水泥熟料回轉(zhuǎn)窯設(shè)計(jì)說明書

1、綜合實(shí)踐2班級(jí)：無機(jī)062學(xué)號(hào):2006015006姓名：磨光陽日期：2009-9-25水泥熟料燧燒制備生產(chǎn)工藝摘要：本設(shè)計(jì)的題目是日產(chǎn)5000噸水泥熟料回轉(zhuǎn)窯初步設(shè)計(jì)，為滿足現(xiàn)代水泥生產(chǎn)線的工藝需求，在生產(chǎn)規(guī)模上采用預(yù)分解窯生產(chǎn)技術(shù)，能夠充分利用燃料的熱效率、節(jié)省原料、降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)現(xiàn)代化。本設(shè)計(jì)主要包括預(yù)熱器、分解爐、冷卻機(jī)系統(tǒng)物料平衡、燒成系統(tǒng)的熱平衡計(jì)算，主要設(shè)備的選型、以及燒成系統(tǒng)的工藝流程和車間工藝布置的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：初步設(shè)計(jì)；預(yù)分解窯；工藝流程緒論當(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

2、的環(huán)境行為等方面也成為研究的熱點(diǎn)。一. 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)自從1975年研究2000t/d新型干法燒成系統(tǒng)以來，水泥生產(chǎn)工藝得到了長(zhǎng)足發(fā)展，現(xiàn)在2000t/d生產(chǎn)設(shè)備已全部國(guó)產(chǎn)化，日產(chǎn)4000噸、5000噸新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)裝備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到95姆上，日產(chǎn)8000噸水泥熟料生產(chǎn)線和日產(chǎn)10000噸水泥熟料生產(chǎn)線裝備只需少量關(guān)鍵件進(jìn)口。隨著“八五”期間“日產(chǎn)4000噸水泥裝備國(guó)產(chǎn)化一條龍”和“九五”期間的技術(shù)完善和創(chuàng)新，技術(shù)裝備水平進(jìn)一步提高?！笆濉逼陂g，國(guó)家又組織實(shí)施了日產(chǎn)8000噸和日產(chǎn)10000噸水泥裝備國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目，徹底改變我國(guó)大型水泥技術(shù)和裝備基本依賴進(jìn)口的局面。先進(jìn)的工藝技術(shù)和大型國(guó)

3、化裝備為我國(guó)新型干法水泥加快發(fā)和水泥結(jié)構(gòu)調(diào)整提供了技術(shù)保證，同時(shí)也為我國(guó)大型水泥技術(shù)裝備出口定了基礎(chǔ)。國(guó)產(chǎn)設(shè)備使得水泥項(xiàng)目資大大降低。二. 在國(guó)外，新型干法窯向大型化發(fā)展，自動(dòng)化水平不斷提高，單機(jī)最大能力已達(dá)12000t/d,噸水泥能耗已降低到90KWh/t以下，熟料熱耗低于2827KJ/kg,勞動(dòng)生產(chǎn)率（水泥）提高到15000-20000噸/（人年）。并且在環(huán)境保護(hù)方面也做到標(biāo)準(zhǔn)苛刻，在燃料使用方面，在瑞典和美國(guó)少數(shù)國(guó)家里，燒廢料比例已達(dá)到80%設(shè)計(jì)原則1. 堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際，從實(shí)際生產(chǎn)出發(fā)，事實(shí)求是。2 .設(shè)計(jì)方案的確定，在技術(shù)上做到先進(jìn)可靠，較大輻度地提高產(chǎn)量、降低能耗。3 .工藝布置合

4、理，生產(chǎn)工藝流程順暢。4. 本著合理選擇工藝過程和廠房位置，盡量選用適合生產(chǎn)要求和低損耗，低污染的設(shè)備，注意勞動(dòng)保護(hù)，安全生產(chǎn)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。5. 環(huán)保設(shè)施完善、產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)節(jié)能、成本預(yù)算合理。三. 新型十法回轉(zhuǎn)窯的優(yōu)化本設(shè)計(jì)采用目前國(guó)內(nèi)先進(jìn)的新型干法生產(chǎn)技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)開發(fā)了系統(tǒng)壓損在4000-4800Pa的高效、低壓損的五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱系統(tǒng)，五旋風(fēng)預(yù)熱可以將50C的生料粉加熱到800C,而且可將窯尾廢氣從1100C降低到330C。1.選用的分解爐方面NSF分解爐有以下特點(diǎn):(1) NSF爐高度增加，從而增加了容積，增加了物料在爐內(nèi)的停留時(shí)間。并且NSF爐燃料直接噴入三次風(fēng)中，能夠完全燃燒，這樣也降

