转筒干燥机设计毕业论文.doc 43页

'转筒干燥机设计毕业论文目录摘要……………………………………………………………………IAbstract…………………………………………………………………II第一章引言……………………………………………………………1第二章干燥技术介绍…………………………………………………22.1干燥设备的概况…………………………………………………22.2干燥机的分类和发展……………………………………………32.3转筒干燥机的原理………………………………………………42.4转筒干燥机的优缺点……………………………………………42.5转筒干燥机的工作流程图………………………………………52.6转筒干燥机的主要内部结构……………………………………52.7转筒干燥机的国内外现状………………………………………62.8干燥机的未来展望………………………………………………8第三章脱硫石膏的性能和用途……………………………………103.1脱硫石膏的性能……………………………………………103.2脱硫石膏的特点及其利用原则………………………………103.3我国脱硫石膏综合利用情况…………………………………123.4加快推进脱硫石膏综合利用的建议…………………………14第四章转筒干燥机的设计计算……………………………………154.1已知条件………………………………………………………154.2物料衡热和热量衡算…………………………………………154.3设备参数设计和确定…………………………………………174.4筒体设计………………………………………………………194.5滚圈设计………………………………………………………244.6托轮及轴承计算………………………………………………264.7挡轮及轴的计算………………………………………………28I 4.8传动装置的确定设计依据……………………………………30I 4.9转筒干燥机试机及使用注意事项…………………………344.10转筒干燥机可能发生的故障及处理方法………………35结语………………………………………………………………………36参考文献…………………………………………………………………37致谢………………………………………………………………………39V 南京工业大学学士学位论文第一章引言干燥技术的应用，在我国具有十分悠久的历史。闻名于世的造纸技术，就显示了干燥技术的应用。《天工开物》一书中，描述了人工加热干燥过程，总结了我国劳动人民的干燥实践，反映了我国古代劳动人民的高度智慧。在解放前，我国干燥技术的应用，一般仍停留在手工作坊的阶段。解放以后，干燥技术的应用发展很快，20世纪50年代初期，分散悬浮态干燥技术(如气流干燥器等)开始工业应用，干燥技术的研究工作也普遍开展。高效的干燥器也在产生产中应用。随着工业现代化的进展、化学工业的机械化、人性化和自动化水平的提高,作为化工单元操作设备之一的干燥器，也必将更加迅速的发展。转筒干燥机也称回转圆筒干燥机是一种处理大量物料干燥的干燥器。由于运转可靠、操作弹性大、适应性强、处理能力大，广泛使用于冶金、建树、轻工等部门。在化工行业中，如硫酸铵、硫化碱、支福粉、硝酸铵、尿素、草酸、重铬酸钾、聚氯乙烯、二氧化锰、碳酸钙、磷酸铵、硝酸磷肥、钙镁磷肥、磷矿、普通过磷酸钙、重过磷酸钙、磷酸三钠、三聚磷酸钠等的干燥，大多使用转筒干燥机。本文的转筒干燥机是根据脱硫石膏的初终水分，产量等要求来设计。9 南京工业大学学士学位论文第二章干燥技术介绍1.1干燥设备的概况干燥技术的应用，在我国具有十分悠久的历史。闻名于世的造纸技术，就有干燥技术的应用。干燥设备广泛应用于化工、食品、粮油、饲料等工业，中国的现代干燥技术是从20世纪50年代逐渐发展起来的，迄今对于常用的干燥设备，如气流干燥、喷雾干燥、流化床干燥、旋转闪蒸干燥、红外干燥、微波干燥、冷冻干燥等设备，我国均能生产供应市场，对于一些较新型的干燥技术如冲击干燥、对撞流干燥、过热干燥、脉动燃烧干燥、热泵干燥等也都已开发研究，有的已工业化应用。我国的现代干燥技术取得的成绩是我国相关科研人员和企业界共同努力的结果，虽然取得了不少可喜的成果，但是企业间的竞争尚不规范阻碍了干燥技术的健康发展，很多成果尚未能转化为生产力，使企业的产品得不到更新。干燥技术的研究既要研究不同物料的干燥性能，也要研究各种节能高效的新型干燥设备，以及一定的物料在某种干燥设备中的合理操作参数。人们一直希望通过干燥理论的研究建立干燥模型，以期在计算机上取得最佳结果。遗憾的是，直到今天，对于大多数干燥操作，在无经验的情况下，只能通过试验取得相关数据，来指导生产实践。干燥技术有三项目标是业界公认的，即干燥操作要保证产品质量、干燥作业对环境不造成污染、干燥的节能研究。干燥也是一个能耗较大的单元操作，直接决定着产品的质量，特别是高性能材料的生产，对干燥操作有着更高的要求。针对这些问题，近些年来，干燥技术领域出现了一些创新成果。为了节能以及生产附加值高的产品、解决干燥过程中出现的问题，需要结合现存的各种有效的干燥技术，或者研究开发特殊的干燥技术和新型的干燥设备，同时也需要强化干燥过程中的智能化控制。