5000t新型干法水泥生產(chǎn)線回轉(zhuǎn)窯工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、X X 理 工 學(xué) 院課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書課程名稱： 新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備 設(shè)計(jì)題目： 5000t/d新型干法水泥生產(chǎn)線回轉(zhuǎn)窯工藝設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 無(wú)機(jī)非金屬材料工程 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 成 績(jī)： 指導(dǎo)教師（簽名）： 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2011.12.192012.01.06 原始資料一、物料化學(xué)成分（%） 成分 項(xiàng)目LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3其它合計(jì)干生料35.8213.232.972.0544.620.250.160.90100熟 料022.345.383.6566.670.580.061.32100煤 灰051.6031.794.143.620.

2、662.295.90100二、煤的工業(yè)分析及元素分析（%）工業(yè)分析（%）Qnet,ar（kJ/kg）MarF.CarAarVar1.0044.7825.5628.6624200元素分析（%）CarHarOarNarSarAarWar60.103.967.910.970.3525.711.00三、熱工參數(shù)1、溫度。入預(yù)熱器生料溫度：50；入窯回灰溫度：50；入窯一次風(fēng)溫度：25；入窯二次風(fēng)溫度：1100；環(huán)境溫度：25；入窯、分解爐燃料溫度：60；入分解爐三次風(fēng)溫度：900；出窯熟料溫度：1360；廢氣出預(yù)熱器溫度：330；出預(yù)熱器飛灰溫度：300。窯尾氣體溫度：1100。2、入窯風(fēng)量比（%）。

3、一次風(fēng)(K1):二次風(fēng)(K2):窯頭漏風(fēng)(K3)=10:85:5。3、燃料比（%）。回轉(zhuǎn)窯(Ky):分解爐(Kf) =40:60。4、出預(yù)熱器飛灰量。0.1kg/kg熟料。5、出預(yù)熱器飛灰燒失量。35.20%。6、各處空氣過(guò)剩系數(shù)。窯尾，y=1.05分解爐出口L=1.15預(yù)熱器出口f=1.40。7、入窯生料采用提升機(jī)輸送。8、漏風(fēng)。預(yù)熱器漏風(fēng)量占理論空氣的比例K4=0.16；提升機(jī)帶入空氣量忽略；分解爐及窯尾漏風(fēng)（包括分解爐一次空氣量），占分解爐用燃料理論空氣量的比例K6=0.05。9、袋收塵器和增濕塔綜合收塵效率為99.9%。10、熟料形成熱。根據(jù)簡(jiǎn)易公式（6-20）計(jì)算。11、系統(tǒng)表面散熱

4、損失。460kJ/kg熟料。12、生料水分。0.2%。13、窯的設(shè)計(jì)產(chǎn)量。5000t/d。目 錄前言 4一、物料平衡、熱平衡計(jì)算 51.1物料平衡計(jì)算 51.1.1 收入項(xiàng)目 51.1.2 支出項(xiàng)目 71.2 熱量平衡計(jì)算8 1.2.1 收入項(xiàng)目 8 1.2.2 支出項(xiàng)目 9二、窯的計(jì)算11 2.1.窯的規(guī)格11 2.1.1 直徑 11 2.1.2 長(zhǎng)度 12 2.2 回轉(zhuǎn)窯斜度、轉(zhuǎn)速及功率的計(jì)算12 2.2.1 斜度和轉(zhuǎn)速 12 2.2.2 功率 12 2.3 風(fēng)速核算12 2.3.1 燒成帶標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速 12 2.3.2 窯尾工況風(fēng)速 13三、主要熱工技術(shù)參數(shù)計(jì)算13 3. 1、熟料單位燒成熱

