日产5000吨熟料水泥厂烧成系统窑尾工艺设计

摘要本次设计是针对5000t/d孰料新型干法生产线烧成车间窑尾工艺设计，窑尾系统是由CDC分解炉、旋风筒、连接管道及附件组成。本次设计的主要内容有：配料计算生产过程和主机选型计算和确定带悬浮预热器的新型回转窑和悬浮预热器的型号及规格，以及窑尾气体平衡的计算，同时还编写了全厂工艺流程概述和本次毕业设计的评述及展望。计算机绘图撰写说明书。另外本次设计采用了目前国内外水泥行业相对较为先进的技术和设备，最大限度降低能耗、降低基建投资，有最大限度提高产量，做到环保，技术先进指标先进、合理。关键词：新型干法生产线，悬浮预热器，CDC分解炉，电收尘AbstrctThisdesignisaimendofkilntechnicsfor5000t/dripematerialnewtypedryprocesscalcinationworshop,TheendofkilniscomposedofCDCbreakdownfurnace、cyclonecanister、jointpipelineandattachment(boxforsprinklingpowder、flaptrap、systemofblowandblockup,andsoon).Themaincontentofthisdesigncotain:1,Calculationofingredient、calculationofmaterialbalance\calculationofrepositoryandcalculationheatbalance;2,choosetypeofmainprocessorandauxiliarymachineryforfactory;3,technologicaldesignforcalculationworkshop;4,Thecharacteristicoftechnicsdisposalforfactory;5,Chartingbycomputer;6,Writingspecification.Ontheotherside,thedesignthetechnologyandrequirementofwhicharerelativelyadavancedinnationalandInternationalcementindustry,Itcouldmaxiumdecreasetheenergyconsumptionandinvestmentofcapitalconstruction,Inthesametimeitalsomaximumenhancetheyieldandquality,satisfytherequirementofprotectingenvironmentandthetechnicaleconomicindexadvancedandreasonable.Keywords:Newdryprocessproductionline;Suspensionpreheater;CDCbreakdown目录第一章前言本设计的课题是：日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法生产线烧成系统窑外预分解工艺设计。本次设计的主要内容是水泥生产的工艺流程,水泥厂区及车间布置和窑尾主要设备的计算选型等。重点对窑尾部分进行设计。这次设计既是对自己知识能力水平的一次全面检验，也是自己从在校学习向社会工作过渡的一次专业技术和科学研究的具体实践。通过这次设计让自己能够对大学所学知识进行系统的应用，并对原来不完整和错误的部分予以完善和改正。同时强化自己对基本知识和基本技能的理解和掌握,培养自己收集资料和调查研究的能力。此外，设计中的方案比较和论证也能提高自己独立分析问题和解决问题的能力，进而培养自己创新精神和实践能力，从而为走上工作岗位打好理论基础。本设计的过程中，除了必须达到满足日产5000t水泥生产所需的工艺要求和国家对环境等项目的相关法律规定外，还应尽可能的做到绿色生产和降低能耗。本设计的主要对象是水泥生产中的孰料分解即分解炉。因此有必要对预分解窑的发展状况及目前国内外分解炉技术的发展现状和技术进展进行了解。20世纪90年代以来一些大型干法生产线相继在国内建行投产山东大宇7200t/h熟料生产线及新华5000t/d、京阳5000t/h生产线。这些生产线以其生产稳定、产品质良好、运行成本低，在国际、国内的产品市场上占有一定的份额，并显示出强劲的市场竞争力。目前日本法国德国等发达国家新型干法技术以占95以上，其他发达国家也占80以上，而我国新型干法技术只占15。目前窑外分解技术同国外技术比较：如从德国伯力鸠斯公司引进的纵阳海螺和徐州海螺10000t/d生产线均设计有分料和分风装置，但它们均是燃烟煤的水泥厂，国外公司的预分解系统相对固定，烧什么燃料都变化不大，比如日本三菱公司MFC炉，德国洪堡管道分解炉等都有烧烟煤和无烟煤的情况，而纵阳海螺预分解系统对煤的适应性是很强的，只要调整喂料入炉的二点料量，分解炉燃烧温度就可以调整控制，以适应不同的煤质，而二次燃烧用的分风设计显然是为了脱氮而设计，而且出烟室上升管道上还设计加部分煤粉的脱氮燃烧装置。对于烧烟煤，脱氮可以在上升管道加部分煤粉，使其局部缺氧成还原气氛脱氮，控制分料（不分料或分料至炉上部很少）使分解炉温度在900°C左右，使分解炉产生的NOx等废气很低，不采用分风二次燃烧可能也能达到环保要求。对于烧劣质煤等较难燃烧的燃料，控制分料（分料量大）使分解炉处于高温燃烧，但此时必需分风进行二次燃烧以使NOx等还原，否则将产生环境问题。也可以二种脱氮装置同时使用，只是操作上略复杂些。韩国三星水泥制造公司丹洋水泥厂其窑尾预分解系统窑尾采用了低压损高效旋风筒的双系列5级预热器（以下称M—sP）和流化床分解炉（以下称N—MFC）的预热分解系统。该系统具有燃料消耗与电耗较低，人窑生料分解率高（达90％一95％）的特点。