在油脂制取的原料干燥上，目前我国此类干燥设备大部分是采用对流干燥技术,主要使用转筒烘干机、流化床烘干机和塔式干燥机。简而言之，目前干燥技术发展的总趋势为：a.干燥设备研制上向专业化、大型化、系列化和自动化发展；c.强化干燥过程；d.采用新的干燥方法和组合干燥方法；e.降低干燥过程中能量的消耗；f.闭路循环干燥流程的开发和应用；g.消除干燥过程造成的公害问题。9 南京工业大学学士学位论文1.2干燥机的分类和发展　　近代干燥机开始使用的是间歇操作的固定床式干燥机。19世纪中叶，洞道式干燥机的使用，标志着干燥机由间歇操作向连续操作方向的发展。回转圆筒干燥机则较好地实现了颗粒物料的搅动，干燥能力和强度得以提高。一些行业则分别发展了适应本行业要求的连续操作干燥机，如纺织、造纸行业的滚筒干燥机。　　20世纪初期，乳品生产开始应用喷雾干燥机，为大规模干燥液态物料提供了有力的工具。40年代开始，随着流化技术的发展，高强度、高生产率的沸腾床和气流式干燥机相继出现。而冷冻升华、辐射和介电式干燥机则为满足特殊要求提供了新的手段。60年代开始发展了远红外和微波干燥机。　　用于进行干燥操作的机械设备类型很多，根据操作压力可分为常压和减压（减压干燥机也称真空干燥机）。根据操作方法可分为间歇式和连续式。根据干燥介质可分为空气、烟道气或其他干燥介质。根据运动（物料移动和干燥介质流动）方式可分为并流，逆流和错流。　　按操作压力，干燥机分为常压干燥机和真空干燥机两类，在真空下操作可降低空间的湿分蒸汽分压而加速干燥过程，且可降低湿分沸点和物料干燥温度，蒸汽不易外泄，所以，真空干燥机适用于干燥热敏性、易氧化、易爆和有毒物料以及湿分蒸汽需要回收的场合。　　优势：1、设计精良的吸附塔体　　2、高性能的活性氧化铝吸附剂　　3、效果良好的消音器　　4、独具功率大和耐用两大特点的进口气动控器　　5、可精确调节流量的再生气调节阀9 南京工业大学学士学位论文　　按加热方式，干燥机分为对流式、传导式、辐射式、介电式等类型。对流式干燥机又称直接干燥机，是利用热的干燥介质与湿物料直接接触，以对流方式传递热量，并将生成的蒸汽带走；传导式干燥机又称间接式干燥机，它利用传导方式由热源通过金属间壁向湿物料传递热量，生成的湿分蒸汽可用减压抽吸、通入少量吹扫气或在单独设置的低温冷凝器表面冷凝等方法移去。这类干燥机不使用干燥介质，热效率较高，产品不受污染，但干燥能力受金属壁传热面积的限制，结构也较复杂，常在真空下操作；辐射式干燥机是利用各种辐射器发射出一定波长范围的电磁波，被湿物料表面有选择地吸收后转变为热量进行干燥；介电式干燥机是利用高频电场作用，使湿物料内部发生热效应进行干燥。　　优势：1、采用高性能蒸发器，超大换热面积，传热温差小，蒸发器出口空气温度更稳定　　2、采用高效气水分离结构，油水分离效率高；按湿物料的运动方式，干燥机可分为固定床式、搅动式、喷雾式和组合式；按结构，干燥机可分为厢式干燥机、输送机式干燥机、滚筒式干燥机、立式干燥机、机械搅拌式干燥机、回转式干燥机、流化床式干燥机、气流式干燥机、振动式干燥机、喷雾式干燥机以及组合式干燥机等多种。1.3转筒干燥机的工作原理转滚干燥机的主体是略带倾斜并能回转的圆筒体。这种装置的工作原理如下：湿物料从加料口上部加入，经过圆筒内部时，与通过筒内的热风或加热壁面进行有效的接触而被干燥，干燥后的产品从出料端下部收集，在干燥过程中，物料借助于圆筒的缓慢转动，在重力的作用下从较高一端向较低一端移动。筒体内壁上装有顺向抄板（或类似装置），它不断地把物料抄起又洒下，使物料的热接触表面增大，以提高干燥速率并促使物料向前移动。干燥过程中所用的热载体一般为热空气、烟道气或水蒸气等。如果热载体（如热空气、烟道气）直接与物料接触，则经过干燥后，通常用旋风除尘器将气体中夹带的细粒物料捕集下来，废空气则经过旋风除尘器后放空。目前仍被广泛使用于冶金、建材、化工等领域。1.4转筒干燥机的优缺点转筒干燥与其他干燥设备相比，生产能力大，可连续操作；结构简单，操作方便；故障少，维修费用低；适用范围广，流体阻力小，可以用它干燥颗料状物料，对于那些附着性大的物料也很有利；操作弹性大，生产上允许产品的流量有较大波动范围，不会影响产品的质量；清扫容易。缺点是：设备庞大，一次性投资多；安装、拆卸困难；热损失较大，热效率低(蒸汽管式转筒干燥机热效率高)；物料在干燥机内停留时间长，物料颗料之间的停留时间差异较大。1.5转筒干燥机的工作流程图9 南京工业大学学士学位论文①、热源②、上料机③、加料口④、支撑滚圈⑤、传动齿圈⑥、回转滚筒⑦、引风机⑧、旋风分离器⑨、气锁卸料器1.6转筒干燥机的主要内部结构为了增加物料均匀分布在转筒截面上的各个部分与干燥介质良好的接触，在筒体内装置扬板。扬板的种类有以下几种：　　一、升举式扬板：适用于大块物料或易黏结在筒壁上的物料。　　二、四格式扬板：适用于密度大，不脆的或不易分散的物料。该扬板将圆筒分为四个格，呈互不相通的扇状作业室，物料与热气体的接触面比升举式扬板大，并且又能增加物料的充填率及降低物料的降落高度而减少粉尘量损失等优点。　　