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1、毕业设计GRADUATE DESIGN设计题目：煅烧炉粉体混合器被动轴、齿轮及整体结构设计学生姓名： 专业班级： 学 院： 指导教师： 2012年05月31日2摘要摘要纯碱产品生产的最后一道工序是煅烧。煅烧工艺，设备完善与否对产品质量、能源消耗和操作条件影响甚大。重碱的主要成分为NaHCO3, 其他还有Na2CO3、NH4CO3、NaCL、NH4CL、H2O 等，将含水量大于8%的重碱如直接进入煅烧炉进行煅烧，将造成煅烧炉粘炉，煅烧炉加热管形成严重的结疤，严重影响煅烧炉的正常生产。为改善煅烧工艺条件，这就需要使重碱与返碱进炉前得到充分混合降低水分。目前在世界制碱工业中，一些先进的工业国家均采用
2、“重返碱高效混合器”，则煅烧炉预混器应运而生。其特点是：重碱及返碱混合均匀；结构紧凑，适于大型化；消除了煅烧炉内结球。关于预混器的设计，其主要内容有筒体设计、齿轮和链轮设计、轴承选型、主动轴和从动轴的设计。关键词：重碱煅烧；返碱；煅烧炉预混器；预混器的设计；。IAbstractAbstractThe last process of production of soda ash is calcined. Calcining process, well-equipped or not has a great impact to the quality of products, energy con
3、sumption and operating conditions., The main ingredients of Heavy alkali is NaHCO3, others is Na2CO3 ,NH4CO3 ,NaCL, NH4CL ,H2O. If we put the heavy alkali with more than 8% of water into the calcining furnace to calcined directly, that will cause calcinatory stick furnace, form a serious scarring in
4、 the calciners heating pipe, and has a serious impact to the normal production of calciner. To improve the conditions of calcining process, it is necessary to make Heavy alkali and Fanjian fully mixed before they are put into the furnace to reduce the moisture. Currently, In the the worlds soda indu
5、stry, some of the advanced industrial countries use a efficient mixer of alkali and Fanjian”, The Calciner premixed came into being. Its characteristic is that Heavy alkali and Fanjian is fully mixed; compact; suitable for large-scale; eliminate a calcination furnace cabbage. Premixeds design includ
6、es cylinder design, gear and sprocket design, bearing selection, driving shaft and driven shaft design.Key words: Heavy alkali calcining ;FanJian; Burning premixed furnace ;the design of the products; 目录目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1预混器出现的背景11.2预混器的结构特点11.3预混器的特点及作用21.4预混器的保养41.5煅烧炉预混器存在的问题及改造5第2章 预混器的筒
7、体设计7第3章 预混器的轴设计93.1功率的确定93.1.1电动机确定93.2 主动轴设计113.2.1实心轴部分113.2.2空心轴部分153.2.3轴的校核183.3被动轴的设计223.3.1 实心轴部分223.3.2空心轴部分25第4章 预混器的传动设计324.1齿轮的设计324.1.1按齿面接触疲劳强度计324.1.2确定几何尺寸334.1.3校核齿根弯曲疲劳强度33第5章 预混器的附件设计355.1支座选型及校核35结论38参考文献39谢 辞411第1章 绪论第1章 绪论1.1预混器出现的背景重碱煅烧是纯碱生产工艺中的最后工序，也是一个很重要的工序，这个工序的工艺、设备完善与否对产品
8、质量、能源消耗和操作条件的关系很大。重碱的主要成分是NaHCO3，其次还有Na2CO3、NH4HCO3、NaCl、NH4Cl、H2O等，其中水分在1719%（重量），由于过高水分和氯离子的存在，直接进入煅烧炉会在炉内壁形成结疤或出碱球，影响产品质量。实践证明，没有沾碱危险的重碱进入煅烧炉前必须加入反碱以使水分降低到8%以下。侯德榜说过：“煅烧炉操作的全部诀窍在于适量反碱”。【1】反碱是从煅烧炉内直接取出，再从产品中分离出来的部分。反碱加入量的多少与重碱投入量、重碱含水量有直接关系。在煅烧操作中重碱与返碱混合方式主要有以下三种【2】：(1)在煅烧炉前部进碱铰龙设有预混段。返碱和重碱分别通过返碱加
