无机非金属材料工艺设计

1、3.4 熟料烧成一、熟料烧成系统的开展二、预分解窑系统的设计1 预分解窑系统的开发2 预分解窑系统的工艺特点3 回转窑4 分解炉5 悬浮预热器6 熟料冷却机三、窑产量的标定.5 旋风预热器5.1 预热器概述5.2 旋风筒的改良5.3 旋风预热器规格确实定5.4 旋风筒的选型5.5 预热器技术性能要求及布置.5.1 预热器概述悬浮预热技术：使低温粉体物料均匀分散在高温气流中，在悬浮形状下进展热交换，得到迅速加热升温。悬浮预热器：旋风预热器及立筒预热器，立筒预热器已趋于淘汰，预分解窑采用旋风预热器。预热器的作用：充分利用回转窑及分解炉排出的炽热气流中所具有的热焓加热生料， 使之预热并部分碳酸盐分解

2、，然后进入分解炉或回转窑内继续加热分解。旋风预热器的热交换单元设备：主要是旋风筒及各级旋风筒之间的联接纳道换热管道。预热器的功能：使气、 固两相能充分分散均布、 迅速换热、高效分别。 三个功能的高效化，可最大限制地提高换热效率， 为全窑系统优质、 高效、 低耗和稳定消费发明条件。.早期悬浮预热器综合分类表这些悬浮预热器大多是20世纪五、六十年代研制开发，在各种类型的悬浮预热窑及80年代初期的各种预分解窑上广泛运用。 早期各种悬浮预热器表示图.旋风预热器旋风预热器的优点：热效率高，普通情况下生料可预热至800，碳酸钙表观分解率达30以上，热耗较低。预分解窑窑尾系统：由多级旋风预热器组合而成，普通

3、多采用四级或五级旋风筒。假设原料或燃料中碱、氯、硫超越一定限制后，可采用一级或二级预热器，或者增设旁路系统，使部分窑尾废气不经旋风预熟器而排出(经冷却和净化后排入大气)，以减轻碱、氯、硫的危害。 旋风筒换热单元功能构造表示图.5.2 旋风筒的改良1老式旋风筒阻力较大的主要缘由： A 旋风筒进口切向气流与筒内旋转气流的碰撞干扰； B 筒内自在旋转流与强迫旋转流使气固两相流的流场不断变化； C 气流在旋风筒锥体部位转向上升； D 旋风筒内壁与两相流的摩擦损失等。2降低旋风筒压损的对策： a 降低旋风筒内气流旋转速度； b 缩短气流在旋风筒内的无效行程； c 减少进口气流与回流冲撞； d 减少气流不

4、用要的搅动。.3采取的措施加阻流型导流板；设置偏心内筒( 扁圆内筒)或靴形内筒；采用大蜗壳内螺旋入口构造；适当降低气流入口速度；蜗壳底面做成斜面；旋风筒采用倾斜入口及顶盖构造；加大内筒面积；缩短内筒插入深度；适当加大旋风筒高径比；旋风筒下部设置膨胀仓。.4新型旋风筒 新型旋风筒构造表示图新型高效低压损旋风筒设计原那么：降低旋风筒阻力.TC型高效低压损旋风筒构造特点：采用三心 270 大蜗壳，扩展了大部分进口区域与蜗壳，减少了进口区涡流阻力；大蜗壳内设有螺旋构造，可将气流平稳引入旋风筒，物料在惯性力和离心力的作用下到达筒壁，有利于提高物料分别效率；进风口尺寸优化设计，减少进口气流与回流相撞；适当

5、降低旋风筒入口风速，蜗壳底边做成斜面，适当降低旋风筒内气流旋转速度；适当加大内筒直径，缩短旋风筒内气流无效行程；旋风筒高径比适当增大，减少气流扰动；旋风筒出口与衔接纳道构造合理，减少阻力损失；坚持衔接纳道合理风速。系统性能：TC型旋风筒用于五级预热器系统，总压损为4800 300Pa ， 分别效率：C1 9296%， C2-C4 8788%， C5 9288%左右.NC型高效低压损旋风筒旋风筒的构造：采用了多心大蜗壳、 短柱体、等角变高过渡衔接、偏锥防堵构造、内加挂片式内筒、导流板、整流器、尾涡隔离等技术旋风筒的性能：单体阻耗低550650Pa；分别效率高C2-C5 8692%、 C5 95%