铜陵海螺10000t/d水泥熟料生产线采用了在线型低NOx分解炉，分解炉座落于窑尾烟室之上，下部为进行NOx分解还原的低NOx段，上部为主炉段，进行煤粉燃烧燃尽和生料分解。分解炉煤粉全部从低NOx段下部喷人窑尾烟气中，C4下料经分料阀，部分加入到低NOx段，部分加入到主分解炉段下部，三次风从主炉段下部加入，低N段的煤粉在低氧含量的窑尾烟气中部分燃烧。影响分解炉出口NOx含量的主要因素有：分解炉初始燃烧部位的温度；煤质及其挥发分和氮的含量；进分解炉前热风中NOx的含量；窑尾系统是在高温状态下操作运行的，对提高部件寿命、运转率、热交换等方面都有较高要求。本设计采用目前国内外水泥行业相对较为先进的技术和设备，最大限度的降低能耗、降低基建投资、有最大限度地提高产、质量，做到环保，技术经济指标先进、合理。本次的分解炉的设计应该考虑以下问题。由于近些年来能源紧张导致水泥厂煤质量不断下降，分解炉适应能力不足，影响熟料产质量。对采用无烟煤和低挥发分煤的工程，煤在分解炉内燃烧和传热仍然存在先天不足，导致结皮堵塞较多，通风不量，影响产、质量。一些工程开始要求能够燃烧垃圾，但对垃圾处理和在分解炉内的燃烧要求及燃烧效果等目前还不能说已经完全解决，需要不断改进。由于环保要求，燃烧产生的有害气体减排问题已经提到议事日程，需要在分解炉设计中考虑。1.1设计方案本次设计日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法生产线烧成系统窑外预分解工艺设计，采用目前国内外较为先进的技术设备，最大限度地降低能耗、降低基建投资，又能提高产量、质量，做到环保，技术指标，先进、合理。窑外分解技术又称预分解技术，是新型干法生产技术，用预分解技术建造的预分解日产量高、热耗低、工艺先进，一般用于大型分解窑。其含义是指将已经经过悬浮预热的生料，在到达分解温度前，进入到分解炉内与进入炉内的燃料进行混和，在悬浮状态下迅速吸收燃料燃烧热，使生料中碳酸钙迅速分解成氧化钙的技术。预分解技术发明后，熟料燃烧所需的60燃料转移到分解炉内，并将其燃烧迅速运用于碳酸钙分解过程，这样不仅减少了窑内燃烧带的热负荷，并且入窑碳酸盐的分解率达到95左右，从而大幅度提高了窑的生产效率。本次设计采用成都水泥设计院的5000t/dCDC预分解系统包括5级双系列CNC预热器系统和CDC分解炉。CDC炉是对SF、NSF和C-SF分解炉炉型进行了分析、反求、试验后，对其结构优化开发出来的适合烧劣质煤的分解炉°CNC旋风筒的设计思路符合新型低压损旋风筒的发展方向，采用了高截面风速、包角大偏心蜗壳、切角五边形进风口、短内筒、大内筒、低进出口风速等设计方法，优化了系统参数。CDC分解炉的设计改善了炉内浓度场和温度场分布的均匀性，提高了炉容利用率，料气停留时间比在优化设计中得以提高，有利劣质煤的利用。冷模实验证实了5000t/dCDC预分解系统的先进性和可靠性。CNC旋风预热器的主要功能在于利用高温气流对物料进行加热、升温，并完成生料干燥、粘土矿物的脱水和部分矿物的分解。旋风筒主要负责收集上一道工序处理后的生料，其换热量比例约占整个窑尾系统的13％：联结管道主要起气固热交换作用，其换热量比例约为27%。三次风通过大蜗壳引入与窑气施的采取，增强了常规sF型分解炉中的喷腾效应，混合；炉体的圆柱段设置有缩口；炉子出口位置距炉子顶部留有一定间距；采用径向出风方式。为了成系统60%的燃料燃烧和92%以上的CaCO，分解的任务，其换热量约占整个窑尾系统60%。此外在CDC分解炉出口到最顶级旋风筒之间还设计有一段较长的的热风管道，兼备了“第二分解炉”的功能气流在这段管道中作活塞流运动，料气停留时间虽然仅2.2，但仍然扩大可分解区域，延长了物料在分解区的停留时间，保证煤粉完全燃烧和物料得到充分的热交换与分解，尽可能的避免温度倒挂而再热端旋风筒内产生节皮堵塞。还有利于劣质煤的初始着火和稳定燃烧整个窑尾系统的连接管道在系统的换热效率中起着重要作用。有旋风筒及其连接管道组成的换热单元属于稀相输送床，其最有效的换热区域集中在输送床加速区的起始段，理论上最有效的换热仅需0.3s-0.5s,过长的换热管道只会降低热效率。因此窑尾应增加换热单元，而减少管道长度。另外，随着气固温差的减小，换热效率呈下降趋势。在预热器系统中，应尽量减各级连接管长度，在换热效率的前提下，同时起到降低窑尾框架高度的作用。经过综合考虑，5000t/dCDC窑尾系统选择了5级预热器。本次设计是针对5000t/d水泥熟料预分解窑系统的窑尾进行的，窑尾系统由CDC分解炉、旋风筒、连接管道及附件（撒料盒、帆板阀、吹堵系统等组成）炉适应能力不足，影响熟料产质量。对采用无烟煤和低挥发分煤的工程，煤在分解炉内燃烧和传热仍然存在先天不足，导致结皮堵塞较多，通风不量，影响产、质量。一些工程开始要求能够燃烧垃圾，但对垃圾处理和在分解炉内的燃烧要求及燃烧效果等目前还不能说已经完全解决，需要不断改进。由于环保要求，燃烧产生的有害气体减排问题已经提到议事日程，需要在分解炉设计中考虑。本次设计主要内容包括一下几个方面：配料计算及物料平衡配料计算物料平衡全厂及主机及辅机的选型（破碎机、生料磨、水泥磨、窑、篦冷机、包装机、列主机平衡表）3•炉的设计、预热器及主要结构参数确定、各级预热器的结构尺寸、窑尾喂料系统的确定、喷水装置确定、窑尾风机、收尘器、烟囱的计算绘制全厂工艺流程图和烧成系统工艺流程图；套能反映主机设备安装位置和各设备连接关系的工艺布置图样7〜10张；其中由指导教师指定的手工图2〜5张，其余用计算机绘图。制设计计算说明书。7•本专业有关科技文献一篇（英译汉）。1・1・1设计原则本次设计日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法生产线烧成系统窑外预分解工艺设计，采用目前国内外较为先进的技术设备，最大限度地降低能耗、降低基建投资，又能提高产量、质量，做到环保，技术指标，先进、合理。