年产60万熟料生产线和42.5普通硅酸盐水泥的熟料烧成车间设计本科毕设论文.doc

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1前言1.1选题背景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。水泥厂设计工作的水平和质量，不仅关系到工厂建设过程中的各项任务能否顺利完成，而且对工厂键成后能够正常生产，以及能否获得较好的投资效果，均有重大的影响。工厂设计除必须认真贯彻国家的经济和工业政策外，还应结合实际情况深入细致的开展工作，力求做到技术先进、经济合理、安全实用，为水泥工业的发展创造有利条件[1]。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，以预分解窑为中心的新型干法生产工艺取得了较大的进展，日产2000t预分解窑成套设备已基本国产化；产品质量大幅度提高，热耗指标明显下降[2]。产量已多年居世界第一位。党的十六大提出了全面建设小康社会的宏伟目标，随着我国工业化和城镇化进程的加快，水泥消费将继续保持较高的水平，水泥工业也将进入新的发展时期。当前我国水泥工业还存在新型干法窑发展速度太快，落后生产能力退出太慢的问题，所以.政府要采取措施，促进落后生产能力尽快退出市场。大企业要担负起调控市场重任[3]。熟料烧成系统是水泥生产过程的重要环节。它包括窑、预热器、蓖冷机喂料系统以及其他的相关设备等。因此，所有系统工艺装备的选型和优化配置应密切结合对原料的正确分析和评价。在原料处理和应用方面的丰富经验是设计成功的原料制备方案，从而生产高质量的水泥的必要前提。在原料制备方案中的每个环节，都可能对投资成本产生巨大的影响[4]。因此节能是熟料烧成系统最突出的问题之一，在进行烧成系统的选择时，对节能问题应予充分的重视[5]。1.2国内外的研究发展状况 进入新世纪以来、水泥企业出现了集团化、大型化趋势。大型水泥集团产量占总量1/3,2006年1-7月份大型水泥集团水泥熟料产量14959万t,占个国总量的32.26%;预分解窑熟料产量13334万t,占个国总量的62.84%;水泥产量16584万t,占全国总量的25.65%。大型水泥集团控制了全国水泥熟料产量的1/3，新型干法熟料产量近2/3，对改变水泥工业的工艺结构和企业结构起着举足轻重的作用[6]。一百多年来，对回转窑的改进主要从两个方向进行的，一方面是局限于窑本体的改进。例如，对窑直径某部分的扩大、窑长度的变化，或者窑内装设附加换热装置等，以达到改进某些部分换热条件，改变气流速度或延长滞留时问的目的；另一方面,则是将某些熟料形成化学过程移到窑外，以改善换热和化学反应条件。从对回转窑技术改进方面分析，后一方面的改进，才具有真正对回转窑挑战的意义。从1928年立波尔窑的诞生，1932年旋风预热器专利的获取，1950年旋风预热窑的出现，1971年预分解窑的诞生，以及80年代长径比为10的两支点短回转窑用于生产等，这些对回转窑功能削弱的技术革新过程至今仍在进行。这样，就使凡是能采用比回转窑更加优越的设备进行的水泥熟料锻烧过程，都转移到窑外进行，以尽量克服其固有的缺点和不足。但是，到目前为止:熟料锻烧的最后烧结过程，仍采用回转窑来完成，还没有研制开发出可用于现代化大型生产的更好装备。特别是回转窑所具有的降解利用各种废弃物的优良环保功能被挖掘利用后、更赋子其新的发展活力[7]。新型干法水泥生产技术的应用，使水泥生产在大型化方而有了新的突破，更重要的是它指标的先进性和技术上的实用性。但新型水泥窑外分解技术木身的先进性却与过程的复杂性并存，因此，掌握窑外分解锻烧系统的合理操作十分重要。在窑外分解窑上影响热工制度的可变因素较多。除风、煤、料和窑速外，全系统的阻力变化，入分解炉的三次进风、风量的变化，窑尾缩口闸板的开度，预热器及下料管的结皮和堵塞，冷却机内料层厚度及冷却风量的调整等，都将会影响预分解窑的正确操作。对上述因素如果分析判断不准，操作调整不正确，或不及时，全系统的热工制度很快就会被破坏，影响窑的正常运行[8]。在水泥熟料的生产过程中，粉磨发生在水泥的制作开始和结束的过程中.大约1.5吨原料可以制作成1吨的成品水泥。电能消耗在水泥生产过程中110kwh/tonne，约30%是用做原料制备及约40%是用做最终生产水泥熟料粉磨.生产成本和对环境的关住,强调需要使用更少的能源,因此需要开发更多高效粉磨机种类。对于20世纪的大部分时间，干磨回路生产成品水泥熟料分为两个 部分-磨煤机和空气分离机。它是一条并不鲜见水泥生产线。水泥粉磨技术的改进是缓慢的，这种改进只局限于发达国家[9-11]。水泥熟料的冷却是一个非常重要的过程、蓖式冷却机属穿流骤冷式气固换热装备，冷却空气以垂直方向穿过熟料料层，使熟料得以冷却。自20世纪30年代美国富勒公司研制成功第一台用于水泥熟料冷却的推动蓖式冷却机以来，蓖式冷却机在世界水泥下业中得到了广泛的应用，并随着水泥工业不断的技术进步而日益更新，不断完善。水泥熟料蓖式冷却机自诞生以来，经过水泥工作者的不懈努力，其技术水平得到了不断提高、特别是近10多年来，水泥熟料的冷却成为水泥熟料烧成系统技术创新活动中最活跃的领域、20世纪90年代初期出现的第三代蓖式冷却机，以高阻力蓖板和允气梁结构为特征，通过分区域高速射流供风和厚料层作业提高了冷却机热回收效率和入窑、入炉风温、新世纪之交，由史密斯(F.L.Smidth)和富勒(Fuller)公司共同开发出的、被称为第四代蓖式冷却机的推杆棒式蓖冷机，把传统蓖式冷却机中往复移动蓖床承担的推动物料运动和供风的双重功能分解为由一组具有气流自适应调节功能的充气蓖板排列组成的静止蓖床实现供风，而让设置于其上的一组往复移动推杆推动熟料层前进、这种新的技术组合方式改善了冷却空气分布的均匀性和料层分布的均匀性，进一步提高了冷却机热回收率和操作可靠性，有效地降低了设备制造成本[12]。旋风预热器是新型干法水泥生产过程的主要设备之一，承担着物料加热、气固分离、物料输送及部分物理、化学反应等多项功能。分离效率和阻力损失是设计和评价旋风预热器最主要的两项性能指标[13]。所以在选择预热器在保持一定收尘效率和压力损失的条件下，旋风筒体积和高度相对较小，有利于减少投资和便于布置的优点。新型干法窑采用悬浮技术，窑本身具有良好的均化作用。因此，借鉴湿法精确配料的经验，可考虑省去均化库。以旋风预热器为主组合的旋风预热器窑。旋风溽热器由一级旋风预热器发展到五级旋风预热器，整整花了30多年80年代末，宝山水泥厂引进了五级旋风预热器技术及部分装备后，我国地方水泥厂掀起五级旋风预热器工艺生产线的建设热潮，至今不衰[14]。现代化的新型干法水泥生产线，是大型设备的连续生产，生产规模大，质量好，产量高， 对生产过程的自动控制的可靠性、工艺性状及工艺参数的稳定性，大型设备的安全性，均提出了更高的要求。于是根据自身需求，各种自动控制软件都运用在水泥干法生产的过程控制中[15]。当前，世界水泥工业中心的课题仍然能源、资源和环境保护等。我们一定要依靠技术进步来加速发展水泥工业，要在现有的技术基础上，因地制宜地采用先进技术，减少能耗，提高质量，降低成本，改善环境，增加产量，不断提高经济效益。今后要进一步优化工厂布局，加速发展采用预分解窑的骨干企业，合理配置以机械立窑为中心的小型生产线，大力推进水泥工业的现代化[16]。1.3本研究课题的价值和意义目前水泥熟料烧成工艺装备开发中所面临的急待解决的基础理论研究课题有：(1)工艺装备大型化，降低投资费用，如大型生产线的预热器向单系列发展。(2)回转窑由三支点改为双支点。(3)启动液压摩擦传动及无运动蓖板蓖冷机的研发工作。(4)我们需要花大力气研究开发设备的材料和制造加工问题。现实告诉我们，大型生产线国产化的难点还在于一些大型机械设备的制造加工和材料加工上，这是一个瓶颈，不容忽视。(5)加快利用新型干法窑处置城市混合型废弃物技术及装备的研究和开发。(6)加速超细粉磨装备技术的开发，最大程度地利用高炉炉渣、粉煤灰等工业废渣用作水泥混合材。(7)加快纯低温余热发电系统设备的开发与推[17]。我国新型干法水泥生产技术通过30年的努力，技术完全成熟，产量位居世界首位，但是国内占主导的是立窑生产，仍然面临结构调整的重大仟务。近年来，为实现与新型干法技术接轨，大量的立窑生产企业兴建新型干法生产线，均取得较好的效果，应在此基础上，总结经验，提高技术水平，加速发展进程[18]。所以，目前在做水泥熟料生产线烧成车间设计仍然有很大的价值和意义。2本课题要研究或者解决的问题和拟采用的研究手段2.1解决的问题结合国内外的新型水泥窑系统的发展并结合国内现状，确定合适的窑、预热器和分解炉。