材料工艺设计概论课程设计 (c1级预热器)
化工原理课程设计说明书 预热器
第一章列管换热器设计概述1.1.换热器系统方案的确定进行换热器的设计，首先应根据工艺要求确定换热系统的流程方案并选用适当类型的换热器，确定所选换热器中流体的流动空间及流速等参数，同时计算完成给定生产任务所在地需的传热面积，并确定换热器的工艺尺寸且根据实际流体的腐蚀性确定换热器的材料，根据换热器内的压力来确定其壁厚。
1.1.1全塔流程的确定从塔底出来的釜液一部分进入再沸器再沸后回到精馏塔内，一部分进入到冷却器中。
为了节约能源，提高热量的利用率，采用原料液冷却塔底釜液，这样不仅冷却了釜液又加热了原料液，既可以减少预热原料所需要的热量，又可减少冷却水的消耗。
从冷却器出来的釜液直接储存，从冷却器出来的原料液再通往原料预热器预热到所需的温度。
塔顶蒸出的乙醇蒸汽通入塔顶全凝器进行冷凝，冷凝完的液体进入液体再分派器，其中的2/3回流到精馏塔内，另1/3进入冷却器中进行冷却，流出冷却器的液体直接储存作为产品卖掉。
1.1.2加热介质冷却介质的选择在换热过程中加热介质和冷却介质的选用应根据实际情况而定。
除应满足加热和冷却温度外，还应考虑来源方面，价格低廉，使用安全。
在化工生产中常用的加热剂有饱和水蒸气、导热油，冷却剂一般有水和盐水。
综合考虑，在本次设计中的换热器加热介质选择饱和水蒸气，冷却介质选择水。
1.1.3换热器类型的选择列管式换热器的结构简单、牢固，操作弹性大，应用材料广，历史悠久，设计资料完善，并已有系列化标准，特别是在高温、高压和大型换热设备中占绝对优势。
所以本次设计过程中的换热器都选用列管式换热器。
由于本次设计过程中所涉及的换热器的中冷热流体温差不大（小于70℃）,各个换热器的工作压力在1.6MP以下，都属于低压容器，因固定管板式换热器两端管板与壳体连在一起，这类换热器结构简单、价格低廉、管子里面易清洗，所以可选择列管式换热器中的固定管板式换热器。
1.1.4流体流动空间的选择哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)。
化工原理课程设计(原料预热器①)
目录一、设计题目 _________________ 0二、设计依据 _________________ 0三、设计要求 _________________ 0第1节：物料衡算、热量衡算_____________________________________________ 01.精馏塔物料衡算 ______________________________________________________________ 02.冷凝器物料衡算及热量衡算 ____________________________________________________ 53.产品冷却器物料衡算及热量衡算 ________________________________________________ 74.原料预热器（1）的物料衡算及热量衡算 _________________________________________ 85.原料预热器（2）的物料衡算及热量衡算 _________________________________________ 96.再沸器的物料衡算及热量衡算 _________________________________________________ 107.物料衡算汇总表 _____________________________________________________________ 118.热量衡算及换热器要求汇总表 _________________________________________________ 12第2节：列管式换热器选型及校核（原料预热器①）________________________ 141.初选原料预热器（1）规格 ____________________________________________________ 142.核算总传热系数 _____________________________________________________________ 20第3节：所选固定管板式换热器的结构说明________________________________ 221.管程结构___________________________________________________________________ 222.