日产3000吨水泥熟料窑尾预热器与分解炉系统设计
日产5000t水泥熟料NSP窑的设计(说明书)
洛阳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课题：5000t/d水泥熟料NSP窑的设计专业：无机非金属材料工程班级：学号：姓名：成绩：指导教师（签名）：年月日课程设计任务书设计课题：5000t/d水泥熟料NSP窑的设计一、课题内容及要求：1.物料平衡计算2.热平衡计算3.窑的规格计算确定4.主要热工技术参数计算5.NSP窑初步设计：工艺布置与工艺布置图（窑中）二、课题任务及工作量1.设计说明书（不少于1万字，打印）2.NSP窑初步设计工艺布置图（1号图纸1张，手画）三、课题阶段进度安排1.第15周：确定窑规格、物料平衡与热平衡计算、主要热工参数计算2.第16周：NSP窑工艺布置绘图四、课题参考资料李海涛. 新型干法水泥生产技术与设备[M].化学工业出版社严生.新型干法水泥厂工艺设计手册[M].中国建材工业出版社金容容.水泥厂工艺设计概论[M].武汉理工大学出版社2011.5.3设计原始资料一、物料化学成分（%）二、煤的工业分析及元素分析三、热工参数1. 温度a. 入预热器生料温度：50℃；b. 入窑回灰温度：50℃；c. 入窑一次风温度：20℃；d. 入窑二次风温度：1100℃；e. 环境温度：20℃；f. 入窑、分解炉燃料温度：60℃；g. 入分解炉三次风温度：900℃；h. 出窑熟料温度：1360℃；i. 废气出预热器温度：330℃；j. 出预热器飞灰温度：300℃；2. 入窑风量比(％)。
一次风(K1)：二次风(K2)：窑头漏风(K3)＝10:85:5；3. 燃料比(％)。
回转窑(Ky )：分解护(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％；6. 各处过剩空气系数：窑尾αy ＝l.05；分解炉出口αL＝1.15；预热器出口αf＝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量的比例K4＝0.16；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K6＝0.05；9. 袋收尘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(或208.33t/h)。
日产4000吨水泥熟料预分解窑熟料粉磨系统的初步设计文献综述
文献综述一、毕业设计的目的、意义、范围及所要达到的技术要求毕业设计的目的和意义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、解决问题的能力；提高查阅文献和收集资料的能力，计算机加护和外语应用能力；使我们系统、熟练的掌握好水泥厂工艺流程相关的知识及应用，并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；进而培养我们的创新精神和实践能力，为今后的实际工作打好基础。
我的毕业设计题目是日产4000t水泥熟料预分解窑熟料粉磨系统的初步设计。
物料受外力作用的粉碎机理既与物料的颗粒形态、粉磨特性、入磨粒度与产品细度等有关，也与粉磨设备、生产工艺等密切相关，而且不同生产条件的影响因素各不相同，所以应该有针对性的选择生产工艺和设备。
总之，在满足生产线日产的基础上，对设备的大型化和工艺的先进性进行慎重的选用，在降低能耗和保护环境方面也要给予足够的重视。
二、国内外对于熟料磨系统使用现状及问题目前，以悬浮预热和窑外分解为核心的新型干法水泥生产技术已经成为当今水泥工业发展的主导技术和最先进的工艺。
目前，日本、德国、法国等发达国家新型干法技术已占 95% 以上，其他的发达国家也达到 80% 以上，而我国的新型干法技术只占到 55% ，其余的全是立窑和其他落后的生产方法，因此发展我国的新型干法水泥技术任重道远。
在我国，新型干法水泥起步于上世纪70年代，至今已有30多年，但发展步伐较小，速度缓慢。
进入新世纪以来，随着我国国民经济的飞速发展，我国新型干法水泥生产的发展进入了快车道。
通过技术引进、科研开发等一系列措施，生产线的技术装备水平和规模得到长足发展。
装备上从完全进口到现在日产4000t、5000t以下生产线的完全国产化达到95%及日产8000t、10000t 生产线的基本国产化，表明我国建材机械工业发展已经进入了发展的新阶段。
一批自行设计建设的3000 t/d、4000 t/d、5000t/d及10000 t/d熟料生产线已投入运行，建设投资和生产耗能大大降低。
窑尾系统工艺流程
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日产7000吨熟料预分解窑的分解炉设计精品
日产7000吨熟料预分解窑的分解炉设计精品日产7000吨熟料预分解窑的分解炉设计1 原料配比计算1.1煤的低位发热量计算1.1.1燃料煤的原始资料1.1.2低位发热量计算. 3391030109()25 =33962.59+1030 4.20-109-0.31-25 1.01=24667.5(kJ/kg-)net ad ad ad ad ad adQ C H O S M =+---（8.12）煤1.2煤灰掺入量计算根据参考文献[1]中p175相关知识，取水泥熟料的实际形成热q = 2900kJ/kg -熟料，取煤灰沉落率%100 =S ，可知：100290022.6110010024667.52.66%ad A net adqA SG Q =??=?=，1.3配料方案原始数据1.3.1率值、热耗预设查阅参考文献[1] 中p174相关信息，预设：KH = 0.90，SM = 2.30，IM = 1.70，∑=97.5%1.3.2熟料成分预算23100%(2.81)(1) 2.65 1.3597.50100%(2.80.901)(1.701) 2.30 2.65 1.7 1.353.52%Fe O KH IM SM IM ∑=?++++=??+?+?+?+=2323 () 1.7 3.52% 5.98%Al O IM Fe O ==?= 22323 () 2.2(5.98% 3.52%) 21.85%SiO SM Al O Fe O =+=?