并根据选定的烧成系统，进行热工计算，确定热工制度，编写设计说明书。最后进行工艺设计，绘制布置图。2.2拟采用的研究手段生产采用新型干法窑水泥预热分解系统。 预热器采用五级洪堡型旋风预热器（21111型），它具有结构简单，在保持一定收尘效率和压力损失的条件下，旋风筒体积和高度相对较小，有利于减少投资和便于布置的优点。分解炉采用强化悬浮式分解炉，即RSP分解炉。篦式冷却机采用水平推动篦式冷却机。 2建厂条件2.1原、燃料条件1)石灰石工厂自备矿山，储量丰富，粒度<300mm，水分2％；2)粘土工厂自备矿山，储量丰富，汽运入厂，水分15％；3)铁粉某钢厂供应，汽车运入厂，水分5％；4)石膏石膏矿供应，成分稳定，汽运入厂，掺量5％，水分5％；5)混合材某钢厂供应，汽车运入厂，掺量15％，水分15％；6)烟煤煤矿供应，火车运入厂，水分7.0%；热耗：3500kJ/kg熟料；表1.1原、燃料化学成分物料名称化学成分lossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOR2OSO2Cl-合计石灰石42.591.730.580.4551.492.250.240.0199.09粘土4.9366.3115.596.061.091.383.2098.40铁粉3.0014.004.0070.004.003.2098.20煤粉57.5221.269.265.900.911.840.0197.20石膏17.860.100.310.0732.251.7841.3293.68表1.2燃料组成工业分析组成WadAadVadCadQadDW(KJ/Kg熟料)%3.4816.6920.4453.4127082.22表1.3燃料组成元素分析组成CadHadNadOadSadWadAad∑%63.495.951.488.010.923.4816.67100.002.2交通临近铁路线，厂内有专用铁路，公路运输方便。2.3建厂地点及自然条件（1）建厂地点：山西地区，主导风向：东北风，平均风速1.5m/s。（2）厂内地形：较平坦，地耐力：17.0t/m2（3）气温：最高39℃，最低-15℃，月平均20℃。 （4）降雨量：年总降水量800mm，最大日降水量100mm。3生产方式的确定本次设计的指导思想是，尽量采用新技术、新工艺，降低能耗，提高产量，这也是国家水泥的发展方针。根据设计任务，建厂条件，本着上述方针，本次设计的窑型选择为预分解窑。预分解窑是最新的水泥煅烧工艺，其特点如下：3．1窑外分解窑的优点：a.同传统的其它类型的回转窑相比的优点：（1）单位窑容积产量高。（2）扩大了单机的生产能力。（3）延长窑的衬料寿命及运转周期。（4）利用旧窑的技术改造，也有利于新窑的技术改造。（5）占地面积小，设备费用低。（6）单机熟料热耗较低。（7）有利于低质燃料的应用。（8）对于含碱、氯、硫高的原燃料适应性强。（9）环境污染小，NOx生成量较少。b.预分解窑同立窑的比较：立窑有两个很大的缺点；一是台时产量低，一般台时产量只能达到10t左右。再就是立窑的燃烧不均匀，熟料质量不高。预分解窑则解决了这些缺点。3．2预分解窑的缺点：1）厂内高大建筑物多，对地耐力要求高，一般＞25t/m2。2）预分解窑对燃料中碱、氯、硫含量也有一定的要求，含量高时易结皮。3）预分解窑对生产管理人员素质要求较高。总之，预分解窑是以后水泥工业发展的方向。随着时间的推移，水泥窑一定会越来越完善和发展。 4配料计算4．1煤的工业分析及元素分析表4.1工业分析组成WadAadVadCadQadDW(KJ/Kg熟料)%3.4816.6920.4453.4127082.22表4.2元素分析（1）组成CadHadNadOadSadWadAad∑%63.495.951.488.010.923.4816.67100.00设War=7.0，则收到基=空气干燥基（4.1）=0.964空气干燥基得收到基如下表：表4.3元素分析（2）组成CarHarNarOarSarWarAar∑%61.205.741.437.720.897.016.07100.04收到基时燃料的低位发热值：=339+1036-109（）-25（4.2）=33961.20+10365.74-109（7.72-0.89）-257.0=25739.534．2设计要求对于窑外分解窑，一方面由于生料的预热好，分解率高。另一方面，为防止结皮。目前趋于低液相，一般窑外分解窑大多数厂家采用中石灰饱和系数，高率值和高硅率的配料方案。本设计要求的生产规模及品种：日产2000吨熟料生产线和42.5普通硅酸盐水泥重点车间：熟料烧成车间配料要求：KH:0.88±0.02SM:2.5±0.1IM:1.5±0.1 4．3配料计算1.煤灰掺入量：=（4.3）=0.13616.07100%100%=2.19Kg煤/100Kg熟料2.（试凑法）石灰石=80.26%粘土=18.52%铁粉=1.46%表4.4配料方案名称配比lossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO合计石灰石80.2634.161.380.4660.36841.321.7845.31粘土18.520.9112.282.681.130.200.2416.53铁粉1.460.0440.210.0581.020.0580.0471.49生料100.035.1113.873.2042.5241.582.0663.32灼烧生料——21.344.923.8863.973.1794.28灼烧生料97.8—20.874.813.4962.563.1095.11煤灰2.19—1.260.460.200.130.022.07熟料100.0—22.135.273.6962.693.1297.38KH===0.869（4.4）SM===2.45（4.5）IM===1.43（4.6）所得结果KH、SM、IM与要求相比很接近，因此可以按照配料进行生产。3.考虑原料水分：湿石灰石==81.9湿粘土==21.79湿铁粉==1.544.质量百分比：湿石灰石==77.8%湿粘土==20.71% 湿铁粉==1.46%4．4旁路放风：原、燃料中R2O、Cl-、SO3的等有害成分，在预分解窑中易于在窑尾产生循环富集，使预热系统发生结皮堵塞，影响正常生产，所以一般对预分解窑的原燃料有一定要求。如果有害成分含量过高，则需要在窑尾放风，这样就有一定的能量和物料损失。如果生料中R2O%＜1%、Cl-＜0.015%、硫碱比0.5~1.0不用放风，否则需旁路放风。由配料方案得下表：表4.5有害成分表名称配比烧矢量R2OCl-石灰石80.2634.160.19440.0081粘土18.520.910.4760铁粉1.460.044生料100.0035.110.67040.0081灼烧生料—0.91240.0122灼烧生料97.8—0.89290.0119煤灰2.19—0.03940.0002熟料100.00—0.93230.0121由上表知R2O＜1%、Cl-＜0.015%，不用旁路放风。 5全厂物料平衡5．1窑型及产量标定5.1.1窑型本次设计要求年产60W吨熟料。目前m窑年产量在60W吨左右。下面用统计资料的数据对这一窑型进行复核计算。由《水泥厂工艺设计概论》图5.54、5.55、5.56查得：窑的单位容积产量mV=3.4窑的单位表面积产量mF=130kg/m2h窑的单位截面积产量mA=8.4由公式5.1、5.2、5.3计算：=3.67m（5.1）=59m（5.2）=16.2m（5.3）取衬砖的厚度δ=0.18m考虑衬砖的厚度=4.03m取整得、、=3.67m5.1.2产量标定=82.9t/h（5.4） （5.5）（5.6）（5.7）按每年工作日数为300天计算，则G总=83.6×24×300=601920t/y根据我国现有同类窑的生产情况及本次设计设备情况标定产量83.6t/h、2006t/d、60万t/y5.1.3热工参数的初步核算：对于预分解窑，一般燃烧带截面热负荷控制在5.4106Kcal/m2gh，燃烧带标况风速＜2Bm/s，窑尾风速＜10m/s。当前一般情况下，每千克熟料窑头燃气量约为0.55Bm3，每千克窑尾燃气量为0.60Bm3。qA=（5.8）==2.7546106(Kcal/m2gh)＜5.4106(Kcal/m2gh)W=（5.9）==1.2638Bm/s＜2Bm/sWt=（5.10） ==6.45m/s＜10m/s由以上热工参数的计算可知，其截面热负荷较低，窑头窑尾的风速也较低，对于Φ4.0×60m窑年产60万吨熟料是合理的。