本次设计石灰石设置圆形预均化堆场，其规模110m。石灰石矿山化学成分稳定，品质优良，均匀性好。厂区设1个8*18m园库储存石灰石用于生料配料，库有储存量1367.4t，实际储存时间为5.1h，能满足正常生产要求。同时对原煤设置圆形预均化堆场，原煤成分的波动对烧成工艺、热工制度的稳定性及孰料质量的影响极大外购煤的质量难以完全预先控制，同时多点供应原煤的可能性是存在的，并且考虑将来使用地品味原煤的需要，故设置原煤预均化设施。原煤形预均化堆场的直径为90m，堆场有效储量6288.5t。原煤预均化堆场外设置一个煤堆棚，直接在铁路旁边，到厂的煤可以用卡车直接运料到煤堆棚，这样可以节约基建投资，降低运输成本。生料磨采用MPS5000B立磨系统，此磨在国内几家新建干法水泥生产线运行正常，其台时产量为：380t/d，入磨水分＜6%，出磨水分＜0.5%，入磨粒度允许2%＞100mm出磨细度：80um筛余＜⑵、产品（水泥）、燃料（煤）等物料运输量大，且价格底，因此要求要有良好的运输条件。⑶、水泥工业能耗和电耗较大，因此，在水泥厂设计中要注意确保能源供应，并充分重视节约能源的问题。⑷、水泥厂采用的主机多属重型设备，重量大，建构筑物荷重也大。因此，一般要求在工程地质条件好的场地建厂。⑸、水泥厂设备种类多，布置复杂。因此，工艺布置应同土建设计紧密结合。⑹、水泥厂用水量大，且水无卫生要求。因此，一般水泥厂多建在远离城市的地方，且自备水源。⑺、水泥厂存在粉尘和噪音两大污染。因此，设计时必须加强收尘措施，尽量搞好厂区绿化。⑻、从发展来看，水泥工业的发展逐渐趋向大型化和自动化。因此在设计时，应尽量采用新技术，新方案并要重点考虑节约能源。从水泥厂的整体设计来说，工艺设计是主体，它的主要任务是确定工艺流程，进行工艺设计的选型和布置。但工厂设计是各专业共同完成的一个整体。因此，工业设计与其它专业的设计有着密切的联系，特别是工艺布置和其土建的关系更密切。生产设备的布置直接影响到建筑物的结构形式和尺寸。因此，工艺人员只有与其他人员相互配合，共同研究，才能产生交好的方案。第二章配料计算2.1设计题目《5000吨水泥熟料水泥厂新型干法生产线烧成系统窑外预分解工艺设计》2.2原始数据1） 采用窑外分解窑生产熟料；2） 物料参数见表8-1〜8-3；3） 要求熟料三个率值：KH=0.89±0.01、SM=2.60±0.10、IM=1.60±0.10；4） 单位熟料热耗：3108kJ/kg；5） 生产损失：生料按1%计算，其它按3%计算。表2-1原化学成分（%）名称烧失量SQAl2O3FeO23CaOMgO其它石灰石41.83.080.670.4652.540.680.75100.00粘土5.0469.9814.055.920.470.973.57100.00铁粉4.1516.064.1859.748.482.434.96100.00煤灰52.4729.675.046.341.844.64100.00表2-2进厂原燃料水分及粒度物料名称石灰石粘土铁粉矿渣原煤水分（％）1164188粒度（mm）<600<40<10<10<100表2-3煤的工业分析挥发分固定碳灰分热值25.92%45.92%26.38%22720kJ/kg2.3配料计算确保熟料率值的组成为了获得较高的熟料强度，良好的物料易烧性以及控制生产，选择适宜的熟料三率值是非常必要的。本次设计为一台窑外分解窑，在生产工艺上要求煅烧高饱和比高硅率的生料，这样能提高熟料的质量并能减少预热器分解炉系统的堵塞和回转窑烧成带的结圈。对于新型干法水泥生工艺，水泥熟料率值大致为：KH=0.88〜0.90SM=2.5〜2.7IM=1.5〜1.7熟料热耗的确定随着新型干法水泥煅烧技术的不断提高，熟料的热耗不断降低，单位熟料热耗依国内新型干法厂现状，熟料热耗取3108KJ/kg熟料。计算煤灰掺入量Aad=Aar(1OO-Mad)F(1OO-Mar)已知：Aad=24.2Mar=2.3 Mad=1.5Aad—空气干燥基灰分Aar一收到基灰分Mar一收到基水分得：Aar=26.38%Qnet.ar=(Qnet.ad+25Mad)(100-Mar)F(100-Mad)-25MarQnet.ar—收到基低位发热值Qnet.ad一空气干燥基低位发热值Mad一空气干燥基水分已知：Qnet.ad=22720Mad=1.5Mar=2.3得：Qnet.ar=25471.27KJ/Kg最后得出煤灰掺入量GA=qAarS/Qnet,ar=31O8X26.38%X100%F22720=3.61Qar一煤的收到基低位发热值Q一熟料的热耗Aar一煤收到基灰分S一煤灰沉降率一般取100%2.3.4用EXCEL计算干生料的配合比为了获得较高的熟料强度，良好的物料易烧性以及易于控制生产，选择适宜的三率值是非常必要的。由于其牵涉到非线性方程的求解，用手工计算需反复试凑，难以达到结果最优，而各种简化计算方法不容易掌握，采用办公软件EXCEL做配料计算，可直接通过表哥计算求解，几秒钟就可算得最优解，操作简便，结果准确，本设计参考《用办公软件做配料计算》(南京化工大学材料学院简淼夫，张薇《水泥》200010)等资料采用这种方法进行计算。(1)在Excel表中输入数据在Excel表中输入上述数据,本设计为四组份配料，因此可以控制三个率值：KH、SM、IM。假设原料配比在Excel表中填入假设的各原料配比，可以将初始配比设为石灰石20、页岩20、铁矿20,最后砂岩一项应填上“=100-(鼠标点)石灰石配比的单元格-页岩配比的单元格-铁矿配比的单元格”，再敲回车键，这样才能保证配比之和为100。(3)计算生料成分在Excel表中适当的位置计算根据假设的原料配比而得到的生料成分。生料化学成分=各原料化学成分与其配比的乘积之和。方法是：在生料化学成分对应的Loss单元格中输入“=sumproduct(B5:B8,$I5:$I8)/100”回车。