日產(chǎn)5500噸熟料預(yù)分解窯的預(yù)熱器設(shè)計(jì)

1、武漢理工大學(xué)工程設(shè)計(jì)訓(xùn)練課程設(shè)計(jì)說明書 學(xué) 號： 課 程 設(shè) 計(jì)題 目日產(chǎn)5500噸熟料預(yù)分解窯的預(yù)熱器設(shè)計(jì)學(xué) 院材料學(xué)院專 業(yè)材料科學(xué)與工程班 級姓 名指導(dǎo)教師2016年6月17日 工程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 材科1301 指導(dǎo)教師：李洪斌 工作單位： 材料學(xué)院 題 目: 日產(chǎn) 5500 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43.811.450.650.3253.250.521.00粘土4.9565.5316.965.834.140.361.211.021.00鐵粉

2、1.0137.093.0453.453.751.664.00煤灰58.6325.359.313.301.252.162 燃料煤的元素分析結(jié)果：Cad HadNadOadSadAadMad62.594.201.168.120.3122.611.013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)工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）：1) 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書應(yīng)包括以下內(nèi)容：配料計(jì)算，物料

3、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)及附屬設(shè)備一覽表、設(shè)計(jì)評述，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：1) 要求每個(gè)人獨(dú)立完成，允許討論，但不能抄襲，鼓勵創(chuàng)新。2) 說明書要求 設(shè)計(jì)說明書必須包括有關(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)說明書中應(yīng)說明其選取依據(jù)，有關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的選取，亦應(yīng)說明其來源。3) 圖紙的要求 圖紙必須按工程圖標(biāo)準(zhǔn)繪制，鼓勵用計(jì)算機(jī)繪圖。 圖紙上必須注明設(shè)備主要尺寸及有關(guān)說明，圖面應(yīng)清潔、整齊。四 時(shí)間安排：2016.5.30-

4、2016.6.3 （第1周）： 查閱有關(guān)資料，進(jìn)行有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算；2016.6.6 - 2016.6.10（第2周）：繪制相關(guān)的圖紙；2016.6.13 - 2016.6.17（第3周）：整理提交計(jì)算說明書、圖紙以及其它設(shè)計(jì)資料，答辯。指導(dǎo)教師簽名： 2016年 5月30日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 2016年 5月30日日產(chǎn)5500噸熟料預(yù)分解窯的預(yù)熱器設(shè)計(jì)目錄1.配料相關(guān)計(jì)算41.1煤灰摻入量41.1.2煤的低位發(fā)熱量41.2計(jì)算熟料成份51.2.1 率值的選擇52.燃燒計(jì)算83.物料與熱量平衡計(jì)算93.1物料平衡103.1.1輸入項(xiàng)目103.1.2輸出項(xiàng)目133.2熱量平衡計(jì)算153.2.

5、1輸入項(xiàng)目153.3主要熱工技術(shù)參數(shù)183.4物料平衡表183.5 熱量平衡表194.懸浮預(yù)熱器尺寸設(shè)計(jì)194.1旋風(fēng)筒尺寸194.1.1各級旋風(fēng)筒處理的氣體量194.1.2旋風(fēng)筒的直徑和高度214.1.3旋風(fēng)筒進(jìn)風(fēng)口尺寸224.2排氣管（內(nèi)筒）尺寸234.3旋風(fēng)筒其他相關(guān)尺寸234.4旋風(fēng)筒結(jié)構(gòu)尺寸表245.耐火材料選材與散熱計(jì)算245.1耐火材料的設(shè)計(jì)理念245.2 耐火材料的主要參數(shù)255.3材料的厚度計(jì)算255.3.1已知參數(shù)255.3.2材料厚度計(jì)算265.3.3散熱量計(jì)算285.4旋風(fēng)筒尺寸的修正286.參考文獻(xiàn)291.配料計(jì)算物料的相關(guān)計(jì)算：物料燒失量SiO2Al2O3Fe2O3