但从目前我国年产60万吨窑的运转情况来看，结果不太理想。一是由于管道水平的限制。二是由于本套全部采用国产设备，其性能与国外同类型产品相比较差。另外，如果提高截面热负荷，窑对耐热材料的要求也相应提高。5．2全厂物料平衡全厂物料平衡计算以一条年产60万熟料生产线为基础，生产42.5普通硅酸盐水泥。其中，石膏掺入量为5%，矿渣（混合材）掺入量为15%、水泥50%包装、50%散装出厂。5.2.1熟料产量计算烧成车间熟料生产能力:5.2.2水泥产量=100.3t/h（5.11）=2405.2t/dt/w=300×2405.2=721560t/yP—生产损失（4%）、d—石膏掺入量（5%）、e—混合材掺量（15%）。5.2.3原料消耗定额1.考虑煤灰掺入时，干生料理论消耗量： S—煤灰掺入量、I—干生料烧矢量（5.12）2.考虑生产损失时，生料实际消耗量—生产损失（4%）=1.66Kg/Kg熟料（5.13）3.各种干生料消耗定额：（5.14）K石灰石=1.6680.26%=1.33Kg/Kg熟料K粘土=1.6618.52%=0.31Kg/Kg熟料K铁粉=1.661.46%=0.024Kg/Kg熟料4.含天然水分各种湿物料消耗定额=1.36Kg/Kg熟料0.36Kg/Kg熟料0.025Kg/Kg熟料5.2.4石膏消耗定额水泥石膏掺入量为5%，石膏生产损失Pd为3%。（5.15）==0.06Kg/Kg熟料0.063Kg/Kg熟料5.2.5混合材消耗定额（5.16） ==0.2Kg/Kg熟料Kg/Kg熟料5.2.6各物料的年需求量：其中（w0为各物料水分含量）。5.2.7烧成用煤的消耗定额干煤（5.17）（5.18）=27865.09KJ/Kg干煤 =0.13Kg/Kg熟料湿煤=0.14Kg/Kg熟料Pf—煤的生产损失%，一般取3%；QDWg—干煤低位热值。5.2.8粘土烘干用煤消耗量粘土烘干率8%干煤（5.19）q烘=6140KJ/Kg水（烘干机经验值）Kf2=0.007Kg/Kg熟料湿煤=0.008Kg/Kg熟料总煤消耗量：0.137Kg/Kg熟料=0.148Kg/Kg熟料表5.1全厂物料平衡表物料名称天然水分%生产损失%消耗定额（Kg/Kg熟料）物料平衡量（t）干料湿料干料湿料小时日周年小时日周年石灰石241.331.36111266818676800394113272219054816728粘土15.030.310.36266224354186558307315117219480铁粉5.030.0240.025248336144432.15135715203生料22.0101.661.7513933382336610013951453504245281048711石膏5.030.060.0635120840361085.312788938008矿渣1530.20.2416.7400.8280612024020.04480.963367144288煤7.030.140.1511.4274.61921.88238012.36296.59207688977熟料483.6200614052601800水泥4100.32405.2168367215605．3主机选型及主机平衡主机平衡计算的目的是在物料平衡计算和车间工作制度的基础上，计算各车间主机要求生产 能力（要求小时主机产量），据此选定各车间主机的型号、规格和台数，并汇总成主机平衡表。在实际设计中，主机平衡计算是与车间工艺流程、车间工艺布置密切相连的，故在进行主机平衡计算选定主机时必须考虑到车间工艺流程和工艺布置问题。主机选型主要是根据车间工艺制度，选取主机的工作小时数，并根据物料周平衡量求该主机的小时产量。（5.20）表5.2水泥厂主机每周运转小时数主机名称每日运转时间（小时/日）每周运转时间（小时/周）生产周制（日/周）生产班制石灰石破碎机12726每日两班，每班六小时生料磨221547每日三班，每班八小时窑241687每日三班，每班八小时煤磨6366每日一班，每班六小时水泥磨221547每日三班，每班八小时粘土6366每日一班，每班六小时石膏6366每日一班，每班六小时回转烘干机221547每日三班，每班八小时包装机7426每日一班，每班七小时5.3.1破碎机1.石灰石破碎机石灰石破碎主机台时产量t/h选用两台2PF-Φ1250×1250石灰石破碎机。表5.3石灰石破碎机型号进料长×宽mm最大入料粒度mm出料粒度mm生产能力t/h配套电机型号功率Kw2PF-Φ1250×12501480×1320850<25100~140JS126-61552.煤破碎煤破碎主机台时产量表5.4煤破碎机型号配套电机型号 入料粒度mm出料粒度mm生产能力t/h配套电机功率KwPCB108≤200≤1535~65JRI117-61153.石膏破碎工作制度：每周6天，每天1班，每班6小时。采用PYZ圆锥式破碎机。表5.5石膏破碎机型号最大料粒度mm出料粒度mm产量t/h配套电机电机功率KwPYZ900605~2020~65Y315S-8554.粘土破碎机工作制度：每周6天，每天1班，每班6小时。采用双齿辊式破碎机。表5.6粘土破碎机型号入料粒度mm出料粒度mm产量t/h配套电机电机功率Kw双齿辊式PYB120014520~50110~200JS126-81105.3.2生料磨工作制度：每周7天，每天3班，每班8小时，每天检修2小时。t/h采用两台Φ3.5×10m中卸烘干磨机。表5.7生料磨型号入料粒度mm出磨粒度mm入磨水分出磨水分生产能力t/h电机功率KWΦ3.5×10m中卸烘干机<250.08≤5≤0.57512505.3.3水泥磨工作制度：每周7天，每天3班，每班8小时，每天检修2小时。=109.4t/h采用表5.8水泥磨型号粉磨系统转速（转/分）装球量（t）有效容积m3产品细度4900孔/cm2标定产量t/hΦ3.5×11闭路17.715293.85~865~705.3.4煤磨工作制度：每周7天，每天3班，每班8小时，每天扣除2小时检修时间。 t/h（采用Φ2.2×4.7钢球煤磨）表5.9煤磨型号入磨粒度mm出磨粒度4900孔/cm2入磨水分出磨水分入磨气体温度℃出磨气体温度℃生产能力t/h磨机转速（转/分）Φ2.2×4.7<2510~12%<12<1.5≤35060~801619.215.3.5矿渣烘干机工作制度：每周7天，每天3班，每班8小时，每天检修2小时。=21.86t/h选用两台Φ2.4×18（顺流）回转烘干机表5.10矿渣烘干机型号初水分（%）终水分（%）干料产量t/hΦ2.4×18（顺流）15.01.017.3本设计矿渣初水分15%、终水分1%；标定产量：由经验公式（5.21）、（5.22）有：1.按烘干物料表示的烘干机的产量：（5.21）==17.3t/h2.用湿物料表示的烘干机的产量：（5.22）=17.3=20.15t/hA—回转烘干机的单位容积蒸发强度，（kg水/m3h）;由《水泥厂工艺设计概论》表5-4至表5-6得：A=35Kg水/m3.h。 5.3.6粘土烘干机工作制度：每周7天，每天3班，每班8小时，每天检修2小时。=30.1t/h选用3台Φ2.4×18（顺流）回转烘干机本设计初水分15%、终水分3%标定产量：由经验公式（5.23）、（5.24）有：表5.11粘土烘干机型号初水分（%）终水分（%）产量t/hΦ2.4×18（顺流）15.03.013（5.23）==15t/h（5.24）5.3.7包装机由于散装优点较多，可以节约造纸用木材，更能减少污染等。所以本次设计散装所占的比例较大，约50%。工作制度：每周6天，每天1班，每班7小时。=400.8t/h（选用十四嘴回转式包装机）表5.12包装机型号包装准确性外形尺寸mm设备重Kg电动机型号产量t/h十四嘴回转式≤1%5.2×3.6×6.012100JZS51型96表5.13主机要求生产能力平衡表 主机名称周平衡量（/周）主机每周运转时间（小时/周）要求主机小时产量（t/h）石灰石破碎机18376.6872125.7煤破2076.143657.67石膏破碎机1402.83638.97粘土破碎机4629.2436132.49生料磨23286.215475.6窑1402816883.5水泥磨16833.615463.35煤磨1921.83615412.48矿渣烘干机6312.615413.66粘土烘干机4769.5215410.32包装机9752.812677.4表5.14主机平衡表主机名称主机型号规格台时产量主机台数要求主机时产量主机生产能力工作制度实际周运转小时年利用率石灰石破碎机2PFΦ1250×1250100~1402125.71302班/天6小时/班6天/周65.030.96煤破PCB10835~65157.67601班/天6小时/班6天/周6.26.8石膏破碎机TPC141280~140138.97801班/天6小时/班6天/周6.33.1粘土破碎机PYB1200110~2001132.51401班/天6小时/班6天/周17.18.16生料磨Φ3.5×10752150753班/天8小时/班7天/周110.932.8窑Φ4.0×6084183.5843班/天8小时/班7天/周16880.0水泥磨Φ3.5×11702126.7653班/天8小时/班7天/周151.972.3煤磨Φ2.2×4.716112.48133班/天8小时/班7天/周86.3141.1矿渣烘干机Φ2.4×1815.2313.6615.23班/天8小时/班7天/周149.258.42粘土烘干机Φ2.4×1812.5310.3212.53班/天8小时/班7天/周137.165.28包装机十四嘴回转式96377.4963班/天7小时/班6天/周37.270.8注：生料磨、水泥磨每天检修两小时。 