年產(chǎn)100萬噸礦渣粉磨烘干系統(tǒng)的設(shè)計資料

第21頁設(shè)計總說明立磨的工作過程可看作為干燥過程，立磨的工藝流程從熱工角度分析，可簡化為干燥器、空氣預(yù)熱器、通風除塵設(shè)備。立磨充當干燥器的角色，將預(yù)干燥的物料在此與干燥介質(zhì)進行換熱。濕物料受熱后，部分水汽化被干燥，水汽隨低溫度的干燥介質(zhì)逸出。熱風爐為立磨烘干濕物料提供干燥介質(zhì)較高溫度的煙氣。在熱風爐的燃燒室中燃燒燃料產(chǎn)生高溫煙氣，在混合式中摻入適量冷空氣使兩者混合到所需溫度后作為干燥介質(zhì)通入立磨內(nèi)。該干燥介質(zhì)具有兩個作用：一是攜帶已磨細物料，二是烘干已磨細物料。通風除塵設(shè)備用以收集成品及排除煙氣。在干燥過程中，用物料平衡可以計算物料在干燥設(shè)備中每小時蒸發(fā)的水分量及需要供給的干燥介質(zhì)質(zhì)量。用熱量平衡計算干燥所消耗的熱量。進行物料與熱量交換主要是為了干燥設(shè)計計算的需要，并且可以了解運轉(zhuǎn)中干燥器的結(jié)構(gòu)及操作是否合理。本次課程設(shè)計是對年產(chǎn)100萬噸礦渣粉磨烘干系統(tǒng)的設(shè)計，在此設(shè)計中進行了熱風爐發(fā)熱量計算、系統(tǒng)熱量衡算和系統(tǒng)氣體橫算，掌握立磨礦渣粉磨烘干系統(tǒng)的工藝流程圖，并要求手繪出從喂料口到成品出收塵器工藝平面圖和剖面圖。目錄第一部分立磨系統(tǒng)平衡計算1水分平衡1.1風機后氣體的含水量……………1.2系統(tǒng)收入的水量…………………51.3水分平衡…………62質(zhì)量平衡2.1立磨出口風量……………………62.2系統(tǒng)收入風量……………………72.3風量平衡…………73熱量平衡3.1收入熱量…………83.2支出熱量…………93.3熱量平衡…………10第二部分熱風爐熱平衡計算空氣量、煙氣量及煙氣組成計算……11熱量平衡收入熱量…………13支出熱量…………13熱量平衡…………15煙氣總量及煙氣比熱…………………15校正……………………15參考文獻附錄一總壓為1atm（101325Pa）時不同溫度下的飽和水蒸汽壓力表附錄二工藝設(shè)備表附錄三課程設(shè)計綜述前言采用各種立磨的礦渣粉磨工藝及技術(shù)在我國得到了快速發(fā)展，這對我國發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、充分利用固體廢棄物、減少對環(huán)境的污染及降低產(chǎn)品能耗發(fā)揮了積極的作用。礦渣粉磨技術(shù)的發(fā)展不僅包括了礦渣粉磨設(shè)備如各種立磨的開發(fā)，礦渣粉磨工藝技術(shù)的研究同樣也應(yīng)得到重視。粉磨過程中氣體的流量、壓力、溫度及相互間的合理平衡對整個粉磨系統(tǒng)工作狀態(tài)的穩(wěn)定及效能的發(fā)揮有著決定性的影響。本次課程設(shè)計對立磨熱工平衡計算，主要通過對水分平衡和質(zhì)量平衡，以及立磨的熱平衡理解立磨的操作及工作狀態(tài)以達到對立磨的穩(wěn)定工作狀態(tài)的控制，加深了對所學基本理論知識的理解。年產(chǎn)100萬噸礦渣線熱工計算第一部分立磨系統(tǒng)平衡計算一、水分平衡時間基準為1小時1、風機后氣體的含水量風機后空氣的濕含量設(shè)定風機后的露點溫度（50℃），由已知條件當?shù)卮髿鈮号c標準大氣壓相差不大，且大氣壓對露點的影響較小，故由設(shè)定的露點溫度以及標準大氣壓P時不同溫度下的飽和水蒸氣壓力表查得該露點的飽和水蒸氣壓力Pd.。