毕业设计---日产5000吨熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计

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日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计摘要本次设计的任务是5000t/d水泥熟料新型干法生产线烧成系统窑尾工艺设计。预热器主要分为四级预热器和五级旋风预热器两种：其主要区别在于第一级预热器出口废气温度、废气量以个水泥生产线的耗煤量。根据国内新型干法水泥生产的情况，窑尾烟气量可达1.5-1.9Nm3/kg（煤粉燃烧后产生的理论烟气量为0.8-1.2Nm3/kg、0.2-0.4Nm3/kg的漏风、过剩空气、盐类分解、自由水蒸发、高岭土脱水、空气带入含湿量等）。四级预热器窑由于少了一级预热故本次设计选用五级悬浮预热器。器，其漏风量比五级预及整热器窑有所减少，窑尾预热器烟气量也对应减少。四级预热器但同时四级预热器增加了煤耗，增加煤耗量与增加发电量之比远远大于国家公布的火电标准煤耗表明，四级预热器窑的能源利用效率比五级预热器窑低。五级预热器窑投资虽然有所增加，发电量减少；但煤耗量的减少更为明显，其运行时的经济效益和环境效益明显大于四级预热器窑。关键词：烧成系统，预热器，分解炉，物料平衡-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计ABSTRACTThisdesignisthetaskof5000t/dNSPcementclinkerproductionlinefiringsystempreheaterprocessdesign.Preheatermainlydividedintolevel4preheaterandcategoryfivecyclonepreheatertwokinds:themaindifferencebetweenthefirstlevelpreheaterexportwastegas,wastegastemperaturebyaquantityofcementproductionlineHaoMeiLiang.AccordingtodomesticNSPcementproduction,smokegasinletupto1.5-1.9Nm3/kg(pulverizedcoalburningafterthetheoryofgasproducedsmokefor0.81.2Nm3/kg,0.20.4Nm3/kgairleakage,theexcessair,saltdecomposition,freewaterevaporation,kaolindehydration,airintothemoisturecontent,etc.).Level4preheaterkilnduetothelevel1preheatsothelessdesignchooseacategoryfivesuspensionpreheater.Implement,theleakageairvolumegetsthanacategoryfiveandtheheatexchangerkilninletpreheaterdecreased,butalsocorrespondingtoreducegassmoke.Level4preheaterbutatthesametimelevel4preheaterincreasedcoalconsumption,increasetheamountandincreasethecapacityofthecoalconsumptionthanfargreaterthannationalpublicationofthethermalpowerstandardthatlevel4preheatercoalkilnenergyefficiencythancategoryfivepreheaterkilnlow.Acategoryfivepreheaterkilninvestmentincreasedcapacity,althoughreduce;Buttheamountofcoalconsumptionreduceismoreapparent,itsruntimeeconomicbenefitsandenvironmentalbenefitssignificantlygreaterthanlevel4preheaterkiln.KEYWORDS:FiringsystemPreheaterNSPMaterialbalance-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计目录摘要IABSTRACTII第一章绪论-1-1.1设计任务及其依据，论述所生产产品的意义和价值-1-1.1.1设计任务：-1-1.1.2生产产品的种类及意义和价值-1-1.2窑的选型及标定-3-1.2.1窑的标定的意义-3-1.2.2窑的选型计算-4-1.2.3回转窑产量的标定-4-1.3结论-5-1.3.1窑的年利用率-5-1.3.2烧成系统的生产能力：-5-1.3.3确定窑的台数：-6-第二章配料计算-7-2.1配料及物料平衡计算-7-2.2假设原料配比-7-2.2.1计算白生料化学成分-8-2.2.2计算灼烧基生料化学成分-8-2.2.3计算熟料标准煤耗-8-2.2.4计算煤灰掺入量-8-2.2.5计算熟料化学成分（%）-9-2.2.6计算率值-9-第三章总平面布置和工艺流程-10-3.1水泥总平面设计的步骤-10-3.1.1初步设计-10-3.1.2施工图设计-11-3.2工艺设计的基本原则和程序-11--29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