水泥熟料新型干法水泥厂烧成系统工艺设计

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1、日产10000水泥熟料新型干法水泥厂烧成系统工艺设计（窑尾）摘要现代最先进的水泥生产技术就是新型干法预分解窑。预分解窑是在悬浮预热器与回转窑之间增设分解炉，在分解炉中加入占总用量50%-60%的燃料，使燃料燃烧的过程与生料碳酸盐分解的吸热过程在悬浮状态或沸腾状态下迅速进行，从而使入窑生料的分解率从悬浮预热窑的30%-40%提高到85%-90%，使窑的热负荷大为减轻，窑的寿命延长，而窑的产量却可成倍增长。为了符合当今水泥行业的发展需求同时也是对大学本科四年所学知识的考查，我选择了“日产10000吨水泥熟料新型干法生产线窑尾系统工艺设计”这个课题作为我的毕业课题。设计范围主要是窑尾系统，通过配料计

2、算、工艺平衡计算等得出结果，并结合实际对主机及附属设备进行选型，进而对各种设备进行工艺布置，对全厂的设备进行简单规划。关键词：预分解系统；烧成系统；配料系统；粉磨系统ABSTRACTModern most advanced cement production technology is NSP kiln advance decomposition. Pre decomposition kiln is in suspension preheater between decomposing furnace with rotary kiln added, join in calciner in to

3、tal amount 50% - 60% of fuel, to make the fuel burning process and raw in the absorption process decompose carbonate state of suspension or boiling condition, thus make rapid decomposition rate of kiln raw from suspension preheater kiln 30 to 40 percent of the increased to 85 percent to 90 percent,

4、the heat load of kiln is reduced greatly, while the prolonging furnace production but can increase exponentially. In order to meet the development needs of the cement industry today and at the same time examine the knowledge of university undergraduate course four years, I chose nissan 10000 tons of

5、 cement clinker NSP production line preheater system process design this topic as my graduation project. Preheater system design range is mainly by ingredients calculation, craft equilibrium calculation etc, and actual results to host and affiliated equipments, and selection of equipment, process ar

6、rangement of all the equipment simple planning.Key words： Precalcining system；Firing system；Batching system；Griding system目录摘要IABSTRACTII前言1第一章 工艺设计介绍61.1指导思想61.3全厂工艺流程81.3.1原料工段81.3.2烧成工段9第二章 配料计算122.1窑的选型及标定122.1.1窑的选型计算122.1.2回转窑产量的标定132.1.3窑的年利用率132.2 煤灰掺入量确定142.3 配料计算142.3.1，原料化学成分152.3.2 计算原料配

7、合比：152.3.3计算湿原料的配比：162.4全厂物料平衡的计算162.4.1原料消耗定额172.4.2烧成用干煤消耗定额172.4.3含水湿物料的消耗定额172.4.5 湿煤的消耗定额182.5 10000t/d水泥熟料物料平衡表19第三章 储库计算203.1石灰石预均化堆场的计算203.2储库的选型计算203.2.1石灰石配料库203.2.2粘土配料库203.2.3铁粉配料库203.3生料均化库的计算203.4熟料库的选取与计算20第四章 烧成窑尾工艺计算224.1理论消耗物料224.1.1 生料料耗224.1.2 预热器飞灰量224.1.3 收尘器收入灰量224.1.4 出收尘器的飞灰

8、量224.1.5 实际料耗224.1.6 预热器喂料量224.2 预热器及分解炉工艺计算234.2.1准备计算234.2.2三次风管抽风量244.3 预热器废气量计算244.3.1 C5废气量244.3.2 C4废气量254.3.3 C3废气量254.3.4 C2废气量264.3.5 C1废气量26第五章 烧成窑尾规格计算285.1 分解炉规格的计算确定285.1.1 分解炉的有效截面和有效直径（直筒部分）285.1.2 分解炉的高度285.2 预热器规格的确定295.2.1 C5规格的确定295.2.2 C4规格的确定295.2.3 C3规格的确定295.2.4 C2规格的确定305.2.5

9、 C1规格的确定30第六章 主机设备选型计算326.1 主机平衡计算326.1.1破碎机的选型326.1.2原料粉磨设备336.1.2低压损预热器346.1.3 分解炉选型346.1.4回转窑规格346. 2煤磨粉末系统356.2.1 煤粉袋收尘366.3窑尾废气处理系统376.3.1窑尾高温风机386.3.2生料入窑提升机386.4 窑头篦冷机396.5 熟料破碎机选型406.5.1熟料输送设备选型406.5.2窑头电收尘,406.6最终确定车间工作制度41总结42主要参考文献43致谢4443前言本计的目的、意义、范围和技术性能要求：通过三年的专业学习，在毕业设计时运用所学的专业知识来设计论

10、文，培养我们综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能，提高分析、解决实际问题能力；提高查阅文献和收集资料的能力，计算机技术和外语应用能力；使我们系统而又熟练地掌握水泥厂工艺流程，具有进行水泥厂主要车间初步设计计算、编写设计说明书等工作能力；进而培养学生创新精神和实践能力，为今后的实际工作打基础。通过本设计对大学所学知识进行系统应用，培养自己综合运用所学的基本理论、基本知识和基本技能分析解决实际问题的能力，帮助自己建立正确的设计思想和严谨的科学作风。本次的设计是设计日产10000吨水泥熟料水泥厂新型干法工艺烧成系统窑尾工艺设计，在降低电耗、提高产品煅烧质量的指导思想下进行设计。主要设计在预热系

