水泥熟料回转窑设计说明书

1、综合实践2班级：无机062学号:2006015006姓名：磨光阳日期：2009-9-25水泥熟料燧烧制备生产工艺摘要：本设计的题目是日产5000吨水泥熟料回转窑初步设计，为满足现代水泥生产线的工艺需求，在生产规模上采用预分解窑生产技术，能够充分利用燃料的热效率、节省原料、降低生产成本，实现水泥生产现代化。本设计主要包括预热器、分解炉、冷却机系统物料平衡、烧成系统的热平衡计算，主要设备的选型、以及烧成系统的工艺流程和车间工艺布置的设计。关键词：初步设计；预分解窑；工艺流程绪论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

2、的环境行为等方面也成为研究的热点。一. 国内外发展现状我国自从1975年研究2000t/d新型干法烧成系统以来，水泥生产工艺得到了长足发展，现在2000t/d生产设备已全部国产化，日产4000吨、5000吨新型干法水泥生产技术装备国产化率达到95姆上，日产8000吨水泥熟料生产线和日产10000吨水泥熟料生产线装备只需少量关键件进口。随着“八五”期间“日产4000吨水泥装备国产化一条龙”和“九五”期间的技术完善和创新，技术装备水平进一步提高。“十五”期间，国家又组织实施了日产8000吨和日产10000吨水泥装备国产化项目，彻底改变我国大型水泥技术和装备基本依赖进口的局面。先进的工艺技术和大型国

3、化装备为我国新型干法水泥加快发和水泥结构调整提供了技术保证，同时也为我国大型水泥技术装备出口定了基础。国产设备使得水泥项目资大大降低。二. 在国外，新型干法窑向大型化发展，自动化水平不断提高，单机最大能力已达12000t/d,吨水泥能耗已降低到90KWh/t以下，熟料热耗低于2827KJ/kg,劳动生产率（水泥）提高到15000-20000吨/（人年）。并且在环境保护方面也做到标准苛刻，在燃料使用方面，在瑞典和美国少数国家里，烧废料比例已达到80%设计原则1. 坚持理论联系实际，从实际生产出发，事实求是。2 .设计方案的确定，在技术上做到先进可靠，较大辐度地提高产量、降低能耗。3 .工艺布置合

4、理，生产工艺流程顺畅。4. 本着合理选择工艺过程和厂房位置，尽量选用适合生产要求和低损耗，低污染的设备，注意劳动保护，安全生产，提高劳动生产率。5. 环保设施完善、产品优质节能、成本预算合理。三. 新型十法回转窑的优化本设计采用目前国内先进的新型干法生产技术，此项技术开发了系统压损在4000-4800Pa的高效、低压损的五级旋风预热系统，五旋风预热可以将50C的生料粉加热到800C,而且可将窑尾废气从1100C降低到330C。1.选用的分解炉方面NSF分解炉有以下特点:(1) NSF炉高度增加，从而增加了容积，增加了物料在炉内的停留时间。并且NSF炉燃料直接喷入三次风中，能够完全燃烧，这样也降

5、低了对燃料固定碳值的要求。(2) 由于喂料一部分在出窑的空气上升烟道中，这样降低了尾气的温度，使废气中碱、硫、氯元素凝聚在生料颗粒上再回窑内，减少了在烟道内的结皮。NSF的不足：炉的出口是侧面出口，且出口高度大，占分解炉高度1/3左右，容易使炉内产生偏流、短路和形成稀薄生料区。3.选用的IKN悬摆式冷却机特点：(1) 采用COANDAT流篦板的水平喷流。(2) 运用空气梁技术的熟料入口分配系统。(3) 单缸液压传动的自调悬摆系统。(4) 液压传动的隔热挡板。(5) 箱式辗式破碎机和气力清除漏料装置。工艺平衡计算1.烧成系统热平衡计算平衡计算主要包括支出与收入物料，支出与收入热量的平衡。1) .

