日產5000噸水泥熟料新型干法生產線窯尾系統(tǒng)工藝畢業(yè)設計方案

1、畢業(yè)設計方案題 目 5000t/d熟料新型干法水泥廠燒成窯尾系統(tǒng)工藝設計學院材料科學與工程專業(yè)材料科學與工程班級學生學號指導教師 年三月三十日畢業(yè)設計方案學院 材料科學與工程 專業(yè) 材料科學與工程學生 學號設計題目5000t/d熟料新型干法水泥廠燒成窯尾系統(tǒng)工藝設計一、選題背景與意義1.國內外研究現(xiàn)狀水泥是社會經濟發(fā)展最重要的建筑材料之一，在今后幾十年甚至是上百年之內仍然是無可替代的基礎材料，對人類生活文明的重要性不言而喻。二十世紀六十年代至八十年代這二十年中， 國外水泥生產技術發(fā)生了重大變革，經歷了兩個發(fā)展階段。第一階段是由濕法或半干法向預熱器 窯新型干法發(fā)展；第二階段是由預熱器窯向預分解窯

2、發(fā)展。至七十年代末，世界上工業(yè)發(fā)達國家 基本上都完成了這個轉變。自九十年代以來世界水泥產量平均每年以4%的速度連續(xù)增長。這種發(fā)展趨勢今后仍將保持下去。近10年來，發(fā)達國家由于各國經濟發(fā)展速度減緩，生產成本增高和能源消耗、環(huán)保要求等 各方面原因，水泥生產呈現(xiàn)飽和和縮減態(tài)勢。而與此同時，發(fā)展中國家水泥需求量不斷增大，帶 動了那里的水泥工業(yè)的迅猛發(fā)展，特別是東亞、西南亞地區(qū)，1998年亞洲國家生產的水泥幾乎占到了世界水泥總量的 60%以上。在此期間，發(fā)達國家的跨國公司和集團，禾U用他們在水泥生產技術和裝備制造方面的優(yōu)勢以 及在國際資本運作方面的實力，利用發(fā)展中國家豐富的原料資源、相對廉價的勞動力以及

3、資金的 相對短缺，采取在發(fā)展中國家投資或合資建廠以及購買股權的辦法，在國外發(fā)展自己的水泥基地，發(fā)展國際水泥貿易取得比在本國更大的經濟利益，甚至反銷本國，滿足本國的水泥消費需求。在這方面，日本、韓國表現(xiàn)得最為明顯。歐洲一些大公司半數(shù)以上產量是在國外生產的。七十年代我國陸續(xù)建立了一些立筒預熱器窯和旋風預熱器窯，并在預分解的開發(fā)方面燒油燒煤實驗均獲得成功。七十年代末我國分別從日本、澳大利亞、丹麥等國引進了大、中型的預分解 窯干法生產成套設備，并在建成投產后取得良好的技術經濟效益。在此基礎上，通過對國外設備 的消化和國內自行建設的新型干法生產線的總結，八十年代初我國自行設計了700t/d熟料生產線的預

4、分解窯成套設備，并組織了 2000t/d熟料預分解窯干法生產線成套設備的設計、制造和建設。又將一些濕法或半干法生產的老廠改造成新型干法廠，也都取得了成功。二十世紀八十年代末， 我國已建成二十多套 2000t/d新型干法水泥生產線， 通過引進消化國 外20項先進技術來改進我們自行開發(fā)的設備，是我國2000t/d新型干法水泥生產線漸趨成熟，雙陽水泥廠的建成并達標生產就是成熟的標志。二十世紀九十年代初，我國實施開發(fā)4000t / d大型新型干法燒成系統(tǒng)。我國已經成為名副其實的水泥生產大國，但總體水平不高，不是水泥工業(yè)強國，其表現(xiàn)有以下的基本特點:（1）總產量的生產能力世界第一我國水泥工業(yè)從1978年