壳体结构___________________________________________________________________ 233.其他主要附件_______________________________________________________________ 24第4节：换热器的主要结构和计算结果____________________________________ 24 第5节：参考文献及资料________________________________________________ 25 附___________________________ 26设计任务书一、设计题目：乙醇水精馏系统换热器设计二、设计依据：1、产量：7万吨2、年工作时间：330天3、原料乙醇：浓度50%（质量），出库温度25℃4、产品乙醇：浓度95%（质量），入库温度≤45℃5、乙醇回收率：99.5%6、原料乙醇泡点进料，回流比R=1.15R min7、循环冷却水进口温度：30℃8、再沸器饱和水蒸气温度：150℃9、系统散热损失：不考虑系统散热损失10、换热器KA值裕度：20~40%11、原料预热器（2）设计三、设计要求：第1节：物料衡算、热量衡算1.精馏塔物料衡算乙醇、水的相对分子质量为M乙醇=46.07g/mol，M水=18.02g/mol 由原料乙醇质量浓度为50%得原料乙醇的摩尔分率为：F=50%/M X 50%/M M 50%/46.07=50%/46.07+50%/18.02=0.2812乙醇乙醇水+50%/ 由产品乙醇质量浓度为95%得产品乙醇的摩尔分率为：D 95%/X =95%/95%/46.0795%/46.075%/18.020.8814M M =+=乙醇乙醇水+5%/M 原料F 、塔顶馏出液D 的平均相对分子质量：F X M /F F M X g mol=⨯M +⨯⨯46.07+⨯18.02=25.91乙醇水（1-）=0.2812（1-0.2812） D D D X M 8814881442.74/M X g mol=⨯M +⨯⨯46.07+⨯18.02=乙醇水（1-）=0.（1-0.） 塔顶产品流率D ：(33024)D MD M h=⨯⨯()7371042.7433024206.79/8.83810/h kmol h kg h⨯=⨯⨯==⨯由乙醇回收率99.5%DFDX FX η==得：206.790.88140.28120.995651.42/D F DX F X kmol hη=⨯=⨯=4651.4225.9116878.29/1.68810/F kg hkg h =⨯=≈⨯流率W ：651.42206.79444.63/W F Dkmol h=-=-= 塔底残液摩尔分率：3651.420.2812206.790.8814444.632.0610F DW FX DX X W--=⨯-⨯==⨯塔底残液W 的平均相对分子质量：()()mol g M X M X M W W W /08.1802.181006.2-107.461006.213-3-=⨯⨯+⨯⨯=⨯-+⨯=水乙醇 3444.6318.088038.91/8.04010/W kg h kg h=⨯=≈⨯ 计算R min乙醇-水气液平衡数据101.32578.27470.7959180.816009 101.32578.230130.8163270.830926 101.32578.195040.8367350.846514 101.32578.169870.8571430.862807 101.32578.155050.8775510.879841 101.32578.151050.8979590.897655 101.32578.158340.9183670.916291 101.32578.177390.9387760.935794 101.32578.20870.9591840.956211 101.32578.252760.9795920.977595 101.32578.3103311作图如下：由图可得min0.193 1DX R=+，故R min=3.57R=1.15R min=1.15⨯3.57=4.1055塔顶冷凝器将来自塔顶的蒸汽全部冷凝，即该冷凝器为全凝器，凝液在泡点温度下部分地回流入塔，由恒摩尔流假定，塔顶液体摩尔流率L 、气体摩尔流率V 为:44.1055206.79848.898/3.62810/L RDkmol h kg h==⨯==⨯ ()415.1055206.791055.77/45123.45/4.51210/V R D kmol h kg h kg h=+=⨯==≈⨯ 因为是泡点进料，所以q=1()()()()()4V V 1114.10551206.7911651.421055.77/19088.32/ 1.90910/q F R D q Fkmol h kg h kg h =--=+--=+⨯--⨯==≈⨯344.1055206.791651.421.510/27127.17/2.71310/L L qFRD qFkmol h kg h kg h=+=+=⨯+⨯≈⨯=≈⨯ 又W=1.76*10-3，则V =L -W 成立 2.