則風機后空氣的濕含量：==0.086(2)風機后的氣體總量由已知條件，工況下出磨氣體量為490000m3/h，其標況氣體量為==3.07×105m3T：標準狀態(tài)溫度273kP：標準狀態(tài)壓力101325paTG：工況溫度94℃PG：工況壓力=89329.62-4000=85329.62paPA：環(huán)境壓力=89329.62pa風機后的標況氣體量=3.07×105×（1+0.02+0.01）=316164.49㎏:收塵器的漏風系數(shù)（=0.02）:風機的漏風系數(shù)（=0.01）(3)風機后氣體的含水量=316164.49×0.086×=33576.23㎏:風機后熱煙氣的密度2、系統(tǒng)收入的水量(1)物料帶入水量:=135×103×=21510㎏G:磨機產(chǎn)量W1:入磨物料水分W2:出磨物料水分(2)系統(tǒng)漏風帶入水量:==696.14㎏K1：立磨漏風系數(shù)（K1=0.07）TA：環(huán)境空氣溫度PA：環(huán)境空氣壓力WA：環(huán)境空氣中的水分含量(3)循環(huán)風帶入水量:=0.086×1.4Vc=0.12VcVc:循環(huán)風量:循環(huán)風容重，1.4(4)熱風爐帶入水量(Wr):根據(jù)百萬噸礦渣熱風爐帶入水分設(shè)為2500kg3、水分平衡33576.23㎏=21510㎏+696.14㎏+0.12Vc+2500kg解等式，即可求出循環(huán)風量Vc=73671.88m3二、質(zhì)量平衡1、立磨出口風量==3.07×105m3T:標準狀態(tài)溫度P：標準狀態(tài)壓力TG：工況溫度PG：工況壓力2、系統(tǒng)收入風量：(1)循環(huán)風：Vc(2)物料水分蒸發(fā)為水蒸氣：==26768m3(3)立磨漏風量：==28664.42㎏(4)熱風爐帶入熱風：Vf3、風量平衡3.07×105=73671.88+26768+28664.42+Vf解方程式，即可求出熱風爐帶入熱量Vf=177895.7㎏三、熱量平衡1、收入熱量(1)熱風爐熱風帶入熱量：=177895.7×1.33×TfTf：熱風爐熱風溫度(2)入磨濕物料帶入熱量：==3661746.75KJCs：磨機產(chǎn)品比熱CW：水的比熱T1：入磨濕物料溫度(3)磨機漏風帶入熱量：=28664.42×1.30×15=558956.19KJCA:環(huán)境空氣比熱TA:環(huán)境空氣溫度(4)磨機工作產(chǎn)生熱量：=135000×97.9=13216500KJR：磨機工作時單位產(chǎn)品產(chǎn)生熱量，97.9kJ/kg(5)循環(huán)風帶入熱量=73671.88×1.35×84=8354391.2KJCc：循環(huán)風比熱Tc：循環(huán)風溫度2、支出熱量(1)出磨廢氣帶走熱量=3.07×105×1.361×94＝39270084.95KJCm：：出磨廢煙氣的比熱Tm：出磨廢煙氣的溫度(2)出磨物料帶走熱量==14456574.9KJT2：出磨物料的溫度(3)蒸發(fā)水分帶走熱量==60685107.1KJ2490：每kg水在0℃變成水蒸氣所需的汽化潛熱。(4)立磨筒體散熱立磨筒體散熱約占總熱量的4%=(Qt+Qs+Ql+Qo+Qc)×4％3、熱量平衡收入熱量=支出熱量即：Qt+Qs+Ql+Qo+Qc=Qm+Qr+Qw+(Qt+Qs+Ql+Qo+Qc)×4％代入數(shù)據(jù)得：0.96×﹙236601.3Tf+3661746.75+558956.19+13216500+8354391.19﹚=14456574.9+39270084.95+60685107.1解方程式，可求出熱風爐熱風溫度Tf=394.7℃第二部分熱風爐熱平衡計算一、空氣量、煙氣量及煙氣組成計算基準：100kg煤粉設(shè)煤粉應(yīng)用基組成