年產(chǎn)150萬噸新型干法水泥生產(chǎn)線回轉(zhuǎn)窯工藝設(shè)計說明書課程設(shè)計說明書

1、湖 北 理 工 學(xué) 院課 程 設(shè) 計 說 明 書課程名稱： 新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備 設(shè)計題目： 年產(chǎn)150萬噸回轉(zhuǎn)窯熱平衡計算 專 業(yè)： 無機(jī)非金屬材料工程 班 級： 2010級（一）班 學(xué) 號： 201040940141 姓 名： 劉成龍 成 績： 指導(dǎo)教師（簽名）： 姜老師 設(shè)計時間： 2012.11.272012.12.7 原始資料 1. 氣候條件： （1）當(dāng)?shù)卮髿鈮?01.325kp （2）環(huán)境風(fēng)速 0m/s（3）空氣干球溫度7 （4）空氣相對濕度6 2. 物料的性質(zhì)及工藝要求 (1)物料化學(xué)成分（%） 成分 項目losssio2al2o3fe2o3caomgoso3其它合計干生料

2、35.5813.673.552.5942.51.560.55100熟 料020.605.855.0063.912.102.54100煤 灰040.5016.7210.8515.975.425.515.03100(2) 煤的工業(yè)分析及元素分析（%）元素分析（%）工業(yè)分析（%）發(fā)熱量qfdw（kj/kg煤粉)cfhfsfnfofvffcfafwf66.484.080.351.1711.8430.4053.5211.284.8025376(3)熟料礦物組成組分 c3sc2sc3ac4af含量（）57.0916.087.0515.20（4） 熟料出冷卻機(jī)溫度tlsh=200 （5）如要煤粉溫度tr=4

3、0 (6) 一次空氣入窯溫度ty1k=36 (7)入窯冷卻機(jī)冷空氣溫度tk=36 (8)窯頭漏風(fēng)溫度tylok=36 (9) 入冷卻機(jī)冷空氣量vlk=2.14nm3/熟料（10） 入窯風(fēng)量比（%）。一次風(fēng):二次風(fēng):窯頭漏風(fēng)=29:64:7（11） 燃料比（%）?；剞D(zhuǎn)窯(ky):分解爐(kf) =47:53（12） 廢氣出預(yù)熱器溫度tf=370（13） 出預(yù)熱器飛灰量mfh=0.141kg/kg熟料 (14)電收塵器和增濕塔綜合收塵效率為=99.28%（15） 回收飛灰入窯溫度tth=50（16） 氣力提升泵料風(fēng)比14.1kj/nm3（17） 喂料帶入空氣溫度ts=50 (18)窯尾過?？諝庀禂?shù)

4、y=1.05 (19)分解爐漏風(fēng)占分解爐燃料燃燒用理論空氣量的0.05(20) 分解爐出口過?？諝庀禂?shù)f=1.25(21) 系統(tǒng)熱損失qb=540kj/kg熟料(22) 熟料中燃料灰分摻辱的百分比=100(23) 生料水分ws=0(24) 冷卻機(jī)煙囪排出空氣溫度tpk=220(25) 冷卻水帶出熱量qls=170kj/kg熟料(26) 窯的設(shè)計產(chǎn)量：年產(chǎn)150萬噸目 錄前言 4一、物料平衡、熱平衡計算 51.1物料平衡計算 51.1.1 收入項目 51.1.2 支出項目 71.2 熱量平衡計算8 1.2.1 收入項目 8 1.2.2 支出項目 9二、窯的計算11 2.1.窯的規(guī)格11 2.1.