计3.2.1工艺设计的基本原则-11-3.2.2工艺流程简介-11-第四章物料平衡表-13-4.1计算熟料料耗-13-4.1.1理论料耗-13-4.1.2实际料耗-13-4.1.3计算实物煤耗-13-4.1.4计算干基实际消耗定额-13-4.1.5计算湿基实际消耗定额-13-4.2计算湿物料配合比-14-4.2.1编制物料平衡表-14-第五章主机设备选型计算-15-5.1破碎设备-15-5.2窑外分解窑选型-16-5.3煤磨选型-16-5.4熟料烧成窑尾系统及其设备选型-18-5.4.1预热器飞灰量-19-5.4.2出收尘器飞灰量-19-5.4.3收尘器收下灰量-19-5.4.4实际料耗-19-5.4.5预热器喂料量-19-5.5气体量计算-19-5.5.1窑尾排除废气量-20-5.5.2三次风管抽风量-20-5.5.3分解炉内废气量-21-5.6预热器废气量计算-21-5.6.1五级预热器废气量-21-5.6.2四级预热器废气量-21-5.6.3三级预热器废气量-21--29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计5.6.4二级预热器废气量-22-5.6.5一级预热器废气量-22-5.6.6入高温风机废气量-22-5.7预热器选型-22-5.7.1直径确定-22-5．7.2确定预热器型号-23-5.8袋收尘-25-5.9输送设备-26-5.9.1带式输送机(由配料站入磨)-26-5.9.2螺旋输送机（输送增湿塔窑灰）-27-第六章总结-29-致谢-30-参考文献-31--29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计第一章绪论水泥是国民经济的基础原材料，水泥工业与经济建设密切相关，在未来相当长的时期内，水泥仍将是人类社会的主要建筑材料。改革开放以来，我国水泥工业得到较快的发展，整体素质明显提高，产量已多年局世界第一位。党的十七大提出了建设和谐社会的宏伟目标，提出了节能减排的要求，积极倡导大水泥吸收小水泥的政策，以达到“十一五”规划中要求的“十一五”末万元产值耗能下降20%的目标。这对新型干法水泥的发展提供了机遇也提出了挑战。本设计为新型干法5000t/d熟料水泥厂设计——重点车间：烧成窑尾，烧成系统采用预分解窑。鉴于毕业设计是学生王城所有理论课和实验实习课程后的一个教学环节，是从事技术工作的一次技术演习。本人在设计过程中参考了水泥专业刊物上近几年来提出的新的理论和计算方法，突出了毕业设计的先进性和研究性特点。1.1设计任务及其依据，论述所生产产品的意义和价值1.1.1设计任务：日产5000吨水泥熟料新型干法水泥生产线烧成系统工艺设计（窑尾）1.1.2生产产品的种类及意义和价值A.生产产品的种类及定义普通硅酸盐水泥简称普通水泥。凡由硅酸盐水泥熟料、6%-15%的混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥，简称普通水泥。国家标准对普通硅酸盐水泥的技术要求有：　　（1）细度筛孔尺寸为80mm的方孔筛的筛余不得超过10%，否则为不合格。　　（2）凝结时间-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计处凝时间不得早于45分钟，终凝时间不得迟于10小时。　　（3）标号根据抗压和抗折强度，将硅酸盐水泥划分为325、425、525、625四个标号。　　普通硅酸盐水泥由于混合材料掺量较少，其性质与硅酸盐水泥基本相同，略有差异，主要表现为：　　（1）早期强度略低　　（2）耐腐蚀性稍好　　（3）水化热略低　　（4）抗冻性和抗渗性好　　（5）抗炭化性略差　　（6）耐磨性略差B产品的意义和价值水泥是建筑工业三大基本材料之一。使用广，用量大，素有“建筑工业的粮食”之称。其单位质量的能耗只有钢材的1/5～1/6，合金的1/25，比红砖还底35%。根据预测，下一个世纪的主要建筑材料，还将是水泥和混凝土，水泥的生产和研究仍然极为重要。水泥粉磨和搅拌后，表面的熟料矿物立即与水发生水化反应，放出热量，形成一定的水化产物。由于各种水化的溶解度很小，就在水泥颗粒周围析出。随着水化作用的进行，析出的水化产物不断增多，以致互相结合。这个过程的进行，使水泥浆体稠化而凝结。随后变硬，并能将其搅拌在一起的混合材或矿渣、石等胶粒胶结成整体，逐渐产生强度。因此，水泥成水泥混凝土的强度是随龄期延长而逐渐增长的。早期增长快，但是，只要维持适当的温度和湿度，其强度在几个月、几年后还会进一步有所增长。另一方面，也可能在几十年后尚有未水化的部分残留，仍具有继续进行水化作用的潜在能力。-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计作为胶凝材料，除水硬外，水泥还有许多优点：水泥浆有很好的可塑性，与石拌合后仍能使混合物具有和易性，可浇注成各种形状尺寸的构件，以满足设计的不同要求；适应性强，还可以用于海上、地下、深水或者严寒、干热的地区，以及耐侵蚀、防辐射核电站等特殊要求的工程；硬化后可以获得较高的强度，并且改变水泥的组成，可以适当调节其性能，满足一些工程的不同的需要；尚可与纤维或者聚合物等多种有机、无机材料匹配，制成各种水泥基复合材料，有效发挥材料的潜力；与普通的钢铁相比，水泥制品不会生锈，也没有木材这类材料易于腐朽的特点，更不会有塑性年久老化的问题，耐久性好，维修工作量小等等。因此水泥不但大量用于工业和民用建筑，还广泛应用于交通、城市建设、农林、水利及海港等工程，制成各种形式的混凝土，钢筋混凝土的构件和构件物。而水泥管、水泥船等各种特殊功能的建筑物、构筑物的出现有了可能。此外，如宇宙工业、核工业以及其他新型工业的建设也需要各种无机非金属材料。其中最为基本的是以水泥为主的新型复合材料。