5000t新型干法水泥生产线回转窑工艺设计及及说明书

1、X X 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： 原始资料一、物料化学成分（%） 成分 项目LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3其它合计干生料100熟 料0100煤 灰0100二、煤的工业分析及元素分析（%）工业分析（%）Qnet,ar（kJ/kg）MarAarVar24200元素分析（%）CarHarOarNarSarAarWar三、热工参数1、温度。入预热器生料温度：50；入

2、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。kg熟料。5、出预热器飞灰烧失量。%。6、各处空气过剩系数。窑尾，y=分解炉出口L=预热器出口f=。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=；提升机带入空气量

3、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=。9、袋收尘器和增湿塔综合收尘效率为%。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。%。13、窑的设计产量。5000t/d。目 录前言 4一、物料平衡、热平衡计算 5物料平衡计算 5 收入项目 5 支出项目 7 热量平衡计算8 收入项目 8 支出项目 9二、窑的计算11 .窑的规格11 直径 11 长度 12 回转窑斜度、转速及功率的计算12 斜度和转速 12 功率 12 风速核算12 烧成带标准风速 12 窑尾工况风速 13三、主要热工技术参数

4、计算13 3. 1、熟料单位烧成热耗13 、熟料烧成热效率 13 、窑的发热能力 13 、燃烧带衬砖断面热负荷 13四.结语 14五.参考文献 14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5

5、000t/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

6、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。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 物料平衡计算 收入项目(1)燃料总消耗量mr (kg/kg)其中：窑头燃料量myrKymr (kg/kg)分解炉燃料量mFrKFmr (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= (kg/kg） 式中：燃料灰分掺入量，

7、取100。b.出电收尘飞损量及回灰量 mFhmfh(1)(1 (kg/kg) myhmfhmFh(kg/kg)c.考虑飞损后干生料实际消耗量 mgs=mgsL+mFh=+ (kg/kg)d.考虑飞损后生料实际消耗量 ms=mys (kg/kg)e.入预热器物料量入预热器物料量msmyk+ (kg/kg)(3)入窑系统空气量燃料燃烧理论空气量VLK+(SyOy)=+(Nm3/kg煤)mLkVLk (kg/kg煤)b.入窑实际干空气量Vyh=yVLkmyr =yVLkKFmr 1. 05 (Nm3/kg)myk=Vyk (kg/kg)其中入窑一次空气量，二次空气量及漏风量Vyk1=K1Vyk= (

8、Nm3/kg)Vyk2k2Vyk (Nm3/kg)VLOk1K3Vyk (Nm3/kg)c.分解炉从冷却机抽空气量出分解炉混合室过剩空气量V1(L1)VLkmr1) = (Nm3/kg)分解炉燃料燃烧空气量V2VLkmFrVLkKFmr= (Nm3/kg)窑尾过剩空气量V3(y1)VLkmyr(y1)VLkKymr1) (Nm3/kg)分解炉及窑尾漏入空气量 V4K6VLkmFr K6VLkKymr (Nm3/kg)分解炉冷却机抽空气量VF2k=V1+V2V3V4 + (Nm3/kg)mF2kVF2k = (kg/kg)d.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V5K4

9、VLkmr (Nm3/kg)窑尾系统混入空气总量VLOk2V4V5 (Nm3/kg)全系统漏入空气量VLOKVLOK1VLOK2 (Nm3/kg)mLOKVLOK (kg/kg)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mwsms (kg/kg)Vws= (Nm3/kg)b.生料中化学水含量mhs (kg/kg)Vhs = = (Nm3/kg)c.生料分解放出CO2气体量：CO2CaOsMgOs =msco2=mgsmff (kg/kg)Vsco2= (Nm3/kg)d.燃料燃烧生成理论烟气量 Vrco2=mr(Nm3/kg)VrN2mrmr (Nm3/kg)Vr

10、H2Omrmr()mr (Nm3/kg)Vrso2=mr mr= (Nm3/kg)VrVrco2VrN2VrH2OVrso2mr (Nm3/kg)mr=(mLKl)mrlmr (kg/kg)e.烟气中过剩空气量Vk(f1)VLkmr1) (Nm3/kg)mkVk= (kg/kg) 其中：VkN2= (Nm3/kg)mkN2VkN2mr (kg/kg)VkO2= (Nm3/kg)mkO2=VkO2mr = (kg/kg)f.总废气量Vf=VCO2+VN2+VH2O+VO2+VSO2= mr mr) mr mr) mr mr mr) mr mr(3)出预热器飞灰量mfh (kg/kg) 热量平衡计

11、算 收入项目(1)燃料燃烧生成热QrRmrQyDW23200mr (kJ/kg)(2)燃料带入显热QrmrCrtrmr60= (kJ/kg)(060时熟料平均比热Crkg)(3)生料带入热量Qs=(mgsCs+mwsCw)ts十50 (kJ/kg)(050时，水的平均比热Cwkg，干生料平均比热Cskg)(4)入窑回灰带入热量 QyhmykCyhtyh 50 kJ/kg(050时，回灰平均比热Cyhkg)(5)空气带入热量a.入窑一次空气带入热量Qy1kVy1kCy1kty1k 25 (kJ/kg)(025时，空气平均比热Cy1kNm3.)b.入窑二次空气带入热量Qy2kVy2kCy2kty2