+= 22323 () 97.50%(21.85%+5.98%+3.52%) 66.15%CaO SiO Al O Fe O =∑-++=-= 1.4递减试凑求配合比过程1.4.1原料的原始资料1.4.2递减试凑过程及核算熟料化学成分与率值根据参考文献[1]中176页的相关知识，利用递减配料计算如下：表1-3 递减法配料计算表（以100kg 熟料为基准）1.4.3配合比计算 1.4.3.1干物料配比及烧失量计算根据上表可求煅烧100kg 熟料所需各种干原料用量为：石灰石 = 121.12kg 粘土 = 27.15kg 铁粉 = 2.52kg各种原料配合比为：121.12100%121.1227.15 2.5280.32%=?++=石灰石 27.15100%121.1227.15 2.5218.01%=?++=粘土2.52100%121.1227.15 2.521.67%=?++=铁粉干生料烧失量Ls=?∑各原料所占百分比该原料的烧失量=80.32%43.13%18.01% 4.32% 1.67% 1.25%=35.44%?+?+?1.4.3.2湿物料配比及水分计算各种湿生料用量=1-各种干生料用量各种湿生料含水率湿生料总含水率Ws=*∑各原料所占百分比该原料的含水率=80.28%×1.0%+18.00%×1.0%+1.72%×4.0%=1.052%各种物料损失均按3%计算，所以不影响各组分的含量。
日产5000t水泥熟料预分解窑窑尾工艺的设计说明书
5000t/d水泥熟料预分解窑窑尾（低氮氧化合物排放）工艺设计摘要：水泥是社会经济发展最重要的建筑材料之一，在今后几十年甚至是上百年之内仍然是无可替代的基础材料，对人类生活文明的重要性不言而喻。
以预分解窑为代表的新型干法水泥生产技术已经成为当今水泥工业发展的主导技术和最先进的工艺，它具有生产能力大、自动化程度高、产品质量高、能耗低、有害物排放量低等一系列优点。
但在水泥生产过程中会放出一些有害物质，尤其是氮氧化合物，按照要求本设计采用一系列的方法，以求降低氮氧化合物的排放浓度。
本设计依据当今新型干法水泥生产技术的设计要求进行，主要任务是窑尾部分的工艺设计，包括新型干法水泥生产对原料、燃料的质量要求，配料方案的设计和配料计算，物料平衡计算，主辅机平衡与设备选型，储库计算和窑尾工艺设计。
关键词：5000t/d；预分解窑；低氮排放；工艺设计The Process Design of the Back End of Precalciner Kiln for 5000T/D Cement Clinker(Low Nitrogen OxideEmissions)Abstract:Cement is one of the most important building materials of the social and economic development, within the coming decades or even a century,Cement is still no substitute for basic materials, the importance of human civilization is self-evident.calciner kiln as the representatives has become leading technology and the most advanced technology of the cement industry. It has many advantages, such as high throughput, a high degree of auto mation, high quality products,low energy consumption, low emissions of harmful substances, etc.In the production process of cement will release a number of harmful substances,particularly nitrogen oxides,according to the requirement of this design,the design uses a range of methods to reduce the concentration of nitrogen oxide .Based on the design of new dry cement production technology in today's design requirements, the main task is the back-end part of the process design, including the production of cement raw materials, fuel quality requirements, the design of ingredients and ingredients, the material balance calculation , the main auxiliary balance and equipment selection, calculation and storage back-end process design.Key words: 5000T / D, Low Nitrogen Emissions, Process Precalciner kiln, Design目录第1章绪论........................................................... ..11.1 引言 (1)1.2设计简介 (1)第2章建厂基本资料 (3)2.1设计题目 (3)2.2建厂条件 (3)2.3原料质量要求 (3)2.3.1水泥原料质量要求.......................................... (3)2.3.2石膏和混合材质量要求 (4)2.4燃料品质要求 (5)2.5熟料热耗的选择 (6)2.6生产方法和窑型的选择 (6)第3章配料计算与物料和主机平衡 (8)3.1配料计算 (8)3.1.1原料原始数据 (8)3.1.1.1原燃料化学成分 (8)3.1.1.2原、燃料水分 (8)3.1.1.3烟煤的工业分析 (8)3.1.1.4烟煤的元素分析 (8)3.1.2水泥配料方案 (8)3.1.2.1三个率值的选择 (9)3.1.2.2煤灰掺入量的计算 (10)3.1.2.3干燥原料配合比试配 (10)3.1.2.4干燥原料配合比调整 (12)3.1.2.5生料湿原料配合比的计算 (14)3.1.2.6生料配合比最终确定 (14)3.2物料平衡计算 (15)3.2.1烧成车间生产能力和工厂生产能力的计算 (15)3.2.2原燃料消耗定额计算 (18)3.2.3全厂物料平衡表 (24)3.3主机平衡与选型 (24)3.3.1车间工作制度确定 (24)3.3.2主机选型 (25)3.3.3主机平衡表 (32)第4章储库计算 (33)4.1各种物料储存期的确定 (33)4.2各种原料储存设施的计算 (34)4.2.1石灰石、原煤、联合预均化堆场、石膏、矿渣预均化堆场计算 (34)4.2.1.1石灰石预均化堆场计算 (34)4.2.1.2原煤预均化堆场计算..................... (35)4.2.1.3联合储库计算........................... (36)4.2.1.4石膏、矿渣预均化堆场计算.................. (36)4.3各种物料的储存设施计算 (37)4.3.1生料配料站.............................................. ... .374.3.2生料均化库............................................. .... .394.3.3熟料库.................................................. ... .404.3.4熟料配料站 (40)4.4水泥库计算 (41)4.5储库一览表 (42)第5章物料和热平衡计算......................................... (43)5.1原始资料................................................... . (43)5.2物料平衡与热平衡计算........................................ (44)5.2.1 物料平衡计算............................................. (44)5.2.2 热平衡计算............................................... (50)5.3物料平衡表与热平衡表的编制................................... ..54第6章窑外分解系统的设计计算 (56)6.1原始资料..................................................... ..566.2相关参数的设定 (56)6.3单位烟气的计算 (58)6.4窑尾系统各部位烟气量计算..................................... ..586.5窑尾各部位烟气量汇总表....................................... ..616.6分解炉设计方案选择 (61)6.7分解炉结构尺寸计算........................................... ..636.8旋风筒设计方案选择 (66)6.9旋风筒结构尺寸计算 (68)6.10分解炉与旋风筒尺寸汇总表 (75)第7章窑尾设备的计算及选型...................................... ... (77)7.1窑尾冷却器（喷水装置）的计算及选型....................... . ... (77)7.2窑尾收尘器选型 (77)7.3窑尾高温风机以及窑尾排风机选型 (78)7.4烟囱的计算选型 (78)7.5提升机及喂料装置的选型 (79)第8章低NOX排放技术........................................... .. (86)第9章烧成车间工艺布置........................................... .. (88)第10章全厂工艺平面布置............................................. ..899.1全厂总平面布置基本原则 (89)9.2全厂总平面布置说明.......................................... (90)结语 (91)致谢................................................................. .. .92参考文献.......................................................... .. .. ..93第一章绪论1.1引言我国氮氧化合物的排放量年增长5%-8%，如果不采取进一步的的减排措施，到2030年我国氮氧化合物排放量将达到3540吨，如此巨大的排放量讲给公众健康和生态环境带来灾难性的后果，而水泥行业对氮氧化合物的贡献仅次于电力行业与机动车尾气排放，巨第三。
日产5000吨熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计
日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计摘要本次设计的任务是5000t/d水泥熟料新型干法生产线烧成系统窑尾工艺设计。
预热器主要分为四级预热器和五级旋风预热器两种：其主要区别在于第一级预热器出口废气温度、废气量以个水泥生产线的耗煤量。
根据国内新型干法水泥生产的情况，窑尾烟气量可达1.5-1.9 Nm3/kg（煤粉燃烧后产生的理论烟气量为0.8-1.2 Nm3/kg 、0.2-0.4 Nm3/kg的漏风、过剩空气、盐类分解、自由水蒸发、高岭土脱水、空气带入含湿量等）。
四级预热器窑由于少了一级预热故本次设计选用五级悬浮预热器。
器，其漏风量比五级预及整热器窑有所减少，窑尾预热器烟气量也对应减少。
四级预热器但同时四级预热器增加了煤耗，增加煤耗量与增加发电量之比远远大于国家公布的火电标准煤耗表明，四级预热器窑的能源利用效率比五级预热器窑低。
五级预热器窑投资虽然有所增加，发电量减少；但煤耗量的减少更为明显，其运行时的经济效益和环境效益明显大于四级预热器窑。
