烘干车间工艺课程设计

学校代码：学号：水泥工业热工设备课程设计说明书题目：10.00t/h烘干车间工艺设计学生姓名：学院：学院系别：系专业：班级：指导教师：二〇一X 年月摘要本课程设计主要是对烘干机的设计计算，烘干物质是矿渣，以顺流的烘干方式进行计算。

该烘干系统包含的主要设备有：回转烘干机、旋风收尘器、袋收尘器以及其它辅助设备—如提升机、带式输送机、排风机、鼓风机、螺旋输送机、料仓等。

设计的主要计算为热平衡的计算和物料平衡计算。

本课程设计主要是对烘干机车间的设计进行了详细的讲述。

通过原始资料及实际条件，主要进行了回转烘干机产量和水分蒸发量计算，烘干机的热效率；在燃烧室热平衡计算中，计算了空气量、烟气量、烟气组成以及收入热量和支出热量，因热量收支平衡从而计算出混合用冷空气量；燃烧室设计计算，计算了燃烧室的耗煤量及炉膛容积，喷嘴直径；除尘系统中说明了除尘分管的直径计算和废气的排放浓度和排放量计算，通过废气的排放量、温度和含尘浓度进行除尘系统及排风机实务选型以达到符合废气排放标准的要求。

通过对主要数据的计算，选择出符合要求的设备型号，达到节能环保的国际要求，同时又能够使公司利益最大化。

关键词：烘干机车间；烘干机；燃烧室；输送机；收尘器目录引言 ................................................ 错误！未定义书签。

第一章原始数据及设计条件 ............................. 错误！未定义书签。

1.1设计技术条件、技术参数等....................... 错误！未定义书签。

第二章回转烘干机产量和水分蒸发量 . (3)2.1回转烘干机产量 (3)2.2烘干机的水分蒸发量 (3)2.3 回转烘干机的操作方式 (3)2.4烘干机功率 (4)2.5物料在烘干机内的停留时间 (4)第三章燃烧室热平衡计算 (5)3.1干燥无灰基转化为收到基的计算 (5)3.2空气量、烟气量及烟气组成计算 (5)3.3热平衡计算 (6)3.3.1收到热量 (6)3.3.2支出热量 (6)第四章烘干机热平衡计算 (8)4.1收入热量 (8)4.2支出热量 (9)4.3烘干机的热耗和热效率 (10)第五章燃烧室设计计算 (11)5.1耗煤量计算 (11)5.2 燃烧室炉膛容积计算 (11)5.3喷煤嘴直径计算 (11)5.3.1空气用量 (12)5.3.2 一次风用量及风速 (12)5.3.3喷煤嘴直径 (12)5.4燃烧室鼓风机选型 (12)5.4.1 要求鼓风量 (12)5.4.2 鼓风机压力 (12)5.4.3 鼓风机选型 (13)第六章除尘系统 (13)6.1 烘干机废气量 (13)6.2 除尘器选型计算 (13)6.2.1 旋风收尘器选型及阻力计算 (13)6.2.2 袋式收尘器选型及阻力计算 (14)6.2.3 除尘风管直径 (15)6.3 排风机选型 (16)6.3.1 进排风机风量 (16)6.3.2 除尘系统总阻力 (17)6.3.3 排风机选型 (17)6.4 废气排放浓度和排放量 (18)6.4.1 废气排放浓度 (18)6.4.2 废气的排放量 (18)结论 (19)参考文献 (19)烘干车间工艺流程图引言我国水泥产量已经连续十年居世界第一位。

随着十二五规划的即将编写和制定，我国水泥工业将会面临着更快更好的发展机遇。

同时随着国家对节能减排和环保要求力度的不断加大，我们必需进行水泥工业调整结构，实现水泥工业由“粗放型”向“集约型”的转变，必须在水泥工业的发展中加大采用新技术新设备的力度。

重点对产品质量低劣，环境污染，资源浪费的小型水泥厂实施停产改造或坚决关停，并加大水泥标准向国际标准靠拢的步伐，实现产品质量升级，产品结构调整的目的，争取在2020年以前率先完成国家对单位GDP能耗标准，真正做到水泥工业的现代化。