12、k 1100 (kJ/kg)(01100时，空气平均比热Cy2kNm3)c.入分解炉二次空气带入热量QF2kVF2kCF2ktF2k 900 (kJ/kg)(0900时，空气平均比热CF2kNm3.)d.气力提升泵喂料空气带入热量 （忽略）e.系统漏风带入热量QLOK=VLOKCLOKtLOK =25 (kJ/kg) (025时，空气平均比热CLOKNm3)总收入热量QzsQrRQrQsQykQy1k+Qy2kQF2kQskQLOK24200mr 0+ 33136mr (kJ/kg)支出项目(1)熟料形成热 Qsh=109+ =109+ =1776kJ/kg(2)蒸发生料中水分耗热量Qss(m

13、wsmks)qqh2380 (kJ/kg)(50时，水的汽化热qqh2380kJ/kg)(3)废气带走热量330(kJ/kg)0340时，各气体平均比热：CCO2Nm3；CN2Nm3；CH2ONm3；CO2Nm3；CSO2Nm3 (4)出窑熟料带走热量Qysh1Cshtsh =11360 (kJ/kg)(01360时，熟料平均比热Csh=kg.)(5)出预热器飞灰带走热量Qfh=mfhCfhtfh =300 (kJ/kg)(0300时，飞灰平均比热Cfhkg)(6)系统表面散热损失QB460kJ/kg支出总热量QzcQShQss十QfQyshQfhQg列出收支热量平衡

14、方程式QzsQzc33136mr3965求得： mr (kg/kg)即烧成1kg熟料需要消耗燃料。求得燃料消耗量后，即可列出物料平衡（表1）和热量平衡表(表2)，并计算一些主要热工技术参数表1 物料平衡表单位：kg/kg熟料收入项目数量%支出项目数量%燃料消耗量熟料量1入预热器生料量出预热器飞灰量入窑实际干空气量生料中物理水量分解炉抽空气量生料中化学水量窑尾系统漏入空气量生料分解CO量燃料燃烧理论烟气量烟气中过剩空气量合 计合 计表2热量平衡表单位：kg/kg熟料收入项目数量%支出项目数量%燃料燃烧热熟料形成热1776燃料显热蒸发生料水分耗热生料带入热废气带出热量回灰带入热熟料带出热量入窑一次

15、空气带入热飞灰带出热量入窑二次空气带入热系统散热损失入分解炉空气带入热系统总漏风带入热合 计合 计二、窑的计算（带NC-SST-I分解炉的预分解窑）.窑的规格: 直径根据式（1）计算窑有效内径G熟料 （1）其中，G熟料为窑的日产量t/d；Di为窑的有效内径，m。取G熟料=5000 t/d，可计算出Di= m。根据式（2）计算窑筒体直径 （2）其中，为回转窑用耐火材料厚度，mm。对于直径大于 m的回转窑，其值一般为230 mm。因而m根据建材行业标准JC331-91，D值取 m，则回转窑有效内径为 m。 长度预分解窑的长径比L/D1020，且其长度还应按GB321优先数系列选配。综合最近投产的5

16、000 t/d水泥熟料生产线情况，L值取72 m，此时L/D=15。由以上计算结果，回转窑的规格为72 m。根据国内外实际生产情况，该规格预分解窑产量一般在5000 t/d以上，因而能满足设计要求。 回转窑斜度、转速及功率的计算 斜度和转速 预分解窑的斜度一般为%4%，最高转速可达 r/min。根据统计，对于72 m的预分解窑，当其斜度为%，转速n为 r/min时，最高产量可达5500 t/d以上。考虑到实际生产中增产的可能性，所设计回转窑的斜度为%，转速为 r/min。 功率 回转窑功率可根据式（3）进行计算。 （3） 根据计算， 风速核算 烧成带标准风速 一般要求2 Nm/s。= Nm/s

17、 符合要求= m/s 符合要求Vyw窑尾烟气量，m3/kg熟料Tyw窑尾温度，VywKy+（y-1） mr = m3/Kg 窑尾工况风速一般要求10 m/s。= m/s 符合要求Vyw窑尾烟气量，m3/kg熟料Tyw窑尾温度，VywKy+（y-1） mr = m3/Kg三、主要热工技术参数计算3. 1、熟料单位烧成热耗 QrR=mr 24200 (kJ/kg)、熟料烧成热效率s100100、窑的发热能力 Qyr=MyrKymrG10324200107 (kJ/h)、燃烧带衬砖断面热负荷106 (kJ/m2h)结束语通过这次NSP窑的设计，我在多方面都有所提高，综合运用本专业所学课程的理论知识和生产实际知识进行一次水泥回转窑的设计工作，从而培养和提高了独立工作的能力，巩固与扩充了水泥厂工艺设计概论、新型干法水泥生产技术和设备和工程制图等课程所学的内容，掌握了NSP回转窑设计的方法和步骤，掌握了怎样确定工艺方案，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规