《φ3025回转烘干机设计方案》杨顺国.docx
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《φ3025回转烘干机设计方案》杨顺国
《回转烘干机设计方案》
一、概述
贵公司原材料初水分为20~25%，为满足生产和使用要求，拟打算上一台回转烘干机，使其终水分控制在2~3%，台时产量达50t/h以上，并使其烟气排放浓度达到国家标准环保要求。
受贵公司委托，我公司特拟以下处理方案。
二、设计依据及相关标准
1、贵公司提供的有关资料和数据。
2、《水泥工艺设计手册》
3、《水泥工艺计算手册》
4、《设备有限公司机械产品说明书》
三、方案综述
目前在水泥行业使用的烘干机较为多见的是回转烘干机。
该设备的生产工艺流程是：
湿物料由加料装置进入一个具有一定斜度的回转圆筒内，在筒内由扬料装置将物料散开，由高端向低端移动。
由燃烧室产生的高温气体与烘干机筒内的物料相接触，使物料中的水分蒸发，从而达到烘干的目的。
这种老式烘干机结构简单、操作方便，但设备笨重、占地面积大且需厂房、投资高，而且存在热量散失大热效率低、能耗高、维修困难、密封差、污染严重等问题。
针对上述情况，我公司对该系列烘干机进行了改造。
采用多种结构的组合扬料板，使物料在筒内形成均匀的料幕，与热烟气进行充分的热交换，其蒸发强度达50~80kg/h.m30。
蒸发能力比普通烘干机提高50~100%，并节省热值25%。
在传动方式上采用随动式调心托轮装置专利技术，改变了传统的托轮与滚圈的点接触方式，使托轮与滚圈的配合永远是线接触，滚圈安装和筒体温差变形造成的摆差不影响接触质量，滚圈和托轮以及驱动齿轮的相对磨损和动力消耗也大为减少，增加了筒体运转的稳定性。
同时采用零水平推力驱动专利技术，优化驱动齿轮的安装位置，减小托轮的支撑角，从而使驱动功率减少30%以上，托轮座的尺寸也大大减小，筒体运行更加稳定、可靠。
此外，还进行了最佳转速和防粘设计，可根据干燥的物料特性，以最佳转速运行，使热量交换更加充分，效果更好。
在烘干窑尾部，采用特殊的收尘式尾罩设计，使因物料扬起时带出的较粗颗粒在尾罩内被有效收集，以减轻后续收尘器的收尘压力，收尘效果更佳。
采用特殊筛分装置，与回转窑同步运转，保证满足要求的物料进入下一道工序，节约能耗，降低占地面积。
因此，具有热效高、占地少、磨损与能耗低、稳定性好等突出优点：
1、外表进行高强度外隔热材料处理，大大减少了热损失。
2、内筒采用渗硅处理，减少了机内的腐蚀性。
3、内部采用涡旋装置，提高了热效率，增加了物料在机内的停留时间。
4、LX型多组合式扬料板的设计，使物料在截面上呈雨状料幕，增加了料、气接触面，减少了机内风洞现象。
5、采用新型内旋流喷射式煤粉燃烧器，使原煤充分燃烧，节约了原煤成本。
6、整个系统采用微机自动控制，并进行数字显示跟踪。
7、低选型、高产出，总投资比普通回转烘干机节省30%，与立式烘干机相当。
8、根据烘干物料及台时的需要，多种机型可供选择。
四、工艺流程图
五、结构组成
六、工作原理
回转烘干机的主体是一个具有一定斜度的回转圆筒，另外配有燃烧室、排气、收尘、加料装置等。
它是以高温烟气为干燥介质，在排风装置的抽吸下进入烘干机筒内。
湿物料由加料装置进入烘干机筒内，与高温烟气接触。
高温烟气以对流、辐射、传导方式将热量传给湿物料，这是传热过程。
物料被加热后，水分蒸发进入干燥介质中，这是传质过程。
在传热和传质过程的同时，由于筒体的不断回转而使物料不断运动，物料从筒体高端流向低端；气体也在排风的驱动下，由压力高处向压力低处流，在气体与物料的运动过程中，物料被烘干后排出机外，废气经收尘后排至大气。
七、回转烘干机的选型
烘干系统包括燃烧室、烘干机和除尘排风等，烘干机的参数选择和排风机选型是否合理，直接关系到烘干能力和煤电耗。
因此必须加以重视。
7.1、回转烘干机设计参数：
1、烘干物料：
原材料
2、初水分：
20~25%
3、终水分：
<=2~3%