冷凝器物料衡算及热量衡算查【《化工原理》下册P268附录】得，质量组成为95%的乙醇水溶液的沸点为78.2℃。
预热器制作方案
预热器制作方案编制：0审核：批准：一、工程概况及编制依据1.1工程概况：1.1.1 该工程属1.1.2 制作范围本设备为水泥熟料生产线烧成窑尾塔架上安装的预热器设备，主要由5级旋风筒壳体、各级下料管、各级风管和分解炉、烟室及其辅件构成。
采用现场制作、涂装、加固、预组装，每台套主要包括但不限于下表各部件。
序号部件名称型号与尺寸（mm）材质重量（t）数量备注1C1旋风筒壳体（Φ=3900）x（h=4680）Q235B254件包括配套零部件2C2旋风筒壳体（Φ=5850）x（h=4500）Q235B、0Cr18Ni9392件包括配套零部件3C3旋风筒壳体（Φ=5850）x（h=4850）Q235B、0Cr18Ni9412件包括配套零部件4C4旋风筒壳体（Φ=6350）x（h=5150）Q235B482件包括配套零部件5C5旋风筒壳体（Φ=7200）x（h=6990）Q235B、0Cr17Ni12Mo2732件包括配套零部件6C1旋风筒内筒Φ=1960x3480Q235B 4.54件7C2旋风筒内筒Φ=3050x17000Cr18Ni9 2.62件8C3旋风筒内筒Φ=3310x18100Cr25Ni20 3.02件9C1下料管Φ=500Q235B44只不包括重锤阀10C2下料管Φ=900Q235B 3.52只不包括重锤阀11C3下料管Φ=950Q235B42只不包括重锤阀12C4下料管Φ=950Q235B122只不包括重锤阀13C5下料管Φ=950Q235B7.52只不包括重锤阀、分料阀14分解炉（Φ=9000）x（h=21900）Q235B、0Cr17Ni12Mo21001个15窑尾烟室待定Q235B、0Cr17Ni12Mo2201个16C1级风管Φ=3150Q235B14.52根包括配套零部件17C2级风管Φ=3300Q235B182根包括配套零部件18C3级风管Φ=3500Q235B202根包括配套零部件19C4级风管Φ=3750Q235B232根包括配套零部件20三通分配器、环形采压管、测温管Q235B1.1.3 编制依据a）设计院提供的图纸和《制作要领书》、《检测要领书》等技术文件；b）JC 465-2006《水泥工业用预热器分解炉系统装备技术条件》；c）GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》；d）JC/T402-2006《水泥机械涂漆防锈技术条件》；e）与本工程施工及验收相关的规程、规范；F）本公司有关规章制度。
材料加热炉课程设计
材料加热炉课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解材料加热炉的基本原理，掌握加热炉的构造及其功能。
2. 学生能掌握材料加热过程中温度控制的重要性，了解不同材料加热的温度范围。
3. 学生能了解加热炉在工业生产中的应用，掌握相关安全操作知识。
技能目标：1. 学生能够独立操作加热炉，进行简单的材料加热实验。
2. 学生能够根据实验数据，分析加热炉的加热效果，并提出优化方案。
3. 学生能够运用所学知识，解决实际生产中与加热炉相关的问题。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到加热炉在材料加工中的重要性，培养对工业生产的兴趣。
2. 学生能够树立安全意识，养成良好的实验操作习惯。
3. 学生能够学会团队合作，培养沟通、协作能力，增强集体荣誉感。
课程性质：本课程为实践性课程，结合理论知识与实际操作，培养学生动手能力。
学生特点：学生具备一定的物理知识基础，但对实际操作相对陌生，好奇心强，但安全意识较弱。
教学要求：注重理论知识与实践操作的相结合，强调安全操作，引导学生主动参与，培养解决问题的能力。