我国回转窑水泥厂的燃料基本上以煤为主,煤粉制备大多采用风扫煤磨系统。

本次新型干法水泥生产线的毕业设计，使我们进一步了解水泥厂工艺设计的基本内容和方法，为将来从事水泥厂设计打下了基础。

这个1.0kt/d熟料新型干法水泥生产线，采用先进的新型干法预分解窑工艺技术装备，国产低压高效率预热器和可控气流高效篦冷机。

整条生产线充分体现了“产品、质量、效益”的指导思想，可以大大降低能耗和投资，提高产品质量，降低成本，从而为公司的发展创造良好的条件，有明显的经济效益和社会效益。

可见，水泥是国民经济建设中不可缺少的建筑材料。

为了加速水泥工业的发展，减少能耗，提高质量，降低成本，改善环境，增加产量，不断提高经济效益，合理配置以新型干法水泥生产线为中心，大力推动水泥工业的发展现状。

第一章 原始数据及设计条件1.1设计技术条件、技术参数等：1.烘干机类型：回转烘干机2.烘干物料：矿渣3.产量G=10（t/h ）4.烘干机干燥方式：顺流式5.矿渣初水分：1W =20%6.矿渣终水分：2W =1%7.进烘干机烟气温度：1t =800℃8.出烘干机烟气温度：2t =120℃9.进料温度：3t =20℃ 10.出料温度：4t =110℃11.烘干机筒体表面温度：f t =130℃ 12.环境温度：a t =20℃ 13.大气压力：P=99992Pa 14.燃烧室类型：煤粉燃烧室 15.煤的热值：net Q =27810（kJ/kg ） 16.煤的工业分析：17.煤的元素分析：daf Cdaf H daf O daf N daf S80.30 6.10 11.6 1.4 0.6100.0018.煤粉燃烧室热效率：η=0.9 19废气出烘干机含尘浓度为10g/N 3m 20.忽视空气中带入水汽ar Md Adaf Var net,Q （kJ/kg ）3.507.8944.4627810第二章 回转烘干机产量和水分蒸发量2.1回转烘干机产量烘干机的产量通常按单位容积蒸发水分量指标进行计算）（121W -100W -W 1000AV G =或F G =)100W 1000AV 221W W --（]1[ （2-1）式中：F G —回转烘干机的产量（按含有初水分1W 的湿物料计算） G —回转烘干机的产量（按含有终水分的湿物料计算）V —回转烘干机容积 3kg m h3m ;1W —物料的初水分，%2W —物料的终水分，%A —回转烘干机的单位容积蒸发强度 3kgm h查《硅酸盐工业热工基础》表6-4得 A=373kgm h。

h G t68.1220-1001-2010004.8137W -100W -W 1000AV ]1[121=⨯⨯==）（）（h t 69.15)1100120(10004.8137W -100W -W 1000AV G ]1[221F =--⨯⨯==）（2.2烘干机的水分蒸发量[1]1211000()100201W 100012.680 3.011510020W W W G W -=--=⨯⨯=- t 水/h （2-2）由此可根据《硅酸盐工业热工基础》 表6-2选取电机型号为：Y225M-6 电机转速：3.2r/min 电机功率：P=30kw根据以上计算..F G G W 的值和烘干机产量的要求 G=10 t/h .选用烘干机规格2.418m φ⨯ 是正确的，符合要求。

2.3 回转烘干机操作方式选择根据初水分含量的高低及物料粘性选择顺流式或逆流式，还可以根据场地大小选择烘干物料五矿渣，初水分含量不太高，且矿物粘性不大选择顺流式烘干机。

2.4 烘干机功率3[1]m NKD L nγ= （2-3）式中：N —回转烘干机要求功率，KW ；D —回转烘干机直径，m; L —回转烘干机长度，m;m γ—烘干机物料堆积密度，3t/m ；查《新型干法水泥设计手册》776页表14-7可知，干的酸性粒状矿渣密度为0.6-0.8 3t m ,此处选3/625.0m t r m =。

