毕业设计（论文）-热风炉自动喂料装置设计与控制研究

全套图纸加V信153893706或扣3346389411题目热风炉自动喂料装置设计与控制研究学生姓名学号所在学院专业班级指导教师__完成地点年月日热风炉自动喂料装置设计与控制研究【摘要】：通过长时间的生产实践，人们已经认识到，只有利用热风作为介质和载体才能更大地提高热利用率和热工作效果。传统电热源和蒸汽热动力在输送过程中往往配置多台循环风机，使之最终还是间接形成热风进行烘干或供暖操作。热风炉是干燥设备里面最重要的辅助设备，是一门跨行业的加工设备，热风炉广泛应用于纺织漂染、橡胶涂层的热定型；印铁涂料烘房、彩钢板生产线烘房、金属表面除锈处理后的烘干及油漆烘干，造纸工业的烘干，粮食饲料；胶合板、石膏板的成型干燥，木材干燥，化工物料、动植物油脂的喷雾干燥以及工业厂房的采暖等等。取代目前使用的以蒸汽、油锅炉或电加热空气的方式，减少了热交换环节及相应的热交换设备，具有系统热效率高，设备简化，操作方便，安全可靠，运行成本低等优点。本文简要介绍了热风炉的原理、分类、参数和技术指标等内容，研究了热风输送系统的特性和设计要点。对HBT稻壳、秸秆热风炉进行了主要技术内容的研究，燃料的燃烧计算、燃烧装置设计、输送绞龙的设计计算以及自动控制部分的设计。其中最主要的是输送绞龙的设计。【关键词】：热风炉，燃气，效率，绞龙Throughlongtimepractice,ithasbeenuniversallyrecognizedthatonlyusingairasthemediumandcarriercangreatlyimprovetheheatutilizationrateandthermaleffectofthehotblastfurnace.Traditionalelectricheatsourceandsteamheatpoweroftendeploysseveralcirculatingfansduringtheconveyanceprocess,whichfinallyformedhotairindirectlytorealizedryingorheatingoperation.Hotblastfurnaceisthemostimportantauxiliaryequipmentofallkindsofdryingequipmentsandalsoakindofcross-industryprocessingequipment.Itiswidelyusedintextiledrying,rubbercoatedheatsetting,printingcoatingdryingroom,colorsteelplateproductionlinedryingroom,metalsurfacerusttreatmentofdryingandpaintdrying,thedryinginpaperindustry,feedinggrain,plywood,gypsumboarddrying,thewooddrying,chemicalmaterials,plantandanimaloilspraydryingandindustrialheatingetc.Italsoreplacesthecurrentwayofheatingairbysteam,oilboilerorelectricandreducestheheatexchangepartandrelevantheat-exchangeequipments,whichendowsitmanyadvantages,likesystematicness,highheatefficiency,simpleequipment,convenientoperation,safetyandreliability,andlowoperatingcost.ThepurposeofthisdesignisthedesignofRiceHuskAndStrawhotblastfurnace.Thispaperintroducestheindustrybackground,theprinciple,theclassification,themainparametersandthetechnicalindexofhotblastfurnace,andresearchesaseriesofcharacteristicsanddesignessentialsofitsheatexchangersystem.ThisthesisismainlycomposedofthefuelcombustioncalculationoftheRiceHuskAndStrawhotblastfurnace,thedesignofcombustiondevice,thedesignofheatexchanger,theflueresistancelosscalculationandthechooseofairblowerandventilatorneeded,amongwhichthemostimportantisthedesignofheatexchanger,whichiscomposedofstainlesssteeltubeheatexchangerandfinnedtubepluginheatexchanger.Keywords:hotblastfurnace,gas,efficiency,packingauger

目录TOC\o"1-3"\h\u第一章绪论 页共48页绪论1.1课题背景1.1.1我国的能源状况（1）天然气资源我国是天然气资源比较丰富的国家，地质资源总量约38～39万亿立方米，列世界第十位，其中陆上30万亿立方米，海上9万亿立方米。已探明储量约1.9万亿立方米，仅占资源总量的5%左右，列世界第16位，天然气资源勘探潜力很大，实际的总量要比目前预测的这个数字大[7]。另外，这一资源量只含常规气，尚未包括煤层气等非常规气。所以，还有很大的勘探潜力。近年来我国天然气勘探取得了重大突破，陆上已在川渝、陕甘宁、新疆和青海形成四大气区；海上气田以渤海、南海西部地区和东海西湖凹陷作为重点勘探和增加产量的地区。1998年我国天然气产量为223亿立方米,从居世界第22位上升为19位,占世界生产量的0.9%，2001年我国天然气产量294亿立方米。到2005年可达到400—450亿立方米,到2010年将达到700—800亿立方米。我国有非常丰富的天然气资源，天然气的使用有着非常广阔得前景。但是，天然气资源的人均值只有世界平均水平的9.3%，也反映了我国的天然气资源的匮乏。从能源的总量来看，我国是一个能源大国，从能源的人均值看，我国是一个能源小国。而我国的能源利用状况却很不好，目前能源利用效率仅为34％，相当于发达国家20年前的水平，相差10个百分点[5]。我国能源消费强度远高于发达国家和世界平均水平，约为美国的3倍，日本的7倍；单位产值能耗是世界上最高的国家之一，每公斤标准煤创造的GDP仅为0.36美元，而日本为5.58美元，约是我国的15倍，世界均值为1.86美元；工业锅炉能耗效率为60％，低于发达国家20个百分点；主要产品单位能耗平均比国际水平高40％，单位建筑面积采暖能耗相当于气候条件相近的发达国家的3倍；每年工业部门多消耗2至3亿吨标准煤，约占全国总消费量的1／5。