6、CaOMgOSO3K2ONa2OH2O石灰石43.811.450.650.3253.250.521.00粘土4.9565.5316.96 5.834.140.361.211.021.00鐵粉1.0137.093.0453.453.751.664.00煤灰58.6325.359.313.301.252.16煤元素分析結(jié)果：空干基CadHadNadOadSadAadMad含量62.594.201.168.120.3122.611.011.1煤灰摻入量1.1.2煤的低位發(fā)熱量 空氣干燥基與收到基作近似處理（1-P30 2.20）Qnet,ar=339Wc+1030WH-109(WO-WS)-25WN

7、 (kJ/kg)Qnet,ar=339*62.59+1030*4.20-109*(8.12-0.31)-25*1.16 =24663.72 kJ/kg1.1.2煤灰的摻入量100kg熟料中煤灰的摻入量可以按照下式進(jìn)行計(jì)算(2-P78)： Q：熟料的熱耗，kJ/kg熟料；S：煤灰沉落率，%；Qnet,ar：煤的低位發(fā)熱量，KJ/kg；Aar：煤的收到基灰分含量，%采用的是預(yù)分解窯，參照表格說明，選擇 S=100%，q=3050kJ/kg(1-P193表10.1)。由此可得煤灰摻入量：1.2計(jì)算熟料成份（率值公式法）2p73-761.2.1 率值的選擇d結(jié)合1P193，對于預(yù)分解窯大都是采用高硅率

8、、高鋁率、中飽和比的配料方案，即所謂的“兩高一中”的配料方案，對于本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)熟料率值為KH=0.900.01，SM=2.500.1，IM=1.750.11.2.2計(jì)算的方法三組分配料率值公式來進(jìn)行配料的計(jì)算1)對于三組分配料率值公式： 方程組 式中： x-灼燒基粘土量kg/（100kg熟料）； y-灼燒基鐵粉量kg/（100kg熟料）； Ga熟料中煤灰摻入量（%）； 、率值系數(shù)（i=1-7），各率值系數(shù)計(jì)算式如下：2)代入相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算如下： 3）代入配料公式中解得： 4）將灼燒基原料換算成干燥基原料5）計(jì)算白生料即干燥基原料的配合比6）驗(yàn)算孰料的化學(xué)成分及率值原料配比LossSiO2

9、Al2O3Fe2O3CaOMgO其他石灰石81.17 35.90 1.59 0.53 0.27 43.27 0.42 0.00 粘土17.62 0.87 11.78 2.64 1.05 0.76 0.16 0.36 鐵粉1.22 0.01 0.46 0.03 0.64 0.04 0.02 0.00 白生料36.78 13.83 3.20 1.96 44.08 0.61 0.36 灼燒基白生料21.88 5.06 3.10 69.72 0.96 0.56 灼燒基生料97.35 21.30 4.93 3.02 67.87 0.93 0.55 煤灰2.65 0.00 1.54 0.68 0.25 0

10、.09 0.03 0.06 熟料22.84 5.60 3.27 67.96 0.97 0.61 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：SM=2.58-2.575=0.005 < 0.1p=1.71-1.715=0.005 < 0.1；其誤差值均在要求的范圍之內(nèi)且較小，即配料結(jié)果符合要求。1.2.3配料結(jié)果白生料 ： 石灰石=81.1 粘土=17.62% 鐵粉=1.22%孰料： 灼燒基生料=97.44% 煤灰=2.56%濕基成分：由2p62 物料水分為：石灰石=1%，粘土=1%，鐵粉=4%，求得濕物料配比為：名稱濕基用量（份）濕基配比（%）濕石灰石81.