11、统、预分解系统、烧成系统，设备的选型如何能在达到生产能力的要求下还能提高产品的质量。本次设计的设计主要内容是水泥生产的工艺流程,水泥厂区及车间布置和烧成系统主要设备的计算选型等。因此有必要对烧成系统的设备及其发展进行了解。当前国内外水泥工业发展现状和存在的问题:由于我国水泥行业起步比较晚，在国外技术都基本成熟的情况下，我国还是用立窑生产，不仅产量低，而且污染重，耗能高，水泥质量差，所以我国水泥行业起步时，就准备吸收借鉴外国技术，当时中国建材部英明决定同日本三家主要水泥机械制造商进行技术交流。首先决定冀东水泥厂引进石川岛的SF分解炉预热器窑4000t/d熟料生产线，然后宁国水泥厂引进了三菱的MF

12、C分解炉预热器窑4000t/d熟料生产线等。之后国内各大水泥行业设计院在引进消化吸收的基础上相继成功开发出自己的预热预5分解系统。从此中国的水泥新技术如雨后竹笋，迅猛发展。如像海螺水泥厂现在都已经淘汰所有落后的水泥生产技术，全部是新型干法生产技术，不仅节约了能源，还提高了产量，现在国家大力扶持新技术，逐步关闭落后产能高、污染重的小型水泥厂，我相信中国水泥以后必将走在世界的前列。新型干法水泥生产技术发展的第一阶段为20世纪50年代初到70年初，是悬浮预热技术诞生和发展阶段，第二阶段是20世纪70年代初至今，是预热分解技术诞生和发展阶段。50年代德国洪堡公司将世界第一台预热器投入生产，洪堡型旋风预

13、热窑，是把生料的预热和部分分解由预热器来完成，代替回转窑部分回转筒体功能，达到缩短回转窑长度，使生料在回转窑外与气体充分混合，提高换热效率，从而提高窑系统生产效率。1959年伯力鸠斯公司开时建造第一代多波尔旋风预热器，由于它是双旋风筒的系统，对于很高产量的窑系统很适应，不需要采用几条平行工作预热器系统，又能达到个报告稿的分离效率。这种多波预热器窑的生产能力可达7200t/d。之后克虏伯伯力鸠斯公司发明克波尔逆流悬浮预热器。窑外分解技术是1971年以来发展起来的一种水泥熟料煅烧新技术，窑外分解锻烧技术就是在悬浮预热器与回转窑之间增设一个分解炉, 在其中加人约60%的燃料, 与生料紧密混合, 使燃

14、料的燃烧过程和生料的吸热分解过程同时在悬浮状态下极其迅速地进行, 导致生料在入回转窑时已基本上完全(9095%) 分解。关于在回转窑后面加一把火, 提高生料分解率的设想早在1960年以后就已出现在外国刊物和专利上。例如1965年一篇文章提出, 这里不需要高温, 故可利用劣质燃料。以后不久一份捷克专利建议把熟料锻烧过程分成三个阶段. 预热、分解和烧成, 分别在不同的设备内进行。在回转窑后面增设一个专门的装置, 加人燃料进行燃烧, 使经过预热器预热的生料分解, 再人回转窑烧成熟料。但这些设想都未付诸实现 。1971年日本石川岛公司首先在日本水泥公司进行预分解技术实验获得成功，而后把该公司3.9m5

15、3.5m立波尔窑改建为带SF分解炉的悬浮预热窑，使该窑日产量提高一倍，达到2000t/d。分解炉的优点使日本小野田公司在1972年先建1.8m25mRSP实验窑，随后, 日本川崎重工业公司和小野田水泥公司分别研制了带KSV型和RSP型分解炉的回转窑, 并投人了工业生产。近两三年西德的伯力鸡斯公司、丹麦的史密斯公司和西德的洪堡公司也相继研制了自己的分解炉型式。最近几年实现的各种分解炉, 如与早期提出的设想对比, 明显地有一个共同的特点, 就是燃料和生料紧密混合, 燃料的燃烧过程和生料的吸热分解过程是在悬浮状态下在同一个空间内迅速地同时进行的，而早期的想法一般都专设一个燃烧炉, 燃料在其中燃烧,

16、然后用燃烧废气将热量带人预热器, 传给生料, 使之分解。但是最近几年，国际水泥界在工艺方面并未取得新的突破性进展，新技术绝大部分是在上世纪几大创新技术的基础上开发或发展的，这些新技术包括降低热耗、提高自动化程度、扩大生产规模、废物利用、环境保护、产品深加工等方面，都是对原有创新技术的完善和提高，总体上还未出现重大的技术创新。大量的工作主要还是对新型干法生产工艺全过程进行优化和完善提高方面。利用以信息技术为主的一大批高新技术对传统的水泥工业进行改造，使其成为可持续发展的绿色产业。本设计的指导思想和设计路线：是旋风预热器加预分解炉的窑尾工艺设计，具有生产能力大、产量高、熟料热耗低、环境污染少、预热