通过课程学习，使学生达到上述知识、技能和情感态度价值观目标，为后续相关课程和未来职业发展打下基础。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 加热炉的基本原理：讲解加热炉的工作原理，包括热传递、加热方式等，对应教材第二章第一节。
2. 加热炉的构造与功能：详细介绍加热炉的各部分构造，如加热器、温控系统、炉膛等，并说明其功能，对应教材第二章第二节。
3. 加热过程温度控制：讲解温度控制的重要性，介绍温度控制的方法和设备，对应教材第二章第三节。
4. 不同材料的加热温度范围：分析各类材料加热的温度要求，列举具体实例，对应教材第二章第四节。
5. 加热炉在工业生产中的应用：介绍加热炉在工业生产中的实际应用，如金属加工、陶瓷烧结等，对应教材第二章第五节。
6. 安全操作知识：强调加热炉操作的安全注意事项，教授安全操作方法，对应教材第二章第六节。
材料与工艺课程设计
材料与工艺课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握材料分类、性能及在工艺中的应用。
2. 学生能了解不同工艺流程对材料选择的影响。
3. 学生能掌握至少三种常见的工艺制作方法，并描述其工作原理。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，分析并选择合适的材料进行工艺设计。
2. 学生能在教师的指导下，独立完成一项工艺制作项目，展示完整的工艺流程。
3. 学生能通过实际操作，提高动手能力，培养细致、精确的工艺制作技巧。
情感态度价值观目标：1. 学生能培养对传统工艺的尊重和热爱，增强民族自豪感。
2. 学生在合作完成工艺制作过程中，学会团队协作，提高沟通能力。
3. 学生通过接触不同材料与工艺，培养环保意识，关注可持续发展。
本课程旨在让学生深入了解材料与工艺之间的关系，掌握基本的工艺制作技能，培养创新意识和实践能力。
针对初中年级学生的认知特点，课程内容以实际操作为主，理论讲解为辅，注重培养学生的动手能力和团队协作精神。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际生活，提高对工艺制作的兴趣和热情。
二、教学内容1. 材料的分类与性能- 介绍金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料的基本特性。
- 分析各类材料在工艺中的应用及优缺点。
2. 工艺流程与材料选择- 学习不同工艺流程（如铸造、锻造、热处理等）对材料的要求。
- 探讨如何根据工艺需求选择合适的材料。
3. 常见工艺制作方法- 介绍铸造、焊接、热处理等工艺的基本原理和操作方法。
- 指导学生动手实践，掌握至少三种工艺制作方法。
4. 工艺制作项目实践- 设计并实施一项工艺制作项目，让学生将所学知识应用于实际操作。
- 按照项目进度，分阶段进行评估和指导。
5. 环保意识与可持续发展- 分析材料与工艺对环境的影响，培养学生环保意识。
- 探讨如何在工艺制作中实现可持续发展。
教学内容依据课程目标，以教材为参考，注重科学性和系统性。
教学大纲明确，教学内容分为五个部分，按照教材章节逐步展开，确保学生能够循序渐进地掌握材料与工艺知识。
甲醇预热器课程设计
甲醇预热器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解甲醇预热器的基本概念、工作原理及其在化工生产中的应用。
2. 学生能够掌握甲醇预热器的主要结构、操作流程及维护保养方法。
3. 学生能够了解甲醇预热器在提高能源利用效率、降低能耗方面的作用。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析甲醇预热器在实际生产中可能出现的问题，并提出合理的解决方案。
2. 学生能够通过实际操作，熟练掌握甲醇预热器的启停、调试和运行流程。
3. 学生能够运用数据处理软件，对甲醇预热器的运行数据进行分析，评估设备性能。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对化学工程设备的好奇心与探究精神，提高学习兴趣。
2. 学生树立安全意识，认识到化工生产中设备安全、节能降耗的重要性。
3. 学生培养团队合作精神，学会与他人共同分析问题、解决问题，为我国化工事业做出贡献。
课程性质分析：本课程为化学工程与工艺专业课程，旨在使学生掌握甲醇预热器的基本知识、操作技能，提高实际工程应用能力。
学生特点分析：学生已具备一定的化学基础和工程知识，具有较强的动手能力和一定的数据分析能力。
