5000t新型干法水泥生產(chǎn)線回轉(zhuǎn)窯工藝設(shè)計及及說明書

1、X X 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： 5000t/d新型干法水泥生產(chǎn)線回轉(zhuǎn)窯工藝設(shè)計 專 業(yè)： 無機(jī)非金屬材料工程 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 成 績： 指導(dǎo)教師（簽名）： 設(shè)計時間： 原始資料一、物料化學(xué)成分（%） 成分 項目LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3其它合計干生料100熟 料0100煤 灰0100二、煤的工業(yè)分析及元素分析（%）工業(yè)分析（%）Qnet,ar（kJ/kg）MarAarVar24200元素分析（%）CarHarOarNarSarAarWar三、熱工參數(shù)1、溫度。入預(yù)熱器生料溫度：50；入

2、窯回灰溫度：50；入窯一次風(fēng)溫度：25；入窯二次風(fēng)溫度：1100；環(huán)境溫度：25；入窯、分解爐燃料溫度：60；入分解爐三次風(fēng)溫度：900；出窯熟料溫度：1360；廢氣出預(yù)熱器溫度：330；出預(yù)熱器飛灰溫度：300。窯尾氣體溫度：1100。2、入窯風(fēng)量比（%）。一次風(fēng)(K1):二次風(fēng)(K2):窯頭漏風(fēng)(K3)=10:85:5。3、燃料比（%）?；剞D(zhuǎn)窯(Ky):分解爐(Kf) =40:60。4、出預(yù)熱器飛灰量。kg熟料。5、出預(yù)熱器飛灰燒失量。%。6、各處空氣過剩系數(shù)。窯尾，y=分解爐出口L=預(yù)熱器出口f=。7、入窯生料采用提升機(jī)輸送。8、漏風(fēng)。預(yù)熱器漏風(fēng)量占理論空氣的比例K4=；提升機(jī)帶入空氣量

3、忽略；分解爐及窯尾漏風(fēng)（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=。9、袋收塵器和增濕塔綜合收塵效率為%。10、熟料形成熱。根據(jù)簡易公式（6-20）計算。11、系統(tǒng)表面散熱損失。460kJ/kg熟料。12、生料水分。%。13、窯的設(shè)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 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(fēng)速核算12 燒成帶標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速 12 窯尾工況風(fēng)速 13三、主要熱工技術(shù)參數(shù)

4、計算13 3. 1、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(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5

5、000t/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)，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

6、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)熱器系統(tǒng)根據(jù)確定的基準(zhǔn)和范圍，繪制物料平衡圖（圖1）、熱量平衡圖（圖2）。 圖1 物料平衡圖 圖2 熱量平衡圖 物料平衡計算 收入項目(1)燃料總消耗量mr (kg/kg)其中：窯頭燃料量myrKymr (kg/kg)分解爐燃料量mFrKFmr (kg/kg)(2)生料消耗量、入預(yù)熱器物料量a.干生料理論消耗量 mgsL= (kg/kg） 式中：燃料灰分摻入量，

7、取100。b.出電收塵飛損量及回灰量 mFhmfh(1)(1 (kg/kg) myhmfhmFh(kg/kg)c.考慮飛損后干生料實(shí)際消耗量 mgs=mgsL+mFh=+ (kg/kg)d.考慮飛損后生料實(shí)際消耗量 ms=mys (kg/kg)e.入預(yù)熱器物料量入預(yù)熱器物料量msmyk+ (kg/kg)(3)入窯系統(tǒng)空氣量燃料燃燒理論空氣量VLK+(SyOy)=+(Nm3/kg煤)mLkVLk (kg/kg煤)b.入窯實(shí)際干空氣量Vyh=yVLkmyr =yVLkKFmr 1. 05 (Nm3/kg)myk=Vyk (kg/kg)其中入窯一次空氣量，二次空氣量及漏風(fēng)量Vyk1=K1Vyk= (