三、十字形或架形扬板：适用于较脆及易分散的小块物料，使其物料能均匀地分散在筒体的整个截面上。　　四、套筒式扬板：为复式传热（或称半直径加热）转筒干燥机的扬板。　　五、分格式（扇形）扬板适用于颗粒很细而易引起粉末飞扬的物料。物料一给入就堆积在格板上，当筒体回转时，物料被翻动并不断与热气体接触，同时又因物料降落高度的降低，减少了干燥物料被气体带走的可能性。9 南京工业大学学士学位论文　　以上各种形式的扬板可以分布在整个筒体内，为了使物料能够迅速而且比较均匀地送到扬板上，亦可在给料端1~5m处安装螺旋形导料板，以避免湿物料在筒壁上黏结堆积。同时因干燥后的物料很容易被扬起而被废气带走，而在排料端1~2m处不装任何扬板。1.7转筒干燥机的国内外现状目前，国内使用的转筒干燥机与国外的型式基本相同。为了提高干燥性能，国内外新型设备研制动向亦大体相似，即通过组合设置不同几何形状的抄板，发展具有联合装置的转筒干燥机。按照被干燥物料的加热方式，可将目前的转筒干燥机分为五种类型，即直接加热式干燥机、间接加热式干燥机、复合加热式干燥机、蒸汽煅烧干燥机、喷浆造粒干燥机。1、直接加热式转筒干燥机此种干燥机内载热体直接与被干燥物料接触，主要靠对流传热，使用最广泛。分为常规直接加热转筒干燥机、叶片式穿流转筒干燥机和通气管式转筒干燥机三种。常规直接加热转筒干燥机中被干燥的物料与热风直接接触，以对流传热的方式进行干燥　。按照热风与物料之间的流动方向，分为并流式和逆流式。干燥机的空气出口温度在并流式中一般应高于物料出口温度10～20℃，在逆流式中空气出口温度没有明确规定，但设计时采用100℃作为出口温度比较合理。筒体直径一般为0.4-3m，筒体长度与筒体直径之比一般为4-10。干燥机的圆周速度为0.4-O.6m/s，空气速度在1.5-2.5m/s范围内。按照热风的吹入方式可将叶片式穿流转筒干燥机分为端面吹入型和侧面吹入型两种。端面吹入型的筒体水平安装，沿筒体内壁圆周方向等距离装有许多从端部入口侧向出口侧倾斜的叶片，热风从端部进入转筒底部，仅从下部有料层的部分叶片间隙吹入筒内，因此能有效地保证干燥在热风与物料的充分接触下进行，不会出现短路现象。物料则在倾斜的叶片和筒体的回转作用下，由入口侧向出口侧移动，其滞留时间可用出口调节隔板调节。侧面吹入型与端面吹入型不同的是，筒体略带倾斜安装，大部分热风从开有许多小孔的筒体外吹入筒内，其方向与筒内物料的移动方向成直角，再穿过三角形叶片的百叶窗孔进入料层。在回转筒体外壁四周装有箱型壳体，并沿回转筒体长度方向分成3-4个独立的室。每个室都有独立的鼓风机、空气加热器以及进气口和排气口，热风温度以及循环风量、排气量均能自行调节。这种干燥机体积传热系数大约349-1745W/(m39 南京工业大学学士学位论文·℃)，干燥时间短，约为10-30min，物料的填充率较大约为20％-30％。装置容积相对较小，料层阻力为98-588Pa，通过风速一般为0.5-1.5m/s，筒体的转速约为常规直接加热转筒干燥机的1/2左右，使用的热风温度100-300℃。常用这种干燥机干燥粒状、块状或片状物料，例如压扁大豆、砂糖等物料。     通气管式转筒干燥机转筒的设计和安装与常规式相同，不同的是转筒内没有安装抄板，物料自进口端向出口端移动的过程中，始终处于转筒底部的空间中，形成一个稳定的料层。热空气从端部进入不随筒体转动的中心管后，高速地从埋在料层内的分支管小孔中喷出，与物料强烈接触。由于分支管是沿着中心管长度方向均匀分布，而沿着圆周方向则主要集中于中心管下部分布。所以这种设计不仅保证了热风与物料的有效接触，强化了传热传质过程，而且与叶片式穿流转筒干燥机相比，气体在干燥机长度上的分布则更加均匀。通气管式干燥机的体积传热系数约是常规式的两倍。转筒的圆周速度约是常规式的1/2。在相同的生产能力下，干燥筒体的长度仅是常规式的1/2。2、间接加热式转筒干燥机     其载热体不直接与被干燥的物料接触，而干燥所需的全部热量都是经过传热壁传给被干燥物料的。间接加热转筒干燥机根据热载体的不同，分为常规式和蒸汽管式两种。     常规间接加热转筒干燥机的转筒砌在炉内，用烟道气加热外壳。此外，在转筒内设置一个同心圆筒。烟道气进入外壳和炉壁之间的环状空间后，穿过连接管进入干燥筒内的中心管。烟道气的另一种走向是首先进入中心管，然后折返到外壳和炉壁的环状空间，被干燥的物料则在外壳和中心管之间的环状空间通过。为了及时排除从物料中汽化出的水分，可以用风机向干燥筒中引入适量的空气，但所需的空气量比直接加热式要小得多。由于风速很小(一般为0.3-0.7m/s)，所以废气夹带粉尘量很少，几乎不需气固分离设备。在许多场合下，也可以不用排风机而直接采用自然通风除去汽化出的水分。     蒸汽管间接加热转筒干燥机的干燥筒内以同心圆方式排列1-3圈加热管，其一端安装在干燥机出口处集管箱的排水分离室上，另一端用可热膨胀的结构安装在通气9 南京工业大学学士学位论文头的管板上。