X X 理 工工 学 院课 程 设 计计 说 明 书书课程名称称: 新型干干法水泥泥生产技技术与设设备 设计题目目:50000tt/d新型干干法水泥泥生产线线回转窑窑工艺设设计 专 业:: 无机非非金属材材料工程程 班 级::学 号::姓 名::成 绩::指导教师师(签名名):设计时间间: 220111.122.199——20012..01..06原始资料料一、物料料化学成成分(%%)成分 项目目LosssSiO22Al2OO3Fe2OO3CaOMgOSO3其它合计干生料35.88213.2232.9772.05544.6620.2550.1660.900100熟 料料022.3345.3883.65566.6670.5880.0661.322100煤 灰灰051.66031.7794.1443.6220.6662.2995.900100二、煤的的工业分分析及元元素分析析(%)工业分析析(%)Qnett,arr(kJJ/kgg)MarF.CaarAarVar1.00044.77825.55628.666242000元素分析析(%)CarHarOarNarSarAarWar60.1103.9667.9110.9770.35525.7711.000三、热工工参数1、温度度。
入预预热器生生料温度度:500℃;入窑窑回灰温温度:550℃;入窑窑一次风风温度::25℃℃;入窑窑二次风风温度::11000℃;环境境温度::25℃℃;入窑窑、分解解炉燃料料温度::60℃℃;入分分解炉三三次风温温度:9900℃℃;出窑窑熟料温温度:113600℃;废气气出预热热器温度度:3330℃;出预预热器飞飞灰温度度:3000℃窑尾尾气体温温度:111000℃2、入窑窑风量比比(%)一一次风((K1)):二次次风(KK2)::窑头漏漏风(KK3)==10::85::53、燃料料比(%%)回回转窑((Ky)):分解解炉(KKf) =400:6004、出预预热器飞飞灰量00.1kkg/kkg熟料料5、出预预热器飞飞灰烧失失量335.220%6、各处处空气过过剩系数数窑尾尾,αy=11.055分解炉炉出口ααL=11.155预热器器出口ααf=11.4007、入窑窑生料采采用提升升机输送送8、漏风风预热热器漏风风量占理理论空气气的比例例K4==0.116;提提升机带带入空气气量忽略略;分解解炉及窑窑尾漏风风(包括括分解炉炉一次空空气量),占占分解炉炉用燃料料理论空空气量的的比例KK6=00.055。
9、袋收收尘器和和增湿塔塔综合收收尘效率率为999.9%%10、熟熟料形成成热根根据简易易公式(66-200)计算算11、系系统表面面散热损损失4460kkJ/kkg熟料料12、生生料水分分0..2%13、窑窑的设计计产量550000t/dd目 录前言………………………………………………………………………………………………………………………………… 4一、物料料平衡、热热平衡计计算 ………………………………………………………………………………………………551.1物物料平衡衡计算 …………………………………………………………………………………………………………51.1..1 收入项项目 ………………………………………………………………………………………………………51.1..2 支出项项目 ………………………………………………………………………………………………………71.2 热量量平衡计计算…………………………………………………………………………………………………………81.2..1 收入项项目 ………………………………………………………………………………………………………81.2..2 支出项项目 ………………………………………………………………………………………………………9二、窑的的计算……………………………………………………………………………………………………………………111 2..1.