年产100万吨矿渣粉磨烘干系统的设计

第1页设计总说明立磨的工作过程可看作为干燥过程，立磨的工艺流程从热工角度分析，可简化为干燥器、空气预热器、通风除尘设备。立磨充当干燥器的角色，将预干燥的物料在此与干燥介质进行换热。湿物料受热后，部分水汽化被干燥，水汽随低温度的干燥介质逸出。热风炉为立磨烘干湿物料提供干燥介质较高温度的烟气。在热风炉的燃烧室中燃烧燃料产生高温烟气，在混合式中掺入适量冷空气使两者混合到所需温度后作为干燥介质通入立磨内。该干燥介质具有两个作用：一是携带已磨细物料，二是烘干已磨细物料。通风除尘设备用以收集成品及排除烟气。在干燥过程中，用物料平衡可以计算物料在干燥设备中每小时蒸发的水分量及需要供给的干燥介质质量。用热量平衡计算干燥所消耗的热量。进行物料与热量交换主要是为了干燥设计计算的需要，并且可以了解运转中干燥器的结构及操作是否合理。本次课程设计是对年产100万吨矿渣粉磨烘干系统的设计，在此设计中进行了热风炉发热量计算、系统热量衡算和系统气体横算，掌握立磨矿渣粉磨烘干系统的工艺流程图，并要求手绘出从喂料口到成品出收尘器工艺平面图和剖面图。第2页目录第一部分立磨系统平衡计算1水分平衡1.1风机后气体的含水量……………………………………………1.2系统收入的水量…………………………………………………51.3水分平衡…………………………………………………………62质量平衡2.1立磨出口风量……………………………………………………62.2系统收入风量……………………………………………………72.3风量平衡…………………………………………………………73热量平衡3.1收入热量…………………………………………………………83.2支出热量…………………………………………………………93.3热量平衡…………………………………………………………10第二部分热风炉热平衡计算1空气量、烟气量及烟气组成计算……………………………………112热量平衡2.1收入热量…………………………………………………………132.2支出热量…………………………………………………………132.3热量平衡…………………………………………………………153烟气总量及烟气比热…………………………………………………154校正……………………………………………………………………155参考文献附录一总压为1atm（101325Pa）时不同温度下的饱和水蒸汽压力表附录二工艺设备表附录三课程设计综述第3页前言采用各种立磨的矿渣粉磨工艺及技术在我国得到了快速发展，这对我国发展循环经济、充分利用固体废弃物、减少对环境的污染及降低产品能耗发挥了积极的作用。矿渣粉磨技术的发展不仅包括了矿渣粉磨设备如各种立磨的开发，矿渣粉磨工艺技术的研究同样也应得到重视。粉磨过程中气体的流量、压力、温度及相互间的合理平衡对整个粉磨系统工作状态的稳定及效能的发挥有着决定性的影响。本次课程设计对立磨热工平衡计算，主要通过对水分平衡和质量平衡，以及立磨的热平衡理解立磨的操作及工作状态以达到对立磨的稳定工作状态的控制，加深了对所学基本理论知识的理解。第4页年产100万吨矿渣线热工计算第一部分立磨系统平衡计算一、水分平衡时间基准为1小时1、风机后气体的含水量(1)风机后空气的湿含量设定风机后的露点温度（50℃），由已知条件当地大气压与标准大气压相差不大，且大气压对露点的影响较小，故由设定的露点温度以及标准大气压P时不同温度下的饱和水蒸气压力表查得该露点的饱和水蒸气压力Pd.。则风机后空气的湿含量：ddPPPH622.0=1232610132512326622.0=0.086干空气水蒸气KgKg/(2)风机后的气体总量由已知条件，工况下出磨气体量为490000m3/h，其标况气体量为PPTTGGmV490000=10132562.85329367273490000=3.07×105m3T：标准状态温度273kP：标准状态压力101325paTG：工况温度94℃PG：工况压力PPPAG=89329.62-4000=85329.62paPA：环境压力1000000126.00718.21013251hkAePP=89329.62pa风机后的标况气体量第5页)1(32kkVVmf=3.07×105×（1+0.02+0.01）=316164.49㎏1k:收尘器的漏风系数（1k=0.02）2k:风机的漏风系数（2k=0.01）(3)风机后气体的含水量fffHVW=316164.49×0.086×4.22)18086.0()291(086.01=33576.23㎏f:风机后热烟气的密度2、系统收入的水量(1)物料带入水量:121100=135×103×141003.014=21510㎏G:磨机产量W1:入磨物料水分W2:出磨物料水分(2)系统漏风带入水量:AAAlWPPTTkkkW)(490000321=3101710132562.89329288273)01.002.007.0(490000=696.14㎏K1：立磨漏风系数（K1=0.07）TA：环境空气温度PA：环境空气压力第6页WA：环境空气中的水分含量(3)循环风带入水量:cccHVW=0.086×1.4Vc=0.12VcVc:循环风量c:循环风容重，1.4(4)热风炉带入水量(Wr):根据百万吨矿渣热风炉带入水分设为2500kg3、水分平衡rclmf33576.23㎏=21510㎏+696.14㎏+0.12Vc+2500kg解等式，即可求出循环风量Vc=73671.88m3二、质量平衡1、立磨出口风量PPTTGGmV490000=10132562.85329367273490000=3.07×105m3T:标准状态温度P：标