n —电机转速，min /3r n =；K ——随烘干机负荷率而定的系数，此处选 K=0.069 选自《新型干法水泥设计手册》 表 5-4 115页kw n Lr KD N m 19.323625.0184.2069.033=⨯⨯⨯⨯==2.5 物料在烘干机内的停留时间[1]1.77l F Dnθα=（2-4） 式中：θ—物料休止角，40θ=摘自《硅酸盐工业热工基础》表14-7得 P776F —烘干机内结构阻碍物料系数 2F =摘自《硅酸盐工业热工基础》α—烘干机倾斜角 tan %i α= 4i =摘自《硅酸盐工业热工基础》 表 5-1 P1121.77 1.77401811.4572.29 2.4 3.2l F Dn θα⨯===⨯⨯ min第三章 燃烧室热平衡计算3．1干燥无灰基转化为收到基的计算61.7100)5.3100(89.7100)M 100(A A ar d ar =-⨯=-=（3-1）38.7130.8010061.750.3100C 100A M 100C daf ar ar ar =⨯--=⨯--= （3-2）同理可得：42.510.68889.010.610061.75.3100100H )A M 100(H daf ar ar ar =⨯=⨯--=⨯--=31.106.118889.0O ar =⨯= 24.14.18889.0N ar =⨯=53.06.08889.0S ar =⨯=52.3946.448889.0V ar =⨯=3．2 空气量、烟气量及烟气组成计算基准：100kg 煤粉，列表计表 表3-1组成 质量（kg ） 物质的量（kmol ） 燃烧所需理论空气量（kmol ）烟气量（kmol ）2O2N2CO2H O2SO2O2N总计 C 71.38 5.95 5.95 5.95 H 5.42 2.71 1.36 2.71 O 10.31 0.322 -0.322 N 1.24 0.044 —0.044 26.35 S 0.53 0.017 0.017 0.017 W 3.50 0.194 — 0.194 A7.61— —合计100.007.00535.262179005.7=⨯ 5.95 2.904 0.017 26.394 35.265 当a=1.2时烟气中过剩2O 量（1.2-1）⨯7.005=1.401kmol 烟气中过剩2N 量27.52179401.1=⨯kmol 1.4015.27实际烟气量 烟气组成（%） 烟气体积（N 3m /kg 煤粉）5.95 2.904 0.017 1.401 31.664 41.94 14.196.92 0.041 3.364 75.50 100.00 1.3330.650 0.004 0.314 7.0939.394理论空气用量为472.74.2221100100005.70=⨯⨯=a V N 3m /kg 煤粉 实际空气用量为966.8472.72.1=⨯=a V N 3m /kg 煤粉理论烟气量为899.74.22100265.350=⨯=V N 3m /kg 煤粉 实际烟气量为394.94.2210094.41=⨯=V N 3m /kg 煤粉3．3 热平衡计算图：3-3-1燃烧室热平衡如图3-3-1 平衡范围：燃烧室 平衡基准：1kg 煤粉，0℃ 3.3.1收到热量（1）煤粉化学热：27810,==ar net D W Q q 粉kJ/kg 煤粉 （3-3）（2）煤粉量热为：煤粉煤煤煤粉kg kJ t C q /252026.111=⨯⨯=⨯⨯= （3-4）查资料《新型干法水泥工艺设计手册》知煤粉在20℃时平均比热c 煤=1.263kJ /Nm ⋅（℃）（3）空气显热为：设混合用冷空气量为3v Nm /kg 混煤粉煤粉）（混混混空气kg kJ V V t C V V q a a a /23292.2520296.1966.8()+=⨯⨯+=⨯+=查资料知：干空气在20℃时平均比热3a c 1.296(kJ /Nm )=⋅℃煤粉总收入热量混混空气煤粉粉kg kJ V V q q q DW /92.252806723292.252527810+=+++=++=3.3.2 支出热量（1）热烟气带出的热量计算如下：出燃烧室烟气温度为800℃，烟气总量=3V V Nm /kg +理煤粉 不同气体在800℃时平均比热见表3-2：不同气体在800℃时平均比热、烟气量 表:3-2气体名称 2CO 2H O 2SO 2O 2N 空气 800℃时平均比热3kJ /Nm ⋅［℃］2.140 1.668 2.186 1.450 1.367 1.385烟气量 3Nm /kg ［煤粉］1.3330.6500.0040.3147.093V 混摘自：《硅酸盐工业热工基础》 表：4-13煤粉（混混烟空混烟烟烟kg kJ V V t C V t VC q /110811278800385.1800)367.1093.7450.1314.0186.2004.0668.1650.0140.2333.1+=⨯⨯+⨯⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=+=（2）燃烧室损失热量的计算如下： 燃烧室热效率：η=0.9煤粉）（）（粉损kg kJ Q q D W /27819.0-127810-1=⨯=⨯=η （3-5） 混混损烟总支出热量V V q q 1108140592781110811278+=++=+=（3）热量平衡 收入热量=支出热量混混V V 11081405992.2528067+=+ 得：煤粉混kg Nm V /945.123=烟气总量及烟气比热分别为：煤粉烟气总理混kg Nm V V /339.22945.12394.93=+=+= 800℃时烟气的平均比热为)/(434.1800339.22945.121108112783C Nm kJ ∙=⨯⨯+=第四章 烘干机热平衡计算平衡范围：烘干机进料口到烘干机出料口 平衡基准：1kg 汽化水，0℃ 烘干机平衡示意图：4.1 收入热量：（1） 进烘干机热烟气带入热量：[1]111 1.4348001147.2q lc t ll l ==⨯⨯= kJ/kg 水 (4-1)式中：1q ——进烘干机热烟气带入热量，kJ/kg 水;l ——蒸发1kg/水需要的热气体量，3/Nm kg 水1t ——进烘干机烟气温度，℃1c ——进烘干机热气体平均比热，3/kJ Nm C ⋅︒（2）进烘干机湿物料带入热量：33222112100100100100t C t W C W C W W W q w w +⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛---= (4-2) 1002010011[0.84() 4.1868]20 4.1868201001100100--=⨯⨯+⨯⨯+⨯- 157.29/kJ kg =水式中:2q ——进烘干机湿物料带入热量，kJ/kg 水; 1w ——进烘干机物料初水分，% 2w ——出烘干机物料终水分，% 2t ——进烘干机湿物料的温度，℃ w c ——水的比热，w c =4.1868/()kJ kg C ⋅︒c ——绝干物料的比热，/()kJ kg C ⋅︒，查资料知：20℃时c =0.84/()kJ kg C ⋅︒ (3) 总收入热量=1q +2q =（1147.2l +157.29）kJ/kg 水;4．2 支出热量120℃时不同气体的平均比热、废气量如表4-1120℃时不同气体的平均比热、废气量 表：4-1气体名称 2CO 2H O2SO 2O 2N 空气 120℃时不同气体的平均比热[3/kJ Nm C ⋅︒]1.730 1.509 1.828 1.321 1.297 1.302 废气量（3/Nm kg 煤粉）1.3330.6500.0040.3147.09312.945（1）蒸发水分及水汽带走的热量：3q =2490+2[1]2H O c t （4-3）=2490+1.878⨯120 =2715.36/kJ kg 水式中： 3q ——蒸发水分及水汽带走的热量，/kJ kg 水2490——每千克水在0℃是变成水蒸气所需的汽化潜热，/kJ kg 水 2H O c ——水蒸气由0℃升至2t 时的平均比热，/()kJ kg C ⋅︒ 2t ——出烘干机废气温度，℃ （2） 出烘干机废气带走的热量：[1]422q lc t = （4-4）120)945.12903.7314.0004.0650.0333.1302.1945.12093.7297.1321.1314.0828.1004.0509.1650.0730.1333.1(⨯+++++⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯⨯=l159.80l = /kJ kg 水式中： 4q ——出烘干机废气带走的热量，/kJ kg 水 2c ——出烘干机废气的比热，3/kJ Nm C ⋅︒ 2t ——出烘干机废气温度，120℃ l ——出烘干机废气量，3/Nm kg 水（3）出烘干机物料带走的热量4222115100100100100t W C W C W W W q w ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛---= （4-5） 1002010011[0.84() 4.1868]1101001100100--=⨯⨯+⨯⨯- 404.55=/kJ kg 水式中：5q ——出烘干机物料带走的热量，/kJ kg 水 4t ——出烘干机物料温度，110℃ 4）烘干机筒体散热损失：[1]6()/F q F t t W αα=- （4-6）5.3011)20130(15653-⨯⨯==302/kJ kg 水 式中:6q ——烘干机筒体散热损失，/kJ kg 水F ——烘干机筒体散热表面积2m ， 1.15F DL π= D ——烘干机直径，m L ——烘干机长度，m1.15——考虑到滚筒和大齿轮等所增加的表面系数 F t ——筒体外表面平均温度，℃ t α——周围环境温度，℃W ——烘干机每小时水分散发量，kg 水/hα——传热系数，2/()kJ m h ⋅⋅℃，见表4-2回转烘干机筒体表面传热系数α 2/()k J m h ⋅⋅℃ 表4-2： F t t α-（℃）外界风速（m/s ） 0 2 4 6 8 10050 92 115 132 148 15063106131148164总支出热量3456q q q q =+++水kg kJ l /30255.4048.1592715+++=(3793.41159.80)l =+/kJ kg 水水kg kJ l /)8.15955.3421(+=5）热量平衡收入热量=支出热量l l 8.15955.342129.1572.1147+=+得：水kg Nm l /306.33=4．3烘干机的热耗和热效率热耗：水kg kJ t lC q /42149.0800434.1306.311=⨯⨯==η热效率：qt C t C w O H 3222490-+=烘η4214201868.4120878.12490⨯-⨯+=624.0=第五章 燃烧室设计计算5．1 耗煤量计算耗煤量为：水煤粉kg kg Q t lC g arnet /1515.0278109.0800434.1306.3]1[,11=⨯⨯⨯==η （5-1）烘干物料煤粉kg kg W W W Q t lC g ar net c /360.0201001201515.0100]1[121,11=--⨯=--⨯=η（5-2）h g W G c /4561515.05.3011煤粉=⨯=∙= （5-3）式中：g ——烘干机的煤耗，kg 煤粉/kg 水 c g ——烘干机的煤耗，kg 煤粉/kg 烘干物料 c G ——燃烧室耗煤量，kg 煤粉/h η——燃烧室热效率5．2 燃烧室炉膛容积计算：燃烧室炉膛容积：3,66.186800002781024.456m q Q G V varnet c =⨯==（5-4） 式中：V ——燃烧室炉膛空间容积，3mv q ——燃烧室炉膛容积热强度，33/()/kJ m h kw m ⋅或，煤粉燃烧室的v q 一般为 44350108310/()kJ m h ⨯⨯⋅。