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、物料化學(xué)成分（衿成分 項(xiàng) 11VLossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3其它合計(jì)干生料35.8213.232.972.0544.620.250.160.90100熟料022.345.38P 3.6566.670.58P 0.06P 1.32100 煤灰051.6031.794.143.620.662.295.90100、煤的工業(yè)

2、分析及元素分析（%工業(yè)分析（%Qnet,ar (kJ/kg )MarF.CarAarVar1.0044.7825.5628.6624200兀素分析（%）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：50C;入窯回灰溫度：50C;入窯一次風(fēng)溫度：25C;入 窯二次風(fēng)溫度：1100C;環(huán)境溫度：25C;入窯、分解爐燃料溫度：60C;入分解爐三次風(fēng) 溫度：900C；出窯熟料溫度：1360C；廢氣出預(yù)熱器溫度：330C；出預(yù)熱器飛灰溫度：300 C 0 窯尾氣體溫度：1100C。2、入窯風(fēng)量比（%。一次風(fēng)（

3、K 1）:二次風(fēng)（K2）:窯頭漏風(fēng)（K3）=10:85:5 。3、燃料比（%?；剞D(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，a y=1.05分解爐出口 a L=1.15預(yù)熱器出口 a 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=0.05o9、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

4、、系統(tǒng)表面散熱損失。460kJ/kg熟料。12、生料水分。0.2%。13、窯的設(shè)計(jì)產(chǎn)量。5000t/d 。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 81.2.1 收入項(xiàng)目 81.2.2 支出項(xiàng)目 9二、窯的計(jì)算 112.1 .窯的規(guī)格 112.1.1 直徑 112.1.2 長(zhǎng)度 122.2 回轉(zhuǎn)窯斜度、轉(zhuǎn)速及功率的計(jì)算 122.2.1 斜度和轉(zhuǎn)速 122.2.2 功率 122.3 風(fēng)速核算 122.3.1 燒成帶標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速 122.3.2 窯尾工況風(fēng)速 13三、主要熱工技術(shù)參數(shù)計(jì)算 133. 1 、熟料單位燒

5、成熱耗 133.2、 熟料燒成熱效率 133.3、 窯的發(fā)熱能力 133.4、 燃燒帶襯磚斷面熱負(fù)荷 134 .結(jié)語(yǔ) 145 .參考文獻(xiàn) 14、人刖百當(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)

6、, 大批5000t/d熟料新型干法水泥生產(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刈上?；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NS潘設(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

7、、主要熱工技術(shù)參數(shù) 計(jì)算以及NS潘的初步設(shè)計(jì)（1張A1圖紙，1張A2圖紙）。NS潘包括預(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。、物料平衡與熱量平衡計(jì)算基準(zhǔn)：1kg熟料，溫度：0C；范圍：回轉(zhuǎn)窯十分解爐+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2熱量平衡圖圖1物料平衡圖1.1 物料平衡計(jì)算1.1.1 收入項(xiàng)目(1)燃料總消耗量m (kg/kg)其中：窯頭燃料量myr = Kym(kg/kg)分解爐燃料量mFr =m (kg/kg)生料消耗量、入預(yù)熱器物料量a.干生料理論消耗量mgsL =100 mrAya10

8、0 Ls100 25.71 1 mr100 35.82= 1.558 -0.401mr(kg/kg式中：a一燃料灰分摻入量，取100%b.出電收塵飛損量及回灰量mFh=mh(1 ) =0.10 x(1 0.999) = 0.0001(kg/kg)m yh = ni mh= 0.10 0.0001 =0.10(kg/kg) c.考慮飛損后干生料實(shí)際消耗量100 Lfh . _ _ . 100 35 2. _. mgs=msL+mh - © ls =(1.558 -0.401mr)+0.0001 X 100 35.2 =1.558 -0.401mr (kg/kg) 100 35.82d.

