第五章 4熟料烧成车间工艺设计及布置

熟料烧成车间工艺设计及布置主要内容各种新型干法窑的型式、规格与特性熟料煅烧系统选择的原则烧成系统的设计计算1.回转窑的设计计算2.分解炉的设计计算3.悬浮预热器主要结构及技术参数的确定4.熟料冷却机的选型计算5.喂料喂煤系统6.烧成系统余热利用及除尘7.风机的计算与选型8.电收尘器的选型计算9煤粉燃烧器的选用烧成车间工艺布置及图例窑型优点缺点应用立筒预热器窑结构简单，通风阻力小（3.5kPa），电耗低、对原燃料适应性强、投资小热效率较低，入窑生料温度低（750℃左右），表观分解率较低（达30％左右），热耗较高（国外先进3260～3596kJ/kg熟料，国内3977－4800kJ/kg熟料）日产600吨熟料以下的小型窑旋风预热器窑热效率高，入窑生料温度高（达800℃），表观分解率30%一40%，热耗较低设备复杂、维修管理工作量大，系统阻力较大（达4Kpa），对原燃料要求严格，易结皮堵塞，投资较大多用4级或5级，若原燃料中的碱、氯、硫超标，也可用一级或二级，或增设旁路放风系统★预分解窑单位容积产量高，单机产量大；热耗低；窑衬寿命长；窑体型较小，占地面积减少，基建投资较省，可造大型窑；NOx较少；表观分解率85%一95%设备复杂、维修管理工作量大，通风阻力较大大型水泥厂熟料煅烧系统选择的原则原则：综合考虑原料和燃料的情况、产品质量要求、工厂规模、建厂的各种具体条件、不同烧成系统的特点，进行正确的判断，选择技术先进、经济合理的烧成系统。★节能是煅烧系统最突出的问题之一，应给予充分重视。注意的问题：1、大、中型厂优先考虑预分解窑，中、小型厂可选立筒预热器、旋风预热器窑和机械化立窑。2、窑和分解炉用煤作燃料3.采用冷却效率高的冷却机，充分利用冷却机热气体作为烘干热源。4.采用烘干兼粉磨的煤磨，充分利用系统余热作为烘干煤的热源。5.充分利用余热作为烘干生料及其它物料的热源。6.保证窑和管道系统的密封装置情况良好，减少系统漏风和压力损失，选适当的风机。7.选适当的窑衬，采用良好的窑体隔热措施。8.采用高效收尘器，回收窑灰并利用。9.配置易烧性好的生料，选适当的热工参数★回转窑的设计应符合下列规定:(1)回转窑的规格应根据对烧成系统产量的要求，结合原、燃料条件以及预热器、分解炉、冷却机的配置情况等因素确定。(2)预热器窑及预分解窑的长径比(L/D)宜取11～16，其中预热器窑取高限，分解窑取低限。(3)预热器窑及预分解窑的斜度应为3.5%～4%;最高转速:预分解窑宜为3.0～3.5r/min，预热器窑宜为2.0～2.5r/min;调速范围1:10。(4)回转窑烧成带筒体的冷却宜采用强制风冷。(5)回转窑烧成带应有筒体温度的检测措施。(6)回转窑的主电机宜采用无级变速电动机，并需设置辅助传动，辅助传动应有备用电源。烧成系统的设计计算1回转窑的设计计算烧成系统的设计计算1回转窑的设计计算回转窑规格的确定G——小时产量t/hDi——窑的有效内径，mL——窑的长度（m）烧成系统的设计计算1回转窑的设计计算3.07821.5564iGD0.096/()24/()/250/()iFVAViAFDmmmLmmmLDmmm烧成系统的设计计算1回转窑的设计计算烧成系统的设计计算1回转窑的设计计算短窑（L/Di＝10～12）的优点：容积相同时，设备质量较轻，动力消耗低，耐火材料省，窑体表面热损失小，易排碱。缺点：窑尾温度显著升高，预热器和分解炉结皮、堵塞加剧，给系统运转带来困难。应用：适用于入窑分解率高的预分解系统，不适宜不设三次风管的窑内通过型预分解窑系统和易烧性差的物料。1回转窑的设计计算回转窑产量的标定根据确定的窑规格，选合理的公式计算窑产量，或选几个合理的公式计算，然后分析选取合理的产量。参考同类型厂的生产数据。结合工厂的自然条件、原燃料的质量、预热器和分解炉的型式、附属设备的配套、生料成分及均化程度等具体条件进行综合分析对比加以确定。