从整个能源储量和使用状况来看，我国能源问题存在三大矛盾：污染环境的煤炭资源消耗量过大与优质的石油天然气资源缺少和供应不足的矛盾；能源生产总量大和能源利用率低的矛盾；人口总量大和人均用能少的矛盾。这就表明，我国的能源状况非常的紧张，节约能源势在必行。（2）煤炭资源煤炭是我国的主要能源资源。自1988年以来，我国的煤炭产量和消费量在世界上一直居首位，占世界总量的30%左右。2005年，我国的原煤需求量在20.50～21.00亿吨，据权威人士预测，到2010年，我国的原煤需求量将达到25.00亿吨，2020年全国煤炭需求量29.00亿吨。我国的能源利用主要以煤炭为主，煤炭的使用占整个能源使用的将近70%，而我国的煤炭利用效率很低。一是采收率低（30%左右）;二是直接燃烧的原煤比重大（70%多），入洗率低（20%左右）；三是综合利用率低，有效成分和伴生矿产未能很好的利用。陕西省煤炭工业局副局长白宏说，按国家《煤炭工业技术规范》要求，矿井采区回采率最低不应小于75％，但现在陕西省没有一家煤炭企业回采率达到规定要求，全省煤炭资源回采率平均不到30％。这使得从储量上看能开采上百年的煤矿实际上仅三四十年就会开采殆尽[2][3]。新疆煤炭预测储量占全国的40％，约为2.1万亿吨，是中部煤炭产量衰减后国内重要的煤炭接续产区，然而同样的情况也出现在这里。目前新疆乡镇煤矿平均回采率仅为10％～15％，国有地方煤矿约有30％，直属国有重点煤矿也不足60％。这将为我国的能源使用带来多大的浪费。同时，我国工业锅炉的使用效率在60%～65%，比国外锅炉效率低10%～15%，我国还有大量的小锅炉，他们的效率将更低。(3)石油资源我国的石油资源总储量不小，约占世界的3.7%，但人均的占有量很少，约为世界平均水平的17.6%，我国的石油消费量逐年增长，已经远远大于石油的产量。1997年消费1.95亿吨，1998年消费1.99亿吨，其中进口4906万吨，随着我国经济的迅猛发展和人民生活水平的不断提高，石油消费不断攀升。自1993年我国成为石油净进口国以来，原油进口急剧增加，进口依存度不断提高。2003年我国原油进口首次突破1亿吨大关，对原油的进口依存度达到36.1%。2004年我国进口原油1.2亿吨，进口成品油3788万吨，扣除当年出口的原油和成品油，进口原油和成品油折合超过1.5亿吨原油，接近当年国产原油的产量。我国的石油进口依存度已经接近了50%。美国能源部预测，中国在未来20年的石油进口量将达到日均740万桶，相当于整个欧洲的日进口量。到2020年，中国石油消费量将达4.5-6.1亿吨。到2010年，我国的石油产量最多2.0亿吨，我国的石油供应不足已经成为大局。1.1.2我国的粮食烘干现状我国是世界上最大的粮食生产和消费国家，年总产粮食约5亿吨，然而，我国的粮食浪费也很严重。据统计，我国粮食收获后在脱粒、晾晒、贮存、运输等过程中损失率高达15％，远远超过联合国粮农组织规定5％标准。在这些损失中，每年因气候潮湿，来不及晒干或未达到安全水分造成霉变，发芽等损失的粮食高达5％，若按年产5亿吨粮食计算，相当于损失2500万吨粮食，这一数字是惊人的[8]。因此，发展粮食烘干技术，改变传统靠天吃饭被动局面，使到手粮食损失降至最低点。是粮食丰产、丰收的重要保障条件。大量的粮食没有得到及时的烘干，说明粮食烘干设备在国的使用普及率很低。下面的数字就论证了这一点，据不完全的统计，目前全国大中的粮库仅有粮食烘干机两万多台，加上家用的所有的粮食烘干机也不过是四万多台，而我们的邻国日本，全国有100多万台，粮食烘干机的数量是我国的几十倍[10]。粮食生产大国，美国，加拿大等西方国家也基本上实现了粮食烘干的机械化。所以粮食干燥一定要普及应用到国民生产各部门，我们要作的工作还很多，也很紧迫。1.1.3粮食烘干热风炉的使用现状和发展方向热风炉是粮食烘干的附属设备，是燃料燃烧，加热空气，生产热风的设备。作为一个重要的工艺设备，热风炉在各个工业部门得到了广泛的应用。无论是采暖，炼钢，水泥，物料烘干等都用到热风炉[9]。我国粮食烘干机发展是从解放初期仿制日本、苏联等国外干燥机开始的。在20世纪60年代～70年代粮食干燥绝大部分采用手烧无烟煤直接加热烘干粮食，采用的是比较传统的砖结构的炉子，烟气直接与粮食接触以去除粮食中的水分。虽然热效率比较高，但污染严重，煤源贫乏，且炉子不易发展成标准化，商品化生产。而果蔬等农产品的干燥加工大都一直沿用地坑式火管炉加热，不仅效率低，而且加热不均匀，温度难以控制。在食品和化工等工业行业，由于条件比较好，因此大量采用的加热装置有两种：一种是投资比较大的蒸汽系统，采用蒸汽锅炉通过散热器来加热空气。虽然加热比较稳定，但热风的温度不高，一般难以超过160℃，二次换热的效率比较低，且系统的投资比较大，维修复杂，起炉，停炉不方便，并且需要水处理设备。另一种是列管式换热器加热空气的热风炉,他的高温段受热面少，热效率仍然是比较低，且换热管寿命短，容易积灰，不易清理。随着国民经济的发展，人们对加工的食品，粮食的卫生进一步的要求，对于环境也开始重视。所以，迫切的需要一些加热无污染的，热效率比较高的，可燃烧烟煤的间接加热热风炉。从80年代开始，直接加热热风炉烘干的粮食只能用于家禽，家畜的饲料等对品质要求较低的场合；而对于粮库等部门，其用于食用和食品加工的粮食多用间接加热热风炉来烘干，目前国内应用最多的是列管式热风炉和无管式的热风炉，此两种热风炉在国内有大中小各种型式，众多的厂家生产，是应用最广泛的炉型。到了21世纪，随着我国加入世界贸易组织，开始和国际接轨，人民生活水平的提高，人们对粮食的卫生要求，对环境的清洁要求越来越高，所以我国粮食烘干市场一定有着更广阔的前景。而用于粮食烘干的热风炉也将应用的越来越多，相对于国内对热风炉的研究特别少，有关热风炉研究就显得格外的重要。1.2国内外研究概况及发展动态1.2.1国外的研究现状国外粮食烘干技术的研究起步于上世纪40年代，到60年代基本实现谷物干燥机械化，70年代谷物干燥实现自动化，80年代以后向高效、优质、节能、降低成本、电脑控制方向发展，同时不断开发新工艺、新机型、新能源，在烘干质量上也得到重视。但各国的现实情况亦有所不同[13][14]。美国：粮食烘干机在全国应用比较普遍，主要的机型有中、小型低温烘干仓及大、中型高温烘干机，这些机器以烘干玉米和小麦为主要对象，以柴油（煤油）和液化石油气为热源，采用直接加热烘干。设备中一般具有：料位控制、风温控制及出粮水分控制系统。太阳能烘干机在美国开始应用，但由于设备投资大和占地面积大等原因，目前应用不多。俄罗斯：粮食烘干机应用比较普通，大多形成了工厂化生产，有较完善的自控系统，其粮食烘干机型以大、中型居多，为高温烘干方式。较普遍地应用干、湿粮混合烘干工艺（又称分流循环烘干工艺），具有一次降水幅度大、节能和提高烘干质量的优点。日本：粮食干燥设备是从二次大战后发展起来的，主要发展适于烘干水稻的中、小型设备。机型有小型固定床式粮食烘干机，中、小型循环式粮食烘干机及大型粮食烘干机等。