5000t新型干法水泥生产线回转窑工艺设计说明书

XX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）：设计时间：2011.12.19——2012.01.062原始资料一、物料化学成分（%）成分项目LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3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051.6031.794.143.620.662.295.90100二、煤的工业分析及元素分析（%）工业分析（%）Qnet,ar（kJ/kg）MarF.CarAarVar1.0044.7825.5628.6624200三、热工参数1、温度。入预热器生料温度：50℃；入窑回灰温度：50℃；入窑一次风温度：25℃；入窑二次风温度：1100℃；环境温度：25℃；入窑、分解炉燃料温度：60℃；入分解炉三次风温度：900℃；出窑熟料温度：1360℃；废气出预热器温度：330℃；出预热器飞灰温度：300℃。窑尾气体温度：1100℃。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%。6、各处空气过剩系数。窑尾，αy=1.05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。9、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、系统表面散热损失。460kJ/kg熟料。12、生料水分。0.2%。元素分析（%）CarHarOarNarSarAarWar60.103.967.910.970.3525.711.00313、窑的设计产量。5000t/d。目录前言…………………………………………………………………………………………………4一、物料平衡、热平衡计算………………………………………………………………………51.1物料平衡计算………………………………………………………………………………51.1.1收入项目……………………………………………………………………………51.1.2支出项目……………………………………………………………………………71.2热量平衡计算………………………………………………………………………………81.2.1收入项目……………………………………………………………………………81.2.2支出项目……………………………………………………………………………9二、窑的计算………………………………………………………………………………………112.1.窑的规格……………………………………………………………………………………112.1.1直径…………………………………………………………………………………112.1.2长度…………………………………………………………………………………122.2回转窑斜度、转速及功率的计算…………………………………………………………122.2.1斜度和转速…………………………………………………………………………122.2.2功率…………………………………………………………………………………122.3风速核算……………………………………………………………………………………122.3.1烧成带标准风速……………………………………………………………………122.3.2窑尾工况风速………………………………………………………………………13三、主要热工技术参数计算………………………………………………………………………133.1、熟料单位烧成热耗………………………………………………………………………133.2、熟料烧成热效率…………………………………………………………………………133.3、窑的发热能力……………………………………………………………………………133.4、燃烧带衬砖断面热负荷…………………………………………………………………13四.结语……………………………………………………………………………………………14五.参考文献………………………………………………………………………………………144前言当前世界水泥工业的发展是以节能、降耗、环保为中心，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。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。5一、物料平衡与热量平衡计算基准：1kg熟料，温度：0℃；范围：回转窑＋分解炉＋预热器系统根据确定的基准和范围，绘制物料平衡图（图1）、热量平衡图（图2）。图1物料平衡图图2热量平衡图1.1物料平衡计算1.1.1收入项目(1)燃料总消耗量mr(kg/kg)其中：窑头燃料量myr＝Kymr(kg/kg)分解炉燃料量mFr＝KFmr(kg/kg)(2)生料消耗量、入预热器物料量a.干生料理论消耗量mgsL＝syrLaAm100100=82.35100171.25100rm＝1.558－0.401mr(kg/kg）式中：α—燃料灰分掺入量，取100％。