8、Nm3/kg)Vyk2k2Vyk (Nm3/kg)VLOk1K3Vyk (Nm3/kg)c.分解爐從冷卻機(jī)抽空氣量出分解爐混合室過?？諝饬縑1(L1)VLkmr1) = (Nm3/kg)分解爐燃料燃燒空氣量V2VLkmFrVLkKFmr= (Nm3/kg)窯尾過?？諝饬縑3(y1)VLkmyr(y1)VLkKymr1) (Nm3/kg)分解爐及窯尾漏入空氣量 V4K6VLkmFr K6VLkKymr (Nm3/kg)分解爐冷卻機(jī)抽空氣量VF2k=V1+V2V3V4 + (Nm3/kg)mF2kVF2k = (kg/kg)d.氣力提升泵喂料帶入空氣量（忽略）e.漏入空氣量預(yù)熱器漏入空氣量V5K4

9、VLkmr (Nm3/kg)窯尾系統(tǒng)混入空氣總量VLOk2V4V5 (Nm3/kg)全系統(tǒng)漏入空氣量VLOKVLOK1VLOK2 (Nm3/kg)mLOKVLOK (kg/kg)支出項目(1)熟料msh=1kg(2)出預(yù)熱器廢氣量a.生料中物理水含量mwsms (kg/kg)Vws= (Nm3/kg)b.生料中化學(xué)水含量mhs (kg/kg)Vhs = = (Nm3/kg)c.生料分解放出CO2氣體量：CO2CaOsMgOs =msco2=mgsmff (kg/kg)Vsco2= (Nm3/kg)d.燃料燃燒生成理論煙氣量 Vrco2=mr(Nm3/kg)VrN2mrmr (Nm3/kg)Vr

10、H2Omrmr()mr (Nm3/kg)Vrso2=mr mr= (Nm3/kg)VrVrco2VrN2VrH2OVrso2mr (Nm3/kg)mr=(mLKl)mrlmr (kg/kg)e.煙氣中過剩空氣量Vk(f1)VLkmr1) (Nm3/kg)mkVk= (kg/kg) 其中：VkN2= (Nm3/kg)mkN2VkN2mr (kg/kg)VkO2= (Nm3/kg)mkO2=VkO2mr = (kg/kg)f.總廢氣量Vf=VCO2+VN2+VH2O+VO2+VSO2= mr mr) mr mr) mr mr mr) mr mr(3)出預(yù)熱器飛灰量mfh (kg/kg) 熱量平衡計

11、算 收入項目(1)燃料燃燒生成熱QrRmrQyDW23200mr (kJ/kg)(2)燃料帶入顯熱QrmrCrtrmr60= (kJ/kg)(060時熟料平均比熱Crkg)(3)生料帶入熱量Qs=(mgsCs+mwsCw)ts十50 (kJ/kg)(050時，水的平均比熱Cwkg，干生料平均比熱Cskg)(4)入窯回灰?guī)霟崃?QyhmykCyhtyh 50 kJ/kg(050時，回灰平均比熱Cyhkg)(5)空氣帶入熱量a.入窯一次空氣帶入熱量Qy1kVy1kCy1kty1k 25 (kJ/kg)(025時，空氣平均比熱Cy1kNm3.)b.入窯二次空氣帶入熱量Qy2kVy2kCy2kty2

12、k 1100 (kJ/kg)(01100時，空氣平均比熱Cy2kNm3)c.入分解爐二次空氣帶入熱量QF2kVF2kCF2ktF2k 900 (kJ/kg)(0900時，空氣平均比熱CF2kNm3.)d.氣力提升泵喂料空氣帶入熱量 （忽略）e.系統(tǒng)漏風(fēng)帶入熱量QLOK=VLOKCLOKtLOK =25 (kJ/kg) (025時，空氣平均比熱CLOKNm3)總收入熱量QzsQrRQrQsQykQy1k+Qy2kQF2kQskQLOK24200mr 0+ 33136mr (kJ/kg)支出項目(1)熟料形成熱 Qsh=109+ =109+ =1776kJ/kg(2)蒸發(fā)生料中水分耗熱量Qss(m

