设计（论文）专用纸第 1 页顺流式锌精矿干燥筒设计过程顺流式锌精矿干燥筒设计过程一一 .已知条件已知条件设计要求：干燥筒处理湿精矿量为 37t/h；干燥前精矿含水为 12%，干燥后精矿 含水为 8%；控制入口烟气温度为 860，出口烟气温度为 145，排出干精矿温度 为 75；干精矿比热容为 0.85kJ/(kg.)；精矿平均密度为 1.70t/ m3；地区相对湿度 为 77%；年平均温度为 20；发生炉气成分见下表：发生煤气成分 成分COH2CH4O2CO2H2 SN2干煤气 含水体积分 数 （%）27.5130.50.250.253.6g干水=60g.m-3干燥过程与燃烧过程设备紧密相连， “冶金设备”课程教学中的干燥设备与燃烧 设备的设计在这一章进行介绍。干燥设备有很多种类，冶金生产中常采用回转干燥 装置，在此以顺流干燥圆筒的设计为例进行说明。二工作原理（包括使用条件和特点）二工作原理（包括使用条件和特点）顺流式干燥筒的干燥介质与被干燥的物料方向一致。适用于初始含湿量较大， 允许快速干燥且干燥后吸湿性较小的物料。物料最终温度较低，可以防止和减少氧 化及热分解等化学反应，多用于各种硫化物精矿的干燥。但是顺流式干燥的热效率 低，烟尘率较高（一般为 2%3%） 。 干燥筒由筒体、抄动装置、加料管、排料斗及窑尾罩、密封装置、传动装置以 及燃烧装置等组成。 干燥筒在有色冶金工厂中被广泛运用于各种精矿、碎煤以及湿法冶金过程中各 种渣料的干燥。它的主要特点是： 1）对进出口物料的含湿量有广泛的适应性。进料含水最高可达 40%50%， 出料含水最低达 1%以上。 2）能适用于不同种类物料的干燥，如粉料、块料、甚至有一定粘结性的物料。 3）干燥热源可用固、液、气体燃料或电等。干燥介质可用烟气或热风； 4）干燥筒产量大，可连续生产，粉尘率小，燃烧消耗低，动力消耗少，操作稳 定可靠，劳动强度低； 5）干燥率较低占地面积较大。三设备计算设计（论文）专用纸第 2 页一、一、煤气的然烧计算煤气的然烧计算1.煤气的主要参数煤气的主要参数 (1)湿煤气成分 根据公式换算结果如下： 湿煤气成分 成分CO湿H2 湿CH4 湿O2 湿CO2 湿H2 S湿N2 湿H2O湿体积分 数 （%）25.6712.10.4650.1864.650.18649.896.392（2）煤气的密度 根据燃烧公式计算煤气密度 0为：0 =44(CO2) + 28(CO) + 32(O2) + 34(H2S) + 2(H2) + 16(CH4) + 28(N2) + 18(H2O) 22.4 100 解得：0=1.09 kg/m3在 20时，湿煤气的密度为：20=0273 273 + 20解得：20=1.02 kg/m3. (3)湿煤气的低发热量 Q用低Q用低=126.5(CO)湿+108(H2)湿+360(CH4)湿+232(H2S)湿解得：Q用低=4765 kJ/m32理论空气需要量理论空气需要量 根据燃烧公式得：L0=0.5(H2)湿 + 0.5(CO)湿 + 2(CH4)湿 + 1.5(H2S)湿(O2)湿21式中 L0干空气理论需要量，m3/m3。 解得：L0=0.904 m3/m3。 则有：L0湿= L0（1+0.00124相g水干） 式中 相地区相对湿度，取值 76%； g水干空气的饱和水汽含量，g/cm3,查有色冶金炉设计手册得 g水干= 21.54g/cm3。 解得正常空气理论需要量：L0湿=0.922m3/m33实际空气需要量（实际空气需要量（Ln）设计（论文）专用纸第 3 页按干燥筒入口烟气温度为 860考虑，由热平衡确定空气系数。 （1） 燃烧产物的计算.V CO2=0.01(CO)湿+(CO2)湿+(CH4)湿+2(C2H4)湿)解得：V CO2=0.308 m3/m3VSO2=0.01(H2S)湿解得：VSO2=0.00186 m3/m3VH2O=0.012(CH4)湿+2(C2H4)湿+(H2)湿+(H2S)湿+(H2O)湿 +0.00124相g水干Ln)解得：VH2O=0.196+0.02030Ln m3/m3VO2=0.21(1)L0=0.21Ln0.210.904式中 过剩空气系数。 解得：VO2=0.21Ln0. 2037 m3/m3VN2=0.01(N2)湿+79Ln)解得：VN2=0.4989+0.79Ln m3/m3 所以燃烧产物的体积 Vn=VCO2+VH2O+VSO2+VO2+VN2解得： Vn=0.8+1.021 Ln （2） 燃烧室的平衡（以燃烧 1m3湿煤气计算） 煤气燃烧热为：Q燃=Q用低1解得：Q燃=4765 kJ/m3 空气带入显热量为： Q空=Lnct空 式中 c空气的平均比热容，取 1.005 kJ/（m3） ；t空空气的温度，20。 解得：Q空=20.1Ln 燃烧产物带走的热量为： Q产=Vnc产t产 式中 c产产出气体在热交换器中的平均比热容，取 1.005 kJ/（m3） ；t产产出气体在热交换器中的平均温度，取 860。 解得：Q产=691.44+882.45 Ln 燃料的不完全燃烧及燃烧室的散热损失设为 0.1 Q燃，则： Q失=0.1 Q燃 解得：Q失=476.5 kJ/m3设计（论文）专用纸第 4 页由燃烧室热平衡得： Q燃+Q空=Q产+Q失 带入以上结果得： 4765+20.1Ln=691.44+882.45 Ln +476.5解得：Ln=4.17 m3/m3 所以，空气系数为：=Ln L0湿4.170.922解得：=4.524、烟气的组成及其密度、烟气的组成及其密度 V CO2=0.308 m3/m3GCO2= V CO244 22.4解得：GCO2=0.605 kg/m3VH2O=0.196+0.02030Ln=0.196+0.020304.17=0.281 m3/m3GH2O= VH2O=0.28118 22.418 22.4解得：GH2O=0.226 kg/m3VSO2=0.00186 m3/m3GSO2= VSO264 22.4解得：GSO2=0.00532 kg/m3 VO2=0.21Ln0.204=0.214.170.2037=0.672 m3/m3GO2= VO2=0.67232 22.432 22.4解得：GO2=0.96 kg/m3VN2=0.4989+0.79Ln =0.4989+0.794.17=3.7932 m3/m3GN2= VN2=3.793228 22.428 22.4解得：GN2=4.74 kg/m3设计（论文）专用纸第 5 页则燃烧产出烟气中各组分的质量为： Gn湿=0.605+0.226+0.00532+0.96+4.74解得：Gn湿=6.536 kg/m3又因为： Vn=0.81+1.021 Ln=0.81+1.0214.17 解得：Vn=5.0576 m3/m 所以湿空气的密度为：湿烟=6.536 5.0576解得：湿烟=1.29 kg/m3GnF=6.5360.226=6.31 kg/m3 式中 GnF燃烧产出干烟气的质量，kg/m3。5、烟气在、烟气在 860时的湿含量（时的湿含量（d1）d1=35.8 g/kg0.226 1000 6.31二、二、干燥过程基本计算干燥过程基本计算1、脱水流量。脱水流量。 依据质量平衡计算得：W=G1w1 - w2 100 - w2式中 W干燥筒的脱水流量，kg/h；G1进入干燥筒的湿物料流量，为 37000 kg/h ；w1干燥前湿物料含水的质量分数，为 12%；w2干燥后干物料含水的质量分数，为 8%。