17、得到充分利用等技术优势外，还具有熟料煅烧温度高、煅烧均匀、冷却速度快的技术冼势，从而使熟料质量更好。 窑尾预热分解系统：预分解系统是热工系统，是高温烟气与物料完成换热分离的装备，主要功能是充分利用回转窑和分解炉排出的废气余热加热生料，使生料预热及部分碳酸钙分解。因此应根据各个工厂不同的海拔、气候、地理优势等自然条件，以及不同的原燃料条件，如成分、运输等对系统进行最优化的设计。预热器系统 1）推广五级预热器。通过对预热器系统阻力和分离效率的优化以及热量的综合利用可以使用五级预热分解系统的综合节热效果投资会节省很多操作运行也简单许多。虽然投资成本加大，但具有更高的生产效益，在各各方面都有小号的收益

18、，例如熟料热耗约可以降低2030kcalkg熟料一条5 O00td的熟料生产线年节约标煤约4 400t6 600t。2）)减小预热器直径，这会带来设备、耐火材料、窑尾框架基建投资降低等一系列好处。3）)预热器分离效率匹配，保证其高效率， 既对降低系统热耗有好处，还能够明显减轻废气处理系统的负担利于环保减排。4）)预热器的阻力，降阻的关键是优化预热器系统的工艺参数，关键是涡壳、内筒结构及尺寸的优化，5)通过对对适应生料放粗的要求，进行对生料磨针对性设计。分解炉系统 1)一台设计合理的在线型（窑气与炉气混合）燃烧炉对低质煤粉燃烧的适应性强于离线型燃烧炉.因此得出离线型燃烧炉对煤粉适应性好的结论.在

19、线型燃烧炉底具备高温窑气条件，煤粉能够首先喷入高温烟气中快速升温并烘干水分(具备了高温条件)然后随高温烟气上升遇到三次风(具备了氧气条件)，使低质煤得以迅速起燃。所以选择在线型燃烧炉。2)设计中提高分解炉的用煤比例，减少窑头的用煤比例，其喷煤量占60%，窑头喷煤管处喷40%.总体降低燃料的使用量。3)分解炉的结构形式力求简单可靠，能最大限度降低生产成本，提高产量。4)重视料、风、煤人炉位置上的合理匹配，提高碳酸钙的分解，保证碳酸钙的分解率达到90%-95%。5)降低分解炉的阻力，提高换热效率。4）主要分解炉介绍：日本川崎重工KSV炉，主要由下部喷腾层和上部涡室组成。DD型分解炉，主要由四个区组

20、成，包括还原区、燃料分解和燃烧区、主要燃烧区、完全燃烧区，根据工艺性能分四个区：流化区、供气区（涡流区）、稀薄流化区、悬浮区。对于分解炉的选型有;单纯旋流：虽然能增加物料在炉内的停留时时，但旋流强度过大易造成粉料贴壁运动，对均匀不利。单纯喷腾：有利分散和纵向均布，但会造成疏密两区，同时会引起部分物料短路。单纯流态化：由于气固参数相一致，降降低传递和反应的推动力，若要反应程度高，对炉温要求相应较高，且阻力损失过大。简单的湍流：设备高度过高。因此，实践结果表明，原来不同类型和结构的分解炉有目趋接近的倾向，即采用：喷（腾）旋（流）或湍（流）旋（流）迭加的流动方式，效果更好。本设计采用喷（腾）旋（流）

21、。预分解窑的生产操作过程实际上是一个系统热平衡与物料平衡建立的过程，并应确保烧成设备发热能力的平衡稳定，保持烧结能力和预烧能力的平衡稳定，近年来，在能源危机及重视能源利用的国家的水泥工业发展中，极力推荐并发展5级旋风预热器技术。5级比4级换热效率高，热量利用率高，热耗降低84，-126kJkg熟料，产量高，电耗低,，级数愈多，愈趋于可逆过程，能量品位熵的损失愈小，愈合理。5级系统降低电耗的关键是旋风筒，因此预热器技术较为先进国家的设备制造厂均开发有独自的高效低阻旋风筒新型预分解系统是由低阻高效偏锥防堵旋风预热器 扩散式撤料箱、喷旋结合管道式分解炉等构成。熟料煅烧系统对于日产10O00t熟料的生

22、产线设计回转窑的宗旨由以下二点：（1）回转窑长度进一步缩短，向较高转速较低斜度方向发展。（2）回转窑的直径进一步减小，用相对较小直径的窑获得高产量。为了保证回转窑不会造成漏料：我们初步设计回转窑规格是6.0x95m 本次设计方案：我国水泥工业窑尾设备的先进性在不断提高之中。因此大型（10000t/d线）水泥窑尾设备的研制、改进与完善，确保其可靠性。此次设计为日产10000吨水泥熟料水泥厂新型干法生产工艺窑尾烧成系统设计，经过慎重考虑，窑尾系统首选确定为C5+MSC，即五级旋风预热器和旋流+喷腾式的MSC型分解炉。本次设计所要解决的问题：1配料设计和物料平衡计算并填写物料平衡表；2烧成系统主要设

