鲜空气量为Wm。计算那么97604.21=W+10.8891.26600-10由文献15可知。得：=9=55.141-10.88

23、9=那么：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，可得湿球温度为t=66.5,考虑到枯燥过程中有降速枯燥阶段，物料有升温，物料出口温度定为75，枯燥介质的出口温度定为80。3 物料衡算和热量衡算在枯燥的任务给定后，进行物料衡算和热量衡算，来解决去除多少湿分，消耗多少枯燥介质，需要多少热量定额问题。3.1 水分蒸发量 以产品来表示的产量为G=3t/h=3000kg/h=/s 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 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：

24、G=G1-1-0.15=kg/s 3.2 那么水分蒸发量：W=Gc-c=0.816(0.176-0.031)=/s 3.33.2 空气消耗量 已经查得热气体的湿球温度t=，另外物料的比热容C=0.4kcal/(kg),=10,=75,t=80,由此无法求出离开枯燥器的气体含水量x, 所以要有热量衡算求出空气消耗量Lkg/s。水的比热C=1kcal/(kg) (1)蒸发水分量所需的热量q: qt-) 3.4 80-10) (2)物料升温=10升到=75所需的热量q: q=GC(-) 3.5 = GC+CC(-)(75-10) (3).热损失q: q(q+q) (74.62+22.86) kcal

25、 需要的总热量：q=q+q+q (4)空气的消耗量 L= 3.6 =0.91(kg/s) 离开枯燥器的气体含水量： 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，在枯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 回转圆筒的直径可根据气体的最大流量计算。 气体离开回转圆筒枯燥器时的流量为： =L1+0.149=1.047kg湿气体/s 4.1 D=。取D=。 4.2 式中：空气消耗量L=/s;尾气湿度x=水/kg干空气； 气流湿度v=3kg/(m)。 =0.081kcal/(m) 4.3 式中：离开转筒式的流量，=(湿

26、气体)/s; F圆筒横截面积 ，F=D，D=1m。物料在转筒的每一局部都有水分蒸发，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。.1预热段长度z 预热段物料接受自枯燥介质传给的热量，即将物料的温度由加至枯燥介质的湿球温度t，此段水分不蒸发。=GC(t-Q=G(CC)(t-Q) 4.4 )，所以qkcalq=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，；枯燥介质的湿球温度，；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)(t-)0

27、.019)(600-) 解得，=446 t= z= 4.7 蒸发段长度z 在蒸发内，枯燥速率为一常数。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/s，蒸发温度在t=,此时水的蒸发潜热为摘自文献12 插值此段内的热量=557.6=65.80(kcal/s). 4.8加热损失率20%，那么空气传给物料的热量：q65.80=78.96(kcal/s)qx)-t式中：t枯燥介质在蒸发段下降后的温度。解得：t=110= 4.9z= 加热段长度z加热段内物料自t=升至=80，此段内热量为：=G

28、C GC+CC() 4.11 = 式中：C物料出口时干基含水量。加热损失20%，那么空气传给物料的热量： 4.12z= 4.13z=z+z+z=1.034+7.83+5.03=取z=14m.转筒的转速和倾斜度的选择 转速回转圆筒枯燥器的转速范围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，枯燥器的斜度一般为S=00.1，相当于与水平线成083而不超过6。取S=5%=0.05，那么修正，那么S=sin34.5 停留时间物料在转筒内的停留时间

29、，必须大于物料枯燥所用的时间，才能保证产品的枯燥要求，物料在筒体内的停留时间与筒体的长度、内径、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，=7kg/s；绝干物料量，=；颗粒平均直径，那么： =12.3-1.6 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

30、效容积之比；枯燥器内的填充系数也等于平均停留时间和单位时间内加料体积和转筒枯燥器的体积之比，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，； z筒体长度，m 那么， 转筒枯燥器的适宜填充系数为8%13%，一般不超过25%。满足要求。热风发生器是回转圆筒枯燥器等热风型枯燥装置中不可缺少的辅助设备之一。被枯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枯燥物料的性质、成品质量要求、枯燥工艺以及燃料供给条件外，还要结合装置投资费用及操作、自动化控制

