活性石灰生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

1、活性石灰生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)摘 要活性石灰是一種優(yōu)質(zhì)輕燒石灰,它具有晶粒細(xì)小(0.13m)、氣孔率高（50%）、比表面積大（1.52.0m2/kg）、體積密度小：（1.51.7g/cm3）、活性度高（300ml）、殘余CO2含量低（2%）等優(yōu)點(diǎn)?；钚允抑饕饕鳛闊掍撚谩霸煸鼊?，也廣泛應(yīng)用于濕法煙氣脫硫、酸性工業(yè)廢水處理等環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域,以及輕質(zhì)碳酸鈣、電石、型煤粘合劑、環(huán)氧氯丙烷、燒結(jié)法氧化鋁等化工生產(chǎn)過程。本文主要進(jìn)行了原料倉庫設(shè)計(jì)、窯前上料系統(tǒng)設(shè)計(jì)、燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)、出料系統(tǒng)設(shè)計(jì)、成品料倉及除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)采用回轉(zhuǎn)窯煅燒活性石灰，窯尾加裝了豎式預(yù)熱器，使窯尾的煙氣余熱直接傳導(dǎo)給了石灰石，煙氣

2、溫度可降至235以下，有效地回收了尾氣排放所帶走的熱量，同時(shí)也為后續(xù)除塵減少了負(fù)荷；窯頭出料冷卻采用豎式冷卻器替代原來的冷卻筒，避免了石灰的顯熱散失，從窯頭落下的熾熱石灰，通過與鼓入的二次風(fēng)換熱，石灰得以冷卻；冷卻器和窯頭罩采用一體化豎式設(shè)計(jì)，占地面積小，密封性好，避免了熱廢氣無組織排放，空氣吸收熱量溫度升高后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯助燃。經(jīng)過本次對活性石灰生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對活性石灰的生產(chǎn)據(jù)有重要意義。關(guān)鍵詞：活性石灰，回轉(zhuǎn)窯，生產(chǎn)工藝目 錄摘 要I1 緒論11.1 活性石灰的特性及用途1活性石灰的特性11.1.2 活性石灰的用途11.2.3 活性石灰在煉鋼中的作用21.2 石灰石的焙燒原理21.2.

3、1 碳酸鈣的分解反應(yīng)及分解速度21.2.2 石灰石焙燒過程的次生反應(yīng)31.3 活性石灰生產(chǎn)方法42 活性石灰生產(chǎn)工藝總圖設(shè)計(jì)62.1 總圖布置62.2 總圖設(shè)計(jì)說明63 原料倉庫設(shè)計(jì)83.1 原料倉庫的選擇83.2 原料倉庫用設(shè)備94 窯前上料系統(tǒng)設(shè)計(jì)114.1 回轉(zhuǎn)窯上料工藝設(shè)計(jì)114.2 上料設(shè)備115 煅燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)145.1 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的物料氣體運(yùn)動(dòng)及熱交換原理145.1.1 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的物料運(yùn)動(dòng)原理145.1.2 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的氣體運(yùn)動(dòng)原理165.1.3 回轉(zhuǎn)窯的燃料燃燒與熱交換原理175.2 預(yù)熱器的選擇195.3 回轉(zhuǎn)窯的外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)205.4 冷卻器的選擇215.5 煤氣加壓系統(tǒng)225.

4、6 自動(dòng)控制系統(tǒng)235.6.1 系統(tǒng)用途235.6.2 系統(tǒng)構(gòu)成及主要硬件、軟件配置245.6.3 主要功能要求246 出料系統(tǒng)及成品篩分工藝設(shè)計(jì)266.1 出料工藝設(shè)計(jì)266.2 出料工藝設(shè)備266.3 成品的貯藏篩分工藝設(shè)計(jì)276.4 篩分設(shè)備選擇276.5 成品的儲藏287 除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)297.1 回轉(zhuǎn)窯煙氣除塵297.2 成品轉(zhuǎn)運(yùn)篩分貯存部分除塵308 結(jié)語31參考文獻(xiàn)32致 謝341 緒論1.1 活性石灰的特性及用途活性石灰的特性活性石灰又稱軟燒石灰，是一種化學(xué)性質(zhì)活潑、反應(yīng)能力強(qiáng)，在煉鋼造渣過程中熔解速度快，含雜質(zhì)少的優(yōu)質(zhì)軟燒石灰。其的質(zhì)量優(yōu)劣主要采用“活性度”這一指標(biāo)來衡量?；钚?/p>

5、度體現(xiàn)了石灰在熔渣中與其它物質(zhì)的反應(yīng)能力，表觀現(xiàn)象為石灰在熔渣中的熔化速度。由于直接在鋼水中測定較困難，所以一般以測試石灰在水中的反應(yīng)速度來代替，即以石灰水活性來表示?；钚远鹊臏y試方法為：取50g試樣，與水混勻成飽和溶液再加入酚酞試劑后呈粉紅色，再用濃度為4N（摩爾）的HCl（鹽酸）在40的環(huán)境溫度下，連續(xù)510min（分鐘）滴定，達(dá)到滴定終點(diǎn)的HCl體積消耗數(shù)，（ml）即為所測石灰試樣的活性度。消耗鹽酸量越大，活性度越高，其質(zhì)量就越好。對于活性石灰，國家行業(yè)部門制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，冶金石灰一級以上（即活性度在300ml以上）稱為活性石灰，對粒度也有一定要求1-2。通過先進(jìn)窯型合理煅燒出的活性石灰

6、有以下主要的性能特點(diǎn)：（1）體積密度小：1.5g/cm31.7g/cm3；（2）氣孔率高：50%；（3）比表面積大：1.5m2/kg2.0m2/kg；（4）礦物結(jié)晶細(xì)小：0.1m3m；（5）活性度高：300ml；（6）殘余CO2含量低：2%。1.1.2 活性石灰的用途活性石灰主要主要作為煉鋼用“造渣劑”，也廣泛應(yīng)用于濕法煙氣脫硫、酸性工業(yè)廢水處理等環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域,以及輕質(zhì)碳酸鈣、電石、型煤粘合劑、環(huán)氧氯丙烷、燒結(jié)法氧化鋁等化工生產(chǎn)過程。石灰的活性度決定石灰消化過程所得石灰乳的活性,而石灰乳的活性和濃度又決定煙氣脫硫和廢水中和的效率、凈化度和廢石膏渣的量,決定鋼鐵除渣、輕質(zhì)碳酸鈣、電石、氧化鋁燒結(jié)

7、礦和型煤粘合劑等產(chǎn)品質(zhì)量、原料利用率和運(yùn)行費(fèi)用2-5。1.2.3 活性石灰在煉鋼中的作用活性石灰在煉鋼中，特別是堿性電弧爐中，主要用來做“造渣劑”，去除鋼水中的有害元素S、P等雜質(zhì)，提高鋼水質(zhì)量。渣中石灰脫磷（P）的反應(yīng)式：2P+5(FeO)+4(CaO)(4CaOP2O5)+5Fe+H式中表示在鋼中，（）表示在渣中，脫P(yáng)反應(yīng)方程式中的H為“放熱”。渣中石灰脫硫S的反應(yīng)式：2S+(CaO)(CaS)+O-H式中表示在鋼中，（）表示在渣中，脫S反應(yīng)方程式中的H為“吸熱”。在煉鋼造渣中產(chǎn)生的渣，其主要成分為4CaOP2O5和CaS，在扒渣過程中不斷從鋼水中除去，達(dá)到去除硫、磷的目的6-7。1.2

