5000t新型干法水泥生产线回转窑工艺的设计说明书94624

1、设计时间：2011.12.19 2012.01.06X X理工学院课程设计说明书课程名称：新型干法水泥生产技术与设备设计题目：5000t/d新型干法水泥生产线回转窑工艺设计专 业：无机非金属材料工程班级：学号：姓名：成绩：指导教师（签名）：下载可编辑.专业.整理.原始资料、物料化学成分（）成分项；1LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3其它合计干生料35.8213.232.972.0544.620.250.160.90100熟料022.345.383.6566.670.580.061.32100煤灰051.6031.794.143.620.662.295.90100、煤的工业分

2、析及元素分析（）工业分析（）Qnet,ar (kJ/kg )MarF.CarAarVar1.0044.7825.5628.6624200兀素分析（%）CarHarOarNarSarAarWar60.103.967.910.970.3525.711.00三、热工参数1、温度。入预热器生料温度：50 C；入窑回灰温度：50 C；入窑一次风温度：25 C；入窑二次风温度：1100C；环境温度：25 C；入窑、分解炉燃料温度：60 C；入分解炉三 次风温度：900 C；出窑熟料温度：1360C；废气出预热器温度：330 C；出预热器飞灰温 度：300 C 0窑尾气体温度：1100 C。2、入窑风量比（

3、）。 一次风（K 1）:二次风（K2）:窑头漏风（K3）=10:85:5。3、燃料比（）。回转窑（Ky）:分解炉（Kf=40:60。4、出预热器飞灰量。0.1kg/kg熟料。5、出预热器飞灰烧失量。35.20% 06、各处空气过剩系数。窑尾，ay=1.05分解炉出口=1.15预热器出口 af=1.40。7、入窑生料采用提升机输送。8、漏风。预热器漏风量占理论空气的比例K4=0.16;提升机带入空气量忽略；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K6=0.05 o9、袋收尘器和增湿塔综合收尘效率为99.9%。10、熟料形成热。根据简易公式（6-20）计算。11、系

4、统表面散热损失。460kJ/kg熟料。12、生料水分。0.2%。13、窑的设计产量。5000t/d。目 录前言4一、物料平衡、热平衡计算 5物料平衡计算5收入项目5支出项目7热量平衡计算 8收入项目8支出项目9二、窑的计算11.窑的规格11直径11长度12 TOC o 1-5 h z 回转窑斜度、转速及功率的计算 12斜度和转速 12功率12风速核算12烧成带标准风速 12窑尾工况风速 13 三、主要热工技术参数计算 13 -熟料单位烧成热耗 13熟料烧成热效率 13 窑的发热能力 13 燃烧带衬砖断面热负荷 13 .结语14.参考文献14、人刖百当前世界水泥工业的发展是以节能、降耗、环保为中

5、心，走可持续发展的 道路。与此相适应，水泥设备尤其是回转窑的资源化利用及应用中的环境行为 等方面也成为研究的热点。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、能耗 低、有害物排放量低、工业废弃物利用量大等一系列优点，成为当今世界水泥 生产的主要技术。近年来，我国新型干法水泥生产技术得到了飞速发展 。尤其是进入21世 纪，大批5000t/d熟料新型干法水泥生产线的建成、投产，标志着我国新型干 法水泥生产技术已经成熟。目前全国已建成的新型干法水泥生产线约 400余 条，产能达3亿多吨，占我国水泥总产量的32%以上

6、。回转窑系统作为新型干法水泥生产技术的重要一环，其设计事关水泥的产 量和质量。对窑系统的热工计算，确定单位熟料的热耗，有利于分析窑系统的 热工技术性能。同时也为优质，高产低耗及节能技改提供科学依据。因此，以新型干法窑（NSP）的设计为契机，加深对水泥工艺相关知识的 理解是很有必要的。本次课程设计的题目是：5000t/d熟料带TSD型分解炉的NSP窑设计，设 计内容包括窑的规格计算确定、物料平衡计算、热平衡计算、主要热工技术参 数计算以及NSP窑的初步设计（1张A1图纸，1张A2图纸）。NSP窑包括预 热器系统、分解炉和回转窑，本次设计只需画出回转窑及分解炉下方的烟气 室，托轮的的剖面图。、物料

7、平衡与热量平衡计算基准：1kg熟料，温度：0C；范围：回转窑十分解炉+预热器系统(图1)、热量平衡图(图2)。图2热量平衡图界面图1物料平衡图根据确定的基准和范围，绘制物料平衡图物料平衡计算收入项目(1)燃料总消耗量m r (kg/kg)其中：窑头燃料量myr=Kymr(kg/kg)分解炉燃料量mFr=Krm(kg/kg)生料消耗量、入预热器物料量a.干生料理论消耗量-100-mrAya_ 100-25.71 1 mrmgsL 100-3582= 1.558 0.401m r (kg/kg)100-Ls式中：a一燃料灰分掺入量，取100%b.出电收尘飞损量及回灰量mFh = mfh(1 ) =