5、低了對(duì)燃料固定碳值的要求。(2) 由于喂料一部分在出窯的空氣上升煙道中，這樣降低了尾氣的溫度，使廢氣中堿、硫、氯元素凝聚在生料顆粒上再回窯內(nèi)，減少了在煙道內(nèi)的結(jié)皮。NSF的不足：爐的出口是側(cè)面出口，且出口高度大，占分解爐高度1/3左右，容易使?fàn)t內(nèi)產(chǎn)生偏流、短路和形成稀薄生料區(qū)。3.選用的IKN懸擺式冷卻機(jī)特點(diǎn)：(1) 采用COANDAT流篦板的水平噴流。(2) 運(yùn)用空氣梁技術(shù)的熟料入口分配系統(tǒng)。(3) 單缸液壓傳動(dòng)的自調(diào)懸擺系統(tǒng)。(4) 液壓傳動(dòng)的隔熱擋板。(5) 箱式輾式破碎機(jī)和氣力清除漏料裝置。工藝平衡計(jì)算1.燒成系統(tǒng)熱平衡計(jì)算平衡計(jì)算主要包括支出與收入物料，支出與收入熱量的平衡。1) .

6、原始資料回轉(zhuǎn)窯熱工的目的是確定燃料消耗量，分析燧燒系統(tǒng)內(nèi)熱量收支情況，確定窯的熱效率以及尋求降低熱耗的途經(jīng)。平衡范圍：從冷卻機(jī)熟料出口到預(yù)熱器廢氣出口。即包括回轉(zhuǎn)窯、冷卻機(jī)、分解爐和預(yù)熱器系統(tǒng)。溫度基準(zhǔn)：0C2) 物料基準(zhǔn)：1kg熟料.物料平衡(1) 窯型：4.8X72帶NSF型預(yù)分解窯。(2) 物料化學(xué)成分(見表3-1。(3) 熟料礦物組成見表3-2。(4) 煤粉組成及發(fā)熱量見表3-3。(5) 熟料出冷卻機(jī)溫度tLsh=200Co(6) 入窯煤粉溫度tr=40Co(7) 一次空氣入窯溫度tylk=36C。(8) 入冷卻機(jī)冷空氣溫度tk=36C。(9) 窯頭漏風(fēng)溫度tyLOK=36C。(10)

7、 入冷卻機(jī)冷空氣量Vlk=2.14Nm3/kg熟料。(11) 入窯風(fēng)量比(一次空氣：二次空氣：漏風(fēng)=29:64:7。表3-1物料化學(xué)成分(-wt%)項(xiàng)目燒失量SiO2Al2。Fe2。CaOMgOSO總和干生LsSQ；Al2O3Fe2O3CaOsMg2。SO；料35.5813.673.552.5942.51.560.55100熟料LshshshshshshshSj。2Al2。3Fe?O3CaOMgOSO320.605.855.0063.912.102.54100飛灰LfhfhfhfhfhfhfhSjO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO333.4014.594.092.0741.851.872

8、.13100煤灰LaA_A_A_A_ASQAAl2OAFe2OACaOMgOSOA40.5016.7210.8515.975.425.515.03100表3-2物料化學(xué)成分(wt%一C3SGSCAC4AF%57.0916.087.0515.20表3-32分析(為工業(yè)分析(為焦渣特性(號(hào))發(fā)熱量CfHfSfMOVF.CfXWKJ/kg煤粉66.484.080.351.1711.8430.4053.5211.284.8042537612)燃料比(%)回轉(zhuǎn)省1：分解爐=47:53。(13)出預(yù)熱器廢氣溫度tf=370Co(14)出預(yù)熱器飛灰量mfh=0.141kg/kg熟料。(15)電收塵器及增濕塔

9、綜合收塵效率Y=99.28%。(16)回收飛灰入窯溫度tyh=50Co(17)氣力提升泵料風(fēng)比A14.4kg/Nm(18)喂料帶入空氣溫度ts=50Co(19)窯尾過剩空氣系數(shù)ay=1.05。(20)分解爐漏風(fēng)占分解爐燃料燃燒用理論空氣用量的5%(21)分解爐出口過?？諝庀禂?shù)af=1.25。(22)每級(jí)旋風(fēng)筒漏入空氣量為理論空氣的5%(23)系統(tǒng)散熱損失QB=540KJ/kg熟料。(24)熟料中燃料灰分摻入百分比a=100。(25)生料中的水份含量w=0o(26)冷卻機(jī)煙囪排出空氣溫度tpk=220Co1) (27)冷卻水帶出熱量QLS=170KJ/kg熟料。2物料平衡計(jì)算.收入物料：(1)