8、石灰石的焙燒原理1.2.1 碳酸鈣的分解反應(yīng)及分解速度主要成分為碳酸鈣(MgCO3)的石灰石經(jīng)9001100燃燒生成生石灰(CaO)和二氧化碳(CO2)，其分解反應(yīng)為：CaCO3CaO+CO2該分解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，隨著溫度的升高分解速度加快。分解環(huán)境下CO2分壓的大小也是影響分解速度的重要因素，CO2分壓低，分解速度加快。生產(chǎn)實(shí)際中，因?yàn)橛萌剂先紵峁崃康墓I(yè)窯爐中燃燒產(chǎn)物中有氮?dú)獾绕渌煞?，?shí)際的CO2分壓低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，因此在窯內(nèi)焙燒時(shí)石灰石表面層部分的分解實(shí)際上在810850時(shí)就已經(jīng)開始，但是在石灰石內(nèi)層分解所需的溫度還是很高的，在工業(yè)生產(chǎn)中盡可能控制在高溫狀態(tài)，一般為10001100

9、。當(dāng)采用先進(jìn)的焙燒技術(shù)和新型窯爐時(shí)，由于窯內(nèi)溫度比較均勻,燃燒溫度要比物料焙燒溫度高，在11001300之間，而此時(shí)物料的焙燒溫度通常大約在石灰焙燒可以承受的最高溫度約1100，因?yàn)槭沂诟G內(nèi)的焙燒時(shí)間相對較短而且提高了產(chǎn)量。在窯內(nèi)溫度、窯內(nèi)氣體成分和石灰石一定的情況下，石灰石的分解層深入速度也是一定的，所以要求同時(shí)加入的石灰石的粒徑相差不能太大，最大粒徑和最小粒徑之比應(yīng)控制在2以內(nèi)。否則，由于較小粒徑的石灰石分解完成以后還在高溫環(huán)境下容易過燒，而粒徑較大的石灰石沒有分解完全而產(chǎn)生欠燒，影響產(chǎn)品質(zhì)量8-9。1.2.2 石灰石焙燒過程的次生反應(yīng)天然石灰石中含有多種雜質(zhì)，如SiO2、Al2O3、

10、Fe2O3、FeO、S等。這些雜質(zhì)在一定的條件下與CaO發(fā)生反應(yīng)，影響石灰質(zhì)量。CaO與SiO2的反應(yīng)，SiO2以單獨(dú)的包裹體形式或是均勻地分布在石灰石巖體中。純SiO2的熔點(diǎn)高達(dá)1713，但700800記時(shí)固體狀態(tài)就能同CaO、MgO等堿性氧化物發(fā)生反應(yīng)。SiO2在石灰中分布越均勻，與堿性氧化物的中和反應(yīng)進(jìn)行得越快，越完全。SiO2與CaO反應(yīng)生成下列化合物：CaOSiO2偏硅酸鈣(熔點(diǎn)1540)，3CaO2SiO2二硅酸鈣(熔點(diǎn)1475)，2CaOSiO2硅酸二鈣(熔點(diǎn)2130)，3CaOSiO2硅酸三鈣(熔點(diǎn)1900)。硅酸二鈣有、及三種變體，其中-2CaOSiO2最穩(wěn)定，它的密度為3.

11、28g/cm3，而-2CaOSiO2的密度為2.97g/cm3，因此，由型向穩(wěn)定的型轉(zhuǎn)變時(shí)體積增大約10%，致使石灰變得松酥，因此高SiO2石灰出窯時(shí)易粉碎。由于石灰中有過量的CaO，雖然反應(yīng)開始先生成2CaOSiO2，但反應(yīng)總是朝著CaO最大飽和的3CaOSiO2方向進(jìn)行。存在于包裹體內(nèi)的SiO2因在固相下與CaO接觸不夠好，反應(yīng)不能充分進(jìn)行。表面附著泥土的石灰石，在燃燒時(shí)易生成硅酸鈣外殼在此情況下還可能與Al2O3及Fe2O3等發(fā)生反應(yīng)。燃燒過程中生成的硅酸鈣使石灰的活性降低。CaO與Al2O3的反應(yīng)，石灰石中含的Fe2O3在CaOFe2O3系統(tǒng)中已知有CaOFe2O3鐵酸一鈣(熔點(diǎn)122

12、51250)和2CaOFe2O3鐵酸二鈣(熔點(diǎn)13001325)。這應(yīng)在800900便已進(jìn)行。高于在窯氣中存在CO，在燒成帶有可能將Fe2O3還原成FeO，并生成易熔的化合物，構(gòu)成對窯襯的危害。CaO與Al2O3的反應(yīng)，CaO與Al2O3在500900之間就可發(fā)生反應(yīng)，到1000時(shí)反應(yīng)進(jìn)行很快。首先生成的是CaOAl2O3鋁酸一鈣，隨著溫度的提高，鋁酸一鈣被CaO飽和生成3CaOAl2O3鋁酸三鈣，并使石灰的活性降低。當(dāng)有CaOFe2O3存在時(shí)3CaOAl2O3還可生成4CaOAl2O3Fe2O3鐵鋁酸四鈣(熔點(diǎn)1380)，由于其熔點(diǎn)比較低，在燃燒帶易形成液相，是石灰窯內(nèi)熔結(jié)的主要原因。CaS

13、O4的反應(yīng)，石灰石中通常含有少量的硫酸鹽，燃料中的S也有一部分被石灰吸收而使石灰中S含量增加：石灰在400就可吸收SO2，達(dá)到550時(shí)反應(yīng)生成CaSO3亞硫酸鈣，溫度更高時(shí)生成CaS硫化鈣和CaSO4硫酸鈣。CaSO3CaS+CaSO4硫酸鈣使石灰的活性降低。MgCO3的反應(yīng)：石灰石中MgCO3含量變化很大，在煅燒過程中MgCO3也發(fā)生分解生成MgO。MgCO3的分解溫度比CaCO3低很多，因此，含MgCO3的石灰石的分解是分兩階段進(jìn)行的，首先分解的是MgCO3，然后再分解CaCO3。因此，在加熱到CaCO3的分解溫度時(shí)，石灰中的MgO大部分已失去活性：由于石灰中存在著大量的化學(xué)活性比MgO高

14、的CaO，因此，MgO基本上不參與同其他雜質(zhì)的反應(yīng)。因?yàn)镸gCO3與CaCO3分解溫度相差很大，因此在同一窯爐內(nèi)同時(shí)混合煅燒MgCO3含量差異較大的碳酸鹽會發(fā)生很大困難。高鎂石灰石在預(yù)熱帶就開始了MgCO3的分解，出于分解反應(yīng)的吸熱而使其得不到充分的預(yù)熱，致使其中CaCO3的分解發(fā)生滯后，導(dǎo)致出窯石灰的生過燒率增加9-11。1.3 活性石灰生產(chǎn)方法我國焙燒石灰的主要窯爐種類有：回轉(zhuǎn)窯、引進(jìn)類豎窯(包括雙膛窯、套筒窯、梁式窯等)、改進(jìn)型焦炭豎窯、國產(chǎn)氣燒豎窯以及傳統(tǒng)機(jī)械化焦炭豎窯和土窯。(1) 回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯是全世界廣泛采用的煅燒活性石灰的設(shè)備，用回轉(zhuǎn)窯煅燒的活性石灰約占世界活性石灰總產(chǎn)量的1/3

15、以上。回轉(zhuǎn)窯具有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，煅燒的石灰質(zhì)量高于所有豎窯生產(chǎn)的石灰；第二，能燒5mm以上的碎石灰石，提高了礦山資源的利用率，降低石灰生產(chǎn)成本；第三，機(jī)械化程度高，控制系統(tǒng)比較簡單，生產(chǎn)操作易于掌握；第四，單窯產(chǎn)能高。其缺點(diǎn)是熱耗比豎窯高，設(shè)備重量大，占地面積大，投資較高。(2) 引進(jìn)類豎窯用套筒窯和雙膛窯煅燒的活性石灰分別占世界活性石灰總產(chǎn)量中1/5和1/3左右。該類豎窯具有如下優(yōu)點(diǎn)：第一，其產(chǎn)品質(zhì)量好，活性度高。在原料和燃料的質(zhì)量都滿足要求時(shí)，其產(chǎn)品活性度可達(dá)到350ml以上、殘余的CO2通常不超過2；第二，煙氣中廢熱得到了較為充分的利用，熱效率比較高，單位產(chǎn)品耗熱量比較低。單位產(chǎn)品耗熱量