如下組成CyHyOyNySyAyWy合計％53.692.859.180.650.3328.564.74=SUM(LEFT)100列表計算如下組成質(zhì)量（kg）katom（kmol）燃燒哦所需空氣量（kmol）煙氣量（kmol）O2N2CO2H2OSO2N2O2總計C53.69=4.474.474.91×=18.464.470.02318.46H2.85=1.4281.4281.425O9.18=0.287-0.287N0.65=0.023—S0.33=0.010.010.01W4.74=0.26—0.26A28.56——合計=SUM(ABOVE)100—4.9118.464.471.6850.0118.48324.648當α=1.2時煙氣中過剩O2量(1.2-1)×4.91=0.982煙氣中過剩N2量0.982×=3.6940.9823.694實際煙氣量煙氣組成(%)煙氣體積(Nm3/kg煤粉)4.4715.241.0011.6855.7500.3770.0100.0300.0020.9823.3500.22022.17775.634.74429.324100.08.047理論空氣量：=實際空氣量：理論煙氣量：實際煙氣量：二、熱量平衡燃燒室（含混合空氣室）熱量平衡示意圖燃燒室燃燒室（含混合空氣室）混合用空氣顯熱損失熱量熱煙氣顯熱煤粉化學熱和顯熱燃燒用空氣顯熱平衡范圍：熱風爐平衡基準：1kg煤粉，0℃1、收入熱量(1)煤粉化學熱==20053.3KJ(2)煤粉顯熱=1×1.36×15=20.4KJ(3)空氣顯熱設(shè)混合用冷空氣量為V混==2、支出熱量(1)熱煙氣帶出熱量由熱量平衡計算中可得Tf煙氣總量=V+V混=8.047+V混=(1.001×Cco2+0.377×CH2O+0.002CSO2+0.220CO2+4.744CN2)×Tf+=(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+=3759.34+513.11(2)熱風爐損失熱量熱風爐熱效率=20053.3×(1-0.9)=2005.33KJ3、熱量平衡收入熱量=支出熱量++=+即：20053.3+20.4+=3759.34+513.11+2005.3解方程式，可求出=29.24三、煙氣總量及煙氣比熱煙氣總量=V+=6.285+29.24=35.52=1.328KJ/(Nm3·℃)核算：將求出的煙氣比熱1.328KJ/(Nm3·℃)及熱煙氣的含水量帶入立磨熱平衡，重新核算。如下：1、收入熱量(1)熱風爐熱風帶入熱量：=177895.7×1.328×Tf(2)入磨濕物料帶入熱量：==3661746.75KJ(3)磨機漏風帶入熱量：=28664.42×1.30×15=558956.19KJ(4)磨機工作產(chǎn)生熱量：=135000×97.9=13216500KJ(5)循環(huán)風帶入熱量=73671.88×1.35×84=8354391.2KJ2、支出熱量(1)出磨廢氣帶走熱量=3.07×105×1.361×94＝3927008.95KJ(2)出磨物料帶走熱量==14456574.9KJ(3)蒸發(fā)水分帶走熱量==60685107.1KJ(4)立磨筒體散熱立磨筒體散熱約占總熱量的4%=(Qt+Qs+Ql+Qo+Qc)×4％3、熱量平衡收入熱量=支出熱量即：Qt+Qs+Ql+Qo+Qc=Qm+Qr+Qw+(Qt+Qs+Ql+Qo+Qc)×4％代入數(shù)據(jù)得：0.96×﹙177895.7×1.328×Tf+3661746.75+558956.19+13216500+8354391.19﹚=14456574.9+39270084.95+60685107.1解方程式，可求出熱風爐熱風溫度Tf=395.3℃α==0.15%工藝設(shè)備表編號名稱型號規(guī)格1收塵器LPM6A-180處理風量：13390m3出口粉塵含量：<50mg/Nm3壓縮空氣消耗量：0.55m3/min凈過濾面積：155㎡阻力損失：1470-1770Pa2風機R6-2x39No26.5F風量：545000m3/h全壓：7200Pa含塵量：約100mg/m3溫度：90（最大120）℃轉(zhuǎn)速：960rpm介質(zhì)密度：0.81Kg/m33磁分離器磁分離器1000mm4單向螺旋閘門LZD300×3005皮帶輸送機槽型B500×10110mm全程防塵導料槽，全程防雨輸送物料：礦渣粉輸送量：40t/h輸送距離：10.1m傾斜角度：10°6分流槽能力：約160t/h7葉輪喂料機ZA轉(zhuǎn)速：約8rpm能力：160t/h8萊歇輥式立磨LM56.2+2S能力：120t/h入磨粒度：95%<30mm入磨物料水分：<15%出磨物料水分：<0.3%出磨物料粒度：4500cm2/g磨機底座磨機本體磨盤輔助磨輥主磨輥粉磨部件液壓氣動彈性系統(tǒng)撓性聯(lián)軸節(jié)9膨脹節(jié)YZ·T·2.5/2004×4008×1-F使用溫度：150℃10膨脹節(jié)YZ·T·2.5/φ2200×1-J使用溫度：150℃11膨脹節(jié)YZ·T·2.5/φ2250×2-J使用溫度：250℃12儲氣罐C-2.0容積2.0m3公稱壓力：0.8MPa13流量調(diào)節(jié)閥D941W-1CDN1000mm使用溫度：常溫14成品袋收塵器LPM4×15C粉塵類型：礦渣粉4500cm2/g風量：最大545000m3/h氣體溫度：90℃Max：120℃氣布比：<1.1m3/（㎡×min）入口含塵量：380g/Nm3出口含塵量：50mg/Nm3露點溫度：52℃轉(zhuǎn)速：994rmp防護等級：IP5415空氣輸送斜槽XZ400×45.59mα=8°16空氣斜槽XZ400×12.958mα=8°17膨脹節(jié)YZ·T·2.5/φ3200×4-J使用溫度：250℃18流量調(diào)節(jié)閥D941W-1CDN2200mm使用溫度：90℃（Max.120℃）19膨脹節(jié)YZ·T·2.5/1730×3000×1-F使用溫度：150℃20流量調(diào)節(jié)閥D941W-1CDN2200mm使用溫度：90℃（Max.120℃）21膨脹節(jié)YZ·T·2.5/φ2200×2-J使用溫度：150℃22流量計23風機9-26No8D-7右90°全壓：3220-3580Pa風量：13189-15387m3/h24QL粉狀物料取樣機QL-400能力：51/h25膨脹節(jié)YZ·T·2.5/φ2400×3-J使用溫度：400℃26膨脹節(jié)YZ·T·2.5/1200×3350×1-J使用溫度：250℃27皮帶輸送機槽型B500×5870mm全程防塵導料槽，全程防雨輸送物料：礦渣粉（含鐵粒）輸送量：40t/h輸送距離：5.87m傾斜角度：0°膠帶速度：1.0m/s膠帶形式：CC-56B500×3(3.0+1.5)螺旋拉緊裝置（帶密封裝置）附：跑偏開關(guān)、拉繩開關(guān)功率：200Kw轉(zhuǎn)速992rpm28振動預(yù)喂料機能力：30t/h輸送寬度：約1030mm輸送長度：1650mm29斗式提升機NE50×35.115m右裝水分：0.3（最大15）%喂料粒度：0-10mm能力：40t/h30膨脹節(jié)YZ·T·2.5/φ2800×2-J使用溫度：150℃8M1主電動機YRKK800-6功率：3550Kw電壓：6000V轉(zhuǎn)速：994rmp防護等級：IP548M2慢動裝置8-1主減速機潤滑站08-1M電動機M2BA355-SM6電壓380V功率：200Kw轉(zhuǎn)速992rpm14-1灰斗加熱器功率：Kw電壓380V14-2空氣輸送斜槽14-2-1斜槽風機9-195.6A風量：2262-3317m3/h風壓：7420-7520Pa立磨礦渣粉磨摘要：立磨適用于大規(guī)模生產(chǎn)線，立磨集烘干與粉磨于一體，自身占地面積小，生產(chǎn)工藝流程簡單，建筑費用低，具有低耗高產(chǎn)的特點。