高溫焙燒爐簡體的設(shè)計.pdf

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1、170化工機械2011年高溫焙燒爐簡體的設(shè)計羅建民+1秦云龍2趙旭2(1．內(nèi)蒙古自治區(qū)機械設(shè)備成套局；2．天華化工機械及自動化研究設(shè)計院)摘要通過分析設(shè)計條件，結(jié)合現(xiàn)有設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，確定了高溫焙燒爐筒體相對優(yōu)化的設(shè)計方案，并進行了相關(guān)的設(shè)計計算。關(guān)鍵詞焙燒爐筒體設(shè)計中圖分類號TQ052．6文獻標(biāo)識碼A文章編號0254石094(2011)02-0170m3在制造某種煉油催化劑載體時需要采用高溫焙燒的工藝來保證其化學(xué)、物理等方面的性能，高溫焙燒爐就是該焙燒工藝中的關(guān)鍵設(shè)備，同一般焙燒爐相比。此高溫焙燒爐具有筒體設(shè)計溫度高、物料具有

2、腐蝕性且密度小、所需焙燒時間長和設(shè)備設(shè)計處理量大的特點。為此，筆者結(jié)合現(xiàn)有設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，制定了高溫焙燒爐筒體的設(shè)計方案。1設(shè)計原則和相關(guān)參數(shù)高溫焙燒爐筒體設(shè)計過程中，突出的問題有：a．筒體溫度高，物料具有腐蝕性，一般耐熱鋼不能滿足要求，需要選擇特殊耐熱耐腐蝕材料；b．焙燒時間長，處理量大，導(dǎo)致筒體尺寸加大和支撐距離增加，高溫下機械性能難以保證；c．材料特殊，設(shè)備投資費用高。針對上述問題，制定相應(yīng)的設(shè)計原則為：a．要保證物料處理量和停留時間，同時滿足焙燒溫度的要求；b．應(yīng)盡量減小設(shè)備長徑比，從而減小其跨距，滿足設(shè)備強度要求；c．

3、減少貴重金屬的使用，節(jié)省投資。高溫焙燒爐設(shè)計參數(shù)如下：物料堆比500—700kg／m3裝填系數(shù)不大于15％處理量840kg／h(濕基)物料在爐內(nèi)停留時間300min焙燒溫度980qc加熱方式電加熱物料自然傾角4002設(shè)計方案確定2．1設(shè)計參數(shù)分析2．1．1處理量高溫焙燒爐處理量的計算式為：G=籌磐(1)式中G——處理量，kg／h；D——筒體內(nèi)徑，m；￡——筒體長度，m；卜填充率；p——物料密度，kg／m3；忌．——結(jié)構(gòu)影響系數(shù)；t——停留時間，min。由式(1)分析可知，在停留時間、填充率和物料密度一定時，高溫焙燒爐的處理

4、量與筒體長度和直徑有關(guān)，增大直徑可減小筒體長度。2．1．2停留時間物料在筒體內(nèi)的停留時間與筒體長度、內(nèi)徑、轉(zhuǎn)速、水平傾角、結(jié)構(gòu)(有無抄板)及物料的自然傾角等因素有關(guān)。簡體內(nèi)無抄板物料停留時間為：¨墨(塑±型(2)‘-。囂歷磊孟【z)式中t．——物料停留時間，min；}羅建民，男，1962年11月生，高級工程師，總經(jīng)理。內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市，o10050。第38卷第2期化工·機械171口——物料自然傾角，(。)；a——水平傾角，(o)。簡體內(nèi)有抄板物料停留時間為：12_m‘西孟(3)式中o：——物料停留時間，min；m，后

5、——系數(shù)。比較式(2)、(3)，得：旦：盟坐f41‘2324m^、’本焙燒爐筒體內(nèi)抄板形式采用并舉式，載氣流向為逆流，故取m=0．5，忌蘭2，并帶入式(4)得詈=羔-o．2。由此可知，設(shè)計中物料在無抄板筒體內(nèi)停留時間少于有抄板筒體內(nèi)的停留時間。因此，為保證物料在簡體內(nèi)的停留時間，在計算筒體參數(shù)時，應(yīng)按照式(2)進行計算。2．1．3物料焙燒溫度物料的焙燒溫度與處理量、停留時間以及加熱功率有關(guān)，其中處理量與停留時間為設(shè)計條件，加熱功率根據(jù)熱平衡和熱效率的計算所得。本文所述設(shè)備為電加熱方式，采用電阻絲加熱，因此在確定簡體參數(shù)后還

6、應(yīng)核對爐膛內(nèi)的空間是否滿足電阻絲排布要求?！?．1．4材料使用量簡體材料使用量與簡體表面積及厚度有關(guān)，計算式為：C=A6=1rD彬l000(5)式中C——簡體材料體積，m3；A——筒體內(nèi)表面積，m2；艿——筒體壁厚，mm。由于筒體內(nèi)容積已確定，即孚D2工為定值，因此通過增大筒體直徑可減少簡體材料的使用量。2．2筒體參數(shù)計算根據(jù)以上分析，首先通過筒體無抄板停留時間公式(2)計算最小長徑比，再通過處理量公式(1)計算簡體參數(shù)。由筒體內(nèi)無抄板物料停留時間公式(2)推導(dǎo)可得長徑比計算公式：吉=等字㈩D口+24、。代入設(shè)計參數(shù)，確定

7、最小長徑比吉=坐衛(wèi)黑等型坐：9．3，￡：9．3D?！?而忑r一2，·j，L2y·ju。通過處理量公式(1)計算筒體直徑及長度，即：圖l筒體結(jié)構(gòu)示意圖鎳基合金Inconel600是一種標(biāo)準(zhǔn)的耐熱、耐腐蝕和高強度的工程材料，在高溫環(huán)境或腐蝕溶液中具有極好的抗氧化性能，能抵抗各種硫化合物的腐蝕，也能抵抗氯化物離子應(yīng)力腐蝕裂紋，具有良好的機械性能和加工性能。高溫下該合金的退火態(tài)和固溶態(tài)在空氣中具有很好的抗氧化剝落性和高強度，在連續(xù)的空氣氧化環(huán)境下，耐受溫度可以達到l100℃。而310s在980℃以下，抗氧化性能好和蠕變強度高，使

8、用溫度超過980qC，性能急劇下降。鑒于該設(shè)備的運行工況以及其運行的重要性，簡體材料選用鎳基合金Inconel600。3校核計算3．1筒體強度校核采用簡體厚度為20mm，則筒體的單位長度載荷為：q。=0．242x(1000D+6)x6=10260N／m筒體內(nèi)單位長度物料載荷為：口。：；磐：2089N／m