5、耗13 3.2、熟料燒成熱效率 13 3.3、窯的發(fā)熱能力 13 3.4、燃燒帶襯磚斷面熱負(fù)荷 13四.結(jié)語(yǔ) 14五.參考文獻(xiàn) 14前 言當(dāng)前世界水泥工業(yè)的發(fā)展是以節(jié)能、降耗、環(huán)保為中心，走可持續(xù)發(fā)展的道路。與此相適應(yīng)，水泥設(shè)備尤其是回轉(zhuǎn)窯的資源化利用及應(yīng)用中的環(huán)境行為等方面也成為研究的熱點(diǎn)。以預(yù)分解窯為代表的新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)是國(guó)際公認(rèn)的代表當(dāng)代技術(shù)發(fā)展水平的水泥生產(chǎn)方法。具有生產(chǎn)能力大、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量高、能耗低、有害物排放量低、工業(yè)廢棄物利用量大等一系列優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)今世界水泥生產(chǎn)的主要技術(shù)。近年來(lái)，我國(guó)新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)得到了飛速發(fā)展。尤其是進(jìn)入21世紀(jì)，大批5000t/d熟料

6、新型干法水泥生產(chǎn)線的建成、投產(chǎn)，標(biāo)志著我國(guó)新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟。目前全國(guó)已建成的新型干法水泥生產(chǎn)線約400余條，產(chǎn)能達(dá)3億多噸，占我國(guó)水泥總產(chǎn)量的32%以上?；剞D(zhuǎn)窯系統(tǒng)作為新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的重要一環(huán)，其設(shè)計(jì)事關(guān)水泥的產(chǎn)量和質(zhì)量。對(duì)窯系統(tǒng)的熱工計(jì)算，確定單位熟料的熱耗，有利于分析窯系統(tǒng)的熱工技術(shù)性能。同時(shí)也為優(yōu)質(zhì)，高產(chǎn)低耗及節(jié)能技改提供科學(xué)依據(jù)。因此，以新型干法窯（NSP）的設(shè)計(jì)為契機(jī)，加深對(duì)水泥工藝相關(guān)知識(shí)的理解是很有必要的。本次課程設(shè)計(jì)的題目是：5000t/d熟料帶TSD型分解爐的NSP窯設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括窯的規(guī)格計(jì)算確定、物料平衡計(jì)算、熱平衡計(jì)算、主要熱工技術(shù)參數(shù)計(jì)算以及NSP

7、窯的初步設(shè)計(jì)（1張A1圖紙，1張A2圖紙）。NSP窯包括預(yù)熱器系統(tǒng)、分解爐和回轉(zhuǎn)窯，本次設(shè)計(jì)只需畫出回轉(zhuǎn)窯及分解爐下方的煙氣室，托輪的的剖面圖。一、物料平衡與熱量平衡計(jì)算基準(zhǔn)：1kg熟料，溫度：0； 范圍：回轉(zhuǎn)窯分解爐預(yù)熱器系統(tǒng)根據(jù)確定的基準(zhǔn)和范圍，繪制物料平衡圖（圖1）、熱量平衡圖（圖2）。 圖1 物料平衡圖 圖2 熱量平衡圖1.1 物料平衡計(jì)算1.1.1 收入項(xiàng)目(1)燃料總消耗量mr (kg/kg)其中：窯頭燃料量myrKymr (kg/kg)分解爐燃料量mFrKFmr (kg/kg)(2)生料消耗量、入預(yù)熱器物料量a.干生料理論消耗量 mgsL=1.5580.401mr (kg/kg）

8、 式中：燃料灰分摻入量，取100。b.出電收塵飛損量及回灰量 mFhmfh(1)0.10×(10.999) 0.0001(kg/kg) myhmfhmFh0.100.00010.10(kg/kg)c.考慮飛損后干生料實(shí)際消耗量 mgs=mgsL+mFh·=(1.5580.401mr)+0.0001×1.5580.401mr (kg/kg)d.考慮飛損后生料實(shí)際消耗量 ms=mys(1.5580.401mr)×1.5610.402mr (kg/kg)e.入預(yù)熱器物料量入預(yù)熱器物料量msmyk(1.5610.402mr)+0.1001.6610.402mr

9、(kg/kg)(3)入窯系統(tǒng)空氣量燃料燃燒理論空氣量V'LK0.089Cy+0.267Hy+0.033(SyOy)=0.089×60.100.267×3.96+0.033×(0.357.91)6.157(Nm3/kg煤)m'LkV'Lk×1.2936.157×1.2937.961 (kg/kg煤)b.入窯實(shí)際干空氣量Vyh=yV'Lkmyr =yV'LkKFmr 1. 05×6.157×0.40mr2.586mr (Nm3/kg)myk=1.293×Vyk 1.293