9、考慮飛損后生料實(shí)際消耗量ms=ms T000W = (1.558 0.401mr) 乂 10 = 1.561 0.402 (kg/kg)e.入預(yù)熱器物料量入預(yù)熱器物料量=m+myk=(1.561 0.402)+0.100 = 1.661 0.402m (kg/kg)入窯系統(tǒng)空氣量燃料燃燒理論空氣量V'LK=0.089Cy+0.267Hy+0.033(SyO)=0.089 X 60.10 +0.267 X 3.96+0.033 X (0.35 7.91)3= 6.157(Nm/kg 煤)mL= V'LkX 1.293=6.157 x 1.293 = 7.961 (kg/kg 煤)

10、b.入窯實(shí)際干空氣量Vzh=a yV'Lkmr = ayV'LkKFm =1.05 x 6.157 X0.40mr = 2.586m (Nm 3/kg)myk=1.293 x Vk = 1.293 乂 2.586mr = 3.344mr (kg/kg)其中入窯一次空氣量，二次空氣量及漏風(fēng)量皿尸KW=0.10Vyk (Nm 3/kg)"=k2W= 0.85Vyk (Nm 3/kg)Vloh= KMk = 0.05Vyk (Nm 3/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i=(aL 1)V'Lkm=(1.15 1)X6.157c =0.924

11、mr (Nm3/kg)分解爐燃料燃燒空氣量V2=V'Lkmr = V'LkKm = 6.157 x 0.60mv=3.694m (Nm 3/kg)窯尾過(guò)?？諝饬縑3=( a y1)V'Lkmy= ( ay1)V'LkKym=(1.05 1) X 6.157 X 0.40mr = 0.123mr (Nm3/kg)分解爐及窯尾漏入空氣量V 4 = KV'Lkmr=K6V'LkKym =0.05 X 6.157 X0.60mr=0.185mr (Nm 3/kg)分解爐冷卻機(jī)抽空氣量3_、VF2k=V+V V3 V4 =0.924mr+3.694m 0.

12、123mr 0.185mr =4.310mr (Nm3/kg)mF2k=1.293 XV：2k =1.293 X4.310mr = 5.573m (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)熱器漏入空氣量V5=KV'Lkm =0.16 X6.157mr =0.985 (Nm 3/kg)窯尾系統(tǒng)混入空氣總量VLOk2=V4 + V5 =0.185mr+ 0.985mr =1.170mr (Nm 3/kg)全系統(tǒng)漏入空氣量Vlo V-OK1+ V_OKA 0.05 X2.586mr+1.170mr = 1.299mr (Nm 3/kg)R!ok= 1.293 XV_o

13、- 1.293 X1.299mr = 1.680m (kg/kg)1.1.2支出項(xiàng)目熟料mh=1kg(2)出預(yù)熱器廢氣量a.生料中物理水含量W02mws= mx 同=(1.563 0.402mr) x 100 =0.003 0.001mr (kg/kg)mws0.003 0.001mr3V-二嬴二0804=0.004-0.001mr (Nm 3/kg)b.生料中化學(xué)水含量mhs = 0.00353m/sAl2CS3 = 0.00353 乂 (1.560 0.401mr) 乂 3.03 = 0.016 0.004回 (kg/kg)_mks _ 0,017 0.004mrMs = 0.804 =0

14、804=0.020 0.005c (Nm 3/kg)c.生料分解放出CO氣體量:CO= CaOMco2M CaOs M co24444+ MgOf =44,62 X 而 +0.25 X 赤=35.33sCO2- Lfh35 3335.20mco2=mse -mff 同=(1.558 0.4006mr) 乂 量-0.0001 乂 -fooT= 0.550 -0.142mr(kg/kg)s戶mco20.550 0.142mV co2= 1.977 =1,977= 0.278 0.072m (Nm 3/kg)d,燃料燃燒生成理論煙氣量Ve*總叫=喘60. 10 3x Tqq- m= 1.122mr(