11、9981.17濕粘土17.80 17.62濕鐵粉1.271.25合計(jì)101.05100.00 1.2.4計(jì)算濕物料配比及水分：2.燃燒計(jì)算(1-283-287)粉煤燃燒 空氣過剩系數(shù)1.05-1.25（2-285.表6.12）取=1.2理論空氣量： 實(shí)際空氣量：理論煙氣量: 實(shí)際煙氣量： 煙氣組成: 3.物料與熱量平衡計(jì)算3窯型：預(yù)分解窯基準(zhǔn)：1kg熟料；溫度：0平衡范圍：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：15005. 環(huán)境溫度：306. 入回轉(zhuǎn)窯和分解爐燃料的溫度都為：607.

12、 入分解爐三次風(fēng)溫度：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：35.50%各處過剩空氣系數(shù)：其中：氣力提升泵喂料帶入空氣量占理論空氣量的比例k5=0.09分解爐及窯尾漏風(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：1.061

13、%窯的產(chǎn)量：G=5000t/d=208.33t/h3.1物料平衡3.1.1輸入項(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 ： -干生料理論消耗量，kg/kg熟料-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出袋收塵飛損及回灰量：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

14、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Ms-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入窯實(shí)際空氣量：其中入窯一次空氣量，二次空氣量及漏風(fēng)量分別為：b 入爐的空氣量：入分解爐的總空氣量為： 漏風(fēng)量： 窯氣中的過剩空氣量：煤粉氣力輸送泵帶入分解爐內(nèi)的空氣量為：出入分解爐的三次風(fēng)量c喂料帶入空氣量：d漏入空氣量：預(yù)熱器漏入空氣量： 整個(gè)孰料燒成系統(tǒng)的漏風(fēng)量：輸入量總計(jì)：3.1.2輸出項(xiàng)目3.1.2.1熟料：處預(yù)熱器系統(tǒng)的飛灰量：3.1.2.2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氣體量占生料的質(zhì)量的百分比:燃

15、料燃燒生成理論煙氣量：預(yù)熱器系統(tǒng)的廢氣中過?？諝饬浚?總廢氣量：輸出量總計(jì)：3.2熱量平衡計(jì)算3.2.1輸入項(xiàng)目：3.2.1.1煤粉的燃燒熱：3.2.1.2燃料帶入物理熱：（060時(shí)熟料平均比熱）3.2.1.3生料帶入物理熱：（050時(shí)，水的平均比熱，干生料平均比熱3.2.1.4入窯回灰?guī)霟崃浚海?50時(shí)，回灰平均比熱 ）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 ）b入窯二次空氣帶入熱量：（01350時(shí)，空氣平均比熱 ）c入分解爐三次空氣帶入熱量：（1100時(shí)，空氣平均比熱）d 氣力輸送煤粉時(shí)入爐空氣帶入量e喂料帶入空氣所帶入熱量：（050時(shí)，空氣平均比熱

16、）f系統(tǒng)漏風(fēng)帶入熱量：（030時(shí)，空氣平均比熱）輸入熱量之和：3.2.2輸出項(xiàng)目：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 ）3.2.2.3廢氣帶走的熱量：3.2.2.4 出窯熟料帶走熱量：（01400時(shí)，熟料平均比熱）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）3.2.2.6系統(tǒng)表面散熱損失：輸出熱量之和： 列出收支熱量平衡方程式： 即燒成1kg熟料需要消耗0.1192kg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： 3.4物料平衡表 (單位: )物料平衡表收入項(xiàng)目數(shù)量%支出項(xiàng)目數(shù)量%燃料消耗量0.1192

17、3.83 熟料量132.48 入預(yù)熱器生料量1.6548 53.13 出預(yù)熱器飛灰量0.13.25 入窯空氣量出預(yù)熱器廢氣量入窯一次空氣量0.0348 1.12 生料中物理水量0.0165 0.54 入窯二次空氣量0.3919 12.58 生料中化學(xué)水量0.01650.54 入爐空氣量生料分解產(chǎn)生CO2量0.5427 17.63 喂煤帶入爐內(nèi)空氣量0.0042 0.01 燃料燃燒理論煙氣量1.1008 35.75 入分解爐的三次空氣量0.6490 20.84 煙氣中過?？諝饬?.3024 9.82 喂料帶入的空氣量0.0302 0.10 漏入的總空氣量0.2304 7.40 合計(jì)3.1145

