日產(chǎn)5200噸熟料預(yù)分解窯的預(yù)熱器系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

1、 . . . 工程設(shè)計(jì)任務(wù)書題 目: 日產(chǎn) 5200 噸熟料預(yù)分解窯的 預(yù)熱器 系統(tǒng)設(shè)計(jì)一初始條件：1 原料的化學(xué)分析結(jié)果 物料燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2ONa2OH2O石灰石42.411.450.630.3354.630.551.01粘土4.7967.7914.745.954.130.371.231.001.00鐵粉1.0037.513.1453.013.691.654.10煤灰58.9825.379.033.291.212.122燃料煤的元素分析結(jié)果：Cad Had Nad Oad Sad Aad Mad 63.59 4.20 1.16 7.62 0.31 2

2、2.11 1.013各種物料損失均按3計(jì)算 4其它資料:本設(shè)計(jì)工廠有自己的礦山，其它條件均符合建廠要求，工廠氣象條件符合設(shè)計(jì)要求。大氣壓強(qiáng)（夏季）：720 mmHg溫度：- 4 40 ，相對(duì)濕度：70 80，地下水位：2m 2.5 m二 要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量與其技術(shù)要求，以與說(shuō)明書撰寫等具體要求）：1) 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書應(yīng)包括以下容：配料計(jì)算，物料平衡計(jì)算和熱量平衡計(jì)算、有關(guān)設(shè)備的選型計(jì)算或結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算、附屬設(shè)備的選型計(jì)算、耐火材料選材計(jì)算與散熱計(jì)算，有關(guān)性能指標(biāo)計(jì)算，設(shè)計(jì)與附屬設(shè)備一覽表、設(shè)計(jì)評(píng)述，參考資料。2) 畫出有關(guān)設(shè)備的工藝布置圖和主要剖面圖（A2圖紙）三設(shè)計(jì)要求

3、：1) 要求每個(gè)人獨(dú)立完成，允許討論，但不能抄襲，鼓勵(lì)創(chuàng)新。2) 說(shuō)明書要求 設(shè)計(jì)說(shuō)明書必須包括有關(guān)計(jì)算部分的方法、步驟和結(jié)果。 有關(guān)設(shè)備的選型,設(shè)計(jì)說(shuō)明書中應(yīng)說(shuō)明其選取依據(jù)，有關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的選取，亦應(yīng)說(shuō)明其來(lái)源。3) 圖紙的要求 圖紙必須按工程圖標(biāo)準(zhǔn)繪制，鼓勵(lì)用計(jì)算機(jī)繪圖。 圖紙上必須注明設(shè)備主要尺寸與有關(guān)說(shuō)明，圖面應(yīng)清潔、整齊。四 時(shí)間安排：2013.6.17- 2013.6.23 （第1周）：查閱有關(guān)資料，進(jìn)行有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算；2013.6.24- 2013.6.31 （第2周）：繪制相關(guān)的圖紙；2013.7.1- 2013.7.5 （第3周）：整理提交計(jì)算說(shuō)明書、圖紙以與其它設(shè)計(jì)資料，答辯。

4、指導(dǎo)教師簽名： 2013年 6月14日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 2013年 6月14日目錄1配料計(jì)算11.1計(jì)算煤灰摻入量11.1.1煤的低位發(fā)熱量11.1.2煤灰的摻入量11.2根據(jù)熟料率值，估算熟料化學(xué)成分21.3累加試湊過(guò)程21.4配比結(jié)果22.燃燒計(jì)算33.物料與熱量平衡計(jì)算43.1物料平衡53.1.1收入項(xiàng)目53.1.1.1 燃料總消耗量53.1.1.2生料消耗量53.1.1.3入窯系統(tǒng)空氣量73.1.2支出項(xiàng)目93.1.2.1熟料93.1.2.2出預(yù)熱器廢氣量93.1.2.3出預(yù)熱器飛灰量123.2熱量平衡計(jì)算123.2.1收入項(xiàng)目123.2.1.1燃料燃燒生成熱123.2.1.

5、2燃料帶入物理熱123.2.1.3生料帶入物理熱123.2.1.4入窯回灰?guī)霟崃?33.2.1.5空氣帶入熱量133.2.2支出項(xiàng)目143.2.2.1熟料形成熱143.2.2.2蒸發(fā)生料中水分耗熱量143.2.2.3廢氣帶走的熱量143.2.2.4 出窯熟料帶走熱量153.2.2.5出預(yù)熱器飛灰?guī)ё邿崃?53.2.2.6系統(tǒng)表面散熱損失153.3主要熱工技術(shù)參數(shù)153.4物料平衡表163.5 熱量平衡表164懸浮預(yù)熱器的尺寸計(jì)算174.1旋風(fēng)筒尺寸174.1.1各級(jí)旋風(fēng)筒處理的氣體量174.1.2旋風(fēng)筒的直徑和高度184.1.3旋風(fēng)筒進(jìn)風(fēng)口尺寸194.2排氣管（筒）尺寸194.3旋風(fēng)筒其他相