蒸汽、热水等热载体则由蒸汽轴颈管加入，通过集管箱分配给各加热管，而冷凝水则借干燥机的倾斜度汇集至集管箱内，由蒸汽轴颈管排出。物料在干燥器内受到加热管的升举和搅拌作用而被干燥，并借助干燥机的倾斜度从较高一侧向较低一侧移动，从设在端部的排料斗排出。它的单位容积干燥能力是常规直接加热式转筒干燥机的3倍左右，传热系数约为每平方米加热面积40-120W／(m2·℃)，热效率高达80％-90％，物料的填充率为0.1-0.2。     3、复合加热式转筒干燥机     其一部分热量是由干燥介质经过传热壁传给被干燥物料，另一部分热量则由载热体直接与物料接触而传递的，是热传导和对流传热两种形式的组合，热利用率较高。主要由转筒和中央内管组成，热风进入内筒，由物料出口端折入外筒后，由原料供给端排出。物料则沿着外壳壁和中央内筒的环状空间移动。干燥所需的热量，一部分由热空气经过内筒传热壁面，以热传导的方式传给物料：另一部分通过热风与物料在外壳壁与中央内筒的环状空间中逆流接触，以对流传热的方式传给物料。     4、蒸汽煅烧干燥机     在蒸汽煅烧干燥机内，一方面进行煅烧，一方面进行干燥。并设有自身返料装置。热量是通过设在回转筒内的翅片管蒸汽加热而获得的。传热系数高，热效率可达到75％，蒸发强度为150kg(水)/m3。     5、喷浆造粒干燥机     它将产品干燥和造粒在一个回转圆筒中完成。料浆由喷嘴喷射到筒内，筒体内部设有返料螺旋抄板，使成品自身返料而减少返料倍数，简化流程，降低设备负荷，提高设备生产强度。　　1.8干燥机的未来展望　　干燥机的未来发展将在深入研究干燥机理和物料干燥特性，掌握对不同物料的最优操作条件下，开发和改进干燥机；另外，大型化、高强度、高经济性，以及改进对原料的适应性和产品质量，是干燥机发展的基本趋势；同时进一步研究和开发新型高效和适应特殊要求的干燥机，如组合式干燥机、微波干燥机和远红外干燥机等。9 南京工业大学学士学位论文　　干燥机的发展还要重视节能和能量综合利用，如采用各种联合加热方式，移植热泵和热管技术，开发太阳能干燥机等；还要发展干燥机的自动控制技术、以保证最优操作条件的实现；另外，随着人类对环保的重视，改进干燥机的环境保护措施以减少粉尘和废气的外泄等，也将是需要深入研究的方向。展望未来的竞争力的干燥设备行业的重点将集中在产品质量，技术，服务和价格。类型的设备在干燥，热空气将干大气加热设备，真空干燥设备为基础的，其他设备，如远红外干燥，闪蒸干燥机微波干燥设备和其他特殊领域的用户也将逐步扩大的数目应用。在食品，药品干燥，真空冷冻干燥设备的大型标准设备的需求将会增加，相结合的功能(如制粒干燥，干燥-过滤器)设备的需求将增加，高自动化干燥设备在一些应用将受到欢迎。此外，出现了干燥设备将会有越来越多的重视质量，耐腐蚀材料的干燥设备和使用性能可靠，将特别关注的用户。目前，干燥设备行业开始进入较成熟的发展阶段，能够更好地满足各个领域用户的实际需求，价格的国外同类产品，只有1/3，这使干燥设备在中国比在市场竞争中进口设备的价格具有明显的优势;另一方面，较大的干燥设备，大多数还涉及现场安装，调试和售后服务工作，为国内用户，国产设备的进口设备选择更多的选择和更方便。在国际市场上，中国加入世贸组织，干燥设备更有利于扩大出口。目前，中国的主要出口产品是真空干燥设备干燥设备，干燥设备，振动，中小型粮食，农业，林业，食品和本地产品干燥设备，年出口量超过100辆，主要出口地区东南亚国家和其他发展中国家，并敞开了大门欧洲和美洲市场。目前，中国的出口占了干燥设备干燥设备的比例总额的不到5%。国际竞争，干燥设备制造企业在中国的主要竞争对手是丹麦，瑞士，英国，德国，美国和日本。竞争对手相比，优势在中国干燥设备很便宜，这主要是由于不足，控制自动化程度的产品，外观质量，功能集和组合的领域得到进一步改善。因此，国内干燥设备生产企业应充分利用中国加入WTO的机遇，加强技术交流，同外国的国家学习和借鉴外国先进的干燥设备，干燥设备，以加速提高中国的自动化程度和控制，外观的质量，功能集和组合，并缩小与国外的产品，来改善我们的产品在用户的信任，因此，干燥设备在中国，不仅在国内市场，而且在国外市场可以进行。我国正越来越多的生产干燥设备品种，扩大规模，水平和质量的产品迅速增加，越来越多的市场竞争力。特别是，中国政府支持出口的有关政策，生产干燥设备为国内企业创造良好的外部条件，这表明，中国的发展前景良好的干燥设备。9 南京工业大学学士学位论文第三章脱硫石膏的性能和用途3.1脱硫石膏的性能脱硫石膏是一种二水硫酸钙含量较高、细颗粒、含有一定游离水的再生石膏资源。在环保意识日益增强的时代，它的价值越发明显。随着国家改革法规的颁布和实施，国内很多燃煤热电厂纷纷建立烟气脱硫装置，脱硫石膏的产量也在快速增长，它的应用已提到日程上来。脱硫石膏与天然石膏都是二水硫酸钙，其物理、化学特征有共同规律，煅烧后得到的建筑石膏粉和石膏制品在水化动力学，凝结特性、物理性能上也无显著的差别。但作为一种工业副产石膏，它具有再生石膏的一些特性，和天然石膏有一定的差异。经初步应用体会到在原始状态、机械性能和化学成分特别是杂质成分上与天然石膏有所差别。