矿渣烘干设计方案 一、概述 贵司混合材矿渣,初水分≤12%左右，为满足生产的基本工艺需求，拟打算上一台高效烘干机，使其终水分控制在≤1%，台时达42t/h，并使其烟气排放达到国家标准要求。受贵司委托，我司特拟以下方案。 二、设计依据及有关标准 1、贵企业来提供的有关联的资料和有关数据； 2、《水泥厂大气污染物排放标准》GB4915-2004； 3、《通风除尘系统手册》； 4、《水泥工艺设计手册》； 5、《水泥工艺计算手册》； 6、《盐城市申同环境设备有限公司机械产品说明书》。 三、方案综述 1、烘干机选择 在水泥工业中，当采用干法生产时，各种含水的物料如原料、煤和混合材都有必要进行烘干，而采用湿法生产时，煤和混合材也需要烘干，这样才可以保证粉磨作业的正常进行。 入磨物料的水分，对磨机的产量，出磨物料的质量及磨机的操作都有很大的影响。入磨物料水分多，磨内含湿量高，细粒物料会粘附在研磨体、衬板和隔仓板上，使粉磨效率下降；而且，入磨物料水分过高必然会使磨机作业条件恶化，给操作和质量控制带来困难。此外，喂入磨内的物料，其配合比会受到物料内水分的波动而变化，从而出磨产品的质量也随之受一定的影响。因此，排除物料过多水分的烘干工序是水泥生产中必不可少的重要环节。 普通回转烘干机适合使用的范围广、操作便捷、运转率高，在水泥工业中被大范围的使用在烘干粘土、矿渣、碎石、煤等原、燃料。干燥时，热空气或热烟气将热量传给物料，使水份蒸发，同时依靠通风设备的作用，使干燥设备内的干燥介质一直更新，以排除水气。它的优点是对物料的适应性较好、结构相对比较简单、操作可靠、生产能力大。它的缺点是烘干效率较低，约有35％－55％的热量随废气流失和由筒体向外散失掉、筒身长耗材多、占地面积大、投资较多、故障率高、污染严重。 立式烘干机内部砌有耐火砖，热效率有所提高、占地面积小、投资省；但仍有存在一些运行不稳的缺点。 随着水泥生产向大型、高效方向的持续不断的发展，选择烘干机成了一个两难的问题。为此，针对上述烘干机的弊端，我公司设计了一种新颖高效N型内循环式烘干机。该机以其结构紧密相连，新颖独特，占地面积小、单位机重产量高、热效率高、适应能力强、运转可靠、投资省、污染少、故障率低等特点，为工矿企业的原、燃料烘干提供了一种较理想的烘干设备。因此本方案确定选用N型内循环式烘干机作为烘干矿渣的主设备。 2、供热系统： 配套新型节能型高温沸腾炉，该炉型具有对煤质适应能力强，可全部燃用劣质煤、煤矸石或全部使用优质烟煤、无烟煤。结构相对比较简单，使用可靠，供热温度高，调温方便，节煤效果非常明显，操作管理机械化程度高，保温性能好等特点，并能长时间闷火（可长达48小时），炉体可三年内不需大修，能够为烘干系统提供800～1100度稳定热源。根据烘干物料的特性，入烘干机烘干物料的烟气要求不一样。一般沸腾炉均带有混合风室，配套有风量调节器和测温热电偶。同时在烘干机下部配有一测温热电偶实时监控，以便更好控制烘干热源进入烘干机温度。通常烘干矿渣时，入烘干机的温度一般控制在700-800度。 3、除尘器选择：采用HXMC型烘干机专用箱式行喷脉冲袋式除尘器，它是我司根据烘干机的烟气特性，开发研制的专用于烘干机的粉尘治理。它吸收了气箱脉冲和管式喷吹除尘器的清灰技术，不但具备清灰能力强、除尘效率高、排放浓度低等特点，还具有占地面积小、单位面积处理风量大等优点，大量的新技术及高品质的零部件的采用，其适应性、使用可靠性及自动化程度大幅度的提升，可保证长期随主机设备正常运行，除尘器出口排放浓度低于国家规定的排放浓度。排放达国家标准一类地区要求(≤30mg/Nm3) 采用了自主研制的“提升切换阀”和“组合状态”清灰等新技术，其具备独特的下进气结构和长袋脉冲设计，均风性能好，结构紧密相连，单位面积处理风量大，工艺布置灵活；离线分室清灰，消除二次吸附，速度快、力度大，阻力上升慢，可适应含尘气体性质的大范围的变化；西门子/殴姆龙PLC可实现DCS集中控制，系统运行安全、稳定、可靠；本系统的气缸、阀门等零部件均采用高档配置，提高了运转的可靠性；高品质的滤袋及附件，使滤袋的平均寿命得到大幅度提升，保证了除尘器的长期稳定运行，且使该机的维护费用大幅度的降低。