10、燃料消耗量：m=mr+mrkg/kg熟料(2-1)(2) 生料消耗量: 干生料理論消耗量:a100m=100mysLAfAmr100Ls10010011.28mr1001.5520.175mkg/kg熟料(2-2)10035.58出預(yù)熱器飛灰量：mh=0.141kg/kg熟料(2-3) 煙囪飛損飛灰量：RFh=nfh(1一門)=0.001kg/kg熟料(2-4) 入窯回灰量：n)h=mfhRFh=0.140kg/kg熟料(2-5)考慮飛損后干生料實(shí)際消耗量:mgs=mysLmFh100LFh100Ls10034.401.5520.175m0.001(2-6)10035.581.5530.175

11、mrkg/kg熟料考慮飛損后生料(含物理水)實(shí)際消耗量:100msmgs(1.553.0175mr)g100Ws1001.5530.175mrkg/kg熟料(2-7)1000(3) 入預(yù)熱器生料量=m+mh=1.693-0.175mrkg/kg熟料(2-8)空氣消耗量理論空氣用量Vlk0.089Cf0.267Hf0.033(0fSf)=6.627Nm3/kg煤粉(2-9)mikVrk6.6271.293=8.569kg/kg煤粉(2-10) 窯頭用實(shí)際干空氣量由于過剩空氣系統(tǒng)ay=1.05，窯頭用燃料占47%則窯頭用實(shí)際干空氣為:-_-3Vyk0.47yVlkmr0.471.056.627mr

12、=3.270mNm/kg熟料(2-11)mykVykk3.270m1.2934.299mkg/kg熟料(2-12)Nnn/kg熟料(2-13)其中：一次空氣：Vyik=3.270mrX0.29=0.948mr myik=4.299mrX0.29=1.226mrkg/kg熟料(2-14)二次空氣：Vy2k=mX0.64=2.0933.270mrNn3/kg熟料(2-15)m2k=4.299mrX0.64=2.707mkg/kg熟料(2-16)窯頭漏風(fēng)：VyLok=3.270mrX0.07=0.229mNm3/kg熟料(2-17)mLok=4.299mrX0.09=0.296mrkg/kg熟料(2

13、-18)分解爐從三次風(fēng)管抽風(fēng)量分解爐出口過?？諝庀禂?shù)：af=1.25出分解爐過剩空氣量：(af-1)Vkmr=(1.25-1)X6.627mr=1.657mrNn3/kg熟料(2-19)分解爐用燃料燃燒理論空氣量：-_-_3_0.53Vlkmr=0.53X6.627mr=3.512mNm/kg熟料(2-20)窯尾廢氣中過?？諝饬浚?1.05-1)X0.47X6.627mr=0.156mNn3/kg熟料(2-21)分解爐漏風(fēng)量：3一VFlok=0.05X0.53X6.627mr=0.176mNm/kg熟料(2-22)m：lok=VFlokk=0.176mrX1.293=0.228mkg/kg熟料

14、(2-23)分解爐從三次風(fēng)管抽風(fēng)量： 就2k=1.657mrX3.512mr0.156m一0.176mr=4.837mrNn3/kg熟料(2-24)MF2k=VF2kXpk=4.837mrX1.293=6.254mkg/kg熟料(2-25)旋風(fēng)預(yù)熱器系統(tǒng)漏風(fēng)量(為5級(jí)預(yù)熱器)VxLok=0.05X5XVlkm=0.05X5X6.627mr=1.657mNm3/kg熟料(2-26)mLok=Vk+mlok+mlok+mk+mk2).支出物料出冷卻機(jī)熟料量：mh=1kg預(yù)熱器出口飛灰量：mh=0.141(3)冷卻機(jī)煙囪排出空氣量:一一一一一一-3VpkVLkVy2kVF2k2.14-6.930mr

15、Nm/kg熟料(2-33)mpkmLkmy2kmF2k=2.767-8.961mrkg/kg熟料(2-34)預(yù)熱器出口廢氣量生料中的物理水：W=0生料中的化合水生料中CO的百分含量:CO；CaOs4456MgOs4440.34442.50-56/-441.5635.10%(2-35)40.3生料中化合水的百分含量:H2osLsCO；35.5835.1048%(2-36)生料中的化合水量:mH2OmgsH2Os100(1.5530.175m)0.48=0.007-0.001m100rkg/kg熟料(2-37)VH2O22.4生料中分解的smco2mH2OCO:mgsCO；10018mFh22.4

16、44燃料燃燒生成的理論煙氣量：VC。?smcO2VcO20.79Vlkmr(0.0070.001mr)22.4=0.009-0.001mr18Nm，/kg熟料(2-38)LFh100(0.54522.4Cf1222.42835.10(1.5530.175m)0.001100=0.545-0.061m34.40100rkg/kg熟料(2-39)100Nf0.061)mr22.4mr12一mr1000.7922.4=0.277-0.031mr44Nm3/kg熟料(2-40)66X8mr=1.241mrNn3/kg熟料(2-41)10022.41.176.627mrmr28100=5.224mrNn

