日产6000吨预分解窑的分解炉系统设计

课程设计任务书学生姓名：专业班级：材科1202指导老师：工作单位：材料学院题目：日产6000吨熟料预分解窑的分解炉系统设计一、初始条件：1、原料的化学分析结果物料烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2ONa2OH2O石灰石43.051.730.640.3253.740.521.0粘土4.7264.6516.955.904.720.951.111.011.0铁粉1.0538.522.4252.793.531.694.0煤灰58.0326.199.233.231.212.112、燃料煤的元素分析结果：CadHadNadOadSadAadMad69.13.51.34.20.120.31.53、各种物料损失均按3％计算。4、其他资料:本设计工厂有自己的矿山，其他条件均符合建厂要求，工厂气象条件符合设计要求。大气压强（夏季）：720mmHg温度：-4℃～40℃，相对湿度：70％～80％，地下水位：2m～2.5m二、要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）：设计计算说明书应包括以下内容：①配料计算，燃烧计算,物料平衡计算和热量平衡计算，有关设备的选型计算或结构尺寸计算，附属设备的选型计算，耐火材料选材计算与散热计算，有关性能指标计算，设计及附属设备一览表，设计评述，参考资料。②画出有关设备的工艺布置图和主要剖面图（A2图纸）以及流程图(A3图纸)。③热工测量计算说明数包括以下内容：原始数据、平衡计算、结果分析。三、设计要求：⑴要求每个人独立完成，允许讨论，但不能抄袭，鼓励创新。⑵说明书要求:①设计说明书必须包括有关计算部分的方法，步骤和结果。②有关设备的选型，设计说明书中应说明其选项取依据，有关经验数据的选取亦说明其来源。⑶图纸的要求：①图纸必须按工程图示准绘制，鼓励用电脑绘图。②图纸上必须注明设备主要民族尺寸及有关说明，图面应清洁，整齐。四、时间安排：2015.6.1~2015.6.7(第1周)：查阅有关资料，进行有关设计计算；2015.6.8~2015.6.14（第2周）绘制相关的图纸；2015.6.15~2015.6.20（第3周）整理计算说明书，图纸以及其他设计资料。指导老师签名：李洪斌2015年5月31日系主任(或责任教师)签名：年月日设计方案与设计步骤流程图物料平衡计算热量平衡计算分解炉尺寸计算有关性能计算设计评述耐火材料选材及散热计算参考文献配料计算绘图目录1.配料计算…………………………………………………………………………………11.1计算煤灰掺入量……………………………………………………………………11.2计算熟料化学成份…………………………………………………………………22.燃料燃烧计算……………………………………………………………………………53.物料与热量平衡计算…………………………………………………………………63.1物料平衡……………………………………………………………………………63.2热量平衡……………………………………………………………………………144分解炉尺寸计算…………………………………………………………………………164.1选择窑型和分解炉的结构尺寸计算……………………………………………164.2入分解炉的三次风管直径…………………………………………………………164.3生料进料口直径……………………………………………………………………184.4燃烧器选择……………………………………………………………………………185耐火材料选材与散热计算…………………………………………………………………195.1耐火材料总体设计……………………………………………………………………195.2材料主要性质…………………………………………………………………………195.3散热量计算……………………………………………………………………………195.4耐火材料厚度对分解炉筒体尺寸的修正…………………………………………206设计评述……………………………………………………………………………………20参考书目………………………………………………………………………………………21·1·日产6000吨熟料预分解窑的分解炉设计1.配料计算1.1煤灰掺入量由参考资料[2]P233，根据设计任务书给出的煤元素分析结果得：kg25691.3kJ/1.52450-0.1)-(4.29100-5.3983201.96327932450)(91009832032793rrrarar.aaaadnetMSOHCQ由参考资料[3]P196，选取kgkJq/3500。煤灰沉落率S100%,由此可得煤灰掺入量：2.77%1003.2569110011.223500100,adnetadAQSAqG式中：GA——熟料中煤灰掺入量；q——单位熟料热耗，取3300kJ/kg熟料；Qnet,ad——煤的低位热值；为25240kJ/kg；Aad——煤的空气干燥基灰分含量，为22.110%；S——煤灰沉落率，考虑有电收尘，取S100%；P——煤耗，kJ/kg熟料。1.2根据设计率值,计算熟料成份由参考资料[3]林忠寿.无机非金属材料工学.武汉:武汉工业大学出版社,2006P195及参考资料[4]P27李斌怀等.预分解窑水泥生产综合技术及操作实例.武汉:武汉理工大学出版社,2006。若KH过高，CaO含量超过酸性氧化物的需求，必然以游离CaO形态存在，游离CaO含量高时将引起水泥安定性不良，造成危害；若KH过低，则熟料中C3S过少，熟料强度必然很低。故提高KH有利于提高水泥质量，但KH过·2·高，熟料煅烧困难，必须延长煅烧时间，否则会出现f-CaO，同时窑的产量低热耗高，窑村工作条件恶化。