8、 0.10 X(1 0.999) = 0.0001(kg/kg)myh = mfh mFh = 0.10 0.0001 = 0.10(kg/kg)c.考虑飞损后干生料实际消耗量100 -Lfh100 _35 2mgs=m gsL+m Fh - 100_L=(1.558 0.401m r)+0.0001 乂= 1.558 0.401ms100-35.82(kg/kg)d.考虑飞损后生料实际消耗量ms=mysMT000W=(1.558 0.401m/)X100002 =1.561 0.402m (kg/kg)e.入预热器物料量入预热器物料量=ms+ myk= (1.561 0.402m r)+0.

9、100 = 1.661 0.402m r (kg/kg)入窑系统空气量燃料燃烧理论空气量VLK= 0.089Cy+0.267Hy+0.033(Sy Oy)=0.089 X60.10 + 0.267 X3.96+0.033 X(0.35 7.91)= 6.157(Nm 3/kg 煤)mLk=VLkX1.293 = 6.157 X1.293 = 7.961(kg/kg 煤)b.入窑实际干空气量Vyh= ayV,Lkmyr = ayV,LkKFmir =1.05 X6.157 X0.40m r= 2.586mr (Nm 3/kg)myk=1.293 Wyk = 1.293 X2.586mr =3.3

10、44mr (kg/kg)其中入窑一次空气量，二次空气量及漏风量Vyk1=K1Vyk=0.10V yk(Nm 3/kg)Vyk2 = k2Vyk = 0.85Vyk(Nm 3/kg)VLOk1 = K3Vyk= 0.05Vyk (Nm 3/kg)c.分解炉从冷却机抽空气量出分解炉混合室过剩空气量Vi = (aL1)VLkmr=(1.15 1)X6.157mr =0.924m r (Nm3/kg)分解炉燃料燃烧空气量V2 = VLkm Fr= VLkKFmr = 6.157 X0.60m r=3.694m r(Nm 3/kg)窑尾过剩空气量V3= (ay 1)VLkmyr= ( % 1)VLkKy

11、mr= (1.05-1) X6.157 X0.40mr = 0.123m r (Nm 3/kg)分解炉及窑尾漏入空气量V4=K6VLkmFr =K6VLkKymr =0.05 X6.157X0.60mr =0.185mr(Nm3/kg)分解炉冷却机抽空气量VF2k=V1+V2-V3-V4 =0.924m+3.694m r0.123m一 0.185mr =4.310m(Nm3/kg)mF2k =1.293 Wf2k =1.293 X4.310m= 5.573m r (kg/kg)d.气力提升泵喂料带入空气量(忽略)e.漏入空气量预热器漏入空气量V5=K4VLkmr =0.16X6.157mr =

12、 0.985m r (Nm3/kg)窑尾系统混入空气总量VLOk2 = V4 + V5 =0.185mr+0.985m=1.170m(Nm 3/kg)全系统漏入空气量Vlok= Vloki + Vlok2= 0.05 X2.586m+ 1.170m= 1.299m r(Nm 3/kg)mLOK= 1.293 WLOK=l.293X1.299mr = 1.680m r (kg/kg)1.1.2支出项目熟料msh=1kg(2)出预热器废气量 a.生料中物理水含量(kg/kg)W0.2mws=msXioo =(1.5630.402m r)x而 =0.003 0.001mr、/_ mwsVws= 08

13、040.003-0.001mr0.804=0.004 0.001mr(Nm3/kg)b.生料中化学水含量mhs = 0.00353m ysA12 0s3 = 0.00353 X (1.560 0.401mr) X 3.03 = 0.016 0.004m (kg/kg)Vhs =(Nm 3/kg)ks0.017-0.004mr0804 = -054 = 0.020 0.005m rc.生料分解放出CO2气体量:Mco2Mco2C02 = CaOsM+MgOs 六44=44.62 X 市44+ 0.25X703 =35.33msco2=m gs 700_ Lfh3533mff 而=(1.558 0

14、.4006mr) X30万-0.000135.20X 100= 0.550 0.142mr(kg/kg)smco2 0.550-0.142mVsco2 = 1977 = 询7=0.278 0.072m r (Nm 3/kg)d.燃料燃烧生成理论烟气量Vr _ 224cy224V co2= 18100 mr = 100630 m= 1.122m r(Nm 3/kg)VrN2=0.79V1LKmr+ 284 盖 . _22.4mr = 0.79X6.157m十 窗0.97X 100 mr= 4.872m(Nm3/kg)22.4H_y22.4V H2O 2 X 100 mr+ 18xWy mr=(2