16、為8501030kcal/kg；第三，該類豎窯與回轉(zhuǎn)窯相比，有建設(shè)費(fèi)用低和占地面積小的優(yōu)點(diǎn)；第四，排出廢氣的溫度及粉塵含量較低(廢氣溫度正常情況下為70130，廢氣中含塵濃度通常為510g/m3)，容易進(jìn)行廢氣凈化處理措施，對減少對環(huán)境污染有利。雙膛窯的不足之處是窯的換向操作系統(tǒng)較為復(fù)雜，并且對操作工人的素質(zhì)要求較高。窯體為正壓操作，生產(chǎn)過程中檢修比較困難。當(dāng)煤粉為燃料時(shí)，對煤的要求比較嚴(yán)格，很多地區(qū)很難解決。套筒窯的不足之處是爐體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，雖然窯體為負(fù)壓操作，但是內(nèi)套筒及拱橋耐火磚容易損壞，日常維護(hù)量較大。(3) 改進(jìn)型焦炭豎窯該種窯是九十年代初國內(nèi)引進(jìn)日本生產(chǎn)技術(shù)和關(guān)鍵裝備，并經(jīng)過國內(nèi)

17、再次創(chuàng)新改良設(shè)計(jì)造出的一種新型焙燒石灰的焦炭豎窯，其產(chǎn)品質(zhì)量、能耗及建設(shè)投資適中。當(dāng)原料和燃料條件滿足要求時(shí)，產(chǎn)品活性度可達(dá)到300ml。單位產(chǎn)品耗熱量為9701040kcal/kg。其缺點(diǎn)是配料系統(tǒng)復(fù)雜，對原料和燃料條件要求較嚴(yán)。(4) 國產(chǎn)氣燒豎窯該窯型是國內(nèi)開發(fā)的傳統(tǒng)窯型。其產(chǎn)品質(zhì)量中等，在活性石灰窯型中建設(shè)投資最低。因?yàn)椴捎妹簹鉃槿剂?，石灰的活性度在原料和燃料條件滿足要求時(shí)，也可達(dá)到300ml。其缺點(diǎn)是窯頂廢氣和窯底出灰溫度高，熱效率低、能耗高，單窯產(chǎn)量低。單位產(chǎn)品耗熱量為10001300kcal/kg。(5) 傳統(tǒng)機(jī)械化焦炭豎窯該窯型是國內(nèi)煅燒燒冶金石灰的主要熱工設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)有：設(shè)計(jì)

18、簡單、投資少、操作方便。其缺點(diǎn)為布料不均、無有效的調(diào)控手段，使產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，指標(biāo)波動(dòng)過大，生燒過燒嚴(yán)重。其生產(chǎn)的石灰產(chǎn)品活性度一般在200260ml，單位產(chǎn)品耗熱量為10001200kcal/kg。(6) 土窯土窯煅燒的產(chǎn)品質(zhì)量差，污染大，原燃料浪費(fèi)嚴(yán)重，國家已明令淘汰。估計(jì)以前為我國冶金系統(tǒng)生產(chǎn)的土石灰窯仍有500800萬噸能力/年，絕大部分用作燒結(jié)用灰12-16。綜上所述，回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的石灰活性度高于所有其它窯型生產(chǎn)的石灰，而且由于能煅燒5mm以上的碎石灰石，因此有利于資源的綜合利用和降低成本。本次設(shè)計(jì)采用的回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)活性石灰。2 活性石灰生產(chǎn)工藝總圖設(shè)計(jì)2.1 總圖布置活性石灰生產(chǎn)工藝總

19、圖布置如圖2.1所示。1原料倉庫 2 大傾角皮帶輸送機(jī) 3豎式預(yù)熱器 4煙囪 5除塵器 6回轉(zhuǎn)窯 7豎式冷卻器 8燒嘴 9 鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī) 10斗式提升機(jī) 11振動(dòng)篩 12煤氣加壓站 13粉料倉 14成品倉 15鐵路、公路 16控制室 17配電室 18消防室 19綠化帶 20冷卻風(fēng)機(jī) 21一次風(fēng)機(jī)圖2.1 活性石灰生產(chǎn)工藝布置平面圖2.2 總圖設(shè)計(jì)說明活性石灰的生產(chǎn)工藝布置是根據(jù)交通運(yùn)輸、消防、安全、衛(wèi)生、綠化、管線、施工及預(yù)留發(fā)展等要求，全面地、因地制宜地對工廠建構(gòu)筑物、運(yùn)輸線路、管線等進(jìn)行布置的，力求緊湊合理，節(jié)約用地，節(jié)省投資，有利生產(chǎn)，方便管理。活性石灰的生產(chǎn)工藝布置應(yīng)遵循以下原則：A、在

20、滿足工藝要求的前提下，總平面布置力求緊湊、整齊、合理利用地形。B、符合運(yùn)輸和生產(chǎn)的要求。水、電的負(fù)荷中心盡量靠近生產(chǎn)用廠房，以縮短管線長度；原料堆場和成品倉布置靠近廠區(qū)公路邊，以方便汽車運(yùn)輸?shù)男枰?。C、結(jié)合地形、地質(zhì)等自然條件，因地制宜，為生產(chǎn)創(chuàng)造有利條件。D、符合防火、安全和衛(wèi)生要求，以利于保護(hù)國家財(cái)產(chǎn)，保護(hù)人身安全和改善生產(chǎn)生活環(huán)境。E、符合環(huán)境保護(hù)要求，利用廠前和生產(chǎn)區(qū)空地種植樹木、花草以美化環(huán)境。根據(jù)以上活性石灰的生產(chǎn)工藝布置原則設(shè)計(jì)活性石灰生產(chǎn)工藝布置平面圖（圖2.1）。合格的石灰石原料通過鐵路或者公路運(yùn)輸至原料倉，然后通過大傾角皮帶輸送機(jī)運(yùn)輸至豎式預(yù)熱器，經(jīng)回轉(zhuǎn)窯焙燒后進(jìn)入豎式冷卻

21、器，然后造在通過鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、斗式提升機(jī)進(jìn)入振動(dòng)篩，通過篩分后分別進(jìn)入粉料倉、成品倉，煤氣通過煤氣加壓站達(dá)到合適的壓強(qiáng)后經(jīng)燒嘴進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，煙氣經(jīng)除塵器處理后排出，另外還設(shè)有控制室、配電室、消防室和綠化帶。主要技術(shù)特點(diǎn)如下：（1）窯尾加裝了豎式預(yù)熱器，使窯尾的煙氣余熱直接傳導(dǎo)給了石灰石，煙氣溫度可降至235以下，有效地回收了尾氣排放所帶走的熱量，同時(shí)也為后續(xù)除塵減少了負(fù)荷。（2）窯頭出料冷卻采用豎式冷卻器替代原來的冷卻筒。避免了石灰的顯熱散失。從窯頭落下的熾熱石灰，通過與鼓入的二次風(fēng)換熱，石灰得以冷卻?？諝馕諢崃繙囟壬吆筮M(jìn)入回轉(zhuǎn)窯助燃。（3）冷卻器和窯頭罩采用一體化豎式設(shè)計(jì)，占地面積小，密封性