6、關(guān)尺寸204.4旋風(fēng)筒結(jié)構(gòu)尺寸表205.耐火材料選材與散熱計(jì)算215.1耐火材料的設(shè)計(jì)理念215.2 耐火材料的主要參數(shù)215.3材料的厚度計(jì)算225.3.1已知參數(shù)225.3.2材料厚度計(jì)算225.3.2.1熱流密度q的計(jì)算225.3.2.2厚度計(jì)算235.3.3散熱量計(jì)算246.預(yù)熱器尺寸修正257設(shè)計(jì)評(píng)述與體會(huì)268參考資料2630 / 33日產(chǎn)5200噸熟料預(yù)分解窯的預(yù)熱器系統(tǒng)設(shè)計(jì)1配料計(jì)算物料燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2ONa2OH2O石灰石42.411.450.630.3354.630.551.01粘土4.7967.7914.745.954.130.37

7、1.231.001.00鐵粉1.0037.513.1453.013.691.654.10煤灰58.9825.379.033.291.212.12 燃料煤的元素分析結(jié)果：CadHadNadOadSadAadMad63.594.21.167.620.3122.111.011.1計(jì)算煤灰摻入量1.1.1煤的低位發(fā)熱量Qnet.ar=339Car+1030Har-109(Oar-Sar)-25Mar (kJ/kg)Qnet.ar=339×0.6359+1030×0.042-109×(0.0762-0.0031)-25×0.0101=25060.97(kJ/kg)

8、1.1.2煤灰的摻入量100kg熟料中煤灰摻入量可按下式近似計(jì)算：式中 Ga熟料中煤灰摻入量，%；q單位熟料熱值，kJ/kg熟料，選3350；Qnet,ar煤的熱值，kJ/kg；Aar煤的空氣干燥基灰分含量，%；S煤灰沉落率，%，可選100%； P熟料燒成的煤耗，kg/kg熟料；1.2根據(jù)熟料率值，估算熟料化學(xué)成分已知KH=0.9，SM=2.6，IM=1.7，=97.5%，熟料化學(xué)成分計(jì)算如下：Al2O3=IM(Fe2O3)=5.42%SiO2=SM(Al2O3+Fe2O3)=22.39%CaO=-(SiO2+Al2O3+Fe2O3)=66.5%1.3累加試湊過(guò)程計(jì)算步驟質(zhì)量SiO2Al2O3

9、Fe2O3CaOMgO其他合計(jì)煤灰2.961.746 0.751 0.267 0.097 0.0360.0632.960 石灰石119.31.730 0.752 0.394 65.174 0.656 1.205 69.910 粘土2718.303 3.980 1.607 1.115 0.099 0.872 25.976 鐵粉1.60.600 0.050 0.848 0.059 0.026 0.066 1.650 累計(jì)熟料成分22.379 5.533 3.116 66.445 0.817 2.206 100.495 計(jì)算率值：將驗(yàn)證得的率值與題意要求目標(biāo)值相比，可以看出各率值的誤差：KH=0.9

10、0-0.897=0.003 < 0.01；SM=2.6-2.588=0.012 < 0.1； IM=1.776-1.7=0.076 < 0.1；其誤差值均在要求的圍之且較小，即配料結(jié)果符合要求。1.4配比結(jié)果由上表，配置100kg孰料所需干原料如下：計(jì)算干生料配比濕基成分：物料水分為：石灰石=1.01%，粘土=1%，鐵粉=4.1%，求得濕物料配比為：名稱濕基用量濕基配比（%）濕石灰石81.4880.63濕粘土18.4418.25濕鐵粉1.131.12總計(jì)101.05100.00Ls=80.63×0.4241+18.25×0.0479+1.12×0

11、.01=35.08%濕基中的含水量=0.8148×0.0101+0.1844×0.01+0.0113×0.041=1.054%單位熟料燒成熱耗：q=3350×100/100=3350kJ/kg孰料單位熟料燒成煤耗：P=3350/25060.97=0.13367kg煙煤/（kg孰料）2.燃燒計(jì)算粉煤燃燒 空氣過(guò)剩系數(shù) 1.06-1.10 取=1.08理論空氣量：Va0=8.9Car+26.7Har+3.3(Sar-Oar)=8.9×0.6359+26.7×0.0420+3.3×(0.0031-0.0762)=6.540 Nm3