其中B5:B8为各原料Loss含量所在的单元格，$I5:$I8为各原料配比所在的单元格。生料的其他化学成分可以通过对生料Loss单元格的拖拉来获得。方法是点击生料Loss单元格，将鼠标移到该单元格的右下角，将光标变为黑十字时，按下鼠标左键，向右拖拉至生料成分对应的S03单元格H9,松开鼠标左键即可。(4)计算灼烧基生料成分水泥生料在煅烧后，原料中的Loss就没有了，因此为了计算熟料成分，就必须计算生料去除Loss后的化学成分，即灼烧基生料成分。生料灼烧基成分=原生料成分/(1-Loss/100)。方法是：在Excel表中相应灼烧生料SiO2的单元格中C10输入“=C9/(1-$B9/100)”回车。其中C9为原生料SiO2的单元格位置，B9为原生料Loss的单元格位置。灼烧生料的其他化学成分也可通过对SiO2单元格的拖拉来获得。(5)计算煤灰掺入量组成熟料的一小部分是燃料燃烧后产生的煤灰。煤灰掺入量计算公式是：煤灰掺入量(煤灰占熟料的百分比)=烧成热耗三煤热值x煤灰分。于是在对应的煤灰比例中(本例为I11)输入“=A15/A17*A19”回车。其中A15为烧成热耗所在单元格，A17为煤热值所在单元格，A19为煤灰分所在单元格。熟料的另一部分为灼烧生料，其比例为100-煤灰比例。于是在对应的灼烧生料比例中I10输入“=100-111”回车，得到灼烧生料在熟料中的比例。其中I11为煤灰比例所在单元格。(6)计算熟料成分和率值有了灼烧生料、煤灰的化学成分和比例就可以方便地算出熟料成分。方法是：在Excel表中相应熟料SiO2的单元格中C13输入“=sumproduct(C10:C11,$I10:$I11)/100”回车。其中C10:C11为灼烧生料、煤灰的SiO2单元格位置，$I11:$I12为它们的比例单元格位置。得到熟料的SiO2值，再通过对SiO2单元格的拖拉可以获得熟料其他化学成分。在Excel表中适当的位置计算熟料的率值，计算KH时输入“=(F12-1.65*D12-0.35*E12)/2.8/C12”回车，计算SM时输入“=C12/(D12+E12)”回车，计算IM时输入“=D12/E12”回车。(7)求解原料配比点击菜单“工具”，选择“规划求解”弹出窗口，清空“设置目标单元格(E)”,在“可变单元格(B)”中选择Excel表中石灰石、砂岩、铁粉比例单元格，即为$I$5:$I$7。按“添加(A)，咖约束条件KH,在“单元格引用位置”选择熟料实际KH值单元格$C$21,中间约束符选“=”，约束值选Excel表中熟料目标KH单元格$A$21。再按“添加(A)”加另一约束条件SM，于，单元格引用位置”选实际SM单元格$C$23，中间约束符选“=”，约束值选熟料目标SM单元格$A$23。

再按“添加（A），咖又一约束条件IM,于“单元格引用位置”选实际IM单元格$C$25,中间约束符选“=”，约束值选熟料目标IM单元格$A$25。按“确定”返回，再按“求解”就会得到最后的求解结果。点击“确定”保存规划求解结果。还可在Excel表中的适当位置输入其他参数（如：白生料理论料耗、生料配煤量、干湿基换算、生料CaCO3滴定值）的计算公式，就可得到相应的参数。如下表：-34b-34bi：7■)in1112LOSS切.債ID丨 I畀I5.C4也98 14.D5丘眈4.15 16.：(>J.IEE9."4视，5的IT由.丽別3.匕旳阴的2.W昵曲21FIT4.3463413.2M1691u.J貯一节 n.ri4344^85.2601BS3.S34036CaDHfl0W7§tF比例沁.胡I」.此[U.lb|LUU|ll；.L'JrZj[0⑷ 0.听 3.5F MO15.5629司£.^8 2.4； 4.95 1：01.3J37743.B44310.7436491.2^544063.D7039L1633131.933617 96.39133r..'4 1. 4.A4:‘n人"祁厂65.B42741.1S67632.D3L2S2巧1415巧14151Gr18LJzfl2131D8煤雕（KJ臨空吃0煤哥3?只3呂熟料目•标KH 熟料实际KHn.?.^ ■■一e眄熟料目标皿 熟料实际凶22 L.t2・3・5将干料配比折算成湿料配比理论热耗HL=100—3.608十100—35.590二1.49653生料kg/孰料实际HS=HL/（1-生产损失）=1.51164生料kg/孰料实物煤耗P=p/（1-煤生产损失）=0.1416煤kg/孰料干石灰石-HSxX一（1-石灰石生产损失）=1.2687干粘土=0.23869干铁粉=0.020506湿石灰石=干石灰石一（1-石灰石含水率）=1.2815湿粘土=0.28447湿铁粉=0.02136湿原煤=0.153328湿物料配比湿物料总量=湿石灰石+湿粘土+湿铁粉=1.58733配比80.733 17.921 1.345第三章物料平衡通过物料平衡可计算得到各种原料燃烧的需要量以及从原料进厂直至成品出厂，各工序所需处理的物料量，依据这些数据可以进一步确定工厂的物料运输量、工艺设备选型以及堆场储库等设施的规模，因此，物料平衡计算是主机平衡的基础和依据。3.1烧成系统生产能力（1）孰料小时产量：Qh=5000/24=208.3孰料日产量： Qd=1X5000=5000孰料周产量：Qw=168Qh=35003.2生料消耗定额干生料烧失量：35.58%煤灰的掺入量：3.61%则：式中：兀一干生料消耗定额，Kg/Kg熟料S—煤灰掺入量％I—干生料的烧失量%,P—生产损失，取0.5%石灰石消耗定额：K=HsXx=1.26（t/t熟料）粘土消耗定额：K=HsXy=0.238（t/t熟料）2铁粉消耗定额：K=HsXz=0.025（t/t熟料）4含自然水分时：石灰石消耗额：K=K^（100-1.6）X100=1.28（t/t熟料）粘土消耗定额：K=Kf（100—0.6）X100=0.2844（t/t熟料）22粉煤灰消耗定额：K=KF（100-3）X100=0.085（t/t熟料）33铁粉消耗定额：K=K^（100-1.5）X100=0.02136（t/t熟料）44