★标定窑产量时，设计部门一般提出两个产量指标，其一为保证产量，其二为产量指标烧成系统的设计计算1回转窑的设计计算?分析回转窑产量标定过高或过低的后果烧成系统的设计计算1回转窑的设计计算回转窑的功率计算烧成系统的设计计算1回转窑的设计计算烧成系统的设计计算1回转窑的设计计算回转窑的热工计算烧成系统的设计计算1回转窑的设计计算？热工计算的目的1确定燃料消耗量2分析锻烧系统内热效率3寻求降低热耗的途径平衡范围及基准物料平衡计算热量平衡计算从冷却机熟料出口到预热器废气出口，并考虑窑灰回窑、燃料制备与窑按闭路循环操作。温度基准：0℃。物料基准：1kg熟料烧成系统的设计计算1回转窑的设计计算物料平衡计算烧成系统的设计计算1回转窑的设计计算烧成系统的设计计算1回转窑的设计计算烧成系统的设计计算1回转窑的设计计算烧成系统的设计计算1回转窑的设计计算热量平衡计算烧成系统的设计计算1回转窑的设计计算烧成系统的设计计算1回转窑的设计计算热量平衡计算烧成系统的设计计算1回转窑的设计计算烧成系统的设计计算1回转窑的设计计算烧成系统的设计计算1回转窑的设计计算烧成系统的设计计算1回转窑的设计计算烧成系统的设计计算1回转窑的设计计算烧成系统的设计计算1回转窑的设计计算1回转窑的设计计算分解炉选型及设计应符合的规定★根据燃料性质确定在纯空气中燃烧还是在混合气体中燃烧。若采用无烟煤，则在纯空气中燃烧。★根据气流和物料在分解炉内的运动方式，分解炉可分为多种型式，设计选型时，宜根据原燃料性能及具体情况选择炉型和确定炉体结构尺寸。★分解炉中气体的停留时间可根据分解炉的型式及原燃料性能确定，其停留时间应不低于2s。烧成系统的设计计算2分解炉的设计计算(4)分解炉用煤量的比例应符合下列规定①当采用三次热风从回转窑内通过时，分解炉用煤量宜占总用煤量的10%～20%。②当采用三次风管的分解炉时，分解炉的用煤量宜占总用煤量的55%～65%。③当采用旁路放风时，应根据不同的放风量，使分解炉用煤比例相应变化。烧成系统的设计计算2分解炉的设计计算(5)分解炉的设计应符合下列规定:①对燃料的适应性强，要求燃料在分解炉内能完全燃烧。②入窑物料的表观分解率应达到85%一95%。③分解炉内温度场应均匀。④物料和气体在分解炉内停留时间之比要大。⑤物料和燃料在分解炉内的分散性要好。⑥出分解炉气体中的NOx含量要低。⑦压力损失要小。⑧炉体结构简单。烧成系统的设计计算2分解炉的设计计算喷腾型喷腾型旋流流化床一悬浮层叠加预燃烧成系统的设计计算2分解炉的设计计算分解炉规格的计算一按炉的热负荷计算，然后用截面风速核算二按炉的单位容积生产能力计算，然后用截面风速核算三按截面风速计算，然后用容积热负荷核算烧成系统的设计计算2分解炉的设计计算按炉的热负荷计算烧成系统的设计计算2分解炉的设计计算烧成系统的设计计算2分解炉的设计计算烧成系统的设计计算2分解炉的设计计算按炉的单位容积生产能力计算烧成系统的设计计算2分解炉的设计计算按炉的界面风速计算烧成系统的设计计算2分解炉的设计计算烧成系统的设计计算2分解炉的设计计算分解炉三次风管分解炉三次风管的设计应符合下列规定:(1)供分解炉用的助燃空气需要从冷却机单独引出时，应设置三次风管。三次风管可从冷却机上壳体或窑头罩引出，从★窑头罩引出的三次风温度较高，设计优先选用。(2)★三次风管可布置成“V”字形或倾斜“一”字形，并宜设清灰措施。(3)三次风管内风速宜取17～22m/s，直径一般可取窑径的0.6倍左右。分解炉用一次风管直径一次风大约为分解炉理论空气量的10％，一般风速为20m/s，RSP炉一次风速为8～10m/s。烧成系统的设计计算2分解炉的设计计算预热器系统的设计应符合下列规定(1)预热器系统应按窑能力的不同而确定采用单列、双列或三列。(2)预热器级数可按下列原则确定:①★当预热器废气用于烘干原燃料时，应根据入磨水分的大小，通过热平衡计算确定采用五级或四级。②若采用六级预热器时，应根据工厂具体情况，通过技术经济比较确定。