6、原始资料回转窑热工的目的是确定燃料消耗量，分析燧烧系统内热量收支情况，确定窑的热效率以及寻求降低热耗的途经。平衡范围：从冷却机熟料出口到预热器废气出口。即包括回转窑、冷却机、分解炉和预热器系统。温度基准：0C2) 物料基准：1kg熟料.物料平衡(1) 窑型：4.8X72带NSF型预分解窑。(2) 物料化学成分(见表3-1。(3) 熟料矿物组成见表3-2。(4) 煤粉组成及发热量见表3-3。(5) 熟料出冷却机温度tLsh=200Co(6) 入窑煤粉温度tr=40Co(7) 一次空气入窑温度tylk=36C。(8) 入冷却机冷空气温度tk=36C。(9) 窑头漏风温度tyLOK=36C。(10)

7、 入冷却机冷空气量Vlk=2.14Nm3/kg熟料。(11) 入窑风量比(一次空气：二次空气：漏风=29:64:7。表3-1物料化学成分(-wt%)项目烧失量SiO2Al2。Fe2。CaOMgOSO总和干生LsSQ；Al2O3Fe2O3CaOsMg2。SO；料35.5813.673.552.5942.51.560.55100熟料LshshshshshshshSj。2Al2。3Fe?O3CaOMgOSO320.605.855.0063.912.102.54100飞灰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物料化学成分(wt%一C3SGSCAC4AF%57.0916.087.0515.20表3-32分析(为工业分析(为焦渣特性(号)发热量CfHfSfMOVF.CfXWKJ/kg煤粉66.484.080.351.1711.8430.4053.5211.284.8042537612)燃料比(%)回转省1：分解炉=47:53。(13)出预热器废气温度tf=370Co(14)出预热器飞灰量mfh=0.141kg/kg熟料。(15)电收尘器及增湿塔

9、综合收尘效率Y=99.28%。(16)回收飞灰入窑温度tyh=50Co(17)气力提升泵料风比A14.4kg/Nm(18)喂料带入空气温度ts=50Co(19)窑尾过剩空气系数ay=1.05。(20)分解炉漏风占分解炉燃料燃烧用理论空气用量的5%(21)分解炉出口过剩空气系数af=1.25。(22)每级旋风筒漏入空气量为理论空气的5%(23)系统散热损失QB=540KJ/kg熟料。(24)熟料中燃料灰分掺入百分比a=100。(25)生料中的水份含量w=0o(26)冷却机烟囱排出空气温度tpk=220Co1) (27)冷却水带出热量QLS=170KJ/kg熟料。2物料平衡计算.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: 干生料理论消耗量:a100m=100mysLAfAmr100Ls10010011.28mr1001.5520.175mkg/kg熟料(2-2)10035.58出预热器飞灰量：mh=0.141kg/kg熟料(2-3) 烟囱飞损飞灰量：RFh=nfh(1一门)=0.001kg/kg熟料(2-4) 入窑回灰量：n)h=mfhRFh=0.140kg/kg熟料(2-5)考虑飞损后干生料实际消耗量:mgs=mysLmFh100LFh100Ls10034.401.5520.175m0.001(2-6)10035.581.5530.175

11、mrkg/kg熟料考虑飞损后生料(含物理水)实际消耗量:100msmgs(1.553.0175mr)g100Ws1001.5530.175mrkg/kg熟料(2-7)1000(3) 入预热器生料量=m+mh=1.693-0.175mrkg/kg熟料(2-8)空气消耗量理论空气用量Vlk0.089Cf0.267Hf0.033(0fSf)=6.627Nm3/kg煤粉(2-9)mikVrk6.6271.293=8.569kg/kg煤粉(2-10) 窑头用实际干空气量由于过剩空气系统ay=1.05，窑头用燃料占47%则窑头用实际干空气为:-_-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：一次空气：Vyik=3.270mrX0.29=0.948mr myik=4.299mrX0.29=1.226mrkg/kg熟料(2-14)二次空气：Vy2k=mX0.64=2.0933.270mrNn3/kg熟料(2-15)m2k=4.299mrX0.64=2.707mkg/kg熟料(2-16)窑头漏风：VyLok=3.270mrX0.07=0.229mNm3/kg熟料(2-17)mLok=4.299mrX0.09=0.296mrkg/kg熟料(2

