毕业设计---日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计(窑尾)

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日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）摘要本次的设计是设计日产12000吨水泥烧成系统窑尾工艺设计。烧成窑尾核心内容式预热器分解炉。从分解炉内的气流运动来看，可归纳为四种基本型式，即：涡旋式、喷腾式、悬浮式和流化床式。早期开发的分解炉，多以上述四种运动型式之一为基础，使生料和燃料分别依靠“涡旋效应”、“喷腾效应”、“悬浮效应”和“流态化效应”分散于热气流中，利用物料颗料之间在炉内流场中的相对运动，实现高度分散、均匀混合和分布、迅速换热，以达到提高燃烧效率，传热效率和入窑生料碳酸盐分解率的目的。伯力鸠斯设计的MSC分解炉增加了脱氮燃烧器和顶部三次风管通过燃料、空气及生料的多级燃烧以达到降低废气中NOx气体含量的目的。影响NOx浓度的主要因素：主燃烧区温度、主燃烧区氧气浓度、主燃烧区氮气的浓度、气体在主燃烧区的停留时间、燃料中氮元素的含量等窑尾预热预分解系统采用单在线分解炉、双系列预热器的方案不仅极大地方便了系统参数的调节和控制，使系统操作易于平衡和优化，而且可使该系统投资额降低15％以上。系统分解炉采用专有技术，分解回转窑中产生的NOx气体，实现了低NOx的排放。该系统配置的分解炉设有低NOx分解段，实现系统的低NOx关键字预热器分解炉旋风筒窑尾29 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）AbstractThethisdesignisthedesignnissan12000tonsofcementfiringsystempreheaterprocessdesign.Firingendofthecorecontenttypepreheaterdecompositionfurnace.Decompositionfurnacefromtheairflowmovementtosee,canbedividedintofourbasictypes,namely:thevortextype,spraythosewhotype,suspensiontypeandfluidizedbedtype.Theearlydevelopmentofdecomposingfurnace,inthefourmovementtypeasthefoundation,makeoneofrawmaterialandfuelrespectivelydependon"scrolleffect",and"sprayeffect",and"whosuspendedeffect"and"fluidizedeffect"scatteredinheatflow,theuseofmaterialbetweenthemakingsoftheflowfieldintheovenrelativemotion,realizeahighlydecentralized,mixinganddistribution,rapidheattoimprovecombustionefficiency,heattransferefficiencytokilnandrawdecompositionrateofcarbonatepurpose."Force,theMSCdesigntheoryofdecomposingfurnaceburnerincreasednitrogenandtopthreeductThroughtheairandfuel,themultistagerawordertoreducewastegasburninginthepurposeofgasconcentrationNOx.ThemainfactorsofinfluenceNOxconcentration:theLord,theLordburningzonetemperaturecombustionzoneoxygenconcentrations,theLordofthewholeareanitrogengasconcentration,intheLordtheretentiontime,fuelburninginthecontentofnitrogenelementsuchaspreheatedpreheaterprecalciningsystembyasingleonlinedecompositionfurnace,doubleseriespreheaterschemenotonlygreatlyshowwheresystemparametersoftheadjustmentandthecontrol,andmakesthesystemiseasytooperateandtheoptimization,andbalancecanmakethesystemmorethan15%lowerinvestment.Systemdecompositionfurnaceusingproprietarytechnology,thedecompositionofrotarykilnproducedgas,NOxrealizelowNOxemissions.ThesystemconfigurationofdecompositionfurnacehaslowNOxdecompositionsection,realizethesystemlowNOxKeywords:ForewarmerDecomposingfurnaceWhirlwindtubePipeline29 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）目录摘要1Abstract2第一章绪论5第二章工艺设计介绍72.1选题依据（包括国内外研究动态、选题的理论意义或应用情景以及选题依据）72.2设计方案82.2.1工艺设计思想82.2．