12、/kg煙煤實(shí)際空氣量：Va= Va0×=6.540×1.08=7.063 Nm3/kg煙煤理論煙氣量: V0= = =6.848 Nm3kg煙煤實(shí)際煙氣量：V= V0+(-1) Va0=6.848+(1.08-1)6.540=7.371 Nm3/kg煙煤煙氣組成: 3.物料與熱量平衡計(jì)算窯型：預(yù)分解窯基準(zhǔn)：1kg熟料；溫度：0平衡圍：系統(tǒng)=預(yù)熱器+分解爐+回轉(zhuǎn)窯+冷卻機(jī)溫度：1. 入預(yù)熱器生料溫度：502. 入回轉(zhuǎn)窯回灰溫度：503. 入窯一次空氣溫度：304. 入窯二次空氣溫度：13005. 環(huán)境溫度：306. 入回轉(zhuǎn)窯和分解爐燃料的溫度都為：607. 入分解爐三次風(fēng)溫度

13、：11008. 氣力提升泵輸送生料空氣溫度：509. 熟料出窯溫度：136010廢氣出預(yù)熱器溫度：30011飛灰出預(yù)熱器溫度：340入窯風(fēng)量比（%）:一次空氣（k1）：二次空氣（k2）：窯頭漏風(fēng)(k3)=8:90:2燃料比（%）:回轉(zhuǎn)窯（Ky）：分解爐（KF）=40：60出預(yù)熱器飛灰量：0.1kg/kg熟料出預(yù)熱器飛灰燒失量：35.00%各處過(guò)剩空氣系數(shù)：窯尾：分解爐出口：預(yù)熱器出口：其中：預(yù)熱器漏風(fēng)量占理論空氣量的比例k4=0.16氣力提升泵喂料帶入空氣量占理論空氣量的比例k5=0.09折合料風(fēng)比為19.8kg/Nm3分解爐與窯尾漏風(fēng)占分解爐用燃料理論空氣量的比例k6=0.05電收塵和增濕塔

14、綜合收塵效率為99.9%系統(tǒng)表面散熱損失：500kJ/kg熟料生料水分含量：1.054%窯的產(chǎn)量：G=5200t/d=216.67t/h3.1物料平衡3.1.1收入項(xiàng)目3.1.1.1 燃料總消耗量：mr（kg/kg熟料）其中：3.1.1.2生料消耗量，即入預(yù)熱器物料量計(jì)算：a干生料理論消耗量 ：mgsl-干生料理論消耗量，kg/kg熟料Aar-燃料應(yīng)用基灰分含量，% -燃料灰分摻入量,取100%Ls-生料的燒失量，%b出袋收塵飛損與回灰量：myh-入窯回灰量，kg/kg熟料mfh-出預(yù)熱器飛灰量，kg/kg熟料mFh-出收塵器飛灰損失量，kg/kg熟料-收塵器，增濕塔綜合收塵效率，%c考慮飛損

15、后干生料實(shí)際消耗量：mgs-考慮飛損后干料實(shí)際消耗量，kg/kg熟料LFh-飛灰燒失量，%d 考慮飛損生料實(shí)際消耗量：ms-考慮飛損后生料實(shí)際消耗量，kg/kg熟料Ws-生料中水分含量，%e 入預(yù)熱器物料量：3.1.1.3入窯系統(tǒng)空氣量：a燃料燃燒理論空氣量：b入窯實(shí)際干空氣量：其中入窯一次空氣量，二次空氣量與漏風(fēng)量分別為：c分解爐從冷卻機(jī)抽空氣量：出分解爐混合室過(guò)剩空氣量：分解爐燃料燃燒空氣量：窯尾過(guò)剩空氣量：分解爐與窯尾漏入的空氣量：分解爐從冷卻機(jī)抽空氣量：d氣力提升泵喂料帶入空氣量：e漏入空氣量：預(yù)熱器漏入空氣量：窯尾系統(tǒng)漏入空氣總量：全系統(tǒng)漏入空氣總量：3.1.2支出項(xiàng)目3.1.2.1

16、熟料：=1kg3.1.2.2出預(yù)熱器廢氣量：生料中物理水含量：生料中化學(xué)水含量：生料分解放出CO2氣體量:CaOs,MgOs-分別為干生料中CaO,MgO的含量，%燃料燃燒生成理論煙氣量：煙氣中過(guò)剩空氣量：其中總廢氣量：3.1.2.3出預(yù)熱器飛灰量：3.2熱量平衡計(jì)算3.2.1收入項(xiàng)目：3.2.1.1燃料燃燒生成熱：3.2.1.2燃料帶入物理熱：（060時(shí)熟料平均比熱Cr=1.154kJ/kg·）3.2.1.3生料帶入物理熱：（050時(shí)，水的平均比熱Cw=4.182 kJ/kg·，干生料平均比熱Cs=0.878 kJ/kg熟料）3.2.1.4入窯回灰?guī)霟崃浚海?50時(shí)，回