6、以上；低返混度；良好的防堵塞性能和空间布置性能。.5.3 旋风预热器规格确实定旋风筒尺寸：D-旋风筒内径；H-旋风筒总高度；h1-圆筒部分高度；h2-圆锥部分高度；h3-内筒插入深度；h4-喂料口底部至内筒末端间隔；a-进风口宽度；b-进风口高度；d-内筒直径；dr-排灰口内径；do-下料管内径；-锥边仰角. 5.3.1 旋风筒的直径旋风筒的构造设计：圆锥体及圆柱体的设计最重要，在各部分尺寸的设计中，大多以圆锥体部分的直径D为根底。因此首先要确定D的尺寸。在水泥工业中，将旋风筒作为悬浮预热器的组合单元来思索，普通可按下式计算：Q 经过旋风筒的气体流量m3s va假想截面风速，即假定气流沿旋风筒

7、全截面经过时的平均流速，过去普通为34.5m/s，新型旋风筒普通为56m/s，TJ为 3.55.5m/s 。 Q = 1/4D2 va( m ).5.3.2 进风口尺寸、型式进风管的型式：普通为矩形b/a = 2ab = 0.2 D2 中间级大些，最下级小些。 .旋风筒气流进口方式分类：直入式和蜗壳式蜗壳式进口：进入旋风筒气流通道逐渐变窄，有利于减小颗粒向筒壁挪动的间隔，添加气流通向排气管的间隔，防止短路，可以提高分别效率。 优点：可防止短路，分别效率高，处置风量大，压损小。新型旋风筒度采用 270 大蜗壳进风口以降低阻力，同时蜗壳进风口有的由原来的平面改为倾斜面 ，对防止积灰有良好作用。a-

8、直接切入；b-90；c-180；d-270.5.3.3 排气管內筒排气管：截面普通为圆形；构造、尺寸对旋风筒流体阻力及分别效率很重要。直径dm、插入旋风筒的内筒长度h3(m)d排 = 0.50.6D (m)h3：过小容易短路、扬尘量大；过大那么流体阻力大；最上级旋风筒：h3 b中间级旋风筒：h3 = 0.5 b 减少压损最下级旋风筒：h3 = 0.25 b 防止烧坏TJ 型旋风筒内筒插入深度C11.11.3， C2-C50.50.6.新型旋风筒的内筒新型旋风筒内筒：主要是最下级旋风筒内筒，已将原来整体构造改良为分片式或浇筑组合构造，以利于安装和维修，还有的将圆形构造改良为扁圆形或靴型构造。 旋

9、风筒出口风速：普通为 1020m/s ，新型旋风筒为了降低阻力，有扩展内筒直径降低出口风速的趋势。TC型旋风筒出口风速区取 1114m/s c 旋风筒内筒构造表示图a整体内筒；b分片内筒；c浇注组合内筒。.5.3.4 圆柱体(H1)及圆锥体(H2)的高度圆柱体高度及圆锥体高度：关系到生料粉能否有足够的沉降时间。可根据不同的分别要求，用它们和旋风筒直径D的相对比例关系确定，二者高度越大那么其分别效率越高。旋风筒高度HH = H1 + H2HD 2， 高型旋风筒，H1/H2 1者称圆柱型旋风筒，H1/H2 1者称圆锥型旋风筒，H1/H2 = 1者称过渡型旋风筒。HD 98% 出料温度65+环温粒度

10、25mm .主要特点模块化设计：采用规范化模块设计，模块新颖而紧凑；设计周期短、部件互换性好、安装快、维修简单； 低电耗： 拥有专利技术STAFF流量阀，自动优化风量分布，降低电耗； 优化料层分布：100%可编程的梭式篦床运动方式； 消除“堆雪人：运用动力学实际设计的模块料口可使下料口料床同时均匀保送，防止熟料堆积； 梭式往复推进无漏料篦床：程度保送；保送效率高；超低的部件磨损率；不再需求漏料锁风安装和链斗保送设备，整机高度降低； 四连杆机构：不需求常规的篦床支承安装，一直坚持100线性运动； .综合性能单位冷却风量的降低及热回收效率的提高，能耗降低幅度明显；无灰斗、锁风阀卸料安装及熟料拉链机