导致脱水特征、易磨性及煅烧后的建筑石膏粉在力学性能、流变性能等宏观特征上与天然石膏有所不同。3.2脱硫石膏的特点及其利用原则脱硫石膏的性质虽然因其石灰石粉的性质的不同有所差异，但是总体来讲与天然石膏相比，脱硫石膏的CaO等的含量都要比天然石膏高的多，可见脱硫石膏的纯度较高；脱硫石膏物理、化学特征和天然石膏具有共同的特点，同时粒度比较均匀，水吸附性较高。1、脱硫石膏与天然石膏的相同点（1）水化动力学和凝结特征一致；（2）主要矿物相、转化后的五种形态、七种变体物化性能一致，脱硫石膏完全可以代替天然石膏用于建筑材料和陶瓷模具；（3）两者均无放射性，不危害健康。2、脱硫石膏与天然石膏的不同点（1）原始物理状态不一样：天然石膏是粘合在一起的块状，而脱硫石膏以单独的结晶颗粒存在；脱硫石膏杂质与石膏之间的易磨性相差较大，天然石膏经过粉磨后的粗颗粒多为杂质，而脱硫石膏其颗粒多的却为石膏，细颗粒为杂质，其特征与天然石膏正好相反；39 南京工业大学学士学位论文（2）颗粒大小与级配：烟气脱硫石膏的颗粒大小较为平均其分布带很窄，高细度（200目以上）、颗粒主要集中在30-60μm之间，级配远远差于天然石膏磨细后的石膏粉。因此，现有的以天然石膏为原料的熟石膏的煅烧设备和生产工艺并不能完全照搬，要采用针对化学石膏设计的生产工艺和设备；比如，脱硫石膏不适合流态化煅烧设备，因为它粒径太小，还未烧就很容易被吹出来了；还如，用天然石膏生产高强石膏的蒸压釜，脱硫石膏就无法直接放入蒸压；另外脱硫石膏粒径分布非常狭窄，加工成熟石膏粉后，必须要对其进行粉磨改性、产生级差，才能使其具有更好的凝结强度；而在粉磨改性中，碾压力形成级差产生的改性效果不好，而劈裂力形成的效果最好，碰撞力次之；因此，改性磨的选择要注意它的力学特点。脱硫石膏与天然石膏比较天然石膏与脱硫石膏的化学成分及细度见表1、表2。表1　天然、脱硫石膏化学成分及细度项　　目CaOSiO2Al2O3SO3Fe2O3MgOLoss筛余(45μm)/%天然石膏31.54.31.7341.11.151.3017.28.8脱硫石膏31.62.70.742.40.51.019.21.0表2　颗粒粒径分布粒度/μm806050403020105天然石膏筛余/%10.94.79.54.914.415.520.012.7脱筛石膏筛余/%5.015.58.321.931.015.71.70.4注：天然石膏中未计入8.8%大于80μm的颗粒。结论脱硫石膏与天然石膏化学组成相差不大，品质相当；但天然石膏的杂质以粘土矿物为主，磨细后颗粒较大，在水化时一般不能参加反应，因而性能在一定程度上不及脱硫石膏。（3）高含水量,流动性差，只适合皮带输送。（4）杂质成分上的差异，导致其脱水特性、易磨性及煅烧后的熟石膏粉在力学性能、流变性能等宏观特征上的不同。39 南京工业大学学士学位论文（5）脱硫石膏的产出在全国分布比较均匀，特别是石膏产品大量消费地的东部发达地区脱硫石膏的产量也很大，而且脱硫石膏的品位又很高，一般都在90%以上；这样就弥补了我国高品位的天然石膏储量小、产量低、其产品远离消费地的重大缺陷。2、脱硫石膏的利用原则（1）坚持扩大利用、高效利用、清洁利用、物尽其用的原则，重点推进量大面广、资源化潜力大的脱硫石膏回收与再生利用,合理延长产业链,开发高附加值的综合利用产品,减少二次污染,提高资源利用效率,实现经济效益、社会效益、环境效益的有机统一。（2）坚持市场导向原则，因地制宜，产销对路，确定脱硫石膏综合利用的优先发展领域，提高资源利用效率、减少废弃物排放的重要措施，成为企业健康发展的驱动力。（3）综合考虑，脱硫石膏深加工生产线要与电厂烟气脱硫系统有机结合，无缝衔接；同时脱硫石膏深加工生产不能产生新的污染源，尽可能利用电厂的余热为热源。3、脱硫石膏的直接利用（1）经过干燥后可用作水泥缓凝剂；（2）经过配制后可用作盐碱地的改良。3.3我国脱硫石膏综合利用情况国内对脱硫石膏的综合处理和应用已经起步，脱硫石膏的应用蕴藏着巨大的市场机遇，对于江苏、浙江、广东等天然石膏匮乏的地区，脱硫石膏的大量出现为以石膏为原材料的企业带来了商业机会。脱硫石膏可以用做制造石膏砌块、腻子石膏、模具石膏、纸面石膏板以及水泥等建材产品，但是目前能大量使用的限于制造纸面石膏板和作水泥缓凝剂。1．用于制造石膏砌块。我国虽在外墙建设中大力推荐以石膏砌块代替实心粘土砖，但目前最大的石膏砌块生产线仅30万平方米，每年约可利用脱硫石膏2万吨（湿基），大部分生产线都是10万平方米以下的小生产线，用量不大，市场未推开。39 南京工业大学学士学位论文2．用于制造腻子石膏和粉刷石膏。全国目前腻子石膏的使用量仅10万吨左右，粉刷石膏的用量与此相当，用量太小，推广价值不大。3．用于制造模具石膏。我国模具石膏市场较大，但是目前用脱硫石膏制造模具石膏还存在技术工艺和脱硫石膏白度的问题，工艺不成熟，有待进一步开发新技术。4．用于作水泥缓凝剂。目前脱硫石膏作水泥缓凝剂是先把脱硫石膏制成球状，增加了制造成本，降低了经济效益。