以生产能力为5000td水泥熟料带DD预分解炉的预分解窑的设计.doc

目 录绪论2设计课题3一.窑规格的计算 4二.物料平衡与热平衡计算 5原始资料51物料平衡计算61.1收入项目 81.2支出项目 122热平衡计算152.1收入项目152.2支出项目182.3收支热量平衡总方程19三.主要热工技术参数计算20四. 核 算21五 .工艺布置图 22六 .结束语22七 .参考文献23绪 论近年来，随着多种先进设备在水泥行业的广泛应用，我国的水泥产量就一直名列世界首位，然而其生产技术与装备水平的发展却长期处于滞后状态。在原国家建材局的正确领导下，经过全国各大水泥设计研究院等工作人员的坚持不懈的努力，我国水泥工业终于激发了一个质的飞跃，预分解窑水泥技术掀起了一股巨大的发展浪潮。以预分解窑为代表的新型干法水泥生产技术是国际公认的代表当代技术发展水平的水泥生产方法。具有生产能力大、自动化程度高、产品质量高和环境效益好等一系列优点，成为当今世界水泥工业生产的主要技术。为了提高对预分解窑技术的理解和应用水平，本人在老师的指导下本着提高生产技术，满足工艺要求的本质，对水泥回转窑方面做了设计和改动，以便能满足生产所要求，提高本人对该先进技术的实际应用能力。 本次的设计的课题是：以生产能力为5000t/d水泥熟料带DD预分解炉的预分解窑的设计。本设计主要分几个部分：第一部分为窑规格的设计计算，第二部分物料平衡和热平衡的计算，第三部分为主要热工技术参数的计算,第四部分为核算，第五部分为工艺布置图1#图纸一张。 在此次设计中得到王玉江、李海涛、阳勇福、张相红等老师的指导和大力支持，在此表示感谢。 由于本人水平有限，课程设计书中错误在所难免，有不当之处希望老师、读者予以指正。 设计者：李利 2008年4月设计课题5000t/d水泥熟料带DD型分解炉的NSP窑的设计原始资料依据收集技术资料自主选用,对工艺参数应予以必要说明1、 课程内容及要求:1 窑的规格的计算确定2 物料平衡计算与热平衡计算3 主要热工技术参数的计算4 NSP窑初步设计:工艺布置与工艺布置图2、 课题任务及工作量1 设计说明书(不少于1万字,打印,计算草稿)2 NSP窑初步设计工艺布置图(1号图纸1张,手画)原始资料可参照新型干法水泥生产技术与设备P206提供的数据，并做部分修改： 窑型为带DD型分解炉5000t/d的NSP窑h.改用斗式提升机输送物料；j.废气出预热器温度:340;k.飞灰出预热器温度:300;一、窑的规格的计算确定: 已知:G=5000t/d=208.33t/h窑的有效直径Di=(Di:窑的有效内径,m; G:窑的设计产量t/d; K系数, t/(dm3),(50到60选)当K分别取60,55,50时Di1=4.37 Di2=4.50 Di3=4.46窑长由L/Di=15.36Di0.07923 (L/D长径比)求得L1=75.0m L2=77.9m L3=80.0m窑的公称直径窑公称直径D=Di+2(为耐火砖的厚度取220mm)D1=4.81m D2=4.94m D3=5.08m窑的产量由G=8.491Di2.328L0.68G1=4955t/d G2=5448t/d G3=5953t/d长径比现代NSP窑长径比L/D为1115之间(21世纪水泥导报)L1/D1=15.6 L2/D2=15.8 L3/D3=15.7注:考虑现代窑生产格5000t/d,一般为4.8m*72m 4.8m*74m;又因为公式Di=知K值越小，Di越大,也越大,窑的燃烧能力强,热负荷小,适合于小规模生产(2000 t/d),对于普通原料该公式是通用的,但对于要求窑热负荷小,产量大生产(5000 t/d)来说,而且实际生产中有匹配的分解炉煅烧能力强,因此回转窑的燃烧能力就不需要那么强,再加上生产的稳定性综合考虑,互相校验,应选取K值较大且窑长较短的窑型.因此K取60长度根据现代生产实际选取74m.验证如下: G=8.491*(4.37+0.04)2.328740.68=5015 t/d在允许波动范围内(0.2)满足生产需要,所以窑规格4.8m*74m,L/D=74/4.8=15符合(1115)要求。 