教学要求：1. 结合实际案例，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
2. 创设情境，激发学生的探究兴趣，培养学生的创新思维。
3. 强化团队合作，提高学生的沟通与协作能力。
二、教学内容1. 甲醇预热器的基本概念：包括预热器的作用、分类及其在化工生产中的应用。
2. 甲醇预热器的工作原理：重点讲解热交换原理、热量传递方式及其在提高能源利用效率方面的作用。
3. 甲醇预热器的主要结构：介绍预热器的结构组成、材料选择及其在设备性能方面的影响。
4. 甲醇预热器的操作流程：详细讲解设备的启停、调试、运行及维护保养方法。
5. 甲醇预热器的故障分析与处理：分析设备运行过程中可能出现的故障，探讨解决方案和预防措施。
6. 甲醇预热器的运行数据评估：运用数据处理软件，对设备运行数据进行收集、分析和评估。
材料工艺课程设计
材料工艺课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握材料工艺的基本概念、分类及应用。
2. 学生能够了解不同材料的特点、优缺点及其在工业生产中的应用。
3. 学生能够掌握材料加工的基本工艺流程及其对材料性能的影响。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识分析、评估实际生活中的材料工艺问题，并提出合理的解决方案。
2. 学生能够运用实验、观察等方法，对材料工艺进行实际操作，提高实践能力。
3. 学生能够通过查阅资料、小组讨论等方式，培养自主学习、合作探究的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对材料工艺产生兴趣，养成对材料科学研究的热情和探究精神。
2. 学生认识到材料工艺在日常生活和国家经济发展中的重要性，增强社会责任感和使命感。
3. 学生在实践过程中，培养严谨、细致、勇于创新的科学态度，提高审美观念和环保意识。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，结合理论教学与实验操作，旨在培养学生的动手能力、创新意识和实际应用能力。
学生特点：初中年级学生，具有一定的物理、化学知识基础，好奇心强，善于观察和思考。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，培养其独立思考、解决问题的能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，分层教学，确保每位学生都能达到课程目标。
通过有效的教学评估，及时了解学生的学习成果，为后续教学提供指导。
二、教学内容1. 材料工艺基本概念：材料分类、性质、应用。
- 教材章节：第一章 材料与工艺概述2. 金属材料工艺：金属的性质、加工方法、表面处理技术。
- 教材章节：第二章 金属材料与工艺3. 塑料材料工艺：塑料的分类、成型方法、应用领域。
- 教材章节：第三章 塑料材料与工艺4. 陶瓷材料工艺：陶瓷原料、成型工艺、烧成技术。
- 教材章节：第四章 陶瓷材料与工艺5. 复合材料工艺：复合材料的组成、性能、应用。
- 教材章节：第五章 复合材料与工艺6. 材料工艺实验操作：金属、塑料、陶瓷、复合材料等工艺的实际操作。
化工原理预热器课程设计
化工原理预热器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解预热器在化工生产过程中的作用和重要性。
2. 学生能掌握预热器的基本工作原理和主要结构。
3. 学生能了解预热器在热能交换中的应用和影响。
技能目标：1. 学生能运用化工原理，分析和计算预热器中的热量传递过程。
2. 学生能设计简单的预热器系统，并进行参数优化。
3. 学生能运用相关软件或工具对预热器进行模拟和性能分析。
情感态度价值观目标：1. 学生能认识到化工技术在国民经济发展中的关键作用，增强对化工专业的认同感和责任感。
2. 学生能养成科学严谨、勤奋好学的学习态度，提高解决实际问题的能力。
3. 学生能在团队协作中发挥个人优势，培养合作精神，增强沟通与交流能力。
课程性质：本课程为化工原理课程设计，以实践性和应用性为主，强调理论知识与实际工程相结合。
学生特点：学生为高中二年级学生，已具备一定的化学基础和物理知识，对化工原理有一定了解。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重启发式教学，引导学生主动参与，培养实际操作能力和创新能力。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。