5．4储库计算储藏设施的选择主要取决于工厂的规模、工厂的机械化自动化水平、投资的大小、物质的性质以及对环境的要求等。为提高生料入窑的合格率，在石灰石粘土等破碎后，化堆场进行均化处理。其计算公式为：V=[H(B.Hctgα)+Hctgα]L（5.25）有效容积—V、长—L、高—H、宽—B表5.15物料容重及休止角物料名称石灰石粘土铁粉煤矿渣石膏容重(t/h)1.451.71.50.90.61.4休止角α45o25o35o45o40o27o5.4.1石灰石（湿）C取5、取H=4m、Q—石灰石日用量:2585.16t/d、K=1.2、d=5天（储量）=104.83m（5.26）取L=105m,B=L/C=105/5=21m石灰石预均化堆场2—105×21×4m，两堆储存期10天。5.4.2粘土（湿）Q=681.36t/d、d=5天、C=5.0、取H=4m,根据公式（5.24）：取L=80m,B=L/C=80/5=16m粘土预均化堆场2—80×16×4m，两堆储存期10天。5.4.3原煤堆棚储期10天，储量V=10×296.59=2965.9吨，取H=4m、B=15m=78.9m(5.27)取L=80m,原煤堆场15×80×4m 5.4.4铁粉（堆棚）储期20天,储量V=20×40.10=802吨,取H=3m、B=8m，根据公式（5.27）：取L=55m，则铁粉堆棚：8×55×3m5.4.5矿渣（堆场）储期10天,储量V=10×480.96=4809.6吨,取H=4m、B=20m，根据公式（5.27）：=132.6m取L=140，则矿渣堆场：20×140×4m5.4.6石膏堆场储期10天,储量V=10×200.4=2004吨,取H=3m、B=8m，根据公式（5.27）：=98.42m取L=100m，则石膏堆场：8×100×3m5．5全厂工艺布置图及工艺流程图5.5.1工艺布置图见厂区布置图。5.5.2工艺流程图见附录A-D。6烧成车间6．1生产工艺流程见附录A。6．2回转窑参数计算6.2.1转速和斜度由于入窑物料已大部分分解，预热良好，且烧成带长度大大增加，这给加快窑速创造了条件。一般带分解炉的回转窑的斜度取3.5~4.0%，窑的转速较高。参考国内外经验，本设计取窑的转速为0.696~3.5rad/min，斜度3.5%。6.2.2窑内物料运动速度 s—斜度、Di—有效内径、n—转速、α—物料休止角（6.1）6.2.3窑内物料负荷率G—台时产量83.6t/h、—容重1.25t/m3（6.2）K—功率系数，窑外分解窑0.045~0.048，取0.047（6.3）K、—储备系数，窑外分解窑1.15~1.35，取1.25，取电机功率320KW。6．3烧成系统选型窑外分解窑的窑尾系统包括预热器和分解炉；窑头系统主要是篦冷机。6.3.1预热器预热器采用洪堡型旋风预热器。它具有结构简单，在保持一定收尘效率和压力损失的条件下，旋风筒体积和高度相对较小，有利于减少投资和便于布置的优点。预热器级数的确定：采用五级预热器，废气温度较适宜烘干生料和煤粉；采用四级，则废气温度偏高，热耗增加；若采用六级，而废气温度便低，不利于烘干物料。五级预热其单位产品的成本最低。同时预热器的级数越多，阻力越大。所以本设计选取n=5级。6.3.2分解炉 分解炉采用强化悬浮式分解炉，即RSP分解炉。该炉型是由日本小野田水泥公司（Onoda）首先开发运用到水泥生料的预分解系统，其特点是结构相对比较复杂，由三部分构成：旋流燃烧室（SB），旋流分解室（SC），和混合室（MC）。燃料在预燃室SB预先点燃，冷却机来热风及生料在分解室SC预先混合及燃烧，然后再与窑气混合，在混合室（MC）或上升管道内继续分解，再进入第五级旋风筒。其相对于其它炉型有以下优点：（1）烧成能力强，旋窑产量高；（2）设有SB炉，燃烧稳定，窑尾烟道很短可以减少结皮；（3）可以分步供料，以强化燃烧，有利于劣质煤和无烟煤的燃烧；（4）热损失少；（5）旋窑的热负荷小；（6）分解炉的热负荷相当高，其配备旋窑规格可以缩小，从而简化总体布置；（7）传热效率高；（8）能有效降低大气污染，对燃料燃烧所产生的SO3吸收程度高。燃烧温度低，燃烧产生的NOX也少，减少了公害。6.3.3篦冷机篦式冷却机是一种骤冷式熟料冷却机。本设计采用水平推动篦式冷却机。其内部装设水平篦板，它由固定篦板和活动篦板相间排列组成。（1）推动式冷却机单位面积产量大，一般可达到0.90~1.10t/m²•h之间，最高达1.2t/m²•h。（2）推动式冷却机的入窑二次空气温度较高，最高可达到750℃左右，因此，它的热利用率也较高，达到65%左右。而振动式冷却机的热利用率仅60%左右。（3）推动式冷却机对熟料的骤冷特别好，由于通风量特别大，通风耗电相应增大，二次风温却不高。（4）回转篦式冷却机工艺性能与推动式相近，也已经有了30年的使用经验。从以上对比来看，热的利用率、冷却效果等方面，推动式冷却机优于其它型式冷却机6．4烧成系统物料平衡物料平衡是根据国内设备的制造水平和操作水平，对窑系统的物料量和用风量进行计算，用作选择辅机及计算燃煤量的依据。基准：1Kg熟料范围：冷却机+回转窑+分解炉、预热器 6.4.1预设参数1.热耗qV=3500KJ/Kg熟料2.窑头燃料与分解炉燃料的比：Ky：KF=4：63.预热器出口飞灰量mfh=0.10、电收尘率99.6%4.系统漏风：分解炉及窑尾漏风系数0.05，窑头0.05，预热器0.2，三次管0.055.入窑一次空气：二次空气：漏风=15：8：56.预热器出口飞灰烧失量35.50%7.气压提升泵带入空气量占理论空气量的比例KS=0.058.系统表面热损失550KJ/Kg熟料9.各部位的温度压力表6.1温度压力表部位温度℃压力mmH2Oα窑头13500.00—窑尾1000-10.1.05上升烟道980-16.01.05分解炉出口880-53.01.15V级出口850-75.01.19IV级出口710-140.01.23III级出口550-230.01.27II级出口360-335.01.31I级出口320-415.01.401#风机入口310-435.0—增湿塔300-50.0—电收尘器140-85.0—2#风机入口110-115.0—烟囱入口100-25.0—三次风管入口870-5.0—三次风管出口850-25.0—6.4.2物料平衡A.收入项目（1）燃料消耗量:参数：煤耗：===0.136Kg煤/Kg熟料 其中窑用燃料：Kg/Kg熟料分解炉用燃料：Kg/Kg熟料（2）生料消耗量a.干生料理论消耗量：=（6.4）==1.5164Kg干生料/Kg熟料式中，—干生料烧失量b.考虑飞损后干生料的实际消耗量：出电收尘飞损量及飞灰量：=0.0004Kg/Kg熟料（6.5）0.0996Kg/Kg熟料=mgsl+mFh（6.6）==1.5168Kg/Kg熟料生料实际消耗量：1.5244Kg/Kg熟料（6.7）（3）一次空气(Vy1K+VF1K)I.入窑一次空气量：Vy1Ka.燃料燃烧理论空气量：（6.8） =0.08961.2+0.2675.74+0.033（0.89-7.72）=6.75Nm3/Kg煤（0.883Nm3/Kg熟料）Kg/Kg煤（1.141Kg/Kg熟料）（6.9）b.入窑实际空气量：αy=1.05、入窑一次空气（K1）：二次空气(K2)：漏风(K3)=15：80：5=0.3856Nm3/Kg熟料（6.10）0.4986Kg/Kg熟料c.入窑一次空气量：=0.0748Kg/Kg熟料（6.11）Nm3/Kg熟料（6.12）d.二次空气量：=0.3989Kg/Kg熟料Nm3/Kg熟料e.漏入空气：=0.0249Kg/Kg熟料Nm3/Kg熟料II.入分解炉一次空气：a.分解炉用燃料空气量：=0.551Nm3/Kg熟料（6.13）0.7124Kg/Kg熟料b.分解炉一次空气量： 0.06Nm3/Kg熟料0.0776Kg/Kg熟料III.一次空气量：0.0578+0.06=0.1178Nm3/Kg熟料0.152Kg/Kg熟料（4）入窑回灰量：出电收尘飞损量及飞灰量：=0.0004Kg/Kg熟料0.0996Kg/Kg熟料（5）生料带入空气量：气体提升泵喂料带入空气占理论空气的5%：0.0459Nm3/Kg熟料（6.14）0.0593Kg/Kg熟料（6）漏入空气量：窑头漏风（系数0.05）：0.0184Nm3/Kg熟料窑尾及分解炉漏风（系数0.05）：0.0275Nm3/Kg熟料预热器漏风（系数0.20）：0.1836Nm3/Kg熟料三次风管漏风（系数0.05）：三次风量：分解炉内空气=窑尾及分解炉漏入+窑内提供+三次风量+一次风量分解炉出口空气过剩系数αF=1.15 （6.15）=1.150.551-（0.38560.05+0.0274+0.06）=0.527Nm3/Kg熟料0.026Nm3/Kg熟料0.6814Kg/Kg熟料总漏风量：=0.0184+0.0275+0.1836+0.026=0.2555Nm3/Kg熟料0.3304Kg/Kg熟料（7）入冷却机空气量：VLP=2.5Nm3/Kg熟料(一般2~3Nm3/Kg熟料)=3.2325Kg/Kg熟料（8）总收入量：（6.16）=0.136+1.5244+0.0996+0.1528+3.2325+0.0593+0.3304=5.5430Kg/Kg熟料B.支出项目（1）熟料：(出冷却机飞灰量：mlfh=0.0080Kg/Kg熟料)（2）预热器出口废气量“a.生料中物理水含量：(=0.804Kg/Nm3)=0.0076Kg/Kg熟料（6.17）0.0095Nm3/Kg熟料b.生料中化学水含量： （6.18）=0.003531.51683.32=0.0178Kg/Kg熟料0.0221Nm3/Kg熟料c.生料分解放出量：（6.19）=35.25（6.20）=0.5338Kg/Kg熟料Nm3/Kg熟料（6.21）d.燃料燃烧生成的理论烟气量：Nm3/Kg熟料（6.22）（6.23）=0.79=0.723Nm3/Kg熟料 （6.24）==0.0993Nm3/Kg熟料Nm3/Kg熟料（6.25）=0.1554+0.723+0.0993+0.0008=0.9785Nm3/Kg熟料（6.26）=1.3011Kg/Kg熟料e.烟气中过剩空气量：预热器出口空气过剩系数αf=1.40=0.3672Nm3/Kg熟料（6.27）Nm3/Kg熟料（6.28）=0.361Kg/Kg熟料（6.29）Nm3/Kg熟料（6.30）=0.1102Kg/Kg熟料（6.31）f.总废气量： =（6.32）=（0.27+0.1554）+（0.723+0.2901）+（0.0095+0.0221+0.0993）+0.077+0.0008=1.6472Nm3/Kg熟料（6.33）=1.9768（0.27+0.1554）+1.2505（0.723+0.2901）+0.804（0.0095+0.0221+0.0993）+1.428950.077+2.92650.0008=2.29Kg/Kg熟料（3）预热器出口飞灰量：mfh=0.10Kg/Kg熟料（4）冷却机排空气量：（6.34）=2.5-(0.3085+0.527)=1.6645Nm3/Kg熟料2.1522Kg/Kg熟料（5）出冷却机飞灰量：mlfh=0.0080Kg/Kg熟料（6）总支出：=5.5422Kg/Kg熟料表6.2物料平衡表收入物料支出物料项目Kg/Kg熟料%序号项目Kg/Kg熟料%燃料消耗量0.1362.301出冷却机熟料0.99217.96生料消耗量1.516427.672预热器出口废气量2.2941.4入窑回灰量0.09961.803预热器出口飞灰量0.101.81一次空气量0.11782.754冷却机烟囱排空气量2.152238.67入冷却机空气量3.232558.515出冷却机排灰量0.00800.14生料带入空气量0.05931.076其它支出0.00080.01 系统漏入空气量0.33046.007合计5.5430100.008合计5.5430100.006．5热量平衡进行热量平衡计算的主要目的是对新窑确定燃料消耗量，计算单位燃料热耗，为分析窑技术性能，为优质生产、低耗、节能技改提供科学依据。基准：1kg熟料、温度：0℃范围：窑+冷却机+分解炉、预热器表6.3假设参数物料名称温度℃比热：气体（KJ/m3℃）、固体(KJ/Kg℃)入窑燃料501.05入窑生料300.8990窑灰500.836环境空气201.298生料带入空气301.298出冷却机熟料800.782出预热器废气320—出冷却机废气2001.31646.5.1热量平衡A.收入热量（1）燃料燃烧热：3500KJ/Kg熟料（2）燃料热量：=7.14KJ/Kg熟料（6.35）（3）生料带入热量：（6.36）=（1.51640.8990+0.00764.182）30=42.023KJ/Kg熟料（4）入窑回灰热量：KJ/Kg熟料（5）一次空气热量； KJ/Kg熟料（6.37）（6）进入冷却机空气热量：KJ/Kg熟料（7）生料带入空气热量：KJ/Kg熟料（8）漏风带入空气热量：KJ/Kg熟料热量总收入：=3500+7.14+42.023+4.1633+3.05+64.9+2.302+6.6535=3565.332KJ/Kg熟料B.支出热量（1）熟料形成热：=（6.38）==1748.4211KJ/Kg熟料（2）蒸发生料中水分耗热：(qqh=2318.5KJ/Kg熟料)=（6.39）==58.89KJ/Kg熟料（3）熟料带走热量：（6.40）=62.56KJ/Kg熟料 （4）出预热器废气显热：（6.41）=738.11KJ/Kg熟料（5）预热器出口飞灰显热：=0.09960.9320=28.6848KJ/Kg熟料（6）冷却机废气带走显热：、=435.02KJ/Kg熟料（7）冷却机飞灰带走显热：=0.00800.878200=1.4048KJ/Kg熟料（8）表面散热：KJ/Kg熟料（9）机械不完全燃烧热损失：()KJ/Kg熟料（6.42）（10）化学不完全燃烧热损失：KJ/Kg熟料（11）热量总支出（不包括其它支出）：=1748.4211+58.89+62.56+28.6848+738.1025+435.02+1.4048+550+135.496+0=3604.81KJ/Kg熟料其它支出：=543.85KJ/Kg熟料 6.5.2窑的热效率：（6.43）表6.4热量平衡表收入热量支出热量项目热%序号项目热%燃料燃烧热350096.431熟料形成热1748.421148.16燃料显热7.140.182蒸发生料水分耗热58.891.62生料显热42.0231.163熟料带走显热62.561.72入窑回灰显热4.16330.114出预热器废气显热738.1120.33一次空气显热3.050.085预热器出口飞灰显热28.68480.79进冷却机空气显热64.91.796冷却机废气带走显热435.0211.93生料带入空气显热2.3020.067冷却机飞灰带走显热1.40480.04漏入空气显热6.65350.188表面散失热量55010.029机械不完全燃烧热损失135.4963.7310化学不完全燃烧热损失0011其它支出25.420.64合计3630.23100.0012合计3630.23100.006．6冷却机热效率水泥熟料煅烧热工过程中，预热、煅烧、冷却是重要的几个环节,从回转窑出来的熟料温度一般在1200~1400℃，需要冷却机进行冷却，以降低熟料温度，使之便于输送和储存，回收熟料余热，改善燃烧条件，提高熟料的质量和易磨性。在评价冷却机的经济技术指标时，热效率是一项重要指标。冷却机热效率公式如：（6.44） 其中：ηL—效率;A—熟料离窑时热焰量（kJ/kg熟料）;B—冷却机热量损失。6.6.1物料平衡A.收入物料：（1）入冷却机熟料量：Kg熟料（2）进冷却机空气量：Nm3/Kg熟料Kg/Kg熟料B.支出物料：（1）出冷却机熟料量：Kg/Kg熟料（2）出冷却机飞灰量：Kg/Kg熟料（3）冷却机排空气量：Nm3/Kg熟料Kg/Kg熟料（4）三次风量：Nm3/Kg熟料Kg/Kg熟料（5）入窑二次风量：Kg/Kg熟料表6.5冷却机物料平衡表收入物料支出物料序号项目Kg/Kg熟料%序号项目Kg/Kg熟料%1入冷却机熟料量1.0023.631出冷却机熟料量0.992023.442入冷却机空气量3.232576.372出冷却机飞灰量0.00800.1933冷却机排空气量2.136450.4844三次风量0.699116.5355入窑二次风量0.39649.3766其他0.00060.007合计4.23257合计4.2325100.06.6.2热量平衡A.