15、Nm/kg)Vn2= 0.79V1lkR1+ 2284 100 m=0.79 X6.157mr+ 4 x 喘7m = 4.872mr(Nm 3/kg)1.00 3100 )m= 0.456m (Nm/kg)、/22.4 - H y22.4 _ Wy /22.4 - 3,9622.4 -Vh2后2 X 100 nr+18 X 100m=( 2 X -WO'+ 18 Xr 22.4 S22.40,353Vso2=x 而 m = -32- x 00m=0.002m (Nm /kg)V = Vc02 + Vn2+ Vh2升 Vso2= (1.122 + 4.872 + 0.456 + 0,00

16、2)mr = 6.452 (Nm 3/kg)Ay2571m=(m'LK+1 100 )皿=(7.961 +l qq" m=8.704mr (kg/kg) e,煙氣中過(guò)剩空氣量寸=(af1)V' Lkm=(1.40 -1) X6.157mr =2.463 (Nm 3/kg) ni=Vx 1.293=2.463 x 1.293 =3.185 (kg/kg)其中:V<N2=0.79Vk=0.79 x 2.463m= 1.946 (Nm 3/kg)森2= Vn2X 緒=1.946 x 居 mr= 2.433 (kg/kg)Vo2= 0.21Vk=0.21 X2.463m

17、=0.517 (Nm 3/kg)nko2=Vo2X 翁=0.571 X 裔 m =0.739m(kg/kg)f,總廢氣量V =V3o+V12+Vh2c+V)2+VjO2=(0.281 -0.072 mr +1,122 m)+(4.872 m+1.946 m)+ (0.004 0.001 m+0.020-0.005 mr +0,456 m)+0.517 m+0.002 m= 0.305+8.837mr(3)出預(yù)熱器飛灰量mh =0.100 (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Qr = mCyDw 23200m (kJ/kg)燃料帶入顯熱Q = mCt r =

18、m X 1.154 x 60=69.240m (kJ/kg)(060c時(shí)熟料平均比熱 C = l.154kJ/kg )(3)生料帶入熱量CS=(m3sCS+nWsCv)t s= (1.560 0.401) X 0.878 十(0.003 0.001) X 4.182 X 50= 69.111 17.813mr (kJ/kg)(050c時(shí)，水的平均比熱 CVv= 4.182KJ/kg C,干生料平均比熱 CS= 0.878kJ/kg) 入窯回灰?guī)霟崃縌 yh = n)kGhtyh =0.100 X0.836 X50 = 4.180 kJ/kg(050c時(shí)，回灰平均比熱 Gh = 0.836kJ

19、/kg C)(5)空氣帶入熱量a.入窯一次空氣帶入熱量Q1k=WkG1kty1k =0.10VykG1kty1k = 0.10 x 2.586mr x 1.298 x 25 =8.39mr (kJ/kg)(025c時(shí)，空氣平均比熱 G1k=1.298KJ/Nm3. C)b.入窯二次空氣帶入熱量Q2k= WkG2kt y2k= 0.85VykG2kty2k = 0.85 乂 2.586 x 1.403 x 1100= 3392.3mr (kJ/kg)(01100c時(shí)，空氣平均比熱 G2k =1.403kJ/Nm3 C)c.入分解爐二次空氣帶入熱量Q2k= WkG2kt F2k = 4.310mr

20、 x 1.403 乂 900 = 5442.2 (kJ/kg)(0 900c 時(shí)，空氣平均比熱 CF2k=1.403kJ/Nm3. C)d.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QoK=MoCohoK=1.299mrX 1.298 X25=42.153m (kJ/kg)(0 25c時(shí)，空氣平均比熱 Qob 1.298kJ/Nm3 - C)總收入熱量Qs = Qr+ Q + Q + Qk+ Q1k+Chk + CF2k+ Qk+ QoK=24200m + 69.240m + (69.111 17.813c) + 4.180 + 8.39c + 3392.3m+ 5442.2m+

