水泥厂回转窑毕业设计开题报告定稿

学号：20020801010*河北理工大学材料学院毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目：2500t/d预分解窑生产线总体设计及窑尾车间的工艺设计专业（年级、班）：02级材料1班学生姓名：指导教师：王静20年3月17日一、文献综述1.1国内外研究现状及分析1.1.1水泥的发展及现状水泥是建筑工业最主要的基础材料之一，在公路、桥梁、大坝、隧道、机场码头、工业与民用建筑等多方面得到了大量地使用，己成为人类社会现代化物质和文化生活不可替代的基础，对人类文明发展直到重要的促进作用。经过近2个世纪的发展，世界水泥工业取得了举世瞩目的成绩，生产技术不断进步，单位产品的能源消耗不断下降，自动化、现代化程度不断提高，环保设施日益完善。我国水泥工业在进人20世纪80年代后，也得到很大发展，自1985年以来，产量稳居世界第一，但存在总量过剩、结构性矛盾突出、工艺装备落后、环境污染严重、工厂效益低下等问题。目前国家正通过“上大改小”等一系列措施对水泥工业进行宏观调控，以期使我国水泥工业的产业及产品结构向合理的方向发展，同时进一步节约能源，改善环境，提高整个行业的经济和社会效益。因此，在未来的若干年内，我国水泥工业将由数量型增长转向质量效益型增长。[1]1.1.2水泥煅烧技术及SP、NSP技术自1824年英国人阿斯普丁(J-ASPdin)首先获得波特兰水泥专利权以来，水泥锻烧技术不断改进，经历了普通回转窑、机械立窑、立波尔窑等的发展，直至20世纪50年代初悬浮预热器窑出现，为熟料锻烧开辟了一条新的技术思路。而上世纪70年代初出现至今仍在快速发展的以悬浮预热和窑外分解相结合的新型干法水泥生产技术，为大幅度降低热耗及水泥生产的大型化、高效化发展开辟了成功的道路。悬浮预热窑(SP)的特点是:在缩短回转窑筒体的条件下，用多级悬浮预热器代替部分回转筒体，使窑内以堆积态进行的气固换热过程一部分转移到预热器内在悬浮状态下进行。生料粉能够与从窑内排出的炽热气流充分混合，气固两相接触面积大，传热速率快、效率高，因此有利于窑系统生产效率的提高和熟料烧成热耗降低。[2]预分解窑(NSP)是在SP窑技术基础上的一次飞跃，其特点是在悬浮预热器和回转窑之间增加了一个分解炉作为窑系统的第二热源，使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程，在悬浮态或流态化条件下极其迅速地进行，不仅避免了窑内传热差的弊病.减轻了回转窑的热力强度负担，还使入窑生料的碳酸盐分解率从SP窑的40%左右提高到85%到95%，大幅改善回转窑的热工性能，使窑的生产能力成倍增长，因此，在生产效率、产品质量、能源消耗、衬料寿命和环境保护诸方面，都表现出更加优越的性能。预分解窑己成为国际公认的代表当代最高技术水平的水泥缎烧方法。它是以悬浮预热和窑外分解技术为核心，把现代科学技术和工业生产最新成就，广泛地应用于水泥生产全过程，彻底改变了湿法、老式干法、半干法回转窑以及立窑生产等传统生产方法的弊端，且有利于资源和能源及其它工业废渣的再利用及消解工业与生活垃圾，实现可持续发展。悬浮预热器(SuspensionPreheater，简称SP)和窑外分解炉(NewSuspensionPreheater，简称NSP)的出现是水泥工业上一次突破性的技术革命。从发展历程上来看SP窑是NSP窑的基础，NSP窑则是SP窑的进一步发展和完善。悬浮预热器从根本上改变了气流和生料之间的传热方式。试验、计算都表明它的传热面积和传热系数分别较传统的回转窑提高了2400倍和13-23倍。这样使窑的传热能力大大提高，初步改变了预热能力和烧结能力不相适应的状况。这时入窑CaCO3表观分解率可达40%-50%，但SP窑存在着电耗高、结皮堵塞、窑内热负荷大、运转率低等缺点。只有NSP技术的出现才使预分解技术趋于成熟。该技术的主要特点是，全部热量中只有40%供给回转窑，其余的热量供给快速分解炉.