31、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枯燥。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，造价低可以降低本钱。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。选择风机装在回转圆筒之后。在枯燥装置中，风机所需要的风量是根据湿空气的体积流量V而定的。 湿空气的体积可由干空气的质量与湿容积的乘积求取，湿容积V

32、为： V=0.773+1.244x 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=/s; 因此，湿空气的体积流量V为： V=LV =1.13L/s选择风机需考虑漏风及储藏，所以上述的实空气流量需乘以系数1.5，即： 选择风机时，所需的风量参数，根据流体的阻力而定。表4.1枯燥系统各局部的流体阻力：表4.1 枯燥系统各局部得流体阻力项 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回转圆筒枯燥器流体阻力100150旋风除尘器得流体阻力600800枯燥装置中所用的风机一般都采用离心式风机。回转圆筒

33、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。推荐枯燥装置中常用的离心式通风机得型号有：4.72.11、T4.72、4.49。4.9旋风别离器和进、出料装置在枯燥过程中，会产生粉尘，在煤的枯燥过程中，粉尘也是产品，粉尘飞失，不仅增加各种原料、燃

34、料和动力消耗，增加产品本钱，而且污染环境，因此回收粉尘时关系到低本钱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别离器，将被枯燥取料回收。旋风别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别离，并且压力损失也小。而且旋风别离器对数微米以上粗粉尘非常有效，很适合回转圆筒枯燥器的粉尘回收。使用旋风别离器时注意防止卸灰时漏风，影响除尘效率，要在下部设集灰斗，集灰斗下配闪动阀或回转阀。常用的旋风别离器主要有XLT/A型旋风除尘器、CLG型多管除尘器、XL

35、P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型旋风别离器。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枯燥器。出料也选择用皮带输送机。5 回转圆筒枯燥器得结构设计回转圆筒枯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。筒体是回转圆筒枯燥器的基体。筒体内既进行热和质得传递又输送物料，筒体得大小标志着枯燥器的规格和生产能力。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

36、损，减少机械事故，保证长期平安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。筒体结构组成1、跨度及筒体厚度枯燥器采用双挡支承，确定两端悬伸长度支点位置除考虑结构要求外，应按等弯矩原那么设计，一般取0.560.6Z。取：z,圆整为z=8m=8000mm筒体材料取Q235A。表5.1 枯燥器得筒体厚度与直径得关系统计值筒体直径Dm2m的圆筒体或平壁面室内操作，直径小

37、于2m，选择 W/D 5.6DLn 5.7计算得：D= 那么：D-D= 5.8按保温材料产品规格，查表：“室内保温通用厚度，取。筒体载荷计算1、筒体自重的估算筒体的材料为Q235A钢，内径为D=，筒体的壁厚为，筒体每米长的自重为：=0.248t/m=2430.4(N/m) 5.9抄板可参加筒体内按均匀分布载荷，另考虑滚圈下加垫板，筒体单位长度的重量折合为：q=0.310t/m=3038(N/m)=310kgf/m2、物料重量qq= 5.10式中：物料容重，； 填充率， D转筒内径，D=1m；3、齿圈质量估算G=f 5.11式中：f计算系数，f 齿圈模数，m=10mm； B齿圈宽度，B=1602

38、00cm=16001800mm； d齿圈分度圆直径，d=16001800mm；由杜马公式估算传动功率NznK 5.12 式中：N回转圆筒传动功率，kw； D回转圆筒直径，D=1m； z回转圆筒长度，z=14m； n回转圆筒转速，n=6rpm; 物料容重，； 填充系数，； K抄板系数，对于升举式抄板，K=16；表5.6模数和功率的关系N，kW2002001251005550252510m,mm45、4040、3635、30、2828、25、2220、1610取模数为m=10mm。据统计值，1.3，取估计值B=95mm。表5.7 齿圈分度圆与筒体直径的关系D，md/Dd=1.61.8D=16001