18、100.00 合計(jì)3.0789 100.00 3.5 熱量平衡表 (單位: )收入項(xiàng)目數(shù)量%支出項(xiàng)目數(shù)量%燃料燃燒熱2987.27 67.37 熟料形成熱1809.3239.76 煤粉帶入的物理熱8.30 0.19 蒸發(fā)生料水分耗熱78.651.73 生料帶入的物理熱71.00 1.60 廢氣帶出熱量666.1414.64 入窯回灰?guī)氲奈锢頍?.20 0.09 出窯熟料帶出熱量1466.0832.22 空氣帶入的物理熱飛灰?guī)С鰺崃?0.430.67 入窯一次空氣帶入熱1.05 0.02 系統(tǒng)散熱損失50010.99 入窯二次空氣帶入熱568.63 12.82 入窯三次空氣帶入熱785.15

19、17.71 喂煤風(fēng)帶入的物理熱0.21 0.00 喂料風(fēng)帶入的物理熱1.52 0.03 系統(tǒng)總漏風(fēng)帶入熱6.94 0.16 合計(jì)4434.27 100.00 合計(jì)4550.62100.00 4.懸浮預(yù)熱器尺寸設(shè)計(jì)4.1旋風(fēng)筒尺寸4.1.1各級旋風(fēng)筒處理的氣體量預(yù)熱器出口廢氣總量 喂料帶入空氣量 （1）第一級旋風(fēng)筒 （300，-4500Pa）換算為工作態(tài)： 單位時(shí)間出口風(fēng)量： （2）第二級旋風(fēng)筒 （500，-3500Pa）由（1）得 換算為工作態(tài)： 單位時(shí)間出口風(fēng)量：（3）第三級旋風(fēng)筒 （650，-2700Pa） 換算為工作態(tài)： 單位時(shí)間出口風(fēng)量：（4）第四級旋風(fēng)筒 （780，-2100Pa）換

20、算為工作態(tài)：單位時(shí)間出口風(fēng)量：（5）第五級旋風(fēng)筒 （860，-1500Pa）換算為工作態(tài)：單位時(shí)間出口風(fēng)量：旋風(fēng)筒級數(shù)C1C2C3C4C5單位時(shí)間出口風(fēng)量（m3/s）175.52 228.49 267.82 299.88 316.58 4.1.2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)筒的直徑旋風(fēng)筒級數(shù)C1C2C3C4C5A（m/s）66.26.46.66.8直徑D（m）6.10 6.85 7.30 7.61 7.70 參照國外部分公司的旋風(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)對于第一級旋風(fēng)筒C1，一般H/D2（H = h1+h2）；對于其他級則選用H/D=1

21、.5 2 。（1）圓柱體的高度第一級旋風(fēng)筒C1，h1=1.1D =6.713282m ；第二級旋風(fēng)筒C2, h1=0.75D=5.137517m ；第三級旋風(fēng)筒C3，h1=0.75D= 5.474539m 第四級旋風(fēng)筒C4, h1=0.75D= 5.704515m第五級旋風(fēng)筒C5, h1=0.75D= 5.774353m。（2）錐體高度 第一級旋風(fēng)筒C1，一般取h2=h1 =6.713282 m ；其他級旋風(fēng)筒, h2=(0.9 1.2)D；第二級旋風(fēng)筒，取h2= 6.850022m ；第三級旋風(fēng)筒，取h2= 7.299386m ；第四級旋風(fēng)筒，取h2= 7.60602m ；第五級旋風(fēng)筒，取h

22、2= 7.699137m ；（3）錐角根據(jù)，得1= 69.2 °，2=4=3=5=67.3°。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= 9.75 （m2）， F2=912.69 （m2），F(xiàn)3= 14.88（m2）， F4= 16.66 （m2）， F5= 17.59（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)筒各級尺寸為：b1=4.19m , a1=2.33m ；b2=4.65m , a2=2