窑窑的规格格………………………………………………………………………………………………………………1112.1..1 直直径 ………………………………………………………………………………………………………………112.1..2 长长度 ………………………………………………………………………………………………………………12 2..2 回回转窑斜斜度、转转速及功功率的计计算……………………………………………………………………………1122.2..1 斜斜度和转转速 ……………………………………………………………………………………………………122.2..2 功功率 ………………………………………………………………………………………………………………12 2..3 风风速核算算………………………………………………………………………………………………………………1122.3..1 烧烧成带标标准风速速 ……………………………………………………………………………………………122.3..2 窑窑尾工况况风速 ………………………………………………………………………………………………13三、主要要热工技技术参数数计算………………………………………………………………………………………………113 3.. 1、熟熟料单位位烧成热热耗………………………………………………………………………………………………133 3..2、熟熟料烧成成热效率率 …………………………………………………………………………………………………113 3..3、窑窑的发热热能力 ……………………………………………………………………………………………………113 3..4、燃燃烧带衬衬砖断面面热负荷荷 ………………………………………………………………………………………113四.结语语 ……………………………………………………………………………………………………………………………14五.参考考文献 ……………………………………………………………………………………………………………………14前 言当前世界界水泥工工业的发发展是以以节能、降降耗、环环保为中中心,走走可持续续发展的的道路。
与与此相适适应,水水泥设备备尤其是是回转窑窑的资源源化利用用及应用用中的环环境行为为等方面面也成为为研究的的热点以预分解解窑为代代表的新新型干法法水泥生生产技术术是国际际公认的的代表当当代技术术发展水水平的水水泥生产产方法具具有生产产能力大大、自动动化程度度高、产产品质量量高、能能耗低、有有害物排排放量低低、工业业废弃物物利用量量大等一一系列优优点,成成为当今今世界水水泥生产产的主要要技术近年来,我我国新型型干法水水泥生产产技术得得到了飞飞速发展展尤其其是进入入21世世纪,大大批50000tt/d熟熟料新型型干法水水泥生产产线的建建成、投投产,标标志着我我国新型型干法水水泥生产产技术已已经成熟熟目前前全国已已建成的的新型干干法水泥泥生产线线约4000余条条,产能能达3亿亿多吨,占占我国水水泥总产产量的332%以以上回转窑系系统作为为新型干干法水泥泥生产技技术的重重要一环环,其设设计事关关水泥的的产量和和质量对对窑系统统的热工工计算,确确定单位位熟料的的热耗,有有利于分分析窑系系统的热热工技术术性能同同时也为为优质,高高产低耗耗及节能能技改提提供科学学依据因此,以以新型干干法窑(NNSP)的的设计为为契机,加加深对水水泥工艺艺相关知知识的理理解是很很有必要要的。
本次课程程设计的的题目是是:50000tt/d熟熟料带TTSD型型分解炉炉的NSSP窑设设计,设设计内容容包括窑窑的规格格计算确确定、物物料平衡衡计算、热热平衡计计算、主主要热工工技术参参数计算算以及NNSP窑窑的初步步设计(11张A11图纸,11张A22图纸)NNSP窑窑包括预预热器系系统、分分解炉和和回转窑窑,本次次设计只只需画出出回转窑窑及分解解炉下方方的烟气气室,托托轮的的的剖面图图一、物料料平衡与与热量平平衡计算算基准:11kg熟熟料,温温度:00℃; 范范围:回回转窑++分解炉炉+预热热器系统统根据确定定的基准准和范围围,绘制制物料平平衡图(图图1)、热热量平衡衡图(图图2)图1 物物料平衡衡图 图图2 热量平平衡图1.1 物料平平衡计算算1.1..1 收收入项目目(1)燃燃料总消消耗量mr (kkg/kkg)其中:窑窑头燃料料量myr==Kymr (kgg/kgg)分解炉燃燃料量mFr==KFmr (kkg/kkg)(2)生生料消耗耗量、入入预热器器物料量量a.干生生料理论论消耗量量 mgssL===1..5588-0..4011mr (kkg/kgg) 式中中:α—燃料灰灰分掺入入量,取取1000%。