关键词：烧成系统，预热器，分解炉，物料平衡安徽建筑工业学院本科毕业设计ABSTRACTThis design is the task of 5000 t/d NSP cement clinker production line firing system preheater process design. Preheater mainly divided into level 4 preheater and category five cyclone preheater two kinds: the main difference between the first level preheater export waste gas, waste gas temperature by a quantity of cement production line HaoMeiLiang. According to domestic NSP cement production, smoke gas inlet up to 1.5-1.9 N m3/ kg (pulverized coal burning after the theory of gas produced smoke for 0.8 1.2 N m3/ kg, 0.2 0.4N m3/ kg air leakage, the excess air, salt decomposition, free water evaporation, kaolin dehydration, air into the moisture content, etc.). Level 4 preheater kiln due to the level 1 preheat so the less design choose a category five suspension preheater. Implement, the leakage air volume gets than a category five and the heat exchanger kiln inlet preheater decreased, but also corresponding to reduce gas smoke. Level 4 preheater but at the same time level 4 preheater increased coal consumption, increase the amount and increase the capacity of the coal consumption than far greater than national publication of the thermal power standard that level 4 preheater coal kiln energy efficiency than category five preheater kiln low. A category five preheater kiln investment increased capacity, although reduce; But the amount of coal consumption reduce is more apparent, its runtime economic benefits and environmental benefits significantly greater than level 4 preheater kiln.KEYWORDS: Firing system Preheater NSP Material balance日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计目录摘要 (I)ABSTRACT........................................................... I I 第一章绪论..................................................... - 1 -1.1 设计任务及其依据，论述所生产产品的意义和价值............ - 1 -1.1.1 设计任务：......................................... - 1 -1.1.2 生产产品的种类及意义和价值......................... - 1 -1.2 窑的选型及标定.......................................... - 3 -1.2.1 窑的标定的意义..................................... - 3 -1.2.2 窑的选型计算....................................... - 4 -1.2.3 回转窑产量的标定................................... - 4 -1.3 结论.................................................... - 5 -1.3.1 窑的年利用率....................................... - 5 -1.3.2烧成系统的生产能力：............................... - 5 -1.3.3 确定窑的台数：..................................... - 6 - 第二章配料计算................................................. - 7 -2.1配料及物料平衡计算 ...................................... - 7 -2.2假设原料配比 ............................................ - 7 -2.2.1 计算白生料化学成分................................. - 8 -2.2.2 计算灼烧基生料化学成分............................. - 8 -2.2.3 计算熟料标准煤耗................................... - 8 -2.2.4 计算煤灰掺入量..................................... - 8 -2.2.5计算熟料化学成分（%）.............................. - 9 -2.2.6计算率值........................................... - 9 - 第三章总平面布置和工艺流程.................................... - 10 -3.1 水泥总平面设计的步骤................................... - 10 -3.1.1初步设计.......................................... - 10 -3.1.2施工图设计........................................ - 11 -3.2 工艺设计的基本原则和程序............................... - 11 -安徽建筑工业学院本科毕业设计3.2.1 工艺设计的基本原则................................ - 11 -3.2.2 工艺流程简介...................................... - 11 - 第四章物料平衡表.............................................. - 13 -4.1 计算熟料料耗........................................... - 13 -4.1.1理论料耗.......................................... - 13 -4.1.2实际料耗.......................................... - 13 -4.1.3计算实物煤耗...................................... - 13 -4.1.4 计算干基实际消耗定额.............................. - 13 -4.1.5 计算湿基实际消耗定额.............................. - 13 -4.2计算湿物料配合比 ....................................... - 14 -4.2.1编制物料平衡表.................................... - 14 - 第五章主机设备选型计算........................................ - 15 -5.1破碎设备................................................ - 15 -5.2窑外分解窑选型......................................... - 16 -5.3煤磨选型............................................... - 16 -5.4熟料烧成窑尾系统及其设备选型.......................... - 18 -5.4.1预热器飞灰量...................................... - 19 -5.4.2出收尘器飞灰量.................................... - 19 -5.4.3收尘器收下灰量.................................... - 19 -5.4.4实际料耗.......................................... - 19 -5.4.5预热器喂料量...................................... - 19 -5.5 气体量计算............................................. - 19 -5.5.1 窑尾排除废气量.................................... - 20 -5.5.2 三次风管抽风量.................................... - 20 -5.5.3 分解炉内废气量.................................... - 21 -5.6预热器废气量计算 ...................................... - 21 -5.6.1 五级预热器废气量.................................. - 21 -5.6.2 四级预热器废气量.................................. - 21 -5.6.3三级预热器废气量.................................. - 21 -日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计5.6.4二级预热器废气量.................................. - 22 -5.6.5 一级预热器废气量.................................. - 22 -5.6.6入高温风机废气量.................................. - 22 -5.7预热器选型 ............................................. - 22 -5.7.1直径确定.......................................... - 22 -5．7.2确定预热器型号................................... - 23 -5.8 袋收尘................................................. - 25 -5.9 输送设备.............................................. - 26 -5.9.1 带式输送机(由配料站入磨)......................... - 26 -5.9.2 螺旋输送机（输送增湿塔窑灰）.................... - 27 - 第六章总结.................................................... - 29 - 致谢........................................................... - 30 - 参考文献....................................................... - 31 -日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法窑尾烧成系统工艺设计第一章绪论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。
日产4000吨5000吨水泥熟料窑尾系统工艺设计
