铁矿石烘干设备的热工分析
铁矿石烘干设备的热工分析
2009年，我公司与中钢公司达成协议，向米塔尔集团哈萨克斯坦钢厂所属阿坦首尔矿区出口一套矿用转筒干燥设备。此种设备采用直接火焰加热的方式烘干铁矿石，并使用布袋除尘器对尾气中的矿粉进行回收。
本次分析通过对加热过程的热工分析计算来最终决定本套设备中最主要的设备燃烧器的确定。
基本设计要求和铁矿石的基本情况
哈萨克斯坦阿坦首尔矿区位于哈萨克斯坦中部，是典型的露天铁矿。所产铁矿石的粒度为0-60mm，密度为4000kg∕m3，堆密度为2700kg∕m3。湿度为8%，0－60mm的颗粒中0－6mm颗粒的含量为30%，粘土含量达到10%。
设计要求为： 产量达到250吨/小时，湿度从初始物料的8％降到2％，标准工况环境温度：20℃。
热工分析及计算
烘干矿料所消耗的总热量Q总计包括：Q1有效利用的热量, 即为对物料加热烘干所需的热量；Q2经烘干筒壁散失的热量；Q3经烟气散失的热量；Q4其他热损失。Q= Q1+ Q2+ Q3+ Q4
Q1有效利用的热量
对矿料烘干加热所需的热量包括两部分，一部分为物料中所含水分的预热和蒸发所需热量（Q水）；一部分为矿料本身的加热所需热量（Q矿）。
Q1=Q水 + Q矿
Q水=1000GCsW(T1-T0) + 1000G(W-W1)[R + C2(Ti-T1)]
G ---- 设计生产能力，T。取250
Cs --- 水的比热，kJ/kg·℃。取4.81
W --- 矿料烘干前含水量，%。取8
W1 --- 矿料烘干后含水量，%。取2
T1 --- 水分蒸发温度，℃。取100
T0 --- 矿料进入滚筒前的环境温度, ℃。取20
R ---- 水的汽化热，kJ/kg·℃。取2269
C2 --- 水蒸汽的比热，kJ/kg·℃。取1.93
Ti ---- 预热并蒸发完水分后的烟气温度，℃。取180
Q水=1000GCsW(T1-T0) + 1000G(W-W1) [R + C2(Ti-T1)]
=1000*250*4.81*8%*(100-20)+1000*250*6%*[2269+1.93(180-100)]
=7696000 + 36351000 = 44047000 kJ
Q矿=1000GCg(1-W)(T2-T0)
G ---- 设计生产能力，T。取250
Cg --- 矿料的比热，kJ/kg·℃。取0.75(假定)
W --- 含水量，%。取8
T2 --- 烘干结束后的矿料温度，℃。取130
T0 --- 矿料进入滚筒前的环境温度, ℃。取20
Q矿=1000GCg(1-W)(T2-T0)
=1000*250*0.75*(1-8%)*(130-20)
=18975000 kJ
则有Q1=Q水 + Q矿
=44047000 + 18975000 = 63022000 kJ
② Q2经筒壁保温层散失的热量
Q2=3600KS(Tδ-T0)
S ---- 烘干筒的表面积，m²。取82.54
Tδ --- 筒壁的平均温度，℃。取250
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