5000t新型干法水泥生產(chǎn)線回轉(zhuǎn)窯工藝的設計說明書94624

1、設計時間：2011.12.19 2012.01.06X X理工學院課程設計說明書課程名稱：新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)與設備設計題目：5000t/d新型干法水泥生產(chǎn)線回轉(zhuǎn)窯工藝設計專 業(yè)：無機非金屬材料工程班級：學號：姓名：成績：指導教師（簽名）：下載可編輯.專業(yè).整理.原始資料、物料化學成分（）成分項；1LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3其它合計干生料35.8213.232.972.0544.620.250.160.90100熟料022.345.383.6566.670.580.061.32100煤灰051.6031.794.143.620.662.295.90100、煤的工業(yè)分

2、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。入預熱器生料溫度：50 C；入窯回灰溫度：50 C；入窯一次風溫度：25 C；入窯二次風溫度：1100C；環(huán)境溫度：25 C；入窯、分解爐燃料溫度：60 C；入分解爐三 次風溫度：900 C；出窯熟料溫度：1360C；廢氣出預熱器溫度：330 C；出預熱器飛灰溫 度：300 C 0窯尾氣體溫度：1100 C。2、入窯風量比（

3、）。 一次風（K 1）:二次風（K2）:窯頭漏風（K3）=10:85:5。3、燃料比（）?；剞D(zhuǎn)窯（Ky）:分解爐（Kf=40:60。4、出預熱器飛灰量。0.1kg/kg熟料。5、出預熱器飛灰燒失量。35.20% 06、各處空氣過剩系數(shù)。窯尾，ay=1.05分解爐出口=1.15預熱器出口 af=1.40。7、入窯生料采用提升機輸送。8、漏風。預熱器漏風量占理論空氣的比例K4=0.16;提升機帶入空氣量忽略；分解爐及窯尾漏風（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 o9、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)簡易公式（6-20）計算。11、系

4、統(tǒng)表面散熱損失。460kJ/kg熟料。12、生料水分。0.2%。13、窯的設計產(chǎn)量。5000t/d。目 錄前言4一、物料平衡、熱平衡計算 5物料平衡計算5收入項目5支出項目7熱量平衡計算 8收入項目8支出項目9二、窯的計算11.窯的規(guī)格11直徑11長度12 TOC o 1-5 h z 回轉(zhuǎn)窯斜度、轉(zhuǎn)速及功率的計算 12斜度和轉(zhuǎn)速 12功率12風速核算12燒成帶標準風速 12窯尾工況風速 13 三、主要熱工技術(shù)參數(shù)計算 13 -熟料單位燒成熱耗 13熟料燒成熱效率 13 窯的發(fā)熱能力 13 燃燒帶襯磚斷面熱負荷 13 .結(jié)語14.參考文獻14、人刖百當前世界水泥工業(yè)的發(fā)展是以節(jié)能、降耗、環(huán)保為中

5、心，走可持續(xù)發(fā)展的 道路。與此相適應，水泥設備尤其是回轉(zhuǎn)窯的資源化利用及應用中的環(huán)境行為 等方面也成為研究的熱點。以預分解窯為代表的新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)是國際公認的代表當代技術(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，成為當今世界水泥 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 。尤其是進入21世 紀，大批5000t/d熟料新型干法水泥生產(chǎn)線的建成、投產(chǎn)，標志著我國新型干 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3億多噸，占我國水泥總產(chǎn)量的32%以上

6、。回轉(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)，高產(chǎn)低耗及節(jié)能技改提供科學依據(jù)。因此，以新型干法窯（NSP）的設計為契機，加深對水泥工藝相關(guān)知識的 理解是很有必要的。本次課程設計的題目是：5000t/d熟料帶TSD型分解爐的NSP窯設計，設 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窯的初步設計（1張A1圖紙，1張A2圖紙）。NSP窯包括預 熱器系統(tǒng)、分解爐和回轉(zhuǎn)窯，本次設計只需畫出回轉(zhuǎn)窯及分解爐下方的煙氣 室，托輪的的剖面圖。、物料

7、平衡與熱量平衡計算基準：1kg熟料，溫度：0C；范圍：回轉(zhuǎn)窯十分解爐+預熱器系統(tǒng)(圖1)、熱量平衡圖(圖2)。圖2熱量平衡圖界面圖1物料平衡圖根據(jù)確定的基準和范圍，繪制物料平衡圖物料平衡計算收入項目(1)燃料總消耗量m r (kg/kg)其中：窯頭燃料量myr=Kymr(kg/kg)分解爐燃料量mFr=Krm(kg/kg)生料消耗量、入預熱器物料量a.干生料理論消耗量-100-mrAya_ 100-25.71 1 mrmgsL 100-3582= 1.558 0.401m r (kg/kg)100-Ls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 = mfh(1 ) =