39、800mm，取估计值。表5.8 齿圈质量计算系数fd，mmfd102000300010那么：G 5.13 =400kg估算值加上一定的余量，齿圈质量按800kg计算。齿圈位置设在靠近前端托轮1m处。保温层重量4、保温层重量q为：q= 5.14 = =8kg/m式中：保温材料泡沫石棉的容重，=50kg/m D保温层内径，D=D+2 5.15 h保温层厚度，h=50mm=外用金属保护层厚度为，重量 q估算为：q= 5.16 = =13kg/m均布载荷重q=q+ 5.17 =/m筒体弯矩与应力计算 1、支点位置确实定支点位置处考虑结构要求外，应按等弯矩原那么设计，如以下图：图5.2 支点位置取z=z

40、,按照等弯矩原那么，计算：z=m 5.18式中：Z筒体总长度，Z=14m；Z=1m； q均布载荷，q=/m=3.812N/m;p集中载荷，齿圈重量p=800kg=7840N。图5.3 筒体径向受力图均布载荷引起的弯矩：图5.4均布载荷引起的弯矩集中载荷引起的弯矩：图5.5集中载荷引起的弯矩1由均布载荷引起的最大弯矩：M 5.19 5.20所以：M 5.21=Pa2由集中载荷引起的弯矩：M 5.22Nm其中，P=P=800kg=7840N，a=100cm；b=700cm；cm。假设均布载荷引起的弯矩和集中载荷引起的弯矩作用在同一面上， 5.23Nm3计算弯曲应力 式中：MNm； K筒体焊接系数，

41、取0.9； K温度系数，取1； W筒体断面模数，cm；W= = 许用应力，=9.8(无衬里筒体)；kgf/cm 4支座反力计算A点力矩平衡： B点力矩平衡： 5.28筒体变形计算1、轴线挠度计算1均布载荷引起的挠度计算：y 5.29其中，E材料的弹性模量，EMPa，I筒体惯性矩， I 5.30 = =cm 5.31 =2集中载荷引起的挠度计算 5.32 = =mm假设两个最大挠度产生于同一面上，于是，mm 5.33所以，筒体平安。 5.342、悬伸端挠度计算1均布载荷引起悬伸段挠度；= 5.35=0.59mm集中载荷引起悬伸端挠度： 5.36因为ba，所以，。那么： =radmm 7叠加，mm

42、 8筒体平安。3、截面变形的筒体计算工作状态下滚圈与筒体假设无间隙，那么该段筒体的变形等于滚圈的变形。滚圈的椭圆度最大直径与最小直径之差： 5.39式中：Q托轮处支点反力，Q=R： R平均半径，R； 5.40 D滚圈直径，D取DI截面惯性矩，I;B滚圈宽度，B=； 5.41滚圈、托轮许用接触应力，MPa；K=D托轮直径，查表：标准HG21546.1393；P齿圈载荷重，P；P滚圈重量估计值，P=0.0450.1Q，估算时，取系数0.08。QN；P=N；那么： B= 5.42考虑到筒体的较长，滚圈需要加宽，取=80mm；I 5.43那么：e 5.44ee在允许范围内。4、筒体热膨胀伸长计算由于枯

43、燥器的筒体较长，安装时是常温，工作时温度升高，轴向膨胀量较大。简体的热膨胀影响到滚圈与托轮的相对位置及进出口端密封装置。确定支承装置的安装位置时，必须计及热膨胀量。对于枯燥器的单跨支承装置，那么应以靠近齿轮端的支承为基准，另一端壁相应跨间的筒体跨距大。= 5.45式中：热膨胀系数，对于钢，=/(m) 跨距，=8m； 跨间筒体外表的平均温度； 安装时的环境温度，取。那么： 5.46 滚圈的结构型式1、滚圈的截面型式选用矩型滚圈断面为实心矩形，形状简单。由于截面是整体的，铸造缺陷相对来说显得不突出裂缝少。 图5.6 滚圈固定方式 2、垫板 垫板的作用是将筒体载荷传递到滚圈上，使筒体不直接与滚圈相磨