4、台时产量：
50t/h
5、热风炉热效率：
95%
6、进风温度：
750oC
7、废气温度：
120oC
8、原材料比热：
0.84KJ/kg.oC
9、出料温度：
110oC
7.2、回转烘干机选型
按照此台时要求，高效回转烘干机比普通烘干机要高2~3倍，因为原材料初水分在25%时，其A值一般在80~100kg水/m3.h。
则烘干机小时需蒸发水量W=G×1000×（W1－W2）÷（100－W1）=50×1000×（25-2）÷（100-25）=15333kg/h
因此实际烘干时所选烘干机的烘干能力必须满足上述要求，即：
G’=0.785×D2×L×A>=W
则D2×L>=W/（0.785×A）=15333/（0.785×90）=217（m2）
此时，D可取φ3.0，则L>24m
为留有一定富余，可选STWHφ3.0×25m涡旋回转烘干机。
7.3、STWHφ3.0×25m涡旋回转烘干机技术参数描述表：
型号
STWHφ3.0×25m
制造商：
数量
1台
用途
烘干原材料
1、性能数据
烘干物料
初水分
%
20~25
2、性能保证
终水分
%
2~3
台时
t/h
50
压力损失
一般
出料温度
oC
80~110
出烟温度
oC
80~110
斜度
%
3.5
转速
r/min
2.2~7.4
有效长度
m
25
有效内径
m
3.0
电机
Y280M-4
功率
KW
75
减速机
ZL100-16-I
重量
Kg
104900
八、工艺热平衡计算（以烘干机为脱离体，oC，1h）
设定条件：
设定烘干原材料时，进入烘干机的温度（t1）在750oC，蒸发每千克水分需烟气量为nkg，热平衡计算以蒸发量1kg水为单位。
（一）收入热
1、热气体带入热量
热气体在750oC时，平均比热C1=1.4KJ/kg.oC
Q1=n*C1*t1=n*1.4*750=1050n（KJ/kgH2O）
2、湿物料中被蒸发水量带入热（1kg）
水的比热C2=4.19KJ/kg.oC
Q2=C2*t2=4.19*20=83.8（KJ/kgH2O）
（二）热支出
蒸发水分消耗的热量
3、Qw=2490+1.8922*t3-4.19*t2=2490+1.8922*120-4.19*2=2633（KJ/kgH2O）
4、出烘干机气体带走的热量
废气平均温度按照120oC时，平均比热C3=1.3KJ/kg.oC
Q3=n*C3*t3=n*1.3*120=156n（KJ/kgH2O）
5、加热物料消耗的热量
原材料的比热C’=0.84KJ/kg.oC
Q4=（100-W1）/（W-W2）*[C’*（100-W2）/100+C2*W2/100]*（t4-t2）
=（100-25）/（25-2）*[0.84*（100-2）/100+4.19*2/100]*（110-20）
=266.18（KJ/kgH2O）
6、烘干机表面散热（Q5）
Q5=1.15*π*D*L*K*Δt/W=1.15*π*3.0*25*58*50/15333
=51.22（KJ/kgH2O）
按照平衡原理：
收入热量=支出热量
Q1+Q2=Qw+Q3+Q4+Q5
n=（Qw+Q4+Q5-Q2）/（C1*t1-C3*t3）
=（2633+266.18+51.22-83.8）/（1050-156）
=3.20（KJ/kgH2O）
单位风量及单位热耗（热风温度750）
单位烘干料热风1.1399Nm3/kgR
单位水分热风3.7171Nm3/kgH2O
单位烘干料热耗1030.4KJ/kgR
单位水分热耗3360KJ/kgH2O
九、除尘器选型：
1、烘干系统的排风量
烘干机的出烟温度在80~120oC，平均温度在100oC，经过管道热量散失后，进入除尘器的平均温度在80oC左右。
V=W*（n/1.293+1/r）*（273+t3）/273*K1*K2
=15333*（3.20/1.293+1/0.805）*（273+80）/273*1.1*1.2=97278m3/h
2、气箱脉冲袋式除尘器