在窑设计中为降低生产成本尽可能缩短窑长,因为窑过长会降低效率,过短会影响物料的换热甚至会影响生料煅烧,降低窑的生产能力,所以L要适当选取;当窑长选择72米时经计算能满足日产5000t的要求,但Di的波动(0.07)与74米窑相比(0.04)波动较大。综合考虑,选择4.8m*74m较合理。二、物料平衡与热平衡计算：1、原始资料：窑型为5000t/d带DD型分解炉的NSP窑；生产品种为普通硅酸盐水泥熟料；物料化学成分见表一；燃料元素分析和工业分析及发热量见表二与表三；表（一） 物料化学成分 单位：成分项目烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3其它总和干生料35.8813.273.032.0944.680.290.160.60100.00熟料022.485.543.7966.830.590.050.72100.00煤灰051.6031.794.163.620.682.205.95100.00表（二） 燃料元素分析 单位：CyHySyNyOyAyWy60.103.960.350.977.9125.711.00表（三）工业分析及发热量 单位： AyVyF.CyWyQyDW/(kJ/kg)25.7128.3644.931.0023614温度：a：入预热器生料温度：50；b：入窑回灰温度：50；c：入窑一次空气温度：30；d：入窑二次空气温度：950；e：环境温度：30；f：入窑、分解炉燃料温度：60；g：入分解炉二次空气温度：740；h：斗式提升机输送生料空气温度：50；i：熟料出窑温度：1360；j：废气出预热器温度：340；k：飞灰出预热器温度：300；入窑风量比()=一次空气(K1):二次空气(K2):窑头漏风(K3)=15:80:5；燃料比(%)=回转窑(Ky):分解炉(KF)=40:60；出预热器飞灰量:0.1kg/kg熟料；出预热器飞灰烧失量:35.20%；各处过剩空气系数。窑尾:ay=1.05；分解炉混合室出口:aL1.15；预热器出口:af=1.40；其中，预热器漏风量占理论空气量的比例为K40.16；分解炉及窑尾漏风（包括分解炉一次空气量）占分解炉用燃料理论空气量的比例K50.05；电收尘和增湿塔综合收尘效率为99.6；熟料形成热:1736.9 kJ/kg熟料；系统表面散热损失:460 kJ/kg熟料；生料水分:0.2；窑的产量5000t/d（或208.33t/h）.2:【解】物料平衡与热平衡计算步骤如下: 图1 物料平衡图 图2 热量平衡图2.1 基准和范围：基准:1kg熟料，温度:0:范围:回转窑分解炉预热器系统.根据确定的基准和范围,绘制物料平衡图(见上图1)、热量平衡图(见上图2). 物料平衡计算如下.收入项目 燃料总消耗量mr(kg/kg)其中,窑头燃料量myr=Kymr,分解炉燃料量mFr=KFmr. 生料消耗量、入预热器物料量a干生料理论消耗量mgsL1.5600.401mr( kg/kg熟料)式中 a燃料灰分掺入量，%.mgsl干生料理论消耗量，kg/kg熟料;Aar燃料应用基灰分含量, %.Ls生料的烧失量；b出电收尘飞损量及回灰量： myh=mfh-mFh mFhmfh(1-h) myh=mfh.h式中：myh入窑回灰量，kg/kg熟料mfh出预热器飞灰损失量，kg/kg熟料mFh出收尘器飞灰损失量，kg/kg熟料h收尘器增湿塔综合收尘效率, mFhmfh(1-h)=0.10(1-0.996)=0.0004 ( kg/kg熟料) myh=mfh-mFh=0.10-0.0004=0.10( kg/kg熟料)c.考虑飞损后干生料实际消耗量：mgs=mgsL+mFh=1.560-0.401mr+0.0004 =1.560-0.401mr ( kg/kg熟料)式中: mgs考虑飞损后干生料的实际消耗量, kg/kg熟料Lfh飞灰烧失量，d考虑飞损后生料实际消耗量： msmgs msmgs(1.560-0.401mr) 1.5630.402mr ( kg/kg熟料)式中: ms考虑飞损后生料实际消耗量, kg/kg熟料WS生料中的水分含量,%e.