17、灰平均比熱Cyh=0.836 kJ/kg·）3.2.1.5空氣帶入熱量：a入窯一次空氣帶入熱量：（030時(shí)，空氣平均比熱Cy1k=1.298 kJ/Nm3·）b入窯二次空氣帶入熱量：（01300時(shí)，空氣平均比熱Cy2k=1.403 kJ/Nm3·）c入分解爐二次空氣帶入熱量：（01100時(shí)，空氣平均比熱CF2K=1.377 kJ/Nm3·）d氣力提升泵喂料空氣帶入熱量：（050時(shí)，空氣平均比熱Csk=1.299kJ/Nm3·）e系統(tǒng)漏風(fēng)帶入熱量：（030時(shí)，空氣平均比熱CLOK=1.298kJ/Nm3·）總收入熱量：3.2.2支出項(xiàng)目

18、：3.2.2.1熟料形成熱：3.2.2.2蒸發(fā)生料中水分耗熱量：（50時(shí)，水的汽化熱 h=2380kJ/kg）3.2.2.3廢氣帶走的熱量： （0-300各氣體平均比熱：CCO2=1.921kJ/kg· CN2=1.319kJ/kg·CH2O=1.550 kJ/kg· CO2=1.370 kJ/kg·CSO2=1.965 kJ/kg·）3.2.2.4 出窯熟料帶走熱量：（01300時(shí)，熟料平均比熱Csh=1.058kJ/kg·）3.2.2.5出預(yù)熱器飛灰?guī)ё邿崃浚海?340時(shí)，飛灰平均比熱Cfh=0.895kJ/kg·）3.

19、2.2.6系統(tǒng)表面散熱損失：支出總熱量：列出收支熱量平衡方程式： 即燒成1kg熟料需要消耗0.1228kg燃料。3.3主要熱工技術(shù)參數(shù) 熟料單位燒成熱耗： 熟料燒成熱效率： 窯的發(fā)熱能力：3.4物料平衡表(單位:/熟料)收入項(xiàng)目數(shù)量%支出項(xiàng)目數(shù)量%燃料消耗量0.12283.964440237熟料量129.53316338入預(yù)熱器生料量1.61363452.09410062出預(yù)熱器飛灰量0.12.953316338入窯實(shí)際干空氣量0.3469111.19954367出預(yù)熱器廢氣量分解爐抽空氣量0.7144381223.06471685生料中物理水量0.01550880.458023924氣力提升

20、泵送空氣量0.09357363.02090346生料中化學(xué)水量0.02914040.860608194窯尾系統(tǒng)漏入空氣量0.20618126.656295157生料分解CO2量0.795773223.50169993燃料燃燒理論煙氣量1.13405833.4923202煙氣中過(guò)?？諝饬?.31154369.200868039合計(jì)3.09753692100合計(jì)3.3860241003.5 熱量平衡表(單位:kJ/熟料)收入項(xiàng)目數(shù)量%支出項(xiàng)目數(shù)量%燃料燃燒熱3077.48767.22927111熟料形成熱1757.5537.57376316燃料顯熱8.5026720.185745194蒸發(fā)生料水分

21、耗熱106.26512.271787175生料帶入熱69.059761.508645578廢氣帶出熱量817.27417.47208279回灰?guī)霟?.180.091314226熟料帶出熱量1466.0831.342575入窯一次空氣帶入熱1.080640.02360713飛灰?guī)С鰺崃?0.430.650547417入窯二次空氣帶入熱569.456312.4400617系統(tǒng)散熱損失50010.68924445入分解爐空氣帶入熱836.929918.28315911氣力提升泵送風(fēng)帶入熱4.6978370.102626634系統(tǒng)總漏風(fēng)帶入熱6.2058210.135569311合計(jì)4577.610

22、0合計(jì)4677.5991004懸浮預(yù)熱器的尺寸計(jì)算4.1旋風(fēng)筒尺寸4.1.1各級(jí)旋風(fēng)筒處理的氣體量預(yù)熱器出口廢氣總量 Vf =0.471 + 8.706mr =1.540 Nm3/kg熟料 喂料帶入空氣量 Vsk =0.589mr =0.072 Nm3/kg熟料（1）第一級(jí)旋風(fēng)筒 （300，-4500Pa）V1 = V2 + Vsk + 5%×6.945mr = Vf /2=0.77 Nm3/kg熟料換算為工作態(tài)：?jiǎn)挝粫r(shí)間出口風(fēng)量：1.7×258/3.6= 121.8 m3/s （2）第二級(jí)旋風(fēng)筒 （500，-3500Pa）由（1）得V2 = Vf /2 -5%×