23、备选型计算，确定设备型号规格和主要技术参数，并填写主机设备生产能力平衡表；3绘制烧成系统工艺流程图（1张）；4一套能反映主机设备安装位置和各设备连接关系的工艺布置图样67张；5手工图45张，计算机绘图23张。6编制设计计算说明书。7. 科技文献翻译（英译汉）（需查阅一篇与本次设计内容相关的英文文献进行翻译）第一章 工艺设计介绍1.1指导思想水泥工业及水泥工厂设计有如下几个特点：、水泥厂需要用大量的矿物原料（如石灰石）等，因此水泥厂大都自行开采矿山，并靠近矿源建厂。、产品（水泥）、燃料（煤）等物料运输量大，且价格底，因此要求要有良好的运输条件。、水泥工业能耗和电耗较大，因此，在水泥厂设计中要注意

24、确保能源供应，并充分重视节约能源的问题。、水泥厂采用的主机多属重型设备，重量大，建构筑物荷重也大。因此，一般要求在工程地质条件好的场地建厂。、水泥厂设备种类多，布置复杂。因此，工艺布置应同土建设计紧密结合。、水泥厂用水量大，且水无卫生要求。因此，一般水泥厂多建在远离城市的地方，且自备水源。、水泥厂存在粉尘和噪音两大污染。因此，设计时必须加强收尘措施，尽量搞好厂区绿化。 、从发展来看，水泥工业的发展逐渐趋向大型化和自动化。因此在设计时，应尽量采用新技术，新方案并要重点考虑节约能源。从水泥厂的整体设计来说，工艺设计是主体，它的主要任务是确定工艺流程，进行工艺设计的选型和布置。但工厂设计是各专业共同

25、完成的一个整体。因此，工业设计与其它专业的设计有着密切的联系，特别是工艺布置和其土建的关系更密切。生产设备的布置直接影响到建筑物的结构形式和尺寸。因此，工艺人员只有与其他人员相互配合，共同研究，才能产生交好的方案。1.2设计原则根据计划任务书规定的产品品种、质量、规模进行设计。计划任务书规定的产品规模往往有一定的范围，设计规模在该范围之内或略超出该范围，都认为是合适的；但如限于设备选型，设计达到的规模略低于该范围，则说明原因，取得上级同意后，才能继续设计。对于产品品种，如果认为计划任务书的规定在技术上或经济上有不当之处，也应阐明理由，建议调整，并取得上级部门的同意。窑、磨等主机的产量，除了参考

26、设备说明书和经验公式计算外，还应根据国内同类型主机的生产数据并参考国内外近似规格的主机产品进行标定。在工厂建成后的较短时期内，主机应能达到标定的产量，同时标定的主机产量应符合优质、高产、低消耗和设备长期安全运转的要求。既要充分发挥设备的能力，但又不能过分追求强化操作。主要设备的能力应与工厂规模相适应大型工厂应配套与之相适应的大型设备，否则将造成工艺线过多的现象。在现代大中型水泥厂的设计中，一般只采用一条或两条由大型设备组成的工艺线。选择技术先进经济、合理的工艺流程和设备工厂的工艺流程和主要设备确定以后，整个工厂设计可谓大局已定。在选择生产工艺流程和设备时，应尽量考虑节省能源，采用国内外较成熟的

27、先进经验和先进技术。如在原料的破碎方面，采用一级反击式反击式锤式破碎机代替二级或三级破碎系统；在干法生料粉磨工序普遍采用烘干兼粉磨系统；在水泥粉磨系统采用辊压、机球磨、高效选粉机（如OSEPA选粉机等）的混合粉磨系统。工艺流程和设备的选择应进行方案比较，以达到技术先进、经济合理的目的。在进行具体设备的选型时，应注意下列一些问题：尽量选用结构新、体型小、质量轻、效率高、消耗省且操作可靠维修方便、供应有保证或能自行加工制造的设备。各种附属设备的型号、规格应尽量统一，以便于生产管理和减少配、备件的种类。全面解决工厂生产、厂外运输和各种物料储备的关系由于工厂生产要求长期连续运转，而回转窑、磨机和破碎机

28、等设备则需一定的时间进行计划检修；同时受各种复杂条件如厂外运输等因素的制约，所以各种物料都应有适当的储备。各种堆场、储库的容量，应满足各种物料储存期的要求。储存期的确定应使生产有一定的机动性，以利于工厂均衡连续地生产。但储存期也不应太长，以免增加基建工程量和费用及占用工厂的流动资金。注意考虑工厂建成后生产挖潜的可能和留有工厂发展余地工厂从设计到建成投产往往要好几年时间，而生产技术却是向前发展的。因此设备能力应能切实满足生产要求并留有余地。此外应结合设计的国内外未来时期水泥需求情况的预测，以及当前国民经济发展的方针政策，考虑在设计中是否需要或应留有多大的扩建余地。考虑工厂扩建的原则是：既要便于今

29、后的扩建，使工厂扩建时尽量不影响原有的生产，又要尽可能不增加当前建厂的占地面积的投资。合理考虑机械化、自动化装备水平机械化水平应与工厂规模和装备水平相适应，特别是连续生产过程中大宗物料的装、运、卸，必须实现机械化。重大设备的检修、起重以及需要减轻繁重体力劳动的场合，也应尽可能实现机械化。重视消音除尘，满足环保要求贯彻执行国家环保、工业卫生等方面的规定。我国水泥生产最高容许排放浓度为50mg/m3 。今后，由于对环保要求愈睐愈高，应采取积极措施，减少环境污染，以保护职工身体健康和延长设备生产寿命。为减少环境污染，应广泛的采用新型高效除尘设备，在物料储存设计上采用以“圆库”为主方案。与此同时，也应