2针对万吨线运行情况提出优化方案82.2.3烧成窑尾82.2.5MSC分解炉的环保效应92.3全厂各种物料的储存方式储存量与储存期10第三章配料计算103.1原始数据103.1.1要求三个率值：103.1.2，原料化学成分103.2物料平衡计算113.2.1，假定配比113.2.2，计算白生料化学成分113.2.3，计算灼烧生料化学成分113.2.4，计算熟料标准煤耗113.2.5，计算煤灰渗入量113.2.6，计算熟料化学成分123.2.7，计算率值123.2.8，计算熟料料耗123.2.9，计算干基实际消耗定额1229 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）3.2.10，计算湿基消耗定额133.2.11，12000t/d水泥熟料物料平衡表14第四章主机平衡与选型164.1车间工作制度的确定（参见《水泥厂工艺设计概论P4-I表3--7》164.2主机选型164.2.1、破碎机的选型174.2.2、生料磨的选型174.2.3、预分解窑的规格的确定174.2.4、煤磨的选型184.2.5、斗式提升机的选型184.2.6、空气输送斜槽的选型19第五章烧成窑尾工艺计算205.1理论消耗料耗205.1.1生料料耗205.1.2预热器飞灰量205.1.3收尘器收入灰量205.1.4出收尘器的飞灰量215.1.5实际料耗215.1.6预热器喂料量215.2预热器及分解炉工艺计算215.2.1准备计算215.2.2C5废气量225.2.3C4废气量235.2.4C3废气量235.2.5C2废气量235.2.6C1废气量24第六章烧成窑尾设备规格计算266.1分解炉规格的计算确定266.1.1分解炉的有效截面和有效直径（直筒部分）266.1.2分解炉的高度266.2预热器规格的确定276.2.1C5规格的确定276.2.2C4规格的确定2729 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）6.2.3C3规格的确定276.2.4C2规格的确定276.2.5C1规格的确定28小结29致谢30主要参考文献3129 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）第一章绪论本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12000吨水泥烧成系统，在降低电耗、提高产品质量的指导思想下进行设计，近年来随着我国装备制造业技术水平和生产能力的不断提高，水泥生产线的规模大型化已渐成趋势。 1998年--2000年以淘汰落后生产能力为主；2000年后以培育和发展新型干法窑外分解水泥，促进大型企业发展，改善水泥结构为主。这一时期，在市场环境及客观条件比较有利的情况下，水泥工业的结构调整开始取得实效。全国累计关闭淘汰小水泥厂3940户，压减落后生产能力近1亿吨；2001年、2002年建成投产89条新型干法窑外分解(简称NSP)水泥生产线(其中日产2000吨及以上40条)，新增优质水泥熟料生产能力5000多万吨。2002年底全国投入运营的NSP生产线总数已经达到222条，NSP水泥熟料总生产能力达10590万吨。水泥增量的构成开始发生变化。2000年以前水泥增量主要靠落后生产工艺立窑的生产来支撑，立窑水泥市场份额占70%以上。2001年，NSP水泥新增1750万吨，开始进入高增长。2002年NSP水泥新增3250万吨，同比增幅达44%。NSP水泥占水泥总量的比例由1998年的9.4%提高到15%。立窑水泥增量虽然仍高达3200万吨，但增长幅度已大幅度降低。安徽海螺集团、新疆天山水泥股份有限公司、山东水泥集团公司、浙江三狮集团公司等一批骨干企业脱颖而出。1998年水泥行业前10户企业的生产集中度占全行业比重不足5%；2002年生产集中度已提高到8.3%；销售收入占9.3%；实现利润则占28%；2003年生产集中度将进一步提高至13%以上。大型企业集团的迅速扩张，对于提高水泥工业的竞争力、加快结构调整起到了促进和导向作用。中国已进入新型干法水泥的快速增长期。NSP水泥两年来已实现高速增长，产量翻番。这种势头目前还在发展。据统计，全国在建和筹建的NSP生产线160多条，预计今年将有104条生产线建成投产，新增熟料能力7000万吨左右。当前NSP水泥的投资总体上是正常的，在我国新型干法水泥比例仍然较低的条件下，建设大中型NSP项目符合产业政策和技术政策，有利于加速落后生产能力退出市场，调整产业结构。发展新型干法水泥的条件成熟。我国日产4000吨及以下新型干法窑外分解水泥的工艺技术、装备制造技术和管理水平已经比较成熟。近两年新投产日产2000吨熟料生产线的建设周期已缩短为12～15个月；国产化率达到95%以上；改、扩建生产线吨投资已从1000余元降到300～350元；生产成本已降低到110～130元/吨的水平。新型干法水泥技术的成熟和投资、运行成本的降低，以及在产品质量、资源环境能耗等各方面的优点，已使其与其它工艺相比具有较明显竞争优势。20世纪50年代出现悬浮预热器窑，20年后发展出预分解窑。悬浮预热器窑：1932年捷克首次提出四级旋风筒悬浮预热器的专利，20世纪50年代初德国洪堡公司首先应用于水泥生产。