热工课程设计烘干机指导书.docx
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热工课程设计烘干机指导书
水泥工艺专业方向热工课程设计指导书
（一）回转烘干机流程的选择
• 干机各种流程的分析对比确定本设计的烘干流程
• 确定烘干机内扬料板的型式见表１选取。
表１回转烘干机的内部结构
（二）烘干机规格初步确定
• 计算烘干机每小时水分蒸发量：
式中：
──烘干机每小时蒸发水量，kg／ｈ；
Ｇ──要求烘干机的小时产量（含有终水分的烘干物料），T／h；
1、、、
2──分别为物料的初水分和终水分，％。
• 计算烘干机的容积：
V＝
式中：
Ｖ──烘干机的容积，ｍ3；
Ａ──水分蒸发强度，kg／h.ｍ3，参见表２选用。
──同前。
表２几种回转烘干机水分蒸发强度Ａ值 （kg/m3.h）
物料
规格
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
φ1.5×12m
10
15
20
25
22
29
33
36
10
15
20
25
8.5
38
43
47
10
15
20
25
30
35
40
45
49
52
2
3
4
5
6
10
12.3
16.5
20.5
24.4
26.5
35
φ2.2×12m
10
15
20
25
22
29
33
36
10
15
20
25
28.5
38
43
47
10
15
20
25
30
35
40
45
49
52
2
3
4
5
6
10
10.5
15.3
17.2
22.8
25.5
33.7
φ2.4×18m
10
15
20
25
15
20
25
30
10
15
20
25
19.5
26
32
39
10
15
20
25
30
30
35
37
39
40
2
3
4
5
6
10
9.6
13.8
17.9
21.5
23.6
34
３、选取烘干机长径比（一般Ｌ／Ｄ＝５－８），算出烘干机的直径和长度：
Ｖ＝
πＤ2Ｌ
式中：
Ｄ──回转烘干机直经，ｍ；
Ｌ──回转烘干机长度，ｍ。
根据Ｄ和Ｌ值，即可从烘干机标准产品系列中选定烘干机的规格。
（三）烘干机热平衡计算
１、收入热量
干燥介质带入热量：
ｑ1＝L.c1.t1 （KJ／ｋｇ-H2O）
式中：
L──蒸发１kg水干燥介质消耗量，Ｂｍ3／kg－H2O；
c1──干燥介质的比热，KJ／Ｂｍ3；
t1──进烘干机干燥介质温度，℃。
２、支出热量
（１）蒸发水分消耗热量：
ｑ2＝2490＋1.8922t2－4.18t3 （KJ／kg－H2O）
式中：
t2──出烘干机气体温度，℃；
t3──进烘干机湿物料的温度，℃。
2490──水的相变热，KJ／kg－H2O
（２）加热干物料消耗的热：
（KJ／kg－H2O）
式中：
1、、、
2──烘干物料的初、终水分，％；
ｃm──绝对干物料的比热，KJ／ｋｇ.℃，石灰石为0.92，煤为１.２６，矿渣为０.８４。
ｃw──水的比热，KJ／ｋｇ.℃，
ｔ3──进烘干机物料温度，℃，
ｔ4──出烘干机物料温度，℃。
（３）出烘干机干燥介质带走热：
ｑ4＝L.ｃ2.ｔ2 （KJ／ｋｇ－H2O）
式中：
ｃ2──出烘干机气体比热，KJ／kg－H2O。
（４）烘干机筒体散失热量：
式中：
Ｆ──烘干机筒体散热面积，ｍ2， 按Ｆ＝１.１５ＤＬ计算；
ｔF──筒体表面平均温度，℃
ｔa──环境温度，℃；
ｍw──烘干机每小时蒸发水量，kg／ｈ。
α──烘干机筒体向周围散热系数，ｗ／ｍ2.℃，见表３。
表３回转烘干机筒体表面散热系数（ｗ／ｍ2.℃）
ｔF－ｔa
（℃）
外 界 风 速 （ｍ／ｓ）
0
2
4
6
8
40
9.87
20.93
26.75
31.63
36.05
50
10.47
22.56
27.56
32.45
36.98
100
13.96
25.59
31.89
36.75
41.17
150
17.45
29.42
30.29
41.17
45.47
200
20.93
33.61
40.71
——
——
250
24.5
——
——
——
——
热平衡方程式：
ｑ1=q2＋ｑ3＋ｑ4＋ｑ5
３、干燥介质消耗量
据热平衡方程有：
则得：
（Bｍ3／kg－H2O）
４、烘干机出口废气生成量
（m3／h）
式中：
Vf──烘干机出口废气生成量，m3／h
ρw──水气在标态下的密度，kg／Bｍ3，可取０.８４。
式中其它符号意义同前。
（四）烘干机规格的验算