30、重视噪音防治、污水治理、绿化环境，使水泥厂工业实现文明生产方便施工、安装、方便生产、维修工艺布置做到生产流程顺畅、紧凑、便捷。力求缩短物料的运输距离，并充分考虑设备安装、操作、检修和通行的方便，以及其它专业对工艺布置的要求1.3全厂工艺流程1.3.1原料工段（1）石灰石开采与输送石灰石在矿山车间破碎后，经皮带机输送到厂内的碎石库，再经皮带机转运，送入石灰石与均化堆场。（2）石灰石预均化堆场石灰石由皮带机送至预均化堆场中心，由悬臂堆料皮带机进行连续人字型堆料，由刮板取料机横切取料。预均化后的石灰石从堆场中心漏斗卸出，有皮带机输送到石灰石库顶。（3）物料联合储库与输送黏土和铁粉分别由装载机从物料联

31、合库送到卸料坑，经皮带和两路阀，分别送到黏土和铁粉调配库。（4）原料调配库及输送原料调配库由石灰石、黏土、铁粉和粉煤灰库组成。粉煤灰由汽车运输进厂，气力输送入库，库下由调速螺运机按设定配比卸出，经冲击式流量计计量控制，卸出量按设定值由电子皮带秤计量，最后由皮带输送到生料磨。（5）生料粉磨配合原料经磨头锁风阀进入立磨进行烘干和粉磨，烘干热源来自窑尾高温风机的废气。出磨物料和粉煤灰一起入选粉机选粉，选下的细粉入生料库，粗粉继续回磨粉碎。（6）原煤破碎及输送原料由公路路运输进厂，由装载机运至皮带机上，进入煤破碎车间破碎。破碎前设有倾斜格筛，将教小粒度的煤筛下，破碎后入煤库。（7）煤粉制备原煤从磨头仓

32、经原盘喂料机喂入立磨粉磨，烘干用热风来自窑尾预热器废气。出磨煤粉随气流进入袋收尘器，收尘净化后的气体排如大气；收下的煤粉有链运机送到衡压仓，仓下有调速螺运机卸出，经煤粉计量控制，分别泵送至窑头和窑尾分解炉。1.3.2烧成工段（1）窑磨废气处理系统出生料磨排出的废气与经过增湿塔降温调质处理的另一部分窑尾废气入汇风箱汇合，一同进入袋收尘器收尘，最后经烟囱排入大气，收下的粉尘经链运机入提升机送入生料均化库。（2）生料均化库和窑喂料生料由提升机送入均化库顶后，由生料分离器呈放射状多点下料入库。生料经流量阀和斜槽，从衡压仓卸出，经高效提升机入窑尾一级预热器（3）预热器系统生料经5级双系列旋风预热器预热和

33、分解炉预分解后，入窑碳酸和钙分解率将大于95%。出预热器气体经窑尾高温风机排出，部分入增湿塔；部分入生料磨作为烘干热源；还有一部分如煤磨烘干煤粉。（4）窑中生料经预热和预分解，进入回转窑内煅烧成熟料。本次设计所设计的回转窑为新型三档短回转窑。（5）窑头熟料冷却及输送熟料从回转窑落入篦冷机，由篦板下鼓入的冷风急速冷却，出篦冷机的熟料温度比环境的温度高65，由链斗输送机送入熟料库。冷却机高温空气一部分作为窑用二次风，另一部分经沉降室，由三次风管送到分解炉作为燃烧空气；剩余低温废气经电收尘器收尘后，排入大气。电收尘器收下的粉尘经链运机送到熟料链斗机上。（6）熟料储存熟料由链斗输送机送入熟料库中的一座

34、，再经两路阀和链板输送机送入另一座。黄料送入废品库。如需散装，熟料入散料库。表1 全厂流程图铁矿石粘土石灰石矿渣石灰石破碎碎碎碎联合预均化堆场矿渣露天堆场石膏露天堆场预均化堆场场厂铁矿石库石灰石库 库库矿渣库石膏库库底配料生料磨生料均化库库回转窑熟料库石膏水泥磨水泥库袋装出厂散装出厂煤预均化堆场煤磨分解炉煤粉仓窑头煤粉仓回转窑分解炉粘土库库第二章 配料计算2.1窑的选型及标定干法回转窑系统的设计，是根据原料和燃料情况、生产的水泥品种和质量、工厂的自然条件和生产规模来确定窑系统的类型和尺寸，或对已建成的窑进行产量标定，以及计算单位产品的燃料消耗量，在窑的产量和燃料消耗量确定后，对回转窑系统的重要

35、配套设备，如预热器、分解炉、冷却机等设备进行设计选型。2.1.1窑的选型计算根据新型干法水泥厂设备选型使用手册P399确定日生产能力10000t的熟料回转窑通体尺寸： 按公式确定回转窑耐火砖内径=式中：窑耐火砖内径，m； G窑额定产量，t/d； K与窑型有关的数据，查书中（表5.1-1）取K=50 =5.50确定回转窑筒体内径：D=2 式中：D窑筒体内径 窑最小耐火砖厚度，与窑筒体内径有关,mm；可查书中（表5.1-2），取=220mm; D=5.50+0.44=5.94 ，窑内径取6.0m确定回转窑筒体长度，=16（查书5.1-4），L=95m。6.095m回转窑窑型技术参数如表2-1所示表