8、 0.10 X(1 0.999) = 0.0001(kg/kg)myh = mfh mFh = 0.10 0.0001 = 0.10(kg/kg)c.考慮飛損后干生料實際消耗量100 -Lfh100 _35 2mgs=m gsL+m Fh - 100_L=(1.558 0.401m r)+0.0001 乂= 1.558 0.401ms100-35.82(kg/kg)d.考慮飛損后生料實際消耗量ms=mysMT000W=(1.558 0.401m/)X100002 =1.561 0.402m (kg/kg)e.入預熱器物料量入預熱器物料量=ms+ myk= (1.561 0.402m r)+0.

9、100 = 1.661 0.402m r (kg/kg)入窯系統(tǒng)空氣量燃料燃燒理論空氣量VLK= 0.089Cy+0.267Hy+0.033(Sy Oy)=0.089 X60.10 + 0.267 X3.96+0.033 X(0.35 7.91)= 6.157(Nm 3/kg 煤)mLk=VLkX1.293 = 6.157 X1.293 = 7.961(kg/kg 煤)b.入窯實際干空氣量Vyh= ayV,Lkmyr = ayV,LkKFmir =1.05 X6.157 X0.40m r= 2.586mr (Nm 3/kg)myk=1.293 Wyk = 1.293 X2.586mr =3.3

10、44mr (kg/kg)其中入窯一次空氣量，二次空氣量及漏風量Vyk1=K1Vyk=0.10V yk(Nm 3/kg)Vyk2 = k2Vyk = 0.85Vyk(Nm 3/kg)VLOk1 = K3Vyk= 0.05Vyk (Nm 3/kg)c.分解爐從冷卻機抽空氣量出分解爐混合室過剩空氣量Vi = (aL1)VLkmr=(1.15 1)X6.157mr =0.924m r (Nm3/kg)分解爐燃料燃燒空氣量V2 = VLkm Fr= VLkKFmr = 6.157 X0.60m r=3.694m r(Nm 3/kg)窯尾過?？諝饬縑3= (ay 1)VLkmyr= ( % 1)VLkKy

11、mr= (1.05-1) X6.157 X0.40mr = 0.123m r (Nm 3/kg)分解爐及窯尾漏入空氣量V4=K6VLkmFr =K6VLkKymr =0.05 X6.157X0.60mr =0.185mr(Nm3/kg)分解爐冷卻機抽空氣量VF2k=V1+V2-V3-V4 =0.924m+3.694m r0.123m一 0.185mr =4.310m(Nm3/kg)mF2k =1.293 Wf2k =1.293 X4.310m= 5.573m r (kg/kg)d.氣力提升泵喂料帶入空氣量(忽略)e.漏入空氣量預熱器漏入空氣量V5=K4VLkmr =0.16X6.157mr =

12、 0.985m r (Nm3/kg)窯尾系統(tǒng)混入空氣總量VLOk2 = V4 + V5 =0.185mr+0.985m=1.170m(Nm 3/kg)全系統(tǒng)漏入空氣量Vlok= Vloki + Vlok2= 0.05 X2.586m+ 1.170m= 1.299m r(Nm 3/kg)mLOK= 1.293 WLOK=l.293X1.299mr = 1.680m r (kg/kg)1.1.2支出項目熟料msh=1kg(2)出預熱器廢氣量 a.生料中物理水含量(kg/kg)W0.2mws=msXioo =(1.5630.402m r)x而 =0.003 0.001mr、/_ mwsVws= 08

13、040.003-0.001mr0.804=0.004 0.001mr(Nm3/kg)b.生料中化學水含量mhs = 0.00353m ysA12 0s3 = 0.00353 X (1.560 0.401mr) X 3.03 = 0.016 0.004m (kg/kg)Vhs =(Nm 3/kg)ks0.017-0.004mr0804 = -054 = 0.020 0.005m rc.生料分解放出CO2氣體量:Mco2Mco2C02 = CaOsM+MgOs 六44=44.62 X 市44+ 0.25X703 =35.33msco2=m gs 700_ Lfh3533mff 而=(1.558 0

14、.4006mr) X30萬-0.000135.20X 100= 0.550 0.142mr(kg/kg)smco2 0.550-0.142mVsco2 = 1977 = 詢7=0.278 0.072m r (Nm 3/kg)d.燃料燃燒生成理論煙氣量Vr _ 224cy224V co2= 18100 mr = 100630 m= 1.122m r(Nm 3/kg)VrN2=0.79V1LKmr+ 284 蓋 . _22.4mr = 0.79X6.157m十 窗0.97X 100 mr= 4.872m(Nm3/kg)22.4H_y22.4V H2O 2 X 100 mr+ 18xWy mr=(2