摘要为了对大学本科所学知识进行系统的考查和实践，我选择了“富强水泥厂日产4000吨水泥熟料窑尾系统工艺设计”这个课题。
该课题是在贵州省贵阳市郊区建一座日产4000吨熟料水泥厂，重点车间是窑尾系统。
我在设计过程中参考了许多水泥厂设计实例，并通过理论和经验数据相结合的方法完成了整个设计。
课程的主要内容包括生料配料计算，全厂工艺平衡计算，重点车间的设计计算，进而给出一个全厂工艺流程图和全厂工艺布置图。
在设计中，我尽可能的使用比较新的技术和思想，比如采用高效立式辊磨，利用窑尾废气预热物料，使用工业矿渣作为原料等。
此外，我本着合理可行、经济高效、环保的原则设计了全厂总平面布置图。
在符合最新生产发展要求的基础上，达到最大程度节约资源、能源，做到既降低生产成本又能稳定生产，经济效益和社会效益双赢的可持续生产。
关键词：水泥厂；窑尾系统；新型干法窑ABSTRACTIn order to examine and practice the university knowledge , I chose “Technological design of kiln syst em with 4000 tons cement clinker ouput per day for FuQiang cement plant” as my project .The graduating project is constructing a production lined with 4000 tons cement clinker per day in the suburban district of Guiyang City of Guizhou Province,and the key workshop is kiln rear system. In the designed process, I referenced many designed examples of cement plant , and completed this design through combining theory and empirical data .The main contents of this design are the calculation of raw mix proportions, the process equilibrium calculation, and the calculation of the key workshop, and then,giving a flow chart of the process and process arrangement layout plans.In this design, I trying to work with relatively new technologies and conception such as adopting high efficiency vertical roller mill, utilizing the waste gas in the rotary kiln to preheat raw materials，and using industrial waste slag as raw meal, etc.Furthermore，I follow the principle in reasonable and achievable，economical and efficient , and environmental in my work for general layout of power plant. In accorded with the requirements of the development of the latest production, we reach maximum conservation resources and energies, and to meet both reduce production cost and stable production,thus benefiting both economic and social to win-win sustainable production.Key words：Cement plant；Kiln system；New dry process kiln目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 前言 (1)1.1 国际现状 (1)1.2 国内现状 (2)1.3 选题的目的及意义 (3)2 基础资料 (4)2.1 设计题目 (4)2.2 建厂条件 (4)2.3 原始数据 (4)3 配料计算 (6)3.1 计算目的 (6)3.2 率值确定 (6)3.3 热耗确定 (7)3.4 计算过程 (7)3.4.1 根据燃料组成计算发热量 (7)3.4.2 计算煤灰掺入量 (7)3.4.3 计算要求熟料的化学成分 (8)3.4.4 生料配料计算 (9)3.4.5 计算干原料料耗 (9)3.4.6 计算生料的干原料配合比 (9)3.4.7 根据原料配合比验证率值 (10)4 全厂工艺平衡计算 (11)4.1 窑规格的设计及产量标定 (11)4.1.1 窑尺寸的计算 (11)4.1.2 产量标定 (12)4.2 全厂物料平衡计算 (13)4.2.1 计算窑的台数 (13)4.2.2 烧成系统的生产能力 (14)4.2.3 水泥的生产能力 (14)4.2.4 原、燃料消耗定额计算 (14)4.2.5 编制物料平衡表 (19)4.3 全厂主机平衡计算和主机选型 (20)4.3.1 破碎机选型 (20)4.3.2 回转窑设备选型 (22)4.3.3 烘干机选型 (22)4.3.4 磨机选型 (22)4.3.5主机平衡表 (25)4.4 储存设施的计算 (25)4.4.1 堆场的设计 (26)4.4.2 堆棚的设计 (29)4.4.3 圆库的设计 (30)4.4.4 物料储存库、堆场选型表 (35)5 全厂工艺布置和工艺流程图 (36)5.1 全厂工艺布置 (36)5.2 工艺流程图 (37)6 重点车间的设计计算 (38)6.1烧成车间的工艺流程 (38)6.2窑尾系统的物料平衡计算 (39)6.2.1 收入物料 (40)6.2.5 支出物料 (44)6.3 窑尾系统的热量平衡计算 (49)6.3.1 收入热量 (49)6.3.2 支出热量 (51)6.3.3 燃料消耗量 (52)6.4 物料平衡表与热量平衡表 (53)6.5 窑尾系统烟气平衡计算 (54)6.5.1 系统各部位烟气量计算 (55)6.6 窑尾系统预热器与分解炉的选型及尺寸确定 (59)6.6.1 悬浮预热器 (59)6.6.2 分解炉 (61)参考文献 (62)致谢 (63)1 前言水泥是当今世界上最重要的建筑材料之一。