收入热量（1）入冷却机熟料带入热量：=1.09141.01350=1473.39KJ/Kg熟料（2）入冷却机空气带入热量：=2.51.29820=64.9KJ/Kg熟料 B.支出热量（1）出冷却机熟料带走热量：=0.9920.78280=62.56KJ/Kg熟料（2）入窑二次空气显热：=0.30851.3912850=365.58KJ/Kg熟料（3）三次空气显热：=0.5271.484830=666.28KJ/Kg熟料（4）冷却机排空气带走热量：=1.66451.3164200=438.23KJ/Kg熟料（5）冷却机飞灰带走热量：=0.8780.0080200=1.41KJ/Kg熟料（6）表面散热：=15.0KJ/Kg熟料（7）其它指出：=-10.86KJ/Kg熟料KJ/Kg熟料=62.65+365.58+666.28+438.23+1.41+15.0=1549.15KJ/Kg熟料表6.6冷却机热量平衡收入热量支出热量序号项目KJ/Kg熟料%项目KJ/Kg熟料%1入冷却机熟料带走热量1473.3995.78出冷却机熟料带走热量62.654.072入冷却机空气带入热量64.94.22二次空气显热365.5823.763三次空气显热666.2843.334冷却机排空气显热438.2328.285出冷却机飞灰显热1.410.096表面散热15.000.987其它支出-10.86-0.5.8合计1538.29100.0合计1538.29100.00 冷却机热效率：（6.45）=67.08%6．7烟气平衡（煅烧系统各部分气体量）6.7.1燃料组成表6.7燃料组成组成CarHarNarOarSarWarAar∑%61.205.741.437.720.897.016.07100.046.7.2理论燃料计算由窑系统的物料平衡知：生成熟料需空气量：6.75Nm3/Kg煤（0.883Nm3/Kg熟料）8.7278Kg/Kg煤（1.141Kg/Kg熟料）生成熟料产生理论烟气量：7.1989Nm3/Kg煤（0.9409Nm3/Kg熟料）10.1178Kg/Kg煤（1.3224Kg/Kg熟料）表6.8理论燃料计算组成重量（Kg）算式结果燃料理论空气量（Kmol）烟气量(Kmol)N2O2CO2H2OSO2O2N2合计C61.261.2/12=5.15.15.1H5.745.74/2=2.871.442.87O7.727.72/32=0.240.24N1.431.43/28=0.0525.3225.32+0.05S0.890.89/32=0.030.030.03W7.07.0/18=0.390.39A16.070.03合计100.006.815.13.260.0625.3733.7916.09.160.0974.75100.0 6.7.3烟气平衡（1）燃烧带烟气量=45%煤燃烧理论烟气量+5%过剩空气量（6.46）=45%×0.9409+5%×0.939=0.4233%其中：CO2=0.9409×40%×16%=0.0602Nm3/Kg熟料(14.23%)H2O=0.9409×40%×9.16%=0.0345Nm3/Kg熟料(8.14%)SO2=0.9409×40%×0.09%=0.00034Nm3/Kg熟料(0.08%)O2=0.939×5%×21%=0.00986Nm3/Kg熟料(2.22%)N2=0.9409×40%×74.75%+0.939×5%×79%=0.3184Nm3/Kg熟料(75.33%)温度1400℃、压力Pg=0.00mmH2O（6.47）m=1.9768×0.0602+0.804×0.0345+2.9265×0.00034+1.4289×0.00968+1.2505×0.3184（6.48）=0.5588Kg/Kg熟料（2）窑尾CaCO3分解放出CO2量：(15%CaCO3分解)α=1.05Nm3/Kg熟料烟气量=45%燃烧带烟气量+5%过剩空气量+15%CaCO3分解放CO2量=0.9409×45%+0.9390×5%+15%×0.2525（6.49）=0.46116Nm3/Kg熟料 组成:CO2=0.9409×40%×16%+15%×0.2525=0.09806Nm3/Kg熟料(21.26%)H2O=0.9409×40%×9.16%=0.03447Nm3/Kg熟料(7.48%)SO2=0.9409×40%×0.09%=0.00034Nm3/Kg熟料(0.07%)O2=0.939×5%×21%=0.00986Nm3/Kg熟料(2.14%)N2=0.9409×40%×74.75%+0.939×5%×79%=0.3184Nm3/Kg熟料(69.05%)温度1000℃、压力Pg=-16.00mmH2Om=1.9768×0.09806+0.804×0.03447+2.9265×0.00034+1.4289×0.009968+1.2505×0.3184=0.63483Kg/Kg熟料（3）分解炉出口烟气量=燃烧燃烧烟气量+过剩空气量15%+75%CaCO3分解放CO2量=0.9409+0.9390×15%+75%×0.2525=1.30882Nm3/Kg熟料组成：CO2=0.9409×16%+15%×0.2525=0.37761Nm3/Kg熟料(21.26%)H2O=0.9409×9.16%=0.08619Nm3/Kg熟料(7.48%)SO2=0.9409×0.09%=0.00085Nm3/Kg熟料(0.07%)O2=0.939×15%×21%=0.02958Nm3/Kg熟料(2.14%)N2=0.9409×74.75%+0.939×15%×79%=0.81459Nm3/Kg熟料(69.05%)温度880℃、压力Pg=-53.00mmH2Om=1.9768×0.37761+0.804×0.08619+2.9265×0.00085+1.4289×0.02958+1.2505×0.81459 =1.8792Kg/Kg熟料（4）C5筒出口（漏风系数4%）烟气量=分解炉出口烟气量+10%CaCO3分解放CO2量+漏风量=1.30882+10%×0.2525+0.9390×4%=1.37161Nm3/Kg熟料组成：CO2=0.37761+10%×0.2525=0.40284Nm3/Kg熟料(29.37%)H2O=0.08619Nm3/Kg熟料(6.28%)SO2=0.00085Nm3/Kg熟料(0.06%)O2=0.02958+0.939×4%×21%=0.03747Nm3/Kg熟料(2.73%)N2=0.81459+0.939×4%×79%=0.84426Nm3/Kg熟料(61.55%)温度850℃、压力Pg=-75mmH2Om=1.9768×0.40284+0.804×0.08619+2.9265×0.00085+1.4289×0.03747+1.2505×0.84426=1.9774Kg/Kg熟料（5）C4筒出口烟气量=C5出口量+漏风量=1.37161+0.9390×4%=1.40917Nm3/Kg熟料组成：CO2=0.40284Nm3/Kg熟料(28.59%)H2O=0.08619Nm3/Kg熟料(6.12%)SO2=0.00085Nm3/Kg熟料(0.06%)O2=0.03747+0.939×4%×21%=0.04536Nm3/Kg熟料(3.22%)N2=0.84426+0.939×4%×79%=0.87393Nm3/Kg熟料(62.02%)温度710℃、压力Pg=-140.0mmH2O m=1.9768×0.40284+0.804×0.08619+2.9265×0.00085+1.4289×0.04536+1.2505×0.87393=2.0258Kg/Kg熟料（6）C3筒出口MgCO3分解放出CO2量：Nm3/Kg熟料烟气量=C4出口量+MgCO3分解放出CO2量+漏风量=1.40917+0.01746+0.9390×4%=1.46419Nm3/Kg熟料组成：CO2=0.40284+10%×0.01746=0.4203Nm3/Kg熟料(28.71%)H2O=0.08619Nm3/Kg熟料(5.89%)SO2=0.00085Nm3/Kg熟料(0.06%)O2=0.04536+0.939×4%×21%=0.05325Nm3/Kg熟料(3.64%)N2=0.87393+0.939×4%×79%=0.9036Nm3/Kg熟料(61.71%)温度550℃、压力Pg=-230.0mmH2Om=1.9768×0.4203+0.804×0.08619+2.9265×0.00085+1.4289×0.05325+1.2505×0.9036=2.1087Kg/Kg熟料（7）C2筒出口烟气量=C3出口量+化学水量+漏风量=1.46419+0.0178+0.9390×4%=1.51955Nm3/Kg熟料组成：CO2=0.4203Nm3/Kg熟料(27.66%)H2O=0.9409×9.16%+0.0178=0.10399Nm3/Kg熟料(6.84%)SO2=0.00085Nm3/Kg熟料(0.06%)N2=0.9036+0.939×4%×79%=0.93327Nm3/Kg熟料(61.42%) 