23、6.945mr Vsk =0.7274 Nm3/kg熟料換算為工作態(tài)：?jiǎn)挝粫r(shí)間出口風(fēng)量：2.18×258/3.6 =156.23 m3/s（3）第三級(jí)旋風(fēng)筒 （650，-2700Pa）V3 = V2 - 5%×6.945mr =0.6848 Nm3/kg熟料換算為工作態(tài)：?jiǎn)挝粫r(shí)間出口風(fēng)量：2.45×258/3.6 =175.58 m3/s（4）第四級(jí)旋風(fēng)筒 （780，-2100Pa）V4 = V3 - 5%×6.945mr =0.6422 Nm3/kg熟料換算為工作態(tài)：?jiǎn)挝粫r(shí)間出口風(fēng)量：2.62×258/3.6 =187.77 m3/s（5）第

24、五級(jí)旋風(fēng)筒 （860，-1500Pa）V5 = V4 - 5%×6.945mr = 0.5998 Nm3/kg熟料換算為工作態(tài)：?jiǎn)挝粫r(shí)間出口風(fēng)量：2.63×258/3.6 =188.48 m3/s旋風(fēng)筒級(jí)數(shù)C1C2C3C4C5單位時(shí)間出口風(fēng)量（m3/s）121.8156.23175.58187.77188.484.1.2旋風(fēng)筒的直徑和高度根據(jù)公式 ， 式中A表觀截面流速（m/s）；可得：旋風(fēng)筒級(jí)數(shù)C1C2C3C4C5A（m/s）3.64.14.64.85直徑D（m）6.67.07.07.16.9參照國(guó)外部分公司的旋風(fēng)筒結(jié)構(gòu)尺寸，進(jìn)行旋風(fēng)筒高度設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于第一級(jí)旋風(fēng)筒C1

25、，一般H/D2（H = h1+h2）；對(duì)于其他級(jí)則選用H/D=1.5 2 。（1）圓柱體的高度第一級(jí)旋風(fēng)筒C1，h1=1.1D =7.3 m ；第二三級(jí)旋風(fēng)筒, h1=0.75D=5.3m ；第四級(jí)旋風(fēng)筒，h1=0.75D=5.3m ；第五級(jí)旋風(fēng)筒，h1=0.75D=5.2m。（2）錐體高度 第一級(jí)旋風(fēng)筒C1，一般取h2=h1 =7.3m ；其他級(jí)旋風(fēng)筒, h2=(0.9 1.2)D；第二三級(jí)旋風(fēng)筒，取h2= 7.0 m ；第四級(jí)旋風(fēng)筒，取h2=7.1 m ；第五級(jí)旋風(fēng)筒，h2=6.9m。（3）錐角根據(jù)，得1=69.1°，2=3=4= 66.9°，5=66.7°。

26、式中：de排料口的直徑（m） ；統(tǒng)一取de= 1m 。4.1.3旋風(fēng)筒進(jìn)風(fēng)口尺寸（1）進(jìn)風(fēng)口的橫截面積根據(jù)，可以算得F1= 3.38 （m2）， F2=8.68 （m2），F(xiàn)3= 9.75（m2）， F4= 10.43（m2）， F5= 10.47（m2）。式中：in旋風(fēng)筒進(jìn)口風(fēng)速（m/s）；一般取1520 m/s；這里取18 m/s 。（2）旋風(fēng)筒進(jìn)風(fēng)口高、寬一般取b/a =12 ；旋風(fēng)筒各級(jí)尺寸為：b1=2.5m , a1=1.4m ；b2=4.0m , a2=2.2m ；b3=4.2m , a3=2.3m ；b4=4.3m , a4=2.4m ；b5=4.3m , a5=2.4m ；4.

27、2排氣管（筒）尺寸（1）筒外徑 d =(0.50.6)D；取d1=2.0m ；d2=d3=4.2m ；d4=4.2m ；d5=4.1m 。（2）筒插入深度：最上一級(jí)h3/b約為1.8；中間各級(jí)h3可?。?.6-0.75）b最上一級(jí)旋風(fēng)筒 C1 ：h3 =1.8b1=4.5m ；中間級(jí)旋風(fēng)筒 C2 ：h3=0.6b2=2.4 m ； C3 ：h3=0.6b3=2.5 m ； C4 ：h3=0.6b4=2.6m ；最下一級(jí)旋風(fēng)筒 C5 ：h3 =0.25b5=1.1m 。4.3旋風(fēng)筒其他相關(guān)尺寸 （1）下料管位置與徑聯(lián)接處高度h4/d2 ：C2,C3,C4：h4=8.4m ；C5：h4=8.2m。