准状态压力TG：工况温度PG：工况压力2、系统收入风量：(1)循环风：Vc(2)物料水分蒸发为水蒸气：184.22mwWV=184.2221510=26768m3(3)立磨漏风量：PPTTkVAAl1490000第7页=10132562.8932928827307.0490000=28664.42㎏(4)热风炉带入热风：Vf3、风量平衡flwcmVVVVV3.07×105=73671.88+26768+28664.42+Vf解方程式，即可求出热风炉带入热量Vf=177895.7㎏三、热量平衡1、收入热量(1)热风炉热风带入热量：ffffTCVQ=177895.7×1.33×TfTf：热风炉热风温度(2)入磨湿物料带入热量：wwssCT1121122100)100100100(=2.415141003.01413500015)1003.02.41003.010013.1(135000=3661746.75KJCs：磨机产品比热CW：水的比热T1：入磨湿物料温度(3)磨机漏风带入热量：AAllTCVQ=28664.42×1.30×15=558956.19KJCA:环境空气比热TA:环境空气温度第8页(4)磨机工作产生热量：RGQO=135000×97.9=13216500KJR：磨机工作时单位产品产生热量，97.9kJ/kg(5)循环风带入热量ccccTCVQ=73671.88×1.35×84=8354391.2KJCc：循环风比热Tc：循环风温度2、支出热量(1)出磨废气带走热量mmmmTCVQ=3.07×105×1.361×94＝39270084.95KJCm：：出磨废烟气的比热Tm：出磨废烟气的温度(2)出磨物料带走热量222)100100100(TWCWCGQwsr=94)1003.02.41003.010013.1(135000=14456574.9KJT2：出磨物料的温度(3)蒸发水分带走热量)(100249010012121121TTC=)1594(2.4141003.0141350002490141003.014135000=60685107.1KJ2490：每kg水在0℃变成水蒸气所需的汽化潜热。(4)立磨筒体散热第9页立磨筒体散热约占总热量的4%=(Qt+Qs+Ql+Qo+Qc)×4％3、热量平衡收入热量=支出热量即：Qt+Qs+Ql+Qo+Qc=Qm+Qr+Qw+(Qt+Qs+Ql+Qo+Qc)×4％代入数据得：0.96×﹙236601.3Tf+3661746.75+558956.19+13216500+8354391.19﹚=14456574.9+39270084.95+60685107.1解方程式，可求出热风炉热风温度Tf=394.7℃第二部分热风炉热平衡计算一、空气量、烟气量及烟气组成计算基准：100kg煤粉设煤粉应用基组成如下组成CyHyOyNySyAyWy合计％53.692.859.180.650.3328.564.74100列表计算如下组成质量（kg）katom（kmol）燃烧哦所需空气量（kmol）烟气量（kmol）O2N2CO2H2OSO2N2O2总计C53.691253.69=4.474.474.91×2179=18.464.470.02318.46H2.85285.2=1.4281.4281.425O9.183218.9=0.287-0.287N0.652865.0=0.023—S0.333233.0=0.010.010.01W4.741874.4=0.26—0.26第10页A28.56——合计100—4.9118.464.471.6850.0118.48324.648当α=1.2时烟气中过剩O2量(1.2-1)×4.91=0.982烟气中过剩N2量0.982×2179=3.6940.9823.694实际烟气量烟气组成(%)烟气体积(Nm3/kg煤粉)4.4715.241.0011.6855.7500.3770.0100.0300.0020.9823.3500.22022.17775.634.74429.324100.08.047理论空气量：Vn0=10091.421100煤粉kgNm/24.54.223实际空气量：煤粉kgNmVVnn/285.624.52.130理论烟气量：煤粉kgNmV/521.54.22100648.2430实际烟气量：煤粉kgNmV/569.64.22100324.393二、热量平衡燃烧室（含混合空气室）热量平衡示意图平衡范围：热风炉平衡基准：1kg煤粉，0℃1、收入热量(1)煤粉化学热yyyyyyDWWSOHCQ25)(1091030339燃烧室（含混合空气室）混合用空气显热损失热量热烟气显热煤粉化学热和显热燃烧用空气显热第11页=74.425)33.018.9(10985.2103069.53339=20053.3KJ(2)煤粉显热煤煤煤粉tQC1=1×1.36×15=20.4KJ(3)空气显热设混合用冷空气量为V混aAatCVV)(Q混空=1530.1)285.6(混V=56.1225.19混V2、支出热量(1)热烟气带出热量由热量平衡计算中可得Tf烟气总量=V+V混=8.047+V混ffTVTCVQ空混烟烟C=(1.001×Cco2+0.377×CH2O+0.002CSO2+0.220CO2+4.744CN2)×Tf+fTV空混C=(1.001×1.1106×1.9475+0.377×2.0663×0.7582+0.002×0.1861×2.926×4.2+0.220×1.022×1.4233+4.744×1.091×1.2451)394.7+7.39430.1混V=3759.34+513.11混V(2)热风炉损失热量热风