更为经济的途径是开发直接利用工艺技术，开发该项技术首先要解决湿基脱硫石膏粘球磨机的问题。对水泥行业来说，作水泥缓凝剂是脱硫石膏最主要的应用方式。我国的脱硫石膏主要集中在东部沿海地区，2006年我国水泥产量约13亿吨，仅东部地区就有8亿吨。按照4％的添加量计算，如果全部用脱硫石膏代替天然石膏作为缓凝剂，一年可消化脱硫石膏3200万吨，完全可以解决目前脱硫石膏的利用问题。5．用于制造纸面石膏板。制造纸面石膏板是脱硫石膏另一个大量使用的途径，国外脱硫石膏一般也是用于制造纸面石膏板。预计今年我国纸面石膏板总产销量能够达到7.5亿平方米，按照每平方米使用10公斤湿基脱硫石膏计算，一年可消化脱硫石膏750万吨。我国纸面石膏板需求量还在以年20％左右的速度增长，脱硫石膏利用潜力很大。我国建设的纸面石膏板生产线已有使用脱硫石膏代替天然石膏的成功先例。山东泰和集团从1999年开始研究利用工业副产石膏制造纸面石膏板工艺技术，在江苏江阴的两条年产3000万平方米的纸面石膏板生产线年可利用脱硫石膏60万吨，制造纸面石膏板6000万平方米。泰和还先后与多家电厂合作投资建设四条年产2500-3000万平方米的生产线利用电厂脱硫石膏。一些外国公司也准备在中国建设生产基地大量利用脱硫石膏。6．用作土壤改良剂。上海等地有用做海滩盐碱地改良的报道，但未见真正实施的报道。这一方法虽具理论可行性，实践上还有很多问题有待解决。3.4加快推进脱硫石膏综合利用的建议39 南京工业大学学士学位论文脱硫石膏虽然与天然石膏品质相当，加快其综合利用的进程，需进一步加强宣传，加大相关应用处理技术的研发和产品有效市场的培育。为此，建议：（1）进一步限制粘土砖，大力推广新型建材。粉刷石膏、腻子石膏、石膏砌块等都是非常好的新型建材产品，但是市场很小，无法进行大规模生产。（2）加快脱硫石膏应用技术的开发。如模具石膏等的市场应用量非常广泛，但模具石膏主要用块状石膏来制造，目前还没有更好的办法来解决这个问题；水泥生产中解决脱硫石膏粘球磨机的问题也需要抓紧研发。（3）加大对脱硫石膏利用的政策支持力度，进一步完善和落实资源综合利用税收优惠政策。（4）加大监控力度，保证电厂脱硫设备正常运行，确保下游资源综合利用企业的原材料供给。电厂脱硫设备不能正常运行存在以下原因，一是脱硫设备公司良莠不齐，部分工程质量不过关，导致出现故障停止脱硫，或是由于对国外技术和设备依赖度较高，出现故障后难以及时修复导致停止脱硫；二是电价政策不能及时到位；三是环保执法不严格，对脱硫设施日常运行缺乏监管或监管不到位；四是部分电厂为获经济利益，故意停运脱硫设施。39 南京工业大学学士学位论文第四章转筒干燥机的设计计算4.1已知条件被干燥物料名称脱硫石膏流向逆流物料进口含水量25%物料出口含水量10%产量7000kg/h相对密度1.77物料人口温度θ1=40℃物料出口温度θ2=50℃空气速度3kg/(s.m2)空气温度t0=27℃湿球温度tw=17℃热空气进口温度t1=150℃干焕器出口空气温度t2=60℃硫酸铵的比热容cs=2kJ/kg℃硫酸铵的堆积密度ρ=900kg/m34.2物料衡算和热量衡算1.水分蒸发量G1=10000kg/h/3600=2.78kg/sW1=25%W2=10%将湿基含水量换算成干基含水量：C1==0.33kg(水)/kg(绝对干料)C2==0.11kg(水)/kg(绝对干料)39 南京工业大学学士学位论文绝对干料量GCGc=G1(1-W1)=2.78(1-0.25)=2.09kg/s则水分蒸发量：W=Gc(C1-C2)=2.09(0.33-0.11)=0.46kg/s2.空气消耗量t0=27℃，tw=17℃,由I-x图可查得x0=0.01kg/kg干空气，t1=150℃,x1=x0=0.01kg/kg干空气。由I-x图可查得tw=30℃,Cs=2kJ/kg•℃，θ1=40℃，θ2=50℃，t2=60℃。由于此时无法求出离开干燥器时的x2,所以要由热量衡算求出空气消耗量L，kg/s,Cw=4.2kJ/kg·℃。(1)q1——蒸发水分所需的热量q1=W(2491+1.926t2-4.187θ1)=0.46×（2491+1.926×60-4.2×40）=1121.74kJ(2)q2—物料升温（由θ1升到θ2）所需的热量q2=GcCm(θ2-θ1)=Gc(Cs+C2Cw)(θ2-θ1)=2.09×（2+0.11×4.2）×(50-40)=51.5kJ(3)q3—热损失q3=0.2(q1+q2)=0.2(1121.74+51.5)=234.6kJ需要总热量：q=q1+q2+q3=1121.74+51.5+234.6=1407.8kJ(4)空气消耗量L=39 南京工业大学学士学位论文4.3设备参数计算和确定1．转筒的直径D转筒的直径可根据空气的最大流量计算，空气离开转筒时的流量为：式中，为离开干燥器尾气湿度，干空气，为速度，。取筒体直径2.容积传热系数℃）3.转筒长度物料在转筒内的每一部分都有水分蒸发，为了计算方便，可将物料在转筒中的移动分成三段。