满足了环保新标准的排放要求。 4、工艺流程 四、产品介绍—N型内循环式烘干机 N型内循环式烘干机是通过对单筒烘干机的单一筒体改为套叠在一起的三筒，以缩短烘干机的外观尺寸。该机工作时，物料和热气流依次进入内中外筒体，在烘干机内作“N”形往复折流后，充分的利用热能烘干物料后再卸出。 该烘干机筒体部分由三个筒轴水平放置的内中外套筒组成，中内筒为二锥筒，外筒为直筒，这就使通体的截面得到充分的利用，其筒体外形总长度约为相当的单筒的25％－35％，从而大幅度的减少了占地面积和厂房建筑面积。 该机的支撑装置，在高温端和低温端采用活套在外筒上的轮带与托轮支撑，取消了大、小齿轮传动，采用四托轮边缘同步传动，使总体结构紧密相连、合理。为便与磨损件的检修和更换，在烘干机的前后设有封板，用螺栓固定连接。 该机工作时，物料与热气流顺流从内锥筒的小端进入，被扬料板扬起与热气流进行充分的热交换，同时向大端移动。同理，进入中筒后，物料被勺形扬料板扬起，并均匀地撒落在内锥筒外壁的上部，随筒体慢速回转，物料在环形空间能经历一较长的滞留时间，由中筒锥的小端向大端移动。最后沿筒壁和中筒外壁上的导料板流向出口端，通过翻板阀卸出，废气由卸料罩上的顶部出口经布袋收尘器收尘后由由引风机通过烟囱排出。 从上述物料的流程能够准确的看出，物料在被一筒内热气流直接烘干的同时，又被相邻筒的热气流间接烘干。中、内筒里的物料与热气流之间的热交换以辐射、对流传热形式为主，而在外筒内，气体湿度已较大，温度较低，物料撒落在中筒外壁上，使两者的热交换以传导、对流形式为主，从烘干机原理上也是非常合理和科学的，再者，低温段的外筒对高温段的内筒有保温隔热作用，并使设备的总散热面积相对于单筒烘干机减少了50％～60％，外筒表面的温度仅为30-50℃。总之，该烘干机，在设备的总体设计和结构设计方面有较大的创新，相对于单筒烘干机有了革命性的改进，使用效果很明显。 其主要特征： 1、“N”型结构设计，热散失少，传热效率高、更利于物料的烘干。物料在被一筒内热气流直接烘干的同时，又被另一筒内的热量间接烘干，而且低温的外筒对高温的内筒有夏天隔热，冬天保温作用。筒体自我保温热效率高达80%以上（传统单筒烘干机热效率仅为35%）提高热效率45%，出气温度低，热能利用率高。 2、采用物料与热气流顺流烘干工艺，适合使用的范围广。 它能适应粘土、煤、矿渣、铁粉等各种原材料的烘干，也适用于冶金、化工等部门的各种散料的烘干，保持物料原有的活性。 3、结构紧密相连，工艺布置灵活，土建投资少。 在保证物料烘干工艺所需时间的前提下，整机长度缩短70%左右，有利于工艺布置。同时减少了厂房的建筑面积，节约工程投资50%左右，易于实行自动化控制，更适合于老厂改造的工艺布置。 4、燃料可适用煤 油 汽。能烘干20mm以下的块料 粒料粉状物料。物料终水份确保0.5%以下，是粉煤灰及矿渣粉生产线、特殊的扬料、撒料装置，使料、气交换效率更高。 这种扬料装置能使物料沿轴向呈波浪形式向前蠕动。具有导向、均流、阻料等功能。提高了物料的抛撒均匀性并增加了物料滞留时间和物料的翻转次数，而且新型扬料装置中每一组扬料板在径向位置上有一角度的错位。并在中心位置上设置了“万字”形多层扬、撒料装置，通过其角度的变化和筒体的旋转，使物料在筒体截面上反复抛落，呈现瀑布状下落，在轴向上各排扬料板交叉布置，互为补充，避免了风洞和阶梯撒料，而且起到了一定的破碎作用。增加物料与热气流的接触面积，从而大幅度提升烘干效率。 6、传动装置做了较大的改进。 该机取消了大、小齿轮传动，采用了四托轮边缘同步传动，结构更紧凑，安装、维修更简便，运转率也更高。 7、采用调速电机调节筒体转速，自动温度监控系统。使操作更便捷。 可根据入机物料初水份、出料终水份，产量要求，采取了适当的转速，确保下道工序的需求。 