b.出电电收尘飞飞损量及及回灰量量 mFhh=mfhh(1--)=00.100×(1--0.9999)) =00.00001((kg//kg)) mmyh=mmfh-mmFh=00.100-0..00001=00.100(kgg/kgg)c.考虑虑飞损后后干生料料实际消消耗量 mgss=mgssL+mmFh·=(1..5588-0..4011mr)+0.000011×=1..5588-0..4011mr (kkg/kkg)d.考虑虑飞损后后生料实实际消耗耗量 ms==myss=(11.5558-00.4001mrr)×=1..5611-0..4022mr (kkg/kkg)e.入预预热器物物料量入预热器器物料量量=mss+mykk=(11.5661-00.4002mrr)+0..1000=1..6611-0..4022mr (kgg/kgg)(3)入入窑系统统空气量量燃料燃烧烧理论空空气量V'LKK=0..0899Cy+0..2677Hy+0..0333(Syy-Oy)=00.0889×60..10++0.2267××3.996+00.0333×(0..35--7.991)=6.1157((Nm33/kgg煤)m'Lkk=V''Lk×1.2293==6.1157××1.2293==7.9961 (kgg/kgg煤)b.入窑窑实际干干空气量量Vyh==αyV'Lkkmyr ==αyV'LkkKFmr =11. 005×6.1157××0.440mrr=2..5866mr ((Nm33/kgg)myk==1.2293××Vyk ==1.2293××2.5586mmr ==3.3344mmr ((kg//kg))其中入窑窑一次空空气量,二二次空气气量及漏漏风量Vyk11=K1Vyk=00.100Vykk(Nmm3/kgg)Vyk22=k2Vyk=00.855Vykk (NNm3/kgg)VLOkk1=KK3Vyk=00.055Vykk ((Nm33/kgg)c.分解解炉从冷冷却机抽抽空气量量①出分解解炉混合合室过剩剩空气量量V1=((αL-1))V'LLkmr=(11.15--1)××6.1157mmr =00.9224mrr (NNm3//kg))②分解炉炉燃料燃燃烧空气气量V2=VV'LkkmFr=VV'LkkKFmr=6..1577×0.660mrr=3..6944mr (Nmm3/kgg)③窑尾过过剩空气气量V3=((αy-1)VV'Lkkmyr=((αy-1))V'LLkKymr=(11.055-1))×6.1157××0.440mrr=0..1233mr (NNm3/kgg)④分解炉炉及窑尾尾漏入空空气量 VV4=K6V'LkkmFr ==K6V'LkkKymr =00.055×6.1157××0.660mrr =00.1885mrr (NNm3/kgg)⑤分解炉炉冷却机机抽空气气量VF2kk=V1+V2-V3-V4 =00.9224mrr+3..6944mr-0..1233mr-0..1855mr =44.3110mrr ((Nm33/kgg)mF2kk=1..2933×VF2kk =11.2993×4.3310mmr =55.5773mrr ((kg//kg))d.气力力提升泵泵喂料带带入空气气量(忽忽略)e.漏入入空气量量预热器漏漏入空气气量V5=KK4V'Lkkmr =00.166×6.1157mmr ==0.9985mmr ((Nm33/kgg)窑尾系统统混入空空气总量量VLOkk2=VV4+V5 =00.1885mrr+0..9855mr =11.1770mrr (NNm3/kgg)全系统漏漏入空气气量VLOKK=VLOOK1++VLOOK2==0.005×2.5586mmr+1..1700mr=1..2999mr (NNm3/kgg)mLOKK=1..2933×VLOKK=l..2933×1.2299mmr =11.6880mrr (kkg/kkg)1.1..2支出出项目(1)熟熟料msh==1kgg(2)出出预热器器废气量量a.生料料中物理理水含量量mws==ms×=(11.5663-00.4002mrr)×=0..0033-0..0011mr (kgg/kgg)Vws====0..0044-0.0001mmr (NNm3/kgg)b.生料料中化学学水含量量mhs==0.0003553myysAll2Os3 =00.0003533×(1..5600-0..4011mr))×3.003=00.0116-00.0004mrr (kkg/kkg)Vhs====0..0200-0..0055mr (NNm3/kgg)c.