11、，取消地坑，节省大量土方和混凝土浇注量。由于冷却机标高降低，致使窑尾塔架、回转窑整体标高降低，土建投资节省幅度大； 篦床设计采用篦盒构造和步进式熟料保送方式，寿命较第三代篦冷机提高35倍以上，可大大降低维修费用； 篦床采用模块化设计，易损件规格种类少，备件通用性强本钱低； 运转可靠，进一步提高热回收效率，显著提高了入窑、入分解炉的熄灭空气温度，二、三次风温在2030以上，大幅度节能降耗。 .与三代篦冷机的比较以5000t/d消费线为例，每年可节约规范煤3600吨，每年可节煤200250万元；从电耗看每吨熟料可节电1.5kwh，每年可节电120130万元；.iv S篦式冷却机成都院 构造：篦床主

12、体、破碎机和壳体篦床主体：一个进口模块 + 假设干个尺寸完全一样的规范模块。 进口模块：固定篦板，阶梯状布置，空气梁供风，主要作用是急冷和分散物料，不需求驱动安装。 规范模块：篦床框架、S型低阻力无漏料固定篦板、SCD摆扫式保送安装、FAR流量自动调理器及驱动安装；程度布置、风室供风。物料经过刮板的往复摆扫从一端向另一端挪动，进入风室的冷却风经过流量自动调理器及篦板对物料进展继续的冷却，可根据物料的阻力自动调理冷却风量，防止冷却风短路，到达平衡供风、提高冷却效率。不漏料，篦板与接触篦板的物料层无相对滑动，篦板没有磨损、无需改换。刮板安装比第三代篦冷机的活动篦板及其活动框架的自重小，推料时的功率

13、更低。熟料破碎：出口端、辊式破碎机，平行陈列的假设干辊子经过特定布置和回转挤压破碎物料，比锤式破碎机具有更小的振动和磨损，篦冷机废气粉尘浓度也因此有一定程度的降低。.S篦式冷却机与第三代产品的比较单位篦面产量提高15%20%；单位熟料冷却风量降低10%15%；换热效率提高2%5%；单位熟料电耗减少15%；出冷却机的熟料温度控制较低，热能利用率提高；系统的土建费用更省。以5000t/d消费线为例，每年可节约规范煤20004000吨；从电耗看每年可节电200万kWh以上。技术目的完全到达第四代篦冷机的性能。 .v WHEC系列步进式高效冷却机 采用的先进技术： 无漏料冷却技术； 液压驱动技术； 智

14、能现场控制系统；主要优点： 保送才干强； 冷却效率高； 无漏料； 无磨损； 运转率高。.6.4 篦式冷却机的选型6.4.1 根本原那么1热效率较高，不低于65%，在尽能够少的空气量的情况下将熟料冷却到最低温度。2具有适宜的耐久性，长期平安运转。 由于巩固高温的熟料对冷却机的磨以及高热气流产生很高的热负荷，因此冷却机的零部件很容易损坏，不容易做到与窑同步维修。由于冷却机损坏而添加停窑的次数必将缩短窑耐火衬料的寿命。.篦式冷却机的选型的原那么3有利于环境维护。 应思索需处置的含尘气体量的多少、噪音的大小及有无防护可乙如篦式冷却机需处置多余含尘废气，但其噪音大都可用防护罩防护。多筒冷却机虽无需处置的

15、多余废气，但其噪音较大，且无法防护。4顺应性好。 当窑的产量瞬时变化时，出冷却机熟料的温度并无显著动摇。同时还应顺应熟料粒度的变化。在这方面性能最好的是篦式冷却机。5充分利用余风，可用于煤和混合资料的烘干或余热发电；.6.4.2 选型计算按要求产量与篦床负荷决议所需篦床面积单位篦床面积产量第2代可达40 tm2d以上，第3代达50 tm2d左右，篦床负荷大那么料层厚，产量也高；反之那么料层薄、产量低。 普通篦床宽度与窑径大小有关。阅历阐明，假设篦床太宽，那么均匀布料困难，会出部地域篦板裸露和被风吹透的景象，从而使二次风温暖热效率降低。但如篦床太窄那么料厚，给熟料冷却带来困难。篦床宽度B(m)可