二、教学内容1. 预热器的基本概念与分类：介绍预热器的定义、作用和分类方法，结合课本第3章热交换器相关内容，理解预热器在化工生产中的应用。
- 教材章节：第3章 热交换器- 内容列举：热交换器的定义、分类、应用场景2. 预热器工作原理与结构：学习预热器的工作原理，分析其主要结构和组成部分，结合课本第4章热传递内容，探讨预热器中的热量传递方式。
- 教材章节：第4章 热传递- 内容列举：热量传递方式、热交换器结构及工作原理3. 预热器设计与计算：根据课程目标，学习预热器的设计方法，掌握相关计算公式，结合课本第5章流体流动与传热内容，进行实际案例分析。
- 教材章节：第5章 流体流动与传热- 内容列举：流体流动与传热基本方程、热交换器设计计算方法4. 预热器性能分析：运用相关软件或工具，对预热器进行模拟和性能分析，结合课本第6章化工设备性能评价内容，了解预热器性能评价方法。
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课程设计说明书日产2500吨熟料预分解窑生产线C1级预热器设计学院：材料与化学工程学院课程名称：材料工艺设计课程设计学生姓名：刘帅聪专业：无机非金属材料工程班级：材料1301班学号： 1360140113指导教师：袁龙华完成时间： 2016年12月材料工艺设计概论课程设计任务书一设计题目日产2500吨水泥熟料预分解窑生产线C1预热器设计二原始资料1.原材料化学成分（1）石灰石、粘土质、铁质原料（%)表1原材料化学成分（%）名称烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO 总和石灰石39.58 3.33 1.43 0.69 51.30 1.21 97.54 粘土 5.43 66.36 15.41 7.11 2.34 2.72 99.37 烟煤煤灰 2.45 36.12 2.72 54.03 0.72 96.04(2)煤的工业分析成分（%）表2煤的工业成分分析(%)Mt Mad Aad Vad Fcad Qnetad Qnetar7.0 1.0827.9413.3257.6655995232（3）煤灰的化学成份（%）表3煤灰的化学成分(%)SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO SO3其它Σ43.42 28.99 8.35 6.12 1.06 7.10 4.96 100（4）原、燃料水份（%）表4原、燃料水分(%)煤石灰石粘土铁粉8.5 2 11 122.料耗及热耗实际料耗：生产损失为2-6%（本设计选定2%）烧成热耗：3130-3230KJ/kg熟料（本次选定3150KJ/kg熟料）3.当地自然条件历年平均气温：18.5℃；相对湿度：73%；绝对最高气温：40.3℃；平均湿度：79%；绝对最低气温：-8℃；常年主导风向：东南风；平均气压：99660Pa。
三设计内容及设计原则1、设计内容日产2500吨水泥熟料预分解窑生产线C1级预热器设计。
2、设计基本原则（1）在满足工艺要求，确保工艺畅通；（2）充分考虑安全因素，确保安全生产。
四设计成果1、完成设计说明书一份（1）设计方案与设计指导思想（2）设计计算部分1）配料计算（率值自行拟定）；2）生料消耗定额（理论料耗与实际料耗）计算；3）年产熟料计算（窑年运转率自行拟定）85%；4）要求窑尾预热器系统废气量计算依据窑年产量、燃煤等计算系统及各级预热器需处理气体量。
5）各级预热器主要结构参数计算依据要求各级预热器要求处理废气量及相关参数，计算各级预热器直径、排气管直径等主要结构参数。
6）计算本组设计预热器级数的其他参数：如预热器直筒高度、锥体结构参数、进口型式与高宽参数、内筒深度等。
2、绘制图纸（1）C1级旋风预热器结构图，烧成车间平面布置图；（2）要求：以全面、准确反映自己所设计部分的内容为准。
摘要预分解窑是新型干法水泥生产线的而一个重要标志，是当代高新技术在水泥工业的集成。
设计的目的之一，就是在保证水泥产量和质量的前提下，提高物料的分解率，缩短物料的分解时间，降低熟料单位热耗等。
本次设计的内容是日产2500吨水泥熟料预分解窑生产线C1级预热器设计。
在设备选用上，尽量选用国内设备以便维修保养方便。
设计的内容具体为：1.配料计算2.物料平衡3.预热器的参数4.旋风筒的类型预分解窑系统具有高效率、低能耗、自动化等优点，它是在悬浮预热器和回转窑之间，增设一个分解炉或利用窑尾烟室管道，使燃料的燃烧放热过程与生料的吸热分解过程同时在悬浮态或流化态下极其迅速地进行，因而窑系统的煅烧效率大幅度提高。