5、1 直徑 11 2.1.2 長度 12 2.2 回轉(zhuǎn)窯斜度、轉(zhuǎn)速及功率的計算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)計算13 3. 1、熟料單位燒成熱耗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 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

6、生產(chǎn)技術(shù)是國際公認(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，我國新型干法水泥生產(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熟料新型干法水泥生產(chǎn)線的建成、投產(chǎn)，標(biāo)志著我國新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟。目前全國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)計事關(guān)水泥的產(chǎn)量和質(zhì)量。對窯系統(tǒng)的熱工計算，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。同時也為優(yōu)質(zhì)

7、，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)計為契機(jī)，加深對水泥工藝相關(guān)知識的理解是很有必要的。本次課程設(shè)計的題目是：5000t/d熟料帶tsd型分解爐的nsp窯設(shè)計，設(shè)計內(nèi)容包括窯的規(guī)格計算確定、物料平衡計算、熱平衡計算、主要熱工技術(shù)參數(shù)計算以及nsp窯的初步設(shè)計（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算基準(zhǔn)：1kg熟料，溫度：0； 范圍：回轉(zhuǎn)窯分解爐預(yù)熱器1.1 物料平衡計算1.1.1 收入項目(1)燃料總消耗量mr=myr+mfr (kg/kg熟料)(

8、2)生料消耗量、入預(yù)熱器物料量a.干生料理論消耗量 mgsl=1.5520.175mr (kg/kg熟料） 式中：燃料灰分摻入量，取100。b.出預(yù)熱器飛灰量 mfh=0.141(kg/kg熟料）c.煙囪飛損飛灰量 mfh=mfh(1-)=0.141(1-0.9928)=0.001(kg/kg熟料）d.入窯回灰量 myhmfhmfh0.1410.0010.14(kg/kg熟料）e.考慮飛損后干生料實際消耗量 mgs=mgsl+mfh=(1.5520.175mr)+0.001(1.5530.175mr )(kg/kg熟料)f.考慮飛損后生料實際消耗量 ms=mgs(1.5530.175mr)1.

9、5530.175mr (kg/kg熟料)g.入預(yù)熱器物料量入預(yù)熱器物料量msmyh(1.5530.175mr)+0.14(1.6930.175mr ) (kg/kg熟料)(3)入窯系統(tǒng)空氣量燃料燃燒理論空氣量v1k0.089cf+0.267hf+0.033(sfof)=0.08966.480.2674.08+0.033(0.3511.84)6.627(nm3/kg煤)mlkv1k6.6271.2938.569 (kg/kg煤)b.入窯實際干空氣量vyh=yv1kmr =yv1kkfmr 0.471.056.627mr3.270mr （nm3/熟料）myh=vyh 1.2933.270mr 4.

10、229mr （nm3/熟料）其中一次空氣vy1k=3.270mr0.29=0.948mr （nm3/熟料） my1k=4.229mr0.29=1.226mr (kg/kg熟料)二次空氣量vy2k3.270mr0.642.093mr （nm3/熟料） my2k4.229mr0.64=2.707mr (kg/kg熟料)熟料漏風(fēng)vylok3.270mr0.070.229mr （nm3/熟料） mylok4.229mr0.070.296mr (kg/kg熟料)c.分解爐從冷卻機(jī)抽空氣量出分解爐混合室過剩空氣量(f1)v1kmr(1.251)6.627mr =1.657mr （nm3/熟料）分解爐燃料燃

11、燒理論空氣量0.53v1kmfr0.536.627mr=3.512mr （nm3/熟料）窯尾廢氣過剩空氣量(1.051)0.476.627mr0.156mr （nm3/熟料）分解爐漏風(fēng)量 vflok0.050.536.627mr0.176mr（nm3/熟料） mflokvflok= (kg/kg熟料)分解爐冷卻機(jī)抽空氣量vf2k1.657mr+3.512mr 0.156mr 0.176mr 4.837mr nm3/熟料mf2kvf2k =1.293 4.837mr 6.254mr （nm3/熟料）d.氣力提升泵喂料帶入空氣量 msh=vlk=（0.1180.012mr)1.293=(0.153

