喷粉罐设计(王磊)

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1、北京科技大学喷粉罐设计任务书指导教师：朱荣教授作者:王磊2010.10北京科技大学目录一、设计任务1二、设计条件1三、设计要求1四、设计内容11喷粉罐类型的选择22喷粉罐容积的计算[2]23喷粉罐几何尺寸的确定[3]34喷粉罐的流态化装置45输送气流速度的确定56粉气比的计算67输送管道的设计[6]68对是否发生堵塞的验证[7]79罐压的计算[8]810阀门、流量计等设备的选取及其功能1211喷粉罐自动控制及操作流程15五、设计总结17六、设计参考资料18北京科技大学一、设计任务设计一个喷粉料为碳粉（平均粒度为60目）的

2、喷粉罐，采用压缩空气作为载气，要求喷吹碳粉的速率为25kg/min，一次加料能够连续喷吹30分钟。二、设计条件本设计基于某钢厂电炉喷吹碳粉系统研发的，该电炉主要的技术参数为：公称容量为70吨，变压器容量60MVA。三、设计要求在现场具有很好的适应性，保证其在高温、多尘等环境稳定可靠的运行。能够均匀稳定的将碳粉喷吹到熔池内，达到节能降耗的目的。（1）喷粉的全过程是完全自动控制：无论是喷粉罐排气、加料、充压，还是喷粉及喷粉流量的调节，能够用计算机自动控制；（2）喷粉流量可以适时调节：完全可以根据用户需要进行流量调节，调节准确

3、稳定，工作可靠，寿命长；（3）喷粉罐采用流态化装置，保证喷吹稳定、脉动小，克服喷碳时出时不出的现象，保证全过程均匀稳定喷碳；（4）对于阀门的选取，保证其有带压多尘的环境中稳定长期工作；四、设计内容喷粉罐的工作特性与喷粉罐的结构有关。空气动力学的因素，对气动罐来说是非常重要的，此外设计喷粉罐时要考虑供气条件、管路长度、物料性能等。喷射冶金工艺对喷粉罐性能的要求：18北京科技大学喷吹过程中，在一定范围内，可调节送粉速度。喷粉罐结构应简单，工作性能可靠，对各种粉料(输送性能)适应性强。喷粉罐是属于高压容器，要求耐压强度比较大。

4、根据题目要求，所吹粉料为碳粉，载气为空气，现将这两种物质的重要物理性质列于下表1和表2。表1空气的物理性质性质分子量密度（kg/m3）粘度，×10-6，kg/m·s空气28.951.2918.192表2碳粉的物理性质性质粒度（m）松装密度（kg/m3）碳粉0.00030.8×1031喷粉罐类型的选择喷粉罐的类型主要分为两种，即上出粉和下出粉两大类。出粉方式为利用通入罐内气体使粉剂沸腾、流态化并加压后利用与输送管道间的差压从粉罐的上部流出。下出粉方式是在粉罐锥体段的下端配设粉管，通过流态化段使粉剂流体化并加压到一定压力后利

5、用差压和粉剂自重使粉剂自粉罐下部流出。他们的区别在于：在输出粉量相等的情况下，上出粉比下出粉所需能量，要略微大一些。当输粉管与载气管汇合部位的压力为零时下出粉罐粉料可以借自重通过机械给粉器流出[1]。对于本喷粉罐的设计，要求喷吹严格，故采用下料均匀稳定度高，粉气控制较精确地锥体型下出料罐。2喷粉罐容积的计算[2]喷粉罐的容积主要决定于金属处理量、粉料的容积比重和耗量，可按下式计算：V=[1+(0.1～0.2)]*Gs/ρ式中：0.1～0.2为喷粉罐松动空间所占的容积率；Gs：为粉料量，ρ18北京科技大学为所喷物料密度。喷

6、吹速率为25kg/min，连续喷吹30分钟，则所需碳粉的质量为：m=25×30=750kg即Gs=750kg。碳粉的密度为：ρc=0.8×103kg/m3，喷粉罐松动空间所占的容积率取0.2。则喷粉罐的体积为：V=(1+0.2)×750/800=1.125m33喷粉罐几何尺寸的确定[3]喷粉罐的罐体通常是圆柱形的，在下部有倒锥体，如图1所示。喷粉罐的主要参数是罐的直径D，高度H，倒锥角。图1喷粉罐结构尺寸的示意图喷粉冶金用喷粉罐的H/D值约为2.1～2.2。通常要求出料速度较大时，H/D取较小值，反之，取较大值。喷粉罐下

7、部的锥度对粉料在罐中的自然下降有很大的影响。为了保证粉料能够从喷粉罐中顺利下降，喷粉罐的锥角与粉料的静止角之间的关系为18北京科技大学依据张信昭编著的《冶金喷粉基本原理》354页表6-2‘某些粉料的松密度和静止角’，取碳粉的静止角=34度。则<112度。选取较小的值有利于粉料的自然下降，但是值过小，会使罐的高度和料柱高度增加，不利于粉料的流态化。因此在设计喷粉罐时要综合考虑各种因素。根据以往喷粉罐的设计，这里取=45度。下面近似计算喷粉罐的直径D。（式1）设H1/D=KD，式中KD为系数，约为1.0～1.5，这里取1.2

8、。由图1可知：将H1和H2值代入式1中可以得到因而得出：把V=1.8，KD=1.2，=45o代入上式得到：D=0.96，实际取直径D为1m。则H1=1.2m，H2=1.2m。经验算，喷粉罐的实际体积为：V实际=1.256m3。4喷粉罐的流态化装置流化装置是喷粉罐中使粉料松动和悬浮的机构，是喷粉罐的核心，它在很大程度上