23、.73m ；b3=4.5m , a3=3.05m ；b4=5.16m , a4=3.23m ；b5=5.47m , a5=3.22m ；旋風(fēng)筒進(jìn)風(fēng)口尺寸進(jìn)旋風(fēng)筒的風(fēng)量V(m3/s)175.52 228.49 267.82 299.88 316.58 旋風(fēng)筒進(jìn)口風(fēng)速win(m/s)1818181818進(jìn)風(fēng)口截面積F(m2)9.751 12.694 14.879 16.660 17.588 高寬比b/a1.81.71.61.61.7高b（m)4.19 4.65 4.88 5.16 5.47 寬a(m)2.33 2.73 3.05 3.23 3.22 4.2排氣管（內(nèi)筒）尺寸（1）內(nèi)筒外徑 d =(

24、0.50.6)D；取d1=3.7m d2=4.1m d3=4.4m d4=4.6m d5=4.6m 。（2）內(nèi)筒插入深度：最上一級h3 /b約為1.8；中間各級h3可?。?.6-0.75）b最上一級旋風(fēng)筒 C1 ：h3 =1.8b1=7.5m ；中間級旋風(fēng)筒 C2 ：h3=0.6b2=2.8 m ； C3 ：h3=0.6b3=2.9 m ； C4 ：h3=0.6b4=3.1m ；最下一級旋風(fēng)筒 C5 ：h3 =0.25b5=1.4m 排氣管（內(nèi)筒）尺寸d/D0.60.60.60.60.6d(m)3.661794.1100134.3796314.5636124.619482h3/b1.80.60

25、.60.60.25h37.541112.7872262.9274953.0977711.3670044.3旋風(fēng)筒其他相關(guān)尺寸 （1）下料管位置及內(nèi)徑聯(lián)接處高度h4/d2 ；各級h4= 7.32 m 。內(nèi)徑 d0 = m （2）旋風(fēng)筒之間聯(lián)接管道的內(nèi)徑： 可得：d1=3.74m ；d2=4.26m ；d3=4.62 m ；d4=4.89 m ；d5=5.02 m ；式中：V管道內(nèi)氣體的流量（m3/s）； 管道內(nèi)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D1=8.1mm D2=8.9 mm D4=9.6mm D3=9.3mm D5=9.7mm ；（

26、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)張度f=a+c-(D-d)/2 ；偏心度e=f/2 ；偏心圓半徑R1= e+D/2。其中c在0 (D-d)/2內(nèi) 。表5-1 旋風(fēng)筒進(jìn)風(fēng)口結(jié)構(gòu)尺寸表旋風(fēng)筒C1C2C3C4C5擴(kuò)張度f1.8 2.1 2.2 2.3 2.3 偏心度e0.9 1.0 1.1 1.1 1.2 偏心圓半徑R13.97 4.45 4.74 4.94 5.00 4.4旋風(fēng)筒結(jié)構(gòu)尺寸表表5-2 旋風(fēng)筒結(jié)構(gòu)尺寸表旋風(fēng)筒級數(shù)一級二級三級四級五級筒數(shù)11111旋風(fēng)筒直徑D(m)6.10 6.85 7.30 7.6

27、1 7.70 內(nèi)筒外徑d (m)3.66 4.11 4.38 4.56 4.62 內(nèi)筒深度h3(m)7.54 2.79 2.93 3.10 1.37 圓柱體高度h1 (m)6.71 5.14 5.47 5.70 5.77 錐體高度h2 (m)6.71 6.85 7.30 7.61 7.70 錐角 ( °)69.19 67.31 67.31 67.31 67.31 進(jìn)風(fēng)口高度b (m)4.19 4.65 4.88 5.16 5.47 進(jìn)風(fēng)口寬度a (m)2.33 2.73 3.05 3.23 3.22 排料口直徑de (m)1下料管內(nèi)徑d0 (m)1.09 下料管聯(lián)接處高度h4 (m)

