5000t新型干法水泥生产线回转窑工艺的设计说明书94624

1、XX理工学院课程设计说明书课程名称：新型干法水泥生产技术与设备设计题目:5000t/d新型干法水泥生产线回转窑工艺设计专业：无机非金属材料工程班级：学号：姓名：成绩：指导教师（签名）：设计时间：2011.12.192012.01.06原始资料、物料化学成分（%）成分项卜、LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3其它合计干生料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、煤的工业分析及元素分析（%）工业分析（

2、%）Qnet,ar(kJ/kg)MarF.CarAarVar1.0044.7825.5628.6624200母分析（%）CarHarOarNarSarAarWar60.103.967.910.970.3525.711.00三、热工参数1、温度。入预热器生料温度：50C；入窑回灰温度：50C；入窑一次风温度：25C；入窑二次风温度：1100C；环境温度：25C；入窑、分解炉燃料温度：60C；入分解炉三次风温度：900C；出窑熟料温度：1360C；废气出预热器温度：330C；出预热器飞灰温度：300C。窑尾气体温度：1100C。2、入窑风量比（%）。一次风（K1）:二次风（K2）:窑头漏风（K3）

3、=10:85:5。3、燃料比（%）。回转窑（Ky）:分解炉（Kf）=40:6004、出预热器飞灰量。0.1kg/kg熟料。5、出预热器飞灰烧失量。35.20%。6、各处空气过剩系数。窑尾，ay=1.05分解炉出口=1.15预热器出口af=1.40。7、入窑生料采用提升机输送。8、漏风。预热器漏风量占理论空气的比例K4=0.16;提升机带入空气量忽略；分解炉及窑尾漏风（包括分解炉一次空气量），占分解炉用燃料理论空气量的比例K6=0.05。9、袋收尘器和增湿塔综合收尘效率为99.9%。10、熟料形成热。根据简易公式（6-20）计算。11、系统表面散热损失。460kJ/kg熟料。12、生料水分。0.

4、2%。13、窑的设计产量。5000t/d。目录前言4一、物料平衡、热平衡计算51.1物料平衡计算51.1.1 收入项目51.1.2 支出项目71.2 热量平衡计算81.2.1 收入项目8支出项目9二、窑的计算111.1. 窑的规格111.1.1 直径111.1.2 长度122.2回转窑斜度、转速及功率的计算122.2.1斜度和转速122.2.2 功率122.3风速核算122.3.1烧成带标准风速12三. 2.3.2窑尾工况风速13主要热工技术参数计算133.1、熟料单位烧成热耗133.2、熟料烧成热效率133.3、窑的发热能力13-四. 3.4、燃烧带衬砖断面热负荷13结语14参考文献14、八

5、刖言当前世界水泥工业的发展是以节能、降耗、环保为中心，走可持续发展的道路。与此相适应，水泥设备尤其是回转窑的资源化利用及应用中的环境行为等方面也成为研究的热点。以预分解窑为代表的新型干法水泥生产技术是国际公认的代表当代技术发展水平的水泥生产方法。具有生产能力大、白动化程度高、产品质量高、能耗低、有害物排放量低、工业废弃物利用量大等一系列优点，成为当今世界水泥生产的主要技术。近年来，我国新型干法水泥生产技术得到了飞速发展。尤其是进入21世纪，大批5000t/d熟料新型干法水泥生产线的建成、投产，标志着我国新型干法水泥生产技术已经成熟。目前全国已建成的新型干法水泥生产线约400余条，产能达3亿多吨

6、，占我国水泥总产量的32%以上。回转窑系统作为新型干法水泥生产技术的重要一环，其设计事关水泥的产量和质量。对窑系统的热工计算，确定单位熟料的热耗，有利于分析窑系统的热工技术性能。同时也为优质，高产低耗及节能技改提供科学依据。因此，以新型干法窑（NSP）的设计为契机，加深对水泥工艺相关知识的理解是很有必要的。本次课程设计的题目是：5000t/d熟料带TSD型分解炉的NSP窑设计，设计内容包括窑的规格计算确定、物料平衡计算、热平衡计算、主要热工技术参数计算以及NSP窑的初步设计（1张A1图纸，1张A2图纸）。NSP窑包括预热器系统、分解炉和回转窑，本次设计只需画出回转窑及分解炉下方的烟气室，托轮的

7、的剖面图。、物料平衡与热量平衡计算基准：1kg熟料，温度：0C；范围：回转窑+分解炉+预热器系统(图1)、热量平衡图(图2)。图2热量平衡图界而图1物料平衡图(1) 根据确定的基准和范围，绘制物料平衡图1.1物料平衡计算1.1.1收入项目燃料总消耗量mr(kg/kg)其中：窑头燃料量myr=Kmr(kg/kg)分解炉燃料量mFr=Krmr(kg/kg)生料消耗量、入预热器物料量干生料理论消耗量100-mAya100一25.711叫mgsL=100-3582=1.5580.401mr(kg/kg)100土a. 式中：a一燃料灰分掺入量，取100%出电收尘飞损量及回灰量mFh=mfh(1n)=0.