日产熟料5000t水泥厂窑尾工艺设计l计算书
第一章文献综述1.1 水泥简介水泥，粉状水硬性无机胶凝材料。
加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。
cement一词由拉丁文caementum发展而来，是碎石及片石的意思。
水泥的历史最早可追溯到古罗马人在建筑中使用的石灰与火山灰的混合物，这种混合物与现代的石灰火山灰水泥很相似。
用它胶结碎石制成的混凝土，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。
长期以来，它作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程【1】。
1.2 预分解窑生产工艺预分解窑生产工艺指采用窑外分解新工艺生产的水泥。
其生产以悬浮预热器和窑外分解技术为核心，采用新型原料、燃料均化和节能粉磨技术及装备，全线采用计算机集散控制，实现水泥生产过程自动化和高效、优质、低耗、环保。
新型干法水泥生产技术是20世纪50年代发展起来，到目前为止，日本德国等发达国家，以悬浮预热和预分解为核心的新型干法水泥熟料生产设备率占95%，我国第一套悬浮预热和预分解窑1976年投产。
该技术优点：传热迅速，热效率高，单位容积较湿法水泥产量大，热耗低。
发展阶段：第一阶段，20世纪50年代～70年代初，是悬浮预热技术诞生和发展阶段。
第二阶段，20世纪70年代初期，是预分解技术诞生和发展阶段新型干法水泥【2】的主要特点：干法回转窑是18世纪末、19世纪初的窑型，它比立窑生产前进了一大步。
由于它所用生料是干粉，含水量<1%，比湿法生产减少了用于蒸发水分的大部分热量，而且也比湿法生产短，但干法中空窑无余热利用装置，窑尾温度一般都在700～950℃。
有些厂可看到烟囱冒火现象，热能浪费严重，每千克熟料热耗高达1713～1828kcal，而且灰尘大，污染严重。
生料均化差，质量低，产量也不高（均与湿法生产相比），曾一度被湿法生产所取代。
20世纪30年代初，出现了立波尔窑，在窑的尾部加装了炉篦子加热机，对含水分为12%～14%的生料球进行加热，使余热得到较好利用，窑尾温度从700℃以上降到100～150℃，热耗大幅度下降，产量和质量都得到很大提高。
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1前言1.1水泥产业发展概述我国是水泥生产大国，水泥工业是我国国民经济建设的重要基础材料产业，在国民经济可持续发展中具有举足轻重的地位。
随着现代化建设的持续、稳定发展，我国水泥工业正面临着更好更快地发展、完善自身、节能环保的重任[1]。
水泥生产过程中，最重要的工艺环节是将化学成分合格的生料煅烧成既定矿物组成的熟料的过程[2]。
此过程所使用的设备包括旋风筒预热器、分解炉、回转窑和篦冷机等，这些设备即为构成窑尾系统的主要设备。
伴随着水泥工业生产技术的发展，熟料煅烧设备经历了立窑、干法中空窑、湿法窑、立波尔窑、预热器窑以及预分解窑的变化。
对于水泥工业窑炉，国内外主要研究机构均依据水泥熟料形成热、动力学机制，研究水泥窑炉工艺过程，并对各设备子系统工作机理和料气运动、换热规律进行探讨[3]。
通过建立单级和多级粉体悬浮热交换器热力学理论模型和分解炉系统热稳定性理论模型，建立全系统的热效率模型，系统研究了悬浮预热器和分解炉的热效率及其影响因素、悬浮预热器系统特性组合流程、流场、温度场、浓度场的合理分布和碳酸盐分解及固液相反应动力学特性，并以此为理论指导，开发出新型干法水泥熟料生产技术装备[4]。
1.2国内外研究现状天津水泥工业设计研究院有限公司开发的TDF分解炉，具有三喷腾和碰顶效应、湍流回流作用强、固气停留时间比大、温度场及浓度场均匀、物料分散及换热效果好、阻力系数低等特点[5]。
交叉料流型预分解法在保证全系统固气比不变的前提下，可使每级预热器单体的固气比提高，从而提高系统的热效率。
采用这种生产方法可提高生料入窑分解率，降低预热器出口气体温度及分解炉操作温度[6]。
整个系统在相对低温下操作可以减少钾、钠、氯盐及一些低熔点矿物形成，有利于系统稳定操作，减少预热器及分解炉结皮堵塞。
如西安建筑科技大学徐德龙院士团队发明的悬浮态高固气比预热分解技术[7]。
以Prepol和Pyro⁃clon型炉[8]为代表的管道式分解炉，主要依靠“悬浮效应”加强气固换热，炉内湍流强度较小，一般以增大炉容为主要措施，保证分解炉的功效发挥，故其单位容积热负荷及单位容积产量相对其他炉型来说，都是比较小的。
三菱公司设计的N一MFC预分解系统所用的旋风筒则采用了出口内筒加装导向叶片的方式，以减少循环气体量，从而在不降低收尘效率的前提下降低旋风筒阻力损失。
由于采用了这种低阻旋风筒，其五级旋风预热器的阻力损失相当于或略低于四级旋风预热器的水平[9]。
南京化工学院近年来开发的SWP 喷旋预热器是通过轴流取代折流而使阻力损失降至普通旋风筒的三分之一左右。
采用半椭圆截面结构，利用旋流板产生气流旋转，并通过加装弧形挡板使旋流空间与沉料空间分开。
宇部型旋风筒的出风内筒呈靴形结构，在其进口装设导流板，从而使循环气流量及“缩流”减少，大大降低了旋风筒阻力损失[10]。
天津水泥工业设计研究院在燕山水泥厂窑尾系统采用类似结构的旋风筒，使五级筒和分解炉全系统的阻力损失低于4500Pa ，达到了比较优异的指标。
神户制钢公司的KoLBoc 筒为例，加装导向叶片，使旋风筒阻力损失降低了近30%，并且能适当改善分离效果[11]。
为了降低阻力损失，川崎型旋风筒采用一种顶部呈锥形、进口按一定水平角倾斜下降的结构，其阻力损失仅为洪堡型旋风筒的65%左右，分离效率可以满足作为中间级旋风筒的要求[12]。
我国新型干法技术的发展已经处于比较完善的时期，但国产装备的能耗、控制水平、运转率及可靠性仍有待提高。
结合我国国情来看，水泥工业无疑是重污染行业。
2013年，河北省因雾霾问题压减了钢铁、水泥、玻璃等工业的产量。
所以，水泥行业务必朝着节能减排的方向发展，加快产业结构调整步伐，大力推广新型干法水泥生产工艺的节能技术。
1.3本次设计的内容及特点本次毕业设计的内容，是依据给定的建厂条件，设计日产3000吨水泥熟料的水泥厂。
水泥生产工艺设计是工厂建设的基础，是设计是工厂设计的主要环节，是决定全局的关键。