随后发明的多种分解炉是使生料在悬浮或沸腾状况下高度分散于特殊的分解炉中，以最小温度差在燃料无焰燃烧的同时，进行高速传热，使入窑CaCO3的表观分解率达到80%-95%本上解决了预烧能力和烧结能力的不足的矛盾，从而使窑的生产能力成倍增加，窑热负荷大大降低，使得NSP窑在热耗、生产称定性、投资、NOx排放量等各项指标均较SP窑先进。同时NSP技术的开发还为低质燃料及可燃废弃物的使用开辟了广阔的前景。现在NSP技术己成为水泥工业锻烧技术发展的主导方向。正向建设“生态环境材料型”产业的可持续发展方向迈进。1.1.3悬浮预热和预分解技术发展的主要五个阶段:第一阶段:50年代初期至70年代初期，为悬浮预热技术诞生与发展阶段。1932年丹麦史密斯(F.L.Smidth)公司获得了利用悬浮预热原理的多级旋风预热器的专利权。1953年第一台工业应用的旋风预热窑由德国汉堡(Humboldt)公司研制成功，并正式投入生产。随后，各种类型的悬浮预热窑相继出现，特别是在60年代发展迅速并日趋大型化，最大的悬浮预热器窑于1972年由日本川崎公司为宇部水泥公司建成，窑径达6m左右，单机日产达5000t以上，据不完全统计，至70年代初期，世界上的各种悬浮预热窑共有近600台之多。本阶段是悬浮预热窑的诞生、成熟和发展时期。至70年代初期预分解窑诞生以来，随着预分解窑的发展，悬浮预热窑逐渐被预分解窑所代替.我国对悬浮预热技术的研究起步亦早，于1958年在上海天祥水泥厂进行第一台四级旋风预热器的工业实验，并于60年代在太原水泥厂建成第一台旋风预热窑。第二阶段:70年代初期至中期，为预分解技术诞生和发展阶段。1964年德国多德豪森(Dottenhausen)水泥厂在悬浮预热器的中间级喂入含油页岩的生料，提高了入窑分解率，开始了预分解技术的先例。1971年日本IH工公司与秩父水泥公司共同开发了第一台使用高级燃料的SF窑(SuspensionPreheater-FlashFurnace)。第一台SF窑诞生之后，日本各种类型的预分解窑相继出现(如MFC炉一1971年;RSP炉-1972年;KSV炉-1974年;以后陆续出现的SLC炉、Prepol炉、Pyroclon炉等等)在此期间，分解炉都是以重油为燃料，炉子的热力强度高，炉容偏小，并且炉子结构大多仅依靠“旋流气“喷腾”、“流态化”、“悬浮”等单独效应来完成气固分散、混合、换热等过程。因此，分解炉的功能及对中、低质燃料的适应性较差。尽管如此，预分解窑与其它各种干法窑型相比所展现的良好性能，深受用户青昧，发展十分迅速.我国预分解窑的研制开发工作也是从70年代开始的，先是以油为燃料，1976年在四平石岭水泥厂建成第一台SF窑，随后转入以煤为燃料的各种类型预分解窑的研制、开发和建设，迈出了我国当代水泥工业科技进步的步伐。第三阶段:70年代中、后期，为预分解技术完善、提高阶段。1973年国际爆发石油危机之后，原来以石油为燃料研制开发的分解炉难以适应，从而通过总结、改进，各种第二代、第三代的改进型分解炉应运而生。例如:N-SF炉、CFF炉、高径比(H/D)增大的MFC炉及N-MFC炉等的出现即为典型代表。分解炉是预分解技术的核心。现己开发出几十种各具特色的分解炉。这些改进型或新型分解炉，不仅增大了炉容，在结构上也有很大的改进。为了提高燃料燃尽率，延长物料在炉内的滞留时间，许多分解炉结构采用了“旋流-喷腾”、“流态化-悬浮”或双喷腾等迭加效应，以改善和提高分解炉的功效。预热器是预分解技术的基础及关键技术环节，因此，为了握高其单位热效率、降低阻力、节约能耗，人们在预热器上做了很多工作。如采用各具特色的折流板、导向板、撒料器、轴流器等结构形式，以使旋风筒的技术性能不断完善。日本(工HI)公司研制的轴流式旋风筒。丹麦Smidth公司开发的旋风筒，进口形式及锥体形状均有改变，并且旋风筒直径减小，内筒缩短并加粗，阻力仅相当于原来的三分之二以下。宇部式低压损旋风筒，M-SP悬浮预热器系统都达到了高效低阻的目的.在回转窑方面，某些公司的发展趋势是向长径比缩小方向发展。