8、10x(1-0.999)=0.0001(kg/kg)myh=mfhmFh=0.10-0.0001=0.10(kg/kg)考虑飞损后干生料实际消耗量100一Lfh100352mgs=mgsL+mFh100_l=(1.5580.401mr)+0.0001x=1.5580.401mrs100-35.82b. (kg/kg)考虑飞损后生料实际消耗量(2) ms=myT000W=(1.5580.401mr)x70=1.5610.402m(kg/kg)入预热器物料量入预热器物料量=ms+myk=(1.5610.402mr)+0.100=1.6610.402mr(kg/kg)入窑系统空气量燃料燃烧理论空气量

9、V'lk=0.089Cy+0.267Hy+0.033(Sy-Oy)=0.089X60.10+0.267X3.96+0.033X(0.35-7.91)=6.157(Nm3/kg煤)b. m"k=V'LkX1.293=6.157X1.293=7.961(kg/kg煤)入窑实际干空气量Vyh=ayV'Lkmyr=ayVLkKFmr=1.05X6.157X0.40mr=2.586mr(Nm3/kg)myk=1.293Wyk=1.293X2.586mr=3.344mr(kg/kg)其中入窑一次空气量，二次空气量及漏风量Vyk1=K1Vyk=0.10Vyk(Nm3/kg)

10、Vyk2=k2Vyk=0.85Vyk(Nm3/kg) VLOk1=K3Vyk=0.05Vyk(Nm3/kg)分解炉从冷却机抽空气量出分解炉混合室过剩空气量 Vi=(aL-1)V'Lkmr=(1.151)X6.157mr=0.924mr(Nm3/kg)分解炉燃料燃烧空气量 V2=V'LkmFr=V'LkKFmr=6.157X0.60mr=3.694mr(Nm3/kg)窑尾过剩空气量 V3=(ay1)V'Lkmyr=(时一1)V'LkKymr=(1.051)X6.157X0.40mr=0.123mr(Nm3/kg)分解炉及窑尾漏入空气量 V4=K6V'

11、;LkmFr=K6V'LkKymr=0.05X6.157X0.60mr=0.185mr(Nm3/kg)分解炉冷却机抽空气量VF2k=V1+V2V3V4=0.924mr+3.694mr0.123mr-0.185mr=4.310mr(Nm3/kg)c. mF2k=1.293WF2k=1.293X4.310m=5.573mr(kg/kg)气力提升泵喂料带入空气量(忽略)漏入空气量预热器漏入空气量V5=K4V'Lkmr=0.16X6.157mr=0.985mr(Nm3/kg)窑尾系统混入空气总量VLOk2=V4+V5=0.185mr+0.985mr=1.170mr(Nm3/kg)全系统

12、漏入空气量Vlok=Vlok1+Vlok2=0.05X2.586mr+1.170mr=1.299mr(Nm3/kg)mLOK=1.293而lok=1.293x1.299mr=1.680mr(kg/kg)1.1.2支出项目熟料msh=1kg出预热器废气量生料中物理水含量典丝mws=msXiqq=(1.5630.402mr)x100=0.0030.001mr(kg/kg)m0.003q001mroa. Vws=矗=0o4=0.0040.001mr(Nm3/kg)生料中化学水含量mhs=0.00353mysAl2Os3=0.00353X(1.5600.401mr)X3.03=0.0160.004mr

13、(kg/kg)mksVhs=0.017-0.004mr0.804=054=0.0200.005mr(Nm3/kg)b. 生料分解放出CO2气体量:Mco2c°2=Ca0sMcao+MgOMco244sMM0=44.62X序44+0.25x753=35.33CO2msco2=mgs100Lfh3533mff100=(1.5580.4006mr)xqq0.000135.20X100=0.5500.142mr(kg/kg)smto20.550-0.142mVsco2=1.977=177=0.2780.072mr(Nm3/kg)d. 燃料燃烧生成理论烟气量顷_22.4cL22.4Vco2-1

