每小时20吨矿渣烘干系统计算

20t/h矿渣烘干系统的计算

唐山黎河实业有限公司 常晖 064200

近两年，随着我国经济的持续增长和基础设施建设规模的增大，水泥和水泥制品持续走俏；同时，水泥行业新标准的执行和水泥技术的提高，水泥中矿渣掺入量也有提高。这就要求矿渣烘干和矿渣粉磨技术的对应提高。这里我就20t/h矿渣烘干系统的烘干设备、热风设备及配套的风机管道等进行简单的计算选型。 一、 设定条件：

1、矿渣初水分4-20%（平均按12%），终水分2%。钢厂来的矿渣水分一般在20-25%左右，但随着矿渣的堆积，水分沉入土地和蒸发到空气中，因此设定这个参数。

2、烘干产量：20t/h。这个产量是基于上述矿渣水分，如果原料水分再低些或控制出料水分稍高，产量可以更高。 3、进烘干机热气体温度t1=750℃，出烘干机气体温度t3=120℃；进烘干机物料温度（等于环境温度）t2=20℃，出料温度t4=110℃；筒体表面温度取120℃，筒体表面与环境温差△t=100℃；

4、采用沸腾炉燃烧室供热，燃煤采用唐山本地石煤，煤的低位发热值为7536 kJ/kg（1800kcal/kg）；其中固定碳16.2%，挥发份15.6%，灰分67.8%，内水0.4%，外水2.5%。密度按1800kg/m3。

二、 烘干机的选型和计算：

由设定条件知：采用转筒式烘干机，烘干矿渣。 W1=12%；W2=2%；

t1=750℃；t2=20℃；t3=120℃；t4=110℃；△t=100℃； 表1 筒式烘干机单位容积的蒸发强度A 物料名称 石灰石 初水分W1，% 不同规格烘干机的蒸发强度，kg水/m3·h φ1.5×12 4 5 6 10 黏土 10 15 20 25 矿渣 10 15 20 25 30 表2： 出烘干机物料的比热c4 物料名称 比热，kJ/kg 石灰石 0.92 黏土 0.84 矿渣 0.84 煤 1.26 20.5 24.4 26.5 35.0 28.5 38 43 47 35 40 45 49 52 φ2.2×12-14 17.2 22.8 25.5 33.7 28.5 38 43 47 35 40 45 49 52 φ2.4×18 17.9 21.5 23.6 34.0 19.5 26 32 39 30 35 37 39 40 表3：筒式烘干机筒表传热系数K

1

△t，℃ 40 50 100 150 200 250 K，W/m2·k 47 58 116 175 233 291 1、 烘干机容积的计算

由公式

G?AV1000(W1?W2

100?W1)式中：G—物料终水分为W2时的烘干机产量，25t/h； V—烘干机筒体容积，m3； W1—物料的初水分，%；12%

W2—物料的终水分，%；2%

A— 烘干机单位容积蒸发强度，kg水/m3·h；45；见表1

V=50.5 m3

根据筒式烘干机的标准系列，选用φ2.2×14米转筒式烘干机，D=2.2m；L=14m。2、 烘干机小时烘干水量计算：

见公式

W?1000G（W1?W2100?W1）

其中：W—烘干机小时烘干水量，kg水/h； W=2288 kg水/h

3、 湿物料中水分（被蒸发部分，1kg）带入热量q2：

见公式

q2=c2·t2 ， kJ/kg水

式中：c2—水的比热，c2=4.1868 kJ/kg·K

t2—进烘干机物料温度（等于环境温度），℃

q2=83.7 kJ/kg

4、 蒸发水分所消耗的热量qw， kJ/kg水

见公式

qw=2490+1.8922t3-4.1868t2， kJ/kg水 式中：t3—出烘干机气体温度，℃ qw=2633 kJ/kg水

5、 加热物料消耗的热量q4，kJ/kg水 见公式 q4?100?W110?0WW1?W（2c4100?2c2W1）（200t4?）t2

式中：c4—出烘干机物料的比热， kJ/kg·K

t4—出烘干机物料温度，℃

q4=266 kJ/kg水

6、 筒体表面散失的热量q5，kJ/kg水 见公式

q5?1.15?DLK?tW

2

式中：1.15—烘干机齿轮及轮带增加散热面积系数； D—烘干机筒体直径，米； L—烘干机筒体长度，米；

K—表面传热系数，W/m2·K；116

△ t—筒体表面与环境温差，℃； W—烘干机小时烘干水量，kg水/h；

q5=564.16 kJ/kg水

7、 蒸发1kg水所需的热气体量l，kg/kg水

见公式

l?qw?q4?q5?q2

c1t1?c3t3式中：c3—出烘干机气体比热，kJ/kg·K；1.3 t3—出烘干机气体温度，℃；120

c1—入烘干机气体比热，kJ/kg·K；1.4 t1—入烘干机气体温度，℃；750 l=3.78kg/kg水

三、 沸腾炉的参数选取及计算：

1、 沸腾炉热效率η的选定：

q2—排烟热损失，在蒸发1kg水所消耗的热气体量计算中已考虑排烟损失，此处取0%；

q3—化学不完全燃烧热损失，忽略不计，取0%； q4—机械不完全燃烧热损失，一般为20-35%，取25% q5—锅炉本体散热损失，3%； q6—排渣热损失，1.5%； 沸腾炉热效率取η=70.5%； 2、 蒸发1kg水的耗煤量q： q=l*c1*t1/(ηQydw)