若SM过高，则由于高温液相量显著减少，熟料煅烧困难，C3S不易形成不，如果CaO含量低，那么熟料含C2S量过多而粉化；SM过低，则熟料因硅酸盐矿物少而强度低，且由于液相量过多易出现结大块、结炉瘤、结圈等，影响窑的操作。若IM值过高，熟料中C3A多,液相粘度大,物料难烧,水泥凝结快；若IM值过低，虽然液相粘度小，液相中的质点易扩散，对C3A形成有利，但烧结范围窄，窑内易结大块，不利于窑的操作。综上述，为使熟料既顺利烧成，又保证质量，保持矿物组成稳定，应根据原料、燃料和设备等具体条件来选择三个率值，使之互相适当配合。通常，不能三个率值同时都高，或同时都低，三个率值的选取采用“两高一中”方案。预设)1.0(7.1),1.0(2.2),02.0(9.0IMSMKH设：%5.97%643.335.165.2)1)(18.2(975.032IMSMIMKHOFe%193.6)(3232OFeIMOAl%639.21)(32322OFeOAlSMSiO%02.66)(98.0O32322OAlOFeSiOCa累计试凑过程（以100kg熟料为基准）计算步骤CaOMgO及其它合计率值KHSMIM设计熟料成分21.6396.1933.64366.022.597.50.92.201.70煤粉（+2.77)1.6070.7250.2560.08950.092石灰石（+122）2.1110.7810.39065.5630.634(66.02-0.0895)/0.5374=122.68粘土（+27）17.4564.5771.5931.2740.829(21.639-1.607-2.111)/0.6456=27.7铁粉（+2.6）1.0020.0631.3730.0920.044（3.643-0.256-0.390-1.593)/0.5279=2.66累计熟料22.1756.1463.61267.0181.599100.50.922.271.7022SiO32AOl32OFe·3·通过比较，KH=0.9,SM=2.23,IM=1.68,均在设定值波动范围内，符合要求。配制100Kg熟料所需的干原料如下：Kg4.121%10099.02.120石灰石Kg48.26%10099.0219.26粘土Kg874.2%10099.0756.2铁粉实际生料配比：%58.80%100874.248.264.1214.121石灰石%576.17%100784.248.264.12148.26粘土%906.1%100874.248.264.121871.2铁粉生料中的含水量=0.8058*0.01+0.17576*0.01+0.019*0.04=1.057%单位熟料烧成热耗：q=3500*100/99=3535KJ/Kg熟料单位熟料烧成煤耗：P=3535/25691.3=0.1346Kg烟煤/(Kg.kJ)成份5石灰石（-1.80）0.0310.0120.0060.9670.009（67.018-66.02）/0.5374=1.857粘土（-0.781）0.5050.0680.0460.0370.024（22.175-0.031-0.505）/0.6456=0.781铁粉（+0.1558）0.0600.0040.0820.0050.003（3.612-0.006-0.046）/0.5279=0.1558累计熟料成份21.6996.073.64266.021.569990.92.231.68差值0.06-0.12300-0.931·4·2.燃烧计算(参考资料[2]283-287)粉煤燃烧空气过剩系数1.05-1.25（参考资料[2]-285.表6.12）不妨取α=1.2，得：理论空气量：烟煤/KgNm6.950.042)-(0.0013.30.03526.70.6918.9)O-3.3(S26.7H8.9CVa3adadadad0实际空气量：烟煤/KgNm8.341.26.95VV30aa理论烟气量:烟煤/KgNm7.20279.04.22)283218212(V30ad0VaNSMHCadadadad实际烟气量：烟煤/KgNm8.5926.951)-(1.27.20Va1)-(VV300烟气组成:%01.15%100592.8124.22691.0124.22COad2VC%008.0%100592.8324.22001.0324.22S02VSad%78.4%100592.84.22)18/015.02/035.0(4.22)18/2/(2VMHOHadad%52.3%100592.821.0202.7)12.1(21.0)1(O02VVa%80.76%100592.879.034.84.22)28/013.0(79.04.22)28/(ad2VVNNa3.物料与热量平衡计算窑型：预分解窑基准：1Kg熟料；温度：30℃平衡范围：系统=预热器+分解炉+回转窑+冷却机温度：1.入预热器生料温度：50℃2.入回转窑回灰温度：50℃3.入窑一次空气温度：30℃·5·4.入窑二次空气温度：950℃5.环境温度：30℃6.入回转窑和分解炉燃料的温度都为：60℃7.入分解炉三次风温度：740℃8.气力提升泵输送生料空气温度：50℃9.熟料出窑温度：1360℃10废气出预热器温度：370℃11飞灰出预热器温度：330℃入窑风量比（%）:一次空气（k1）：二次空气（k2）：窑头漏风(k3)=15:80:5燃料比（%）:回转窑（Ky）：分解炉（KF）=40：60出预热器飞灰量：0.1kg/kg熟料。出预热器飞灰烧失量：35.20%。各处过剩空气系数：窑尾：06.1y分解炉出口：20.1L预热器出口：35.1F其中：预热器漏风量占理论空气量的比例k4=0.16。气力提升泵喂料带入空气量占理论空气量的比例k5=0.09。折合料风比为19.8Kg/Nm3。分解炉及窑尾漏风占分解