22、好，避免了熱廢氣無組織排放。（4）助燃風(fēng)分為一次風(fēng)和二次風(fēng)。一次風(fēng)直接參與燃燒，二次風(fēng)為冷卻風(fēng)。一次風(fēng)和二次風(fēng)分別由單獨(dú)的風(fēng)機(jī)供給。此設(shè)計(jì)二次風(fēng)溫可升至600以上,作為助燃空氣,為節(jié)省燃料提供了有利條件。（5）環(huán)保措施完善。煅燒尾氣采用脈沖袋式除塵器除塵，滿足國家排放標(biāo)準(zhǔn)。在豎式冷卻器落料點(diǎn)也采用了袋式除塵器除塵。（6）自動(dòng)化水平高。煅燒系統(tǒng)設(shè)備生產(chǎn)操作的調(diào)節(jié)、控制和報(bào)警采用PLC在主控室集中控制，并設(shè)有各控制點(diǎn)的畫面顯示及必要的聯(lián)鎖監(jiān)控，對生產(chǎn)過程中所用的操作參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)記錄，并可隨時(shí)打印。3 原料倉庫設(shè)計(jì)3.1 原料倉庫的選擇根據(jù)原料開采情況、礦山距離、來料運(yùn)輸條件、裝卸方法、貯存量、地形

23、條件及氣象條件等因素來選擇原料倉庫的形式。原料倉庫主要有橋式抓斗起重機(jī)倉庫、門式抓斗起重機(jī)倉庫、地上料倉倉庫、地下料倉倉庫、堆取料機(jī)倉庫、小型機(jī)械化倉庫等形式。布置原料倉庫時(shí)要考慮以下因素：(1)原料倉庫具體位置的確定，必須考慮風(fēng)向及對周圍環(huán)境的影響；(2)粒度不同的原料要分級堆放，根據(jù)原料倉庫的裝備水平，對采用的主要設(shè)備進(jìn)行相適應(yīng)的布置，充分發(fā)揮設(shè)備的作用；(3)原料采用鐵路運(yùn)輸直接運(yùn)入倉庫時(shí)，受料地坪的標(biāo)高低于軌面標(biāo)高，標(biāo)高差一般不小于1.5m。(4)原料倉庫周圍，一般設(shè)置高度為1.5m的擋料墻。圖3.1 橋式抓斗起重機(jī)原料倉庫廠房結(jié)構(gòu)本次設(shè)計(jì)選用的原料倉庫是橋式抓斗起重機(jī)，橋式抓斗起重機(jī)

24、倉庫的主要特點(diǎn)是操作靈活可靠，可完成卸車、倒運(yùn)和取料等作業(yè)，倉庫面積利用率高。橋式抓斗起重機(jī)原料倉庫廠房結(jié)構(gòu)形式，要根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀髼l件、下一工序的要求、周圍環(huán)境的防塵要求等因素而定，目前主要分為以下四種：封閉式：方房蓋，兩側(cè)有墻，如圖3.1(a)所示；敞開式：有房蓋，兩側(cè)無墻，如圖3.1(b)所示；敞開防雨式：有房蓋，兩側(cè)上部有墻，下部有雨搭，如圖3.1(c)所示；露天式：無蓋，無墻，如圖3.1(d)所示。根據(jù)不同的地理?xiàng)l件和環(huán)保要求來選擇倉庫的結(jié)構(gòu)形式，其選用原則如表3.1所示。表3.1 原料倉庫廠房結(jié)構(gòu)形式的選用倉庫結(jié)構(gòu)形式形式代號適用條件封閉式（a）適于風(fēng)沙大、多雨的地區(qū)，或環(huán)保有特殊要求

25、的地區(qū)敞開式（b）適于多雨但風(fēng)沙不大的地區(qū)敞開和露天室（b）和（d）組合適用于一般地區(qū)，但料槽除需局部防雨3.2 原料倉庫用設(shè)備原料倉庫用設(shè)備主要有橋式抓斗起重機(jī)、輪式裝載機(jī)和移動(dòng)式帶式輸送機(jī)等。（1）橋式抓斗起重機(jī)起重設(shè)備橋式抓斗起重機(jī)為散料和顆粒狀物料專用。橋式抓斗起重機(jī)常規(guī)配置：采用司機(jī)室控制，司機(jī)室分開式和閉式兩種。各機(jī)構(gòu)采用繞線式起重電機(jī)，電阻調(diào)速。起重設(shè)備抓斗橋式起重機(jī)可供需求選擇的其他配置。圖3.2 橋式抓斗起重機(jī)（2）輪式裝載機(jī)其主要功能是對松散物料進(jìn)行鏟裝及短距離運(yùn)輸作業(yè)。它是工程機(jī)械中發(fā)展最快、產(chǎn)銷量及市場需求最大的機(jī)種之一。我們平時(shí)看到最多的是輪式裝載機(jī)，與它相對的是履帶

26、式的裝載機(jī)。與履帶式的相比它具有機(jī)動(dòng)性能好，不破壞路面，操作方便等優(yōu)點(diǎn)。所以輪式裝載機(jī)得到廣泛的應(yīng)用。圖3.3 輪式裝載機(jī)（3）移動(dòng)式帶式輸送機(jī)移動(dòng)式帶式輸送機(jī)用于位置不固定的料場、倉庫等處物料的短距離輸送，可進(jìn)行堆垛、裝卸或輸送?？蓡闻_使用，還可多臺互相搭接成輸送線。圖3.4 移動(dòng)式帶式輸送機(jī)4 窯前上料系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 回轉(zhuǎn)窯上料工藝設(shè)計(jì)合格石灰石原料經(jīng)電磁振動(dòng)給料機(jī)卸到經(jīng)裝有皮帶秤的帶式輸送機(jī)大傾角皮帶機(jī)計(jì)量后，再通過大傾角皮帶機(jī)送入堅(jiān)式預(yù)熱器料倉內(nèi)?；剞D(zhuǎn)窯上料工藝流程如圖4.1所示。為了計(jì)量入窯石灰石量，控制、考核回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)能力，輸送合格石灰石至豎式預(yù)熱器的帶式輸送機(jī)上應(yīng)安裝皮帶秤，并

27、將數(shù)據(jù)達(dá)至集中操作室內(nèi)。圖4.1 上料工藝流程圖4.2 上料設(shè)備上料設(shè)備主要是：電磁振動(dòng)給料機(jī)、帶式輸送機(jī)、大傾角皮帶輸送機(jī)、電子皮帶秤等設(shè)備。（1）電磁振動(dòng)給料機(jī)電磁振動(dòng)給料機(jī)多用于散料貯運(yùn)系統(tǒng)，承接從料倉卸出的物料向各種運(yùn)輸設(shè)備。電磁振動(dòng)給料機(jī)與其他結(jié)料設(shè)備相比，具有以下特點(diǎn)：A體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單，安裝、維修方便；B無轉(zhuǎn)動(dòng)的零部件，不需要潤滑，不需要電動(dòng)機(jī)和減速器，運(yùn)行費(fèi)用較低；C因?yàn)榻o料機(jī)適用了機(jī)械振動(dòng)學(xué)的共振原理，雙質(zhì)體在低臨界近共振狀態(tài)下工作，所以消耗電能少；D對于采用晶閘管半波整流線路控制的電磁振動(dòng)給料機(jī)，可通過調(diào)節(jié)品閘管開放角的辦法方便地?zé)o級調(diào)節(jié)給料量，并可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程的集

28、中控制和自動(dòng)控制；E由于在給料過程中，物料在給料槽中連續(xù)地被拋起，并按拋物線軌跡向前做跳躍運(yùn)動(dòng)，因此給料槽的磨損較小。圖4.2 GZF型電磁振動(dòng)給料機(jī)（2）大傾角皮帶輸送機(jī)大傾角皮帶皮帶機(jī)選用具有波狀擋邊和橫隔板的運(yùn)送帶，因而能夠到達(dá)大傾角運(yùn)送物料的意圖，最大傾角可達(dá)90度筆直運(yùn)送，其布局緊湊、占地少，因而是大傾角(或筆直)運(yùn)送的抱負(fù)設(shè)備。大傾角皮帶輸送機(jī)的首要長處：A大傾角皮帶運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)送傾角大，最大可達(dá)90，是大傾角運(yùn)送和筆直晉升的抱負(fù)設(shè)備。因而能夠節(jié)約占地面積，節(jié)約設(shè)備出資和土建費(fèi)用，取得杰出的歸納經(jīng)濟(jì)效益。B布局簡略。如前所述，各首要部件均可與通用帶式輸送機(jī)通用，給運(yùn)用、修理帶來便利。