5、至1985年水泥產量由6500萬噸發(fā)展到1.45億噸，7年增長約8000 萬噸，平均年增長 1140萬噸；從1985年到1990年水泥產量由1.45億噸到2.1億噸，五年增長 6500萬噸，平均年增長 1300萬噸；從1990年到1995年水泥產量由2.1億噸發(fā)展到4.7億噸，5 年增長了 2.6億噸，平均年增長 5000多萬噸；從1995年到2000年水泥產量由4.7億噸到20世 紀末預計可達5.8億噸，5年增長了 1億噸，平均年增長 2000萬噸。其間，5000噸水泥生料生產 線安裝調試成功 。2002年，規(guī)劃水泥產量 5.9億噸，實際生產 7.5億噸；2003年，規(guī)劃水泥產 量7.5億噸

6、，實際生產 8.5億噸；2004年，規(guī)劃水泥產量 8.5億噸，實際生產 9.5億噸；2005年, 規(guī)劃水泥產量9.5億噸，實際生產 10.5億噸。2008年，規(guī)劃12.5億噸，實際生產13.8億噸。連 續(xù)10年，每年水泥的規(guī)劃目標與實際水泥產量，相差幾乎都在一億噸以上。（2）技術進步步伐加快，但總體技術水平與世界先進水平差距較大。新型干法生產技術裝備的科研、開發(fā)工作，改革開放以來飛速發(fā)展。以自行研制開發(fā)、自行 設計、自行制造、自行施工安裝的江西水泥廠擴建工程的建設投產，標志著我國水泥工業(yè)進入了 一個新的階段。通過“六五”、“七五”期間對 20項水泥生產技術和裝備的引進和消化、吸收， 使我國在新

7、型干法生產技術和裝備水平有了更大的提高。2000t/d 條龍引進消化吸收示范線（吉林省長春市雙陽水泥廠現(xiàn)吉林亞泰集團公司水泥廠）的順利建設投產并迅速達標達產，標志著我 國水泥技術和裝備、建設和生產管理水平邁上新臺階?！鞍宋濉逼陂g4000t/d水泥生產線技術和裝備開發(fā)邁了新的步伐。河北省冀東水泥廠擴建工程是以國產設備為主的第一條4000t/d熟料示范生產線，設備國產化率近70%，1996年投產很快達標，4000t/d的新型干法水泥生產線技術和裝備的國產化已經進入工程應用階段?！笆濉逼陂g新型干法生產更是達到了5000t/d的生產能力?！笆濉焙?，水泥生產技術不斷得到改進，水泥生產不斷有新的突破。

8、我們的新型干法生產工藝技術和裝備的研制開發(fā)一直緊跟世界發(fā)展動向，并結合本國國情做了一系列卓有成效的工作，取得可喜成果。簡化流程、高效、大破碎比的單段單轉子或雙轉子錘式破碎機的系列開發(fā)和應用（最大產量 1200t/d），黏濕物料的齒輥式破碎機的開發(fā)，大型長型和圓型預均化堆場、堆料取料機機電一體 化的引進技術的消化吸收開發(fā)工作；新型以擠壓粉磨機理進行高效節(jié)能粉磨的輥式磨、輥壓機， 已經完成開發(fā)和消化工作，在工業(yè)生產中廣泛采用。生料系統(tǒng)輥式磨產量可達160t/h。根據(jù)對未來15年我國國民經濟和社會發(fā)展的預測表明，未來15年我國水泥需求仍將保持較高的增長速度，特別是對高標號優(yōu)質水泥需求較大，預計平均增

9、長4.5%左右。這樣一種發(fā)展需求和我國水泥工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀形成明顯的反差。我們決不能以犧牲巨大能源、人力消耗和環(huán)境條件惡化為代價來走低水平重復建設發(fā)展的老路。因此，國家建材局針對我國水 泥工業(yè)的實際提出了“由大變強、靠新出強”、“上大改小”以及引導地方水泥工業(yè)健康發(fā)展的“限制、淘汰、改造、提高”的八字方針。我國水泥工業(yè)將在結構調整中加快發(fā)展，在發(fā)展中進 行結構調整。（1）大力調整產業(yè)結構， 優(yōu)先發(fā)展新型干法生產工藝，用先進實用技術改造和取代落后工藝。在“十五”期間羅爭使新型干法生產水泥產量再增加5000萬噸，爭取每年新增新型干法生產能力1000萬噸。與此同時，繼續(xù)加大對產品過剩、污染嚴重、浪費資源

