毕业设计---日产5000t水泥熟料水泥厂烧成窑尾系统设计

1、日产5000t水泥熟料水泥厂烧成窑尾系统设计摘要本次的设计是设计日产5000吨水泥烧成窑尾系统，主要是对预热器及分解炉的设计。在提高产量、提高产品质量的指导思想下进行设计，因此采用悬浮窑外分解。难点在于预热器和分解炉的选择方面，选型如何能在达到生产能力的要求下还能尽量减少对电能的消耗。本次设计重点论述了水泥厂烧成车间。通过综合选择了高产、低电耗、环保的工艺流程。其中包括回转窑、预热器、分解炉的选型和生产能力的标定等，然后通过对这些设备的通风量的计算来进行其它附属设备（袋式收尘器及斗提等）的计算和选型。关键字：预热器 分解炉 烧成工艺流程AbstractThis design is the de

2、sign nissan 5000 tons of cement firing preheater system, is mainly to the preheater and decomposition furnace design. In the increase yield, improve product quality guiding ideology to carry on the design, so the decomposition in suspension kiln. The difficulty preheater and the choice of decomposin

3、g furnace, how can the selection in the request of the ability to achieve production can decrease as far as possible to the electric power consumption. This paper focuses on the design of the cement firing workshop. Through the comprehensive choose the high yield, low power consumption, environmenta

4、l protection process flow. Including rotary kiln, preheater, decomposition of the selection of the furnace and production capacity, etc., and then through the calibration of the equipment of ventilation calculation for other ancillary equipment (bag dust collector and bucket, etc.) of the calculatio

5、n and selectionKey word: Preheater Decomposition Burning into processBurning into process Burning into process目录前言- 5 -第一章 概论- 9 -1.1 设计任务及其依据，论述所生产产品的意义和价值- 9 -1.3 窑的选型及标定- 12 -第二章 配料及物料平衡计算- 16 -2.1基本条件：- 16 -2.2本厂原料配比- 16 -2.3 计算白生料化学成分（采用荧光分析仪）- 16 -2.4 计算灼烧基生料化学成分- 16 -2.5 计算熟料标准煤耗- 17 -2.6计算煤灰

6、掺入量- 17 -2.7计算熟料化学成分（%）- 17 -2.8计算率值- 17 -2.9 计算熟料料耗- 17 -2.10计算实物煤耗- 18 -2.11 计算干基实际消耗定额- 18 -2.12 计算湿基实际消耗定额- 18 -2.13计算湿物料配合比- 18 -2.14编制物料平衡表：- 19 -第三章 总平面布置和工艺流程- 20 -3.1 水泥总平面设计的步骤- 20 -3.2 工艺设计的基本原则和程序- 21 -3.3水泥生产工艺流程- 22 -3.4重点车间设计- 26 -第四章 主机设备选型计算- 28 -4.1窑尾烧成系统- 28 -3.2收尘设备- 30 -4.3 输送设备

7、- 31 -4.4煤磨- 34 -4.5 主机能力平衡表- 35 -第五章 结论- 36 -第六章 致谢- 37 -参考文献- 38 -附录- 40 -前言次设计的目的在于培养我们综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能，提高分析、解决实际问题能力；提高查阅文献和收集资料的能力，计算机技术和外语应用能力；使我们系统而又熟练地掌握水泥厂工艺流程，具有进行水泥厂主要车间初步设计计算、编写设计说明书等工作能力；进而培养学生创新精神和实践能力，为今后的实际工作打基础。本次的设计是设计日产5000吨水泥烧成窑尾系统，主要是对预热器及分解炉的设计。在提高产量、提高产品质量的指导思想下进行设计，因此采用悬

8、浮窑外分解。难点在于预热器和分解炉的选择方面，选型如何能在达到生产能力的要求下还能尽量减少对电能的消耗。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窑尾系统工艺设计。通过本设计对大学所学知识进行系统应用。培养学生综合运用所学的基本理论、基本知识和基本技能分析解决实际问题的能力，帮助学生建立正确的设计思想和严谨的科学作风，进一步提高外语水平、写作水平和使用计算机的能力。通过毕业设计使学生受到专业技术人才所必须的综合训练和独立工作能力的培养。本次设计的设计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。因此有必要对窑尾的设备及其发展进行了解。水泥生产自

