c1级预热器课程设计

1、 课程设计说明书 日产2500吨水泥熟料预分解窑生产线C1级预热器设计院 、 部： 材料与化学工程学院 课程名称： 材料工艺设计概论 学生姓名： 程想 指导教师： 袁龙华 专 业： 无机非金属材料工程 班 级： 材料1301 完成时间： 201 6年12月 目录设计任务书3摘要4引言51.配料计算81.1、原始数据81.2、标定熟料化学成分81.3、生料配合量计算91.4、率值检验102、生料消耗定额计算 112.1、实际消耗定额计算22.2、各物料的湿消耗定额 32.3、烧成用干煤消耗定额43、年产熟料计算 53.1、窑尺寸标定63.2、熟料日产量 13.3、熟料年产量 23.4、窑台数34

2、、窑尾预热器系统废气量14.1、窑尾排出废气量24.2、分解炉内废气量 34.3、 C5废气量 44.4、 C4废气量 54.5、 C3废气量 14.6、 C2废气量 24.7、 C1废气量 3任务书一、设计题目日产2500吨水泥熟料预分解窑生产线C1级预热器设计。二、原始资料1、原材料化学成份（1）石灰质、粘土质、铁质原料（%）名称LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3石灰石39.583.391.430.6951.301.2197.54粘土5.4366.3615.417.112.342.7298.37铁粉2.4536.122.7254.030.7296.04（2） 煤的工业分

3、析（%）及发热量MtMadAadVadFcadQnetadQnetar7.0 1.08 27.94 13.32 57.66 55995232 （3）煤灰的化学成份（%）SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3其它43.4228.998.356.121.067.104.961002、料耗及热耗实际料耗：生产损失为26%（具体自行拟定）；烧成热耗：31003170KJ/kg熟料（具体自行拟定）；3、原、燃料水份（%）煤石灰石粘土铁粉8.5211124、当地自然条件历年平均气温：18.5； 相对湿度：73%；绝对最高气温：40.3； 平均湿度：79%；绝对最低气温：-8； 常年主导风向：东南风

4、。平均气压：99660Pa。三、设计内容及设计原则1、设计内容日产2500吨水泥熟料预分解窑生产线C1级预热器设计。2、设计基本原则（1）在满足工艺要求，确保工艺畅通；（2）充分考虑安全因素，确保安全生产。四、设计成果1、完成设计说明书一份（1）设计方案与设计指导思想（2）设计计算部分1）配料计算（率值自行拟定）；2）生料消耗定额（理论料耗与实际料耗）计算；3）年产熟料计算（窑年运转率自行拟定）；4）要求窑尾预热器系统废气量计算依据窑年产量、燃煤等计算系统及各级预热器需处理气体量。5）各级预热器主要结构参数计算依据要求各级预热器要求处理废气量及相关参数，计算各级预热器直径、排气管直径等主要结构

5、参数。6）计算本组设计预热器级数的其他参数：如预热器直筒高度、锥体结构参数、进口型式与高宽参数、内筒深度等。2、绘制图纸（1）C3级旋风预热器结构图，1号图12张；（2）要求：以全面、准确反映自己所设计部分的内容为准。五、时间与进度安排1、设计时间：2周。2、进度安排（1）资料与文献查阅，23天；（2）设计计算与选型，34天（两项合计时间1周）；（3）绘图与设计文件整理，1周。六、分组安排与要求1、设计班级与分组安排（1）设计班级：材料卓越1301班，共30人；（2）分5组，每6人一组。2、要求（1）本任务书设计人员为6人，但每人须独立完成第四项设计成果要求的工作；（2）计算时，各人“自行拟定

6、”参数在本组中不得完全相同，即要求独立完成计算；（3）各人图纸不得完全相同。湖南工学院材料教研室 指导教师：袁龙华 2016年12月9日 1、配料计算1.1原始数据表 1 石灰质、粘土质、铁质原料（%）名称LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3石灰石39.583.331.430.6951.301.2197.54粘土5.4366.3615.417.112.342.7299.37铁粉2.4536.122.7254.030.7296.04 表2 煤的工业分析（%）及发热量MtMadAadVadFcadQnetadQnetar7.0 1.08 27.94 13.32 57.66 559

7、95232 表3 煤灰的化学成份（%）SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3其它43.4228.998.356.121.067.104.96100表4 煤的热值名称水分（Mar/%）挥发份（Var/%）灰分（Aar/%）固定碳（Car%）热值(Qar%)烟煤1.8619.6427.7650.7421277.13无烟煤1.634.7618.5675.0526825.501.2根据熟料率值，估算熟料化学成分在预热分解窑中，率值的范围分别为KH=0.86-0.92,SM=2.2-2.8,IM=1.3-1.9。在此处KH取0.86；SM取2.2；IM取1.3。=97.1%Fe2O3=/(2.8