12、-0.016mr) (kg/kg熟料)e.進(jìn)入冷卻機(jī)冷空氣量 vlk=2.14 （nm3/熟料）mlk=vlk=2.141.293=2.767 (kg/kg熟料)預(yù)熱器漏入空氣量 （nm3/熟料） (kg/kg熟料)物料總收入：(kg/kg熟料)1.1.2支出項目(1)熟料msh=1kg（2） 預(yù)熱器出口飛灰量 (kg/kg熟料)（3） 冷卻機(jī)煙囪排出空氣量（nm3/熟料）(kg/kg熟料)(4)出預(yù)熱器廢氣量a.生料中物理水含量b.生料生成co2氣體量：co2scaosmgos =42.501.5635.10c.生料中化學(xué)水含量h2oslsco2s 35.5835.10=0.48d.生料中化

13、合水量（nm3/熟料）e.生料中分解的co2msco2=mgsco2s/100mfh(1.5530.175mr)0.0010.5450.061mr (kg/kg熟料)vsco2=m3co222.4/440.2770.031mr （nm3/熟料）f.燃料燃燒生成理論煙氣量 vrco2=mr1.241mr（nm3/熟料）vrn20.79v1kmrmr0.796.627mrmr5.244mr （nm3/熟料）vfh2omrmr()mr0.517mr（nm3/熟料）vfso2=mr mr=0.002mr (nm3/kg)vrvrco2vrn2vrh2ovrso2(1.1224.8720.4560.00

14、2)mr6.452mr (nm3/kg)mr=(mlkl)mr(7.961lmr8.704mr (kg/kg)e.煙氣中過剩空氣量vk(f1)vlkmr(1.401)6.157mr 2.463mr (nm3/kg)mkvk1.293=2.4631.2933.185mr (kg/kg) 其中：vkn2=0.79vk=0.792.463mr1.946mr (nm3/kg)mkn2vkn21.946mr2.433mr (kg/kg)vko20.21vk=0.212.463mr 0.517mr (nm3/kg)mko2=vko20.571mr =0.739mr (kg/kg)f.總廢氣量vf=vco2

15、+vn2+vh2o+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 熱量平衡計算1.2.1 收入項目(1)燃料燃燒生成熱qrrmrqydw23200mr (kj/kg)(2)燃料帶入顯熱qrmrcrtrmr1.15460=69.240mr (kj/kg)(060時熟料平均比熱crl.154kj/kg)(3)生料帶入熱量qs=(mgscs+mwscw

16、)ts(1.5600.401mr)0.878十(0.0030.001mr)4.1825069.11117.813mr (kj/kg)(050時，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 0.1000.836504.180 kj/kg(050時，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 0.102.586mr1.29825 8.39mr (kj/kg)(025時，空氣平均比熱cy1k1.298kj/nm3.

17、)b.入窯二次空氣帶入熱量qy2kvy2kcy2kty2k0.85vykcy2kty2k 0.852.586mr1.40311003392.3mr (kj/kg)(01100時，空氣平均比熱cy2k1.403kj/nm3)c.入分解爐二次空氣帶入熱量qf2kvf2kcf2ktf2k 4.310mr1.403900 5442.2mr (kj/kg)(0900時，空氣平均比熱cf2k1.403kj/nm3.)d.氣力提升泵喂料帶入空氣量 vsk=(ms+msh)/14.4=(1.693-0.175mr)/14.4=(0.118-0.012mre.系統(tǒng)漏風(fēng)帶入熱量qlok=vlokcloktlok

18、=1.299mr1.2982542.153mr (kj/kg) (025時，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支出項目(1)熟料形成熱 qsh=109+30.04caok+6.48al2o3k+30.32mgok-17.12sio2k+1.58fe2o3k =109+30.0466.67+6.485.38+30.320.