因此，水泥工业的发展对保证国家建设计划顺利进行，人民生活水平提高具有十分重要的意义，而且，其他领域的新技术也必须渗透到水泥工业中来，传统的水泥工业势必随着科学技术的发展而带来新的工艺变革和品种演变。应用领域必将有新的开拓，从而使其在国民经济中起到重要的作用。1.2窑的选型及标定回转窑系统的设计计算内容，是根据原料和燃料情况，生产的水泥品种和质量，工厂的自然条件和生产规模来确定窑系统的类型和尺寸，或对已建成的窑进行产量标定，以及计算单位产品的燃料消耗量，回转窑系统的重要配套设备，如冷却机、预热器、分解炉、煤磨、收尘器、喂料装置及通风设备也要在窑的产量和燃料消耗量确定后进行设计计算。1.2.1窑的标定的意义水泥厂设计过程中，，当窑型与规格一旦确定之后，窑产量的标定是选择生产系统设备，计算工厂的烧成能力，和熟料年产量的依据，同类窑在不同的生产条件下，其产量差异相当大，即使同一规格的窑，由于煅烧制度不同，产量也有较大的差别。-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计窑产量应该是工厂生产能力的限制因素，在窑以前的所有生产车间的生产能力，均以窑的产量为依据进行计算。窑产量标定过高或过低，均将产生不良后果，如标定过高生产中窑长期达不到设计产量，则浪费辅助设备的生产能力，降低工厂的经济效益，。如果产量标定过低，生产中，窑很快大大超过设计产量，不仅使建厂经济效益降低，，而且由于配套其它设备的生产能力的限制，窑本身的生产能力也的不到正常发挥。1.2.2窑的选型计算由生产要求，选用φ4.8×72的新型干法窑（产量5000t/d左右）φ4.8×72回转窑的窑型技术参数如表1-3所示，表1-1选定的窑型技术参数表（《新型干法水泥厂工艺设计手册》）规格生产能力筒体内径筒体长度筒体斜度转速功率(kw)支撑数主转（r/min）辅转(r/h)主转辅转φ4.8×72t/d4.8723.5%0.369~3.6911.45630753档1.2.3回转窑产量的标定A用经验公式计算采用由南京工业大学提出的回转窑产量标定公式回转窑技术规格如下：内径D＝4.8m；有效长度L＝72m；当D=4～5m时；所选用耐火砖厚度为δ＝0.18m。有效内径Di＝D－＝4.8－2×0.18＝4.44m由回转窑产量称定公式：。B实际例子（现实生产中Φ4.8×72窑的产量）辽宁工源水泥（集团）有限责任公司、湖南11海螺水泥有限公司、冀东水泥厂、枣庄市金源水泥粉磨有限公司 、中材亨达水泥有限公司、铜陵海螺水泥有限公司、烟台东源水泥有限公司等厂家应用Φ4.8×72回转窑组成日产熟料5000吨的干法烧成线，且达到预期效果；上海新建重型机械有限公司、江苏鹏飞集团股份有限公司、徐州天圣重工机械设备有限公司都定义Φ4.8×72窑外分解系统回转窑日产熟料量为5000吨。-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计1.3结论回转窑的产量是确定工厂生产规模、原料、燃料消耗定额和全厂设备选型设计的依据，因而是水泥厂设计的重要指标。除了窑的类型和尺寸外，影响回转窑产量的因素很多，特别是近年来，随着生料预均化系统的完善，悬浮预热与窑外分解技术的不断发展，电子计算机过程控制的广泛应用和科学管理的加强，使窑的单位产量指标有所提高。因此对设计中已确定的回转窑，必须进行产量的标定。产量的标定应该是在确保优质、低消耗、长期安全运转的情况下，窑所能达到的合理产量。如果对窑的产量标定过低或过高，均会使整个系统不配套，生产操作出现不平衡。利用经验公式计算窑的产量，是标定产量的主要方法，另外还需要根据工厂具体条件和我国实际生产水平进行综合考虑。科技在不断进步，水泥厂管理水平也日益提高，生产线的逐步完善将使窑的生产能力进一步提高，结合厂家生产和重工机械公司给出的技术参数，这里标定窑的产量为5000t/d（或台时产量G=208.3t/h）。所以在这里标定窑的日产量是5000t/d熟料。1.3.1窑的年利用率不同窑的年利用率可参考以下参数：湿法窑0.90；传统干法窑0.85；机立窑0.8～0.85；悬浮预热窑、预分解窑0.8～0.82（国外＜0.85）。所以年利用率η=310/365=0.851.3.2烧成系统的生产能力：熟料的小时产量：熟料的日产量：熟料的年产量：Qy8760η=1551002t/y-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计1.3.3确定窑的台数：利用公式n=计算台数式中：n——窑的台数Qy——要求的熟料年产量（t/年）Qh·l——所选窑的标定台时产量（t/台·时）——窑的年利用率所以n==1.00016台故选用一台-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计第二章配料计算2.1配料及物料平衡计算基本条件：1）采用窑外分解窑生产熟料；2）物料参数见表1～3；3）要求熟料三个率值：KH=0.89±0.01、SM=2.70±0.10、IM=1.60±0.10；4）单位熟料热耗：3000kJ/kg；5）生产损失：生料按1%计算，其它按3%计算。表2－1原燃料化学成分（%）名称烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其它Σ石灰石41.273.471.130.4752.400.650.61100.00粘土4.7675.1212.364.151.020.781.81100.00铁粉0.3516.122.2069.415.752．