组成：由预热器+分解炉等窑尾系统+回转窑+冷却机+窑头燃烧器等。悬浮预热器窑和预分解窑统称为新型干法水泥生产。悬浮预热器简称SP，带悬浮预热器的回转窑称为SP窑。29 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）预热器分旋风预热器和立筒预热器。旋风预热器窑主要包括Humboidt、Smidth和Dopel等；立筒预热器窑主要包括Krapp、ZAB、PreRov等。不同的预热器其流动换热特征包括同流旋流、逆流旋流、喷-旋流动、喷腾运动和旋-旋流动等。预分解窑：1971年日本石川岛磨重工业公司首创，其与SP窑的不同是在窑尾与预热器之间增设一分解炉，预分解窑简称NSP窑。2.6流化床水泥窑回转窑是可靠的水泥熟料烧成设备，但它的致命弱点是热效率低、转动功率大，且体积庞大，一直是人们想要“革命”的对象。为此，50年代以来，美国、日本、中国、俄罗斯、印度等国家都相继对不带回转窑的沸腾烧成工艺进行了研究。由于当时的科技水平所限，用沸腾炉(流化床)锻烧水泥熟料时，在高温(1300℃一1400℃)条件下的自造粒而不粘结炉壁、结大块、维持正常的流态化操作难度很大，90年代之前均未取得完全的成功，更达不到工业化的要求。在水泥工业中，流态化技术成功地应用于水泥生料的预热和预分解，从根本上改变了生料在预热和预分解过程中物料和气流间热交换过程，使生料的预热和预分解时间缩短到几十秒钟，从而成倍地增加了窑产量，大幅度降低了燃料消耗。可以说，流态化技术在水泥生料预热和预分解中的成功应用，是水泥发展史上的一次重大变革。基于流态化技术的上述优点，能否将水泥熟料的烧成环节也置于流态化状态下，一直是世界各国水泥工作者研究的课题之一。但是由于高温气固反应的复杂性和大颗粒流态化技术的不成熟以及试验装置的放大受各种因素的影响等，使得此项技术的研究工作目前仅停留在理论研究和半工业试验研究阶段。流化床水泥窑的特点是：1、大幅度地扩大了煤种的选择范围。可选用烟煤、无烟煤或低质煤。2、良好的节能指标。可降低10-25%的热消耗量。3、热回收效率高。把造粒装置和烧结装置合并计算，热回收率大于80%，比现有的蓖冷机提高了20%以上。4、较好的环保性能。CO2排放减少10-25%，NOx排放减少40%以上。5、节约建设费用，减低运行成本。与同规格的回转窑相比，设备投资节约20%，运行成本降低25%。由于其良好的工作指标和占地面积小等特点，适合我国目前量大面广的立窑改造。从市场需求看，我国水泥消费需求5年内不会出现饱和。根据发达国家水泥消费规律，当人均水泥消费量达到700公斤以上，人均累积水泥消费达到18～20吨左右时，需求增长出现饱和，水泥总量开始下降。2002年我国人均水泥消费量565公斤，人均累积水泥消费量为6.9吨。根据我国国情和可持续发展(资源、环境负荷)的需要，水泥的总量不能搞的过大，按照累积消费10～14吨达到饱和计，也需8～10年可能出现饱和。---水泥需求增长达到饱和，新型干法水泥仍然有增长空间。水泥总量中5亿多吨立窑水泥被NSP水泥替代，需要一个相当长时间的调整过程本设计应解决的问题：1．配料设计和物料平衡计算并填写物料平衡表和物料贮存库（生料均化库）明细表；2．烧成系统主要设备选型计算，确定设备型号规格和主要技术参数，并填写主机设备生产能力平衡表；3．绘制全厂工艺流程图和烧成系统工艺流程图（2张）；4．一套能反映主机设备安装位置和各设备连接关系的工艺布置图样5～6张；5．手工图5张，计算机绘图2～3张。6．编制设计计算说明书。按规定要求翻译与本专业有关论文29 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）第二章工艺设计介绍2.1选题依据（包括国内外研究动态、选题的理论意义或应用情景以及选题依据）本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下基础。难点：12000吨是目前世界最大的单条生产线。两磨一烧，对窑，预热器，分解炉的尺寸要求和工艺设计更加有难度。本设计的课题是：日产12000吨水泥熟料水泥厂新型干法生产线烧成系统艺设计。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烧成系统主要设备的计算选型等。因此有必要对烧成系统的设备及其发展进行了解。当前我国水泥工业发展中存在的突出问题是:新上项目区域集中的现象严重,产能较大,但市场需求不足,导致恶性竞争严重;相对落后的水泥生产工艺(如立窑),生产的水泥产量占据较大的比例;小水泥生产企业的资源浪费现象严重,污染较大,石灰石利用率较低本设计的指导思想和设计路线:目前国内已投产的万吨线有4条：安徽枞阳l条、安徽铜陵2条和江苏徐州l条。2008年初，海螺集团规划在安徽建3条12000t／d生产线，其中：铜陵l条，芜湖2条。安徽铜陵海螺现有的2条万吨生产线，回转窑规格为06mx95m。分别于2004年5月和10月投产。运行4年多以来，技术指标较好，工艺设计、设备配置比较合理。同时生产线运行中也存在着一些不足，如原料辊磨产量、预热器阻力以及烧成系统对劣质煤适应性等。在这2条万吨线的西侧，拟平行建设1条12000t／d生产线。本文结合铜陵前2条万吨线谈谈12000t／d生产线的设计思路。2.2设计方案2.2.1工艺设计思想1)本项目建成后，成为超大规模水泥熟料生产基地，因此协调好进、出厂物流显得非常重要。2)设备选型立足国产化，将近年来国内先进的技术装备成果加以采用，优化工艺配置。3)生产规模大型化带来设备规格超大，机械没计要适应设备大型化要求。