14、8100mr=10060.10x10Fmr=1.122mr(Nm3/kg)VrN2=0.79V1LKmr+2第4盅224097mr=0.79X6.157mr+富(Nm3/kg)22.4HL22.4VH2O2Xioomr+18xQomr=(号X396+警xI00)mr=0.456mr(Nm3/kg)22.4Sy22.40.35Vrso2=2x侦mr=32x100mr=0.002mr(Nm3/kg)Vr=Vrco2+VrN2+VrH2O+Vrso2=(1.122+4.872+0.456+0.002)mr=6.452m(Nm3/kg)Ay25.71e. mr=(mLK+l100)mr=(7.961+

15、l100mr=8.704mr(kg/kg)烟气中过剩空气量Vk=(af1)V'Lkmr=(1.40-1)X6.157mr=2.463mr(Nm3/kg)mk=Vkx1.293=2.463x1.293=3.185mr(kg/kg)其中：VkN2=0.79Vk=0.79X2.463mr=1.946mr(Nm3/kg)2828mkN2=VkN2x24=1.946x224mr=2.433mr(kg/kg)VkO2=0.21Vk=0.21X2.463m=0.517m(Nm3/kg)3232f. mkO2=VkO2x24=0.571xmr=0.739mr(kg/kg)总废气量Vf=VCO2+VN2

16、+VH2O+VO2+VSO2=(0.2810.072mr+1.122mr)+(4.872mr+1.946mr)+(0.0040.001mr+0.0200.005mr+0.456mr)+0.517mr+0.002mr=0.305+8.837mr(2) 出预热器飞灰量(1) mfh=0.100(kg/kg)1.2热量平衡计算1.2.1收入项目燃料燃烧生成热(2) QrR=mrQyDW=23200mr(kJ/kg)燃料带入显热Qr=mrCrtr=mx1.154X60=69.240mr(kJ/kg)(3) (060C时熟料平均比热Cr=l.154kJ/kg-)生料带入热量Qs=(mgsCs+mwsCw

17、)ts=(1.560-0.401mr)X0.878+(0.003-0.001mr)X4.182X50=69.11117.813mr(kJ/kg)(4) (050C时，水的平均比热Cw=4.182KJ/kgC,十生料平均比热Cs=0.878kJ/kg)入窑回灰带入热量Qyh=mykCyhtyh=0.100X0.836X50=4.180kJ/kga. (050C时，回灰平均比热Cyh=0.836kJ/kgC)空气带入热量入窑一次空气带入热量b. Qy1k=Vy1kCy1kty1k=0.10VykCy1kty1k=0.10x2.586mrX1.298X25=8.39mr(kJ/kg)(025C时，空

18、气平均比热Cy1k=1.298KJ/Nm3C)入窑二次空气带入热量Qy2k=Vy2kCy2kty2k=0.85VykCy2kty2k=0.85X2.586mr乂1.403x1100=3392.3mr(kJ/kg)c. (01100C时，空气平均比热Cy2k=1.403kJ/Nm3-归入分解炉二次空气带入热量QF2k=VF2kCF2ktF2k=4.310mrX1.403X900=5442.2mr(kJ/kg)d. (0900C时，空气平均比热CF2k=1.403kJ/Nm3.C)气力提升泵喂料空气带入热量(忽略)系统漏风带入热量QLOK=VLOKCLOKtLOK=1.299mrX1.298X25

19、=42.153mr(kJ/kg)(025C时，空气平均比热Clok=1.298kJ/Nm3-归总收入热量(1) QzsQrR+Qr+Qs+Qyk+Qy1k+Qy2k+QF2k+Qsk+QlOK=24200mr+69.240mr+(69.11117.813mr)+4.180+8.39mr+3392.3mr+5442.2mr+0+42.253mr=73.291+33136mr(kJ/kg)1.2.1支出项目熟料形成热c4CC-lOCck工公qaick工。cck47ck工4只q匚cckQsh109+30.04CaO+6.48AI2O3+30.32IVIgO-17.12SiO2+1.5oFe2O3=1

20、09+30.04X66.67+6.48X5.38+30.32X0.58-17.12X22.34-1.58X3.65(2) =1776kJ/kg蒸发生料中水分耗热量Qss=(mws+mks)qqh=(0.0030.001mr+0.0160.004mr)X2380=45.22011.9mr(kJ/kg)(3) (50C时，水的汽化热qqh=2380kJ/kg)废气带走热量Q=(VCO2CCO2+Vn2Cn2*Vh2oCh2O+Vo2Co2+Vso2CsO2)tf=(0.281+1.050mr)X1.921+6.818mrX1.319+(0.025+0.450mr)X1.550+0.517mrX1.