15、2T X306 + 詈 义嚅0 )mr=0.456mr (Nm 3/kg)22.4 Sy22.4Vrso2 =2 X 100 m r = 320.35qx 100 mr=0.002m r (Nm 3/kg)Vr = Vrco2 + VrN2 + VrH20 + Vrso2 = (1.122 + 4.872 + 0.456 + 0.002)m= 6.452m (Nm 3/kg)(kg/kg)Ay2571mr=(m lk+ 1 100 )mr = (7.961 + l 100 mr = 8.704m re.烟气中过剩空气量Vk = ( af 1)VLkmr=(1.401)X6.157m= 2.46

16、3m r(Nm3/kg)mk = VkX1.293=2.463 X1.293 = 3.185m r(kg/kg)其中：VkN2=0.79V k=0.79 X2.463m= 1.946m r(Nm 3/kg).2828m kN2 = VkN2 x 22.4 = 1.946 x 224 mr = 2.433m r (kg/kg)VkO2 = 0.21Vk=0.21 X2.463m=0.517m(Nm 3/kg),32 一32 一一mkO2=VkO2=0.571 mr =0.739m r (kg/kg)f总废气量Vf=V CO2+V N2+V H2O+V O2+V SO2二(0.281 -0.072

17、 mr +1.122 m/)+(4.872 mr +1.946 m/)+(0.004 0.001 mr +0.020-0.005 m r +0.456 m/) + 0.517 m r +0.002 m r= 0.305+8.837m(3)出预热器飞灰量mm = 0.100 (kg/kg)1.2热量平衡计算收入项目(1)燃料燃烧生成热QrR=mrQyDw = 23200m r(kJ/kg)(2)燃料带入显热Qr = mrCrtr=mrX1.154X60=69.240m r (kJ/kg)(060 c时熟料平均比热 Cr=l.154kJ/kg - (3)生料带入热量Qs=(m gsCs+m wsC

18、w)ts= (1.560 0.401m r) X0.878 十(0.003 0.001m r)X4.182 X50= 69.111 17.813m r (kJ/kg)(050c时，水的平土比热 Cw = 4.182KJ/kg C,干生料平均比热 Cs=0.878kJ/kg) 入窑回灰带入热量Qyh = mykCyhtyh =0.100 X0.836 X50 = 4.180kJ/kg(050c时，回灰平均比热 Cyh = 0.836kJ/kg C)(5)空气带入热量a.入窑一次空气带入热量Qy1k = Vy1kCy1kty1k = 0.10VykCy1kty1k = 0.10 X2.586mX1

19、.298 X25 = 8.39m r (kJ/kg)(025c时，空气平均比热 Cy1k=1.298KJ/Nm 3 C) b.入窑二次空气带入热量Qy2k = Vy2kCy2kty2k = 0.85VykCy2kty2k = 0.85 X2.586m乂 1.403 x 1100 = 3392.3m r (kJ/kg)(01100 c时，空气平均比热 Cy2k =1.403kJ/Nm 3 c.入分解炉二次空气带入热量QF2k=VF2kCF2ktF2k = 4.310m r X1.403 X900 = 5442.2m r (kJ/kg)(0900 c时，空气平均比热 Cf2k= 1.403kJ/N

20、m 3.C)d.气力提升泵喂料空气带入热量(忽略)e.系统漏风带入热量QLOK=VLOKCLOKtLOK =1.299m rX1.298X25 = 42.153m r (kJ/kg)(025 c时，空气平均比热 Clok= 1.298kJ/Nm 3 - 总收入热量Qzs= QrR+ Qr+ Qs+ Qyk+ Qy1k+Q y2k + QF2k+ Qsk+ QlOK=24200m r + 69.240m r+(69.111 -17.813m r) +4.180+ 8.39mr + 3392.3m r+ 5442.2m r+ 0+42.253m r= 73.291 +33136m r (kJ/kg

21、)1.2.1支出项目(1)熟料形成热Qsh=109+30.04C aOk+6.48Al 203k+30.32M gOk-17.12SQ2k+1.58Fe203k=109+30.04 X66.67+6.48 X5.38+30.32 X0.58-17.12 X22.34-1.58 X3.65=1776kJ/kg蒸发生料中水分耗热量Qss= (mws+ mks)qqh = (0.003 0.001mr+ 0.016 0.004m)X2380= 45.220 11.9mr(kJ/kg)(50C时，水的汽化热 qqh=2380kJ/kg)(3)废气带走热量Q f = (VCO2CCO2 +Vn2 CN2