该系统目前运用技术已日趋成熟，为大多数大型水泥厂家所接受。
关键词：配料；平衡；分解；设计；预热器目录1 设计方案与设计指导思想 (6)1.1设计指导思想 (6)2 设计原始资料 (6)3 设计计算 (6)3.1配料计算 (7)3.1.1单位熟料的热耗 (7)3.1.2确定率值 (7)3.1.3计算生料配合比 (8)3.1.4计算湿原料的配合比 (10)3.2原燃料消耗定额计算 (11)3.2.1生料消耗定额计算 (11)3.2.2消耗用煤定额计算 (12)3.2.3 水泥熟料物料平衡表 (12)3.3年产熟料量计算 (13)3.3.1窑型和规格的选取 (13)3.3.2年利用率的确定 (13)3.3.3年产熟料量的计算 (13)3.4 C1预热器废气量计算 (14)3.5预热器参数 (17)3.5.1旋风筒直径及高度 (17)3.5.2旋风筒进风口的形式和尺寸 (18)3.5.3排气管尺寸及插入深度 (19)3.5.4锥体参数 (20)总结 (21)参考文献 (22)1 设计方案与设计指导思想1.1设计指导思想①水泥厂需要用大量的矿物原料如石灰石等，因此水泥厂大都自行开采矿山，并靠近矿源建厂。
②水泥工业能耗和电耗较大，因此在水泥厂设计中要注意确保能源供应，并充分重视节约能源的问题。
③水泥厂存在粉尘和噪声两大污染。
因此，设计时必须加强收尘措施，尽量搞好厂区绿化。
④从发展来看，水泥工业的发展逐渐趋向大型化和自动化。
因此在设计时，应尽量采用新技术、新方案并重点考虑节约能源。
从水泥厂的整体设计来说，工艺设计是主体，它的主要任务是确定工艺流程，进行工艺设计的选型和布置。
但工厂设计是各专业共同完成的一个整体。
因此，工业设计与其他专业的设计有着密切的联系，特别是工艺布置和土建的关系更为密切，生产设备的布置直接影响到建筑物的结构形式和尺寸。
因此，工艺人员只有与其他人员相互配合，共同研究，才能产生较好的方案。
2 设计原始资料（1）石灰石、粘土质、铁质原料（%)表5原材料化学成分（%）名称烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO 总和石灰石39.58 3.33 1.43 0.69 51.30 1.21 97.54 粘土 5.43 66.36 15.41 7.11 2.34 2.72 99.37 铁粉 2.45 36.12 2.72 54.03 0.72 96.04（2）煤的工业分析成分（%）表6煤的工业成分分析(%)Mt Mad Aad Vad Fcad Qnetad Qnetar7.0 1.0827.9413.3257.6655995232（3）煤灰的化学成份（%）表7煤灰的化学成分(%)SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO SO3其它Σ43.42 28.99 8.35 6.12 1.06 7.10 4.96 100（4）原、燃料水份（%）表8原、燃料水分(%)煤石灰石粘土铁粉8.5 2 11 123 设计计算3.1配料计算3.1.1单位熟料的热耗由任务书里可知烧成热耗：3130－3230KJ/kg熟料，根据本设计的具体内容，选定单位熟料的热耗为3150KJ。
3.1.2确定率值对与分解窑熟料率值选取可参考表9表9 硅酸盐水泥熟料配料率值和矿物组成建议范围参照表格确定三个率值分别为KH=0.90，SM=2.50，IM=1.60。
3.1.3计算生料配合比1.煤灰掺入量的计算: G A=netadd 100Q SqA a式中：q-单位熟料热耗，KJ/kg 熟料（本次取3150KJ/kg 熟料）-煤收到基灰分含量，% Q arnet .-煤收到基低热值，KJ/kg 煤S-煤灰沉落率（有收尘设备时取100），% 2.率值由上述定为KH=0.90，SM=2.50，IM=1.60。
熟料设计过程中32O Al 、32O Fe 、CaO 、2SiO 四种氧化物含量的总和，一般为97.5%。
所以设∑=97.5%。