29、C工作牢靠。沒有埋刮板輸送機(jī)常常出現(xiàn)的卡鏈、飄鏈、斷鏈表象和斗式晉升機(jī)常常發(fā)作的打滑、掉斗表象。它的牢靠度簡直與一般帶式輸送機(jī)持平。D工作平穩(wěn)、噪聲小。E因?yàn)椴淮嬖谘b料時(shí)的發(fā)掘阻力和工作時(shí)物料的內(nèi)摩擦、外摩擦阻力，因而能耗小。F筆直擋邊機(jī)還能夠在機(jī)頭和機(jī)尾設(shè)置恣意長度的水平運(yùn)送段，便于和其他設(shè)備聯(lián)接。為取得較好的受料和卸料條件，本機(jī)選用“Z”形安置方式。如圖4.3所示，即設(shè)有上水平段、下水平段和歪斜段，并在下水平段受料，在上水平段卸料。上水平段與歪斜段之間選用凸弧形段機(jī)架銜接，下水平段與歪斜段之間選用凹弧段機(jī)架相連以完成運(yùn)送帶的油滑過渡。圖4.2 大傾角皮帶輸送機(jī)（3）帶式輸送機(jī)帶式輸送機(jī)是石

30、灰工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種連續(xù)式運(yùn)輸機(jī)械，主要用于石灰石的水平或傾斜提升運(yùn)輸。帶式輸送機(jī)的傾角一般不大于16。給料點(diǎn)、卸料點(diǎn)設(shè)在水平段，必要時(shí)也可設(shè)在傾斜段，在傾斜段時(shí)要考慮該料等的情況。曲線段不設(shè)下料點(diǎn)和卸料點(diǎn)。帶式輸送機(jī)由驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)滾筒、輸送帶、卸料裝置、托輥、改向輥筒、張緊裝置和機(jī)架等部分組成。（4）皮帶秤DDPCW型多托輥雙杠桿電子皮帶秤，這種皮帶秤是在帶式輸送機(jī)上對固體散狀物料進(jìn)行連續(xù)動(dòng)態(tài)計(jì)員的衡器。使用條件如下：(1)系統(tǒng)精度0.5%；(2)托輥形式：三節(jié)糟形，槽角為30。(3)輸送機(jī)傾角018；(4)膠帶速度04m/s；(5)測重傳感器：線性、滯后、重復(fù)性誤差為0.05%；(6

31、)儀表尺寸375mm245mm480mm；重量20kg。5 煅燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的物料氣體運(yùn)動(dòng)及熱交換原理5.1.1 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的物料運(yùn)動(dòng)原理回轉(zhuǎn)窯窯尾高，窯頭低，斜度為3%左右，以13r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，物料從預(yù)熱器由窯尾進(jìn)入，從窯頭卸出窯外進(jìn)入冷卻器。石灰石在從窯民至窯頭的運(yùn)動(dòng)中受熱分解。窯頭設(shè)有燒嘴向窯內(nèi)供熱。燃燒所產(chǎn)生的煙氣在窯尾負(fù)壓的作用下，由窯頭向窯尾流動(dòng)，并由窯尾排出。物料與煙氣逆向運(yùn)動(dòng)，首先經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱，然后原料從窯尾均勻喂人窯內(nèi)。在窯體的旋轉(zhuǎn)過程中物料從窯尾向窯頭移動(dòng)，從窯頭卸出窯外，進(jìn)入冷卻器內(nèi)進(jìn)行冷卻。在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)由于窯的轉(zhuǎn)動(dòng)物料顆粒在摩擦力、重力及離心力作用下產(chǎn)生

32、運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的形式有橫斷面的滾動(dòng)和由于窯的斜度而形成的軸向運(yùn)動(dòng)。橫斷面上的物料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)依窯的轉(zhuǎn)速不同分有：下滑運(yùn)動(dòng)、翻塌運(yùn)動(dòng)、滾落運(yùn)動(dòng)、拋落運(yùn)動(dòng)等形式。不滑運(yùn)動(dòng)是在窯轉(zhuǎn)動(dòng)速度較低，物料與爐襯間摩擦力較小，不足以帶動(dòng)提升物料或提升高度很小，在物料重力作用下不斷產(chǎn)生少量上移和滑落，而物料顆粒之間處于相對靜止?fàn)顟B(tài)。這種狀態(tài)下，物料與氣流之間的對流傳熱基本處于停止?fàn)顟B(tài)，輻射傳熱和窯襯對物料的傳導(dǎo)傳熱也只限于物料的表面層。出于物料與窯襯之間長期處于相對運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，窯襯易磨損，物料易粉化。下滑運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對回轉(zhuǎn)窯焙燒工藝個(gè)利，應(yīng)避免產(chǎn)生。翻塌運(yùn)動(dòng)足在窯轉(zhuǎn)動(dòng)速度較低，物料與爐襯間有足夠人的摩擦力，物料可以被提升較

33、大高度，并斷續(xù)地以顆粒集團(tuán)方式向下翻落。這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)從傳熱角度來看是不理想的，而且物料之間、物料均爐襯之間沖擊力大，物料易破碎。因此翻塌運(yùn)動(dòng)也不是回轉(zhuǎn)窯焙燒工藝?yán)硐氲倪\(yùn)動(dòng)狀態(tài)。滾落運(yùn)動(dòng)是當(dāng)窯的轉(zhuǎn)速不斷提高至果一臨界速度，物料便從翻塌運(yùn)動(dòng)過渡到滾落運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。傾斜的料面上物料沿斜面連續(xù)滾下，料層中行穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)層，物料與爐襯無相對運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)沖擊也較小。斷面上單位時(shí)間被提升的物料量相等，物料有一個(gè)穩(wěn)定的傾斜表面。此種情況物料受熱均勻，傳熱效果較好。因此滾落運(yùn)動(dòng)是回轉(zhuǎn)窯焙燒上藝?yán)硐氲倪\(yùn)動(dòng)狀態(tài)。拋落運(yùn)功是在窯的轉(zhuǎn)速進(jìn)一步加大，物料在離心力作用下，被提升高度加大，又在重力作用下被拋落下來，此時(shí)物料顆粒離開料

34、面，沿著拋物線軌跡落下。物料之間，物料與爐襯之間沖擊力大。這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也不是回轉(zhuǎn)窯焙燒工藝所希望的?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)橫斷面上物料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)受窯轉(zhuǎn)速、填充率、物料物理性質(zhì)及窯半徑等多種因素影響?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)物料的偏析?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)物料分布不均勻的現(xiàn)象稱為“偏析”，主要指的是物料粒度分布不均勻。由于偏析可能帶來顆粒之間受熱效果的差異，受熱幾率大的可能產(chǎn)生過燒，受熱幾率小的可能產(chǎn)牛生燒，從而影響煅燒質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)研究表明，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料顆粒運(yùn)動(dòng)的軌跡為：物料顆粒從物料表面后向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入下面的提升層，其運(yùn)動(dòng)停止點(diǎn)因物料粒度不同而不同。各顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡是以回轉(zhuǎn)窯軸線為中心的同心圓，由于顆粒狀物料運(yùn)動(dòng)過程中的自行篩分作用，大顆