16、按以下公式选定：B = 0.52D D-回转窑直径(m) 有资料提出B0.60.80较为适宜，普通热端有效宽度可取0.60，冷端宽度0.8 0，热端长度与冷端长度之比为1：2左右。篦床宽度一经决议后，由所需篦床面积和其宽度即可求出其长度。.6.5 篦式冷却机的设计要求篦式冷却机不大于环境温度加65；篦式冷却机需用的单位熟料冷却空气量应根据不同型式的篦式冷却机确定；预热器窑和预分解窑配置的篦式冷却机其热效率应不低于65%；篦式冷却机的余风应充分利用可用于煤和混合资料的烘干或余热发电；熟料冷却机余风的除尘宜采用电除尘器或袋式除尘器；当采用电除尘器时冷却机宜设置可以调理水量的喷水系统；篦式冷却机的中

17、心线应偏在窑内物料升起的一侧，以保证料流在冷却机篦床上均匀分布。.7 其它附属设备1三次风管直径 管内风速20m/s，取0.6D；2分解炉一次风管炉底 风量为总风量10%左右3窑尾排风机4窑头鼓风机.窑尾高温风机选型布置与调速的规定高温风机的选型要求耐高温最高温度为450 ，并耐磨损、耐磨蚀；风机效率要高，应不低于风量风压都应有贮藏系数，风量贮藏系数不低于1.15，风压贮藏系数不低于1.2；高温风机应调速可根据工厂规模控制程度及工艺要求等条件选择调速方式；高温风机进风口应设自动调理阀门；高温风机在系统中可布置在预热器后增湿塔前或放在增湿塔后，应根据工艺系统的要求确定；高温风机放在露天时其传动部

18、分应加设防雨措施；.废气处置系统设计的规定预热器系统排出的废气余热必需加以利用；废气处置系统的布置应接近预热器塔架；余热利用的废气、由有关工艺系统处置多余的废气，可选用电除尘器或袋式除尘器经过调质除尘处置后排人大气；增湿塔应有良好的调理性能，满足长期平安运转的要求；系统各部分阀门应可靠灵敏，便于操作维护；.废气处置系统设计的规定废气处置系统的风管、增湿塔除尘器应采取保温措施；废气处置热风管道布置应紧凑合理，防止程度布置；设备与管道衔接处及管道两个固定支座间均应设膨胀节；增湿塔和除尘器下的保送设备才干应大于计算灰量的3倍，废气烟囱出口直径应根据烟囱出口流速确定其流速可取10-16m/s；废气烟囱

19、高度应符合国家现行的水泥厂大气污染物排放规范的规定；.废气处置系统设计的规定在电除尘器入口应设检测一氧化碳的安装，当一氧化碳含量达1.5%时自动报警，一氧化碳含量达2%时自动切断高压电源；废气处置系统的控制和窑及原料磨亲密相关，应平衡预热器排风机、磨尾排风机和除尘器排风机三者之间的关系；废气处置系统的回灰应有送入生料均化库或原料磨或直接保送入窑的能够；设有旁路放风系统的工厂，旁路放风收下的回灰必需同时提出处置方案；. 三、窑的产量标定1 窑产量标定的意义 在窑型与规格确定后，标定的窑产量是选择消费系统设备、计算工厂的烧成才干和熟料年产量的根据。1同类窑在不同消费条件下产量差别很大；同一规格的窑，煅烧制度不同，产量也有较大的差别；2正确决议窑的产量对于确定工厂及系统的规模极其重要，根本决议了工厂消费容颜与各项技术经济目的。 窑产量是工厂消费才干的限制要素，在窑以前的一切消费车间的消费才干，均以窑的产量为根据进展计算。3窑产量标定得过高或过低，均将产生不良后果。 标定过高，在消费中窑长期达不到设计产量，将影响水泥消费义务的完成，浪费