温度360℃、压力Pg=-335.0mmH2Om=1.9768×0.4203+0.804×0.10399+2.9265×0.00085+1.4289×0.06114+1.2505×0.93327=2.1714Kg/Kg熟料（8）C1筒出口烟气量=C2出口量+物理水量+漏风量+生料带入空气量=1.51955+0.0076+0.9390×4%+0.0469=1.61161Nm3/Kg熟料组成：CO2=0.4203Nm3/Kg熟料(26.08%)H2O=0.10399+0.0076=0.11159Nm3/Kg熟料(6.92%)SO2=0.00085Nm3/Kg熟料(0.05%)O2=0.06114+（0.939×4%+0.4469）×21%=1.00Nm3/Kg熟料(4.90%)N2=0.9036+0.939×4%×79%=0.93327Nm3/Kg熟料(62.05%)温度320℃、压力Pg=-415.0mmH2Om=1.9768×0.4203+0.804×0.11159+2.9265×0.00085+1.4289×0.0789+1.2505×1.00=2.2006Kg/Kg熟料表6.9烟气平衡表（见附录E）6．8分解炉结构设计6.8.1存在问题要使分解炉正常运转，必须解决两个问题： （1）在过剩系数不大的条件下，分解炉的燃料应能稳定地燃烧完全，以免增加熟料的烧成热耗。（2）分解炉内的燃料和生料应处于悬浮或浮腾状态，分散均匀，使炉内温度分布均匀稳定，不致造成局部高温和由此引起结皮，并使传热过程进行迅速，生料分解率达到要求。为了解决这两个问题，在设计分解炉时，除了正确选择生料、燃料、窑尾废气和二次空气的进口位置外，还需要选择适当的炉内风速，燃料燃烧时间。根据经验，大部分分解炉的炉内风速取5~10m/s（SF型较低为3~3.5m/s），气流在炉内的停滞时间为2s左右。表6.10各分解炉性能对比类型NSFNMFCRSPFLSMSCND-Dprepalqr(KJ/m3h)10.64×1059.24×1056.41×1057.08×1057.96×1057.96×1056.7754×105mV(Kg/m3h)506539474321229362Tg(s)1.5~24~52~32~32~31.5~22~3阻力-120-500-150-17080~12060~100-1406.8.2采用炉型本设计分解炉采用强化悬浮式分解炉，即RSP分解炉。其优越性已在6.3.2中详细叙述。6.8.3校核（1）平均热负荷：（6.50）==7.13×105KJ/m2hqV在范围6.6~14.0×105KJ/m2h内，符合要求。（2）单位容积产量：Kg/m3.h（3）气体停留时间：符合1.5~2.0s的要求物料停留时间Tm=6Tg=6×1.95=11.7s (5.8~6.4冷模实验)（4）炉温控制在900~950℃，空气过剩系数α=1.156．9预热器结构设计6.9.1选型目前国内外预热器主要有两大类：立筒和旋风筒。由于旋风筒热效率高，又普遍和预热器一起组成预分解窑。目前大多采用预分解窑。旋风筒的设计思想是在保证一定的分离效率前提下尽量减少系统阻力。基于上述原则，设计中采用以下措施满足要求：（1）为了使η>95%，C1筒采用双筒。其它级为降低阻力用单筒。（2）断面风速取5~6m/s（对分离效率有影响），目前随着技术的发展，可取超常范围2.6~6.6m/s。（3）一般b/a=0.5~0.6，但以为宜b/a=0.4~0.5。（4）C1筒高度L>a，中间各筒为0.5d，最后级为d/4。（5）旋风筒的柱体高度、锥体高度、锥角对分离效率影响小，但对阻力影响大。（6）设置散料器。（7）加装导流板，会降低预热器导流阻力，而且结构简单，易制造。6.9.2规格性能表6.11旋风筒规格性能表项目C1C2C3C4C5风筒个数21111型式长锥高效扁内筒低阻型同C2同C2同C2筒体直径(m)4.87.27.27.77.7旋风筒柱体高(m)7.265.515.516.018.45旋风筒锥体高(m)7.767.017.017.687.68旋风筒锥体角度(m)7563.567.573.573.5进风管有效尺寸(m)内筒高度(m)3.32.61.31.32.5出风管直径(m)2.173.143.143.343.34 内部装备导向叶片同C1同C1同C1导流板内衬厚度(mm)1502502502502506.9.3截面风速与出口风速（1）C1筒Q1=85.0993Nm3/Kg熟料截面风速：出口风速：（2）C2筒Q2=84.9652Nm3/Kg熟料截面风速：出口风速：（3）C3筒Q3=105.3377Nm3/Kg熟料截面风速：出口风速：（4）C4筒Q4=120.0200Nm3/Kg熟料截面风速：出口风速：（5）C5筒Q5=132.6133Nm3/Kg熟料截面风速：出口风速： 由以上的计算可以看出，旋风筒的截面风速较低。其原因主要是该系统为低阻、低压损型旋风筒，截面风速相对低一些。另外，由于该预热系统的内筒直径较大，空气过剩系数相对越小，废气量相对其它类型预热系统要少一点，一般在2.6~6.6范围内。6．10烧成系统主要附属设施选型6.10.1冷却机选型水泥熟料煅烧热工过程中，预热、烧成和冷却是三个不可分割的工艺环节，熟料冷却机是水泥回转窑不可缺少的重要配套设备。1选型熟料冷却机的选型，与所采用的煅烧工艺、窑的生产能力、冷却机的技术性能特点、冷却机的价格、以及操作人员的专业技术水平等多方面因素有关。冷却机性能的优劣可以从下面几个方面去衡量：（1）冷却机应有较高的热效率，既在尽可能少的空气量的情况下将熟料冷却到最低温度。（2）冷却机应具有适宜的耐久度，既长期安全运转。还应构造简单坚固，占地面积小，厂房低，维修方便。（3）应有利于环境保护。（4）应有较好的适应性。当窑的产量瞬间变化时，出冷却机的熟料的温度并无显著波动，同时还应适应熟料粒度的变化。（5）冷却机应对熟料的淬冷作用大，且二次风应该比较容易控制。篦式冷却机是一种骤冷式熟料冷却机。它具有较好的适应性，便于抽出热风向一切需要热风的地方提供热空气，且结构坚固，采用分段冷却，冷却效果好对熟料的骤冷特别好，总的说来，在热的利用率、冷却效果等方面，推动式冷却机优于其它型式冷却机。近30年来，篦式冷却机已经渐渐替代单筒冷却机和多筒冷却机。2规格性能本设计采用水平推动式冷却机3.05×22.5m。其内部装设水平篦板，它由固定篦板和活动篦板相间排列组成。生产能力2000t/h、出料温度：80℃+环境温度、料层厚度：600mm、篦床有效面积：60.3m2。冷却机与回转窑的相对位置： 国外推动式篦冷机对窑的偏移量为（0.15~0.18）D。冀东厂窑直径为4.9m，冷却机中心相对窑中心的偏移量为700mm（0.15D），因此我们选择冷却机对回转窑中心的偏移量为600mm。6.10.2窑尾废气系统（1）1#高温风机出1级筒风温度320℃、到风机入口温度310℃出1级筒风速Q=306375.48m3/h（考虑30%储备），Q=398264.72m3/h出1级筒压力.415mmH2O，考虑管道阻力20mmH2O，阻力为.435mmH2O由H标=H实×ρ标/ρ实=435×0.571/0.524=434.0172mmH2Oρ标为350℃烟气密度0.571g/m3、ρ实310℃烟气密度0.524g/m3风压储备系数1.2，风机风压474.0172×1.2=568.82mmH2O根据以上数据选用风机：BB24双吸、进风量：420000m3/h、风机压力：9010Pa、工作温度：350℃表6.13出口温度与阻力部位温度℃阻力mmH2O预热器出口320-415.01#高温风机入口310增湿塔入口300-50.0增湿塔出口150电收尘器入口140-85.0电收尘器出口1102#风机出口105-115.0烟囱100-25.06.10.3三次通道喷煤管表6.14三次通道喷煤管项目内风煤风外风比例%304030风速m/s80~12022~2470~90V内=30%×Vn1K=0.3×5217.69=1565.31m3/hV煤=40%×Vn1K=0.4×5217.69=2087.08m3/hV外=V内=1565.31m3/h取参数：煤风风速24m/s，内风风速100m/s，外风风速90m/s。 