采用的热源是柴油和煤油，少量采用稻壳为燃料。在个别烘干设备中大都装有较完善的自动控制系统，比较重视烘干质量。1.2.2国内的研究现状我国是个缺石油的国家，能源使用不能和西方国家一样。所以根据我国的国情，国内用于粮食烘干的热风炉基本上是燃煤型的。我国研究制造的热风炉也基本上以使用煤为主。在粮食烘干方面，国内应用最多的是列管式热风炉和无管式的热风炉。对于这两种热风炉的研究也最多，中国农业工程研究设计院于1988年底开始对燃煤间接加热热风炉进行了研究讨论，并与哈尔滨的一些厂家合作，首先开发成功了小型立筒式燃煤两回程间接加热高效热风炉。并于1984年9月在四川省明山县蒙山茶场通过了鉴定。四川省农机所研制成功了类似的中性的无管式热风炉，并于1984年8月在四川省峨眉县通过了技术鉴定。将原有的水泥底座烟道改进设计成为方便实用的全金属外壳型中小型热风炉，为我国进一步研究开发可燃烟煤的新型间接加热热风炉奠定了基础。近几年来，人们对现有的热风炉不断的改进，研制出新型的直火热风炉，例如RSL系列直火热风炉，同时还进行以生物质为燃料的直接加热热风炉的研制，例如黑龙江农垦科学院农业工程研究所主持研制的秸秆燃烧炉CL-40，四川某厂家生产得稻壳热风炉。对列管式间接加热风炉进行改造完善，例如郑州某厂家生产的JLG系列大型列管式链式热风炉。参照国外先进的换热器的结构，研究生产无管式热风炉，如黑龙江某厂家生产的WR型无管式热风炉，中国农业工程研究设计院加热与干燥专业组研制成的小型组合式燃煤套筒换热器间接加热高效通用热风炉，即目前处于国内先进水平的第五代新型JRF系列套筒式燃煤高效通用热风炉。杭州机械科学研究所研制开发的采用板式换热器的直流式热风炉，及杭州某厂家生产的喷流式热风炉，旋流式热风炉。在研究传统的换热形式的热风炉的同时，人们还进行了其他的换热形式的热风炉的探讨，例如热管式热风炉，苏州大学能源工程系江苏某厂家合作开发的RFL型高温热管热风炉。热媒加热式热风炉，电加热热风装置等。当然，我国也有燃油，燃气的热风炉。只是由于我国的能源状况不太适合燃烧石油和天然气，所以燃油，燃气的热风炉相对比较少，并没有大规模的推广。但是，我国的热风炉生产厂家基本上都是生产锅炉的厂家，且多数热风炉的生产厂家属于小型的制造厂家，制造工艺很粗糙。从最初的从外国引进到自己生产，生产的热风炉的换热形式基本上参考了锅炉的换热形式，而不是根据热风炉的自身特点考虑，且国内专门用于热风炉研究也很少，致使热风炉在使用中问题很多，与国外的差距很大。现全国各地拥有各种粮食烘干机近20万台，其中主要是中、小型，大型烘干机约10万台左右。1.2.3国内外热风炉的差距我国的干燥设备和热风炉与国外的热风炉主要有以下几点差距与不同：(1)国外的干燥设备和热风炉在自控水平上要很高。安装了料位控制，风温控制及出粮水分控制等系统。(2)国外的热风炉种类繁多，型号多，产品系列化的生产，配用各种类型的干燥设备。热风炉的生产已经在规范性的市场中进行。而我国的热风炉厂家的制造工艺和规范化还不高。(3)国外的热风炉的热效通常在75%以上，使用寿命和可靠性方面要比国内好些。(4)我国的热风炉大多是使用燃煤型的，这与我国的能源结构有关，而国外大多使用燃油，燃气的热风炉。不存在污染粮食和环境的问题。且燃油，燃气的热风炉在自控方面更好控制，所以日本，美国在粮食的精细烘干方面技术成熟先进。现代热风炉的发展方向是：①高风温，热风温度。②高热效率，总热效率≥85%。③长寿命，一代寿命≥25年。这对我国热风炉发展的意义在于：①研究开发大型热风炉自身预热技术，实现高炉煤气烧炉情况下的高温。②优化燃烧口设计结构和材质，进一步提高燃烧口寿命。③开发新型热风炉技术，以缩小与国际先进热风炉的差距，针对国情进行技术开发，吸收外国先进经验，开展大型、高风温热风炉的研究，将是下一步的重点。1.3课题研究的目的及意义粮食和农副产品安全储存的一个技术关键就是要将其含水率降至安全标准，采用热风炉间接加热空气的干燥方法应用最为广泛。但是,目前使用的各种形式热风炉存在着污染环境和热效率低的缺点,因此研制低污染、高效率的热风炉是非常必要的。随着我国经济的高速发展，能源问题日益严重，提高热源设备的效率就显得尤为重要。在粮食烘干的过程中减少烘干的燃料成本是直接降低粮食干燥成本的最有效的途径，这样可以较大提高用户的经济效益[18][19]。本课题在国家提倡建立节约型社会的背景下，针对当前热风炉燃烧不充分，控制精度低，热效率低的缺点，设计一种新型节能热风炉，具有社会实用价值。降低粮食烘干的成本，减少环境污染，使农业生产得到真正意义上的大丰收。1.4研究内容稻壳、秸秆热风炉是一种为谷物、农副产品和工业品物料烘干提供热源的装置。他的发展必须符合国家的环保政策和产业发展政策。目前市场上的这种热风炉不管是卧式还是立式其使用的燃料都不能充分燃烧，产生很多烟灰和焦油。很容易把热风炉的壁覆盖，堵塞导致热风炉温度不高或容易烧坏热风炉，不能够达到烘干时所需要的理想温度且特别消耗燃料污染环境。本次课题重点解决燃料燃烧充分、控制精确、热效率高等的问题。具体有以下几点：(1)项目必须环保、高效、节能、(2)炉体结构设计：稻壳秸秆的喂入量与炉前所配引风机的风量全面接触。(3)燃料的输送量与空气质量输送量的调节，使燃料在炉膛内始终处于流化和接触悬浮状态，在空中燃烧。(4)满足热风温度要求。(5)对输出热风温度进行自动控制设计。1.5本论文的创新点（1）燃料创新：传统热风炉所用燃料为柴油，液化气和燃煤等有限的能源资源，而稻壳秸秆热风炉所用的燃料为稻壳、秸秆等生物质再生能源。稻壳：稻谷的外壳是大米加工过程中产生的废弃物，焚烧不仅污染环境，也是对可利用资源的浪费。可以废物利用，变废为宝。把稻壳作为热风炉的燃料，产生的热风用来烘干粮食及农产品物料等，可极大的节省能源，降低烘干成本，获得更大的利润。不仅为生产企业也可为社会创造出巨大的经济效益和社会效益。秸秆：农作物除了产出粮食外，还有大量的秸秆。秸秆经过压制形成的颗粒是一种清洁的燃料，它完全燃烧，残留灰分少。从而避免了在收获季节农民在田间地头大量的焚烧秸秆造成环境污染，空气污染。（2）技术创新传统热风炉的炉膛与换热器为一体。不采用翅片式散热管作为热交换器。燃料的供给量不是通过变频电机调速来控制其燃料的流量。所以燃料不能够充分燃烧，输出的热风含有大量的焦油和烟气。热风的温度控制靠装在炉膛里的温度传感器来显示热风温度，因此所使用热风温度与显示的热风温度有很大差别，而此次的稻壳秸秆热风炉在技术上作如下处理：采用变频电机带动搅龙输送燃料，并通过控制和调节稻壳（粉碎秸秆）的流量与空气混合在炉膛内腔悬浮充分燃烧。采用温度传感器及数显温度表，控制燃料和氧气的输入量，实现输出热风温度的自动控制。采用翅片（内装传导液体）热风管多排交错排列的方式，利用翅片热风管的高温与冷风进行热交换。最后齐聚到热风出口，所送出的热风没有污染。（3）结构创新：传统的热风炉它在结构上有以下缺点：蓄热室和燃烧室并列布置，所以其下部温差较大，温度不一致。蓄热室和燃烧室间隔墙薄弱，工作环境恶劣，由于燃料燃烧不完全，不充分。因此炉膛壁容易堵塞烧蚀。