28、（2）旋風(fēng)筒之間聯(lián)接管道的徑： ?？傻茫篸1=2.1m ；d2=3.33m ；d3=3.53 m ；d4=3.65 m ；d5=3.65 m ；式中：V管道氣體的流量（m3/s）；管道氣體的流速（m/s）；一般在1020，取=18 m/s 。 （3）旋風(fēng)筒的鋼板厚度 m第一級(jí)D1=5.3mm ；D2=D3=9.0mm ；D4=9.1mm ；D5=8.9mm ；綜合考慮，可取各級(jí)的鋼板厚度為0.01m。（4）由于本設(shè)計(jì)懸浮預(yù)熱器的旋風(fēng)筒進(jìn)風(fēng)口處理的風(fēng)量較大，故綜合考慮后，選擇180°蝸殼式旋風(fēng)筒進(jìn)風(fēng)口。其尺寸：擴(kuò)度f(wàn)=a+c-(D-d)/2 ；偏心度e=f/2 ；偏心圓半徑R1= e+

29、D/2。其中c在0 (D-d)/2 。旋風(fēng)筒C1C2C3C4C5擴(kuò)度f(wàn)1.251.361.561.671.78偏心度e0.630.680.780.840.89偏心圓半徑R12.284.184.554.284.384.4旋風(fēng)筒結(jié)構(gòu)尺寸表旋風(fēng)筒級(jí)數(shù)一級(jí)二級(jí)三級(jí)四級(jí)五級(jí)筒 數(shù)42222旋風(fēng)筒直徑D(m)3.37.07.07.169筒外徑d (m)2.0424.24.24.1筒深度h3 (m)4.52.42.52.61.1圓柱體高度h1(m)7.35.35.35.35.2錐體高度h2(m)7.37.07.07.16.9錐角 ( °)69166.966.966.966.7進(jìn)風(fēng)口尺寸 (m)高度

30、b×寬度a2.5×1.44.0×2.24.2×2.34.3×2.44.3×2.4排料口直徑de (m)1下料管徑d0(m)0.77下料管聯(lián)接處高度h4(m)8482聯(lián)接管道徑dl(m)2.13.333.533.653.65鋼板厚度（mm）105.耐火材料選材與散熱計(jì)算5.1耐火材料的設(shè)計(jì)理念預(yù)熱器外層一般為導(dǎo)熱系數(shù)低，強(qiáng)度也較低的保溫材料，如輕質(zhì)粘土磚；層的工作面為有一定強(qiáng)度且能夠較好抵抗堿性物質(zhì)侵蝕的耐火材料；筒體最外層為鋼板，厚度取=10mm。對(duì)于一、二級(jí)預(yù)熱器，其耐火材料可采用黏土質(zhì)耐堿耐火材料，以降低成本和提高保溫效果；在堿含

31、量達(dá)到一定數(shù)量并有可能逐步富集的部位，如三級(jí)以下的預(yù)熱器，應(yīng)考慮耐火度為1100以上的耐堿耐火材料。5.2 耐火材料的主要參數(shù)1.粘土磚：密度：最高使用溫度：13001400平均比熱：導(dǎo)熱系數(shù)：2.輕質(zhì)粘土磚：最高使用溫度：1150平均比熱：導(dǎo)熱系數(shù)：3.鋼板： 導(dǎo)熱系數(shù)：5.3材料的厚度計(jì)算5.3.1已知參數(shù)假設(shè)：環(huán)境溫度為：t1=25；預(yù)熱器鋼板外壁溫度為：tw2=tw1=85，耐火層外壁溫度：t2；耐火層壁溫度：t3鋼板厚度取：=10mm；旋風(fēng)筒外徑：d1；保溫層外徑：d2；耐火層外徑：d3；耐火層外側(cè)溫度差為30°C可以得到各級(jí)旋風(fēng)筒的耐火材料、保溫材料的選擇以與各種材料的導(dǎo)

32、熱率如下表：旋風(fēng)筒級(jí)數(shù)C1C2C3C4C5耐火材料選擇黏土磚黏土磚黏土磚黏土磚黏土磚保溫材料選擇輕質(zhì)粘土磚輕質(zhì)粘土磚輕質(zhì)粘土磚輕質(zhì)粘土磚輕質(zhì)粘土磚耐火材料導(dǎo)熱率k11.00731.12621.20621.28221.3222保溫材料導(dǎo)熱率k20.12140.13780.14880.15930.16485.3.2材料厚度計(jì)算5.3.2.1熱流密度q的計(jì)算側(cè)壁和錐體熱流密度計(jì)算公式為：頂蓋熱流密度為：式中：1外壁面與周圍空間之間的對(duì)流輻射綜合換熱系數(shù)，；其他各參數(shù)含義如前所述對(duì)于對(duì)流輻射綜合換熱系數(shù)有：對(duì)于側(cè)壁和頂蓋的取值分別為2.56和3.26，因此可求得：側(cè)壁的綜合換熱系數(shù)1= 13.176頂