4)新建项目与现有2条万吨线原燃料储存与输送、熟料至码头输送等搭接改造点较多，尽量减少对现有生产线的影响作为关注重点之一。5)本项目原料易磨性稍差，要考虑对生料立磨装机功率和磨机产量的影响。29 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）6)对影响系统电耗指标的系统风机参数选取优化，减少不必要的富裕系数。7)吸取以往设计和生产经验而优化本项目设计，注重细节、人性化设计。不仅要考虑到设备检修方便，同时也要对生产人员的安全设置保护措施。8)审视节能、环境保护。2.2．2针对万吨线运行情况提出优化方案1)万吨线生料粉磨系统采用高浓度电除尘器，l条线配2台立磨。2)万吨线主要存在的不足：①喂料回转下料器易堵料；②粉磨系统台时产量为380t／h，低于设计产量(410t／h)；工序电耗21kWh／t，偏高；③窑尾高浓度电除尘器故障率高，极丝框架维修量大，影响回转窑的运转及收尘效果；④2台立磨出磨生料斜槽设计时没有考虑互通，入库斗式提升机能力设计偏小。3)新线技术方案中采取的措施：①喂料回转下料器采取通热风措施防堵；②粉磨系统采用带循环风机的布置形式，循环风机及窑尾排风机合理选取富裕系数，以减少风机额外电能消耗；③磨机规格及所配电动机功率要考虑到石灰石的易磨性因素，保证粉磨系统能力480t／h；(多2台立磨的生料输送实现互通，单台入库斗式提升机的能力适当加大，满足l台立磨的成品生料和2台除尘器回灰输送要求。烧成窑尾2.2.3烧成窑尾1)万吨线预热器和分解炉规格如下：Cl：2一q)7800mm；C2：2一中7800mm；C3：2-中8200mm；C4：2一中8500mm；C5：2一qb8500mm；分解炉：中8800mm。自投产以来，熟料台时产量和工序电耗见表3。表3万吨线熟料台时产量和工序电耗窑型指标2005年2006年2007年2008年台时产量／(t／h)436437430418A线工序电耗／(kWh／t)27．927．828．528．4台时产量／(t／h)437439434420B线f序电牦／(kWh／t)28．227．728．227．92)万吨线主要存在以下不足：①烧成系统对劣质煤适应性有待提高；②)Cl出121阻力设计为5000Pa，实际生产时，Cl压力一般为一6500-一6700Pa，电耗高；(爹由于旋风筒规格较大，顶部浇注料易脱落；④窑尾结皮情况严重。29 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）①采用TrF型分解炉(煤质适应性强)，在分解炉上设有脱氮风管，同时考虑脱氮对窑内热工制度稳定、窑尾结皮的影响。②采用低压损预热器，C．出口阻力≤5000Pa，出口温度≤310℃。③旋风简装备结构设计时，顶部工字钢延伸至上升风管边缘焊接固定，防止内圈下沉导致顶部浇注料脱落。2.4大型化后分解炉的优化措施大型化生产线分解炉单体规格大，从流体动力学的角度考虑，相同风速下的层流边界层较大，温度场、浓度场均没有小炉均匀，适当提高分解炉断面风速有利于解决此问题。为了确保12000t／d大型化分解炉投运的町靠性，在研究中不是简单地将分解炉结构放大，而是从理论、实践到研究方法的变革，从不同层面上进行分析。I)采用计算机模拟研究对分解炉结构形式进行优化设计。2)在分解炉的结构上，为确保大型化后分解炉中物料分布的均匀性，提高分解炉容积效率，采用多点喂料，既有利于增强物料的均布，又能控制分解炉内燃烧温度，有利于煤粉的充分燃烧，提高气料的传热效率。3)适当提高分解炉断面风速，提高分解炉湍流混流程度与效率。依据研究成果，msc型分解炉具有三喷腾和碰顶效应、湍流回流作用强、同气停留时l’口J比大、温度场及浓度场均匀、物料分解及换热效果好、炉体结构简单、阻力系数低等特点。2.2.5MSC分解炉的环保效应本项目降低NO，的技术思路是首先采用与生产兼容的分级技术，以最小的操作成本，尽可能降低N仉。在此基础上，留有废气脱硝的空间，必要时投入本项目分解炉的设计中，考虑还原区间体停留时间为～1．2s，在分解炉锥体增设2个脱除NOx的燃烧器，煤粉从窑尾输送管的四路阀中引出，通过调节阀门开度，控制喂煤量。分解炉总的设计气体停留时间为6．2s(包括下行管道)，氧化区的气体停留时间为5．Os，完令满足后续煤粉燃烧及生料分解的需求。通过以卜措施的采取，本项目所设计的分解炉完全能满足煤粉燃烧、生料分解及低NOx的要求。2.3全厂各种物料的储存方式储存量与储存期序号物料名称储存方式规格（M）储存量(T)储存期（D）备注1石灰石长形预均化堆场390*65510003.102砂岩长形预均化堆场220*591500011.53粘土长形预均化堆场170*592600012.04铁质原料联合储库33.5*223.55000048.55生料圆库￠45*604-200002*1.116熟料圆库￠60*21.53-10000012.57原煤圆形预均化堆场￠902-200002*5.2829 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）第三章配料计算3.1原始数据3.1.1要求三个率值：KH=0.90±0.02；SL=2.4±0.1；IM=1.6±0.1。单位熟料热耗：3430kj/kg；生产损失：生料按1%，其他按3%计算。