17、3/kg熟料(2-42)Vh2o22.4Hf2100mr22.418fmr=0.517mrNm3/kg熟料(2-43)100Vsk22.4Sfmr3210022.4320.35100mr=0.002mrNn3/kg熟料(2-44)Vf=(1.241+5.244+0.517+0.002)m=7.004mNn3/kg熟料(2-45)f._11.28.m(mlk1)mr(8.5691)mr=9.456mrkg/kg熟料(2-46)100100 煙氣中過?？諝饬浚?一Vk=(1.25-1+0.05X5)Vlkm=3.314mrNm/kg熟料(2-47)其中：N2V0.79Vk2.618mNm/kg熟料

18、(2-48)k,k28mN2VN222.43.273mkg/kg熟料(2-49)0.21Vk0.696mNri3/kg熟料(2-50)kmo2Vok23222.40.994mkg/kg熟料(2-51)氣力提升泵喂料用空氣Vsk=0.118-0.012mrNm3/kg熟料(2-52)mk=0.153-0.016mrkg/kg熟料(2-53)其中：NbV：0.79(0.1180.012mr)=0.093-0.009mNm3/kg熟料(2-54)220m所以取耐火磚的厚度為220mm貝U窯筒體內(nèi)徑D=D+2S耐火磚=4.36+2X0.22=4.8m(4-3)窯長(zhǎng)：取窯長(zhǎng)徑比為15,則窯長(zhǎng)L=4.8X

19、15=72m(4-4)回轉(zhuǎn)窯功率N=kD2.5LN(4-5)式中N。一回轉(zhuǎn)窯功率，KVVD窯的有效內(nèi)徑，m；L一窯長(zhǎng)度，m；NH窯的轉(zhuǎn)速，r/min;取最大轉(zhuǎn)速為3r/min;K一系數(shù)，預(yù)分解窯為0.0450.048，本設(shè)計(jì)取0.046;則No=0.046X4.362.5乂72X3=394.4KW(4-6)選用電機(jī)時(shí)，電機(jī)功率N=(1.151.35)No。由于轉(zhuǎn)速取值較大，本次系數(shù)可取1.2;則N=1.2X394.4=473.3KW(4-7)(2) 窯筒體支承點(diǎn)配置本設(shè)計(jì)采取的是3檔相同托輪支承裝置，使3檔支反力盡量相等，以方便設(shè)計(jì)及節(jié)約成本9。 筒體出料端懸臂長(zhǎng)(I檔)由于窯筒體出料端懸臂長(zhǎng)

20、度與窯的冷卻帶長(zhǎng)度有關(guān)，也就是第一檔支承點(diǎn)盡量遠(yuǎn)離燒成帶最高溫度點(diǎn)，對(duì)預(yù)分窯取665.5655.5風(fēng)速VA(m/s)由于C1級(jí)筒要求分離效率較高，斷面風(fēng)速低，還要求個(gè)數(shù)多且筒體小的旋風(fēng)筒，所以設(shè)C1筒為雙排筒。取:VAi=4(m/s);Va2,Va3=6(m/s);W、Va5=5.5(m/s);且Q=113.78m3/s2) 貝U:Ci筒直徑：Di=4.26m(4-18)C2,C3筒直徑：D2=4.91m,D3=4.91m(4-19)C4,C5筒直徑：D=5.13m,D=5.13m(4-20).進(jìn)風(fēng)口的型式，尺寸和進(jìn)風(fēng)型式進(jìn)風(fēng)管的結(jié)構(gòu)為矩形，C1筒取a/b=0.5，其余各級(jí)取a/b=0.6，且

21、有ab/D2=0.2,貝U：C1筒進(jìn)風(fēng)口直徑為：a=1.35m,b=2.70m(4-21)3) C2,C3筒進(jìn)風(fēng)口直徑：a=1.70m,b=2.83m(4-22)C4,C5筒進(jìn)風(fēng)口直徑：a=1.78m,b=2.96m(4-23)旋風(fēng)筒氣流進(jìn)風(fēng)型式為：渦卷式(180。).排氣管直徑尺寸4) 排氣管內(nèi)徑(d)平均為筒體內(nèi)徑(D)的5055%取d=0.5D，貝U:C1筒排氣管直徑為：d=2.13mC2,C3筒排氣管直徑：d=2.46m(4-24)C4,C5筒排氣管直徑：d=2.56m(4-25).旋風(fēng)筒高度表4-2各級(jí)旋風(fēng)筒高度H,H1及H2之間的關(guān)系C1C2,C3C4,C5K1H2.536570為了便于生產(chǎn)和節(jié)約成本分別取K為2.5,1.8,2;a為70,70,70貝U:C1筒高度：H=10.65m(4-26)C2,C3筒高度：H=8.84m(4-27