炉底结构不合理，容易因膨胀而拉开漏风，而稻壳秸秆热风炉在结构上作较大改进，具体有下列几点：该热风炉包括炉体、炉体底部设置有炉膛，炉膛内用耐高温的耐火材料进行处理。炉膛的上方设置有热交换室，热交换室内装有多个交错排列的翅片热风管。热交换室的下端安装有高温烟气弯管，排杂出口和排烟管。高温烟气管和热交换室相通。热交换室的上端两侧分别对应安装有冷风通道和热风出口。热风出口上安装有热输出风机。排烟管上安装有温度传感器和烟道风机。还包括控制箱。控制箱内设置有低温报警指示，高温报警指示，温度变化数显和电源指示。控制装置与烟道风机以及控制装置急停开关连接。燃料输送搅龙的送料端伸入堂内，且该送料端上安装有变频调速电机1.6使用稻壳热风炉的效益稻壳热风炉通常可以匹配处理量10~12t/批的烘干机8台，或30t/批烘干机4台，按照机械化烘干粮食的通常配置，工艺流程如下：潮粮进入卸粮坑，经斗式提升机进入清理筛除杂，除铁器除铁，进入下粮坑，经第二道提升，潮粮进入烘前存储仓，或进入埋刮板输送机，将潮粮分别送入小型烘干机，烘后粮食陆续排入烘后粮食埋刮板输送机，然后通过第三道提升，将烘后粮食送入烘后存储仓待发放，或经提升后直接发放。根据以上工艺，对烘干机分别配置普通燃油炉和稻壳热风炉，作了两套工艺设计方案，单机按照安徽庐江粮库燃油小型烘干机的实测烘干数据表6.1安徽庐江粮库燃油小型烘干机的实测烘干数据粮食品种水稻，含水率21.2%烘干机型NEWPRO-120H实际处理量（吨/批）10.8t/批平均每小时降水幅度0.8%批粮总降水幅度5.5%烘干时间（h）7进出粮时间（h）2总工作时间（h）91.6.1经济效益按照年均收购潮粮20000t，初始含水率21.2%，平均降水幅度为5.5%，两套方案设计的装机容量如表6.2所示，分别计算他们的能耗成本。表6.2小型烘干机系统的装机容量烘干机型号NEWPRO-120H烘干机台数8烘干机实际处理量（吨/批）10.8燃油炉烘干机系统装机容量（KW）76.84稻壳热风炉烘干机系统装机容量（KW）117.84（1）稻壳热风炉烘干机系统烘干能耗成本稻壳热风炉烘干机系统的功率消耗约94.27kW左右，电价为0.77元/kWh，一台烘干机实际烘粮按10.8t/批，稻壳为免费提供，不计灰烬产生的价值，则干燥能耗成本：94.270.779/（10.88）=7.6元/t产生的灰烬：每小时燃烧炉产生80kg灰烬，共产生920kg，灰烬出售按0.625元/kg,共计450元，烘干每吨潮粮产生的灰烬价值为5.2元/t;烘干每吨潮粮的实际成本为:7.6-5.2=2.4元/t;（2）煤油炉烘干机系统能耗成本稻壳热风炉系统的配置换成煤油炉，系统的功率消耗约为61.47kW左右，煤油的当地价格为4300元/t,记入电耗、油耗两项，根据实测单台烘干机耗油约为17.92kg/h，烘干能耗成本：（61.470.779+17.92784300/1000）(10.88)=54.88元/t;（3）稻壳热风炉烘干机系统的能耗节省费用使用稻壳热风炉烘干机系统所节约的能耗成本：54.88-2.4=52.48/t；年烘干潮粮20000吨，节约能耗费用104.96万元；不计灰烬价值：54.88-7.6=47.28元/t;年烘干潮粮20000吨，煤油烘干机烘干成本109.76万元，稻壳热风炉烘干成本15.2万元，节约能耗费用94.56万元。使用稻壳热风炉烘干机系统所节约能耗费用。1.6.2社会效益稻壳作为燃料，可以解决大米加工厂的稻壳处理难的问题，特别在东北地区，堆成小山一般高的稻壳处理成为困扰当地米厂的棘手问题，使用到额热风炉，即可以处理掉废弃的稻壳，同时稻壳燃烧后的灰烬，可以加工成有机肥料；可以作为电池厂的碳棒材料，可以作为炼钢厂的保温材料，可以作为砖厂的建材原材料。因此，稻壳从废弃物变为浑身全是宝，实现了原料的循环利用，稻壳热风炉具有较大的使用意义。除此以外，稻壳秸秆热风炉的社会效益还表现在以下几个方面：（1）该热风炉以稻壳、秸秆作为热风炉燃料并与烘干机配套使用红烘干粮食及其他农副产品，不到可以解决大米加工后稻壳处理男的问题，还可以给农作物秸秆找到一条有效途径，解决了农民焚烧秸秆，污染环境的问题。近年来，因大量焚烧稻壳和以水稻、玉米、小麦、油菜等农作物为主的秸秆而造成的环境污染问题已得到各级政府部门的高度重视，从中央到地方都拨款用来解决这一问题。因此发展推广稻壳秸秆热风炉为烘干农副产品和工业品物料提供热源，不仅符合国家的产业政策，而且也为农民有效利用废弃农作物秸秆找到了有效途径。（2）项目产品与烘干机配套使用后，一则可节约燃油、煤炭等其他能源，项目的节能效果显著。二则由于烘干成本的降低，可促进谷物烘干机的进一步推广和使用，对确保粮食及时烘干，减少粮食霉烂起到积极的促进作用。（3）项目在设计时就本着环保，低耗能的设计理念，是废弃的稻壳、秸秆充分燃烧，间接取热，产生的洁净的热风对所烘干物料无任何污染，且避免了燃油、燃煤带来的环境污染。做到了低碳环保高效。1.7推广应用前景粮食是国民生存的重要战略资源。粮食安全是21世纪国家政府和消费者关注的首要问题。粮食安全位居我国三大安全战略之首。众所周知粮食干燥机械化是确保粮食安全的首要措施。然而粮食干燥机械是需要消耗能源的，采用燃油作为燃料的烘干机，使用成本很高。使烘干机的发展推广受到限制。因此只有稻壳秸秆热风炉与烘干机配套使用才能降低烘干成本，才能进一步促使烘干机的快速发展及推广。烘干机、热风炉产品不但在我国粮食储备库、粮食加工、东北等种粮大省有着广泛的使用，而且在南方产水稻的地区以及新疆、甘肃、宁夏等产玉米产区均大量需要合适当地情况的烘干机、热风炉、烘干机、热风炉在我国目前农机行业是一个朝阳产业。正是大力发展和推广的大好时期。特别是为了保证粮食安全，国家发改委、财政部、农业部近几年一直将烘干机、热风炉作为重点农机产品大力推广，连续几年对烘干机、热风炉实施高额补贴鼓励，促进其生产和使用领域的发展。因此其市场非常广阔，推广前景非常好。1.8本章小结本章简要的介绍了我国当前的能源状况及粮食烘干的现状。并细致的介绍了粮食烘干用热风炉的历史，现状和发展情况及与国外热风炉的差距。提出了国内热风炉设计遇到的主要问题和本文采用的解决方法。最后也提出了本文研究讨论的主要内容，本文将围绕热风炉的污染环境，热效率低等缺点，设计一种新型节能热风炉。第二章热风炉2.1热风炉的原理和组成一般的热风炉主要有以下几个系统组成。燃料燃烧系统，热交换系统，排烟除尘系统组成。如果需要对炉膛压力及燃烧状态进行监测，有的热风炉还配备自动监测和控制系统[19]。(1)燃料燃烧系统。热风炉的燃料可采用固体燃料，如煤；液体燃料，如柴油，重油等；气体燃料，如工业煤气，天然气，液化气等。由于燃料的不同，其燃烧装置也不同，对于气体和液体燃料其燃烧装置主要是燃烧器，燃烧机，对于固体燃料，则主要是炉膛及炉排。(2)热交换系统是热风炉的最主要的部分，换热器是热风炉热交换系统的核心，是实现两种不同温度流体（冷，热流体）互相换热的装置。换热器按结构可分为间壁式，混合式和蓄热式换热器，现在由于人们对烘干的物料的洁净要求，混合式换热器已经很少用了，主要采用冷热流体分开的间壁式换热器。换热器按烟气和传热面的传热方式，可分为对流换热器，辐射换热器，复合换热器。