生料料分解放放出COO2气体量量:CO2==CaOOs+MggOs =444.662×+0..25××=355.333mscoo2=mmgs-mmff==(1..5588-0..40006mrr)×-0..00001×=0..5500-0..1422mr (kkg/kkg)Vscoo2===0..2788-0..0722mr (Nmm3/kgg)d.燃料料燃烧生生成理论论烟气量量 Vrcoo2==×mr=1..1222mr(Nmm3/kgg)VrN22=0..79VV1LKmr+mr=0..79××6.1157mmr+×mr=4..8722mr ((Nm33/kgg)VrH22O=×mr+×mr=(×+×)mr=0..4566mr (NNm3/kgg)Vrsoo2=×mr =×mr=0..0022mr (NNm3/kgg)Vr=VVrco22+VrN2+VVrH2OO+Vrso22=(11.1222+44.8772+00.4556+00.0002)mmr=6..4522mr (Nmm3/kgg)mr=((m'LLK+ll-)mmr=(77.9661+ll-mr=8..7044mr (kgg/kgg)e.烟气气中过剩剩空气量量Vk=((αf—1)VV'Lkkmr=(11.400-1))×6.1157mmr =22.4663mrr (NNm3/kgg)mk=VVk×1.293==2.4463××1.2293==3.1185mmr (kkg/kkg) 其中:VkN22=0..79VVk=0..79××2.4463mmr=1..9466mr (NNm3/kgg)mkN22=VkN2×=1..9466×mr==2.4433mmr (kgg/kgg)VkO22=0..21VVk=0..21××2.4463mmr =00.5117mrr (NNm3/kgg)mkO22=VkO2×=0..5711×mr =00.7339mrr (kkg/kkg)f.总废废气量Vf=VVCO22+VN22+VH22O+VVO2+VVSO22=(0..2811-0..0722 mrr +11.1222 mmr)+((4.8872 mr +11.9446 mmr)+((0.0004--0.0001 mr +00.0220-00.0005 mmr +00.4556 mmr)+00.5117 mmr +00.0002 mmr=0..3055+8..8377mr(3)出出预热器器飞灰量量mfh==0.1100 (kgg/kgg)1.2 热量平平衡计算算1.2..1 收收入项目目(1)燃燃料燃烧烧生成热热QrR==mrQyDW=2232000mrr (kkJ/kkg)(2)燃燃料带入入显热Qr=mmrCrtr=mr×1.1154××60==69..2400mr (kJJ/kgg)(0~660℃时熟料料平均比比热Crr=l..1544kJ//kg··℃)(3)生生料带入入热量Qs=((mgssCs+mwssCw)ts=[((1.5560--0.4401mmr)×0.8878十十(0..0033-0..0011mr)×4.1182]]×50=69..1111-177.8113mrr (kkJ/kkg)(0~550℃时,水水的平均均比热CCw=4..1822KJ//kg℃℃,干生生料平均均比热CCs=0..8788kJ//kg))(4)入入窑回灰灰带入热热量 yh=mmykCyhtyh =00.1000×0.8836××50==4.1180 kJ//kg(0~550℃时,回回灰平均均比热CCyh=00.8336kJJ/kgg℃)(5)空空气带入入热量a.入窑窑一次空空气带入入热量Qy1kk=Vy11kCy1kty1kk =00.100VykkCy1kkty1kk =00.100×2.5586mmr×1.2298××25 =8..39mmr (kJJ/kgg)(0~225℃时,空空气平均均比热CCy1kk=1..2988KJ//Nm33.℃)b.入窑窑二次空空气带入入热量Qy2kk=Vy22kCy2kkty2kk=0..85VVykCy2kkty2kk =00.855×2.5586mmr×1.4403××11000=333922.3mmr (kkJ/kkg)(0~111000℃时,空空气平均均比热CCy2kk=1..4033kJ//Nm33·℃)c.入分分解炉二二次空气气带入热热量QF2kk=VF22kCF2kktF2kk =44.3110mrr×1.4403××9000 =554422.2mmr (kkJ/kkg)(0~9900℃℃时,空空气平均均比热CCF2kk=1..4033kJ//Nm33.