③★当预热器废气直接引入破碎烘干系统或其他热交换装置时，应根据不同装置对废气温度的要求，确定预热器的级数。烧成系统的设计计算3旋风预热器的设计计算④★在小型预热器系统中，当原燃料中有害成分影响系统的操作时，可采用立筒预热器或立筒与旋风混合的预热器。(3)预热器技术性能应符合下列要求:①应采用高效低压损型预热器，系统的压损(包括分解炉的压损)应不大于5.5kPa。②要求物料在气流中的分散性好，热交换效率高，排出气体的温度低。当采用四级预热器系统排出气体的温度，不应高于380℃;当采用五级预热器系统排出气体的温度不应高于335℃。。烧成系统的设计计算3旋风预热器的设计计算③★预热器的分离效率高，一级预热器的分离效率应不低于92%。④★系统的密闭性能好，锁风装置灵活。⑤★预热器的风管和料管应吸收热膨胀的措施。⑥★预热器应有捅料和防堵措施。(4)★当原燃料中有害成分高，并影响窑系统生产或要求生产低碱水泥时，可采用旁路放风系统烧成系统的设计计算3旋风预热器的设计计算烧成系统的设计计算3旋风预热器的设计计算旋风预热器的规格确定旋风筒直径旋风筒高度旋风筒圆柱体与圆锥体的尺寸进风口的型式、尺寸、进风型式排气管尺寸和内筒插入深度旋风筒之间连接管道烧成系统的设计计算3旋风预热器的设计计算旋风筒直径烧成系统的设计计算3旋风预热器的设计计算旋风筒高度★加大旋风筒高度H，可以提高分离效率。一级筒H/D2其它级筒H/D=1.5～2.00旋风筒圆柱体与圆锥体的尺寸a变动于65°～75°之间，E/D变动于0.09一0.20之间，一般1.5。圆柱体的高度h1关系到生料粉是否有足够的沉降时间.烧成系统的设计计算3旋风预热器的设计计算进风口的型式、尺寸、进风型式进风口一般为矩形，宽高比(a/b)一般为0.4～0.7，最上一级可取0.4～0.5，其余各级可取0.55～0.65。(a×b)/D2≈0.2，中间级较大些，最下级较小些。进风口风速一般为16～20m/s★一般常采用270°涡旋进风烧成系统的设计计算3旋风预热器的设计计算排气管尺寸和内筒插入深度排气管结构一般为圆形，也有扁形，一般d/D≈0.5～0.55★一级筒应插入深些，甚至可大于进风口高度b，以提高分离效率;中间各级可取d/2，以减小阻力损失;最下一级插入深度可缩短到(1/4一1/3)d烧成系统的设计计算3旋风预热器的设计计算旋风筒之间连接管道连接管道风速一般以15～20m/s为宜?管道风速过大或过小会有怎样烧成系统的设计计算4熟料冷却机的选型、计算常用冷却机的类型及性能冷却机选型的规定篦式冷却机的选型计算熟料冷却机的选用应符合下列规定:(1)日产熟料2000t及以上的窑应优先选用篦式冷却机。(2)出冷却机的熟料温度应符合下列要求:①蓖式冷却机，不大于环境温度加65℃②单筒冷却机，不大于环境温度加180℃。③多筒冷却机，不大于环境温度加200℃。(3)篦式冷却机需用的单位熟料冷却空气量，应根据不同型式的篦式冷却机确定。(4)预热器窑和预分解窑配置的篦式冷却机，其热效率应不低于65%。烧成系统的设计计算4熟料冷却机的选型、计算(5)篦式冷却机的余风应充分利用，可用于煤和混合材料的烘干或余热发电。(6)熟料冷却机的余风的除尘，宜采用电除尘器或袋式除尘器。当采用电除尘器时，冷却机宜设置可以调节水量的喷水系统。(7)篦式冷却机的中心线，应偏在窑内物料升起的一侧，以保证料流在冷却机篦床上均匀分布。(8)冷却机应有适宜的耐久性，即长期运转，(9)应有利于环境保护，应考虑需处理含尘气体量的多少、噪音大小、有无防护可能。(10)应用较好的适应性，窑产量变化时，熟料温度并无显著变化，还应适应熟料粒度的变化。烧成系统的设计计算4熟料冷却机的选型、计算烧成系统的设计计算4熟料冷却机的选型、计算熟料冷却机的计算蓖床负荷的确定一般为26.4～43.2t/(m2d)(二代篦冷机)45～60t/(m2d)(充气梁篦冷机)蓖床宽度和蓖床长度的确定蓖床宽度应根据窑的产量和窑径的大小来确定？篦床负荷？