表3-1：物料平衡表物料名称物料配比水分（%）生产损失（%）消耗定额（%）物料平衡表（t）干基湿基干料含天然水分料干料水分料小时日年小时日年石灰石83.9111.26871.2815264.2706343.52029920266.936640.752050400粘土15.561610.23890.284449.76281194.538224059.24051422455040铁粉1.35410.02050.21364.27015102.53280044.4931068370560生料11.52811.7795318.33037640.52444960370.6708897.52847200孰料1208.350001600000208.350001600000煤830.1410260.153329.370370522560031.932766.5245280注：1、窑孰料产量5000T/D；孰料料耗3108kj/kg3.3主机平衡与选型在物料平衡计算选定车间工作制度的基础上，根据各种设备工作情况，为选定各车间的型号、规格和台数提供依据表3-2水泥厂参考主机工作时间及班制主机名称年利用率每周运转时间（h凋）生产周期（日/周）生产班制石灰石破碎机0.30726每日两班，每班6-7小时生料磨0.801547三班8小时窑0.851687三班8小时煤磨0.801687三班8小时主机选型年平衡法孰料年产量:Qy二1600000t/y（1）石灰石破碎机选型依据:石灰石年需要量Gy=1600000x1.2815=2050400t/y设定入料粒度＜1000mm，出料粒度＜25mm安排单班工作制， 取年利用率耳=3000计算要求小时产量GH=44852/72=622.9t/h由此，选择型号为：单转子破碎机型号为TKLPC20.22式破碎机一台,台时产量为：600t/h，其转子工作圆直径为2020mm，转子有效宽度为2203，同时配备重型板式喂料机，2300x10000mm，喂料能力700〜900t/h，其电机功率55kw。石灰石破碎机实际运转小时数为：H0=622.9/660x72=67.95（h）（2） 生料磨选型依据生料年需要量：2847200采用立磨系统。生料磨要求小时产量：GH=GwH=5348.5/154=347.3t/h由此，参考京阳水泥厂，本设计选型为MPS5000B立磨生料磨一台，台时产量为：380t/h，动力3000kw。生料磨实际运转小时数为：H0=347.3/380x154二140.7v154h即实际运转小时数小于要求工作小时数，能保证水泥厂的正常运行。（3） 回转窑对于回转窑的型号规格参照沧州海螺、宁国三线以及烟台东原日产5000t孰料生产线的生产状况，本设计取回转窑的规格为：①4.8x7.2m。采用三档支撑，斜度3.500，主电机功率63kw，直流调速。（4）煤磨的选型本次设计采用立磨系统，煤磨要求小时产量:GH=Gw/H=5348.5/168=31.8t/h参考宁国三线，煤磨采用MPF2117辊式磨，其生产能力为45t/h，煤粉细度可灵活调节，原煤入磨粒度＜25mm，出磨粒度80um筛余＜12o0.水分vlO.O%煤粉水分vl.O/，主电机功率630kw。0由此，本设计选择型号为：MPS2117辊式磨一台，台时产量为:45t/h煤磨实际运转小时数为：H0=31.8/45x168=118.7v168h实际运转小时数小于要求工作小时数，能保证水泥厂正常工作。表3-3：主机平衡表主机名称主机型号规格机量主产讪主机台数要求主机小时产量t/h主机生产能力t/h年利用率石灰石破碎机TKLPC20.22式破碎机660t/h1622.9t/h660t/h0.29生料磨MPS5000B立磨生料磨380t/h1347.3t/h380t/h0.57煤磨MPF2117辊式磨45t/h131.8t/h45t/h0.80回转窑①4.8x7.2m209t/h1208.3t/h209t/h0.85第四章工艺流程简介4.1原料工段（1） 石灰石开采与输送石灰石在矿山车间破碎后，经皮带机输送到厂内的碎石库，再经皮带机转运，送入石灰石与均化堆场（2） 石灰石预均化堆场石灰石由皮带机送至预均化堆场中心，由悬臂堆料皮带机进行连续人字型堆料，由刮板取料机横切取料。预均化后的石灰石从堆场中心漏斗卸出，有皮带机输送到石灰石库顶。（3） 物料联合储库与输送黏土和铁粉分别由装载机从物料联合库送到卸料坑，经皮带和两路阀，分别送到黏土和铁粉调配库（4） 原料调配库及输送原料调配库由石灰石、黏土、铁粉和粉煤灰库组成。粉煤灰由汽车运输进厂，气力输送入库，库下由调速螺运机按设定配比卸出，经冲击式流量计计量控制，卸出量按设定值由电子皮带秤计量，最后由皮带输送到生料磨。（5）生料粉磨配合原料经磨头锁风阀进入立磨进行烘干和粉磨，烘干热源来自窑尾高温风机的废气。出磨物料和粉煤灰一起入选粉机选粉，选下的细粉入生料库，粗粉继续回磨粉碎（6）原煤破碎及输送原料由公路路运输进厂，由装载机运至皮带机上，进入煤破碎车间破碎。破碎前设有倾斜格筛，将教小粒度的煤筛下，破碎后入煤库。（7）煤粉制备原煤从磨头仓经原盘喂料机喂入风扫式烘干磨进行烘干兼粉磨，烘干用热风来自窑尾预热器废气。出磨煤粉随气流进入旋风收尘器，收尘净化后的气体排如大气；收下的煤粉有链运机送到衡压仓，仓下有调速螺运机卸出，经煤粉计量控制，分别泵送至窑头和窑尾分解炉。4.2烧成工段（1）窑磨废气处理系统出生料磨排出的废气与经过增湿塔降温调质处理的另一部分窑尾废气入汇风箱汇合，一同进入袋收尘器收尘，最后经烟囱排入大气，收下的粉尘经链运机入提升机送入生料均化库。（2）生料均化库和窑喂料生料由提升机送入均化库顶后，由生料分离器呈放射状多点下料入库。