3.1.2，原料化学成分表2.1烧失量SIO2Al2o3Fe2o3CaoMgo其他合计水分%石灰石40.155.832.110.7648.720.8181.621002.4砂岩1.8687.525.322.660.080.221.261005.9粘土5.9068.6513.567.010.380.561.891008.4铁粉35.2910.3339.041.512.031.8010010煤灰0.0050.7627.177.958.410.754.96100煤的工业分析表2.2MtdUadAadFcsd热值kj/kg%1.8916.5429.8550.26217203.2物料平衡计算3.2.1，假定配比石灰石：砂岩：粘土：铁质原料=0.890:0.065:0.014:0.0313.2.2，计算白生料化学成分表2.3名称烧失量Sio2Al2o3Fe2o3CaoMgo其他合计配比石灰石35.1335.1891.8780.67643.3610.7211.44289.00.890砂岩0.1215.6890.3460.1730.0050.0140.0826.50.065粘土0.0830.9610.1900.0980.0050.0080.0261.40.014铁质1.0940.3201.2100.0470.0630.0563.10.031白生料35.9412.932.732.1643.420.811.9210013.2.3，计算灼烧生料化学成分29 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）灼烧基成分=(A/100*l)*100%,其中A为生料各成分含量，l为白生料烧失量。灼烧基生料化学成分表2.4名称Sio2Al2o3Fe2o3CaoMgo其他合计成分20.1844.2623.37267.7801.2649.9721003.2.4，计算熟料标准煤耗生料热耗：3430kj/kg；煤热值：21720kj/kgP标准煤耗=熟料热耗/煤热值=0.157919kg煤/kg熟料实际煤耗=p标准煤灰/（1-3%）=0.162783.2.5，计算煤灰渗入量GA=P*A*S/100（式2.1）式中，GA——熟料中煤灰的渗入量%P——标准煤耗A——煤的收到基灰分含量%S——煤灰落入熟料中的百分含量s=100%故GA=0.157919*29.859*100/100=4.713881%3.2.6，计算熟料化学成分表2.5成分Sio2Al2o3Fe2o3CaoMgo其他合计灼烧生料0.95286119.23274.06073.212764.58511.20482.855995.2861煤灰0.0471382.39281.28080.37480.39640.03540.23384.7138熟料121.62555.34153.587564.98151.24023.0881003.2.7，计算率值29 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）KH=(Cao-1.65Al2o3-0.35Fe2o3)/2.8Sio2（式2.2）=0.91SM=Sio2/(Al2o3+Fe2o3)（式2.3）=2.42IM=Al2o3/Fe2o3（式2.4）=1.49符合要求3.2.8，计算熟料料耗理论料耗Hc=（100-GA）/（100-生产损失）=1.4874（kg生料/kg熟料）实际料耗Hs=Hc（1-生产损失）=0.15024（kg生料/kg熟料）3.2.9，计算干基实际消耗定额干石灰石=Hs*x（1-石灰石含水率）=1369.78（kg干石灰石/kg生料）干砂岩=Hs*y（1-砂岩含水率）=0.0976（kg干砂岩/kg生料)干粘土=Hs*z（1-粘土含水率）=0.0210（kg干粘土/kg生料）干铁质原料=0.0466（kg干铁质/kg生料）3.2.10，计算湿基消耗定额湿石灰石=干石灰石/（1-石灰石含水率）=1369.78（kg湿石灰石/kg熟料）湿砂岩=103.8892（kg湿砂岩/kg熟料）湿粘土=22.2128（kg湿粘土/kg熟料）湿铁质=51.7778（kg湿铁质/kg熟料）湿原煤=实际物料煤耗/(1-原煤含水率12%）=184.98（kg湿原煤/kg熟料）29 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）3.2.11，12000t/d水泥熟料物料平衡表表2.6物料名称配比%水分%消耗定额（kg/t熟料）物料平衡（带1%生产损失）备注干基（t）湿基（t）干基湿基每小时每天每年每小时每天每年石灰石0.8902.401337.21369.78668.616046.45295312684.8916437.365424328窑运转天数：330砂岩0.0655.9097.6103.848.81171.238649651.9451246.68411404理论料耗：1.487粘土0.0148.4021.022.2110.52528316011.105266.5287951.6燃烧热值：21720铁质原料0.03110.0046.651.7823.3559.218453652.89621.36205048.8烧成热耗：2885生料1502.4751.218028.85949504熟料500.00120003960000烧成用煤12.00162.78184.9881.391953.3664460892.492219.76732520.829 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）4.2.6，主机设备平衡表表3.5序号主机名称型号、规格数量（台）生产能力单机t/h每日工作班数运转率备注1双转子锤式破碎机TkPC10002.HX2100020.387破碎石灰石2生料磨辊式磨Atox50型号的生料磨250030.682原料粉磨3空气输送斜槽XZ630145530.743输送物料4斗式提升机BW-G800/360/422953　