本次毕业设计的有以下几个任务：第一，参照同类型厂家进行数据的选择，包括适当的率值，热耗，进行配料计算。
第二，根据配料计算进行全厂工艺平衡计算，具体内容包括：根据产量计算回转窑尺寸、标定产量，然后参考同类型厂家选择回转窑窑型；进行全场物料平衡计算；根据计算出的物料平衡进行主机平衡计算，并选择出主要设备的规格和型号；根据全厂物料平衡计算出储库和堆场的尺寸。
第三，根据配料计算和全厂工艺平衡计算设计全厂工艺布置和工艺流程图。
第四，根据全厂工艺平衡进行重点车间的设计计算：包括烧成车间的工艺流程、窑尾系统的物料平衡计算、窑尾系统的热量平衡计算、窑尾系统的烟气平衡计算、窑尾系统预热器与分解炉的选型及尺寸确定。
最后依据以上内容完成毕业设计说明书及毕业设计图纸。
水泥工业每年要消耗大量的石灰石、粘土等天然资源, 排放大量的2CO 、2SO 及粉尘等有害物质，对环境造成污染。
而粘土本身水分含量高，需要加设烘干设备，增加煤耗；铁粉的成本比较高，使用铁粉作为配合省料是一种资源的浪费[13]。
所以本次设计利用砂岩和硫酸渣分别代替粘土和铁粉。
一方面减小水泥生产的成本，减少煤耗和燃煤排放的污染物；另一方面，硫酸渣是工业废渣，在水泥生产中得到了利用和处理，可以减少固体工业垃圾的排放，此做法也是按照国家节能减排的要求，走可持续发展之路[14]。
本次毕业设计，旨在让学生整合大学期间所学习的专业知识，同时参阅资料掌握国内外发展研究现状，与生产实践有机的结合起来。
通过这次实际的训练，使学生进一步了解水泥生产从原料配合、工艺平衡、设备选型、堆场储库计算到熟料烧成、水泥产出的整个过程，提高学生运用知识、查阅资料、处理数据和识图、绘图技术水平，加强优化方案、统筹安排的能力；结合生产实际，提高分析和解决问题的能力。
同时掌握所学专业的发展前景及就业前景，为将来的的自身发展和提升打下坚实的基础。
2 设计基础2.1 原料化学成分生产水泥熟料所用的原料、燃料的成分如下：表2.1 原料与煤灰的化学成分（%）名称 Loss∑ 其他 石灰石 39.52 7.20 1.30 0.46 48.54 1.56 98.58 1.42 砂岩 11.52 57.61 11.50 4.64 10.60 0.88 96.75 3.25 铁铝土 9.80 30.52 37.38 15.49 1.55 0.30 95.04 4.96 硫酸渣 6.91 20.40 6.38 48.54 9.33 3.80 95.36 4.64 煤灰50.6829.854.397.392.6094.915.092.2 原、燃料水分生产水泥熟料所用的原料、燃料水分如下表2.2 原、燃料的操作水分（%）物料 石灰石 砂岩 铁铝土 硫酸渣 煤 水分33.520462.3 燃料的元素分析和工业分析生产水泥熟料所用的燃料的元素及工业分析如下表2.4 燃料的元素分析(%)67.484.080.251.1910.921.1429.2020.0649.6025616.002.4 建厂条件2.4.1 建厂地点及自然条件(1)建厂地点：某市郊区、靠国道 (2)厂区地形：厂区地势较平坦，(3)交通情况：便利，附近有公路、铁路等，有利于原料、水泥等运输。
2SiO 32O Al 32O Fe CaO MgO(4)气温：最高40℃，最低10℃，月平均25℃(5)降雨量：年总降雨量800mm,最大日降雨量100mm(6)主导风向：东北风，平均风速1.5m/s(7)地耐力：17.5吨/平方米，压力：750mm汞柱2.4.2 建厂的原燃料条件(1)石灰石：工厂自备矿山，储量丰富，火车运入(2)砂岩：外运，储量丰富，火车运入(3)铁铝土：外运，储量丰富，火车运入(4)硫酸渣：某钢厂供应，汽车运入(5)石膏：石膏矿供应，成分稳定，汽车运入(6)混合材：某钢厂供应，汽车运入(7)烟煤：煤矿供应，火车运入3 配料计算配料计算，顾名思义就是在配合生料之前，先进行配合比的计算。
在水泥生料生产过程中，配料计算为各种生料的配合，提供基础的理论依据。
只有准确的的配料计算，才能配合出合格的生料，从而煅烧出质量合格的熟料。
而生料的有效化学成分或者说能够提供出的所需矿物百分比以及三率值，则是配料计算主要影响因素。
配料计算首先要确定率值，率值的确定方法将会在下文中提到。
其次是根据建厂的原、燃料条件，通过确定好的率值，计算出配合比。
由于燃煤的沉落率为100%，所以在原料配合中要考虑煤灰的成分和掺入量；由于生料配合不是一次就能既符合熟料成分要求，又符合率值的要求，所以本次设计中配合干生料的计算运用了试凑法，即在理论值的基础上变动很小的幅度，重新计算出配合料比例，最终得到既符合熟料成分要求，又符合率值的要求的配比。
3.1 率值确定率值是水泥熟料中各主要氧化物含量之间的比例关系，包括石灰饱和系数（KH ）、硅率（SM ）、铝率（IM ）。
石灰饱和系数是熟料中总的CaO 含量减去饱和32O Al 和32O Fe 所需的氧化钙，与2SiO 化合的CaO 的含量，比上2SiO 全部化合成S C 3所需的CaO 的含量，即2SiO 被CaO 饱和成S C 3的程度。
从实际的熟料成分来说，它表示的了S C 3和S C 2的百分含量比例。
石灰饱和系数值越大，即硅酸盐矿物中的S C 3的含量越多，则熟料的强度就越大；然而，石灰饱和系数过高的话，熟料的煅烧过程就必须时间要长，因为这个值偏高会使熟料煅烧变得困难，否则游离氧化钙就会出行，从而影响产量和窑内工作条件。
所以，石灰饱和系数的值需要提高，担忧不能过高，实际生产中一般规定在0.84~0.92之间。
硅率，又称硅酸率。
它反映了熟料中2SiO 含量和32O Al 与32O Fe 相加的和的比值，反映了熟料中硅酸盐矿物与熔剂矿物的相对含量。
硅率值偏低，熔剂矿物所占比例大导致液相量较大，易结大块，煅烧过程变得困难；硅率值偏低，则与上述情况相反，同样会使煅烧过程困难，所以，硅率必须有适当的取值范围，一般为1.8~2.5.铝率，又称铁率，表示熟料中32O Al 和32O Fe 含量的比值。
它反映了熟料中A C 3和AF C 4的相对含量。
铝率值偏大，也就是A C 3含量偏多，会使S C 3的形成变得困难；铝率值偏小，虽然有助于S C 3的形成，但同样易结大块，对窑造成损害。
因此，实际生产中一般取0.9~1.8。
本次设计参考同类型水泥生产厂家，取值如下[15]：02.087.0±=KH 1.050.2±=SM1.060.1±=IM3.2 熟料热耗和掺入煤灰量3.2.1 熟料热耗熟料热耗是指烧成每千克熟料索要消耗的热量。
新型干法生产线熟料热耗约为)(2969kg kJ q =，不超过)(3200kg kJ 。