9、1824年诞生以来，170年问生产技术历经多次变革。作为水泥熟料的煅烧设备，开始是间歇作业的土立窑1885年出现了回转窑。以后在回转窑规格不断扩大的同时，窑的型式和结构也都有新的发展，除直筒窑外，曾出现过窑头扩大，窑尾扩大及两端扩大的窑型，窑尾曾装设了各种热交换装置，如格子式热交换器，悬挂链条等。1930年德国伯力鸠斯公司研制了立波尔窑，用于半干法生产 1950年联邦德国洪堡公司研制成功悬浮预热器窑，称洪堡窑。1971年日本石川岛公司和秩父水泥公司研制成功预分解法，称sF法。特别是六十年代以来，悬浮预热器窑发展很快，各种悬浮预热器相继出现，并且日趋大型化。七十年代初，窑外分解技术出现后，更加受

10、到世界各国的重视，并且很快出现了许多各具特点的预分解技术。与此同时，生料制备、水泥粉磨等各种水泥生产技术装备，也与之配套，同步发展，现代电子技术及科学管理方法在水泥工业生产中电得到了广泛应用。以悬浮预热和窑外分解技术为核心的新型干法水泥生产，采用了现代最新的水泥生产工艺和装备，正在逐步取代湿法、老式干法及半干法生产、独占鏊头，把水泥工业生产推向一个新的阶段。当代水泥预分解技术仍占主导地位 新烧成工艺不断开发。预分解窑问世2o多年来发展十分迅速，除分解炉本身在不断改进、更新完善外，同时也发展到整个烧成系统，极大地促进了回转窑、悬浮预热器、冷却机等烧成技术的研究与发展。1 改进分解炉结构，进一步发

11、挥其效能自第一台SF型分解炉问世以来，至今已有20余种型式 近几年，随着预分解技术的发展、成熟以及减少NOx的需要 各种类型的分解炉技术相互渗透在不断地改进完善之中。除近几年人们熟知的sFNsFcsF、KsVNKSV、MFC-NMFC等分解炉不断发展、积极改进外，另外如丹麦的SLC炉、日本宇部的NKSV炉，法国CLE公司的RSP炉(引进小野田技术)等都进行了不同程度的改进 这些改进都在不同程度上达到了延长物料停留时间，加强热交换作用，增大劣质燃料应用范围，提高入窑分解率，减低炉内压降以及减少高温NOx形成等目的。2 采用5级预热器及高效低阻旋风筒，进一步降低能耗近年来，在能源危机及重视能源利用

12、的国家的水泥工业发展中，扳力推荐并发晨5级旋风预热器技术。5级比4级出口温度可降低30c以上热耗降低84126KJkg熟料。5级系统降低能耗的关键是旋风筒，因此预热器技术较为先进国家的设备制造厂均开发有独自的高效低阻旋风筒。目前已有经过改进的4级预热器压降为21KPa，5级压降为30KPa。据资料介绍丹麦FL史密斯及德国伯力鸠斯等公司均已达到了如此的效果 另外伯力鸠斯公司在法国的子公司还开发了可能是世界上首次采用的6级旋风预热器，预热器压降仍可达30KPa，该系统于9o年底在韩国水泥厂投入运行。3 充分利用废气余热、节约能源在以往的废气余热利用中，大多数作为原料与煤的烘干热源，但利用率甚低(为

13、2O 左右)，大部分作为废气被排空 近儿年为充分利用烧成系统的废气余热，日本等国已开发出中低温余热锅炉发电技术取得了较好的经济效益目前中低温余热发电主要有两种型式，一种是利用预热器的废气锅炉和篦冷机的废气锅炉联合发电型式，应用较为普遍，这种型式可有两种发电方法，邵把两种废气锅炉串联或串并联结合使用，后者由于热利用率较高，目前采用的较多；发电量一般为30KWht熟料左右，另一种是利用预热器或篦冷机废气锅炉独自发电型式，预热器废气发电量一般为20KWht熟料左右，篦冷机废气发电量为510KWht熟料左右。另外对窑旁路放风系统，也可作单独的或与上述两种形式相结合的余热发电系统。  

14、; 工艺流程：从窑头冷却机抽出来的废气经沉降室过滤掉大颗粒的粉尘后进人AQC余热锅炉进行热交换，热交换后的低温废气经电收尘器由风机经烟囱排人气沉降室和AQC余热锅炉产生的粉尘颗粒经卸灰阀由链式输送机输送至熟料库。4 在设备大型化的同时，寻求合理规模随着新工艺及设备制造技术的发展，水泥回转窑直径已发展到7m 以上，单机日产量已达9000t。自七十年代窑外分解技术出现之后，窑的规格投有同产量成比例增加，但单机产量却大幅度提高。目前，世界上撮大规格的回转窑是美国的 76264691×232m湿法窑；单机产量最大的是日本宇部水泥公司伊佐水泥厂的 62×l25m，日产900