生料经流量阀和斜槽，从衡压仓卸出，经高效提升机入窑尾一级预热器（3）预热器系统生料经5级双系列旋风预热器预热和分解炉预分解后，入窑碳酸和钙分解率将大于95%。出预热器气体经窑尾高温风机排出，部分入增湿塔；部分入生料磨作为烘干热源；还有一部分如煤磨烘干煤粉。（4）窑中生料经预热和预分解，进入04.8X72m回转窑内煅烧成熟料，熟料烧成热耗730Kcal/Kg。为了达到良好的煅烧操作和保证熟料质量的稳定，窑头燃烧器采用天津院设计的4风道煤粉燃烧器。（5） 窑头熟料冷却及输送熟料从回转窑落入篦冷机，由篦板下鼓入的冷风急速冷却，出篦冷机的熟料温度为环境温度的+65°C，由链斗输送机送入熟料库。冷却机高温空气一部分作为窑用二次风，另一部分经沉降室，由三次风管送到分解炉作为燃烧空气；剩余低温废气经电收尘器收尘后，排入大气。电收尘器收下的粉尘经链运机送到熟料链斗机上。（6） 熟料储存熟料由链斗输送机送入熟料库中的一座，再经两路阀和链板输送机送入另一座。黄料送入废品库。如需散装，熟料入散料库。第五章：车间工艺设计计算5.1设计计算基础（1） 5000T/D孰料新型水泥干法线（2） 煤耗q=3108Kj/kg孰料，标准煤耗0.1410kg/kg孰料（3） 物料化学成分[¥1 表2-1原化学戍分0上烧失量中SiO2^A1：O护CaO^碍其它申石决石申41.却0.67^0.46p52.54^0.68^0.75^1UU.UU)粘土Q5.04^14.05^59加0.47^0皿3.57^100.00)铁粉"4.15*1le.oel4.18^59.74^B.48^24%4.96^100.00)煤绘52.47^29.67^5.04^心*l.W4皿100.0D、iS2-2进厂原燃料水分及粒度亠物料名称p石灰石m粘土1铁粉，矿渣）原煤水分3卫1知粒度（mm）卫<600^<40^<10^<10^<1001^2-3煤沟工业分祈"挥发分，固定碳，衣分*热值卫 +25.92%)45.92%126.38%-22720kjAg^ +（4）各部温度设置值（参考《水泥热工设备》P124）1.入预热器生料温度：50oC2•窑头、分解炉漏风温度：35oC3•燃料比（GO）回转窑：分解炉=40:60出预热器废器温度：3300C出预热器飞灰量：0.1176kg/kg孰料出预热器飞灰温度：3100C7•电收尘及增湿塔综合收尘效率：耳=99.70：窑尾过剩空气系数ay=1.05回收飞灰入窑温度：3100C分解炉漏风占分解炉燃料燃烧用理论空气用量的600分解炉出口过剩空气系数af=1.25每级旋风筒漏入空气量为理论空气量的6GO5.2回转窑设计计算4.2.1回转窑规格的确定根据任务要求的孰料产量，代入下式（天津水泥工业设计院）算出窑的直径：Gd=41.3817Di3.1462式中Gd为窑产量，t/dDi为窑有效内径，m设计任务中要求窑孰料产量为500t/d，窑的年运转率为0.85，则年产孰料为1600000，天津水泥工业设计研究院Gd=41.3817Di3.1462Gd=5000t/d计算的Di=4.6m根据目前同规模生产线，取D=4.8mL=15D=72m回转窑规格：①4.8x7.2m4.2.2相关参数设定1、参考《新型干法水泥原理与利用》P86NC型旋风筒的分离效率：C1:95以0上，C2：-C5：8600-92炉；同时参考《新世纪水泥导报》2003年第6期《500t/dCDC预分解炉的开发与设计》，为确保C1筒高收尘效率，C2筒也有较高的收尘效率以降低C1筒进口气体含尘浓度。C5筒收尘效率是控制系统热端物料内循环的关键。结合，C5筒工作温度较高和内筒使用寿命先对较短的特点，本设计确定了各级旋风筒收尘效率匹配顺序为:耳1>n2兀5>n3、n4设定值如下表：表：5-4旋风筒级别12345收尘系统效率0.960.910.870.870.900.9972.窑尾各处温度、压力及过剩空气系数系统各部分的温度、压力及过剩空气系数

表：5-5检测点压力Pa温度0C分解率空气过剩余系数窑尾烟室5001050951.05分解炉入口5501001.10分解炉出口1050890931.15五级筒出口11508601.12四级筒入口1150790951.15四级筒出口21007801.15三级筒入口220068020~401.20三级筒出口27006651.25二级筒入口29805505~101.25二级筒出口35005151.30一级筒入口29803552~41.40一级筒出口35003201.40高温风机入口30032001.45增湿塔入口240-350电收尘器入口120-900主排风机入口100-1500（2）设定各处风速三次风管内风速：18-20m/s分解炉内断面风速：5-5.5m/s三、四、五级预热器内的断面风速：4.0-4.5m/s二级预热器断面风速：3.5-4.0m/s一级预热器断面风速：3.0-3.5m/s（3） 设定系统各部分分解率：分解炉88%，五级预热器4%，窑内8%以上数据参考《新型干法水泥厂工艺设计手册》、《预分解窑水泥生产综合技术与操作》《新型干法水泥生产技术》、《新型干法水泥技术原理与应用》以及5000t/dCDC预分解系统开发与设计，其中预热器出口压力参考《第六届全国新型干法水泥生产技术交流会论文集》（4）窑尾排出废气量：=窑内煤耗x煤理论烟+窑尾过剩空气量+二氧化碳总量x窑内分解率=0.4x0.144x5.65+（1.1-1）x0.144x5.65+0.28x8%