10、、質量低劣的小水泥廠的 淘汰力度；完成預定壓縮技術落后的水泥生產能力1億噸，并在此基礎上，主要依靠利用經濟的、法律的，輔之以必要的行政手段，繼續(xù)淘汰技術落后的水泥生產能力50006000萬噸，以進-步改變我國水泥工業(yè)結構極不合理的狀態(tài)。(2) 調整和優(yōu)化企業(yè)結構，按照社會主義市場經濟規(guī)律的相關法規(guī)進行大規(guī)模的資產重組和 企業(yè)整合；優(yōu)先發(fā)展大企業(yè)和企業(yè)集團，加大技術改造的力度，不斷提高企業(yè)在市場上的競爭能 力，不斷壯大其實力。(3) 面對國內國外兩個市場，建立“產、運、銷” 一條龍的生產一一銷售體系，大力探索和 實踐開發(fā)電子商務，充分利用信息技術和網絡技術來開拓市場，降低運行的銷售成本，走向市場

11、 銷售帶動和決定企業(yè)生產之路。(4) 逐步按照國際慣例，建立市場經濟條件下工程建設總承包制度。進一步加大科研和技術 開發(fā)力度，把水泥裝備國產化工作矢志不渝地抓下去，進一步優(yōu)化設計、精心組織工程建設、施 工和安裝，抓好試生產管理，進一步控制好工程造價，并把工程質量搞上去。2選題的目的及意義目前，用回轉窯煅燒熟料的設備，按生料制備方法有濕法窯和干法窯兩種。由于濕法窯 比新型干法預熱器窯和預分解窯燒成熟料的熱耗高，世界各國水泥工業(yè)都從節(jié)能出發(fā)，濕法窯 所占的比例都在逐漸減少，并對已有的濕法生產工藝進行徹底改造，日本早已不存在濕法生 產。在我國水泥工業(yè)中，大中型水泥廠的發(fā)展過去以濕法為主，到十一五末期

12、，我國已基本淘 汰濕法生產，大型干法生產技術水平也已處于世界前列。懸浮預熱器窯是在窯后安裝了懸浮預熱器，使原來在窯內以堆積態(tài)進行的物料預熱及部分硅酸鹽分解過程移到懸浮預熱器內以懸浮狀態(tài)進行。由于懸浮狀態(tài)的生料粉與1000 C左右的窯尾熱煙氣接觸的面積大，故傳熱速度快、熱效率高。生料粉能在數(shù)十秒內從常溫提高到750 C以上，入窯生料的表觀分解率可達30%-40%，從而大大的減輕了回轉窯的預燒負擔，窯產量的以提高；從回轉窯窯尾排出的高溫煙氣的熱量能得到很好的利用，出預熱器的廢氣溫度可降低到 350-400 C,熟料的單位熱耗可大大降低，且出預熱器的廢氣還可用于烘干含6%-8%水分的物料。這些優(yōu)點隨

13、著窯體尺寸的增加而更加顯著，因此懸浮預熱器窯從五十代初期出現(xiàn)后，得到 迅速發(fā)展，并在水泥生產中占據(jù)了絕對的優(yōu)勢。懸浮預熱器窯的特性主要取決于同它配套的懸浮預熱器的特性，而各種懸浮預熱器的特性 有取決于它的結構及熱交換方式。構成各種懸浮預熱器的熱交換單元設備有旋風筒(包括管道) 及立筒(渦室)兩種。所有懸浮預熱器都是有這兩種熱交換單元設備中的一種單獨組成或兩種混 合組成。懸浮預熱器窯的種類較多，洪堡型、蓋波爾型和多波爾型是具有代表性的三種懸浮預熱器：表1三種懸浮預熱器按制造廠商命名分類按交換方式分類按預熱器組成分類洪堡（Hmboldt） 史密斯（F.L.Smidth ） EVS/SVS 維達格（

14、Wedag）同流熱交換為主型以數(shù)級旋風筒組合蓋波爾（Gepol）ZAB普列洛夫（Prerov）逆流熱交換為主型以立筒為主組合多波爾（Dpol ） 米亞格（Miag ）混流熱交換型旋風筒與立筒（或渦室）混合組合 預分解窯是在預熱器窯基礎上發(fā)展起來的，它是在懸浮預熱器窯的懸浮預熱器與回轉窯 之間增設分解爐，在解爐中加入占總用量50%-60%的燃料，使燃料燃燒的過程與生料碳酸鹽分解的吸熱過程在懸浮狀態(tài)或沸騰狀態(tài)下迅速進行，從而使入窯生料的分解率從懸浮預熱窯的 30-40%提高到85%-90%，使窯的熱負荷大為減輕，窯的壽命延長，爾窯的產量卻可成倍增長。 與懸浮預熱器窯相比，在單機產量相同的條件下，預