543.63100.00煤灰51.8833.573.124.460.616.36100.00表2－2进厂原燃料水分及粒度物料名称石灰石粘土铁粉原煤水分（%）11445粒度（mm）≤600≤40≤10≤100表2－3煤的工业分析挥发分固定碳灰分热值25.00%46.15%25.82%23031kJ/kg2.2假设原料配比石灰石:粘土:铁粉=0.839:0.146:0.015-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计2.2.1计算白生料化学成分表2—4生料量名称烧失量二氧化硅三氧化二铝三氧化二铁氧化钙氧化镁其他合计石灰石34.632.910.950.3943.960.550.5183.9粘土0.6910.971.800.610.150.110.2614.6铁粉0.010.240.031.040.090.040.051.5白生料35.3314.122.782.0444.200.700.821002.2.2计算灼烧基生料化学成分灼烧基成分=A/(100-L)=A/(100-35.33)名称SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其它合计成分21.834.313.1668.341.081.281002.2.3计算熟料标准煤耗表2—5煤的工业分析挥发分固定碳灰分热值25.00%46.15%25.82%23031kJ/kg单位熟料热耗:3000kj/kg标准煤耗=熟料热耗/煤热值=3000/23031=0.130259Kg煤/Kg熟料-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计2.2.4计算煤灰掺入量GA=P*A*S/100=0.130259*25.82%*100/100=3.363287%(其中A:煤收到基灰分含量（%）；S：煤灰沉落于熟料中的百分率（%），一般取100)2.2.5计算熟料化学成分（%）表2—6熟料量成分二氧化硅三氧化二铝三氧化二铁氧化钙氧化镁其他合计灼烧生料0.96636721.834.313.1668.341.081.2896.6367煤灰0.0336331.741.130.100.150.020.213.3633熟料123.575.443.2668.491.101.491002.2.6计算率值KH=（CaO-1.65Al2O3-0.35Fe2O3）/2.8SiO2=0.882(0.89±0.01)SM=SiO2/(Al2O3+Fe2O3)=2.71(2.70±0.10)IM=Al2O3/Fe2O3=1.67(1.60±0.10)经验算满足设计要求，可取-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计第三章总平面布置和工艺流程工厂总平面设计的任务，是根据厂区地形，进出厂物料运输方向和运输方式，工程地址，电源进线方向等，全面衡量，合理布置全厂所有建筑物，构筑物，铁路，道路以及地下和地上工程管线的平面和竖向的相互位置，使之适合于工艺流程，并与场地地形及绿化，美化相适应，保证劳动者有良好的劳动条件，从而使工厂组成一个有机的生产整体，以使工厂能发挥其最大的生产效能。现代化的水泥企业，从生产所需原料的机械化开采起，经过一系列的运输和加工，到水泥的包装或散装输出为止，系一级其复杂而科学的生产过程，故其总平面图设计必须处理许多复杂的技术问题。而总平面设计的合理与否，对工厂的建设，生产以及将来的发展都有直接而深远的影响。因此，工厂的主管部门和设计等建筑单位都必须十分重视平面布置的设计。3.1水泥总平面设计的步骤在两阶段设计中，工厂总平面图设计亦按初步设计及施工图设计两阶段进行。每个设计阶段又分为资料图和成品图两个步骤进行工作。现将各阶段工作分别叙述如下：3.1.1初步设计（1）工厂总平面轮廓图（资料图）-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计工艺专业人员根据与有关专业人员商定的各项建筑物设想的外形轮廓尺寸，并结合所选厂址的厂区地形，主导风向，铁路专用线及公路布置，电源等具体条件，绘出生产车间总平面轮廓资料图。在布置过程中应考虑厂内外道路及预留各种管线位置。（2）工厂总平面图（初步设计成品图）在调整、补充、完善工厂总平面轮廓图的基础上，绘制工厂总平面布置图，作为初步设计主要附图之一，由总图专业人员完成。3.1.2施工图设计（1）工厂总平面资料图（2）工厂总平面布置施工图：①竖向布置图：具体表示厂区设计标高的关系和边坡处理。②土方工程图：具体表示厂区场地平整土石方的调拨和工程量。③铁路专用线施工图：表示铁路专用线坐标、标高、桥涵、纵横剖面等施工要求。④厂区道路及雨水排除施工图。⑤管线汇总施工图：表示厂区内地上、地下各种管线的关系位置。3.2工艺设计的基本原则和程序3.2.1工艺设计的基本原则①根据计划任务书规定的产品品种、质量、规模进行设计。②主要设备的能力应与工厂规模相适应。③选择技术先进、经济合理的工艺流程和设备。④全面解决工厂生产，厂外运输和各种物料的储备关系。⑤注意考虑工厂建成后生产挖潜的可能和留有工厂发展的余地。⑥合理考虑机械化、自动化装备水平。⑦重视消音除尘，满足环保要求。⑧方便施工、安装，方便生产、维修。-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计3.2.2工艺流程简介水泥生产过程可概括为生料制备、熟料煅烧、水泥粉磨。生产方法依生料制备方法不同分为干法和湿法。湿法生产产量低、熟料热好高、耗水量大，逐渐被干法生产取代。干法生产主要包括干法回转窑生产、悬浮预热窑生产、预分解窑生产，其熟料的煅烧大致分为预热、分解及烧成三个过程。其中窑外分解技术是将水泥煅烧过程中的不同阶段分别在旋风预热器、分解炉和回转窑内进行，把烧成用煤的50~60%放在窑外分解炉内，是燃料燃烧过程与生料吸热同时在悬浮状态下极其迅速的进行，时入窑物料的分解率达到90%以上，使生料入窑前基本完成硅酸盐的分解。预热分解窑生产工艺，煅烧系统的热工布局更加合理、窑生产效率高、产品质量好、能源消耗低、窑内衬体寿命长，环境保护诸多方面具有更加优越的性能。