8、KH+1)(IM+1)SM+2.65IM+1.35=4.41%Al2O3=IM*Fe2O3=5.73%SiO2=SM(Al2O3+ Fe2O3)=22.31%CaO=-( Fe2O3- Al2O3- SiO2)=67.55%煤灰掺入量Ga （S取100%）Ga=P* Aad*S/100* Qnetad =3110*27.94*100/100*23285.89 =3.73%Ga-熟料中煤灰掺入量（%）Aad-煤的空气干燥基灰分含量（%）P-煤耗（Kg/Kg-熟料）(此处取3110)S-煤灰沉落率（%），可选100%Qnetad-煤的热值（KJ/Kg）1.3生料配合量计算表5 化学成分表（%）计算

9、步骤SiO2Al2O3Fe2O3CaO备注所要求熟料组成22.315.734.4167.55煤灰带入量=3.73加3.73kg煤灰1.61.080.310.24差20.714.653.167.3167.31/51.25*100=131加131kg石灰石4.441.930.967.14差16.272.722.20.1716.27/66.36*100=24.5加24.5kg粘土16.213.531.730.57差0.06-0.810.47-0.40.47/54.03*100=0.87加 0.87kg铁粉0.310.020.470.01差-0.38-0.830-0.41加0.57kg粘土0.390.

10、080.040.010.38/66.36*100=0.57和0.1-0.750.04-0.4由上表可知：干石灰石的质量为131kg；粘土的质量为24.5kg；铁粉的质量为0.87kg。所以，各生料配合比为：石灰石=131/（131+0.87+24.5）=83.77%粘土=24.5/（131+0.87+24.5）=15.67%铁粉=0.87/（131+0.87+24.5）=0.56%表6 生料配比表如下项目石灰石粘土铁粉合计用量（kg）13124.50.87156.37配合比（%）83.7715.670.56100根据计算出来的原料配合比计算生料的化学成分并验算率值。如下表表7 生料化学成分表(

11、单位：%)物料配合比烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3石灰石83.7733.152.841.240.5642.931.010粘土15.670.8610.392.261.10.360.430铁粉0.560.010.20.020.30.00400生料10034.0213.433.521.9643.2941.440灼烧生料20.355.332.9765.612.180表8 熟料化学成分表物料配合比SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3灼烧生料96.2719.595.132.8563.162.090煤灰3.731.61.080.310.240.040.3熟料10021.196

12、.213.1663.42.130.31.4率值验算：KH=CaO-1.1 Al2O3-0.7Fe2O3/2.8 SiO2=63.4-1.1*6.21-0.7*3.16/2.8*21.19=0.91SM=SiO2/Al2O3+Fe2O3=21.19/6.21+3.16=2.2IM=Al2O3/Fe2O3=6.21/3.16=1.9经计算发现KH、SM、IM都在范围内，因此配料符合要求。2、生料消耗定额计算2.1实际消耗：生产损失 2%-6%（此次设计中取3%）考虑煤灰掺入量时，1t熟料的干生料理论消耗量 KT=(100-S)/(100-I)式中：KT-干生料理论消耗量（t/t熟料）I-干生料烧失

13、量（%）S-煤灰掺入量，以熟料百分数表示（%）根据之前的计算可知I=34.02S=3.73KT=(100-3.73)/(100-34.02)=1.459(t/t熟料)考虑煤灰掺入量时，1t熟料的干生料消耗定额K生=100KT/（100-P生）式中：K生-干生料消耗定额（t/t熟料）P生-生料的生产损失K生=100*1.459/（100-3）=1.5（t/t熟料）各干原料消耗定额K原= K生*X式中K原-某种干原料的消耗定额X-干生料中该原料的配合比K石灰石=1.5*83.77%=1.257（t/t熟料）K粘土=1.5*15.67%=0.23（t/t熟料）K铁粉=1.5*0.56%=0.008（

14、t/t熟料）2.2各物料的湿消耗定额K湿=100K干/(100-WO)式中：K湿、K干-分别代表湿、干物料的消耗定额（t/t熟料）WO-该湿物料的天然水分（%）WO=（83.77*1.8+15.67*11.5+0.56*11.5）/100=3.34K湿生=100*1.5/（100-8.5）=1.55（t/t熟料）K湿石灰石=100*1.257/(100-2)=1.28（t/t熟料）K湿铁粉=100*0.008/（100-12）=0.009（t/t熟料）K湿粘土=100*0.23/(100-11)=0.26（t/t熟料）湿原料质量百分比石灰石： 1.28/1.55=82.58%铁粉： 0.009