44、损。垫板块数取16块，宽度为160mm长度为100mm，厚度为25mm。垫板与筒体两者焊接固定。优点是安装后可以加工垫板外圆，安装方便，对间隙的控制较准确。为了防止焊缝中产生很大的应力而造成垫板与筒体的开列，仅在垫板的一端连接焊缝，其余局部为点焊，挡圈采用整环结构。3、滚圈在筒体上的固定方式选择松套式的结构，当筒体捎有弯曲的时候，允许滚圈和筒体之间发生稍许的相对运动，可以大大减少托轮对滚圈和筒体产生的附加作用力。而且这种方法安装较为方便。滚圈内径与垫板外径间留有间隙，合理选择间隙的大小，既可以控制热应力又可以充分利用滚圈的刚性，使之对简体有加固作用。两侧档圈限制滚圈对筒体的轴向窜动。滚圈的设计

45、与计算滚圈的强度计算包括弯曲应力计算和接触应力计算。其中接触应力计算作为选择滚圈的截面尺寸的最终依据，然后在根据弯曲应力进行校核。1、与托轮材料确实定滚圈的作用是支承整个回转体的的质量，使其能够在托轮上回转，因此滚圈和托轮都不许有足够的刚性和耐久性。滚圈材料用ZG 310570正火托轮材料用ZG 340640正火许用接触应力=400MPa2、滚圈、托轮接触应力计算取，那么： 其中，q作用在滚圈单位长度上的均布载荷； Q； G滚圈重量，G=3200N； 托轮和滚圈中心线与垂直方向的夹角，取30； B滚圈宽度，80mm； R滚圈外半径，600mm； R托轮半径，200mm； 83、滚圈截面设计选择

46、矩形滚圈：H=，所以，D 5.49其中，H滚圈截面高度，80mm； 筒体厚度，10mm； 垫板实际厚度，25mm； 常温时，垫板与滚圈的半径间隙，mm； 2= 滚圈内径， 热膨胀系数，对于钢，； 2=；2c=2mm; S那么：托轮直径：修正； 5.50 i=4、滚圈质量验算：G 5.51其中：铸钢的密度，； F滚筒截面积，F； R滚圈平均半径，R=(1234-80)/2=577mm；G = =1796N3200N估算值。可用。5、校核弯曲应力M 5.52式中，Q支点反力，Q=38230N；R滚圈半径，R=1234/2=617mm；所以，M；其中，滚圈截面模数，=； 5.53MPaMPa平安。5

47、.3托轮及轴承设计结构设计托轮装置承受整个回转局部的重量，因此是在重负荷下工作的部件，并且要使筒体滚圈能在托轮上平稳转动。每个滚圈下设两个托轮，中心线夹角为60。托轮挡轮标准轴承载不超过100t时都用滚动轴承。滚动轴承。滚动轴承组，结构简单，制造简单，维修方便，摩擦阻力小，还可以减少电耗。托轮与托轮轴式紧配合装配的。托轮组的左右轴承座采用整体式的，整体轴承座，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，因此可以取消调心轴面瓦，或者省去调心式的止推轴承，同时承受径向力和轴向力。轴承的密封采用JB/ZQ460686毡圈油封。托轮及轴承的计算1、托轮托轮直径：D 托轮宽度：1工作状态时

48、托轮与滚圈保持全接触 图57 托轮 其中，2U为筒体轴向窜动量，2U=40mm，取 B 2因筒体较长时，还应验算冷态时滚圈与托轮的接触宽度不小于滚圈宽度的3/4。既： 式中：为两组托轮间筒体的膨胀量，=8mm，满足要求。，采用单轮辐结构。综上所述，取托轮宽度为130mm。托轮结构尺寸：轮缘厚度：d轮壳直径：其中d为托轮轴径，估算值：d，取为80mm。 5.54D辐板厚度： = =mm由于尺寸较小，取较大值不会消耗很多材料，还可以在强度上有所增加，结构更加协调。取轮壳厚度：取110mm。 5.55 = =25mm取筋块数：n=8筋厚度：轴向窜动量：两侧总和取。2、托轮轴托轮轴采用转轴式结构，使用