9、料器和气封转动阀送到进料预混段混合再经进料送入煅烧炉。进碱铰龙既起到了输送的作用也起到了混合作用。这种方式由于返碱与重碱混合时间短促，不能完全混合，所以，即使是每吨纯碱加入了3吨返碱，仍难以避免结疤、结球，造成操作条件恶化，影响传热，增加热量消耗。(2).自身返碱混合式。这种混合方式是在炉体自身设有返碱管，煅烧后的纯碱经返碱管返回到炉头与重碱混合，降低水份，又分外自身返碱与内自身返碱。外自身返碱是指在炉体外设有返碱管，螺旋在炉体上。内自身返碱是在炉体内有一根返碱管。这种自身返碱混合方式操作难度较大，易造成返碱管堵。(3).外预混式。这种混合方式是在煅烧炉外有专门的预混装置预混器。重碱和返碱分别
10、通过气封转动阀和返碱加料器运到预混器，达到充分混合的目的。依据重碱水份和重碱投入量的多少，通过返碱加料器控制返碱量的多少。1.2预混器的结构特点预混器结构为在钢板外壳中装有两根平行轴，一根主动轴由电动机经减速机带动、另一根为从动轴，由主动轴经齿轮带动，两轴转动方向相反。两轴上均带有按一定距离、一定角度布置的桨叶。轴转动时带动桨叶做圆周运动，按一定配比进入器内的重碱与返碱在桨叶的搅动下进行混合【3】，借助于有一定角度的桨叶的作用，混合物料沿轴向向出料端移动，从而完成重碱与返碱的混合作用。预混器的关键部件是带桨叶的主动轴及从动轴，主动轴与从动轴带桨叶段由无缝钢管制成，其上布有扇形桨叶，桨叶面与轴线
11、的交角成60。轴的桨叶面与轴线的交角刚好相反。这样才能保证主动轴与从动轴运转时使物料向出料向推动，预混器的整体结构如图1.1所示：图1.1 预混器的整体结构图1.3预混器的特点及作用YHQ-4预混器与国内最早的单轴犁刀式预混器相比，具有以下优点：由于采用多组桨叶，混合效果好，混合后无大碱球。搅拌桨直径小，带起碱尘较少，搅拌功率亦较低，但为使预混器在正常停机后顺利启动，故电机配备功率有较大富裕。几年的生产实践证明设置预混器是煅烧技术的一个进步，它有以下作用【4】： （1）改善产品质量，提高产品堆积密度由于预混器中，重碱可以充分的与返碱相混合，形成倍半碳酸钠及一水碳酸钠，反应式为：Na2CO3+N
12、aHCO3=Na2CO3NaHCO32H2O+Q,Na2CO3+H2O=Na2CO3H2O+Q这个过程是化学过程，并不是以简单的返碱去平均重碱中的游离水。由于重碱和纯碱充分混合后，有倍半碳酸钠及一水碳酸钠生成，而一水碳酸钠经煅烧后即为重质纯碱，这正是生产重碱纯碱广泛采用的方法。所在预混器中返碱与重碱能混合充分的条件下，对产品有部分重化作用。（2）消除煅烧炉内结球重碱与返碱在预混中充分混合后，使重碱所带入的游离水变成了结晶水，杜绝了炉内结疤和碱球的生成，可以大大改善操作条件及工人的劳动强度，也为企业取得了效益。（3）减少炉气带碱量传统的工艺煅烧炉出气带有大量颗粒很细堆积密度很小的碱尘，进入旋风分
13、离器予以分离，分离下来的碱尘，经进碱铰龙又被送回煅烧炉，形成了煅烧炉与旋风分离器间的碱尘循环，增加了旋风分离器的负荷和碱损失，而设置预混器后，旋风分离器分离下来的碱尘进入预混器与重碱充分混合，形成一水碳酸钠及倍半碳酸钠，再进入煅烧炉可以防止碱尘循环，减轻旋风分离器的负荷和碱损失。（4）减少返碱量由于重碱和返碱在预混器中充分混合，在混合过程中产生倍半碳酸钠，而形成倍半碳酸钠需要的水量比一水碳酸钠的要大得多，这意味着需要返碱的量可以更少。显然，返碱量的减少，可以提高煅烧炉的生产能力和减少热量损失，降低蒸汽的消耗及返碱输送的电耗。（5）有助于煅烧炉密封，提高炉气浓度由于预混器是将重碱与返碱充分混合，
14、形成一水碱及倍伴碳酸钠之后进入煅烧炉，这时游离水变成结晶，不会再形成结疤，这一点在水合法制重灰得到证实，所以在混合碱出预混器进入进碱铰龙之间，可以设卸料装置进行密封，这样远比重碱返碱只经进碱铰龙直接进炉的密封要好得多。通过以上分析可以看出，设置预混器对煅烧炉的操作，对系统能量消耗及降低职工劳动强度等方面都起到了重要作用确实是煅烧技术的一个进步。1.4预混器的保养煅烧工序是纯碱生产的主要生产工序之一，它的主要任务是对重碱（NaHCO3）进行加热分解，制成Na2CO3。本工序特点是不仅运转设备多，而且大型化，又没有备机【5】，这样，如何对本工序设备进行维护、保养、使设备处于完好状态，保证生产稳定进
15、行，是设备管理人员日常工作的重点，结合本工序生产的特点，以及从事本工序设备管理工作的经验、教训和体会，对本工序设备的维护保养谈几点看法。首先，夯实基础管理：将设备分类建档，制定管理卡片。煅烧工序设备种类多，既有专用设备轻重灰煅烧炉、凉碱炉、又有通用设备泵、风机，还有运输设备皮带机、刮板机、斗提机及螺旋输送机，还包括特殊设备塔、换热器、罐及压力容器、管道。针对这些情况，将设备分类建档，并制定管理卡片，使管理人员能系统了解设备的基本情况，为设备在运行过程中的维护、保养、检修提供技术上的保障。加强培训，精心操作。化工设备的运转具有连续性，而设备的日常维护保养主要靠设备的操作者来完成。因而，就必须对操作工加强培训和教育。在上岗之前对操作工进行技术培训，除了解操作知识和掌握操作技能外，特别强调对设备性能的了解，只有掌握设备的技术特性、使用方法及维护保养知识，才能保证上岗。在日常工作中，成立由主任、技术员组成的培训小组，并设兼教育员，负责培训工作，经常对岗位人员进行叫徐，利用副班组织学习，提高工人的操作水平和对设备维护保养重要性的认识。抓好润滑管理。针对工序运转设备的结构状况及大型运转设备对润滑的特殊要求，编制出本工序润滑管理手册，对每一台设备每一个润