15、/1.55=0.58%粘土： 0.26/1.55=16.84%燃料消耗定额2.3烧成用干煤消耗定额： Kf=100q/Q(100-PF)式中 Kf烧成用干煤消耗定额（t/t熟料）； q熟料烧成消耗（kJ/kg熟料）； Q干煤低位热值（kJ/kg干煤）； PF煤的生产损失（），一般取1,其中Q=100（Qy+25Wy）/(100-Wy)=100(23285.89+258.7)/(100-8.7)=25743.03（KJ/Kg干煤）Kf =(1003110)/25743.03(100-1)=0.122（t/t熟料）烧成用湿煤消耗定额： Kf=100Kf/(100-W0)=(1000.122)/(1

16、00-8.7)=0.1336（t/t熟料）3、年产熟料计算3.1根据要求产量窑的尺寸直径 D=4.3m Di=D-2=4.3-2*0.22=3.86M1=11.3943D2.6388L0.4806=2924.14t/dM2=5.19164D2.75677L0.56286=2954.58t/dM平均=2939.36t/d 2500t/d3.2熟料日产量Qd=2939.36t/dQh= Qd/24=2939.36/24=122.47t/d3.3熟料年产量QY=365Qd其中85%=90%.此处取86%QY=365*85%*2939.36=922665.1t/d3.4窑台数n= 1窑尾预热器系统废气

17、量预热器的主要功能是充分利用回转窑和分解炉排出的废气余热加热生料，所以预热器的废气来源主要是燃料燃烧放出的废气及生料分解产生的废气和漏入的气体量。 由前面的计算数据可知：熟料煤耗量：=0.122生料的额定消耗量：K=1.55kg/kg熟料查阅相关资料，预分解窑相关数据如下：表9 原始参数温度/负压/pa空气系数分解率/%风速（m/s）窑尾10503501.025分解炉88020001.05807.988020001.03954.880028001.05304.770034001.10104.755040001.1534.231045001.2003.7空气系数1.2，漏风量5%则：理论空气量：

18、=0.7428 理论废气量：=0.8560 生料分解废气量：V=KJ%=0.27384.1、窑尾排出废气量1 窑内煤燃烧产生的废气量 =40%=0.3424 (40%为回转窑用燃料比)2 窑尾过剩空气量 =（-1）40%=0.00593 生料分解产生的废气量 =V5%=0.01369所以窑尾废气量为：=+=0.3620 化为工作态： =1.7603/kg熟料4.2、分解炉内废气量1 煤燃烧的废气量 =（炉内煤+窑内煤）燃烧的废气量=0.85602 生料分解产生的的量 =生料全部分解产生的的量（炉内分解率+窑内分解率） =V（80%+5%） =0.23273 过剩空气量 =（-1）=（1.05-

19、1）0.7428=0.037所以炉内废气量为：=+=1.1257， 化为工作态： =4.8501 /kg熟料4.3、 C5废气量 出炉废气量： =1.1257 漏入空气量：=5%=0.0371 C5分解产生的量：=V=0.2820所以C5废气量为：=+=1.4448， 化为工作态为：=6.225 /kg熟料4.4、C4废气量 来自C5的废气量： =1.4448 漏入空气量：=5%=0.0722 C4废气量：=+=1.5710 化为标准态为： =6.1319 /kg熟料4.5、C3废气量C3废气量：=（1+5%）=1.6496 化为标准态为：=6.0833 /kg熟料4.6、C2废气量C2废气量

20、： =（1+5%）=1.7321 化为标准态为：=5.4362 /kg熟料4.7、C1废气量C2废气量：=（1+5%）=1.8187 化为标准态为： =4.0644 /kg熟料 注解：在825-896.6时分解，所以在计算C1、C2、C3、C4的废气量时， 忽略了生料分解产生的二氧化碳气体的量。表10 窑尾废气量名称标况工况负压/pa温度总风量/单位风量/窑尾0.36201.76033501050215.5859.88分解炉1.1257 4.85012000880593.99165.00C51.44486.22502000880 762.38211.77C41.57106.1319280080

21、0750.97208.60C31.64966.08333400700745.02206.95C21.73215.43624000550665.77184.94C11.81874.06444500310497.77138.275、C1预热器主要结构参数设计5.1、旋风筒直径和高度旋风筒的处理能力主要取决于通过的风量和截面风速。各级旋风筒圆筒断面风速如下：表11 各级旋风筒圆筒断面风速项目C1C2C3C4C5圆筒断面风速（m/s）3-45.5-65-5.5所以，对于C1，由公式 D=2式中：D-旋风筒圆柱体直径，m Q-旋风筒内气体流量，m/s -假想截面风速，m/s(取6m/s) Q=138.27m/s; =4m/s 所以:D=6.63旋风筒高度第三级旋风筒：C1 h1=0.75D=0.75*6.63=4.97m椎体高