换热器按冷热流体的流动形式可分为顺流式，逆流式，横流式和混流式。(3)排烟除尘系统。主要由引风机，烟筒，除尘器组成。因为从燃烧室出来的高温烟气一定要通过换热器和冷空气进行换热来得到最终产品热空气，高温烟气流路压力损失比较大，需要引烟机来保证烟气在换热器中的流速。同时为了延长热风炉的寿命，以防热风炉换热器积灰降低热风炉的热效率，有的热风炉在烟气进入换热器前设置了烟气沉降室，用来出去烟气中的灰尘[20]。燃料燃烧尤其是煤的燃烧将产生二氧化硫，氮氧化合物及大量的灰尘等有害物质，为了保护环境，烟气要在除尘器等消烟除尘设备中净化处理达标后才可以排到大气中。热风炉的基本工作过程如下，燃料在燃烧室中充分的燃烧，燃烧得到的高温烟气进入热交换系统中和冷空气进行换热后得到一定温度的热空气，换热后的低温烟气再经过消烟除尘系统排到大气中。2.2热风炉的分类现在的热风炉种类及型号比较多，各厂产品自成体系，这样繁杂的系统比较混乱。我们可以把热风炉按使用的燃料，工作参数，及系统的结构形式的不同进行大致的分类。2.2.1按燃料不同分类按使用的燃料不同，热风炉可分为燃煤型，燃油型，燃气型及生物燃料热风炉。我国是煤的主要产地，燃料结构体系中煤占有极其重要的位置，我国使用的热风炉也主要以燃煤为主。煤按其组成可分为烟煤，无烟煤，贫煤，泥煤，褐煤等多种。煤燃烧方法有两种：块煤的层状燃烧法和粉煤的悬浮燃烧法。目前大都采用块煤层状燃烧法，采用此法的热风炉按操作方式分为手烧炉和自动炉。按加煤方式不同，可分为人工炉，链条炉，往复炉等。燃油热风炉多采用柴油，重油为燃料。油是一种很好的燃料，发热值较高，容易着火和完全燃烧。燃油热风炉具有节能、高效、实用、污染少等优点，这些年来发展很快，用于汽车等行业的烘漆，家电生产的机壳喷塑固化等，然而，因为油的成本比煤高很多，所以在我国，它的推广使用还是受的一定的影响。燃气主要指的是天然气、煤气、液化石油气等，气体燃料热风炉易点燃，燃烧效率高且便于自控和调节，燃烧后灰份和硫份几乎没有，因此不腐蚀金属，无污染，是理想的能源。然而其不便储存和运输，产品成本高，燃气热风炉一般为中小型的，大型很少。2.2.2按工作参数分类热风炉出风温度及功率是依被干燥的物料性质和数量而定的。一般情况下，热风温度高，干燥速度快，产品的成产率就高；但是不能耐高温的物料用高温热风干燥就可能使物料变质。同理，大量的物料先用功率小的热风炉进行干燥就会使物料干燥的不彻底，而且也费时；少量的物料选用大功率的热风炉就会使能源浪费，同时也增加了初投资。这样看来，热风炉按照温度和供热量进行分类是最合理的选择。按热风温度不同，热风炉可分为低温热风炉（150℃以下），中温热风炉（150-250℃），250℃以上的为高温热风炉。按供热量不同，热容量小于50万千卡/小时的为小型炉，50～120万千卡/小时的为中型炉，150万千卡/小时以上的为大型炉[24]。小型的热风炉多为人工炉，中、大型热风炉多为链条炉和往复炉，煤粉炉很少。2.2.3按结构形式分类(1)直接加热炉①RSL直火热风炉②油炉③生物材料燃烧炉a．秸秆燃烧炉b．稻壳炉(2)间接加热炉①列管式热风炉a．横管式热风炉b．立管式热风炉②无管式热风炉a．直流式热风炉b．喷流式热风炉c．旋流式热风炉d．WR型热风炉e．HRF型热风炉f．JRF型热风炉③热管式热风炉④热媒加热式热风炉a．导热油加热炉b．蒸汽加热式热风炉电加热式热风装置及其他2.4热风炉的技术参数及评价指标2.4.1温度参数热风炉温度参数主要有：燃烧温度、烟气出口温度、热风温度、换热体器壁温度。燃烧温度为燃料燃烧时燃烧产物的温度，可近似认为是产生的烟气温度。燃料不同，燃烧温度不同。烟气出口温度是热风炉的排烟温度，排烟温度低说明换热效率高。不过为了防止低温烟气腐蚀，以及烟气温度过低时换热面积急剧增加导致成本增加和阻力损失的增加，排烟温度一般200~250℃。热风温度是指热风炉能将洁净空气加热到的温度，热风温度是选择热风炉的一个重要指标，一般情况下热风温度与燃料的燃烧状况、空气量及空气入口温度有关。换热体壁温度涉及到采用什么材质，换热体最高壁温在换热段烟气入口处。在一定的温度条件下，两侧谁的换热系数大，壁温度就接近那边的温度。为了降低壁温度，可适当提高冷空气测的对流给热系数。2.4.2热风炉的风量和供热量供热量是热风炉最重要的技术参数，必须与干燥技术工艺所要求的热量平衡。更确切地说干燥工艺首先确定的是风量和温度，这两者一定，供热量就确定了。众所周知Q2=V2(）(2-1)空气比热容为物性参数，所以V2和Two由工艺确定后，热风炉的供热量即确定。在设计热风炉的供热量时我们还需要考虑以下三个问题：空气流量式（1-1）中V2中的单位是Nm3/h，是标准状态下体积流量，而工艺上往往给出的是热态下的体积流量，这必须换算成标准状态下的空气流量，再求出供热量，才能为热风炉传热计算提供准确数据。空气出口温度Two并非工艺要求的温度，他往往要高于工艺要求的温度。因为热风炉与干燥机之间连接管道有散热损失，设计时切不可忽略这一点。空气入口温度Twi作为固定产品的热风炉设计计算时应取热平衡的基础温度0℃。但炉子运行时可能低于或高于这个温度，这对炉子工作有极大影响。例如冬天温度可能会-20℃，而夏天温度又会达30℃。以1000m3/h风量的炉子为例，同样的热风出口温度，炉子应提供的热量相差15Wkcal/h，这必须引起设计者和用户的注意。2.4.3热风炉热工指标（1）温度效率温度效率指的是热风出口温度与燃料实际燃烧温度之比。它与燃料种类、发热量、空气过剩系数、助燃空气温度有关；在计算温度效率时，炉温系数估计的是否准确，直接影响炉内辐射传热计算、炉壁及管道的温度、传热面积等重要参数。（2）热效率热效率是空气所获热量与燃料燃烧发热量之比，热风炉的热效率是衡量热风炉运行经济性的主要指标，是燃料发热量和热损失之差。热风炉有以下几项热支出，：加热空气需要的热量、排烟带走的热量、炉体散热、炉渣带走的热量、其他热支出。热损失有化学不完全燃烧热损失、机械不完全燃烧热损失、排烟损失、灰渣热损失、炉体散热损失等。主要影响炉子热效率的是炉体散热损失和排烟热损失。（3）单位生产率单位生产率有两种直观表示法，分为单位质量生产率和单位体积生产率。单位质量生产率：指冷热气体介质之间平均温差为1℃，在1h内每吨热风炉的传热量，热值越大说明热风炉所用材料越少.单位体积生产率：指冷热气体介质之间的平均温差为1℃，在1h内每立方米热风炉中的传热量，热值越大，说明热风炉占地面积或所占空间越小。（4）气体阻力损失热风炉内有烟气通道和空气通道，在温度和流量一定时，速度越大，流经路线越长，几何形状越复杂，阻力损失越大。要保证两种气体流动通畅，减少通风设备的动力消耗，必须对流体通道进行合理的设计。（5）换热系数K换热系数K为换热器主要性能参数，换热系数高，换热效率高，所以热效率也高。它与金属壁面热阻、烟气侧热阻、空气侧热阻、烟尘热阻等有关，在提高综合传热系数K时，须注意两点，一是不能盲目地较少热阻，必须分析空气侧和烟气侧谁的热阻大，哪个大减少哪个最有效。二是设置肋片，增加传热面积，哪边热阻大，肋片设置在哪边。2.5稻壳秸秆热风炉主要技术内容稻壳秸秆热风炉如图2.1所示。