表3—1工艺设计流程石灰石粘土铁粉煤灰熟料外运煤粉仓煤磨生料配料站生料粉磨均化库喂料仓分解炉窑头熟料库原煤石灰石粘土铁粉煤灰熟料外运煤粉仓煤磨生料配料站生料粉磨均化库喂料仓分解炉窑头熟料库原煤-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计第四章物料平衡表4.1计算熟料料耗4.1.1理论料耗HL=（100-GA）/（100-生料烧失量）=1.4942Kg生料/Kg熟料4.1.2实际料耗HS=HL/（1-生产损失）=1.5093Kg生料/Kg熟料4.1.3计算实物煤耗P`=P/（1-煤生产损失）=0.134288Kg煤/Kg熟料4.1.4计算干基实际消耗定额干石灰石=1.55093×0.839/（1-1%）=1.2791Kg干石灰石/Kg熟料干粘土=0.2226Kg干砂岩/Kg熟料干铁粉=0.0229Kg干铁粉/Kg熟料4.1.5计算湿基实际消耗定额湿石灰石=1.2791/（1-1%）=1.2920Kg湿石灰石/Kg熟料-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计湿砂岩=0.2226/（1-14%）=0.2588Kg湿砂岩/Kg熟料湿铁粉=0.0229/(1-4%)=0.0239Kg湿铁粉/Kg熟料湿原煤=0.1343/（1-5%）=0.1414Kg湿原煤/Kg熟料4.2计算湿物料配合比湿物料总量=湿石灰石+湿粘土+湿铁粉=1.5747表4—1湿物料配合比物料名称湿石灰石湿粘土湿铁粉配比%82.0473716.434881.517754.2.1编制物料平衡表：表4—2物料平衡表（每年按300天计算，每天24小时）物料名称物料比例水分%生产损失%消耗定额(t/t熟料)物料量t干基湿基干湿时日年时日年石灰石82.05111.281.29266.486395.51918650269.1764601938000粘土16.431410.220.2646.38111333390053.921294388200铁粉1.52410.0230.0244.77114.5343504.98119.535850煤灰／530.130.1427.98671.520145029.46707212100-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计第五章主机设备选型计算5.1破碎设备在物料平衡计算选定车间工作制度基础上，计算各车间主机要求生产能力（要求主机小时产量），为选定各车间主机的型号、规格和台数提供依据。根据《水泥厂工艺设计概论》（1993版金蓉蓉主编）P43公式3—27Gn=Gw/H试中：Gn——要求主机平衡产量Gw——物料周平衡量H——主机每周运转小时数表5—1水泥厂主机每周运转小时数主机名称每日运转时间H/日每周运转时间H/周生产周制度日/周生产班制石灰石破碎机12~1472~847每日两班每班6~7小时生料磨221547三班8小时窑241687三班8小时煤磨201407三班8小时水泥磨221547三班8小时包装机12~1484~987二班6~7小时石灰石破碎机要求小时产量：GH=6460/(12~14)=461.43~538.33t/h-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计窑要求小时产量：GH=5000/24=208.33t/h煤磨要求小时产量：GH=5000*0.130259/20=32.56t/h表5—2主机要求生产能力平衡表主机名称日平衡量台数主机每日运转时间主机要求小时产量石灰石破碎机6460112~14461.43~538.33回转窑5000124208.33煤磨651.29512032.565.2窑外分解窑选型窑台时产量：G=208.33t/h窑型选型计算：设计窑的规格为：φ4.8×72预分解窑三档，装机功率为：1*360KW主要技术参数：能力：5000t/d；斜度3.5%（正弦）；转速：0.396r/min~0.396r/min配套设备选型：分解炉选用改进型TSD分解炉采用五级双系列低压损蜗壳式（270o）预热器生产能力：5000t/d5.3煤磨选型煤磨台时产量：G=32.56t/h煤的破碎机选型采用环锤式破碎机-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计型号：HSZ—150（带旁路）能力150t/h进料粒度：≤250mm出料粒度：≤25mm电动机型号：Y315M2—8功率：90kw转速：740r/min煤磨选型计算煤磨选型方案有两种：一种是辊磨，一种是带高校组合式选粉机的球磨。采用辊磨具有降低能耗，流程简单等优点。但煤磨辊磨对耐磨件和系统控制方面要求很高。现在新型干法水泥大多采用辊磨。风扫球磨，操作简单，运行稳定，生产可靠，控制简便，加之采用高效组合式选粉机，煤粉的烘干效果好，并减少磨内粉磨现象，提高粉磨效率，但风扫球磨能耗高、噪音大，达不到现在生产水泥节能环保的要求。故选用速辊式煤磨系统。磨机型号：CLM2120生产能力：32.56t/h入磨粒度：Max.50mm成品细度：0.080mm方孔筛筛余≤5%物料水分：入磨≤10%；出磨≤1.0%磨盘辊道直径：2250mm磨辊：3个磨盘转速：25r/min磨机阻力：≤6770Pa主电动机型号：YMPS500—6功率：500kw转速：900r/min电压：10000V-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计表5—3煤磨选型计算序号项目单位计算公式和依据计算结果1煤磨台时产量t/h《主机要求生产能力平衡表》32.562型号HSZ—1503粒度mm≤2504出料粒度mm≤255电动机型号Y315M2—86功率kw907转速r/min7408磨机型号CLM21209生产能力t/h32.5610入磨粒度mmMax.5011成品细度mm0.08012物料水分入磨≤10%出磨≤1.0%13磨盘辊道直径mm225014磨辊个315磨盘转速r/min2516磨机阻力Pa≤677017主电动机型号YMPS500—618功率Kw50019转速r/min90020电压V100005.4熟料烧成窑尾系统及其设备选型预分解窑主要设备的设备计算由物料平衡计算确定窑型为：φ4.8×72-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计窑的台是产量标定根据物料平衡得φ4.8×72窑外分解窑标定产量为2167t/h表5—4各级旋风筒分解炉基本参数一级旋风筒二级旋风筒三级旋风筒四级旋风筒五级旋风筒分解炉分离效率%9785858994圆筒断面风速（m3/s）3.54．