19、58-17.1222.34-1.583.65 =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，水的汽化熱qqh2380kj/kg)(3)廢氣帶走熱量(0.2811.050mr)1.9216.818mr1.319(0.0250.450mr)1.5500.517mr1.3700.002mr1.965330190.924098.5mr(kj/kg)0340時，各氣體平均比熱：cco21.921kj/nm3；cn21.319kj/nm3；ch2o1.550kj/nm3

20、；co21.370kj/nm3；cso21.965kj/nm3 (4)出窯熟料帶走熱量qysh1cshtsh =11.07813601466.1 (kj/kg)(01360時，熟料平均比熱csh=1.078kj/kg.)(5)出預(yù)熱器飛灰?guī)ё邿崃縬fh=mfhcfhtfh =0.1000.895300 26.85 (kj/kg)(0300時，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)1466.126.85046039654086.6mr

21、kj/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。求得燃料消耗量后，即可列出物料平衡（表1）和熱量平衡表(表2)，并計算一些主要熱工技術(shù)參數(shù)1 物料平衡表單位：kg/kg熟料收入項目kg/kg熟料%支出項目kg/kg熟料%燃料消耗量0.15052.86 出冷卻機(jī)熟料量1.00019.04入預(yù)熱器生料量1.66731.72預(yù)熱器出口飛灰量0.1412.68一次空氣量0.1843.50預(yù)入器出口廢氣量2.69351.27入冷卻機(jī)冷空氣量2.76752.65冷卻機(jī)煙囪排出

22、空氣量1.41927.01生料帶入空氣量0.1502.86合 計5.235100.00系統(tǒng)漏入空氣量0.3376.41合 計5.255100.00表2熱量平衡表單位：kg/kg熟料收入項目kj/kg熟料%支出項目kj/kg熟料% 燃料燃燒熱3818.894.85 熟料形成熱1750.743.49燃料顯熱7.00.17出冷卻機(jī)熟料帶走顯熱165.04.10 生料帶入顯熱68.71.71預(yù)熱器出口廢氣帶走顯熱1036.625.75入窯回灰?guī)腼@熱5.90.15預(yù)熱器出口飛灰?guī)ё唢@熱47.41.18窯頭一次空氣帶入顯熱6.70.17飛損飛灰脫水及分解耗熱0.10.00入冷卻機(jī)冷空氣帶入顯熱99.22

23、.46冷卻機(jī)煙囪排出空氣顯熱316.17.85 生料帶入空氣顯熱7.60.19系統(tǒng)表面散熱損失54013.41 系統(tǒng)漏入空氣顯熱12.20.3 冷卻水帶走熱量1704.22合 計4026100.00合 計4026100.00二、窯的計算2.1.窯的規(guī)格:2.1.1 直徑根據(jù)式（1）計算窯有效內(nèi)徑g熟料 （1）其中，g熟料為窯的日產(chǎn)量4110t/d；di為窯的有效內(nèi)徑為4.015m。根據(jù)式（2）計算窯筒體直徑 （2）其中，為回轉(zhuǎn)窯用耐火材料厚度230mm。對于直徑大于4.0 m的回轉(zhuǎn)窯，其值一般為230 mm。因而d=4.015+20.23=4.475m根據(jù)建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)jc331-91，d值取4

24、.5 m，則回轉(zhuǎn)窯有效內(nèi)徑為 4.02m。2.1.2 長度預(yù)分解窯的長徑比l/d1020，且其長度還應(yīng)按gb321優(yōu)先數(shù)系列選配。綜合最近投產(chǎn)的4110 t/d水泥熟料生產(chǎn)線情況，l值取68 m，此時l/d=15.5。由以上計算結(jié)果，回轉(zhuǎn)窯的規(guī)格為4.570m。根據(jù)國內(nèi)外實際生產(chǎn)情況，該規(guī)格預(yù)分解窯產(chǎn)量一般在4000 t/d以上，因而能滿足設(shè)計要求。2.2 回轉(zhuǎn)窯斜度、轉(zhuǎn)速及功率的計算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，對于4.572 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，最高產(chǎn)量可達(dá)5500 t/d以上?？紤]到實際生產(chǎn)中增產(chǎn)的可能性，所設(shè)計回轉(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)行計算。 （3） 根據(jù)計算，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