10、5;2.586mr 3.344mr (kg/kg)其中入窯一次空氣量，二次空氣量及漏風(fēng)量Vyk1=K1Vyk=0.10Vyk (Nm3/kg)Vyk2k2Vyk0.85Vyk (Nm3/kg)VLOk1K3Vyk0.05Vyk (Nm3/kg)c.分解爐從冷卻機(jī)抽空氣量出分解爐混合室過(guò)?？諝饬縑1(L1)V'Lkmr(1.151)×6.157mr =0.924mr (Nm3/kg)分解爐燃料燃燒空氣量V2V'LkmFrV'LkKFmr6.157×0.60mr=3.694mr (Nm3/kg)窯尾過(guò)?？諝饬縑3(y1)V'Lkmyr(y1)V&

11、#39;LkKymr(1.051)×6.157×0.40mr0.123mr (Nm3/kg)分解爐及窯尾漏入空氣量 V4K6V'LkmFr K6V'LkKymr 0.05×6.157×0.60mr 0.185mr (Nm3/kg)分解爐冷卻機(jī)抽空氣量VF2k=V1+V2V3V4 0.924mr+3.694mr0.123mr0.185mr 4.310mr (Nm3/kg)mF2k1.293×VF2k =1.293×4.310mr 5.573mr (kg/kg)d.氣力提升泵喂料帶入空氣量（忽略）e.漏入空氣量預(yù)熱器漏入空

12、氣量V5K4V'Lkmr 0.16×6.157mr 0.985mr (Nm3/kg)窯尾系統(tǒng)混入空氣總量VLOk2V4V5 0.185mr0.985mr 1.170mr (Nm3/kg)全系統(tǒng)漏入空氣量VLOKVLOK1VLOK20.05×2.586mr1.170mr1.299mr (Nm3/kg)mLOK1.293×VLOKl.293×1.299mr 1.680mr (kg/kg)1.1.2支出項(xiàng)目(1)熟料msh=1kg(2)出預(yù)熱器廢氣量a.生料中物理水含量mwsms×(1.5630.402mr)×0.0030.001m

13、r (kg/kg)Vws=0.0040.001mr (Nm3/kg)b.生料中化學(xué)水含量mhs0.00353mysAl2Os3 0.00353×(1.5600.401mr)×3.030.0160.004mr (kg/kg)Vhs = =0.0200.005mr (Nm3/kg)c.生料分解放出CO2氣體量：CO2CaOsMgOs =44.62×0.25×35.33msco2=mgsmff(1.5580.4006mr)×0.0001×0.5500.142mr (kg/kg)Vsco2=0.2780.072mr (Nm3/kg)d.燃料燃

14、燒生成理論煙氣量 Vrco2=×mr1.122mr(Nm3/kg)VrN20.79V1LKmrmr0.79×6.157mr×mr4.872mr (Nm3/kg)VrH2O×mr×mr(××)mr0.456mr (Nm3/kg)Vrso2=×mr ×mr=0.002mr (Nm3/kg)VrVrco2VrN2VrH2OVrso2(1.1224.8720.4560.002)mr6.452mr (Nm3/kg)mr=(m'LKl)mr(7.961lmr8.704mr (kg/kg)e.煙氣中過(guò)?？諝饬縑

15、k(f1)V'Lkmr(1.401)×6.157mr 2.463mr (Nm3/kg)mkVk×1.293=2.463×1.2933.185mr (kg/kg) 其中：VkN2=0.79Vk=0.79×2.463mr1.946mr (Nm3/kg)mkN2VkN2×1.946×mr2.433mr (kg/kg)VkO20.21Vk=0.21×2.463mr 0.517mr (Nm3/kg)mkO2=VkO2×0.571×mr =0.739mr (kg/kg)f.總廢氣量Vf=VCO2+VN2+VH