入预热器物料量： 入预热器物料量msmyh1.5630.402mr0.100 1.6630.402mr ( kg/kg熟料) 入窑系统空气量：a 燃料燃烧理论空气量Lk0.089Cy+0.267Hy+0.033(Sy-Oy) 0.08960.10+0.2673.96+0.033(0.35-7.91) 6.157m3/kg煤(标准状态)mlk1.293Vlk1.2936.1577.961kg/kg煤式中: Lk燃料燃烧理论干空气量，m3/kg煤(标准状态)mlk燃料燃烧理论干空气量，kg/kg煤Cy，Hy，Sy，Oy燃烧应用基元素分析组成，%b 入窑实际干空气量ykaylkmyraylkymr1.056.1570.40mr2.586mr m3/kg(标准状态) myk1.293Vyk1.2932.586mr3.344mr ( kg/kg熟料)其中，入窑一次空气量、二次空气量及漏风量分别是 Vyk1K1Vyk0.15Vyk m3/kg(标态) Vyk2K2Vyk0.80Vyk m3/kg(标态) Vlok1K3Vyk0.05Vyk m3/kg(标态)式中： myk入窑实际干空气量，kg/kg熟料Vyk入窑实际干空气量，m3/kg(标态) ay窑尾空气过剩系数。c 分解炉从冷却机抽空气量： 出分解炉混合室过剩空气量 V1(aL-1)Vlkmr(1.15-1)6.157mr0.924mr m3/kg(标态) 分解炉燃料燃烧空气量 V2VlkmFrVlkKFmr6.1570.60mr3.694mr m3/kg(标态) 窑尾过剩空气量 V3(ay1)Vlkmyr(ay1)VlkKymr(1.05-1)6.1570.40mr0.123mr m3/kg(标态) 分解炉及窑尾漏入空气量 V4K5VlkmFrK5VlkKFmr0.056.1570.60mr0.185mr m3/kg(标态) 分解炉冷却机抽空气量 VF2kV1V2V3V40.924mr3.694mr0.123mr0.185mr 4.310mr m3/kg(标态)mF2k1.293VF2k1.2934.310mr5.573mr kg/kgd 漏入空气量 预热器漏入空气量为V5K4Vlkmr0.166.157mr0.985mr m3/kg(标态) 窑尾系统混入空气总量为 Vlok2V4V50.185mr0.985mr1.170mr m3/kg(标态) 全系统漏入空气量为 VlokVlok1Vlok20.052.586mr1.170mr1.299mr m3/kg(标态)mlok1.293Vlok1.2931.299mr1.680mr kg/kg式中：Vlok窑尾系统漏风量，m3/kg(标态)mlok窑尾系统漏风量，kg/kg熟料支出项目：熟料量：msh=1kg出预热器废气量a. 生料中物理水含量mwsms(1.5630.402mr)0.0030.001mr kg/kg Vws0.0040.001mr m3/kg(标态)式中：mws生料中物理水含量，kg/kg熟料 Vws生料中物理水含量，m3/kg(标态) 0.804为水蒸气密度，b. 生料中化学水含量mhs0.00353mgsAl2O3s0.00353(1.5600.401mr)3.03 0.0170.004mr kg/kgVhs0.0210.005mr m3/kg(标态)式中： Vhs生料中化学水含量，m3/kg(标态)Al2O3s干生料中Al2O3含量，%c.生料分解放出CO2气体量CO2CaOsMgOs44.680.2935.42mgsmff(1.5600.401mr)0.00040.5520.142mr kg/kg熟料0.2800.072mr m3/kg(标态)式中：生料分解放出CO2气体量，m3/kg(标态) 生料分解放出CO2气体量，kg/kg熟料 CO2干生料中CO2气体含量，% CaOs，MgOs干生料中CaO，MgO含量，%d.燃料燃烧生成理论烟气量 1.122mr m3/kg(标态)4.872mr m3/kg(标态) m3/kg(标态) m3/kg(标态) m3/Kg(标态) kg/kg熟料e.