b.出电收尘飞损量及回灰量mFh＝mfh(1－)＝0.10×(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6mgs=mgsL+mFh·sfhLL100100=(1.558－0.401mr)+0.0001×82.351002.35100＝1.558－0.401mr(kg/kg)d.考虑飞损后生料实际消耗量ms=myssW100100＝(1.558－0.401mr)×2.0100100＝1.561－0.402mr(kg/kg)e.入预热器物料量入预热器物料量＝ms＋myk＝(1.561－0.402mr)+0.100＝1.661－0.402mr(kg/kg)(3)入窑系统空气量燃料燃烧理论空气量V'LK＝0.089Cy+0.267Hy+0.033(Sy－Oy)=0.089×60.10＋0.267×3.96+0.033×(0.35－7.91)＝6.157(Nm3/kg煤)m'Lk＝V'Lk×1.293＝6.157×1.293＝7.961(kg/kg煤)b.入窑实际干空气量Vyh=αyV'Lkmyr=αyV'LkKFmr＝1.05×6.157×0.40mr＝2.586mr(Nm3/kg)myk=1.293×Vyk＝1.293×2.586mr＝3.344mr(kg/kg)其中入窑一次空气量，二次空气量及漏风量Vyk1=K1Vyk=0.10Vyk(Nm3/kg)Vyk2＝k2Vyk＝0.85Vyk(Nm3/kg)VLOk1＝K3Vyk＝0.05Vyk(Nm3/kg)c.分解炉从冷却机抽空气量①出分解炉混合室过剩空气量V1＝(αL－1)V'Lkmr＝(1.15－1)×6.157mr=0.924mr(Nm3/kg)②分解炉燃料燃烧空气量V2＝V'LkmFr＝V'LkKFmr＝6.157×0.60mr=3.694mr(Nm3/kg)③窑尾过剩空气量V3＝(αy－1)V'Lkmyr＝(αy－1)V'LkKymr＝(1.05－1)×6.157×0.40mr＝0.123mr(Nm3/kg)④分解炉及窑尾漏入空气量V4＝K6V'LkmFr＝K6V'LkKymr＝0.05×6.157×0.60mr＝0.185mr(Nm3/kg)⑤分解炉冷却机抽空气量VF2k=V1+V2－V3－V4＝0.924mr+3.694mr－0.123mr－0.185mr＝4.310mr(Nm3/kg)mF2k＝1.293×VF2k=1.293×4.310mr＝5.573mr(kg/kg)7d.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＝K4V'Lkmr＝0.16×6.157mr＝0.985mr(Nm3/kg)窑尾系统混入空气总量VLOk2＝V4＋V5＝0.185mr＋0.985mr＝1.170mr(Nm3/kg)全系统漏入空气量VLOK＝VLOK1＋VLOK2＝0.05×2.586mr＋1.170mr＝1.299mr(Nm3/kg)mLOK＝1.293×VLOK＝l.293×1.299mr＝1.680mr(kg/kg)1.1.2支出项目(1)熟料msh=1kg(2)出预热器废气量a.生料中物理水含量mws＝ms×100sW＝(1.563－0.402mr)×1002.0＝0.003－0.001mr(kg/kg)Vws=804.0wsm=804.0001.0003.0rm=0.004－0.001mr(Nm3/kg)b.生料中化学水含量mhs＝0.00353mysAl2Os3＝0.00353×(1.560－0.401mr)×3.03＝0.016－0.004mr(kg/kg)Vhs=804.0ksm=804.0004.0017.0rm＝0.020－0.005mr(Nm3/kg)c.生料分解放出CO2气体量：CO2＝CaOsCaOcoMM2＋MgOsMgOcoMM2=44.62×5644＋0.25×3.4044＝35.33msco2=mgs1002CO－mff100fhL＝(1.558－0.4006mr)×10033.35－0.0001×10020.35＝0.550－0.142mr(kg/kg)Vsco2=977.12scom=977.1142.0550.0rm＝0.278－0.072mr(Nm3/kg)d.燃料燃烧生成理论烟气量Vrco2=184.22rCmy100＝1004.22×10010.60mr＝1.122mr(Nm3/kg)VrN2＝0.79V1LKmr＋284.22100yNmr＝0.79×6.157mr＋284.22×10097.0mr＝4.872mr(Nm3/kg)8VrH2O＝24.22×100yHmr＋184.22×100yWmr＝(24.22×10096.3＋184.22×10000.1)mr＝0.456mr(Nm3/kg)Vrso2=24.22×100ySmr＝324.22×10035.0mr=0.002mr(Nm3/kg)Vr＝Vrco2＋VrN2＋VrH2O＋Vrso2＝(1.122＋4.872＋0.456＋0.002)mr＝6.452mr(Nm3/kg)