15、2T X306 + 詈 義嚅0 )mr=0.456mr (Nm 3/kg)22.4 Sy22.4Vrso2 =2 X 100 m r = 320.35qx 100 mr=0.002m r (Nm 3/kg)Vr = Vrco2 + VrN2 + VrH20 + Vrso2 = (1.122 + 4.872 + 0.456 + 0.002)m= 6.452m (Nm 3/kg)(kg/kg)Ay2571mr=(m lk+ 1 100 )mr = (7.961 + l 100 mr = 8.704m re.煙氣中過?？諝饬縑k = ( af 1)VLkmr=(1.401)X6.157m= 2.46

16、3m r(Nm3/kg)mk = VkX1.293=2.463 X1.293 = 3.185m r(kg/kg)其中：VkN2=0.79V k=0.79 X2.463m= 1.946m r(Nm 3/kg).2828m kN2 = VkN2 x 22.4 = 1.946 x 224 mr = 2.433m r (kg/kg)VkO2 = 0.21Vk=0.21 X2.463m=0.517m(Nm 3/kg),32 一32 一一mkO2=VkO2=0.571 mr =0.739m r (kg/kg)f總廢氣量Vf=V CO2+V N2+V H2O+V O2+V SO2二(0.281 -0.072

17、 mr +1.122 m/)+(4.872 mr +1.946 m/)+(0.004 0.001 mr +0.020-0.005 m r +0.456 m/) + 0.517 m r +0.002 m r= 0.305+8.837m(3)出預熱器飛灰量mm = 0.100 (kg/kg)1.2熱量平衡計算收入項目(1)燃料燃燒生成熱QrR=mrQyDw = 23200m r(kJ/kg)(2)燃料帶入顯熱Qr = mrCrtr=mrX1.154X60=69.240m r (kJ/kg)(060 c時熟料平均比熱 Cr=l.154kJ/kg - (3)生料帶入熱量Qs=(m gsCs+m wsC

18、w)ts= (1.560 0.401m r) X0.878 十(0.003 0.001m r)X4.182 X50= 69.111 17.813m r (kJ/kg)(050c時，水的平土比熱 Cw = 4.182KJ/kg C,干生料平均比熱 Cs=0.878kJ/kg) 入窯回灰?guī)霟崃縌yh = mykCyhtyh =0.100 X0.836 X50 = 4.180kJ/kg(050c時，回灰平均比熱 Cyh = 0.836kJ/kg C)(5)空氣帶入熱量a.入窯一次空氣帶入熱量Qy1k = Vy1kCy1kty1k = 0.10VykCy1kty1k = 0.10 X2.586mX1

19、.298 X25 = 8.39m r (kJ/kg)(025c時，空氣平均比熱 Cy1k=1.298KJ/Nm 3 C) b.入窯二次空氣帶入熱量Qy2k = Vy2kCy2kty2k = 0.85VykCy2kty2k = 0.85 X2.586m乂 1.403 x 1100 = 3392.3m r (kJ/kg)(01100 c時，空氣平均比熱 Cy2k =1.403kJ/Nm 3 c.入分解爐二次空氣帶入熱量QF2k=VF2kCF2ktF2k = 4.310m r X1.403 X900 = 5442.2m r (kJ/kg)(0900 c時，空氣平均比熱 Cf2k= 1.403kJ/N

20、m 3.C)d.氣力提升泵喂料空氣帶入熱量(忽略)e.系統(tǒng)漏風帶入熱量QLOK=VLOKCLOKtLOK =1.299m rX1.298X25 = 42.153m r (kJ/kg)(025 c時，空氣平均比熱 Clok= 1.298kJ/Nm 3 - 總收入熱量Qzs= QrR+ Qr+ Qs+ Qyk+ Qy1k+Q y2k + QF2k+ Qsk+ QlOK=24200m r + 69.240m r+(69.111 -17.813m r) +4.180+ 8.39mr + 3392.3m r+ 5442.2m r+ 0+42.253m r= 73.291 +33136m r (kJ/kg

21、)1.2.1支出項目(1)熟料形成熱Qsh=109+30.04C aOk+6.48Al 203k+30.32M gOk-17.12SQ2k+1.58Fe203k=109+30.04 X66.67+6.48 X5.38+30.32 X0.58-17.12 X22.34-1.58 X3.65=1776kJ/kg蒸發(fā)生料中水分耗熱量Qss= (mws+ mks)qqh = (0.003 0.001mr+ 0.016 0.004m)X2380= 45.220 11.9mr(kJ/kg)(50C時，水的汽化熱 qqh=2380kJ/kg)(3)廢氣帶走熱量Q f = (VCO2CCO2 +Vn2 CN2