35、粒集中在表面層。大顆粒流動(dòng)性較好，在斜面上流動(dòng)速度大，形成成大顆粒停止點(diǎn)在下部，較小顆粒停止在上部，即形成了橫斷面上物料顆粒分布的不均勻性，大顆粒集中于表面，小顆粒集中于物料層中心。由此看來問轉(zhuǎn)窯所用原料的粒度直徑比愈小愈好，必要時(shí)應(yīng)采取分級入窯的操作工藝?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)物料的運(yùn)動(dòng)情況直接影響物料在窯內(nèi)的受熱時(shí)間、受熱面積；影響料層溫度的均勻性和氣體與物料表面的溫差，從而影響傳熱過程；影響燃燒物料的質(zhì)量和產(chǎn)量。圖5.1 物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況如圖5.1所示。假設(shè)物料處于理想運(yùn)動(dòng)情況，即不考慮物料顆粒在窯壁上和料層內(nèi)的滑動(dòng)，以及物料顆粒大小對物料運(yùn)動(dòng)的影響。隨著窯的回轉(zhuǎn)，A點(diǎn)

36、物料由于摩擦力的作用與竊壁一起像一個(gè)整體一樣慢慢升起，直到傾斜的物料層表面與水平面所構(gòu)成的夾角大于物料動(dòng)力學(xué)靜止角時(shí)，物料在重力作用下才會沿料層表面滑落下來。又由于回轉(zhuǎn)窯是傾斜安裝的，所以A點(diǎn)的物料顆粒不會落回到原來的A點(diǎn)，而是落在同B點(diǎn)同在一條垂直投影線上的C點(diǎn)。這樣物料在簡體的軸線方向就向前移動(dòng)了一段距離CA。在C點(diǎn)又重新被帶回到D點(diǎn)，落在E點(diǎn)上，如此不斷前進(jìn)。當(dāng)然回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料運(yùn)動(dòng)的情況并非那么簡單，而是非常復(fù)雜的，影響因家很多，因此耍想用簡單的公式來準(zhǔn)確計(jì)算物料在窯內(nèi)各帶的運(yùn)動(dòng)速度是比較困難的。在對回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析和模型試驗(yàn)后得出物料在窯內(nèi)運(yùn)動(dòng)速度的經(jīng)驗(yàn)公式為式中u物料在窯內(nèi)

37、運(yùn)動(dòng)速度，m/s；n窯轉(zhuǎn)速，r/min：窯傾角，（）；Di窯襯磚內(nèi)徑，m；物料在窯內(nèi)動(dòng)力學(xué)靜止角，（）。物料在窯內(nèi)的停留時(shí)間為式中物料在窯內(nèi)的停留時(shí)間，min；L窯的長度，m。由上面的公式可以看出：(1)物料運(yùn)動(dòng)速度u與窯的傾斜角、窯的襯磚內(nèi)徑Di以及轉(zhuǎn)速n成正比，與無聊動(dòng)力學(xué)靜止角的平方根成反比；(2)當(dāng)窯徑一定時(shí)，u與n、的乘積成正比，若使物料運(yùn)動(dòng)速度保持一定，則n與成反比，即窯的傾斜角越大，窯的轉(zhuǎn)速應(yīng)越低：(3)實(shí)際生產(chǎn)中，Di、辟已為定值，則u均n成正比，即改變窯速，窯內(nèi)物料的運(yùn)動(dòng)速度隨之變化17。5.1.2 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的氣體運(yùn)動(dòng)原理回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氣體流動(dòng)對燃料燃燒和傳熱過程有著直接的影響，進(jìn)

38、而也影響著回轉(zhuǎn)窯的正常操作和產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量。在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氣體流動(dòng)的方向都是由窯頭向窯尾流動(dòng)。促使這種流動(dòng)的方法有兩種：一是自然抽風(fēng)，即利用煙囪產(chǎn)生的抽力使窯內(nèi)氣體流動(dòng)；另一種方法是強(qiáng)制通風(fēng)，即用風(fēng)機(jī)驅(qū)使窯內(nèi)氣體流動(dòng)。目前絕大多數(shù)回轉(zhuǎn)窯采用后一種方法。窯內(nèi)氣體沿著窯的長度方向由窯頭向窯尾流動(dòng)時(shí)，氣體的溫度和組成都在不斷地發(fā)生變化，因此流速也在不斷發(fā)生變化。窯內(nèi)氣體流速的大小，一方面影響對流換熱系數(shù)，因而影響傳熱速率、窯的產(chǎn)量和熱耗；另一方面也影響窯內(nèi)飛灰生成量，影響原料消耗系數(shù)。當(dāng)流速過大時(shí)，傳熱系數(shù)增大，但氣體與物料的接觸時(shí)間減少，總傳熱量反而可能會減少，表現(xiàn)為廢氣溫度升高、能耗增大、煙氣量增

39、多；相反流速低，傳熱速率低，產(chǎn)量會有顯著下降。氣體通過整個(gè)窯筒體的阻力，主要來源于窯內(nèi)流體的摩擦阻力，窯內(nèi)阻力的大小主要決定于氣體流速的大小。一般情況下回轉(zhuǎn)窯每米窯長流體阻力為510Pa。通?；剞D(zhuǎn)窯“零”壓點(diǎn)一般控制在窯頭附近，這樣根據(jù)窯簡體的長度大致可以估算窯尾處所需的壓力18。5.1.3 回轉(zhuǎn)窯的燃料燃燒與熱交換原理在回轉(zhuǎn)窯中，各不同部位氣體溫度不同，并見隨著窯的旋轉(zhuǎn)，物料及襯磚溫度都在發(fā)生變化。因此分析回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的熱交換，首先應(yīng)了解窯內(nèi)襯磚及物料溫度的變化規(guī)律。當(dāng)回轉(zhuǎn)窯穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，一定截面上氣體溫度可認(rèn)為不隨時(shí)間而變化，而襯磚溫度變化較大。因?yàn)殡S著窯的轉(zhuǎn)動(dòng)，對某部分襯磚來說時(shí)而與氣流接觸，

40、時(shí)而又被物料所遮蓋，其溫度出現(xiàn)周期性的變化，如圖5.2所示。圖5.2 回轉(zhuǎn)窯襯磚表面溫度變化情況圖中0回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)動(dòng)一周所需時(shí)間；1在一轉(zhuǎn)中襯磚與熱氣體接觸的時(shí)間；2在一轉(zhuǎn)中襯磚與無聊接觸的時(shí)間；1與熱氣體接觸的襯磚弧長；2與物料接觸的襯磚弧長；t1與熱氣體接觸的襯磚表面平均溫度；t2與物料接觸的襯磚表面平均溫度。由圖可見，對于某塊襯磚從A點(diǎn)轉(zhuǎn)到B點(diǎn)過程中，由于熱氣體傳來的熱量使得襯磚表面溫度沿窯的轉(zhuǎn)動(dòng)力向逐漸升高，同時(shí)襯磚積蓄熱量。當(dāng)轉(zhuǎn)到B點(diǎn)時(shí)，溫度達(dá)到最高，此時(shí)襯磚的溫度高于物料的溫度。當(dāng)由B點(diǎn)再轉(zhuǎn)回到A點(diǎn)過程小，由于高溫襯磚與低溫物料相接觸，襯磚積蓄的熱量將不斷向物料傳遞，使襯磚溫度B點(diǎn)處的

41、最高溫度下降到4點(diǎn)處的溫度。另外由于從A點(diǎn)到B點(diǎn)的弧長大于從B點(diǎn)至A點(diǎn)狐長，因此襯磚的加熱期比放熱期長，即1 2。這樣襯磚在與筒體一起回轉(zhuǎn)的整個(gè)過程中反復(fù)進(jìn)行著周期性的吸熱和放熱過程與此同時(shí)襯磚的溫度也相應(yīng)發(fā)生著周期性的變化。回轉(zhuǎn)窯內(nèi)某截面氣體、物料、窯襯、環(huán)境間的傳熱可以通過圖5.3加以說明。高溫氣體以輻射、對流方式傳熱給物料的表面和暴露的襯磚表面，同時(shí)對物料運(yùn)動(dòng)中所產(chǎn)生的存在于氣體中的粉塵進(jìn)行加熱。襯磚接受的熱量向三個(gè)方向傳遞：暴露的襯磚表面直接對物料表面進(jìn)行輻射換熱；暴露的襯磚表面轉(zhuǎn)到物料層下面時(shí)，主要是以導(dǎo)熱的方式將積蓄的熱量直接傳給物料；襯磚以綜合傳熱方式通過簡體向環(huán)境散熱。在物料內(nèi)