36、2-1 选定的窑型技术参数表规格生产能力(t/d)筒体内径筒体长度筒体斜度转速主转（r/min）主电动机功率(kw)挡轮形式6.095m100006.0954%0.363.69152液压2.1.2回转窑产量的标定（1）查新型干法水泥厂工艺设计手册所得回转窑产量标定公式，标定窑的日产量为：M=8.495=8.495=13426t/d（2）根据日本水泥协会推荐公式可计算窑的时产量为：=0.37743=0.37743=340.55t/h=0.2725=0.2725=341.29t/h=1.5564=1.5564=347.38t/h=343.07t/h（3） 实际例子（现实生产中6.095m窑的产量）

37、铜陵海螺水泥有限公司、枞阳海螺有限公司等厂家应用6.298回转窑组成日产熟料10000吨的干法烧成线，且达到预期效果；上海新建重型机械有限公司、江苏鹏飞集团股份有限公司、徐州天圣重工机械设备有限公司都定义6.095窑外分解系统回转窑日产熟料量为10000吨。最终标定的时产量Gt/d=450t/h2.1.3窑的年利用率（4） 窑的年利用率新型干法窑年利用率为0.800.9，熟料日产量4000吨，0.85，所以年利用率 =0.85。每日三班，每班8小时，一年工作310天。（5） 烧成系统的生产能力：熟料小时产量：=450(t/h) 熟料日产量： =24450=10800（t/d) 熟料年产量： =

38、87600.9450=3547800 (t/y) （6） 确定窑的台数： n=（2-10）式中：n窑的台数Qy要求的熟料年产量（t/年）Qhl所选窑的标定台时产量（t/台时）窑的年利用率所以n=1.0，故窑的台数取1台。2.2 煤灰掺入量确定q的取值前面已确定，取 q=2980kJ/kg熟料=3.6439%式中： S煤灰掺入量，以熟料百分数表示（100%） 煤的应用基低热值（kJ/kg煤）煤的应用基灰分含量（%）q熟料烧成热耗（kJ/kg熟料） R煤灰沉落度（%），当窑后有电收尘且窑灰入窑时取100%，当窑后不设电收尘且窑灰不入窑时，可参考表 选择煤灰沉落率：表 2-2 不同窑型不设电收尘时的

39、煤灰沉落率窑型煤灰沉落率窑型煤灰沉落率湿法长窑（L/D=3050）有链条100%干法中空窑3040%湿法短窑（L/D30）有链条80%干法短窑带立筒式旋风预热器90%湿法短窑带料浆蒸发机70%预分解窑90%立波尔窑80%立窑100%注： 以上煤灰沉落率均为无电收尘器时的数值。（资料来源：水泥工艺学） 有电收尘器时，煤灰沉落率为100%（以上均是）。2.3 配料计算我国目前硅酸盐水泥熟料采用饱和比（KH）、硅酸率（SM）、铝酸率（IM）三个率值控制熟料质量。KH表示熟料中SiO2被CaO饱和成C3S的程度，KH值高，硅酸盐矿物多，溶剂矿物少，熟料中C3S含量越高，强度越高；SM表示熟料中硅酸盐矿

40、物与溶剂矿物的比值，SM高，煅烧时液相量减少，出现飞砂料的可能性增大，增加煅烧难度；IM表示熟料中溶剂矿物C3A和C4AF的比值，IM高，液相黏度大，难烧，但明显提高了熟料的三天强度和扩大了烧成范围，IM低时黏度较小，对形成C3S有利，但烧成范围窄，不利于窑的操作。查新型干法水泥工艺设计手册新型干法生产的熟料率值一般控制在：KH=0.900.02，SM(n)=2.60.1,IM(p)=1.60.1，综上所述，最终率值的确定如下：KH=0.890.01，SM=2.600.10，IM=1.600.10。以尝试误差法计算各原料配合比5）单位熟料热耗：3178kJ/kg；6）生产损失：生料、水泥按1%

41、计算，其它按3%计算。2.3.1，原料化学成分表2-3 原料化学成分名称烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其它石灰石41.823.080.670.4652.540.680.75100.00粘土5.0469.9814.055.920.470.973.57100.00铁 粉4.1516.064.1859.748.482.434.96100.00煤灰52.4729.675.046.341.844.64100.00表24 进厂原燃料水分及粒度物料名称石灰石粘土铁粉矿渣石膏原煤水分（%）11531828粒度（mm）60040101020100表25 煤的工业分析挥发分固定碳灰 分热 值25.