54.5558温度（oC）340510675808880876压力（Pa）-6300-5900-3900-3100-2300-950漏风量%1.31.251.201.151.11.085.4.1预热器飞灰量f1=L0*（1-η1）/η1=0.046(t/t熟料)式中：L—生料实际消耗定额；η1—一级旋风筒分离效率；5.4.2出收尘器飞灰量f=f1(1-η)=0.0001(t/t熟料)式中：η—收尘器效率，去99.90%5.4.3收尘器收下灰量F2=f1η=0.0459(t/t熟料)-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计5.4.4实际料耗L=L0+f=1.4901(t/t熟料)5.4.5预热器喂料量L1=L+f2=1.5359(t/t熟料)5.5气体量计算熟料耗煤量：q/Qnetar=0.130259(t/t熟料)理论空气量：Va0=()q/Qnetar=0.834（Nm3/t熟料）理论废气量：Vg=(q/Qnetar=0.952（Nm3/t熟料）理论料耗：L0=（100—S）/(100—I0)=1.49（kg/kg熟料）生料气体生成废气量，全部生成二氧化碳（标准状况下密度为1.977kg/m3）Ur==0.2663（Nm3/t熟料）生料水分蒸发废气量（0oC下水蒸气密度为0.8036kg/m3）UH==0.0093（Nm3/t熟料）5.5.1窑尾排除废气量生料入窑分解后放出二氧化碳量（Nm³/kg熟料）窑内煤粉燃烧生成废气量Vg40%=0.88440%=0.3536（Nm³/kg熟料）过剩空气量(α-1)=(1.2-1)0.77540%=0.062（Nm³/kg熟料）窑尾排出总的废气量（0.0191+0.3536+0.062）=0.4347（Nm³/kg熟料）m³/kg-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计5.5.2三次风管抽风量窑尾废气带入空气量(α-1)=(1.2-1)0.77540%=0.062（Nm³/kg熟料）炉内煤燃烧需要空气量Va060%=0.77560%=0.465（Nm³/kg熟料）分解炉漏风量，取燃煤需用空气量的1.08%Va01.08%=0.0082（Nm³/kg熟料）出炉废气的过剩空气量(α-1)Va0=(1.2-1)0.775=0.155（Nm³/kg熟料）三次风管抽风量=0.465+0.155-0.062-0.0082=0.5498（Nm³/kg熟料）m³/kg5.5.3分解炉内废气量煤燃烧废气量Vg=0.884（Nm³/kg熟料）生料分解放出二氧化碳量Ur=0.2627（90+7）%=0.2548（Nm³/kg熟料）过剩空气量(α-1)Va0=(1.2-1)0.775=0.155（Nm³/kg熟料）分解炉内废气量=0.884+0.2548+0.155=1.2938（Nm³/kg熟料）=1.2938m³/kg5.6预热器废气量计算5.6.1五级预热器废气量出分解炉内废气量1.2938（Nm³/kg熟料）五级预热器漏风量，取燃煤需用空气量的1.1%Va01.1%=0.0085（Nm3/kg熟料）五级预热器分解二氧化碳量0.26273%=0.0079（Nm³/kg熟料）五级预热器废气量1.2938+0.0085+0.0079=1.3102（Nm³/kg熟料）m3/kg-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计5.6.2四级预热器废气量来自五级预热器废气量1.3102（Nm³/kg熟料）四级预热器漏风量Va01.15%=0.0089（Nm3/kg熟料）四级预热器分气量1.3102+0.0089=1.3191（Nm3/kg熟料）m3/kg5.6.3三级预热器废气量来自四级预热器废气量1.3191（Nm3/kg熟料）三级预热器漏风量Va01.2%=0.0093（Nm3/kg熟料）三级预热器废气量1.3191+0.0093=1.3284（Nm3/kg熟料）m3/kg5.6.4二级预热器废气量来自三级预热器废气量1.3284（Nm3/kg熟料）二级预热器漏风量Va01.25%=0.0097（Nm3/kg熟料）二级预热器废气量1.3284+0.0097=1.338（Nm3/kg熟料）m3/kg5.6.5一级预热器废气量来自二级预热器废气量1.338（Nm3/kg熟料）一级预热器漏风量Va01.3%=0.01（Nm3/kg熟料）一级预热器废气量1.338+0.01=1.348（Nm3/kg熟料）m3/kg5.6.6入高温风机废气量来自一级预热器废气量1.348（Nm3/kg熟料）生料水分蒸发产生废气量UH=0.0093（Nm3/kg熟料）入高温风机废气量=1.348+0.0093=1.3573（Nm3/kg熟料）-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计m3/kg5.7预热器选型5.7.1直径确定式中：D—预热器直径Q—通过旋风筒的气流量m3/kgVA—假想截面风速，即假定气体在旋风筒截面通过时的平均气流流速m3/s其中，标定生产线小时产量为216.7t/h,每秒钟生产60.19kg熟料。