42、部屬于散料層內(nèi)的傳熱，物料上、下表面向中心的傳熱既包括物料間的接觸導(dǎo)熱作用，也包括空隙中氣體的導(dǎo)熱和氣體與物料顆粒表面間的輻射換熱。圖5.3 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)熱交換沿回轉(zhuǎn)窯長度方向氣體與物料間的熱交換，既有氣體與物料問的輻射換熱，也有氣體與物料間的對流換熱。由于沿窯長度方向氣體的溫度是變化著的，因此氣體與物料間的主要熱交換方式也是變化的?？拷G尾端以對流換熱為主；在接近煅燒帶部位則以輻射和對流換熱為主；在煅燒帶主要以輻射換熱為主。為了降低回轉(zhuǎn)窯的煅燒的熱能的消耗，在窯尾設(shè)有原料預(yù)熱器，在窯頭設(shè)有成品冷卻器。成品冷卻器還有預(yù)熱助燃空氣的作用。跟回轉(zhuǎn)窯配套的預(yù)熱器主要有豎式預(yù)熱器和爐箅式預(yù)熱器兩種。預(yù)熱器

43、是利用具有10001100的回轉(zhuǎn)窯窯尾煙氣將原料石灰石進(jìn)行預(yù)熱，約有10%20%的小顆粒石灰石得到分解。通過預(yù)熱器的煙氣溫度可降低至300以下。跟回轉(zhuǎn)窯配套的冷卻器有豎式冷卻器、推動(dòng)箅式冷卻器、單筒和多筒冷卻器等。石灰進(jìn)入冷卻器的溫度在1100左右，出冷卻器的溫度低于100。冷卻器內(nèi)的冷卻介質(zhì)為鼓入的空氣，空氣在冷卻器內(nèi)被預(yù)熱到600700，作為二次助燃空氣送入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)。物料在回轉(zhuǎn)窯煅燒過程中，因?yàn)槲锪咸幱诜瓭L的狀態(tài)，受熱均勻，窯內(nèi)溫度容易控制，所以煅燒質(zhì)量好，活性石灰活性度可達(dá)到350400mL。并且石灰受污染很小，易于獲得高純度的活性石灰。回轉(zhuǎn)窯煅燒冶金活性石灰單位產(chǎn)品熱耗約為5000kj

44、/kg，比并流蓄熱式豎窯高15%30%?；剞D(zhuǎn)窯用氣體、液體或粉狀固體燃料在窯頭部進(jìn)行燃燒供熱，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)熱交換過程復(fù)雜，包括火焰煙氣對物料表面及窯壁表面的輻射傳熱，火焰煙氣對物料表面及窯壁表面的對流傳熱，窯壁對物料表面輻射傳熱及傳導(dǎo)傳熱，物料內(nèi)部顆粒之間及顆粒內(nèi)部的傳導(dǎo)傳熱等。對于回轉(zhuǎn)窯而言，對流傳熱條件不好，低溫傳熱效果差，所以煅燒石灰多采用短回轉(zhuǎn)窯，窯尾煙氣溫度高于1000，煙氣對物料以輻射傳熱為主，對流傳熱為輔，物料最高溫度在直接受到熱輻射的表面層，最低溫度出現(xiàn)在料層的中間部分19。5.2 預(yù)熱器的選擇預(yù)熱器是利用回轉(zhuǎn)窯廢氣預(yù)熱入窯的裝置，石灰回轉(zhuǎn)窯采用的預(yù)熱器主要有爐箅式預(yù)熱器和豎式預(yù)熱

45、器。豎式預(yù)熱器有多邊形、方形和圓形幾種。它的工作原理就是將位于預(yù)熱器頂部的料倉的物料通過溜管送入一個(gè)環(huán)形預(yù)熱室內(nèi)，窯尾來的高溫?zé)煔鈱ζ渲械氖沂M(jìn)行預(yù)熱分解。預(yù)熱器周邊布置有多個(gè)液壓推料裝置，用于將在預(yù)熱機(jī)內(nèi)預(yù)熱好的物料推入窯內(nèi)。石灰石通過液壓推料裝置的推頭組件從每個(gè)倉體內(nèi)被推到預(yù)熱器的中心漏斗。推頭組件由統(tǒng)一的液壓動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)、液壓缸活塞桿的拉出及縮回驅(qū)動(dòng)推桿運(yùn)動(dòng)，推桿帶動(dòng)推頭往復(fù)移動(dòng)即完成推料過程。石灰石在轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽傾斜面下滑，然后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯。進(jìn)入預(yù)熱機(jī)的煙氣溫度在1100左右，直接穿過料層，與石灰石進(jìn)行熱交換，石灰石預(yù)熱溫度可達(dá)900，約有30%左右的石灰石分解，排出的廢氣溫度較低，小于2

46、20。熱利用率高，不僅回收了大量的熱能，而且有利于提高窯溫，焙僥出高質(zhì)量的石灰。豎式預(yù)熱器的優(yōu)點(diǎn)是預(yù)熱效果好、運(yùn)動(dòng)部件少、運(yùn)行可靠；預(yù)熱器制作采用的材質(zhì)除推料裝置的推頭外基本上是普通鋼，造價(jià)低。目前國內(nèi)常用的豎式預(yù)熱機(jī)規(guī)格根據(jù)石灰的日產(chǎn)量分為三個(gè)規(guī)格：用于日產(chǎn)1000t活性石灰的18推頭預(yù)熱機(jī)、用于日產(chǎn)600t活性石灰的12推頭預(yù)熱機(jī)和用于日產(chǎn)300400t活性石灰的6推頭預(yù)熱機(jī)20。圖5.4為豎式預(yù)熱器結(jié)構(gòu)圖圖5.4 豎式預(yù)熱器結(jié)構(gòu)5.3 回轉(zhuǎn)窯的外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)窯一般由筒體、滾圈、支撐裝置(帶擋輪或不帶擋輪)、傳動(dòng)裝置、窯頭罩、窯尾罩等部分組成，如圖5.5所示。1窯尾密封裝置 2帶擋輪支承

47、裝置 3打齒圈裝置 4傳動(dòng)裝置 5窯筒體部分 6支承裝置 7窯頭密封裝置 8窯頭罩圖5.5 回轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)窯簡體內(nèi)有耐火襯磚和換熱裝置，簡體傾斜安裝，以低速回轉(zhuǎn)。為便于計(jì)算，回轉(zhuǎn)窯的斜度習(xí)慣上取窯軸線與水平線夾角的正弦sin值，石灰窯的斜度一般為0.030.035。石灰石從窯的高端(又稱窯尾端)加入，筒體回轉(zhuǎn)時(shí)，窯內(nèi)物料在沿周向翻滾的同時(shí)沿軸向移動(dòng)。燃燒器在窯的低端(又稱窯頭端)噴人燃料，與物料進(jìn)行逆流換熱，煙氣由高端排出。物料在移動(dòng)過程中得到加熱，經(jīng)過物理與化學(xué)變化，成為合格產(chǎn)品從低瑞流出21。幾種常見的石灰回轉(zhuǎn)窯規(guī)格和技術(shù)數(shù)據(jù)流域表5.1.表5.1 幾種常見石灰回轉(zhuǎn)窯規(guī)格和技術(shù)數(shù)據(jù)規(guī)格/