煤粉喷嘴直径：G=0.1271×84×103=10676.4Kg煤/h考虑20%储备G=10676.4×1.2=12811.687结论本文结合国内外在新型水泥窑系统的发展和国内现状，对一年产60万熟料生产线和42.5普通硅酸盐水泥的熟料烧成车间进行了设计。（1）本设计所选用的是窑外分解工艺，预热系统为洪堡型低压损五级预热器及RSP分解炉，这些设备已在实际生产在得到广泛应用，并取得了较好的效果。（2）对于预热器、分解炉的结构设计，采用先选型再校核的方法。设计中首先参照同类型窑预先选型，然后再通过计算进行校核，最后确定其类型和规格。（3）注重对系统节能的设计，采用三通道喷煤管，提高二次风量，外设三次风管，窑头罩出风，提高了三次风温，有利于分解炉中燃料的完全燃烧。（4）设计中对烟气平衡，回转窑及预热系统热耗进行了详细的计算，求出了各级预热器出口的废气量烟气组成，确定了各级预热器的温度和压力。（5）在工艺布置上，在满足要求的前提下，尽量减少建筑面积和建筑高度。 附录A烧成系统工艺流程图三次风去生料磨、煤磨来自生料库去矿渣烘干车间熟料库来自生料库 附录B风机熟料石膏矿渣水泥库水泥制备工艺流程图图 附录C窑尾热风原煤原煤仓风机去窑头去分解炉燃料仓煤粉制备工艺流程图原煤原煤仓窑尾热风 附录D石灰石粘土砂岩铁质校正原料铝质校正原料煤预均化堆场配料系统配料系统破碎机配料系统配料系统预均化堆场煤磨煤粉仓生料磨选粉机生料均化场预热器分解炉回转窑篦式冷却机熟料库配料系统破碎机配料系统烘干机混合材石膏水泥磨水泥库选粉系统辊压机包装或散装配料系统增湿塔热气热气热气（粗粉）（细粉）（粗粉）生产工艺流程图 附录E表6.9烟气平衡表 参考文献[1]金容容.水泥厂工艺设计概论.武汉：武汉工业大学出版社，1993.1～5[2]王伟.综合我国水泥工业技术发展及对未来的思索（一）水泥工程，2002，3：13～16[3]雷前治.新型干法窑发展中几个问题的思考中国水泥2005，7：8～9[4]刑东海.水泥厂工艺手册.北京：中国建筑工业出版社，1992.86～92[5]曹向东.琉璃河水泥厂200t/d窑系统技改实践.水泥，2005，1：18～19[6]周鸿锦.大型水泥集团现状建材发展导向2006，5：27～28[7]陈全德，兰明章.新型干法水泥技术原理与应用讲座　北京土业大学建材发展导向　2005，4：22～23[8]闫俊斌，陈君峰新型干法水泥窑的合理操作应用技术研究科技与经济2006，6：113～114[9]Austin,L.G.,Weymont,N.P.,Knobloch,O.,Thesimulationofair-sweptcementmill.In:ProceedingofEuropeansymposium.ParticleTechnology,Amsterdam.1980.[10]Zhang,Y.M.,Napier-Munn,T.J.,Effectsofparticlesizedistribution,surfaceareaandchemicalcompositiononPortlandcementstrength.PowderTechnology1995,83:245-252.[11]Pilevneli,C.C.,KhairunAziziMohdAzizli,Semi-BatchDryGrindingTestsofaPilotScaleVerticalStirredMill.In:ProceedingsofVIIIBalkanMineralProcessingConference.BelgradeYugoslavia.1999.[12]丁奇生.水泥熟料篦式冷却机的技术进步建材发展导向2005，3：66～67[13]魏平，王晓峰旋风预热器结构形式的改进水泥技术2006，3：51～52[14]朱祖培.水泥工艺过程的革新中国水泥2002，7：12～13[15]李德.施耐德DCS控制系统在水泥厂的应用，电器时代，2005，9：68～70[16]沈威黄文熙闵盘荣.水泥工艺学，武汉理工大学出版社1991，7：4~5[17]郝令旗.新型干法水泥生产技术的现状与发展新世纪论坛2004，4：8～9[18]宋寿顺，陈友德.新型干法水泥生产技术和立窑改造中国水泥2004，7：33～34[19]王伟.我国新型干法生产技术现状分析与发展思索.水泥工程，2003， 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独创声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:二〇一〇年九月二十日 毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定） 作者签名:二〇一〇年九月二十日 致谢时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。首先，我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。最后，我要感谢我的父母对我的关系和理解，如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持，我将无法顺利完成今天的学业。四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。学友情深，情同兄妹。四年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的抚养与培育。最后，我要特别感谢我的导师赵达睿老师、和研究生助教熊伟丽老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励，给了我很多解决问题的思路，在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助，帮助解决了不少的难点，使得论文能够及时完成，这里一并表示真诚的感谢。 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：　　　　　日　期：　　　　　指导教师签名：　　　　　日　　期：　　　　　使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：　　　　　日　期：　　　　　 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日 指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神□优□良□中□及格□不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度□优□良□中□及格□不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力□优□良□中□及格□不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性□优□良□中□及格□不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）指导教师：（签名）单位：（盖章）年月日 评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）评阅教师：（签名）单位：（盖章）年月日 中北大学2007届本科毕业设计说明书教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况□优□良□中□及格□不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况□优□良□中□及格□不及格3、学生答辩过程中的精神状态□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格评定成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）年月日教学系意见：系主任：（签名）年月日第2页共66页