(a)热风炉一(b)热风炉二图2.1热风炉实物图2.5.1本课题的关键技术与技术原理（1）关键技术由于热风炉的产生的热风是用于烘干农产品或工业原料的。所以对热风温度变化有严格的要求，要求能够实现对热分温度有效控制。另外对热风的清洁程度也有要求，不能污染所烘干的物料。本项目采用在排烟管道上安装温度传感器并通过电气控制箱来实现对输出热风的自动控制。对热风清洁度则采用将燃烧室与交换室隔离的办法来解决。（2）基本结构和技术原理稻壳秸秆热风炉主要有稻壳，秸秆储送系统、稻壳秸秆燃烧炉、翅片换热器、送热风系统、热风温度自动控制调节系统以及环保除尘降温系统六部分组成。工作原理：（1）由烘干机上电脑控制箱将每一台烘干机设定的条件数据（热风温度），传输与稻壳热风炉控制箱。（2）控制箱将各台烘干机所需的热风量及热风温度经计算稻壳用量后打开炉前稻壳存储仓的下料阀，排出适量的稻壳或秸秆，由炉前与稻壳（秸秆）存储仓连接的变频输送搅龙将稻壳或秸秆输送到热风炉炉腔内，热风炉点火。燃烧产生的高温烟气通过翅片式热风管组成的热交换器将干净的热风送至每台烘干机。（3）稻壳或秸秆燃烧产生的焦油，烟尘由烟道风机经排烟管道吸至除尘室，经除尘室除尘，沉淀，水吸收后达到国家环保规定的指标排至大气。（3）关键技术的实施方案。（附图说明）热风炉设计结构图如图2.2所示。当炉膛7内点火（自动或手动），且当燃料存储仓的下料阀2打开并由燃料输送绞龙4将燃料输入炉膛7内并在燃料送氧机的作用下，燃料在炉膛7内空中充分燃烧。这是产生的D高温热烟气27经高温烟气弯管25输送到交换室31的底部。此时D高温热烟气27便加热交错排列的翅片热风管30的底部，热风从翅片热风管30的底部传到上部的翅片。与此同时，C冷风空气26经过炉体10的炉体前封板34的小孔通过冷风通道28进入热交换室31中。这时翅片热风管的D高温烟气27与冷空气26进行热交换。交换后热风齐聚到热风口33，便产生干净没有污染的E纯净热风32，此热风再经过热风输送风机23传到热风主风管19，热风主风管19与粮食烘干机的进风口相连。炉膛7中产生的烟气和焦油经过排烟管18并在烟道风机37的作用下排到烟尘除尘室，经除尘、除杂水吸收后排至大气（达到环保要求）。炉膛7在燃烧过程中产生的灰尘、杂质及由于没有完全燃烧被风抽走的燃料将由排杂口24排出炉体外，防止进入热交换室31以保证热交换室31的热风没有烟气、没有灰尘、没有污染。控制装置是用于检测烟道温度并用来控制输出E纯净热风32的温度即：1、当输出E的纯净热风32的温度高出控制装置设置的温度时，便出现高温报警指示灯13报警。此时控制装置便立即切断烟道风机37的电源，同时还会切断变频调速电机8和燃料送氧机的电源。此时炉膛7内不再有燃料输入和氧气助燃。炉膛7不再在燃烧的火焰从而降低E纯净热风32的温度。2、当输出E纯净温度32的温度低于控制装置设置的温度时，此时低温报警指示灯12报警，同时控制装置接通烟道风机37，变频调速电机8和燃料输氧机6的电源，炉膛7中燃料产生火焰，随即产生D高温烟气27，提高E纯净热风32的温度。(a)主体图(b)A向侧视图(c)B向侧视图燃料存储室；2、下料阀；3、燃料输送绞龙壳体；4、燃料输送绞龙；5、炉桥；6、燃料送氧机；7、炉膛；8、变频调速电机；9、炉底座；10、炉体；11、耐火保温材料；12、低温报警指示；13、高温报警指示；14电源指示；15、控制箱；16、急停开关；17、温度变化数显表；18、排烟管；19、输出主热风管；20、炉体支架；21、炉体保温层；22、炉体封板；23、热输出风机；24、排杂出口；25、高温烟气弯管；26、C冷风空气；27、D高温热烟气；28、冷风通道；29、翅片热风管固定板；30、翅片热风管；31、热交换室；32、热风炉热风输出法兰；36、温度传感器；37、烟道风机。图2.2热风炉设计结构图2.5.2技术路线与工艺流程（1）工艺流程工艺流程如图2.3所示。图2.3热风炉工艺流程图（2）技术路线：燃烧：采用稻壳、秸秆（粉碎）与空气混合，在炉膛内腔中充分燃烧。燃料输送：采用变频电机带动螺旋输送绞龙输送燃料且能自动控制燃料的流量。热交换：采用新型翅片热风管热交换，升温快，热效率高。控制：采用温度传感器，数显温度控制燃料空气的输入量，实现输出热风温度的自动化控制。安全装置：通过热继电器、过热保护装置、漏电保护装置保证设备处于良好工作状态。（3）技术措施采用两相（空气、燃料）流涡流燃烧技术利用变频调速电机拖动绞龙输送燃料，并通过控制和调节稻壳或秸秆的流量来控制燃烧的火焰。采用温度传感器及数显表来控制燃料和空气进给量，实现对热风炉输出温度的控制。翅片热风管（内装传导液体）采用多排交错排列的热交换方式升温快，热效率高。输出的热风没有焦油，不会污染被烘干的物料。采用的主要设备W12-16C200四辊卷管机。1台NBC逆变式二氧化碳气体保护焊机。5台QC12-y液压摆式剪板机。1台63T液压折弯机1台2.6稻壳、秸秆热风炉环保，除尘装置2.6.1除尘装置气流运行原理本除尘装置采用惯性分离原理将烟气中的尘埃分离出来，并利用水表面张力的吸附原理将分离的尘埃吸入水中，达到除尘的目的。为达到惯性分离的目的，设计科有二个缓冲室的气流通道。使热风炉排除的废气通道加长，废气在密闭的通道中的转折而形成气流波浪，除尘装置气流运行原理如图2.4所示。从热风炉烟道管排出的废气，进入一号缓冲室后向下流动，遇水面阻挡后转向作水平流动通过一号缓冲室排气孔流入3号缓冲室。此过程中，废气中的尘埃在惯性力作用下冲向水面，并被水面吸附后沉入水底完成第一级除尘，本次除尘可除去废气中80%左右的尘埃。进入3号缓冲室的气流再次向下流动，至3号缓冲室，排气口流出，在这以过程中，又有部分尘埃落到3好缓冲室的底部（尘埃的比重大于气体），完成二级除尘。本次除尘可除去废气中10%左右的尘埃。图2.4除尘装置气流运行原理图2.6.2水槽设计本除尘装置中水槽是关键部件，对其有三个要求:一是因绝大部分废气尘埃落入水槽中，因此水槽要有足够的空间储存落入水中的尘埃；二是水槽的室内部分与室外部分相通，便于在室外给位于缓冲室的水槽补充水；三是便于定期清理2号缓冲室底部和3号缓冲室底部的沉积物。根据上述三个要求，设计水槽深为1米，宽1.5米，高1.2米，敞开不封顶。水槽室外部分也由普通粘土砖砌成后再抹水泥制成。在2号缓冲室与水槽室部分相连的隔墙上水槽面下部分开一道约50cm50cm的除尘门，以联通整个水槽。设计的水槽侧剖面图如下：图2.5除尘装置图2.7本章小结热风作为湿热交换介质，除用于各类物料的干燥外，还广泛地用于各类房间的供热，如温室的加热、室内冬季的供暖等，热风炉干燥技术是一门跨行业的加工技术，涉及农产品加工、食品加工、轻工、木材等部门，处理对象包括生命材料、粮食、经济作物、食品、木材、制药、冶金、纺织等。热风炉是利用燃料燃烧生成的热和空气进行换热，生产热风的设备。热风炉是干燥设备最重要设备，也同样涉及很多领域，满足这些物料对热风的不同要求，热风炉的能源来源广泛。热能的利用由直接加热和间接加热，热风炉是用于气体干燥、喷雾干燥、流化干燥、塔式干燥、隧道干燥及回转干燥等装置的主要设备，也是温室及家畜饲养场加温的主要设备，广泛应用在农业生产、农产品加工及食品加工等行业，热风炉是粮食烘干的附属设备，为粮食烘干提供热风，热风炉产生的热风直接影响到干燥设备的技术经济指标。