8、优化的结构设计及耐磨处理，保证了设备的常规使用的寿命。 环间扬料板选用了进口耐磨钢板，进料斗应用了阶梯式料衬结构，进料锥筒及进气筒采用耐热钢板制作，为长期安全、无故障运行奠定了坚实的基础。 五、N型烘干机的设计与选型 5.1 水分蒸发强度及烘干机尺寸计算 水分蒸发强度，是综合反映N型烘干机性能的一个主要指标，也是在设计中的一个主要参数。所谓水分蒸发强度，是指烘干机单位时间（小时）每平方米有效容积平均蒸发水的质量，其单位是Kg/h·m3，通常以符号A表示。 根据定义 A＝（Kg/h·m3） （2-1） 公式中 ――烘干机每小时蒸发水量，（Kg/h）；其计算方式见《硅酸盐工业热工基础》 V――烘干机的有效容积（m3） A的影响因素很多，它与物料的性质有关，物料吸水性越强，烘干时，放出的水越多，A值越大；物料的初水份越大，A值也越大；另外，还和烘干机的规格结构有关。 在进行烘干机设计和选型时，根据公式（2－3）计算烘干机的尺寸或规格，根据已知条件查阅资料，选择确定水分蒸发强度A值，则有效容积为： V＝（m3） (2-2) 再根据N型烘干机L/D=4～6,确定L/D值，利用： (2-3) 计算回转烘干机筒体直径D和长度L。所得直径是不是合理，最后用烘干机出口风速进行验算。 N型内循环式烘干机是回转烘干机的一种，回转烘干机机械结构中的支承装置、挡轮装置、传动装置及密封装置的结构与回转窑基本相同。 根据烘干机水分蒸发量进行计算 W=/ (2-4) 式中 ——物料的初水分（%） ——物料的终水分（%） G——烘干机的产量 W=/ =1000*42*（12-1）/（100-12） =5250(Kg/h) 查表《干燥设备设计》表8—2部分物料的操作数据（P405）可知普通矿渣初水分为15%，终水分为2%。气体温度为700—800℃，出气口温度为60℃。蒸发强度为80—110Kg/.初选蒸发强度为100Kg/。 计算烘干机的体积参考《烧成与烘干》（P259） V=W/A= =5250/100 =52.5 物料在内中外筒中之间所占的体积理论上应相同，则在设计时内筒的体积应于内筒与外筒之间的体积相同。 V=V/3=52.5/3=17.5（m3） L/D=3—5 N型烘干机的优点是占地面积小节约土地资源，故初选长径比为4，则： 外筒的长度与内筒约相同，外筒的截面积是内筒的3倍，所以外筒的直径是内筒的倍则： 初选 契合设计要求。 筒体的锥度 对于单体烘干机，筒体的斜率为3%-5%，对N型内循环式双筒烘干机其锥度为3%-5%，选取内筒锥度4%。已知筒体的长度约为7.0m，筒体的锥度为4%的小筒体的中间直径为1.8m，故可求小筒体小端的直径为（1.8-7.0×4%÷2）=1.66m，小筒体的大端直径为（1.8+7.0× 4%÷2）=1.94m。中部筒体的中间直径为2.55m，故可求中筒体小端的直径为（2.55-7.0×4%÷2）=2.41m，中筒体的大端直径为（2.55+7.0× 4%÷2）=2.69m。 六、烘干系统工艺计算 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不是合理，必然的联系到烘干能力、煤和电耗节约与否，因此必须加以重视。 1、烘干机设计参数： ⑴物 料：矿渣 ⑵初水分：12% ⑶终水分：≤1% ⑷台时； 42t/h ⑸热风炉热效率：95% ⑹进风温度：750℃ ⑺废气温度：60℃ ⑻出料温度：60℃ ⑼环境和温度：20℃ ⑽筒体温度：50℃ （11）物料比热：0.84KJ/kg·℃ 2、工艺热平衡（以烘干机为脱离体,0℃,1h）： 2.1利用燃料燃烧产生的烟气烘干 设定条件：设定烘矿渣时,进入烘干机的温度(t1)为750℃,蒸发每千克水分需烟气量为n kg.热平衡计算以蒸发1 kg.水为单位. 