0.7435回转窑Φ6.6*96m斜度：4%，转速：4.2~5r/min，1　50030.904烧成熟料6煤磨YR800-8/1180【φ3.2×9.5】风扫煤磨25030.904提供燃料29 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）第四章主机平衡与选型4.1车间工作制度的确定（参见《水泥厂工艺设计概论P4-I表3--7》设计主机每周运转小时数及班制表：表3.1主机名称每日运转时间(h/d)每周运转时间（h／周）生产周制（d/周）生产班制石灰石破碎机12726每天两班，每班6小时生料磨241547每天3班每班8小时窑241687每天3班每班8小时煤磨241687每天3班每班8小时水泥磨241547每天3班每班8小时回转烘干磨241547每天3班每班8小时包装机14987每天两班，每班7小时4.2主机选型主机要求小时产量：（式3.1）式中－要求主机小时产量（t/h）；－物料周平衡量（t/h）；29 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）－主机每周运转小时数。4.2.1、破碎机的选型本设计采用破碎系统：双转子锤式破碎机锤式破碎机是利用机壳内垂头快速旋转的动能对物料进行打击破碎，同时，在锤头与篦条之间还有一定的研磨作用。锤式破碎机体型小，结构简单，破碎比大，产品粒度细，生产效率高。石灰石破碎机要求小时产量：Gh=668.6(t/h)由此，选择型号为：TkPC10002.HX双转子锤式破碎机一台，台时产量为：1000t/h，入料粒度：＜1000*1200*1500mm；出料粒度＜70mm4.2.2、生料磨的选型本设计采用立磨系统。生料磨要求小时产量：GH=500(t/h)由此，，本设计选型为ATox50立式辊磨机2台，台时产量为：500t，动力3000KW。即实际运转小时数小于要求运转小时数，能保证水泥厂的正常运转。4.2.3、预分解窑的规格的确定根据经验公式；G=1.5564Di3.0720G=500t/h,D=6.522,取D=6.6m近年来设计的窑，长径比有减小的趋势。短窑具有许多优点，如减轻设备质量，减少动力消耗，节约耐火材料，减少窑体表面热耗损失等。但窑太短则会引起窑尾温度显著升高，预热器和预分解炉洁皮，堵塞加剧，给成系统的正常运转带来困难。一般L/d在14到17之间取L/D=14.5得出L=95.7取L=96M本设计选取回转窑的规格为Φ6.6×96m29 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）。采用三挡支承，斜度4%，主电机功率1170kW，直流调速。4.2.4、煤磨的选型    本次设计采用风扫煤磨，煤磨要求小时产量：风扫煤磨　　风扫式是水泥厂的主要设备，用于烘干兼粉磨煤粉。设备主要由进料装置、主轴承、回转部分、传动装置、粜装置、高压起动装置及润滑系统组成。原料经喂料设备由进料装载进入磨内，热风由进风管进入磨内，随着磨机筒体的旋转，煤与热风在磨进行热交换，煤在磨内被粉碎和研磨，在煤被研磨的同时，细粉被通过磨内的热风，经由出料装置带出磨机。本次设计采用管磨系统，煤磨要求小时产量：煤磨采用YR800-8/1180风扫磨，其生产能力为55-60t/h，台数2台。煤粉细度可灵活调节，原煤入磨粒度<25mm，出磨粒度80ym筛余2%：水分<10.0%，煤粉水分<1%，电机功率800kW。。4.2.5、斗式提升机的选型斗提机在水泥厂中被广泛应用于垂直输送块状、粒状及小块状的物料，具有布置紧凑，提升高度高，密封性好等优点。这里是将均化库卸出的物料输送给预热器。表3.2斗式提升机设备选型计算项目单位参数胶带式斗式提升机BW-G800/360/4提升能力t/h295斗速m/min31主轴转速r/min13.8料斗容积l35斗宽mm100斗距mm400运行部件重量Kg/m8929 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）物料最大块度10mm允许所占百分比%13025mm%10550mm%8075mm%65100mm%554.2.6、空气输送斜槽的选型空气输送斜槽是流态化输送的一种特殊形式，斜槽槽体由透气层分为上下两层，风机产生的压缩空气经软管进入槽体下层，后经过透气层上的微孔使上层中由卸料口落入的物料充气成流态化，由于斜槽具有一定的倾斜度和物料自身的重力作用，使得物料像流体一样从高处像低处流动，然后从卸料口出料。本设计中所用空气输送斜槽主要用于输送来自旋风收尘器的生料至入库斗式提升机的拉链机。表3.3空气斜槽设备选型计算序号项目单位计算公式及依据计算结果1需输送物料物料量Qt/h参照磨机产量410堆积密度ρst/m3粉状物料1.1输送距离m根据工艺布置要求382换算输送能力m3/h410/1.13733选择空气输送斜槽根据所要求的输送能力参照产品目录XZ630表3.4XZ630空气输送斜槽的技术性能参数项目单位参数空气输送斜槽型号XZ630斜槽规格mm630×60729输送量m3/h455斜槽斜度°629 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）第五章烧成窑尾工艺计算5.1理论消耗料耗表4.1原始参数：温度负压a空气系数e分解率％风速窑尾烟室10503501.02分解炉89020001.05807.988020001.03954.8080028001.05304.7070034001.10104.7055040001.1534.2031045001.2003.70大气空气系数a=1.02漏风量：5%5.1.1生料料耗由工艺计算可知K生=1.53（kg/kg熟料）；5.1.2预热器飞灰量（式4.1）式中——C1筒的分离效率，一般取95%。