15、分解窯具有窯的體積小，占地面積減小， 制造、運輸和安裝較易，基建投資較低，且由于一半以上的燃料是在溫度較低的分解爐內燃 燒，產生有害氣體 NOx較少，減少了對大氣的污染。預分解窯的窯型很多，早期研究成功的SF、RSP、MFC、KSV等類型分解爐，近年來為了進一步降低能耗，各種類型的預分解窯都有進一步的發(fā)展。如：改進分解爐的結構向高效化方 向發(fā)展；采用五級及低壓損的高效旋風筒；重視劣質燃料的應用和環(huán)境保護的要求；完善旁路 放風設施以擴大原料的適應性等。到目前為止，國際上各種類型的分解爐已有30多種，按分解爐區(qū)氣流流場分類，基本上可以分為以下五類：1旋流或旋流-噴騰疊加流場類：有 SF、NSF、C

16、SF、Co-SF、MB等。2噴騰或復合噴騰流場類：有KSV、NKSV、ILC、SLC等。3流化床-懸浮層疊加流場類：有 MFC、NMFC、CFB等。4懸浮層流場類：有：P-AS、P-AS-LC、P-AT、PR、PR-SFM 等。5爐內燃料在凈三次風旋流流場內預燃類：有RSP、GG、EVS-PC等。通過這次設計我對水泥預熱器和分解爐有了一個更深的了解，對燒成設備進行了更深的探 討。把自己的眼光由局部轉向整體，對工廠的整體布局有了一個了解。在設計過程中，摒棄了以 前那種只參觀不動手的習慣，真正的體會到了作為一個探索者的快樂。通過畢業(yè)設計強化自己對 基本知識和基本技能的理解和掌握，培養(yǎng)我們收集資料和

17、調查研究的能力，一定的方案比較、 論證的能力，一定的理論分析與設計運算能力，進一步提高應用計算機繪圖的能力以及編寫編制能力。 另外對培養(yǎng)我們獨立思考問題和解決問題的能力，為今后工作做好技術儲備，都具有十分重要意義二、設計內容（1） 根據(jù)水泥預熱器和分解爐相關期刊書籍及所學知識，在老師的指導下完成5000t/d熟料燒成 窯尾系統(tǒng)工藝設計。（2）完成工藝過程中的物料平衡計算。（3）計算出水泥燒成設備參數(shù)計算并做出設備型號的選擇。（4） 根據(jù)CAD及所學知識在老師指導下繪制出5000t/d水泥生產工藝流程的圖紙折合1#圖5張。（5）撰寫畢業(yè)設計說明書。三、設計方案（1） 參考課本及相關水泥資料，在以

18、前學習知識的基礎上，對水泥生產及5000t/d水泥燒成窯尾 系統(tǒng)進一步了解。（2）通過資料查閱及燒成窯尾系統(tǒng)的畢業(yè)設計，了解窯尾系統(tǒng)的新技術、新設備、新工藝、生產技術和發(fā)展水平及設計過程中所涉及的工藝、設備選型計算；確定設計方案。（3）了解各設備的功能及工廠整體的工藝流程。經分析對比及反復考慮選定預熱器和分解爐工藝流程如圖1所示：圖1預熱器和分解爐工藝流程全廠工藝流程圖:(4) 在老師指導下完成工藝過程中的物料平衡計算。(5) 通過實習觀察各種水泥燒成設備的結構、型號，并參考文獻在老師的指導下完成燒成窯尾 工藝的整體布局及各設備分布的設計。(6) 用計算機CAD完成5張1#圖紙并對圖紙進行說明。四、參考文獻1于潤如， 嚴生水泥廠工藝設計北京：中國建材工業(yè)出版社，1995.7: 196-2393 姜洪舟無機非金屬材料熱工設備，第2版武漢：武漢理工大學出版社，2009.5： 26-844 Nancy J. Sell" and Fritz A. Fischbach. Pelletizing