13、wsmks)qqh2380 (kJ/kg)(50時，水的汽化熱qqh2380kJ/kg)(3)廢氣帶走熱量330(kJ/kg)0340時，各氣體平均比熱：CCO2Nm3；CN2Nm3；CH2ONm3；CO2Nm3；CSO2Nm3 (4)出窯熟料帶走熱量Qysh1Cshtsh =11360 (kJ/kg)(01360時，熟料平均比熱Csh=kg.)(5)出預(yù)熱器飛灰?guī)ё邿崃縌fh=mfhCfhtfh =300 (kJ/kg)(0300時，飛灰平均比熱Cfhkg)(6)系統(tǒng)表面散熱損失QB460kJ/kg支出總熱量QzcQShQss十QfQyshQfhQg列出收支熱量平衡

14、方程式QzsQzc33136mr3965求得： mr (kg/kg)即燒成1kg熟料需要消耗燃料。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%燃料消耗量熟料量1入預(yù)熱器生料量出預(yù)熱器飛灰量入窯實(shí)際干空氣量生料中物理水量分解爐抽空氣量生料中化學(xué)水量窯尾系統(tǒng)漏入空氣量生料分解CO量燃料燃燒理論煙氣量煙氣中過剩空氣量合 計合 計表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%燃料燃燒熱熟料形成熱1776燃料顯熱蒸發(fā)生料水分耗熱生料帶入熱廢氣帶出熱量回灰?guī)霟崾炝蠋С鰺崃咳敫G一次

15、空氣帶入熱飛灰?guī)С鰺崃咳敫G二次空氣帶入熱系統(tǒng)散熱損失入分解爐空氣帶入熱系統(tǒng)總漏風(fēng)帶入熱合 計合 計二、窯的計算（帶NC-SST-I分解爐的預(yù)分解窯）.窯的規(guī)格: 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t/d；Di為窯的有效內(nèi)徑，m。取G熟料=5000 t/d，可計算出Di= m。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，mm。對于直徑大于 m的回轉(zhuǎn)窯，其值一般為230 mm。因而m根據(jù)建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC331-91，D值取 m，則回轉(zhuǎn)窯有效內(nèi)徑為 m。 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5

16、000 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72 m。根據(jù)國內(nèi)外實(shí)際生產(chǎn)情況，該規(guī)格預(yù)分解窯產(chǎn)量一般在5000 t/d以上，因而能滿足設(shè)計要求。 回轉(zhuǎn)窯斜度、轉(zhuǎn)速及功率的計算 斜度和轉(zhuǎn)速 預(yù)分解窯的斜度一般為%4%，最高轉(zhuǎn)速可達(dá) r/min。根據(jù)統(tǒng)計，對于72 m的預(yù)分解窯，當(dāng)其斜度為%，轉(zhuǎn)速n為 r/min時，最高產(chǎn)量可達(dá)5500 t/d以上?？紤]到實(shí)際生產(chǎn)中增產(chǎn)的可能性，所設(shè)計回轉(zhuǎn)窯的斜度為%，轉(zhuǎn)速為 r/min。 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， 風(fēng)速核算 燒成帶標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速 一般要求2 Nm/s。= Nm/s

17、 符合要求= m/s 符合要求Vyw窯尾煙氣量，m3/kg熟料Tyw窯尾溫度，VywKy+（y-1） mr = m3/Kg 窯尾工況風(fēng)速一般要求10 m/s。= m/s 符合要求Vyw窯尾煙氣量，m3/kg熟料Tyw窯尾溫度，VywKy+（y-1） mr = m3/Kg三、主要熱工技術(shù)參數(shù)計算3. 1、熟料單位燒成熱耗 QrR=mr 24200 (kJ/kg)、熟料燒成熱效率s100100、窯的發(fā)熱能力 Qyr=MyrKymrG10324200107 (kJ/h)、燃燒帶襯磚斷面熱負(fù)荷106 (kJ/m2h)結(jié)束語通過這次NSP窯的設(shè)計，我在多方面都有所提高，綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論知識和生產(chǎn)實(shí)際知識進(jìn)行一次水泥回轉(zhuǎn)窯的設(shè)計工作，從而培養(yǎng)和提高了獨(dú)立工作的能力，鞏固與擴(kuò)充了水泥廠工藝設(shè)計概論、新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備和工程制圖等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握了NSP回轉(zhuǎn)窯設(shè)計的方法和步驟，掌握了怎樣確定工藝方案，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)