48、mm3.6554604.3624.970斜度/33.53.53.5內(nèi)表面積/m2542667748976煅燒品種活性石灰活性石灰活性石灰活性石灰煅燒溫度/1350135013501350燃料煤氣/煤粉煤氣/煤粉煤氣/煤粉煤氣/煤粉設(shè)計(jì)能力/td-1400600800100005.4 冷卻器的選擇與回轉(zhuǎn)窯配套的冷卻器有豎式冷卻器、推動(dòng)箅式冷卻機(jī)、單筒和多筒冷卻器等。石灰落入冷卻器的溫度約為1100，出冷卻器的溫度小于100。冷卻器內(nèi)的冷卻介質(zhì)鼓入的空氣，空氣在冷卻器內(nèi)被預(yù)熱至600700，作為二次助燃空氣送入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)。在此，我們采用的是推動(dòng)箅式冷卻機(jī)22。豎式冷卻器是冷卻石灰的關(guān)鍵設(shè)備。由冷卻器

49、本體、固定篩、冷卻風(fēng)裝置、電振卸料機(jī)等組成。豎式冷卻器的優(yōu)點(diǎn)是冷卻效果好、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)動(dòng)部件少、易維護(hù)；制造材質(zhì)基本以普通鋼為主，設(shè)備重量小，造價(jià)低。本設(shè)計(jì)采用的冷卻器內(nèi)分為四個(gè)冷卻出料區(qū)域，每個(gè)區(qū)域出料速度可根據(jù)料溫度單獨(dú)控制；冷卻風(fēng)在冷卻器內(nèi)和熱石灰直接接觸，冷卻效果好，出灰溫度低，出灰溫度約高于環(huán)境溫度40；冷卻風(fēng)經(jīng)過冷卻石灰后，溫度可預(yù)熱至600以上，作為回轉(zhuǎn)窯的二次助燃風(fēng)使用。豎式冷卻器的結(jié)構(gòu)圖如圖5.6所示。圖5.6 豎式預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)5.5 煤氣加壓系統(tǒng)煤氣分為焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣和混合煤氣。由于煤氣燒嘴的工作壓力一般都在1020kPa，外線送來的煤氣壓力滿足不了使用要求，

50、需要加壓機(jī)進(jìn)行加壓，所以一般都需設(shè)立加壓站。所需設(shè)備為煤氣加壓機(jī)，可根據(jù)需求來確定煤氣加壓機(jī)的臺數(shù)。加壓機(jī)的選定與用戶的用量、工作制度和煤氣壓力等因素有關(guān)，同時(shí)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)行產(chǎn)品系列的規(guī)格統(tǒng)一考慮。(1)單機(jī)容量的配置，應(yīng)根據(jù)用戶使用煤氣的不同特點(diǎn)，企業(yè)不同建設(shè)時(shí)期的規(guī)模大小，選用容量適宜的機(jī)組。當(dāng)用戶正常生產(chǎn)時(shí)，加壓機(jī)能經(jīng)常處在較高效率的工作點(diǎn)上運(yùn)轉(zhuǎn)，并能適應(yīng)煤氣量的波動(dòng)。(2)選定加壓機(jī)的升壓能力時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮輸送管道直徑的經(jīng)濟(jì)合理性一般當(dāng)加壓的煤氣管道較長時(shí)，宜作經(jīng)濟(jì)比較確定。(3)機(jī)組的配旨應(yīng)選均規(guī)格、型號和性能相同的加壓機(jī)，以利于機(jī)組的并聯(lián)操作和維護(hù)管理：如企業(yè)各用戶需要供應(yīng)的煤氣壓不同

51、時(shí)，應(yīng)根據(jù)加壓系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)合理性確定是否選用不同的加壓機(jī)。選用高、低壓分別加壓的系統(tǒng)，將使加壓機(jī)臺數(shù)增多、管道系統(tǒng)復(fù)雜，廠房和設(shè)備的投資也將增大；如合并技較向的壓力設(shè)汁成一種樂力系統(tǒng)，雖基建費(fèi)用鉸低但生產(chǎn)費(fèi)用較高。兩種方案應(yīng)進(jìn)行綜合比較后確定。(4)機(jī)組的配置應(yīng)滿足正常生產(chǎn)條件下加壓機(jī)檢修時(shí)需要的備用能力。圖5.7 煤氣加壓機(jī)5.6 自動(dòng)控制系統(tǒng)5.6.1 系統(tǒng)用途在窯頭廠房設(shè)置1套帶有操作站的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（PLC系統(tǒng)）以實(shí)現(xiàn)其生產(chǎn)過程的集中控制監(jiān)視和管理的自動(dòng)化。本工段主要的工藝系統(tǒng)有：上料系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)、成品貯運(yùn)篩分系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)窯除塵器系統(tǒng)。當(dāng)上述工藝系統(tǒng)采用聯(lián)動(dòng)控制方式時(shí)，由工藝操作

52、員在操作站計(jì)算機(jī)上直接操作鍵盤，發(fā)送作業(yè)指令給PLC系統(tǒng)，便可通過PLC系統(tǒng)直接監(jiān)視、控制各系統(tǒng)的整個(gè)生產(chǎn)過程。工控機(jī)對各系統(tǒng)信號進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，經(jīng)工控機(jī)判斷后予以報(bào)警或停機(jī)23-24。帶式輸送機(jī)上還裝設(shè)緊急事故開關(guān)，以便處理突然發(fā)生的緊急事故。原料倉、煤倉、成品倉內(nèi)均安裝料位計(jì)，并在集控室顯示各料倉的料位信號。5.6.2 系統(tǒng)構(gòu)成及主要硬件、軟件配置自動(dòng)控制系統(tǒng)由操作站和過程控制站構(gòu)成。過程控制站：通過控制單元所連接的檢測和控制設(shè)備對生產(chǎn)過程實(shí)施控制，并通過系統(tǒng)總線與操作站相連，接受操作管理信息并傳遞實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。操作站：通過操作站監(jiān)視過程控制站的所有信息，進(jìn)行顯示、操作、記錄、數(shù)據(jù)

53、處理、報(bào)表輸出，并且可以按一定權(quán)限進(jìn)行控制回路的組態(tài)和參數(shù)修改等操作。（1）系統(tǒng)I/O構(gòu)成（2）主要硬件配置過程控制級：主要包括操作站、打印機(jī)、系統(tǒng)總線等設(shè)備。操作站：2套彩顯，32位CPU，內(nèi)外部存儲裝置，標(biāo)準(zhǔn)鍵盤，鼠標(biāo)，打印機(jī)：1臺24針寬行漢字。過程控制站：主要包括現(xiàn)場控制單元（控制器、機(jī)架、I/O模件、通訊模件、電源模件）、機(jī)柜、編程器等。（3）軟件系統(tǒng)運(yùn)行和組態(tài)及調(diào)試所需的系統(tǒng)軟件包，應(yīng)包括：a）過程管理軟件包b）編程軟件包c(diǎn)）通訊軟件包d）系統(tǒng)軟件運(yùn)行的支持平臺e）離線調(diào)試及仿真功能5.6.3 主要功能要求工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)下列功能：（1）信號處理功能；可以處理模擬量輸入信號、模擬量輸出信號、開關(guān)量輸入信號和開關(guān)量輸出信號。以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行實(shí)施順序連鎖控制及模擬量調(diào)節(jié)等控制功能。（2）顯示功能：通過CRT監(jiān)視器，對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視。顯示畫面應(yīng)包括：工藝流程圖畫面、報(bào)警畫面、趨勢畫面、操作畫面等，并應(yīng)有漢字功能。（3）操作功能：通過專用操作鼠標(biāo)、鍵盤等，按照規(guī)定的操作權(quán)限實(shí)現(xiàn)具體操作和數(shù)據(jù)的輸入修改。（4）報(bào)警功能：報(bào)警信號應(yīng)可以多種優(yōu)先級處理，處理方式包括：打印、列表、音響輸出、窗口顯示、重要故障報(bào)警畫面彈出、報(bào)警確認(rèn)等。（5）