21、0+42.253m= 73.291 + 33136m (kJ/kg)1.2.2 支出項(xiàng)目(1)熟料形成熱Q sh=109+30.04CiCk+6.48Al 2C3k+30.32M3Ck-17.12S i C2k+1.58Fe2C3k=109+30.04 X 66.67+6.48 X 5.38+30.32 X 0.58-17.12 X 22.34-1.58 X 3.65=1776kj/kg(2)蒸發(fā)生料中水分耗熱量Qs = (mws+ mis)q qh= (0.003 0.001+0.0160.004) X2380= 45.220 11.9mr(kJ/kg)(50C時(shí)，水的汽化熱 qqh= 23

22、80kJ/kg)(3)廢氣帶走熱量Q f(VcQ2CcQ2 Vn2Cn2 Vh2qCh 2C Vq2Cq2 VsQ2CsC2 )t f=(0.281 + 1.050mr)義 1.921 + 6.818mr X 1.319 + (0.025 + 0.450mr)義 1.550 + 0.517mrX 1.370+0.002mrX 1.965 X 330=190.92 +4098.5m(kJ/kg)0340 c時(shí)，各氣體平均比熱： .333Ccqk 1.921kJ/Nm - C；。2= 1.319kJ/Nm - C；。2A 1.550kJ/Nm - C；Cq2= 1.370kJ/Nm3 - C； C

23、Sq后 1.965kJ/Nm3 - C (4)出窯熟料帶走熱量Qsh=1 XQhtsh =1 x 1.078 義 1360= 1466.1 (kJ/kg)(01360c時(shí)，熟料平均比熱 Gh=1.078kJ/kg. C)(5)出預(yù)熱器飛灰?guī)ё邿崃縌h=nfiChtfh =0.100 X 0.895 X300 =26.85 (kJ/kg)(0300c時(shí)，飛灰平均比熱 Ch = 0.895kJ/kg C)(6)系統(tǒng)表面散熱損失Q= 460kJ/kg支出總熱量Qc=Qh+ Qs 十 Q + Qsh+Qh + Q= 1776+ (45,220 11.9m)+ (190.92 + 4098.5m) +

24、1466.1 +26.850+460= 3965+4086.6mrkJ/kg列出收支熱量平衡方程式Qs=Qc73.291 + 33136m = 3965+4086.6m求得： mr= 0.1340 （kg/kg）即燒成1kg熟料需要消耗0.1340kg燃料。求得燃料消耗量后，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1P 30.85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

25、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CQ量0.53116.36燃料燃燒理論煙氣量1.16635.98煙氣中過(guò)?？諝饬?.42713.17合計(jì)3.161100.00合計(jì)3.242100.00表2熱量平衡表單位：kg/kg熟料收入項(xiàng)目數(shù)量%支出項(xiàng)目數(shù)量%燃料燃燒熱3242.871.85熟料形成熱1776 39.36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

26、.9 10.60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、窯的計(jì)算（帶NC-SST-I分解爐的預(yù)分解窯）2.1 .窯的規(guī)格：2.1.1 直徑根據(jù)式（1）計(jì)算窯有效內(nèi)徑3 14G 熟料 63.52（1）其中，G熟料為窯的日產(chǎn)量t/d ; Di為窯的有效內(nèi)徑，nr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D Di 2其中，6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，具值一般為230 m

27、m因而D 4.242 2 0.23 4.72 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/D = 1020,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)格為小4.8X72 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)于小4.8

28、 X72 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?？紤]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N00.03D； n°.75 L (kW)(3)根據(jù)計(jì)算，N0 0.03 4,343 3.8075 72 480574kW2.3風(fēng)速核算2.3.1燒成帶標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速般要求0 2 Nm/so1000 G Vykwi 上=1.42 Nm/sDi2 36004符合要求wyw1000 G Vyw 273 Tyw -=7.95 m/sDi2 36002734符合要求%wTyw窯尾煙氣量，nf/kg熟料 窯尾溫度，Cr k%w= VyVy = R , 6.4