烘干机小时需蒸发水量 W=G×1000×(W1-W2)÷(100-W1) =42*1000*(12-1)/(100-12) =5250kg/h (1)收入热 ①热气体带入热量 热气体在750℃时,平均比热C1=1.4 KJ/（kg·℃） q1=nC1 t1=n×1.4×750=1050n(kJ/kg·H2O) ②湿物料中被蒸发水量带入热(1kg) 水的比热C2=4.19KJ/kg·℃ q2=C2t2=4.19×20=83.8(kJ/kgH2O) (2)热支出 ③蒸发水分消耗的热量 qw =2490＋1.8922·t3－4.19·t2 =2490＋1.8922×60-4.19×20 =2520(KJ/KgH2O) ④出烘干机气体带走的热量 废气温度按60℃时,平均比热C3=1.25 KJ/kg·℃ q4=nC3t3=n×1.25×60=75n(kJ/kgH2O) ⑤加热物料消耗的热量 物料比热Cˊ=0.84KJ/kg·℃ q5=（100-W1）/（WI-W2）×[Cˊ·（100-W2）/100＋C2·W2/100]·(t3-t4) =(100-12 )/（12-1）*((0.84*（100-2）/100+4.19*2/100))*(60-20) =209.24（KJ/(KgH2O) ⑥烘干机表面散失热（q6） q6＝1.15πD·H·K·Δt/W =1.15*3.14*3.2*7.0*30*35/5250 =16.18(KJ/KgH2O) 按平衡原理:收入热量=支出热量 q1+ q2= qw+ q4+ q5+ q6 n =（qW＋q5＋q6－q2）/（q1－q4） =（2520＋209.24＋16.18－83.8）/(1050-75) =2.7（Kg/KgH2O） 单位风量及单位热耗(热风温度750℃) 单位烘干料热风 0.5094Nm3/kgR 单位水分热风 3.3304Nm3/kgH2O 单位烘干料热耗 433.5882KJ/kgR 单位水分热耗 2835KJ/kgH2O 七、除尘器的选择 1、烘干机系统的排风量 V=W×(n/1.293+1/r) ×(273+t2)/273×K1（漏风系数）×K2（储务系数） =5250*3.3304*(273+60)/273*1.1*1.2 =28152m3/h 建议引风量按≤30000 m3/h 考虑。 2、选型除尘器 由于矿渣粉尘较细，湿度大,因此净过滤风速选择不能太高，一般取≤1.2m/min,否则除尘器选型小,除尘阻力大,系统阻力也随之加大,对烘干不利，而且会降低布袋的常规使用的寿命。则选用除尘器净过滤面积S=Q/60V≥30000/（60×1.2） 数量 1台 型号 HXMC5×84 用途 烘干机除尘 1.性能数据 进口： 进口风量 m3/h 30000 温度 ℃ ＜120 含尘浓度 g/Nm3 ＜200 出口： 含尘浓度 mg/Nm3 ＜30 2.性能保证 收尘效率 % ＞99.99 过滤风速 m/min 0.95 净过滤风速 1.2 过滤面积/室 m2 105 净过滤面积 m2 420 总过滤面积 m2 525 漏风 最大漏风量 Nm3/h 600 最大漏风率 % 2 总温度降 ℃ 20 压力损失 Pa 1470-1770 容许最大工作所承受的压力 Pa 7000 3.设备结构特征 3.1 控制及仪器仪表 脉冲控制器 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 锁风阀 有 3.3 滤袋 室数 5 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 3050 滤袋重量 kg/m2 0.55 袋笼材质 镀锌冷拔钢丝 袋子的数量/室 84 袋子总数量 条 420 滤袋来源 无锡必达福 4.收尘器的结构 4.1 清灰系统 形式 箱式行喷 压缩空气 用气量 m3/min 1.6 压力 MPa 0.5-0.7 脉冲阀 规格 ″ 1.5 数量 个 30 脉冲阀来源或制造商 美国ASCO公司 提升阀

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