16、2O+VO2+VSO2=(0.2810.072 mr 1.122 mr)(4.872 mr 1.946 mr)(0.0040.001 mr 0.0200.005 mr 0.456 mr)0.517 mr 0.002 mr0.3058.837mr(3)出預(yù)熱器飛灰量mfh0.100 (kg/kg)1.2 熱量平衡計(jì)算1.2.1 收入項(xiàng)目(1)燃料燃燒生成熱QrRmrQyDW23200mr (kJ/kg)(2)燃料帶入顯熱QrmrCrtrmr×1.154×60=69.240mr (kJ/kg)(060時(shí)熟料平均比熱Crl.154kJ/kg·)(3)生料帶入熱量Qs=(

17、mgsCs+mwsCw)ts(1.5600.401mr)×0.878十(0.0030.001mr)×4.182×5069.11117.813mr (kJ/kg)(050時(shí)，水的平均比熱Cw4.182KJ/kg，干生料平均比熱Cs0.878kJ/kg)(4)入窯回灰?guī)霟崃?QyhmykCyhtyh 0.100×0.836×504.180 kJ/kg(050時(shí)，回灰平均比熱Cyh0.836kJ/kg)(5)空氣帶入熱量a.入窯一次空氣帶入熱量Qy1kVy1kCy1kty1k 0.10VykCy1kty1k 0.10×2.586mr

18、15;1.298×25 8.39mr (kJ/kg)(025時(shí)，空氣平均比熱Cy1k1.298KJ/Nm3.)b.入窯二次空氣帶入熱量Qy2kVy2kCy2kty2k0.85VykCy2kty2k 0.85×2.586mr×1.403×11003392.3mr (kJ/kg)(01100時(shí)，空氣平均比熱Cy2k1.403kJ/Nm3·)c.入分解爐二次空氣帶入熱量QF2kVF2kCF2ktF2k 4.310mr×1.403×900 5442.2mr (kJ/kg)(0900時(shí)，空氣平均比熱CF2k1.403kJ/Nm3.)d

19、.氣力提升泵喂料空氣帶入熱量 （忽略）e.系統(tǒng)漏風(fēng)帶入熱量QLOK=VLOKCLOKtLOK =1.299mr×1.298×2542.153mr (kJ/kg) (025時(shí)，空氣平均比熱CLOK1.298kJ/Nm3·)總收入熱量QzsQrRQrQsQykQy1k+Qy2kQF2kQskQLOK24200mr69.240mr(69.11117.813mr)4.1808.39mr3392.3mr 5442.2mr0+42.253mr 73.29133136mr (kJ/kg)1.2.1支出項(xiàng)目(1)熟料形成熱 Qsh=109+30.04CaOk+6.48Al2O3k

20、+30.32MgOk-17.12SiO2k+1.58Fe2O3k =109+30.04×66.67+6.48×5.38+30.32×0.58-17.12×22.34-1.58×3.65 =1776kJ/kg(2)蒸發(fā)生料中水分耗熱量Qss(mwsmks)qqh(0.0030.001mr0.0160.004mr)×2380 45.22011.9mr(kJ/kg)(50時(shí)，水的汽化熱qqh2380kJ/kg)(3)廢氣帶走熱量(0.2811.050mr)×1.9216.818mr×1.319(0.0250.450mr)

21、×1.5500.517mr×1.3700.002mr×1.965×330190.924098.5mr(kJ/kg)0340時(shí)，各氣體平均比熱：CCO21.921kJ/Nm3·；CN21.319kJ/Nm3·；CH2O1.550kJ/Nm3·；CO21.370kJ/Nm3·；CSO21.965kJ/Nm3· (4)出窯熟料帶走熱量Qysh1×Cshtsh =1×1.078×13601466.1 (kJ/kg)(01360時(shí)，熟料平均比熱Csh=1.078kJ/kg.)(5)出預(yù)

22、熱器飛灰?guī)ё邿崃縌fh=mfhCfhtfh =0.100×0.895×300 26.85 (kJ/kg)(0300時(shí)，飛灰平均比熱Cfh0.895kJ/kg·)(6)系統(tǒng)表面散熱損失QB460kJ/kg支出總熱量QzcQShQss十QfQyshQfhQB1776(45.22011.9mr)(190.924098.5mr)1466.126.85046039654086.6mrkJ/kg列出收支熱量平衡方程式QzsQzc73.29133136mr39654086.6mr求得： mr0.1340 (kg/kg)即燒成1kg熟料需要消耗0.1340kg燃料。求得燃料消耗量