49、滚动轴承。弯矩计算：轴中部直径：取80mm。轴中部长度：，取150mm。托轮轴径： 5.56式中：； 轴承内圈宽度，40mm； 选择轴材料为45钢，那么=480kgf/cm。那么：=因此取d=50mm满足要求。3、滚动轴承计算计算额定载荷： kgf 7式中：寿命系数，； 额定寿命，取5年，每年7500小时； 寿命指数，对滚柱轴承，取10/3； ； 速度系数； ；轴承转速，即托轮转速，；载荷系数，取1.2；温度系数，取0.95；P当量动载荷，P=XFr+YFa；X径向载荷系数；Y轴向载荷系数；径向载荷；=轴向载荷，选择单列圆锥辊子轴承。4、轴的弯矩核算； 8 0.625Q=23106N L滚动轴

50、承支承距，L=+B=150+40=190mm； 轮壳直径，b=110mm；那么：M 9W为轴的断面系数，平安。验算平安系数； 5.60式中：n许用平安系数，取1.51.8； K应力集中系数；45钢，；查表K=1.66；弯曲疲劳强度，45钢，外表状态系数，查表取1.7；绝对尺寸系数，查表取0.78；表格选自13 那么： 平安。枯燥器是倾斜安装的，由自重及摩擦产生的轴向力，有因滚圈和托轮轴线不平行而产生附加轴向力。形大体重的筒体的轴向位置难以固定，应该允许轴向往复窜动。因为宽度不等的托轮和滚圈的工作外表磨损均匀，也要求筒体能轴向窜动。挡轮那么起限制筒体的轴向窜动的作用。为了使筒体有自由伸长的可能，

51、转筒只应用一对挡轮，夹在靠近齿圈的滚圈的两边。挡轮与滚圈侧面的距离，决定了筒体的允许轴向移动距离，这样可以保证齿圈和小齿轮不至超过要求的齿合范围，还可以保证筒体两端的密封装置不至失去作用。挡轮是否转动是筒体上窜或下滑的标志，也称为“信号挡轮，在操作中要防止上挡轮或下挡轮长时间连续转动。挡轮挡轮材料选用ZG340640，挡轮许用接触应力值：P=1.5P为挡轮材料的许用接触应力，400N/mm。P=。普通挡轮推力F是施加于挡轮上的最大载荷，大局部时间内挡轮是不受力的不转，因此强度条件改为：。挡轮受力按普通挡轮推力： 5.61式中：G回转局部重量； G =800+2 滚圈与托轮的摩擦系数， 托轮与滚

52、圈中心线与垂直方向的夹角，； 筒体倾角，。那么： 取，挡轮参数确实定由接触强度确定直径： 5.62式中：挡轮许用接触应力，600N/mm； E弹性模数，； 挡轮厚度，mm; H为滚圆截面高度，H=80mm。取h=40mm。取；挡轮大端直径：1由接触强度确定直径： 5.63D股权直径，D=1234mm=2由挡轮和滚圈的几何关系确定直径：=选取，修正：挡轮轴及轴承的选择1挡轮轴向力：挡轮推力。2轴的计算：挡轮轴的初步确定按滑动轴承计算 5.64挡轮轴速为轴衬单位许用应力，轴瓦材料选用ZGA194。=3MPa，。轴瓦长度：。3轴径剪切计算采用空心轴，材料用45钢。许用剪切应力=120MPa。 5.6

53、5式中：挡轮推力，8000N； 挡轮内径，取30mm； 挡轮轴径，d=60mm。，平安4弯曲应力计算按照标准件安装尺寸计算，。 ，平安。 5.66回转圆筒枯燥器的转速很慢因而在电动机将转矩传给圆筒时就必须进行减速。减速的速比拟大，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齿圈而使筒体转动。电动机选型回转圆筒枯燥器用于固体颗粒煤的枯燥，操作时周围环境温度较高，灰尘较大选用电机时应防尘、防腐、防爆，还应具有通风冷却装置，另外为实现加料和筒体的转速同步，可以用回转圆筒柱电动机带动发电机共给加料的驱动电机。齿轮配置齿轮装置中心角，采用单传动，中心角取30。齿轮罩采用半