如洪堡公司开发的长径比等于10左右的两支点短窑Pyrorapid(R)窑，早已投入运行.这种窑在烧成工艺和机械上都有许多特点。熟料冷却机仍以蓖冷机为主，但同时单筒冷却机和新型多筒冷却机因兼有多种优点，近年来又有了新的设计和发展。以上各单体结构的优化，为整个系统优化组合打下了坚实的基础。我国自70年代末期以来，组织了日产4000吨熟料大型预分解窑生产线成套装备的引进工作;并研制成功以煤为燃料的各种类型预分解窑，并加大了它们的生产规模。例如:邢县、新班水泥厂日产700吨熟料、本溪水泥厂日产1200吨熟料的KSV窑即是代表。第四阶段:80年代，为悬浮预热和预分解窑技术日趋成熟，全面提高阶段。随着生产经验的积累和预分解技术的提高，更为重要的是为了降低综合能耗和生产成本，由第三阶段的单纯炉型和结构的改进，发展成为对预分解窑全系统的旋风筒一换热管道-分解炉-回转窑-冷却机(简称筒、管、炉、窑、机)等五位一体化的优化组合，以体现NSP技术的综合效益。以及与之配套的耐火、耐热、隔热、耐磨材料的制造技术，自控技术，环保设施等整体改进开发阶段。高新技术的应用和水泥锻烧理论的进一步发展，对成套装备开发进行科技攻关、设计、设备制造和建设。第五阶段:20世纪90年代至今，为水泥工业向“生态环境材料型”迈进。目前，国际上配有新型分解炉、高效低损旋风筒、新型高效冷却机和缩小长径比(L/D)的两支点短窑等一系列先进技术装备的带有五级或六级预热器的预分解窑系统。日产能力达5000t/d,7000t/d,9000t/d,10000t/d等规模的生产线超过80条，正在兴建的最大生产线为12000t/d。国际水泥技术不断发展，体现的综合指标以及与我国新型干法水平的比较见表1-1。同时，随着人类对保护地球环境，实现可持续发展迫切性认识的迅速的增强，国外许多水泥公司大力推进废弃物替代自然资源的工作，并实现“清洁生产”。纷纷向“生态环境材料型”转型，发挥水泥特有环保功能。国际水泥工业在环保、废渣、工业及生活垃圾综合利用等方面，均以达到相当高的水平。目前世界上至少有100多家水泥厂用了可燃废弃物，如日本36家水泥厂中有一半处理各种废弃物;瑞士Holcin公司和法国Lafarge公司可燃废弃物替代率分别达80%和50%以上;美国大部分水泥厂利用可燃废弃物锻烧水泥。国外一般替代率达到10%^-20%。采用“替代资源、能源、降解利用工业、生活废弃物为人类社会造福成为国际水泥发展的时尚。[3]1.2课题的研究意义我国自1976年第一台预分解窑投产以来，迅速制定了发展以新型干法水泥生产为主导的水泥工业发展战略和一系列方针政策。我国新型干法水泥生产进入了大型化和国产化的成熟阶段;我国技术人员己经比较熟练地掌握了新型干法水泥生产技术;新型干法生产工艺和装备研制开发工作也取得了长足进步，为我国干法水泥生产技术的发展莫定了良好的基础;我国新型干法水泥技术虽然开发较早，总的来说我国大多数水泥企业技术落后，装备陈旧，从70年代至今我国水泥工业布局和比重上仍以低产、较多消耗、污染较严重的小规模水泥企业为主。要改变这种状况，建设大型新型千法生产线，充分消纳废弃物实现水泥工业可持续发展是一条有效途径。目前，我国水泥产量位居世界第一，年产量已达7亿吨以上，但是新型干法水泥产量不足总量的14%到目前为止，在线生产的日产700t以上的预分解窑仅有223条。这些生产线的技术装备、管理水平及许多技术经济指标同国际先进水平相比也有相当的差距。新型干法企业之伺生产状况好坏，技术、装备、管理水平高低以及各种技术经济指标也存在着参差不齐状况，差距较大。日产700t-2000t级预分解窑生产线己基本实现了国产化，主要技术经济指标达到的水平如表1-1[4]当今国外水泥工业的发展动态如下:(1)最大限度减少粉尘、NOx、SOX.重金属等对环境的污染;(2)实现高效余热回收，最大程度减少水泥电耗;(3)不断提高燃料的替代率，最大程度减少水泥热耗;(4)开发生态水泥，减少自然资源的使用量;(5)运用信息