28、7.32 聯(lián)接管道內(nèi)徑dl (m)3.74 4.26 4.62 4.89 5.02 鋼板厚度（mm）8.1 8.9 9.3 9.6 9.7 5.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 查參考資料【6】P1-2可知預(yù)熱器對耐火材料一般有以下要求：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；內(nèi)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。對于一、二級預(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；在堿含量達(dá)到一定數(shù)量并有可能逐步富集的部位，如三級以下的預(yù)熱器，應(yīng)考慮耐火度為1100以上的耐堿耐火材料

29、。5.2 耐火材料的主要參數(shù)根據(jù)參考資料【3】附錄中的相關(guān)知識，查得如下參數(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=30；預(yù)熱器鋼板內(nèi)外壁溫度為：tw2=tw1=70，耐火層外壁溫度：t2；耐火層內(nèi)壁溫度（筒內(nèi)溫度, 見表4.1）：t3耐鋼板厚度?。?10mm；旋風(fēng)筒外徑：d1；保溫層外徑：d2；耐火層外徑：d3；耐火層內(nèi)外側(cè)溫度差為30°C由5.2以及5.3中的數(shù)據(jù)可以得到各級旋風(fēng)筒的耐火材料、保溫材料的選擇以及

30、各種材料的導(dǎo)熱率如下表：表5.1 旋風(fēng)筒材料的選擇以及材料導(dǎo)熱率旋風(fēng)筒級數(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k11.0073 1.1262 1.2062 1.2822 1.3222 保溫材料導(dǎo)熱率k20.1214 0.1378 0.1488 0.1593 0.1648 5.3.2材料厚度計(jì)算5.3.2.1熱流密度q的計(jì)算參考材工P193194可知，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流輻射綜合換熱系數(shù)，；其他各參數(shù)含義如前所述對于對流輻射綜合換熱系數(shù)

31、有：對于側(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)頂蓋綜合換熱系數(shù)5.3.2.2厚度計(jì)算參考【3】p38表2.4中德國洪堡公司旋風(fēng)筒結(jié)構(gòu)尺寸的資料，可以查到鋼板厚度與旋風(fēng)筒耐火層厚度的比，從而得到各級旋風(fēng)筒的耐火層厚度。利用試湊法，得出各級保溫層厚度，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，使得所得溫度與5.3.1中設(shè)定的溫度相符。試湊結(jié)果如下表：表5.2旋風(fēng)筒各層材料的厚度以及壁面溫度旋風(fēng)筒級數(shù)C1C2C3C4C5鋼板外壁溫度tw1/7070707070環(huán)境溫度t1/3030303030耐火層內(nèi)側(cè)溫t3/3

32、00500650780860旋風(fēng)筒內(nèi)徑D/m6.16.97.37.67.7/D0.0080.0090.0090.0090.009厚度鋼板/m0.010.010.010.010.01耐火層/m0.04880.06210.06570.06840.0693保溫層側(cè)壁/m0.0480.1060.1570.2490.283頂蓋/m0.0220.0420.0670.0950.111總厚度側(cè)壁/m0.10680.17810.23270.32740.3623頂蓋/m0.08080.11410.14270.17340.1903總直徑/m6.31367.25627.76548.25488.4246熱流密度側(cè)壁W/

33、m9981.74520211471.9873812277.0280313050.7650613319.21735頂蓋W/m2573.6613587573.6613587573.6613587573.6613587573.6613587耐火層外壁溫度t2/側(cè)壁/274.7904605470.8209785621.031079751.0212068831.4607182頂蓋/272.0137216468.0870999618.6781756749.3138055829.9986928鋼板溫度側(cè)壁/69.9369.2671.6871.1369.71頂蓋/69.8735314569.8735314569.8735314569.8735314569.87353145根據(jù)試湊結(jié)果可知，由