15、0t的KsV型预分解窑。目前直径在45m，日产20004000t级预分解窑，在世界各国已普遍采用。设备大型化是过去多年来国外水泥工业发展中的一个突出特点，它具有占地面积小，设备投资省、劳动生产率高，管理简单，热耗步，成本低，以及便于实现自动化等优点。所以国外新建的水泥厂，有不少都是由大型设备组成的单一生产线。但是，设备大型化的发展也不是投有限度的，例如，超大零件运输困难，备配件费用增加，窑衬寿命缩短等，因此窑的规格也很难再进一步增大。各个国家必须结合本国工业发展水平。设备制造技术，交通运输和水泥供应情况。研究本国水泥工业发展及设备大型化问题，综合考虑各种技术经济指标进行权衡。以寻求设备大型化及

16、生产的合理规模。目前，一般认为，日产5000t预分解窑比较适宜。5 实现稳定生产和操作控制自动化预分解窑的生产特性。要求持续的稳定生中产。为了适应稳定生产的要求，近年来，世界各国除在预分解窑系统广泛采用电子计算机及自动化仪表，力求实现操作控制自动化外，同时十分重视采用原料预均化、生料均化、原料自动配料等原料制备新技术与其相匹配。由于窑的稳定生产和操作控制自动化的实现，已完垒改变了过去靠人工“看火”的经验操作状况。本设计的指导思想：.节能减排是主旨，提高质量和产量是最终目的。设计路线 本次设计有两种设计方案：1.悬浮预热器 2 . 熟料烧成系统由回转窑、双系列5级低压损旋风预热器和NSTI型五级

17、双系列预热器+在线分解炉；日产熟料5000吨，熟料热耗3178kJ/kg.熟料。 烧成工艺简述如下：自生料均化库来的生料由斗提送入C1与C2旋风筒的联结风管，由热风带入C1筒，物料自上而下依次进入C1、C2、C3、C4、分解炉、C5旋风筒入窑。热风自下而上最后经C1筒入高温风机。 由高温风机出来的热风一部分入增湿塔，另一部分做为生料磨的烘干热源，最后入窑尾电收尘器经烟囱排入大气。熟料煅烧采用1台4.8×72m回转窑，三档支撑，斜度为3.5%，转速0.353.5r/min。窑头及分解炉均配有多通道的煤粉燃烧器。 5级旋风预热器中除C1筒处，其余全是低压损型旋风筒，在保持分离效率不变的条

18、件下，可使旋风筒本身阻力降低40%。包括分解炉在内整个预分解系统阻力控制在4800Pa以下。 窑与分解炉用煤比例为40%:60%，出预热器废气温度为320350。 预热器易堵部位设有捅料清灰孔和空气炮，各级旋风筒锥体部分均设有双环压缩空气吹扫系统。通过控制程序可实现定时自动吹扫，根据堵塞信号自行进行喷吹清堵，喷吹无效时则自动报警。 第一章 概论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吨水泥熟料水泥厂烧成窑尾系统工艺设计 1.1.2 设计的目的及意义设计的目的在于培养我们综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能，提高分析、解决实际问题能力；提高查阅

19、文献和收集资料的能力，计算机技术和外语应用能力；使我们系统而又熟练地掌握水泥厂工艺流程，具有进行水泥厂主要车间初步设计计算、编写设计说明书等工作能力；进而培养学生创新精神和实践能力，为今后的实际工作打基础。本次的设计是设计日产5000吨水泥烧成窑尾系统，主要是对预热器及分解炉的设计。在提高产量、提高产品质量的指导思想下进行设计，因此采用悬浮窑外分解。难点在于预热器和分解炉的选择方面，选型如何能在达到生产能力的要求下还能尽量减少对电能的消耗。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窑尾系统工艺设计。通过本设计对大学所学知识进行系统应用。培养学生综合运用所学的基本理论、基本知

20、识和基本技能分析解决实际问题的能力，帮助学生建立正确的设计思想和严谨的科学作风，进一步提高外语水平、写作水平和使用计算机的能力。通过毕业设计使学生受到专业技术人才所必须的综合训练和独立工作能力的培养。本次设计的设计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。因此有必要对窑尾的设备及其发展进行了解。本设计的指导思想：.节能减排是主旨，提高质量和产量是最终目的。设计路线 本次设计有两种设计方案：1.悬浮预热器 2 . 熟料烧成系统由回转窑、双系列5级低压损旋风预热器和NSTI型五级双系列预热器+在线分解炉；日产熟料5000吨，熟料热耗3178kJ/kg.熟料。 烧成