5.1.3收尘器收入灰量式中——收尘器收尘效率，取99.9%。5.1.4出收尘器的飞灰量29 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）5.1.5实际料耗L=K生+F=1.52+0.00008=1.52008(kg/kg熟料)5.1.6预热器喂料量L1=L+F2=1.52008+0.0800=1.60008(kg/kg熟料)5.2预热器及分解炉工艺计算5.2.1准备计算熟料煤耗量:由工艺计算可知：Km=0.113理论空气量:（式4.2）理论废气量:（式4.3）生料分解生成废气量：（式4.4）窑尾排出废气量：1窑内煤燃烧产生废气量：式中：40%——回转窑用燃料比；2窑尾过剩空气量：29 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）3生料入窑分解放出的CO2：4窑尾废气量：炉内废气量：1煤燃烧的废气量：=（炉煤+窑煤）燃烧产生的废气量=Vg=0.7995（Nm3/kg熟料）2生料分解产生CO2：=全部生料分解放出的CO2总量（炉内分解率+窑内分解率）=UR（80%+5%）=0.276685%=0.2351（Nm3/kg熟料）3过剩空气量：=4炉内废气量：化为工作态:(式4.5）5.2.2C5废气量1出炉废气量=1.0721Nm3/kg熟料2漏入空气量=5%（窑+炉）的理论空气量=5%·Va0=5%0.7052=0.0375（Nm3/kg熟料）3C5内分解的CO2量=4C5废气量=29 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）化为工作态：5.2.3C4废气量1来自C5的废气=1.3724Nm3/kg熟料2漏入空气量=3C4废气量=(1+5%)=1.051.3724=1.4410（Nm3/kg熟料）化为工作态：5.2.4C3废气量1来自C4的废气=1.4410Nm3/kg熟料2漏入空气量=3C3废气量=(1+5%)=1.051.4410=1.5131（Nm3/kg熟料）化为工作态：5.2.5C2废气量1来自C3的废气=1.5131Nm3/kg熟料2漏入空气量=3C2废气量=(1+5%)=1.051.5131=1.5888（Nm3/kg熟料）29 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）化为工作态：5.2.6C1废气量1来自C2的废气=1.5888Nm3/kg熟料2漏入空气量=3C1废气量=(1+5%)=1.051.5888=1.6682（Nm3/kg熟料）化为工作态：表4.2：窑尾废气温度压力表名称标况Nm3/kg熟料工况m3/kg熟料负压Pa温度(℃)总风量103m3/h单位风量m3/S窑尾0.33961.66913501050381.72106.03分解炉1.07214.709820008901077.13299.20C51.37245.977220008801366.99379.72C41.44105.888428008001346.68374.07C31.51315.641434007001290.19358.39C21.58884.858040005501111.02308.62C11.66823.76964500310861.28239.25表4.3：一些数值的设定项目C1C2C3C4C5分解炉风速(m/s)3.734.284.784.724.877.9729 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）第六章烧成窑尾设备规格计算6.1分解炉规格的计算确定6.1.1分解炉的有效截面和有效直径（直筒部分）；（式5.1）式中S炉——分解炉有效截面积；D炉——分解炉的内径；Vg——通过分解炉的工况风量，m3/h;Wg——分解炉断面风速，m/s;选择喷腾式MFC分解炉，炉子截面风速Wg=5.5～9.5m/s，在这里取Wg=7.9m/s耐火砖厚度：D炉=+即分解炉有效面积为37.87m2,有效直径为7.94m,取直径为8.07m.6.1.2分解炉的高度一般可以由气流在炉内停留时间计算。H=Wt式中H——分解炉高度，m;W——气流在炉内平均流速，m/s;T——气流在炉内经历时间，s;MFC炉气流在炉内经历时间t为2～5s,取t=2s,取Wg=5.5m/s则：H=2*5.5=11.m;分解炉高度为11.m;有效截面积：S炉=40.16m2;有效内经;D有=8.07m;分解炉高：H=11m。29 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）6.2预热器规格的确定6.2.1C5规格的确定计算旋风筒直径:（式5.2）式中D——筒圆柱体内径，m;Q——旋风筒内气流量，m3/sVA——截面风速，m/s.对C5而言，推荐风速为5-5.5m/s，取V5=5m/s,则取m.内筒直径:d1=0.51D=3.57m;料管直径:d2=0.16D=1.12m;进口宽:b=0.35D=2.45m;进口高:a=0.55D=3.85m;柱体高:h1=0.7D=4.9m;锥体高:h2=1.02D=7.14m;总高:H=1.72D=12.04m;内筒高:P=0.4D=2.8m;此为两个C5筒的规格.6.2.2C4规格的确定取V4=4.7m/s,则C4直径为：6.2.3C3规格的确定取V3=4.70m/s，则C3直径为：.