13、-18)分解炉从三次风管抽风量分解炉出口过剩空气系数：af=1.25出分解炉过剩空气量：(af-1)Vkmr=(1.25-1)X6.627mr=1.657mrNn3/kg熟料(2-19)分解炉用燃料燃烧理论空气量：-_-_3_0.53Vlkmr=0.53X6.627mr=3.512mNm/kg熟料(2-20)窑尾废气中过剩空气量：(1.05-1)X0.47X6.627mr=0.156mNn3/kg熟料(2-21)分解炉漏风量：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)分解炉从三次风管抽风量： 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)旋风预热器系统漏风量(为5级预热器)VxLok=0.05X5XVlkm=0.05X5X6.627mr=1.657mNm3/kg熟料(2-26)mLok=Vk+mlok+mlok+mk+mk2).支出物料出冷却机熟料量：mh=1kg预热器出口飞灰量：mh=0.141(3)冷却机烟囱排出空气量: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)预热器出口废气量生料中的物理水：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燃料燃烧生成的理论烟气量：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 烟气中过剩空气量：3一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)气力提升泵喂料用空气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所以取耐火砖的厚度为220mm贝U窑筒体内径D=D+2S耐火砖=4.36+2X0.22=4.8m(4-3)窑长：取窑长径比为15,则窑长L=4.8X

19、15=72m(4-4)回转窑功率N=kD2.5LN(4-5)式中N。一回转窑功率，KVVD窑的有效内径，m；L一窑长度，m；NH窑的转速，r/min;取最大转速为3r/min;K一系数，预分解窑为0.0450.048，本设计取0.046;则No=0.046X4.362.5乂72X3=394.4KW(4-6)选用电机时，电机功率N=(1.151.35)No。由于转速取值较大，本次系数可取1.2;则N=1.2X394.4=473.3KW(4-7)(2) 窑筒体支承点配置本设计采取的是3档相同托轮支承装置，使3档支反力尽量相等，以方便设计及节约成本9。 筒体出料端悬臂长(I档)由于窑筒体出料端悬臂长

20、度与窑的冷却带长度有关，也就是第一档支承点尽量远离烧成带最高温度点，对预分窑取665.5655.5风速VA(m/s)由于C1级筒要求分离效率较高，断面风速低，还要求个数多且筒体小的旋风筒，所以设C1筒为双排筒。取:VAi=4(m/s);Va2,Va3=6(m/s);W、Va5=5.5(m/s);且Q=113.78m3/s2) 贝U:Ci筒直径：Di=4.26m(4-18)C2,C3筒直径：D2=4.91m,D3=4.91m(4-19)C4,C5筒直径：D=5.13m,D=5.13m(4-20).进风口的型式，尺寸和进风型式进风管的结构为矩形，C1筒取a/b=0.5，其余各级取a/b=0.6，且

21、有ab/D2=0.2,贝U：C1筒进风口直径为：a=1.35m,b=2.70m(4-21)3) C2,C3筒进风口直径：a=1.70m,b=2.83m(4-22)C4,C5筒进风口直径：a=1.78m,b=2.96m(4-23)旋风筒气流进风型式为：涡卷式(180。).排气管直径尺寸4) 排气管内径(d)平均为筒体内径(D)的5055%取d=0.5D，贝U:C1筒排气管直径为：d=2.13mC2,C3筒排气管直径：d=2.46m(4-24)C4,C5筒排气管直径：d=2.56m(4-25).旋风筒高度表4-2各级旋风筒高度H,H1及H2之间的关系C1C2,C3C4,C5K1H2.536570为了便于生产和节约成本分别取K为2.5,1.8,2;a为70,70,70贝U:C1筒高度：H=10.65m(4-26)C2,C3筒高度：H=8.84m(4-27