21、工艺简述如下：自生料均化库来的生料由斗提送入C1与C2旋风筒的联结风管，由热风带入C1筒，物料自上而下依次进入C1、C2、C3、C4、分解炉、C5旋风筒入窑。热风自下而上最后经C1筒入高温风机。 由高温风机出来的热风一部分入增湿塔，另一部分做为生料磨的烘干热源，最后入窑尾电收尘器经烟囱排入大气。熟料煅烧采用1台4.8×72m回转窑，三档支撑，斜度为3.5%，转速0.353.5r/min。窑头及分解炉均配有多通道的煤粉燃烧器。 5级旋风预热器中除C1筒处，其余全是低压损型旋风筒，在保持分离效率不变的条件下，可使旋风筒本身阻力降低40%。包括分解炉在内整个预分解系统阻力控制在4800Pa

22、以下。 窑与分解炉用煤比例为40%:60%，出预热器废气温度为320350。 预热器易堵部位设有捅料清灰孔和空气炮，各级旋风筒锥体部分均设有双环压缩空气吹扫系统。通过控制程序可实现定时自动吹扫，根据堵塞信号自行进行喷吹清堵，喷吹无效时则自动报警。 1.2 厂址的选择概述水泥厂厂址选择工作是可行性研究工作的重要环节，在提交可行性研究报告的同时，应同时提交厂址选择报告。工业企业及其所属工人村的建设地选择是工厂建设的重要环节。厂址选择的合理与否，将直接影响工厂建设的投资建设进度，同时也长期影响工厂投资后的生产、管理和工厂今后的发展。因而，对于新建项目的厂址选择，必须予以足够的重视。厂址选择工作，一般

23、是由负责编制可行性研究的单位按厂址选择不同阶段的要求，提出工程水文地质初堪、地形的测量、环境影响初评、厂外交通供水供电供油等。具备以上条件后，由筹建单位组织各有关部门进行厂址预选工作。可行性报告编制单位应根据项目建设和生产的各项要求进行技术、经济和社会等因素的全面分析论证，经多方案比较后，推荐最佳厂址方案和后备厂址方案以及生活区位置，提交厂址选择报告，报主管部门终审。厂址选择工作是一项综合性工作，需要有关专业有经验的技术人员参加，一般包括：技术经济专业、总图运输专业、原料专业、采矿专业、工艺专业、水道专业、环保专业、电气专业等。a.工厂总平面布置应有以下指标： 工厂生产区和厂前区占地面积； 用

24、水及用电量； 生产用的基本原料、燃料数量； 运入及运出的物料周转量； 建厂用的主要建筑材料用量； 工厂生产区和厂前区的基建投资以及必要的各项扩大技术经济指标等。b. 影响厂址选择的主要因素： 厂址靠近主要原料基地； 厂址靠近铁路接轨车站； 在有水运条件的地区，应尽量考虑利用水运及建设码头的可能性，厂址最好靠近主航道的一侧； 厂址尽量靠近水源； 厂址应靠近电源； 厂址应有足够的建厂场地，但必须坚持贯彻国家节约用地方针政策。尽可能利用荒山野地。 厂址地形最好是宽阔平坦，并捎带倾斜，以利简化工厂的竖向布置与减少平地的土石方量，并利于排水； 工程地址条件。尽量避免死断层、溶洞、滑坡等； 水文地质条件；

25、 雨水、污水排出的可能； 地震，一般6级以下地区不考虑防震措施，6度以上地区要考虑设防震和抗震措施。9度以上地区不宜建厂； 大件设备的运输；与其他方面协作。c. 厂址选择报告的内容和深度要求： 厂址选择的依据； 各厂址的具体位置、地形、地势和占用土地情况； 各厂址的建设条件、交通情况、工程、水文地质、地震烈度、供电供水、防洪要求和施工条件等； 工厂的位置和居民区、车站、矿山、附近居民点或企业之间的关系是否合理； 对环境保护和生态平衡的预评价； 协作条件； 厂址建设投资和经营费用的比较；附图（工厂总平面图）。 1.3 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

26、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。1.3.1 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。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

27、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。1.3.2 窑的选型计算由生产要求，选用4.8×74的新型干法窑（产量5000 t/d左右）4.8×74回转窑的窑型技术参数如表1-1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4.8×72 t

28、/d4.8723.5%0.3693.6911.45630753档1.3.3 回转窑产量的标定1.3.3.1 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 D4.8m；有效长度 L72m；当D=45m时；所选用耐火砖厚度为0.18m。有效内径DiD4.82×0.184.44m由回转窑产量称定公式：。1.3.3.2 实际例子（现实生产中4.8×74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4

29、.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4.8×72窑外分解系统回转窑日产熟料量为5000吨。1.3.3.3 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。1.3.3.4 窑的年利用率不同窑的年利用率可参考以