解得：W=1609 kg/h2、蒸发每千克水的附加热消耗蒸发每千克水的附加热消耗qq=q料+q失q水式中 q蒸发每千克水的附加热消耗，kJ/kg；q料蒸发每千克水加热物料所需的热量，kJ/kg； q失蒸发每千克水的散热损失，kJ/kg；设计（论文）专用纸第 6 页q水每千克水随湿物料带入的显热，kJ/kg。 式中各物理量的计算如下：q料= (c料+c水)（t 料t 料）G2 W100w2 100w2 100式中 G2离开干燥筒的干物质流量，G2=370001609 =35391 kg/h； c料干精矿的比热容，其值为：0.85 kJ/（kg） ； c水水的比热容，其值为：4.187kJ/（kg） ； t 料排出的干精矿温度，其值为：75； t 料湿精矿的温度，其值为：20 。 解得：q料=1351.25kJ/kg取 q失为有效热量的 10%，即 q失=0.1（2491.3+1.968t2+ q料4.187 t 料） 式中 t2出口烟气温度，其值为：145 解得：q失= 404.4 kJ/kg q水=4.18720=83.74 kJ/kg 则q=1351.25+404.483.74=1671.91kJ/kg3、在、在 I-d 图上求解理论过程图上求解理论过程 当 t0=20、相=77%时，在湿空气的焓-湿度（I-d）图上查出 I0=51kJ/kg d0=15g/kg, 可决定 A 点。t1=860时，由 d1=35.8g/kg 确定 B 点。从 B 点开始，沿 I=I1=I2=常数，这一直线与t2=145 的等温交于 C点，在湿空气的焓-湿度（I-d）图上查出 d2=295g/kg，则有每千克汽化水所需的干空气量 l为：l=1000 d2d11000 29535.8解得：l=3.86 kg/kg则有：=433 kJ/kg q l1671.91 3.864、在、在 I-d 图上求解实际干燥过程图上求解实际干燥过程 在湿空气的焓-湿度（I-d）图上，从 C 点向下作垂直线 CE=433 kJ/kg,连接 BE 与t2=145的等温线相交于 C 点，C 点即为实际干燥过程的终点。查出 B 点的焓I1=965 kJ/kg， C 点的焓 I2=667 kJ/kg，d2=214 g/kg，则有每千克汽化水所需的实际 空气量 l 为：设计（论文）专用纸第 7 页l =1000 d2d11000 21435.8解得：l =5.61 kg/kg 可求出离开干燥圆筒时气体的焓 I2:I2= I1=965 q l1671.91 5.61解得：I2=667 kJ/kg 蒸发 1kg 水的热量消耗 q 为： q= l（I1I0）=5.61（96551） 解得：q=5127.54kJ/kg 每小时的热量消耗 Q 为：Q=Wq=16095127.54解得：Q=825104 kJ/h三、三、干燥设备的计算干燥设备的计算1、燃烧装置燃烧装置 （1） 煤气消耗量B燃=Q Q用低825 104 4765解得：B燃=1731.4 m3/h （2） 燃烧室容积V燃=0.278 Q用低B燃 qv0.278 4765 1731.4 210 103式中 V燃燃烧室容积，m3qv燃烧室释热率，取 210103W/m3解得：V燃=10.92m3 (3)烧嘴及空气量 根据确定的煤气耗量，选用扁缝涡流式煤气烧嘴 DW-6 型共两个。 因 L0湿=0.922m3/m3，设一次空气系数为 1.1，则一次空气量=1.10.9221731.4=1756 m3/h。已知总空气系数 =2.58，则二次空气量=0.922（2.581.1）1731.4= 2363 m3/h。总空气耗量=1756+2363=4119m3/h设计（论文）专用纸第 8 页总烟气量为：V