稻壳热风炉的结构设计与计算近年来随着垦区水稻种植面积的逐年扩大,稻米加工业在垦区发展很快,稻壳作为大米加工过程中产生的副产品,占稻谷重量的18一20%,壳比重小、体积大、而且不易腐烂,大量稻壳堆积如山,既污染环境又易引发火灾。但稻壳的发热量是很高的,其低位发热值为13030.7叮k/g,相当于0.5公斤煤的发热量,而垦区的粮油加工厂大多数有烘干机,有很多米、面加工间无取暖设备,如能将稻壳作为燃料,设计适合稻壳燃烧特点的热风炉,既可解决以上间题,又可创一定的经济效益。3.1稻壳热风炉的设计计算3.1.1稻壳的燃烧特性稻壳的低位热值为,挥发份60.2%、灰份18.5%、比重0.13t/m3。其化学成份见表3.1。表3.1稻壳化学成份表应用基成分%CHO+HW水分A灰分S发热量kcal/kg稻壳36.04.431.29.818.50.13112因为稻壳体积大,密度小,重量轻,在燃烧过程中其挥发份热量占有效热量的70%,但其热值低,燃烧时不会产生异常高温,因此在结构设计时从料斗直接引入一斜滑板入炉膛,稻壳在沿滑板下落过程中受炉膛热辐射,在其下落过程中挥发份就开始燃烧。并由引烟机吸入烟道然烧,而稻壳中固定碳成份较难燃烧,但热值很高,同其它植物质燃烧相比稻壳燃烧时间较长,需要与空气充分接触,所以在结构设计上应采用适当加大炉排面积、增大过量空气系数等措施,充分发挥稻壳的热能。结构如图3.1所示。1.换热器2.入料斗3.撼烧板4.炉排图3.1稻壳热风炉3.1.2稻壳始烧的理论空气及过热空气系数标准状态下理论空气量:（3-1）式中:C、H、O、S为燃烧化学成份的重量百分比见表3.1。（3-2）过量系数a实际耗用空气量与理论耗用空气量之比为过量空气系数a一般取a=1.5稻壳燃烧较为合适。3.1.3燃烧时的烟气容积（3-3）将各参数代入式(2)（3-4）3.2稻壳热风炉的主要参数计算3.2.1热风炉燃料消耗量B（3-5）式中—干燥所需要的热量kg/h—燃料的低位发热量KJ/kg—换热效率一般取0.6—燃料的燃烧效率一般取0.9以稻壳热风炉为例,小时燃料消耗量B为（3-6）3.2.2炉膛容积（3-7）式中是护膛容积热负荷,指每立方米炉膛中每小时燃烧的发热量大小,过大则燃料在炉内停留时间短,不易完全燃烧,反之,过小则炉膛容积过大,结构不紧凑,对于层燃层炉。一般取,考虑稻壳的燃烧特性，则（3-8）3.2.3炉膛截面积F(3-9)指每平方米炉算上每小时发热量，一般为16702512,增大炉膛细长，对于挥发物较多的燃料应取较大的，一般取则3.2.4烟囱直径(3-10)式中—炉子联用台数—每公斤燃料实际产烟量—烟气出口温度℃=200℃—烟在烟囱内的气流速度则3.2.5换热器面积仍以热风炉需要传递的热量为为例，设烟气流流经换热器的进出口温度分别为冷流量的进出口温度3.2.6求传导温差由于在换热器内冷热气流逆向流动，所以采用对数温差：（3-11）将以上参数带入（3-11）3.2.7热交换面积（3-12）取传热系数3.3热风炉提供热风量V的计算（3-13）式中：—总空气质量kg式中：—外界温度为-25℃、相对湿度60%时空气的焓值。—室内温度为15℃、相对湿度60%时空气的焓值。查I—d图得：—温度为-20℃时空气重度3.4引风机风量（3-14）式中：—炉膛过量空气系数=1.5—排烟体积=5.02B—燃料消耗量kg/hB=179.2—排烟温度℃=200℃b—当地大气压b=750mmHg根据以上计算结果，得出产品的主要参数（表3.1）及性能指标（表3.2）3.1产品主要技术参数序号项目单位参数1总发热量千卡/小时38000002整机质量Kg28003最大供风量188604所需动力Kw105外型尺寸Mm2800170027006能源最大消耗Kg/h357控制方式自动8安全装置热继电器、温度控制仪、热风温度继电器9可配套干燥机台数2~3台10喂料方式人工/自动可选3.2产品主要性能指标如下序号项目单位产品标准值1热效率%≥622输出热风温度稳定性℃103烟尘排放浓度Mg/≦3504粉尘浓度Mg/m³≦105噪声dB工作间≦85，热风机≦906烟气温度℃分置式≦1507燃料消耗指标Kg/h≦35产品主要技术参数及选择①输出热风风机（多翼式离心风机）型号11-02-6选多翼式主要是降低噪音。实践证明这种风机风量大，噪音低、运转平稳。具体参数如下：额定功率：7.5kw—6级转速：960r/min风量：10425~21475m³/h额定风压：250~980pa②烟道风机型号：4-7—2.8A风量：1131—2356m³/n风压：606-994pa功率：1.5kw转速：2900r/min③翅片热风管经实验比较热风管选择，钢管直径为38×3.0厚无缝钢管。钢管中装有快速热传导液体。翅片选择=1.0厚的不锈钢材料，其直径为62，安装排列采用交排交错排列。其排列方式如下：图3.2翅片热风管排列方式图翅片热风管的结构见下图：图3.3翅片热风管的结构3.5本章小结(1)设计稻壳热风护要综合考虑换热量、热风护效率、坷造成本、使用成本等,反复进行比较并得出优化设计方案；(2)在进行结构设汁时充分村用稻壳的燃烧特性.在结构上加一引燃板,增大炉算面积等措施；(3)本文给出了按相似理论设计稻壳热风炉的计算方法,对其它植物质燃料也向样适用,如龙生壳、碎木条、锯东、豆芫、核桃壳等。

输送绞龙的设计计算搅龙俗称螺旋输送，是一种无挠性牵引构件的连续输送设备，利用工作构件即螺旋的旋转运动，使物料向前运送，是现代化生产和物流运输不可缺少的重要机械设备之一。螺旋输送种类较多，结构差异大，设计参数多，并且各参数之间相互联系和制约，使得设计和选择复杂、难度大，尤其是一些主要参数，如果选择和组合不当，将会严重影响螺旋输送的生产效率和工作性能。其结构如图1所示。这种设备主要具有结构简单，制造成本低、维护方便等优点，在国内经济各部门中得到了广泛应用。螺旋输送的制造，其主要技术难点在于螺旋叶片加工的下料。1.电机2.减速器3.出料口4.悬挂轴承5.螺旋叶片6.进料口图4.1常规螺旋输送结构4.1螺旋输送叶片下料的理论计算4.1.1叶片的常规下料法常规的叶片下料法有两种。一种是冷轧成形发，它的基本过程是：将原料钢带通过冷轧机上的一对锥心扎辊的碾压，形成连续的环状带，再使其通过螺旋分导装置，成为具有左（右）旋，并具一定螺距的螺旋叶片。这种方法多适用于批量生产，对于非批量生产的加工下料，则多采用单个叶片焊接法，它的基本过程是：先将平面钢板料切成带个缺口的单个圆环，在模具上压制成单个螺旋叶片（一个螺距），再由人工逐一将单个叶片焊接在中间轴上，形成连续叶片，这种方法工艺简单，粮油、饲料企业多采用这种方法。当叶片直径D,螺距S，中间轴径d已知时，见图4.2所示。图4.2螺旋叶片及下料尺寸下料公式有：（4-1）（4-2）（4-3）式中：b—叶片宽度（mm），可取b=；L—外螺旋线长度（mm），；l—内螺旋线长度（mm），；4.1.2不带缺口叶片的理论计算近些年来，下料时往往没有去掉缺口，只将圆环切开即可（沿A—A切开，如图4-3）。