则ar A=3.40%32O Al =32O Fe IM ⨯=%4.36.1⨯=5.44%2SiO =)e (3232O F O Al SM +=%)44.5%4.3(50.2+⨯=22.10% CaO =)l (23232SiO O A O Fe ++-∑ =97.5%-(3.4%+5.44%+22.10%) =66.56% 1.煤灰掺入量A G =3.43% 2.原材料化学组成如下表所示:表10原材料化学成分（%）3.设定干燥原料配合比为：石灰石83.6%,粘土10%,铁粉3%以此计算生料的化学成分，见表11名称 烧失量 SiO 2 Al 2O 3 Fe 2O 3 CaO MgO 总和 石灰石 39.58 3.33 1.43 0.69 51.30 1.21 97.54 粘土 5.43 66.36 15.41 7.11 2.34 2.72 99.37 铁粉2.4536.122.7254.030.7296.04表11生料生料化学成分(%)物料配比烧失量SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO 石灰石83.6 33.37 2.80 1.205 0.458 43.25 1.02 粘土10 0.570 6.968 1.618 0.721 0.246 0.086 铁粉 3 0.044 0.650 0.163 0.973 0.013 0 总计96.6 33.945 10.418 3.086 2.370 43.481 1.088 灼烧生料/ 21.04 4.46 3.25 65.04 1.18 煤灰 3.4 0 1.476 0.986 0.284 0.036 0.241 熟料100 / 22.36 5.38 3.46 65.10 1.22 根据上表数据可以算的率值在预分解窰的率值范围内，所以干燥原料配合比：石灰石83.6% ,粘土10%，煤灰3.4%，铁粉3%可使用。
3.1.4计算湿原料的配合比表12原、燃料水分(%)煤石灰石粘土铁粉8.5 2 11 12湿石灰石=83.6%/（100%-2%）=85.31%粘土=10%/（100%-11%）=11.23%湿煤灰=3.4%/（100%-8.5%）=3.72%湿铁粉=3%/（100%-12%）=3.4%将上述质量比换算为百分比湿石灰石=85.31/（85.31+11.23+3.72+3.4）= 82.30%湿砂岩=11.23/（85.31+11.23+3.72+3.4）=10.83%湿粉煤灰=3.72/（85.31+11.23+3.72+3.4）=3.59% 湿铁矿石=3.4/（85.31+11.23+3.72+3.4）=3.28%3.2原燃料消耗定额计算3.2.1生料消耗定额计算 由表5可知：干生料的烧矢量：33.945% 煤灰的掺入量：3.34%则：t K =)100100(100-100P I S -⨯-）（ =)2100100(945.3310034.3-100-⨯-）（=1.43t/t 熟料式中：t K -干生料消耗定额，t/t 熟料 S-煤灰掺入量，% I-干生料的烧矢量，%P-生料损失，一般取2-6%，在这里取2%。
所以，干生料消耗定额为：石灰石消耗定额：1K =1X K t ⨯=1.43×83.6%=1.195t/t 熟料 铁粉消耗定额：2K =2X K t ⨯=1.43×3%=0.043 t/t 熟料 粘土消耗定额：3K =3X K t ⨯=1.43×10%=0.143 t/t 熟料 湿生料消耗定额为： 湿石灰石消耗定额:'1K =10021001⨯-K =1.22 t/t 熟料湿铁粉消耗定额:'2K =100121002⨯-K =0.049 t/t 熟料湿粘土消耗定额:'3K =100111003⨯-K =0.161 t/t 熟料3.2.2消耗用煤定额计算由公式：f K =)100(q 100P Q -=)2100(252323150100-⨯⨯=0.127 t/t 熟料式中：f K -烘干消耗用煤消耗定额，t/t 熟料q-单位熟料烧成热耗，KJ/Kg 干煤 Q-煤的应用基低位热量，KJ/Kg 干煤 P-煤的生产损失，取2% 3.2.3 水泥熟料物料平衡表表13 物料平衡表物料名称配比/%水分/%消耗定额（㎏/t ）物料平衡（带2%生产损失）/t干基湿基干基湿基hdyhdy石灰石 83.6 2 1195 1220 124.48 2987 1090255 127.08 3050 1113250 铁粉 3 12 43 49 4.48 107.5 39237 5.1 122.5 44712 粘土 10 11 143 161 14.90 357.5 130487 16.77 402.5 146912生料 1381 143.86 3452 1260202 熟料 104.2 2500 912500 烧成用煤8.512412712.9231011315013.27318.5116246备注：烧成热耗=3150KJ/Kg,燃料热值=25232KJ/Kg ，窑运转率为85%。