表5—5预热器系统各部分参数名称窑尾三次风分解炉五级预热器四级预热器三级预热器二级预热器一级预热器高温风机标况风量（Nm3/kg熟料）0.43730.54981.29381.31021.31911.32841.3381.3481.3573工作风量（m3/kg）2.032.285．495.665.394.644.073.223.15一级预热器直径二级预热器直径三级预热器直径四级预热器直径五级预热器直径三次风管直径计算-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计窑直径为4.8m，则其内径为4.8—20.25=4.3m(窑用耐火砖厚度为0.25m)三次风管内径为4.30.6=2.58m（一般情况下三次风管直径为窑直径0.6倍）所以，三次风管直径为25.8+20.15=2.88m（三次风管耐火砖的厚度为0.15m）5．7.2确定预热器型号同规模、同生产能力的旋风预热器型号：名称C1C2C3C4C5豫鹤同力4500mm6400mm6600mm6600mm6800mm华新5700mm5700mm6000mm6000mm6000mm参考以上两厂的数据和计算出来的结果确定新型预热器尺寸参数表如下表5—6预热器尺寸参数级别直径mm料管直径mm进口宽mm进口高mm柱体高mm锥体高mm总高mmDd2bah1h2HC14500700170029005700520013800C26400850270043502150770014200C36600850280045002200760014300C46600950280046002250745014300C56800950290047003600770016000分解炉规格的确定式中：—分解炉有效截面积m2—分解炉有效直径m—分解炉断面风速取8m/s—通过分解炉的工况风量m3/h=7.25m-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计分解炉高度—气体在分解炉内平均流速m/s—气体在分解炉内经历时间sH—分解炉高度m炉内风速一般在5—8m/s，物料停留时间为3—6s，取风速为8s，物料停留时间为4s=32m预分解窑附属设备设计计算三次风管直径计算：入炉风管直径一般按管内风速20m/s计算，一般去窑直径的0.6倍左右=2.95m分解炉缩口直径计算：通过其缩口风速取26m/s分解炉选型分解炉是预分解系统的核心，其功能的发挥直接影响回转窑系统的产质量。分解炉内主要完成燃料燃烧、碳酸盐分解、气固两相的输送、混合（分散）、换热、传质等一系列过程，并且伴有物料浓度、颗粒粒径的变化以及气体流量、成分和温度场的变化。分解炉的结构形式多种多样，到目前为止，国际上各种类型的分解炉已有30多种，大体上可分为喷腾型、流态化型、管道型、旋流型等四类，并通过各种组合变化产生各种形式的分解炉。就其总体性而言，均能满足生料分解和煤粉燃烧的要求，但各有其特点及优缺点。TSD型炉是带旁置旋流预燃室的组合式分解炉（CombinationFurnacewithspinpre—burningchamber），由天津院设计研发。其特点如下：（1）设置了类似RSP型炉的预燃室。（2）将DD型炉改造成为MCF型炉的上升烟道或RSP型炉的MC室（混合室），作为TSD型炉炉区的组成部分，并扩大了DD型的上升烟道容积，使TSD炉具有更大的适应性。（3）该炉可用于低挥发分煤及质量较差的燃料。进几年来国家加大了对“节能减排”的执行力度，对水泥厂能源利用的基础上，提出了更高的要求，并且就进取材价格较低的无烟煤，也能降低生产成本。参考TSD型炉在各大水泥厂应用情况，本设计选用TSD型炉。-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计表5—7TSD分解炉的工程实践应用实例序号厂家煤挥发分%规模t/d备注1广东塔牌蕉岭鑫达2~450002003年6月投产2河南豫龙9~1150002005年6月投产3河南新乡9~1150002005年6月投产4河南同力9~1150002005年8月投产5.8袋收尘由于粉磨选用辊式磨，磨的出口风量比较大，一般选用旋风收尘器。目前现有参考文献有限，本设计方案根据CLT/A型收尘器原理进行比较放大。由排风量，计算出筒径大小，从而确定旋风筒的型号。表5—8旋风收尘器选型计算序号项目单位计算公式及依据计算结果1进入旋风收尘器的气体性质磨机通风量Qmm3/h表5.4800000磨机出口处气温T1℃90进入旋风筒气温T2℃85进入收尘器气流量QJm3/h800000实际进入收尘器气流量Qm3/h2100002选择收尘器型号、规格、名称组合式旋风收尘器XLT/A4旋风收尘器直径D0mmD0=(QV/2826vp)0.55000.02653除尘器处理风量QVm3/h210000筒体截面平均速度vpm/s一般vp=2.5~4.0m/s33选择旋风收尘器直径Dmm5600-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计4需用旋风筒个数N个4风速m/s16.13处理风量m3/h900000过滤风压Pa995收尘效率%90循环风机型号SL5-2*48№28.5F风量m3/h900000废气温度805.9输送设备5.9.1带式输送机(由配料站入磨)带式输送机具有输送量大、运输距离长、动力消耗低，运转费用低等优点，在现代化大型水泥生产企业中应用广泛。