烟气中过剩空气量 m3/kg(标态) kg/kg熟料其中，有 m3/kg(标态) kg/kg熟料 m3/kg(标态) kg/kg熟料f总废气量0.3058.837mr m3/kg(标态) 出预热器飞灰量 mfh0.100 kg/kg熟料 热量平衡计算如下：收入项目燃料燃烧生成热 QRrmrQnet,ar23614mrkJ/kg熟料燃料带入显热 kJ/kg熟料 【060时熟料平均比热容Cr1.154 kJ/(kg)】式中：Cr燃料的比热，kJ/(kg) tr燃料入窑温度， 生料带入热量 【050时，水的平均比热容Cw4.182 kJ/(kg)，干生料平均比热容Cs0.878 kJ/(kg)】 入窑回灰带入热量 【050时，回灰平均比热容Cyh0.836 kJ/(kg)】 空气带入热量a. 入窑一次空气带入热量 【030时，空气平均比热容Cylk1.298 kJ/(kg)】b. 入窑二次空气带入热量 【0950时，空气平均比热容Cy2k1.403 kJ/(kg)】c. 入分解炉二次空气带入热量 【0740时，空气平均比热容CF2k1.377 kJ/(kg)】d. 系统漏风带入热量 【030时，空气平均比热容Clok1.298kJ/(kg)】总收入热量 支出项目 熟料形成热 蒸发生料中水分耗热量 【50时，水的汽化热qqh2380kJ/kg】 废气带走热量 熟料 【0340时，各气体平均比热容(标准状态下)：kJ /(m3)； kJ /(m3)； kJ /(m3)； kJ /(m3)； kJ/(m3)】 出窑熟料带走热量【01360时，熟料平均比热容Csh1.078 kJ/(kg)】 出预热器飞灰带走热量【0300时，飞灰平均比热容Cfh0.895 kJ/(kg)】 系统表面散热损失 QB460 kJ/kg熟料支出总热量为QzcQshQssQfQyshQfhQB 1736.9(47.6011.9mr)(196.054222.7mr)1466.126.850460 3933.54210.8mr kJ/kg熟料列出收支热量平衡方程式 QzsQzc 73.29130880.3mr3933.54210.8mr求得 mr0.1447kg/kg熟料即烧成1Kg熟料需要消耗0.1447kg燃料。求得燃料消耗量后，即可列出物料平衡(见表一)和热量平衡表(见表二)。表一 物料平衡表 单位：kg/kg熟料收入项目数量支出项目数量燃料消耗量0.1454.45熟料量129.67入预热器生料量1.60549.25出预热器飞灰量0.1002.97入窑实际干空气量0.48414.85出预热器废气量分解炉抽空气量0.80624.73生料中物理水量0.0030.09生料中化学水量0.0160.47窑尾系统漏入空气量0.2196.72生料分解CO2量0.53115.76燃料燃烧理论烟气量1.25937.36烟气中过剩空气量0.46113.68合计3.259100.00合计3.370100.00 表二 热量平衡表 单位：kJ/kg熟料收入项目数量支出项目数量燃料燃烧热3416.975.24熟料形成热1736.938.23燃料显热10.00.22蒸发生料水分耗热45.91.01生料带入热66.51.46废气带出热量807.117.77回灰带入热4.20.09熟料带出热量1466.132.27入窑一次空气带入热2.20.05飞灰带出热量26.90.59入窑二次空气带入热399.08.79系统散热损失460.010.13入分解炉空气带入热635.513.99系统总漏风带入热7.30.16合计4541.6100.00合计4542.9100.00三、主要热工技术参数的计算 熟料单位烧成热耗为 QrRmrQnet,ar236140.14473416.95kJ/kg熟料 熟料烧成热效率 窑的发热能力为 燃烧带衬砖断面热负荷为四、核算燃烧带截面热负荷（一般6.3*103KW/m2产量：kg/sq=5.2103（kw/m2）燃烧带的标况风速的核算（一般2Nm/swi=1.26Nm/s窑尾风速（Wt10m/s）烟室温度取为10500CWt=7.38Nm/s经计算以上核算符合要求窑产量的标定举例如下: 表一工厂名设计产量（t/d）实际产量(t/d)窑直径m窑长m容积m3产量kg/m3*h铜陵海螺2线500055004.80741094.71209.45烟台东华500053004.80741069.64214.36由公式G=8.491Di2.328L0.68 得: G=8.4914.42.328740.68=5015t/d可见:型号4.8m74m的窑符合要求设计的产量5000t/d。熟料烧成系统是新型干法水泥生产线的