23、后，即可列出物料平衡（表1）和熱量平衡表(表2)，并計(jì)算一些主要熱工技術(shù)參數(shù)表1 物料平衡表單位：kg/kg熟料收入項(xiàng)目數(shù)量%支出項(xiàng)目數(shù)量%燃料消耗量0.1344.24熟料量130.85入預(yù)熱器生料量1.60750.84出預(yù)熱器飛灰量0.1003.08入窯實(shí)際干空氣量0.44814.17生料中物理水量0.0030.09分解爐抽空氣量0.74723.63生料中化學(xué)水量0.0150.46窯尾系統(tǒng)漏入空氣量0.2257.12生料分解CO量0.53116.36燃料燃燒理論煙氣量1.16635.98煙氣中過(guò)剩空氣量0.42713.17合 計(jì)3.161100.00合 計(jì)3.242100.00表2熱量平衡表

24、單位：kg/kg熟料收入項(xiàng)目數(shù)量%支出項(xiàng)目數(shù)量%燃料燃燒熱3242.871.85熟料形成熱177639.36燃料顯熱9.30.21蒸發(fā)生料水分耗熱43.60.97生料帶入熱66.71.48廢氣帶出熱量740.116.40回灰?guī)霟?.20.09熟料帶出熱量1466.132.48入窯一次空氣帶入熱1.10.02飛灰?guī)С鰺崃?6.90.60入窯二次空氣帶入熱454.610.07系統(tǒng)散熱損失460.010.19入分解爐空氣帶入熱729.316.15系統(tǒng)總漏風(fēng)帶入熱5.60.12合 計(jì)4513.6100.00合 計(jì)4512.7100.00二、窯的計(jì)算（帶NC-SST-I分解爐的預(yù)分解窯）2.1.窯的規(guī)

25、格:2.1.1 直徑根據(jù)式（1）計(jì)算窯有效內(nèi)徑G熟料 （1）其中，G熟料為窯的日產(chǎn)量t/d；Di為窯的有效內(nèi)徑，m。取G熟料=5000 t/d，可計(jì)算出Di=4.242 m。根據(jù)式（2）計(jì)算窯筒體直徑 （2）其中，為回轉(zhuǎn)窯用耐火材料厚度，mm。對(duì)于直徑大于4.0 m的回轉(zhuǎn)窯，其值一般為230 mm。因而m根據(jù)建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC331-91，D值取4.8 m，則回轉(zhuǎn)窯有效內(nèi)徑為4.34 m。2.1.2 長(zhǎng)度預(yù)分解窯的長(zhǎng)徑比L/D1020，且其長(zhǎng)度還應(yīng)按GB321優(yōu)先數(shù)系列選配。綜合最近投產(chǎn)的5000 t/d水泥熟料生產(chǎn)線情況，L值取72 m，此時(shí)L/D=15。由以上計(jì)算結(jié)果，回轉(zhuǎn)窯的規(guī)格為4.8&

26、#215;72 m。根據(jù)國(guó)內(nèi)外實(shí)際生產(chǎn)情況，該規(guī)格預(yù)分解窯產(chǎn)量一般在5000 t/d以上，因而能滿足設(shè)計(jì)要求。2.2 回轉(zhuǎn)窯斜度、轉(zhuǎn)速及功率的計(jì)算2.2.1 斜度和轉(zhuǎn)速 預(yù)分解窯的斜度一般為3.5%4%，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)4.5 r/min。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)于4.8×72 m的預(yù)分解窯，當(dāng)其斜度為3.5%，轉(zhuǎn)速n為3.8 r/min時(shí)，最高產(chǎn)量可達(dá)5500 t/d以上。考慮到實(shí)際生產(chǎn)中增產(chǎn)的可能性，所設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)窯的斜度為3.5%，轉(zhuǎn)速為3.8 r/min。2.2.2 功率 回轉(zhuǎn)窯功率可根據(jù)式（3）進(jìn)行計(jì)算。 （3） 根據(jù)計(jì)算，2.3 風(fēng)速核算2.3.1 燒成帶標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速 一般要求2 Nm/s。=1.42 Nm/s 符合要求=7.95 m/s 符合要求Vyw窯尾煙氣量，