（1）预热段长设预热段内加热损失为20%，则预热段内空气传给物料的热量为：为热空气在预热段下降后的温度，由下式求得：39 南京工业大学学士学位论文（2）蒸发段长在蒸发段内，水分蒸发量为0.46kg/s,蒸发温度在。此时水的蒸发潜热。此段内的热量按式（8-16）：（3）加热锻长加热段内物料自升至。此段内热量为:(4)总长,取。39 南京工业大学学士学位论文4.转筒的转速n和倾斜率S的选择筒体转速一般为当时，筒体的倾斜度一般为取倾斜角,斜率。5.停留时间式中，，，，，，。6.填充率检验式中——每秒钟的加料体积，——转筒体积,调整填充率到8%。4.4筒体设计筒体跨距一般取（0.56~0.6)z,取0.56。筒体材料取Q235A,取支点跨距39 南京工业大学学士学位论文1.筒体最小壁厚计算式中——筒体半径，——筒体材料在操作温度下的屈服应力，（系温度为150时的）；——抄板与筒体壁重量比的系数，对于升举式抄；——材料腐蚀裕度，；。2.筒体载荷计算参考筒体最小壁厚计算，再根据表8-8确定筒体厚度为。（1）筒体自重筒体自重的估算式中，。考虑滚圈下垫板加厚等，单位长度重量取（2）物料重量式中，为物料容重，。39 南京工业大学学士学位论文（3）齿圈质量设齿轮位置在靠近托轮1.8m处。3.筒体弯矩与应力计算支点跨距均布荷重(1)由均布荷重引起的最大弯矩（2）由集中载荷引起的弯矩式中a=1800mm,b=12200mm,L=Zm=14000mm,p=p1=15Kn假设均布载荷引起的弯矩和集中载荷引起的弯矩作用在同一面上，则（2）计算弯曲应力式中39 南京工业大学学士学位论文2.筒体变形计算（1）轴线挠度计算式中E—材料弹性模数，I—筒体惯性矩，（2）悬伸端挠度计算式中，3.截面变形的筒体计算39 南京工业大学学士学位论文式中Q—托轮处支点反力，RC—平均半径，Dr—滚圈直径，Ir—截面惯性矩，h—滚圈断面高度，Br—滚圈宽度，按式8-50：则39 南京工业大学学士学位论文则：2.筒体热膨胀伸长计算按式8-46：式中，4.5滚圈设计1.滚圈与托轮材料的确定滚圈材料用ZG310-570正火托轮材料用ZG340-640正火许用接触应力2.滚圈、托轮接触应力计算查滚圈、托轮许用接触应力滚圈截面设计∴式中——滚圈截面高度，;——筒体厚度，；39 南京工业大学学士学位论文——垫板实际厚度，；——常温时滚圈与垫板的半径间隙，mm。式中，为垫板外径，。∴则托轮直径取。滚圈质量验算式中——铸钢密度，；——滚圈截面积，；——滚圈平均半径，。3.校核弯曲应力式中——支点反力，；——滚圈半径，。∴39 南京工业大学学士学位论文式中——滚圈断面模数，4.6托轮及轴承计算1.托轮托轮直径托轮宽度式中，为筒体轴向串动量，取托轮结构尺寸轮缘厚度轮壳直径辐板厚度轮壳宽度筋块数n=16块筋厚度39 南京工业大学学士学位论文轴向串动量两侧总和2~32.托轮轴托轮轴采用心轴式结构式中————轴承跨距，——轴承结构宽度，取3.滚动轴承计算式中——寿命系数，，取速度系数，——轴承转速，即托轮转速，——载荷系数，；——温度系数，——当量载荷，；——径向载荷，；39 南京工业大学学士学位论文——轴向载荷，；由轴承样本确定：——径向系数1，——轴向系数2——介质系数0.32，选用单列圆锥滚子轴承，型号323244.轴的弯矩核算为轴的断面模数，4.7挡轮及轴的计算1.挡轮挡轮材料选用ZG340-640，挡轮许用接触应力值为挡轮接触许用应力，2.挡轮受力按普通挡轮推力39 南京工业大学学士学位论文式中——回转部分重量，;——滚圈与拖轮的摩擦系数，,取取3.挡轮参数的确定由接触强度确定直径式中——弹性模数，；——挡轮厚度，挡轮大端直径又：则选取39 南京工业大学学士学位论文4.挡轮轴及轴承的选择（1）挡轮轴向力挡轮推力（2）轴的计算挡轮轴的初步确定（按滑动轴承计算）挡轮转速按式8-97计算：为轴衬单位许用压力，取轴瓦长度取1则(3)轴颈剪切的验算采用空心轴，材料用45钢，按式8-98验算：（4）弯曲应力计算4.8传动装置的确定设计依据39 南京工业大学学士学位论文1.传动功率的确定设计依据：(物料休止角)（1）用佐野公式计算（8-23）式中——筒体直径，；——筒体长度，；——物料容重，；——筒体转速，；——充满度系数，；——按填充系数查阅的计算角度，时，；——粉粒体的休止角，——转动部分质量，——圆筒内物料质量，——滚圈与托轮之间的接触角，；——圆筒的倾斜角，39 南京工业大学学士学位论文——摩擦系数，——托轮轴轴承处直径，电动机功率由于减速机与传动装置的动力损失为10%，电功率为选用(2)采用杜马公式计算式中——直径，；——长度，；——转速，；——物料容重，；——填充系数，；——升举式抄板系数，。则选用电机功率为37kW。结论：39 南京工业大学学士学位论文选用电动机2.传动装置的确定总速比一般齿轮比为7~8，取则减速机速比按功率为37kW、进轴转速为1500r/min、速比为50选用减速机。3.齿轮的计算根据表8-29和8-30确定。