式中： q—蒸发1kg水的耗煤量，kg/kg水；

?—燃烧室的热效率，%，(人工加煤按0.8，机械加煤按0.85)；取70.5%

QyDW—煤的应用基低位发热值，kJ/kg煤；7536

q=水

Gc=Wq=2288×0.747=1709kg（作为沸腾炉的B计用） 3、 沸腾炉空气系数选择：

垂直段过量空气系数取1.1； 扩散段实际空气系数取1.2； 悬浮段漏风系数取0.05。 4、 理论空气量的计算：

QGd?450v?

9900v0=2.28Nm3/kg 5、 烟气量的计算：

V0烟=1.04Qgd/1000+0.54

3

V0烟=2.412 Nm3/kg 6、 垂直段截面积的计算：

F底=（B计*α沸虚*V°）/ 3600W底+（273+t送）/273 B计——计算燃料消耗量，kg/h；

V°——燃料燃烧所需理论空气量，Nm3/h；

W底——底部垂直段冷态沸腾工作风速，m/s；0.95 t送——送风温度，℃；

α

沸虚——沸腾段的虚假过量空气系数；1.1；

F底=1.588m2

7、 小孔风速的计算与选取：

考虑到在低负荷下运行时，要保证在降低鼓风量后，小孔风速仍能保证流化质量，小孔风速取计算风速（颗粒在布风板上不滞留的风速）的2倍。取小孔风速32m/s。 8、 根据小孔风速计算风帽各小孔截面积的总合即小孔总面积：

47946.6平方毫米 9、 布风板的排列：

布风板采用风帽式，布风板上风帽孔为φ34.5；排列为正三角排列，边长为65； 风帽总数402=9×24+8×25-14（冷料排口各占7个风帽口）；冷料排口2-φ110； 布风板的长宽=1635×980；每个风帽钻6个小孔； 风帽上的小孔直径计算： 结果φ5；

帽沿风速的核算：1.887m/s（符合1.8-2.2m/s的范围） 10、风箱进口处风速：≤5m/s； 风箱断面风速：≤1.5 m/s；

风箱结构采用等压风箱，进口截面积大于0.36平米，风箱截面积大于1.43平米； 11、悬浮段截面积的计算：公式

F悬=（B计* V烟）/ 3600W悬+（273+θ悬）/273 B计——计算燃料消耗量，kg/h； V烟——悬浮段平均烟气量，Nm3/h；

V烟= V°烟+（α沸+0.5△α悬-1）v0，α沸——沸腾段过量空气系数，取1.1

△ α悬——悬浮段漏风系数，取0.05（28页）

W悬——悬浮段的热态风速，m/s；0.95 θ

悬——悬浮段的平均烟温，℃；θ悬=0.5（θ悬入

+θ

悬出）=0.5（θ沸出

+θ

对出）

=0.5×（900/950+700/800）

取850

F悬=6.656 m2

12、炉体各段高度的选取：见四、计算选取的技术参数 13、风机选取： 鼓风机：

风量计算：V=1.1α

沸

B计V0［（273+t）/273］×（760/b）

1.1—风量储备系数；

α沸—沸腾层的过量空气系数；

B计—计算的燃料消耗量；

V0—每公斤燃料燃烧所需的理论空气量

4

t —进入风机的空气温度，20℃

b —当地大气压，mmHg；海拔高度低于200米，取760。 V=5060 m3/h

风压估算：布风板阻力：200mmH2O 料层阻力： 450 mmH2O 风管及局部阻力：10 mmH2O 风压储备系数：1.2

总风压：H=792 mmH2O=7920Pa 引风机：

风量计算：V=1.2（1+K1）（1+K2）（1+K3）B

计

V烟［（273+t）

/273］×（760/b）

1.2—风量储备系数；

K1—烘干机入口迷宫密封漏风系数； K2—烘干机出口迷宫密封漏风系数； K3—旋风除尘器翻板阀漏风系数；

B计—计算的燃料消耗量；

V烟—每公斤燃料燃烧所产生的烟气量； t —引风机前的烟气温度，120℃；

b —当地大气压，mmHg；海拔高度低于200米，取760。 V=25029 m3/h

风压估算：旋风除尘器阻力：120mmH2O 风管及局部阻力：10 mmH2O 烘干机阻力：0 mmH2O 风压储备系数：1.2

总风压：H=156 mmH2O=1560Pa 四、计算机及选取的技术参数： 1、烘干机

设备规格 φ2.2×14m

物料初水分% 4-20%，取12%

2% 物料终水分%

3设计干料产量 20t/h（烘干强度取45kg水/mh）

2、热风炉风速： 风箱进口处风速 ≤5 m/s

1.5 m/s 布风板下的风箱断面风速

2-2.5 m/s 风帽帽头之间间隙的断面风速

0.90 m/s 垂直段冷态风速

0.45 m/s 扩散段冷态风速

0.95 m/s 悬浮段热态风速

3、热风炉炉体各段高度：

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