高温焙烧炉简体的设计.pdf

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1、170化工机械2011年高温焙烧炉简体的设计罗建民+1秦云龙2赵旭2(1．内蒙古自治区机械设备成套局；2．天华化工机械及自动化研究设计院)摘要通过分析设计条件，结合现有设计标准，确定了高温焙烧炉筒体相对优化的设计方案，并进行了相关的设计计算。关键词焙烧炉筒体设计中图分类号TQ052．6文献标识码A文章编号0254石094(2011)02-0170m3在制造某种炼油催化剂载体时需要采用高温焙烧的工艺来保证其化学、物理等方面的性能，高温焙烧炉就是该焙烧工艺中的关键设备，同一般焙烧炉相比。此高温焙烧炉具有筒体设计温度高、物料具有

2、腐蚀性且密度小、所需焙烧时间长和设备设计处理量大的特点。为此，笔者结合现有设计标准，制定了高温焙烧炉筒体的设计方案。1设计原则和相关参数高温焙烧炉筒体设计过程中，突出的问题有：a．筒体温度高，物料具有腐蚀性，一般耐热钢不能满足要求，需要选择特殊耐热耐腐蚀材料；b．焙烧时间长，处理量大，导致筒体尺寸加大和支撑距离增加，高温下机械性能难以保证；c．材料特殊，设备投资费用高。针对上述问题，制定相应的设计原则为：a．要保证物料处理量和停留时间，同时满足焙烧温度的要求；b．应尽量减小设备长径比，从而减小其跨距，满足设备强度要求；c．

3、减少贵重金属的使用，节省投资。高温焙烧炉设计参数如下：物料堆比500—700kg／m3装填系数不大于15％处理量840kg／h(湿基)物料在炉内停留时间300min焙烧温度980qc加热方式电加热物料自然倾角4002设计方案确定2．1设计参数分析2．1．1处理量高温焙烧炉处理量的计算式为：G=筹磐(1)式中G——处理量，kg／h；D——筒体内径，m；￡——筒体长度，m；卜填充率；p——物料密度，kg／m3；忌．——结构影响系数；t——停留时间，min。由式(1)分析可知，在停留时间、填充率和物料密度一定时，高温焙烧炉的处理

4、量与筒体长度和直径有关，增大直径可减小筒体长度。2．1．2停留时间物料在筒体内的停留时间与筒体长度、内径、转速、水平倾角、结构(有无抄板)及物料的自然倾角等因素有关。简体内无抄板物料停留时间为：¨墨(塑±型(2)‘-。嚣历磊孟【z)式中t．——物料停留时间，min；}罗建民，男，1962年11月生，高级工程师，总经理。内蒙古自治区呼和浩特市，o10050。第38卷第2期化工·机械171口——物料自然倾角，(。)；a——水平倾角，(o)。简体内有抄板物料停留时间为：12_m‘西孟(3)式中o：——物料停留时间，min；m，后

5、——系数。比较式(2)、(3)，得：旦：盟坐f41‘2324m^、’本焙烧炉筒体内抄板形式采用并举式，载气流向为逆流，故取m=0．5，忌兰2，并带入式(4)得詈=羔-o．2。由此可知，设计中物料在无抄板筒体内停留时间少于有抄板筒体内的停留时间。因此，为保证物料在简体内的停留时间，在计算筒体参数时，应按照式(2)进行计算。2．1．3物料焙烧温度物料的焙烧温度与处理量、停留时间以及加热功率有关，其中处理量与停留时间为设计条件，加热功率根据热平衡和热效率的计算所得。本文所述设备为电加热方式，采用电阻丝加热，因此在确定简体参数后还

6、应核对炉膛内的空间是否满足电阻丝排布要求。’2．1．4材料使用量简体材料使用量与简体表面积及厚度有关，计算式为：C=A6=1rD彬l000(5)式中C——简体材料体积，m3；A——筒体内表面积，m2；艿——筒体壁厚，mm。由于筒体内容积已确定，即孚D2工为定值，因此通过增大筒体直径可减少简体材料的使用量。2．2筒体参数计算根据以上分析，首先通过筒体无抄板停留时间公式(2)计算最小长径比，再通过处理量公式(1)计算简体参数。由筒体内无抄板物料停留时间公式(2)推导可得长径比计算公式：吉=等字㈩D口+24、。代入设计参数，确定

7、最小长径比吉=坐卫黑等型坐：9．3，￡：9．3D。——1而忑r一2，·j，L2y·ju。通过处理量公式(1)计算筒体直径及长度，即：图l筒体结构示意图镍基合金Inconel600是一种标准的耐热、耐腐蚀和高强度的工程材料，在高温环境或腐蚀溶液中具有极好的抗氧化性能，能抵抗各种硫化合物的腐蚀，也能抵抗氯化物离子应力腐蚀裂纹，具有良好的机械性能和加工性能。高温下该合金的退火态和固溶态在空气中具有很好的抗氧化剥落性和高强度，在连续的空气氧化环境下，耐受温度可以达到l100℃。而310s在980℃以下，抗氧化性能好和蠕变强度高，使

8、用温度超过980qC，性能急剧下降。鉴于该设备的运行工况以及其运行的重要性，简体材料选用镍基合金Inconel600。3校核计算3．1筒体强度校核采用简体厚度为20mm，则筒体的单位长度载荷为：q。=0．242x(1000D+6)x6=10260N／m筒体内单位长度物料载荷为：口。：；磐：2089N／m