關(guān)鍵字：礦渣；立磨；礦渣粉磨系統(tǒng)引言我國是一個鋼鐵大國，礦渣資源豐富，礦渣產(chǎn)率約占鋼鐵產(chǎn)量的30％?！笆濉逼陂g我國礦渣產(chǎn)量為5.4億噸，約占全球礦渣產(chǎn)量的12.5％。礦渣具有諸多良好特性，經(jīng)超細粉磨后的礦渣微粉已成為一種不可多得的資源，可以用來制備多種高抗磨、抗腐蝕、高強度的特種水泥。因此，粉磨工藝就成了礦渣微粉生產(chǎn)的關(guān)鍵[1]。立磨又稱為立式輥磨，其粉磨機理屬料床粉磨，是在非密閉空間內(nèi)一次性料層間連續(xù)擠壓粉磨，形成的料床形狀為柱面平面，磨輥對物料的擠壓角大于輥壓機對物料的擠壓角。立磨具有良好的通風烘干功能，集物料烘干、粉磨、選粉、收集于一體，不須單獨設(shè)置烘干系統(tǒng)，即使進磨礦渣水分達13%～15%，仍能將其磨細至比表面積450m2/kg以上，且調(diào)節(jié)方便[2]。（礦渣微粉制備工藝的技術(shù)評價）1立磨工作原理1.1立磨的基本形式目前應(yīng)用較為普遍的礦渣立磨粉磨工藝見圖1[1]，主要由立磨、熱風爐、袋除塵器、回料提升機、喂料系統(tǒng)、主排風機和煙囪及若干閥門等組成。立磨的粉磨工藝是由一套碾磨裝置（即磨輥和磨盤）來完成的，物料在磨輥和磨盤之間被碾磨成粉狀。碾磨裝置的運動由磨盤回轉(zhuǎn)并相應(yīng)帶動磨輥傳動，碾磨壓力除了磨輥自重外，主要靠一套液壓裝置對磨盤物料加壓。經(jīng)碾磨后的物料中存在大量粗粉，經(jīng)配套的選粉機選粉，粉體的選粉過程是經(jīng)過氣流分選，在氣流流動過程中大部分粗粉自動落到磨盤上，接收再次粉磨，其余經(jīng)選粉機選出為成品，經(jīng)收塵及輸送系統(tǒng)送入成品儲庫。圖1粉磨工藝布置1.2立磨粉磨基本原理到磨盤中心的物料，在磨盤回轉(zhuǎn)過程中因離心力被拋出磨盤，物料在從中心運動到磨盤邊的過程被磨輥擠壓碾碎。因此，物料從磨盤中心到邊上的運動軌跡直接影響到立磨的粉磨效率。圖2[2]顯示了物料在磨盤上的3種運動軌跡。軌跡1為物料快速通過磨盤，被碾壓的時間很短，粉磨效率不高；軌跡3為物料在磨盤上的停留時間長，經(jīng)過多次碾磨，容易形成過粉磨現(xiàn)象；軌跡2在磨盤上的停留時間較適中，它既有相當?shù)耐ㄟ^量又有合適的細粉量，能達到較好的粉磨效果，因而需針對被粉磨物料特性，設(shè)計相應(yīng)和合適的磨盤回轉(zhuǎn)速度，以控制合適的物料停留時間，取得較好的粉磨規(guī)模效率。圖2粉磨軌跡2粉磨系統(tǒng)的主要工藝參數(shù)及相互關(guān)系礦渣粉磨系統(tǒng)的主要工藝參數(shù)包括：系統(tǒng)通風量、立磨壓差、磨機入口壓力、入磨及出磨氣體溫度。這些參數(shù)相互關(guān)聯(lián)，相互影響。粉磨系統(tǒng)調(diào)試及正常工作時，能否正確調(diào)整好各個參數(shù)之間的合理組合和匹配，往往成為系統(tǒng)工作狀態(tài)是否正常的關(guān)鍵。理想的狀態(tài)是，根據(jù)工藝系統(tǒng)各檢測控制參量，中控系統(tǒng)能根據(jù)系統(tǒng)工作狀況自動進行判斷并進行相應(yīng)參數(shù)的調(diào)整，以盡量減少或避免人工操作，減少或消除個體判斷差異，提高系統(tǒng)工作效率[3]。