22、 +VH20cH2o +Vo2co2 + VS02cso2 )t f=(0.281 + 1.050m r) X1.921 + 6.818m rX1.319 + (0.025 + 0.450m r) X1.550 + 0.517m rX1.370 + 0.002m r X1.965 X330=190.92 + 4098.5m r(kJ/kg)0340c时，各气体平均比热：Cco2=1.921kJ/Nm 3 C ;Cn2 = 1.319kJ/Nm 3 C ;Ch20 = 1.550kJ/Nm 3 C;Co2= 1.370kJ/Nm 3 C ;Cso2= 1.965kJ/Nm 3 (4)出窑熟料带走

23、热量Qysh = 1 xCshtsh =1 X1.078 X1360 = 1466.1 (kJ/kg)(0 1360 c时，熟料平均比热 Csh=1.078kJ/kg. C)(5)出预热器飞灰带走热量Qfh=m fhCfhtfh =0.100 X0.895X300 =26.85 (kJ/kg)(0300 c时，飞灰平均比热 Cfh = 0.895kJ/kg - (6)系统表面散热损失QB = 460kJ/kg支出总热量Qzc= Qsh + Qss十 Qf + Qysh + Qfh + Qb= 1776 + (45.220 11.9m r) + (190.92 + 4098.5m)+1466.1

24、 + 26.850 + 460= 3965 +4086.6m rkJ/kg列出收支热量平衡方程式Qzs= Qzc73.291 + 33136m r = 3965 + 4086.6m r求得： mr= 0.1340 (kg/kg)即烧成1kg熟料需要消耗0.1340kg燃料。求得燃料消耗量后,即可列出物料平衡(表1)和热量平衡表(表2),并计算一些主要热工技术参数表1 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0.1344.24熟料量130.85入预热器生料量1.60750.84出预热器飞灰量0.1003.08入窑实际干空气量0.44814.17生料中物理水量0.003

25、0.09分解炉抽空气量0.74723.63生料中化学水量0.0150.46窑尾系统漏入空气量0.2257.12生料分解CO2量0.53116.36燃料燃烧理论烟气量1.16635.98烟气中过剩空气量0.42713.17合计3.161100.00合计3.242100.00表2热量平衡表单位：kg/kg熟料收入项目数量%支出项目数量%燃料燃烧热3242.871.85熟料形成热177639.36燃料显热9.30.21蒸发生料水分耗热43.60.97生料带入热66.71.48废气带出热量740.116.40回灰带入热4.20.09熟料带出热量1466.132.48入窑一次空气带入热1.10.02飞灰

26、带出热量26.90.60入窑二次空气带入热454.610.07系统散热损失460.010.19入分解炉空气带入热729.316.15系统总漏风带入热5.60.12合计4513.6100.00合计4512.7100.00二、窑的计算（带NC-SST-I分解炉的预分解窑）.窑的规格：直径根据式（1）计算窑有效内径3 14G 熟料=63.5Di（1）其中，G熟料为窑的日产量t/d ; Di为窑的有效内径，m。取G熟料=5000 t/d ,可计算出Di=4.242 m 。根据式（2）计算窑筒体直径D=Di+26其中，6为回转窑用耐火材料厚度，mm。对于直径大于4.0 m的回转窑，具值一般为 230 m

27、m 。因而D -4.242 2 0.23 =4.72 m根据建材行业标准JC331-91 , D值取4.8 m ,则回转窑有效内径为4.34 m。长度预分解窑的长径比L/D=1020,且其长度还应按GB321优先数系列选配。综合最近投 产的5000 t/d水泥熟料生产线情况，L值取72 m ,此时L/D=15。由以上计算结果，回转窑的规格为44.8X72 m o根据国内外实际生产情况，该规格预分 解窑产量一般在5000 t/d以上，因而能满足设计要求。回转窑斜度、转速及功率的计算斜度和转速预分解窑的斜度一般为3.5%4% ,最高转速可达4.5 r/min 。根据统计，对于H.8X72 m的预分

28、解窑，当其斜度为3.5%,转速n为3.8 r/min上。考虑到实际生产中增产的可能性，所设计回转窑的斜度为2.2.2功率回转窑功率可根据式(3)进行计算。N0 =0.03Di3 n0.75 L (kW)时，最高产量可达5500 t/d 以3.5%,转速为 3.8 r/min 。(3)根据计算，N0 =0.03x4.343 x3.80.75x72=48Q574kW2.3风速核算烧成带标准风速一般要求2 Nm/s 。1000 G Vykwi =1.42 Nm/s:二 2一Di36004符合要求1000 G VyW 273 TywWyw =7.95 m/sy 二一 2273一Di36004符合要求Vyw缶尾烟气量，m 3/kg熟料Tyw 窑尾温度，C一一 r 一一 k_Vyw = Vy +Vy =Ky 6.452m