33、蓋綜合換熱系數(shù)2= 15.1245.3.2.2厚度計(jì)算參考德國(guó)洪堡公司旋風(fēng)筒結(jié)構(gòu)尺寸的資料，可以查到鋼板厚度與旋風(fēng)筒徑的比，從而得到各級(jí)旋風(fēng)筒的耐火層厚度。利用試湊法，得出各級(jí)保溫層厚度，利用各層熱流密度相等，即 側(cè)壁利用公式：頂蓋利用公式：計(jì)算耐火層與保溫層之間的溫度，并進(jìn)行校核。試湊結(jié)果如下表：旋風(fēng)筒級(jí)數(shù)C1C2C3C4C5鋼板外壁溫度tw1/8585858585環(huán)境溫度t1/2525252525耐火層側(cè)溫t3/300500650780860旋風(fēng)筒徑D/m6.6777.16.9/D0.0110.0320.0320.0320.032厚度鋼板/m0.010.010.010.010.01耐火層/

34、m0.07260.2240.2240.22720.2208保溫層側(cè)壁/m0.0470.0680.0730.1040.158頂蓋/m0.0220.0420.0670.0950.111總厚度側(cè)壁/m0.12960.3020.3070.34120.3888頂蓋/m0.10460.2760.3010.33220.3418總直徑/m6.85927.6047.6147.78247.6776熱流密度側(cè)壁W/m17557.74419464.23619489.83319920.89319652.632頂蓋W/m2932.095932.095932.095932.095932.095耐火層外壁溫度t2側(cè)壁/239

35、.208327.846490.083626.185713.569頂蓋/232.350312.963476.486614.385704.686鋼板溫度側(cè)壁/82.0083.1284.3183.9084.32頂蓋/84.7984.7984.7984.7984.79鋼板預(yù)設(shè)溫度/8585858585根據(jù)試湊結(jié)果可知，由設(shè)定的保溫層厚度所算得的耐火層外壁溫度與筒溫度的差值約為30°C，所得鋼板溫度約為85°C，均與假設(shè)溫度相符，故所得各層材料的厚度符合要求。5.3.3散熱量計(jì)算由5.3.2中的熱流密度公式可以計(jì)算出耐火材料和鋼板的散熱量。其中，側(cè)壁與錐體散熱量計(jì)算公式為：頂蓋散熱量

36、計(jì)算公式為：由于設(shè)計(jì)旋風(fēng)筒為雙列結(jié)構(gòu)，故各級(jí)旋風(fēng)筒的散熱量為一列時(shí)的兩倍，各級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器的散熱量計(jì)算結(jié)果如下：旋風(fēng)筒級(jí)數(shù)C1C2C3C4C5一列側(cè)壁與錐體散熱高度(m)14.6012.3012.3012.4012.10頂蓋散熱面積(m2)34.1938.4738.4739.5737.37側(cè)壁與錐體散熱量(J/s)256343.06239410.10239724.95247019.07237796.85頂蓋散熱量(J/s)31872.6335853.0535853.0536884.7434835.99合計(jì)(kJ/s)1395.5935雙列側(cè)壁與錐體散熱高度(m)29.2024.6024.6024

37、.8024.20頂蓋散熱面積(m2)68.3976.9376.9379.1474.75側(cè)壁與錐體散熱量(J/s)512686.13478820.20479449.90494038.14475593.71頂蓋散熱量(J/s)63745.2571706.0971706.0973769.4769671.98合計(jì)(kJ/s)2791.1870每小時(shí)由預(yù)熱器設(shè)備散失的熱量約為：1.005 ×107kJ/h 。又系統(tǒng)表面散熱損失QB= 500 (kJ/kg熟料)，設(shè)計(jì)窯的熟料產(chǎn)量為216.67t/h ；所以每小時(shí)系統(tǒng)表面散熱為：1.083×108 kJ/h 。預(yù)熱器表面散熱所占百分比為

38、：；可見由預(yù)熱器表面散失的熱量很少，主要散熱是由回轉(zhuǎn)窯、分解爐和冷卻機(jī)引起的，同時(shí)也說(shuō)明預(yù)熱器耐火材料種類與磚厚度選擇合理。6.預(yù)熱器尺寸修正旋風(fēng)筒級(jí)數(shù)一級(jí)二級(jí)三級(jí)四級(jí)五級(jí)筒數(shù)42222旋風(fēng)筒直徑D(m)3.3777.16.9筒外徑d(m)24.24.24.24.1筒深度h3(m)4.52.42.52.61.1圓柱體高度h1(m)7.35.35.35.35.2錐體高度h2 (m)7.3777.16.9錐角 ( °)69.166.966.966.966.7進(jìn)風(fēng)口尺寸(m)2.5×1.44.0×2.24.2×2.34.3×2.44.3×2