54、封闭结构，确定齿轮罩的宽度时考虑筒体的轴向窜动量2U=40mm。齿轮罩的宽度，取为齿圈宽度90mm加两倍的轴向窜动量80，在加一定的余量，取200mm。齿顶圆距齿轮罩的距离取为100mm，并且在侧壁和周壁上开观察孔，便于检查和测量齿的齿合情况。 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 。传动装置计算1、转动功率确实定设计依据： 物料的休止角，摘自文献141用佐野公式计算 7圆筒内物料运动需要的功率： 8充满度系数，；充满度系数，圆筒旋转需要的功率： kw 其中：转动局部重量， N=圆筒支承局部摩擦耗功率： 9 其中：托轮直径，；

55、 =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。那么：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，额定功率4kw,同步转速1000rpm。2、传动装置确实定总速比： 一般齿轮比为78，取那么减

56、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，m1.51.6取由表5.6中查得模数m=10mm那么，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，=2.42HBMPa 齿轮材料用ZG310570正火处理，取硬度HB=200。取个效率。所以；=51.4mm齿圈宽度取90mm，小齿轮的宽度，考虑筒体

57、的轴向窜动，要比齿圈的宽度大，。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ZSZIZBJ1900488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ZSZ200IZBJ1900488。另外选用此规格多从安装尺寸出发考虑。选择弹性柱销连轴器，机构简单，制造容易更换方便，主要用于载荷较平稳的，对缓冲要求不高的传动。连轴器的计算转距 5.71按类载荷，选择工况系数，取。那么：查表初选TL6型弹性套柱销

58、连轴器，连轴器的工作转速n=1000rpm,而许用转速为n=3800rpm,nn,可用。轴孔直径查表知，HL7弹性柱销连轴器的轴孔直径范围为3242mm.故能满足要求。5.8进、出料端设计采用焊接箱式结构连接进气口、进料口和圆筒始端。焊接箱体的结构尺寸以各局部之间不发生干预为前提，尺寸可调，箱体厚度可调。进气孔径由烟道气的发生端确定，加料管的孔径由枯燥生产的产量确定，采用可调滑板结构，滑板的上下移动改变孔径的大小。滑板和加料管的料斗之间由螺栓和蝶形螺母连接，便于调节。为了防止高温烟道气损坏加料管，加料管用水夹套挂保护，加料管的壁温最多升至水的沸点100度，对于加料管的材料起保护作用。出料端包括

59、物料和气体的出口，孔径可调，气体出口由连接的别离器的进气口决定。也采用焊接箱式结构。与进料端采用相同厚度的钢板。箱体采用然铁焊接箱腿支承，下焊方形钢块与地基用底肢螺栓连接。进料端和圆筒的连接处采用径向迷宫式密封，结构简单，没有接触面，不存在磨损问题，也不受筒体窜动的影响。6 回转圆筒枯燥器的密封回转圆筒枯燥器的加料端和出料端都是固定不动的，与转筒连接处需要有密封装置。以防物料和气体外漏或冷空气漏入。回转筒是在微负压下进行操作的，回转的筒和连接处不可防止的存在缝隙，为防止外界空气被吸入筒内或防止筒内空气携带物料外泄污染环境，要设立密封装置。要求：1密封性能好；2能适应筒体的形状误差和运转中沿轴向

60、的往复窜动；3磨损轻，维护和检修方便；4结构尽量简单。采用径向迷宫式密封。迷宫密封是让空气流经弯曲的通道，产生流体阻力，使漏风量减少。考虑到筒体积迷宫密封圈本身的制造误差、刚度和筒体轴线的弯曲，相邻迷宫圈间的间隙不能太小，一般取为2040mm。7 回转圆筒枯燥器的安装、调整和运转转筒安装的不好，就会使其所受的应力增加，回转时所消耗的功率增加，并使传动的齿轮、滚圈及托轮的磨损增加。转筒安装正确的第一个先决条件，就是要使全部的托轮座都在水平线上成一规定角度的直线上。检查托轮座地板安装的是否正确，需要进行测平工作。转筒的安装工作完成得好，那么当它装在托轮上以后，应该仍然保持其外表的圆筒形以及轴心的直