42、92%45.92%26.28%22920kJ/kg2.3.2 计算原料配合比：设定干燥物料的配合比为石灰石：砂岩：粘土：铁质原料=83:15.7:1.3表2-6名称配比烧失量MgO其他石灰石83.0034.71062.55640.55610.381843.60820.56440.6225粘土15.70.791310.98692.20590.92940.073790.15230.5605铁粉1.30.05390.208780.05430.77660.110240.03160.0645生料100.0035.555813.75202.81632.087943.79220.74831.2475灼烧生料

43、100.0021.33944.37013.239867.95371.16111.9357煤灰的参入量 =3.6439%，则灼烧生料的配合比为100-3.6439%=96.3561%。 以此计算熟料的化学成分表27名称配合比MgO其他灼烧生料96.356120.56194.21093.121765.47751.11881.8652煤灰3.64391.91191.08110.18370.23110.06700.1691熟料10022.47385.29203.305465.70861.18582.0343则熟料的率值计算如下：可见上述的率值都在误差允许的范围内，所以得出的各干原料的配合比为：石灰石

44、83.0%，砂页岩 15.7%，铁粉 1.3%，2.3.3计算湿原料的配比：已知各原料的含水量为：石灰石 1%，粘土15 %，铁粉 3% 。则湿原料的质量配合比为：湿石灰石=84.838%湿粘土=18.471%湿铁粉=1.340%湿石灰石=80.89%湿粘土=17.82%湿铁粉=1.29%综上所述：最终确定各原料的干物料配合比为：石灰石 83.0%，粘土 15.7%，铁粉 1.3%。2.4全厂物料平衡的计算在窑的选型计算中确定窑的台数为一台，熟料的小时产量为=450t/h，原、燃材料消耗定额的计算2.4.1原料消耗定额（1）考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料理论消耗量=1.495（t/t熟料）其

45、中： I干生料的烧失量（%） S煤灰参入量，以熟料百分数表示（%）（2） 考虑煤灰参入时，1t熟料的干生料的消耗定额 =1.510（t/t熟料） 式中：生料的生产损失（%），本设计中取1%（3） 各种干原料消耗定额 （3-24）式中 ： 各种原料的消耗定额（t/t熟料）干生料消耗定额（t/t熟料）生料中该原料的配合比（%）所以，各干原料的消耗定额为：1.51083%=1.254（t/t熟料）=1.51015.7%=0.237（t/t熟料）=1.5101.3%=0.0196（t/t熟料）2.4.2烧成用干煤消耗定额=0.130 t/t熟料=（22920+258）=25130.43 kJ/kg干煤

46、式中：煤的应用基水分（%），取8%煤的干燥基低位热值，kJ/kg干煤煤的应用基低位热值，kJ/kg原煤烧成用干煤消耗定额，t/t熟料煤的生产损失，取3% 烧成用干煤消耗定额，t/t熟料2.4.3含水湿物料的消耗定额1.254100/（100-1）=1.267（t/t熟料）=0.237100/（100-15）=0.279（t/t熟料）=0.0196100/（100-3）=0.020（t/t熟料）2.4.5 湿煤的消耗定额2.5 10000t/d水泥熟料物料平衡表物料名称配比%水分%消耗定额（kg/t熟料）物料平衡（带1%生产损失）备注干基（t）湿基（t）干基湿基每小时每天每年每小时每天每年石灰石

47、83.011.2541.267522.5125403887400527.912670392700窑运转天数：310粘土15.7150.2370.27998.752370734700116.252790864900燃烧热值：22920铁质原料1.330.01960.0208.2196607608.320062000烧成热耗：3178生料1001.510629.0151004681000熟料416.7100003100000烧成用煤80.1300.14354.2130040300059.61430443300 第三章 储库计算3.1石灰石预均化堆场的计算石灰石的容重为1.45，休止角为40度(教材

48、表3-16)，物料日需要量为12540t，石灰石质原料储蓄期选择为7天。国内大多是水泥厂采用直径为90m，则料堆最小内直径为6m，料堆中心直径为48m，料堆宽为40m。根据产需要量选择2个圆形堆场每个堆场要求设计储量：V=1254072=43890t则高度h=40tan40/2=16.78m所以石灰石堆场的大小为直径为90m，高度为18m的2个圆型堆场。3.2储库的选型计算3.2.1石灰石配料库 要求储蓄期为1天，则储蓄量为： Q=125401=12540t v=Q/nr=12540/(11.45)=8648.3m 选择圆库：直径D=15m，库直筒高H=30;,有效容积为V=5000m库的个数

49、： n=V/v=8648.3/5000=1.73所以选用的石灰石配料库的数量为2个3.2.2粘土配料库 要求储蓄期为2天。则储蓄量为： Q=23702=4740t V=Q/nr=4740/（11.5）=3160m 选择圆库：直径D=10m，筒直高度H=20m;有效容积为v=16000m库的个数： n=V/v=3160/1600=1.975 所以选用的粘土配料库的数量为2个。3.2.3铁粉配料库 铁粉的配料库也选用圆库：直径D=7m，库直筒高H=15m，有效容积为v=576m。 可储存天数为：T=Q/Qd=576/196=2.94d 可标定为铁粉配料库的存储期限为3天。3.3生料均化库的计算 要

50、求存储期为2天，则存储量为：Q=215100=30200t V=Q/nr=30200/（11.1）=27454.5m 选取连续式NC均化库：22.558m 储量：200002t 实际储存天数：T=400002/27454.5=2.9d3.4熟料库的选取与计算 本次设计根据海螺集团铜陵水泥厂的储存期为10天。则储量为：Q=1010000=100000t 要求圆库容积： V=Q/nr=100000/1.45=68965.5m 所以选取熟料库规格为6022m，储量100000t。表3-1 各堆场、储库的物料储存量及储存期序号物料名称储存方式及规格（m）数量储存量（t）储存期（d）1石灰石圆形预均化堆