内筒直径:d1=0.51D=3.47m;料管直径:d2=0.16D=1.12m;进口宽:b=0.35D=2.45m;进口高:a=0.55D=3.85m;柱体高:h1=0.7D=4.9m;锥体高:h2=1.02D=7.14m;总高:H=1.72D=12.04m;内筒高:P=0.4D=2.8m;此为两个C3筒的规格.6.2.4C2规格的确定29 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）取V2=4.20m/s，则C2直径为内筒直径:d1=0.51D=3.47m;料管直径:d2=0.16D=1.09m;进口宽:b=0.35D=2.38m;进口高:a=0.55D=3.74m;柱体高:h1=0.7D=4.76m;锥体高:h2=1.02D=6.94m;总高:H=1.72D=11.70m;内筒高:P=0.4D=2.72m;6.2.5C1规格的确定取V1=3.70m/s，则C1直径为：内筒直径:d1=0.51D=2.35m;料管直径:d2=0.16D=0.736m;进口宽:b=0.35D=1.61m;进口高:a=0.55D=2.53m;柱体高:h1=0.7D=3.22m;锥体高:h2=1.02D=4.69m;总高:H=1.72D=7.91m;内筒高:P=0.4D=1.84m;据上将出各部分尺寸总列如下表表5.1：各级悬浮预热器尺寸级数12345直径D(m)8.8010.210.810.810.8内筒直径d12.353.473.573.573.57料管直径d20.7361.091.121.121.12进口宽b(m)1.612.382.452.452.45进口高a(m)2.533.743.853.853.85柱体高h13.224.764.94.94.9锥体高h24.696.947.147.147.14总高H(m)7.9111.7012.0412.0412.04内筒高P(m)1.842.722.82.82.829 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）总结本次毕业设计历时两个多月的时间才最终完成，通过此次的设计使我把大学中所学的知识运用到这次设计之中。同时在查阅资料的过程中也学习了更多水泥方面的知识，使自己对水泥行业有了更深层次的了解。　　本次设计首先从原始资料入手，进行工艺的选择与配料计算以及全厂物料平衡计算，以求出符合要求熟料组成的原料配合比和各种物料的消耗定额。以全厂物料平衡表为依据进行主机的选型和标定。然后通过对海螺水泥厂的实地考查，选出蓖冷机的型号。这次是第一次来做水泥产设计所以查阅了大量资料。12000T/D目前是世界最大的生产线，所以没有对比和参考。设计很粗糙。由于本人的能力有限所以难免有很多不妥之处。希望错误之处望大家指出。在设备选型的时候不同的设备对比较少。设备选的不妥之处愿大家提出指正，。29 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）致谢四年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。四年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。伟人、名人为我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人，我的导师。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，从论文题目的选定到论文写作的指导,经由您悉心的点拨,再经思考后的领悟,常常让我有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚谢意！同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。最后再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，以及在设计中被我引用或参考的论著的作者。董玉龙2011-6-729 日产12000吨熟料水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）主要参考文献[1]严生、常捷、程麟.新型干法水泥厂工艺设计手册[M]，北京：中国建材工业出版社，2007[2]张庆今.硅酸盐工业机械及设备[M]，广州：华南理工大学出版社[3]马保国.新型干法水泥生产工艺[M]，北京：化学工业出版社，2007年[4]王军伟.新型干法水泥生产工艺读本[M]，北京：化学工业出版社，2006年[5]金容容.水泥厂工艺设计概论[M]，武汉：武汉理工大学出版社[6]熊会思、熊然.新型干法水泥厂设备选型使用手册[M]，北京：中国建材工业出版社，2007[7]陶珍东，郑少华.粉体工程与设备.北京：化学工业出版社[8]陈绍龙，张朝发，李福州.水泥生产破碎与粉磨工艺技术及设备[M]，北京：化学工业出版社，2006年[9]姜洪舟.无机非金属材料热工设备[M]，武汉：武汉理工大学出版社[10]熊会思.新型干法烧成水泥熟料设备[M]，北京：中国建材工业出版社[11]刘志江.新型干法水泥技术[M]，北京：中国建材工业出版社，2005年[12]李海涛.新型干法水泥生产技术与设备，北京：化学工业出版社，2006年[13]芮君渭、彭宝利著.水泥粉磨工艺及设备，北京：化学工业出版社，2006年[14]彭宝利.《水泥生产工艺流程及设备参考图册》，武汉工业大学出版社[15]肖争鸣、李坚利.水泥工艺技术，北京：化学工业出版社，2006年[16]网络信息及最新期刊资料29