这样做法的优点是:省时、省料，特别是不会由于焊缝在同一方位而使运动不平稳。叶片的空间形状为圆柱螺旋面（圆柱螺旋面为不可展曲面，可用近似展开法展开，如图4-4），而圆柱螺旋面又是由无数条圆柱线所组成。圆柱螺旋线的方程式为：①X=a；②Y=a；③Z=Kθ()对上式中的①②③进行微分，得：，，（4-4）带入弧微分公式得：（4-5）对上式积分，可得，（4-6）图4.3不去缺口叶片下料尺寸图4.4螺旋圆柱面近似展开对于带缺口圆环叶片，当θ=2时，螺旋线上升一个螺距S，这时弧长为==（4-7）将叶片直径D与轴径d代入（2）式得：外螺旋弧长：h=内螺旋弧长：l=对于不带缺口的圆环，其内、外螺旋线的弧长分别为2r与2R，根据（4-7）式可计算出它们绕轴线转动的角度θ=(4-8)或(4-9)对于带缺口圆环沿轴线上升的距离即为螺距。而不带缺口圆环沿轴线上升的距离X=S+x（x为增量），其大小计算如下：将，，，代入上式，化简后可得：(4-10)利用公式（4-10）可计算出螺旋输送不同型号，采用带缺口叶片与不带缺口叶片，在转动角度与沿轴线上升距离上的差异，见表4.1。表4.1两种下料方式的计算比较叶片直径D(mm)螺距S（mm）轴径d（mm）带缺口圆环沿轴线上升距离S（mm）不带缺口上升距离增量x(mm)沿轴线上升距离X(mm)160160361602918920020042200372372502504825048298320320603206238240040070400814814.1.3二种圆环的计算比较例如一台叶片直径D=400mm，螺距S=400mm，轴径d=70mm的螺旋输送，如果它的长度为20m，则：有缺口叶片数的个数===50(个)无缺口叶片的个数=≈42(个)由此可见，螺旋输送叶片采用不带缺口的经济潜力是很大的。4.2螺旋输送设计参数的选择和确定4.2.1螺旋输送工作原理螺旋输送主要分为水平和垂直输送，可分别沿水平、倾斜或垂直方向上输送物料，这两种机型也是最常用的。螺旋输送根据结构可分为双螺旋输送和单螺旋输送，后者使用较多。螺旋输送的安装方式有固定式和移动式两种，大部分螺旋输送采用固定式。结构如图4.1所示。其工作原理是：物料从进料口加入，当转轴转动时，物料受到螺旋叶片法向推力的作用，该推力的径向分力和叶片对物料的摩擦力，有可能带着物料饶州转动，但由于物料本省的重力和料槽对物料的摩擦力的缘故，才不与螺旋叶片一起旋转，而在叶片法向推力的轴向分力作用下，沿着料槽轴向移动。4.2.2物料输送机理分析设螺旋为标准的等螺距、等直径、螺旋面升角α的单头螺旋。以螺距螺旋轴线r处的物料颗粒M作为研究对象，进行运动分析（图4.5）。图4.5螺旋面作用在物料颗粒上的力旋转螺旋面作用在物料颗粒M上的力为P，由于物料与叶片的摩擦关系，P力方向与螺旋面的法线方向偏离了β角。β角的大小由物料对螺旋面的摩擦角及螺旋面的表面粗糙程度决定，对于一般热压或用冷轧钢板拉制的螺旋面，可忽略其表面粗糙度程度对β角的影响，可认为β=。P力可分解为法向分力P1和径向分力P2。物料颗粒M在P力作用下，在料槽中进行着一个复合运动，即沿轴向移动，又沿径向旋转，如图4.6所示，既有轴向速度V1，又有圆周速度V2，其合速度为V。当螺旋体以角速度W绕轴回转时，若在螺旋叶片任一半径r的O点处有一物料颗粒M，则物料颗粒M的运动速度可由图3的速度三角形求解。叶片上O点的线速度，就是物料颗粒M牵连运动的速度，可用矢量表示。当不考虑叶片摩擦时，则物料颗粒M绝对运动的速度应是螺旋面上O点的法线方向，可用矢量表示。由于物料与叶片有摩擦，物料颗粒M自O点的运动速度V的方向应与法线偏转一摩擦角。现对V进行分解，则可得到物料颗粒自O点移动的轴向速度和圆周速度。因此，就是料槽中物料的输送方向，而则是对物料输送的阻滞和干扰。图4.6物料运动速度根据物料颗粒M运动速度图的分析，物料轴向移动的速度为：由于而（4-11）由于，所以（4-11）式又可写成：（4-12）同理可得：（4-13）式中—螺旋螺距（mm）；—螺旋转速（r/min）；f—物料与叶片间的摩擦系数，f=，为叶片与物料的摩擦角（）—螺旋面升角（）据此，可得出物料在料槽内轴线移动速度和圆周速度随半径r而变化的曲线图（图4.7）图4.7螺距一定是、变化曲线由图4.7可见，在半径长度范围内是变化的，因此，物料在螺旋内的移动过程中要产生相对滑动。靠近螺旋轴的物料的比外层的大，而却比外层的要小；反之，靠近螺旋外侧的物料大、小。者这将使内层物料较容易随螺旋轴转动，因而产生一个附加的物料流。螺旋在一定的转数之前，这种附加的物料对物料的影响并不显著。但是，当超过一定的转数时，物料就会产生垂直于输送方向的跳跃的翻滚，起搅拌而不起轴向的推动作用。这不仅会降低物料的输送效率，加速设备构件的磨损，而且会增大螺旋功率的消耗。因此，为了避免这种现象的产生，螺旋的转数不得超过的临界转速。当位于螺旋外径的物料颗粒不产生垂直于输送方向的径向运动时，则它所受惯性离心力的最大值与其自身重力之间应有如下的关系：即(4-14)式中K—物料的综合系数，见表4.1；D—螺旋直径（mm）;g—重力加速度（m/s2）；—旋转的最大转速，即临界转速（r/min）。令A=，则式（4-14）可转化为常见的经验公式：(r/min)(4-15)式中A—物料的综合特性系数，见表4.2螺旋输送机的螺旋转速应根据物料输送量、螺旋直径和物料的特性而定，在满足输送量要求的前提下，螺旋转速不宜过高，更不允许超过它的临界转速，即：（4-10）式中n—螺旋的实际转速（r/min）。根据物料在料槽中的运动分析，可以看出，要使物料在料槽中输送，物料在螺旋面上的轴向速度>0,即<,因为处的最大（d为螺旋轴的直径），最小，所以<(为螺旋的内升角)。同时螺旋的转速不能超过临界转速。4.3主要参数的确定对于螺旋输送机，其物料输送量可按下式计算：式中—螺旋输送机的输送量（t/h）；—料槽内物料层横截面积（），(为填充系数)；—物料的单为容积质量（t/）；—倾斜输送系数—无聊在料槽中的轴向移动速度（），在实际工作中，通常不考虑物料轴向阻滞的影响，因此物料在料槽内的轴向移动速度。（4-16）由上式可以看出，当物料输送聊Q确定后，可以调整螺旋外径D、螺距S螺旋转速和填充系数四个参数来满足的要求。4.3.1螺旋直径将式（4-14）代入式（4-16），并设，则式（4-11)为令（4-17）式中K—物料综合特性系数。物料综合特性系数为经验数值。一般来说，根据物料的性质，可将物料分成4类。第1类为流动性好、较轻且无磨琢性的物料；第2类为无磨琢性但流动性较第1类差的物料；第3为粒度尺寸及流动性同第2类接近，但磨琢性较大的物料；第4类为流动性差且磨琢强烈的物料。各种物料的K值见表4.2。表4.2A值与K值表物料的块度物料的磨琢性举例填充系数螺旋面型式K值A值粉状半磨琢性石灰0.3～0.4实体螺旋面0.041575粉状磨琢性硫铁矿粉0.25～0.3同上0.056535粉状无磨性锯木屑0.25～0.35同上0.049050小块状<60mm半磨琢性煤0.25～0.3同上0.057340小块状<60mm磨琢性干炉渣0.2～0.25实体螺旋面或带式螺旋面0.064525大块状>6