51、场902213000022石灰石配料库圆库1522500023粘土配料库圆库10221600024铁粉配料库圆库71157625生料圆库22.5222000026熟料圆库90111000010第四章 烧成窑尾工艺计算4.1理论消耗物料表4-1 原始参数：温度负压a空气系数e分解率风速窑尾烟室1271-12314701.02分解炉889-10751840-18701.05807.9880-8751840-27801.03954.80680-8132670-34301.05304.70519-6853740-46501.10104.705393750-47401.1534.203356790-59

52、901.2003.70大气空气系数a=1.02漏风量：5%来自预分解窑水泥生产综合技术及操作实例表10.264.1.1 生料料耗由工艺计算可知 K生=1.510（kg/kg熟料）；4.1.2 预热器飞灰量 式中 C1筒的分离效率，一般取95% 。4.1.3 收尘器收入灰量式中 收尘器收尘效率，取99.9% 。4.1.4 出收尘器的飞灰量4.1.5 实际料耗L=K生+F=1.510+0.00079=1.51079(kg/kg熟料)4.1.6 预热器喂料量L1=L+F2=1.51079+0.0794=1.59019(kg/kg熟料)4.2 预热器及分解炉工艺计算4.2.1准备计算熟料煤耗量:由工艺

53、计算可知：Km= q/Q net ar =0.139理论空气量: （式4.2）理论废气量:（式4.3）生料分解生成废气量： （式4.4） I-生料烧失量窑尾排出废气量：1 窑内煤燃烧产生废气量：式中：40%回转窑用燃料比；2 窑尾过剩空气量：-窑尾过剩空气系数 取1.023 生料入窑分解放出的CO2：4 窑尾废气量：每小时抽风量：0.3832=1.596 Nm3/h化为工作态 工作态每小时的抽风量：2.1743=9.06 Nm3/h4.2.2三次风管抽风量 窑尾废气带入空气量=0.0067（Nm/kg熟料） 炉内煤燃烧需要空气量Va060%=0.8373 60%=0.5024（Nm/kg熟料）

54、 分解炉漏风量为5%，取漏风空气量的 Va0 0.05=0.0419 （Nm/kg熟料） 出炉废气的过剩空气量(-1) Va0= (1.02-1) 0.8373=0.0167 （Nm/kg熟料） 三次风管抽风量=0.5024-0.0419+0.0067-0.0167=0.4505 （Nm/kg熟料）每小时抽风量：0.4505=1.88 Nm3/h分解炉内废气量：1 煤燃烧的废气量：=（炉煤+窑煤）燃烧产生的废气量=Vg=0.9079（Nm3/kg熟料）2 生料分解产生CO2： =全部生料分解放出的CO2总量（炉内分解率+窑内分解率） =UR（94%+5%）=0.266899%=0.2641（N

55、m3/kg熟料）3 过剩空气量：=4 炉内废气量：每小时抽风量：1.0721=4.47 Nm3/h化为工作态:工作态每小时的抽风量：4.6917=1.55 Nm3/h4.3 预热器废气量计算4.3.1 C5废气量1 出炉废气量=1.0721 Nm3/kg熟料2 漏入空气量=5%（窑+炉）的理论空气量=5%Va0=5%0.8373 =0.0419（Nm3/kg熟料）3 C5内分解的CO2量=4 C5废气量=每小时的抽风量：1.3675=5.69 Nm3/h化为工作态：工作态每小时的抽风量：5.9037=2.46 Nm3/h4.3.2 C4废气量1 来自C5的废气=1.3675 Nm3/kg熟料2

56、 漏入空气量=3 C4废气量=(1+5%) =1.051.3675=1.4359（Nm3/kg熟料）每小时的抽风量：1.4359=5.98 Nm3/h化为工作态：工作态每小时的抽风量：5.5449=2.31 Nm3/h4.3.3 C3废气量1 来自C4的废气=1.4359Nm3/kg熟料2 漏入空气量=3 C3废气量=(1+5%) =1.051.4359=1.5077（Nm3/kg熟料）每小时的抽风量：1.5077=6.28 Nm3/h化为工作态：工作态每小时的抽风量：4.9684=2.07 Nm3/h4.3.4 C2废气量1 来自C3的废气=1.5077Nm3/kg熟料2 漏入空气量=3 C

57、2废气量=(1+5%) =1.051.5077=1.5831（Nm3/kg熟料）每小时的抽风量：1.5831=6.59 Nm3/h化为工作态：工作态每小时的抽风量：4.9326=2.06 Nm3/h4.3.5 C1废气量1 来自C2的废气=1.5831Nm3/kg熟料2 漏入空气量=3 C1废气量=(1+5%) =1.051.5831=1.6623（Nm3/kg熟料）工作态每小时的抽风量：1.6623=6.93 Nm3/h化为工作态：工作态每小时的抽风量：3.9476=1.64 Nm3/h把以上各工作状态数据列表，即可得到气体平衡表，从表中可读到系统各部分实际处理气体量：表4-2 气体平衡表位置过剩空气系数标准态工作态Nm3/kg.clNm3/h(105)m3/kg.clm3/h(106)窑尾烟室1.020.38321.592.17430.91三次风管0.45051.88分解炉出口1.051.07214.474.69171.55五级出口1.061.36755.695.90372.46四级出口1.071.43595.985.54492.31三级出口1.081.50776.284.96482.07二级出口1.091.58316.594.93262