21、370+0.002mrX1.965X330=190.92+4098.5mr(kJ/kg)0340C时，各气体平均比热：Cco2=1.921kJ/Nm3-C；Cn2=1.319kJ/Nm3-C；Ch2o=1.550kJ/Nm3C；(4) C02=1.370kJ/Nm3-C；Cso2=1.965kJ/Nm3-f出窑熟料带走热量Qysh=1xCshtsh=1X1.078x1360=1466.1(kJ/kg)(5) (01360C时，熟料平均比热Csh=1.078kJ/kg.C)出预热器飞灰带走热量Qfh=mfhCfhtfh=0.100X0.895X300=26.85(kJ/kg)(6) (0300C

22、时，飞灰平均比热Cfh=0.895kJ/kg-)系统表面散热损失Qb=460kJ/kg支出总热量Qzc=Qsh+Qss十Qf+Qysh+Qfh+Qb=1776+(45.22011.9mr)+(190.92+4098.5mr)+1466.1+26.850+460=3965+4086.6mrkJ/kg列出收支热量平衡方程式Qzs=Qzc73.291+33136mr=3965+4086.6mr求得：mr=0.1340(kg/kg)即烧成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)和热量平衡表(表2),并计算一些主要热工技术参数表1物料平衡表单位:kg/kg熟料收

23、入项目数量%支出项目数量%燃料消耗量0.1344.24熟料量130.85入预热器生料量1.60750.84出预热器飞灰量0.1003.08入窑实际干空气量0.44814.17生料中物理水量0.0030.09分解炉抽空气量0.74723.63生料中化学水量0.0150.46窑尾系统漏入空气量0.2257.12生料分解CO2量0.53116.36燃料燃烧理论烟气量1.16635.98烟气中过剩空气量0.42713.17合计3.161100.00合计3.242100.00表2热量平衡表单位:kg/kg熟料收入项目数量%支出项目数量%燃料燃烧热3242.871.85熟料形成热177639.36燃料显热

24、9.30.21蒸发生料水分耗热43.60.97生料带入热66.71.48废气带出热量740.116.40回灰带入热4.20.09熟料带出热量1466.132.48入窑一次空气带入热1.10.02飞灰带出热量26.90.60入窑二次空气带入热454.610.07系统散热损失460.010.19入分解炉空气带入热729.316.15系统总漏风带入热5.60.12合计4513.6100.00合计4512.7100.00二、窑的计算(带NC-SST-I分解炉的预分解窑)2.1. 窑的规格:2.1.1直径根据式(1)计算窑有效内径314G熟料=63.5°(1)其中，G熟料为窑的日产量t/d;D

25、i为窑的有效内径，m。取G熟料=5000t/d,可计算出Di=4.242m。根据式(2)计算窑筒体直径D=Di+23其中，a为回转窑用耐火材料厚度，mm。对丁直径大丁4.0m的回转窑，其值一般为230mm。因而D=4.24220.23=4.72m根据建材行业标准JC331-91,D值取4.8m,则回转窑有效内径为4.34m。2.1.2长度预分解窑的长径比L/DM020,且其长度还应按GB321优先数系列选配。综合最近投产的5000t/d水泥熟料生产线情况，L值取72m,此时L/D=15。由以上计算结果，回转窑的规格为M.8X72m。根据国内外实际生产情况，该规格预分解窑产量一般在5000t/d

26、以上，因而能满足设计要求。2.2回转窑斜度、转速及功率的计算2.2.1斜度和转速预分解窑的斜度一般为3.5%4%,最高转速可达4.5r/min。根据统计，对丁44.8X72m的预分解窑，当其斜度为3.5%,转速n为3.8r/min上。考虑到实际生产中增产的可能性，所设计回转窑的斜度为2.2.2功率回转窑功率可根据式(3)进行计算。N0=0.03D；n0.75L(kW)时，最高产量可达5500t/d以3.5%,转速为3.8r/min。(3)根据计算，N0=0.03x4343x3.80.75x72=480574kW2.3风速核算2.3.1烧成带标准风速一般要求2Nm/s。1000GVykWi=1.42Nm/s土2Di36004符合要求1000GVyw273TywWyw=7.95m/sy二一2273-Di36004符合要求Vyw窑尾烟气量，m3/kg熟料Tyw窑尾温度，CrkVyw=Vy