1、核算烘干机出口废气流速
（m／s）
式中：
──废气出烘干机的流速，应在１.５－３ｍ／ｓ范围内适宜；对密度小而且比较细的粉末，应在０.５－
１ｍ／ｓ适宜。
β──烘干机填充系数，对于抄板式β＝０.１－０.１５，对于扇形式β＝０.１－０.３。
如果计算之气流速度，在适宜范围内，说明确定之烘干机直径合理。
否则为不合理，需重新调整Ｌ／Ｄ值，再计算直径，直至合
适为止。
2、估计物料在烘干机内的停留时间
（min）
式中：
ρp──干湿物料的平均密度，kg／ｍ3。
式中其它符号意义同前。
• 为保证干燥所需停留时间，根据经验公式，计算转筒转速
（ｒ／min）
式中：
α──转筒的倾角度，度；
L──转筒内杨料板的长度，ｍ；
Ｄ──转筒直径，ｍ；
ｍ──系数，当填充系数β＝０.１－０.５时，抄板式ｍ＝０.5，扇形式ｍ＝１.０；
Ｋ──系数，对于较轻物料，顺流时Ｋ＝０.２，逆流时Ｋ＝２.０；对于较重物料，顺流时Ｋ＝０.７，逆流时
Ｋ＝１.５；
Ｔ──物料在转筒内停留的时间，min。
４、回转烘干机所需功率
Ｎ＝Ｋ.Ｄ.Ｌ.ρp.ｎmax
式中：
Ｎ──回转烘干机所需功率，ＫＷ
Ｄ──筒体直径，ｍ；
Ｌ──筒体长度，ｍ；
ｎmax──最大转速，ｒ／ｍｉｎ；
ρp─烘干机内物料的平均容积密度，kg／ｍ3；
Ｋ──功率系数，见表４选取。
表４回转烘干机功率系数 k×105值
烘干机
内部结构
填 充 系 数
0.1
0.15
0.2
0.25
抄板式
4.9
6.9
8.2
9.2
扇形式
1.6
2.3
2.6
2.9
蜂窝式
0.8
1.0
1.3
1.43
由此可得出所设计的烘干机技术指标：
规格、转速、斜度、电机功率等。
（五）计算烘干机热耗、煤耗及热效率
• 热耗：
式中：
q──烘干机单位热耗，KJ／kg－H2O；
ηc──燃烧室热效率％，见表５选用。
表５燃烧室的空气过剩系数及热效率
燃烧窒及燃料种类
过剩空气系数
燃烧热效率
人工操作燃烧室：
烟煤
1.5－1.7
0.8
机械燃烧室：
烟煤
1.2－1.4
0.85
煤粉燃烧室：
烟煤
1.1－1.25
0.90－0.95
沸腾炉：
烟煤
0.90
• 煤耗：
式中：
Ｂ──烘干机单位热耗，KJ／kg－Ｈ2Ｏ
Ｑnet.ar──烘干用煤收到基低位热值，KJ／kg
式中其它符号意义同前。
• 热效率：
（%）
式中：
η──烘干机系统热效率（包括燃烧窒），%
式中其它符号意义同前。
（六）烘干机实际蒸发强度和产量计算
• 实际蒸发强度：
（kg／h.m3）
式中符号意义同前。
• 实际产量：
（ｔ／ｈ）
式中符号意义同前。
（七）收尘系统选型计算
１、收尘设备的选型
（１）选型依据
1）含尘气体的处理量：
可据烘干机出口废气量考虑一定漏风和储备而获得。
2）含尘浓度与排放标准：
可从原始数据中获得，由此可知收尘系统的总收尘效率及收尘级数和各级收尘设备收尘效率。
收尘系统总收尘效率：
式中：
η──收尘系统总收尘效率，％
ｃ1──进收尘器的粉尘量，ｇ／ｈ；
ｃ2──排出收尘器的粉尘量，ｇ／ｈ。
据总收尘效率确定收尘级数。
两级收尘，系统总收尘效率与各级收尘效率的关系：
η＝η1＋η2（１－η1） （％）
式中：
η1──第一级收尘器收尘效率，％；
η2──第二级收尘器收尘效率，％。
3）含尘气体的物理化学性质：
包括含尘浓度、温度、湿度、易爆性、粉尘的分散性、粉尘的比电阻等。
（２）根据上述三个方面的要求及工艺布置可确定出收尘器的型式及规格。
２、排风机的选型
（１）排风量：
Ｖ＝Ｋ.Ｖf
式中：
Ｖ──排风机的排风量，ｍ3／ｈ；
Ｖf──出烘干机废气量，ｍ3／ｈ；
Ｋ──考虑漏风和储备的系数，一般取＝１.５。
（２）排风机压力：
排风机全压要考虑整个烘干系统的流体阻力。
烘干系统各部分阻力参见 表１０。
表１０烘干系统各部分流体阻力
项 目
流体阻力（帕）
块煤燃烧室负压
炉篦下有鼓风时
炉篦下无鼓风时
回转烘干机流体阻力
旋风收尘器流体阻力
电收尘器流体阻力
－20
－490～500
100～150
590～780
29～150
据风机的风量、风压及废气的性质选择排风机的类型及规格。
（九）绘图
１、要求：
绘制１＃图纸1～2张（烘干机系统工艺布置图）
• 绘图比例：
１：
１００或１：
５０
（十）编写说明书
说明书的内容按上述的“设计的具体内容及步骤”进行编写。
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