则取则取小齿轮齿数取一般优先采用奇数值，所以取按接触强度计算齿圈宽度按式8-113计算：式中——按计算功率加上一定余量，；——集中载荷系数，取1.05~1.1，；39 南京工业大学学士学位论文——动载荷系数，当齿轮圆周速度低时（一般小于）可取；转速度较高时，，所以取；——许用接触应力，齿轮材料ZG310-570正火；——传动效率，取4.9转筒干燥机试机及使用注意事项　　安装好的烘干机应进行不少于4小时的空机试运转，试运转工作中发生不正常情况应及时处理。　　试运转结束后再次拧紧全部连接螺栓，检查并补足润滑油，试动转正常后即可进行负荷试车。　　负荷试机前应对各附属设备单机空车试运转。单机试车成功后即转入联合试车。　　点燃热风炉烘干机预热，并同时开转烘干机，禁止筒体不转加热，防止筒体弯曲。　　根据预热情况，逐步向烘干筒内加入湿物料，根据排出物料的含水分情况，逐步增加喂料量。烘干机预热需要有个过程，热风炉也应有个预热过程，禁止突然大火猛烧。防止局部过热，热膨胀不均匀而造成损坏。　　燃料燃值的高低、各部分保温质量的优劣、湿物料含水分的多少、喂料量的均匀程度，影响到烘干产品的质量，影响到燃料的消耗量。所以使各部分尽可能达到最好状态是提高经济效益的有效途径。39 南京工业大学学士学位论文　　在工作状态，托轮机架内应装满冷却水。各润滑部位应及时加油。　　停车时应先把热风炉熄火，烘干筒应继续转动直至冷却到接近外界温度时才能停车。禁止高温停车，防止筒体弯曲变形。　　遇到突然停电，应立即把热风炉熄火，停止喂料，每隔15分钟盘动筒体转半圈，直至筒体冷却为止。此项操作规程应有专人认真负责，违犯此项规程将会造成筒体弯曲。筒体严重弯曲将会使烘干机无法正常使用。　　4.10转筒干燥机可能发生的故障及处理方法　　排出的物料含水分过高。此时应增加燃料使用量或同时减少喂料量。排出的物料含水分过低。此时应减少燃料的使用量或同时增加喂料量。此项操作应逐步调整至合适状态。大幅度地调整将会造成排料含水分的忽高忽低，达不到产品质量要求。　　两个挡轮反复受力较大。这种现象应检查托轮与支承轮带的接触情况。同一组托轮不平行或两个托轮的连线与筒体轴线不垂直，都会造成挡轮受力过大，同时也会造成托轮不正常磨损。　　这种现象往往是安装精度偏低或螺栓松动，在工作中托轮偏离正确位置所致。只要恢复托轮到正确位置，此现象即能消失。　　运转中大小齿轮发出不正常声音。些时应检查大小齿轮的啮合间隙。调整合适即能恢复正常。小齿轮磨损严重应及时更换。齿轮罩密封良好，防止灰尘进入，润滑油充足、润滑可靠是提高齿轮使用寿命的关键。大齿轮罩内应添加厚质齿轮油或黑油。39 南京工业大学学士学位论文结束语本次毕业设计的题目是转筒干燥机的设计。对我来说是一个很陌生的东西，在大学四年里都没有接触过，但在我翻阅大量资料和老师地指导下，基本圆满完成既定的目标。由于毕业设计的时间有限，我的设计指针对转筒干燥机的烘干部分进行了设计，所以比较简单，如果有同学继续设计这一课题，希望在条件允许的情况下能完善系统，把其他部分也设计在一起，把此设计弄得更加完满。我在完成毕业论文时，充分发挥了积极性，把在大学期间的知识灵活运用于其中，也拓展了自己的知识面，提高了学习热情。在这期间，也和身边的同学形成了良好的互学互助关系，再次让我感到了团结的力量。有了这样一段经历在面对即将要从事的工作无疑给了我充足的自信。在以后的工作实践中我会一直致力于知识理论的学习，不断充实自己，提高自己，完善自己。39 南京工业大学学士学位论文参考文献[1]马功勋，工程力学.东南大学出版社,2003.[2]桐泶良三.干燥装置手册1986[3]潘永康.现代干燥技术1998[4]金国淼.干燥设备2002[5]张鑫.回转圆筒烘干机的应用与发展1992(4)[6]申国其，郝巧玲.滚筒干燥装置结构特点及干燥理论[J].山西农业大学学报,1994,(02).[7]马殿举,邵泽波,崔柯.回转圆筒筒体强度计算方法的探讨[J].吉林化工学院学报,1991,(01).[8]武良能.低速回转圆筒主要参数的确定[J].重型机械,1983,(03).[9]高志友.活性白土生产用转筒干燥机改进设计[J].非金属矿,1999,(02).[10]邓育新,陈景华.提高回转烘干机的效率[J].盐城工学院学报,1998,(04).[11]黄志刚,朱慧,朱清萍,王晶,熊光洁,李栋.转筒干燥机的试验研究[J].食品工业科技,2005,(01).[12]康运华,陈守明.如何提高烘干机的热效率[J].云南建材,1998,(04).[13]施小芳,叶长燊.并流回转干燥器优化设计研究与软件开发[J].福州大学学报(自然科学版),2001,29(2):199-123.[14]王英,段鹏选,张晔.烟气脱硫石膏的基本性能研究[J].中国水泥,2009,(01).[15]秦莉莉,孙立艳.脱硫石膏的组成及应用[J].资源节约与环保,2007,(03).[16]成先红,张梅.脱硫石膏在我国推广应用的技术和市场前景分析[J]矿冶,1999,(04).[17]赵鹏高.烟气脱硫石膏的综合利用──现行实践综述和市场潜39 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