表5—9带式输送机选型计算序号项目单位计算公式及依据计算结果1需输送物料石灰石t/h参照《物料平衡表》269.17粘土t/h53.92铁粉t/h4.98总输送量t/h324.96396实际需输送量Qt/h329.07堆积密度ρst/m3参照《教材》表21-71.52选择输送机参照产品目录，根据所要求的输送量选择DTⅡ型3托辊形式缓冲托辊4计算带宽Bmm参照《教材》公式21-31B=（Q/KvρsC1C2）0.5930.5断面系数K参照《教材》表21-80.80带速vm/s1.6倾角系数C1参照《教材》表21-90.85速度系数C2参照《教材》表21-100.95序号项目单位计算公式及依据计算结果5核算带宽参照《教材》公式21-32aB≥2dmax+200符合要求-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计=2806选择标准带宽Bmm参照《新型干法水泥厂工艺设计手册》表11-11000表5—10带式输送机的技术性能参数规格型号最大输送能力（m3/h）输送带的宽度B（mm）托辊形式带速（m/s）DTⅡ型6491000缓冲托辊1.65.9.2螺旋输送机（输送增湿塔窑灰）螺旋输送机是一种无牵引构件的连续输送机械，它的优点是：结构简单，在机槽外部除了传动装置以外不再有传动部件；体积小，密封良好；维护、管理、操作简单；便于多点装卸料。这里主要用于增湿塔底部输送生料至拉链机入库。表5—11螺旋输送机选型计算序号项目单位计算公式及依据计算结果1需输送物料物料量Qt/h42.5输送距离m7.82选择螺旋输送机参照《新型干法水泥厂工艺设计手册》LS5003螺旋直径mm参照产品目录5004转速r/min405螺距mm4006输送能力t/h50表5—12螺旋输送机的技术性能参数螺旋输送机型号螺旋直径(mm)螺距(mm)转速(r/min)输送能力(m3/h)LS500型B10005004004050-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计-29- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计石灰石粘土铁粉煤灰熟料外运煤粉仓煤磨生料配料站生料粉磨均化库喂料仓分解炉窑头熟料库原煤第六章总结本次设计是吸收国内已设计的几条同类型窑的生产线的优点，综合应用了四年来的只是基础上，在指导老师的精心指导下，并产考了大量的设计资料的前提下进行的。本设计从分应用了目前世界在要外分解窑上诸多的先进技术设备，如TSD分解炉系列技术，低呀损旋风收尘器，高效选粉机与高效收尘器等，并相应国家号召做到很大程度上的“节能减排”的要求。就全国而言，我国水泥总产量已连续多年雄踞世界首位，但旋窑水泥产量仅有70%左右，其中还包括相当一部分工艺相对落后的小型回转窑产量，代表先进技术的要外分解窑生产的产量比重不足，水泥工业大而不强的现状：既无法满足现代建筑业快速发展的需要，也与国民经济可持续发展战落不相适应，缺乏参与国际竞争的能力和实力，今后我国的水泥工业必须在严格控制总量的同时，也加快发展新型水泥生产，加大调整水泥产品结构力度，以实现我国水泥工业的持续健康发展。-31- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计致谢本次设计是对我们大学四年学习成果的一次综合性检测，他总和了我们所学的全部专业知识和部分基础知识，并要求我们在设计中能够灵活运用所学，注重理论与实践的结合。在设计过程中，不但我们专业知识体系得到了进一步的巩固和加深，而且进一步培养我们实事求是额工作态度和科学的工作方法，培养了我独立承担技术工作的能力和探求新知识，解决实际问题的能力，大大提高了专业水平和计算机应用水平，使我学到了许多新的设计思想和设计理念：如采用先进技术，超前控制和连续生产，简化流程等，专业设计能力，团队协作能力都得到了较大提高。由于受本人知识结构及能力所限和参考文献的制约，设计实践较短，在设计中难免有错误和欠缺之处，恳请老师批评指正。本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在此，我要特别感谢老师的悉心指导，从选题到图文的修改、审核都给予了我极大的帮助。还要感谢在设计过程中一直热心支持我的各位同学，他们的帮助使我顺利完成了设计，同窗之间的友谊永远长存。-31- 日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计参考文献[1]金容容.水泥厂工艺设计概论［M］.武汉：武汉理工大学出版社，1993年[2]王伟君，李祖尚.水泥生产工艺计算手册［M］.北京：中国建材工业水泥出版社，2001年[3]陈全德.新型干法水泥技术原理与应用［M］.北京：中国建材工业水泥出版社2004年[4]李海涛，郭献军，吴武伟.新型干法水泥技术与设备［M］.北京：化学工艺出2005[5]沈威.水泥工艺学［M］.武汉：武汉理工大学出版社，1991[6]张庆今.硅酸盐工业机械及设备［M］.广州：华南理工大学出版社，2005[7]熊会思.新型干法烧成水泥熟料设备设计、制造、安装与使用［M］.北京：中国材工业水泥出版社，1995[8]陈全德，曹辰.新型干法水泥技术［M］.北京：中国建材工业水泥出版社，1987[9]胡道和.水泥工业热工设备［M］.武汉：武汉工业大学出版社，1992[10]黄书谋.第五届全国新型干法水泥生产技术交流会论文集［C］.北京：中国建材工业水泥出版社，2003[11]韩仲琦.现代水泥粉磨技术的发展[J].山西建材，2000，（3）：8-12[12]刘永丽.水泥厂粉磨设备的选型方案探讨[J].中国水泥,2004,(5):38-40[13]J.W.Moody，Marquette’srodpebmillpioneerNewgrindingmethodforcementindustry，millingEngineering，1963.4[14]G.Gudat，Thenewgenerationofintermediatediaphragmsintubemillsforcementgrinding,Z-K-G,1992.3-31-