22、 +VH20cH2o +Vo2co2 + VS02cso2 )t f=(0.281 + 1.050m r) X1.921 + 6.818m rX1.319 + (0.025 + 0.450m r) X1.550 + 0.517m rX1.370 + 0.002m r X1.965 X330=190.92 + 4098.5m r(kJ/kg)0340c時，各氣體平均比熱：Cco2=1.921kJ/Nm 3 C ;Cn2 = 1.319kJ/Nm 3 C ;Ch20 = 1.550kJ/Nm 3 C;Co2= 1.370kJ/Nm 3 C ;Cso2= 1.965kJ/Nm 3 (4)出窯熟料帶走

23、熱量Qysh = 1 xCshtsh =1 X1.078 X1360 = 1466.1 (kJ/kg)(0 1360 c時，熟料平均比熱 Csh=1.078kJ/kg. C)(5)出預熱器飛灰?guī)ё邿崃縌fh=m fhCfhtfh =0.100 X0.895X300 =26.85 (kJ/kg)(0300 c時，飛灰平均比熱 Cfh = 0.895kJ/kg - (6)系統(tǒng)表面散熱損失QB = 460kJ/kg支出總熱量Qzc= Qsh + Qss十 Qf + Qysh + Qfh + Qb= 1776 + (45.220 11.9m r) + (190.92 + 4098.5m)+1466.1

24、 + 26.850 + 460= 3965 +4086.6m rkJ/kg列出收支熱量平衡方程式Qzs= Qzc73.291 + 33136m r = 3965 + 4086.6m r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熟料收入項目數(shù)量%支出項目數(shù)量%燃料消耗量0.1344.24熟料量130.85入預熱器生料量1.60750.84出預熱器飛灰量0.1003.08入窯實際干空氣量0.44814.17生料中物理水量0.003

25、0.09分解爐抽空氣量0.74723.63生料中化學水量0.0150.46窯尾系統(tǒng)漏入空氣量0.2257.12生料分解CO2量0.53116.36燃料燃燒理論煙氣量1.16635.98煙氣中過?？諝饬?.42713.17合計3.161100.00合計3.242100.00表2熱量平衡表單位：kg/kg熟料收入項目數(shù)量%支出項目數(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

26、帶出熱量26.90.60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)總漏風帶入熱5.60.12合計4513.6100.00合計4512.7100.00二、窯的計算（帶NC-SST-I分解爐的預分解窯）.窯的規(guī)格：直徑根據(jù)式（1）計算窯有效內(nèi)徑3 14G 熟料=63.5Di（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 ,可計算出Di=4.242 m 。根據(jù)式（2）計算窯筒體直徑D=Di+26其中，6為回轉(zhuǎn)窯用耐火材料厚度，mm。對于直徑大于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)標準JC331-91 , D值取4.8 m ,則回轉(zhuǎn)窯有效內(nèi)徑為4.34 m。長度預分解窯的長徑比L/D=1020,且其長度還應按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L/D=15。由以上計算結(jié)果，回轉(zhuǎn)窯的規(guī)格為44.8X72 m o根據(jù)國內(nèi)外實際生產(chǎn)情況，該規(guī)格預分 解窯產(chǎn)量一般在5000 t/d以上，因而能滿足設計要求?；剞D(zhuǎn)窯斜度、轉(zhuǎn)速及功率的計算斜度和轉(zhuǎn)速預分解窯的斜度一般為3.5%4% ,最高轉(zhuǎn)速可達4.5 r/min 。根據(jù)統(tǒng)計，對于H.8X72 m的預分

28、解窯，當其斜度為3.5%,轉(zhuǎn)速n為3.8 r/min上。考慮到實際生產(chǎn)中增產(chǎn)的可能性，所設計回轉(zhuǎn)窯的斜度為2.2.2功率回轉(zhuǎn)窯功率可根據(jù)式(3)進行計算。N0 =0.03Di3 n0.75 L (kW)時，最高產(chǎn)量可達5500 t/d 以3.5%,轉(zhuǎn)速為 3.8 r/min 。(3)根據(jù)計算，N0 =0.03x4.343 x3.80.75x72=48Q574kW2.3風速核算燒成帶標準風速一般要求2 Nm/s 。1000 G Vykwi =1.42 Nm/s:二 2一Di36004符合要求1000 G VyW 273 TywWyw =7.95 m/sy 二一 2273一Di36004符合要求Vyw缶尾煙氣量，m 3/kg熟料Tyw 窯尾溫度，C一一 r 一一 k_Vyw = Vy +Vy =Ky 6.452m