=0.43Nm/kg孰料分解炉出口废气量=燃料燃烧理论烟气量+分解炉过剩空气量+二氧化碳总量X炉内分解率=0.6x0.144x5.65+(1.15-1)x0.144x5.65+0.28x88%+0.42=1.282Nm/kg孰料换算为工作态：1.28 r95x101325十(101325-800)=5.79Nm/kg孰料273Vg=5.79x208.33x1000=1206057加3/kg孰料273（6）五级旋风筒出口废气量（8600C-1500Pa）有分解炉进入气体量;1.282Nm/kg孰料5%漏风=0.144x0.05x5.65=0.041五级筒内碳酸盐分解生成的CO2=0.28x4%=0.0112（Nm3/kg孰料）合计=1.282=0.04+0.0112=1.334（Nm3/kg孰料）V工况=1.334X^860X101325十（101325-1500）=5.62（273Vg=5.62x208.33x1000=1170646（m3 kg孰料）（7）四级旋风筒出口（7900C，1550Pa）五级筒进入总气体量：1.334（Nm3/kg孰料）漏入空气量=（1.20-1.15）x1.195=0.06（Nm3/kg孰料）合计=1.334+0.06=1.394（Nm3/kg孰料）工作态：1.394x273I780X101325十（101325-1550）=5.49（/273Vg=5.49x208.33x1000=1143567（m3/kg孰料）（8）三级旋风筒出口（6650C， -2700Pa）由四级筒进入总气体量：1.394（Nm3/kg孰料）漏入空气量=（1.25-1.20）x1.195=0.06（Nm3/kg孰料）合计=1.394+0.06=1.454（Nm3/kg孰料）工作态：1.454x273+665X101325一（101325-2700）=5.14（NVg=5.14x208.33x1000=1070662（m^/kg孰料）（9）二级筒出口（5150C，-3500Pa）由三级筒进入总气体量=1.454（Nm3/kg孰料）漏入空气量=（1.3-1.25）x1.195=0.06（Nm3/kg孰料）合计=1.454+0.06=1.514（Nm3/kg孰料）工作态：1.514x^73^x101325十（101325-3500）=4.54（273Vg=4.54x208.33x1000=945682（m3/kg孰料）（10） 一级筒出口（3550C,-3700Pa）由二级筒进入气体量：i.5i4（Nm3/kg孰料）漏风量：（1.40-1.30）x1.195=0.12（Nm3/kg孰料）合计：1.514+0.12=1.634（Nm3/kg孰料）（一般为1.5-1.9）工作态：1.634x273+320x101325十（101325-4500）=3.71（Nn273Vg=3.71x208.33x1000=772793（m3/kg孰料）（11）高温风机处理风量（按一级筒出口风量1.05倍计算）=1.05x1.634=1.7157（m3/kg孰料）工况下废气量：t=3000C，P=-3200PaV工况=1.7157x273+300x101325十（101325-3200）=3.71（273Vg=3.71x208.33x1000=772793（m3/h）（12）增湿塔处理风量（按一级筒风量1.05倍计）=1.05x1.634=1.7157（m3/kg孰料）工况下废气量：t=2400C，P=-350PaV工况=1.7157x273+240x101325一（101325-350）=3.235（273

Vg=3.235x208.33x1000=673984.01（m^kg孰料）（13）电收尘处理风量（按一级筒1.10倍计）=1.10x1.634=1.7974（m3 kg孰料）=2.610（Nm3/kg孰料）工况下废气量：t=1200C,=2.610（Nm3/kg孰料）V工况=1.7974X273+120X101325十（101325-900）273Vg=2.61x208.33x1000=543741.3（m3/h（14）主排风机处理风量（按一级筒出口1.10倍计）=1.10x1.634=1.7974（m3 kg孰料）工况下废气量：t=1000C，P=-1500PaV工况=1.7974X273+100X101325十（101325-1500）=27399825Vg=2.49x208.33x1000=519300（m3/kg孰料）表：5-6部位Nm3/kg孰料m3/kgm3/h窑尾0.432.09435409三次风管0.5762.37494412分解炉燃烧室内1.2825.791206057五级筒出口1.3345.621170646四级筒出口1.3945.491143567三级筒出口1.4545.141070662二级筒出口1.1544.54945682一级筒出口1.6133.71772935.3设备选型计算5.3.1分解炉选型依据：分解炉出口废气量Vg=1206057m3 h设定分解炉截面风速Wa=8.4m/s设定气流在分解炉内经历时间：t=3.17s

V分解炉有效截面积S=:—g =1206057=39.88m2炉3600WgI 1 分解炉直筒部分有效直径：Di=' Vg m=0.0188xm.0.785x3600xW WA 'A公式见《水泥生产工艺设计手册》P179(6-57)Di=0.0188x■'1206057m=7.1m=7100mm8.4分解炉直筒部分高度：H1=Wgxt=8.4x3.17=26630mm分解炉锥体部分高度：H2=0.5xDi=0.5x7.1=3550mm分解炉总高度：H3=H1+H2=29.88m缩口直径：d=0.0188x畀=0.0188：1206057 =3.77m化］'30d外=3770+1000=4770mm入炉三次风管直径本次设计三次风管斜角为200，那么风速取28m/s参见《新型干法烧成水泥熟料设备》P128d=0.0188x=0.0188x：49441228—=2.5md外=2500+300x2=3100mm5.3.2悬浮预热器Di==\斋Di==\斋= =6.130m选型依据通过各级旋风筒的气体流量Vg,旋风筒截面风速w名称气体流量m3/h截面风速m/s五级旋风筒11706465.5四级旋风筒11435675.4三级旋风筒10706625.5二级旋风筒9456824.9一级旋风筒7727934.0(1)五级旋风筒直筒部分有效内径旋风筒高度:H=2D=2.x6130=12260mm坠体部分高度：h2=(D-E)tga/2=tg70x(6130-0.1x6130)/2=7579mm直筒部分高度h1=H-h2=12260-7579=4681mm内筒直径：dn=0.55D=0.55x6130=3372mm2)四级旋风筒Di=【 