1、120t/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
2、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
3、=120；t4=110；t=100；表 1 筒式烘干机单位容积的蒸发强度 A不同规格烘干机的蒸发强度，kg 水/m 3h物料名称 初水分 W1，%1.512 2.212-14 2.4184 20.5 17.2 17.95 24.4 22.8 21.56 26.5 25.5 23.6石灰石10 35.0 33.7 34.010 28.5 28.5 19.515 38 38 2620 43 43 32黏土25 47 47 3910 35 35 3015 40 40 3520 45 45 3725 49 49 39矿渣30 52 52 40表 2： 出烘干机物料的比热 c4物料名称 石灰石 黏土 矿
4、渣 煤比热，kJ/kg 0.92 0.84 0.84 1.26表 3：筒式烘干机筒表传热系数 K2t， 40 50 100 150 200 250K，W/m2 k 47 58 116 175 233 2911、 烘干机容积的计算由公式 120()AVGW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/m 3h；45；见表 1V=50.5 m3根据筒式烘干机的标准系列，选用 2.214 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 12
5、0WG（ ）其中：W烘干机小时烘干水量，kg 水/h；W=2288 kg 水/h3、 湿物料中水分（被蒸发部分，1kg）带入热量 q2：见公式q2=c2t2 ， kJ/kg 水式中：c2水的比热，c2=4.1868 kJ/kg Kt2进烘干机物料温度（等于环境温度） ，q2=83.7 kJ/kg4、 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10024442210Wcct（ ） （ ）式中：c4出烘干机物料的
6、比热， kJ/kgKt4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 1.5DLKtqW3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/m 2K；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45213qwqlct式中：c3出烘干机气体比热，kJ/kg K；1.3t3出烘干机气体温度， ；120c1入烘干机气体比热，kJ/kg K；1.4t1入烘干机气体温度
7、， ；750l=3.78kg/kg 水三、沸腾炉的参数选取及计算： 1、 沸腾炉热效率 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 =70.5%；2、 蒸发 1kg 水的耗煤量 ：qq=l*c1*t1/(Q ydw)式中： 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%煤的应用基低位发热值，kJ/
8、kg 煤；7536yDWq=0.747kg/kg 水Gc=Wq=22880.747=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：0459GdQvv0=2.28Nm3/kg5、 烟气量的计算：4V0 烟=1.04Q gd/1000+0.54V0 烟=2.412 Nm 3/kg6、 垂直段截面积的计算：F 底= （B 计* 沸虚*V）/ 3600W 底+（273+t 送）/273B 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
9、态沸腾工作风速，m/s ；0.95 t 送送风温度，； 沸虚沸腾段的虚假过量空气系数；1.1；F 底=1.588m 27、 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 34.5；排列为正三角排列，边长为 65；风帽总数 402=924+825-14（冷料排口各占 7 个风帽口） ；冷料排口 2-110；布风板的长宽=163598
10、0；每个风帽钻 6 个小孔；风帽上的小孔直径计算： 结果 5；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+ 悬）/273B 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+（ 沸+0.5 悬-1）v 0， 沸沸腾段过量空气系数，取1.1 悬悬浮段漏风系数，取 0.05（28 页）W 悬悬浮段的热态风
11、速，m/s ；0.95 悬悬浮段的平均烟温，； 悬=0.5（ 悬入+ 悬出）=0.5（ 沸出+对出）=0.5（900/950+700/800 ）取 850F 悬=6.656 m 212、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：5鼓风机：风量计算：V=1.1 沸 B 计 V0（273+t ）/273 （760/b ）1.1风量储备系数； 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：200mmH 2O
12、料层阻力： 450 mmH2O风管及局部阻力：10 mmH 2O风压储备系数：1.2总风压：H=792 mmH 2O=7920Pa引风机：风量计算：V=1.2（1+K 1） （1+K 2） （1+K 3）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：120mmH 2O
13、风管及局部阻力：10 mmH 2O烘干机阻力：0 mmH 2O风压储备系数：1.2总风压：H=156 mmH 2O=1560Pa四、计算机及选取的技术参数：1、烘干机2、热风炉风速：设备规格 2.214m物料初水分% 4-20%，取 12%物料终水分% 2%设计干料产量 20t/h（烘干强度取 45kg 水/m 3h）风箱进口处风速 5 m/s布风板下的风箱断面风速 1.5 m/s63、热风炉炉体各段高度：4、热风炉各段截面积：5、热风炉、烘干机、旋风除尘器的空气系数：6、热风炉燃料及烟气量：7、布风板：风帽帽头之间间隙的断面风速 2-2.5 m/s垂直段冷态风速 0.90 m/s扩散段冷态风
14、速 0.45 m/s悬浮段热态风速 0.95 m/s垂直段 510 mm扩散段 800 mm悬浮段 2500 mm炉体总高度 3810 mm垂直段 1.6=1.6350.98扩散段上口悬浮段 6.65655垂直段假空气系数 1.1扩散段实际空气系数 1.2悬浮段漏风系数 0.05烘干机入口迷宫密封漏风系数 0.5烘干机出口迷宫密封漏风系数 0.5旋风除尘器翻板阀漏风系数 0.2燃料热值 7536 KJ/kg（1800 kcal/kg）燃料小时耗量 B 计 1709 kg燃烧所需理论空气量 2.28 Nm3/kg燃烧生成理论烟气量 2.41 Nm3/kg沸腾层烟气量 2.99 Nm3/kg悬浮段
15、烟气量 3.14 Nm3/kg布风板有效面积 1.588 m2耐火混凝土厚度 100 mm混凝土表层至小孔中心高 10 mm风帽个数 402小孔风速 32 m/s开孔率 2.99 %78、 鼓风机选用风机型号 9-19-6.3A风机风量 3220-5153 m3/h计算风量 5060m3/h风机风压 9149-9055 Pa风机电机功率 Y180M-2 22KW电机转速 2900 rpm估算风压 7920 Pa风机转速 2900 rpm9、 引风机选用风机型号 C6-48NO10C风机风量 25610-36417 m3/h计算风量 25029 m3/h风机风压 1787-1381 Pa风机电机
16、功率 22 KW风机电机转速 1460 rpm估算风压 1560 Pa风机转速 1000 rpm10、 旋风除尘器入口尺寸 mm 300750上节直径上节高度 mm 15002200排渣口直径锥节高度 mm 5003000出口管直径伸入上节深度mm80080011、管道直径烘干机至旋风除尘器，mm 620旋风除尘器至烟筒，mm 800五、结束语从计算中可以看到：烘干机入口和出口的漏风系数选取较大，这是因为烘干机采用简易迷宫密封，又要予留热膨胀间隙，缝隙较大；不好采取其它措施；单位容积的蒸发强度选取偏于保守，目前烘干机扬料板形式日益合理，因此单位容积蒸发强度可以适当放大选取；没有采用二级除尘器，若采用二级除尘器应当保证除尘器内的热风温度高于露点温度 10以上。因为每小时烘出 2288 公斤的水分分布在 25000 立方的气体中，若低于露点温度，水分在除尘器内凝结，造成布袋除尘器糊袋或电除尘器送不上电。20070104 修改参照书目：沸腾炉的设计与运行中国建筑工业出版社立窑水泥厂工艺设计手册刊载于：中国建材机械工业协会、北京国建科华信息咨询中心主编的建材工业技术装备采购索引2008 年 1 月第一版 第二卷 水泥工业装备卷 第 1 节 水泥机械篇 第 80页至 88 页