由于卧式烘干机粉尘浓度大而细，烟气变化大，湿度大，因此选用气箱脉冲袋式除尘器时，净过滤风速选择不能太高，这里取1.3m/min，否则除尘器选型小，除尘阻力大，系统阻力也会随之加大，对烘干不利，而且会降低布袋的使用寿命。
因此除尘器的净过滤面积S=97278/（60*1.3）=1247m2。
据此考虑综合投资，可选用一台气箱脉冲袋式除尘器LPF14*96。
3、主风机的选择
根据排风量97278m3/h，除尘器阻力损失1700Pa，考虑系统管路阻力约800Pa，可选用Y4-68No.16D风机，全压风机电机Y315M2-6,110KW。
4、LPF14*96气箱脉冲袋式除尘器技术数据表
规格型号
LPF14*96
制造商：
申同公司
数量
1台
型号
LPF14*96
用途
烘干原材料
1、性能数据
进口：
进口风量
m3/h
97278
温度
oC
<120
含尘浓度
g/Nm3
<200
出口：
含尘浓度
g/Nm3
<30
2、性能保证
收尘效率
%
>99.99
过滤风速
m/min
1.24
净过滤风速
m/min
1.29
漏风
最大漏风率
%
2
最大漏风量
m3/h
1946
总温度降
oC
20
过滤面积/室
m2
93
净过滤面积
m2
1251
总过滤面积
m2
1308
压力损失
Pa
1470~1770
容许最大工作压力
Pa
5000
3、设备结构特征
3.1控制及仪器仪表
脉冲控制仪
有/无
有
压缩空气控制器
有/无
有
压缩空气压力表
有/无
有
型号
φ60
量程
MPa
0~1.6
3.2辅助设备
压缩空气截断阀
有
压缩空气缓冲系统
有
压缩空气管路
有
3.3滤袋
室数
14
滤袋形式
圆布袋
滤袋材质
二防涤纶针刺毡
滤袋直径
mm
φ130
滤袋长度
mm
2450
滤袋重量
Kg/m2
0.55
袋笼材质
镀锌冷拔钢丝
袋子的数量/室
96
袋子的总数量
条
1344
滤袋的来源
无锡必达福
4、除尘器的结构
4.1清灰系统
形式
箱式脉冲喷吹
压缩空气
用气量
m3/min
4.2
压力
MPa
0.5~0.7
脉冲阀
规格
“
2.5
数量
个
14
脉冲阀的来源或制造商
美国ASCO公司
提升阀
直径
mm
φ725
数量
个
14
气缸的来源或制造商
mm
AIRTAC公司
直径
φ100
数量
个
14
4.2壳体
材质
Q235-A
最大操作压力
Pa
10000
检修门
28
4.3灰斗
形式
船形
数量/室
1/7
材料
Q235-A
4.4锁风阀
刚性叶轮机
数量
2
规格
WYG300*300
减速电动机
功率
KW
1.1
4.5粉尘输送系统
螺旋输送机
数量
台
2
规格
mm
φ300
电动机
功率
KW
2.2
4.6压缩空气管路
材质
Q235-A
最大压力
KPa
10
收尘器主机、辅机和标准附件清单
货物名称：
LPF14*96
数量：
1台
序号
主要部件名称
型号规格
数量
生产商
备注
1
壳体
LPF14*96
1套
公司
2
滤袋
φ130*2450
1344条
无锡必达福公司
3
袋笼
φ125*2450
1344条
公司
4
脉冲阀
2.5”
14只
美国ASCO公司
5
提升阀
气缸φ100阀板φ725
14只
AIRTAC公司
6
气源三联体
BC4000
2套
AIRTAC公司
7
储气罐
φ500*1300
2只
江苏杰力集团
8
电控部分
14室程控
1套
PLC用西门子产
9
刚性叶轮机
WYG300*300
2台
1.1KW
10
螺旋输送机
LS300
2台
2.2KW
11
风机
Y4-68No.16D
1台
12
风机电机
Y315M2-6
1台
110KW
进风阀
φ1400
1只
放风阀
φ1400
1只
冷风阀
φ500
1只
13
标准件
1套
市场品
以上累计总价32.34万元
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