4VgDi=【 4Vg =[2Vg\3600^2^nWg 360EWg；2x1143567I 3600x3.14x5.4=6.130m旋风筒高度:H=1.9D=1.9x6130=11647mm坠体部分高度：h2=(D-E)tga/2=tg70x(6130-0.1x6130)/2=7158mm直筒部分高度h1=H-h2=44489mm内筒直径：dn=0.55D=0.55x6130=3372mm(3)三级旋风筒Di==5860mmi1 4Vg _ 2Vg _I2xDi==5860mm\：3600x2x兀Wg—\；3605Wg—I：3600x3.14x5.5旋风筒高度:H=1.9D=1.9x5860=11134mm坠体部分高度：h2=(D-E)tga/2=tg70x(5860-0.1x5860)/2=6843mm直筒部分高度h1=H-h2=4291mm内筒直径：dn=0.55D=3223mm(4)二级旋风筒Di=I 4VgDi=I 4Vg =]2Vg\；3600x2x兀Wg 3600kWg:2x945682\3600x3.14x4.9=5860mm旋风筒高度:H=2Di=2x5860=11720mm坠体部分高度：h2=(D-E)tga/2=tg70x(5860-0.1x5860)/2=6843mm直筒部分高度h1=H-h2=4877mm内筒直径：dn=0.55D=3223mm(5)一级旋风筒Di=1 4Vg =]2Vg\'3600x2xKWg 3600kWg:2x772793\'3600x3.14x4.0=4130mm旋风筒高度:H=3Di=3x4130=12390mm坠体部分高度：h2=(D-E)tga/2=tg70x(5860-0.1x5860)/2=4823mm直筒部分高度h1=H-h2=7567mm内筒直径：dn=0.50D=2065mm

表：5-7分解炉直径（mm）有效截面 S（m2）有效容积V1（m3）分解炉总高度（mm）风口直径（mm）缩口直径（mm）DiD外30.097120772039.88650直筒高度H1椎体高度H2内径外径内径外径2307035601960256037704770鹅颈管直尺寸（mm）入炉三次风管直径（mm）燃烧室直径（mm）dd外dd外dd外4740534025003100701207720鹅颈管长度（mm）一级筒汇起管尺寸（mm）鹅颈管与C5连接管长度（mm）上升烟道尺寸（mm）2850283214940dd外23002960

表：5-8各级旋风筒的结构尺寸部位C5C4C3C2C1截面风速（m/s）5.55.45.54.94.0处理风量（m3/h）117064611235671070662945682772793旋风筒内径D（mm）61306130586058604130旋风筒外径D夕卜（mm）66306630636063604630旋风筒高度H122601164711134117201390直筒部分高度H146814489429148777576锥体部分高度H275797158684368434823锥体倾斜角度a（0）7070707070进风口宽度a（mm）23202274235222001720进风口高度b（mm）40003920392040004300进风口短边宽c（mm）1646166117661321894内筒直径dn（mm）33723372322332232065内筒高度h3（mm）12001960196024004730排料口尺寸E（mm）613919.5879879619.5连接管道d（mm）36903440333032802070连接管道d外（mm）36903740363035802270连接管道长度（mm）C5-C4C4-C3C3-C2C2-C1C1出口内/夕卜54005100510051002080 2270附属设备选型增湿塔选型计算依据：风温：240°C，风压-350Pa要求处理风量：673984673984.01（“h）设系统阻力系数0.3，考虑20%的存储风压按-455Pa计风量按775975（“h）参照同规模生产线（烟台东源5000t/d熟料生产线）,取增湿塔规格尺寸为：①9.5mx39m处理风量为840000（m/h）,此选型具有一定的储备量，适合。（1）窑尾高温风机选型依据：风温：3000C，风压：-4300Pa要求处理风量：772793（m3/h）设系统阻力系数为0.3，考虑20%存储风压按-5590Pa计风量按902003（m3/h）参考同规模生产线（海螺集团白马山水泥厂5000t/d熟料生产线），选取窑尾高温风机型号为：M5-2x48No29.5主要技术参数：出口逆45。，进口逆45。；处理风量：1024000（m3/h）此选型具有一定储备量，选型适当。（2）电收尘器选型依据：风温：120C，风压：-900Pa要求处理风量：（m3/h设系统阻力损失为100Pa，考虑20%储存风压按-1000Pa计风量按59707（m3/h）查产品目录：采用平板型气流式静电收尘器主要技术参数：型号：3电场能力：648000（m3/h）容许风温：＜300oc含尘量：进口30g/Nim，出口：o.ig/Nim外形：23.494mmwx11.1mwx22.18mH集尘极：2730mmwx9.78mHx150块1820mmwx9.78mHx240块钢板厚度：1.2mm极板间距：400mm电晕极：155mmlx40mwx10.68mHx936块钢板厚：1.6mm此选型具有一定储备量，选型适当（3