2.1系統(tǒng)通風量系統(tǒng)通風量主要由主風機提供，它直接決定著系統(tǒng)的產(chǎn)量、功耗、易損件磨損狀況及物料外循環(huán)量，甚至還有出磨氣體的溫度。系統(tǒng)風量過小時，主電機不能啟動，在運行過程中則可能會停機，同時風量過小，會導致系統(tǒng)產(chǎn)量降低，外循環(huán)料數(shù)量增大。在目前多數(shù)粉磨系統(tǒng)中，一般采用排風機前面的閥門開度來調(diào)節(jié)風量，在不明顯降低出磨氣體溫度的情況下也有通過調(diào)整磨機入口前的冷風閥來加大風量的，但這樣往往會導致磨機入口負壓的下降。采用調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速直接調(diào)節(jié)風機通風量是最經(jīng)濟的途徑，詳見后述。系統(tǒng)風量過大時，系統(tǒng)功耗將增加，具體反映為主風機電流上升，收塵器負荷加大，出磨成品的質(zhì)量也會受到影響。一般而言，對確定的粉磨系統(tǒng)，存在一個合理的風量工作范圍，以保證此時系統(tǒng)的產(chǎn)量、功耗、出口氣體溫度和入口壓力均位于合理區(qū)間內(nèi)。2.2磨機壓差和入口壓力粉磨系統(tǒng)工作時，應(yīng)盡量保持磨機壓差穩(wěn)定，壓差穩(wěn)定了，磨機的工作狀態(tài)就穩(wěn)定了。壓差減小，表明入料小于出料，從而磨機循環(huán)負荷下降，料床厚度減小，振動將會增大。而壓差增大，則表明入料多于出料，從而導致循環(huán)負荷加大，粉磨效率降低，出磨物料減少，導致壓差進一步上升，以致發(fā)生飽磨或其它故障。此種情況下可通過控制入磨物料量來穩(wěn)定壓差。另外，在調(diào)整系統(tǒng)通風量時，過大或過小的調(diào)整都會導致壓差的較大波動，這種情況下則應(yīng)通過穩(wěn)定通風量來解決。第三種情況是，在喂料量及通風條件不變的情況下，如果立磨磨輥、磨盤磨損或液壓加載系統(tǒng)故障而導致粉磨壓力下降時，亦會出現(xiàn)由于產(chǎn)量下降、回料量增多而導致壓差波動。此時應(yīng)通過查找原因，調(diào)整粉磨壓力及擋料圈高度來解決。入口壓力的穩(wěn)定同樣也便于穩(wěn)定磨機工況，一般情況下保持入口適當?shù)呢搲?，既可保證粉塵不外逸，又可使壓差穩(wěn)定，從而使磨機工況穩(wěn)定。入口負壓一般可通過循環(huán)風閥來控制及調(diào)整。2.3磨機氣體溫度入磨氣體溫度一般控制在200～300℃，可滿足大多數(shù)情況下的物料烘干要求。出磨氣體溫度一般控制在80～100℃。太高，會影響后面設(shè)備的安全運行，如影響濾袋壽命，加劇風機磨損，同時對磨機工況也會造成一定影響；反之如溫度過低，物料不能烘干，影響粉磨效率，且易引起后面除塵器的結(jié)露。不同廠家由于物料狀況不同，氣體溫度控制區(qū)間的上下限值會有些差異。溫度的調(diào)節(jié)一般是通過調(diào)節(jié)噴水系統(tǒng)及熱風閥開度來進行的。如溫度較低時，可加大熱風閥開度，同時降低或停止噴水量。反之則可減小熱風閥開度，增大噴水量，甚至配合調(diào)整冷風閥或循環(huán)風閥來調(diào)節(jié)溫度。出磨氣體溫度較低而通風量又偏低時，亦可通過加大通風量來調(diào)節(jié)氣體溫度，此時應(yīng)控制好冷風閥、循環(huán)閥的開度配合。對粉磨礦渣而言，礦渣自身所含水分較高，一般不需過多噴水穩(wěn)定料床。故在用噴水調(diào)節(jié)氣體溫度時，一定要控制好噴水量，以防帶來新的問題。由上述分析可知，在立磨粉磨系統(tǒng)的工藝參數(shù)中，通風