39、.4高度b×寬度a排料口直徑de(m)1下料管徑d0(m)0.77下料管聯(lián)接處高度h4(m)8.48.2聯(lián)接管道徑dl(m)2.13.333.533.653.65側(cè)壁與錐體襯里厚度(mm)耐火層72.6224224227.2220.8保溫層476873104158總厚度129.6302307341.2388.8頂蓋襯里厚度(mm)耐火層72.6224224227.2220.8保溫層22426795111總厚度104.6276301332.2341.8側(cè)壁與錐體鋼板厚度(mm)1010101010旋風(fēng)筒外徑(m)6.8797.6247.6347.80247.69767設(shè)計(jì)評(píng)述與體會(huì)這次

40、課程設(shè)計(jì)，讓我學(xué)到了很多知識(shí)。它使我平時(shí)學(xué)到的知識(shí)得到了應(yīng)用和強(qiáng)化，并將理論與實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，同時(shí)也讓我對(duì)專業(yè)知識(shí)有更深入的了解。我剛拿到課程設(shè)計(jì)的任務(wù)書時(shí)，感到有些無(wú)從下手。雖然之前我們學(xué)習(xí)過(guò)水泥生產(chǎn)的一些相關(guān)知識(shí)，但都是淺淺的了解而已，對(duì)于設(shè)計(jì)的整個(gè)流程還是一竅不通，都不知道從哪下手。而且CAD制圖以前也沒接觸過(guò)，更加讓我覺得這次課程設(shè)計(jì)的是很難的。剛開始的兩天，我主要是查閱了相關(guān)的書籍資料，并參照老師給的電子參考書上的例題進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)計(jì)算。雖然以前我們學(xué)過(guò)配料的計(jì)算，但是在一開始還是遇到了困難。在設(shè)定水泥熟料率值時(shí)，參考書給的硅率圍一般為2.42.8，但是我初定為2.6時(shí)，最后進(jìn)行核算率

41、值時(shí)，所得硅率結(jié)果總是在2.3附近，后來(lái)經(jīng)由老師講解得知需要對(duì)題目的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，降低粘土中Al2O3的含量，經(jīng)過(guò)改正后，算得的數(shù)值與設(shè)定值偏差不大，初步的配料計(jì)算得到了解決。第一個(gè)問題解決后，我就有了信心，似乎是找準(zhǔn)了方向。所以不管困難再大，只要堅(jiān)持就一定會(huì)有所收獲的。接下來(lái)的平衡計(jì)算更讓我不知所措。于是我去圖書館借了一些水泥生產(chǎn)方面的書，參照相關(guān)的數(shù)據(jù)例題，嘗試著進(jìn)行了計(jì)算，但所得結(jié)果不和要求。我仔細(xì)又看了我的計(jì)算過(guò)程和參考書籍，發(fā)現(xiàn)是我漏掉了一些計(jì)算容才導(dǎo)致結(jié)果不對(duì)。這個(gè)過(guò)程讓我感受最深的就是，書籍是我們最好的朋友。雖然我們很多知識(shí)沒有學(xué)過(guò)，但是在圖書館總會(huì)找到相關(guān)的資料來(lái)幫助我們解

42、決問題。而且我也深深體會(huì)到了，能夠合理的利用各類書籍資料也是我們必備的一項(xiàng)能力。在繪圖上我也收獲很大。大家都覺得回轉(zhuǎn)窯簡(jiǎn)單，而我的題目是較復(fù)雜的預(yù)熱器，因此我覺得這樣才會(huì)讓我對(duì)CAD繪圖軟件了解的更多。CAD確實(shí)是一款功能強(qiáng)大的繪圖軟件，他給我們提供了很多的繪圖功能，使我們的畫圖速度和效果得到了很大的提高。我之前并沒有學(xué)過(guò)CAD制圖，一開始想的也很困難，開始畫圖以后發(fā)現(xiàn)其實(shí)CAD還是比較好用的。通過(guò)班主任老師的初步講課和自己的摸索，整圖紙畫下來(lái)，覺得自己對(duì)CAD還是有了一定得了解。剛開始用的時(shí)候出了很多錯(cuò)，操作也不熟練，一段時(shí)間摸索后，對(duì)它越來(lái)越熟悉，畫圖也越來(lái)越快。同時(shí)我也深深體會(huì)到CAD應(yīng)用廣泛，對(duì)于我們學(xué)工科的學(xué)生來(lái)說(shuō)，如果能夠很好地掌握這款軟件對(duì)我們以后的工作一定有非常大的幫助。課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，我從中的收獲不