℃)d.气力力提升泵泵喂料空空气带入入热量 (忽略略)e.系统统漏风带带入热量量QLOKK=VLOOKCLOKKtLOKK =11.2999mrr×1.2298××25==42..1533mr (kkJ/kkg) ((0~225℃时,空空气平均均比热CCLOKK=1..2988kJ//Nm33·℃)总收入热热量Qzs==QrRR+Qr+Qs+Qykk+Qy11k+y2kk+QF22k+sk+LOKK=242200mmr+699.2440mrr+(669.1111--17..8133mr)+44.1880+88.399mr+33392..3mrr +554422.2mmr+0++42..2533mr =733.2991+3331336mrr (kkJ/kkg)1.2..1支出出项目(1)熟熟料形成成热 Qssh=1109++30..04CCaOk+6..48AAl2O3k+300.322MgOk-177.122SiO2k+1..58FFe2O3k =1109++30..04××66..67++6.448×5.338+330.332×0.558-117.112×22..34--1.558×3.665=17776kJJ/kgg(2)蒸蒸发生料料中水分分耗热量量Qss==(mwws+mmks)qh=((0.0003--0.0001mmr+0..0166-0..0044mr)×23880 =455.2220-111.99mr(kJJ/kgg)(50℃℃时,水水的汽化化热qh=223800kJ//kg))(3)废废气带走走热量=[(00.2881+11.0550mrr)×1.9921++6.8818mmr×1.3319++(0..0255+0..4500mr)×1.5550++0.5517mmr×1.3370++0.0002mmr×1.9965]]×3300=1900.922+40098..5mrr(kJJ/kgg)[0~3340℃℃时,各各气体平平均比热热:CCO22=1..9211kJ//Nm33·℃;CCN2=11.3119kJJ/Nmm3·℃;CCH2OO=1..5500kJ//Nm33·℃;CO2==1.3370kkJ/NNm3·℃;CCSO22=1..9655kJ//Nm33·℃] (4)出出窑熟料料带走热热量Qyshh=1×Cshtsh ==1×1.0078××13660=114666.1 ((kJ//kg))(0~113600℃时,熟熟料平均均比热CCsh=11.0778kJJ/kgg.℃)(5)出出预热器器飞灰带带走热量量Qfh==mfhhCfhtfh ==0.1100××0.8895××3000 =226.885 (kkJ/kkg)(0~3300℃℃时,飞飞灰平均均比热CCfh=00.8995kJJ/kgg·℃)(6)系系统表面面散热损损失QB=4460kkJ/kkg支出总热热量Qzc==QShh+Qsss十Qf+Qyssh+fh+B=17776+((45..2200—11..9mrr)+((1900.922+40098..5mrr)+114666.1++26..8500+4660=39665+440866.6mmrkJ//kg列出收支支热量平平衡方程程式Qzs==Qzcc73.2291++331136mmr=39965++40886.66mr求得: mr=0..13440 ((kg//kg))即烧成11kg熟熟料需要要消耗00.13340kkg燃料料。
求得得燃料消消耗量后后,即可可列出物物料平衡衡(表11)和热热量平衡衡表(表表2),并并计算一一些主要要热工技技术参数数表1 物料平平衡表单位:kkg/kkg熟料料收入项目目数量%支出项目目数量%燃料消耗耗量0.13344.244熟料量130.885入预热器器生料量量1.600750.884出预热器器飞灰量量0.10003.088入窑实际际干空气气量0.444814.117生料中物物理水量量0.00030.099分解炉抽抽空气量量0.744723.663生料中化化学水量量0.01150.466窑尾系统统漏入空空气量0.22257.122生料分解解CO量量0.533116.336燃料燃烧烧理论烟烟气量1.166635.998烟气中过过剩空气气量0.422713.117合 计计3.1661100..00合 计计3.2442100..00表2热量量平衡表表单位:kkg/kkg熟料料收入项目目数量%支出项目目数量%燃料燃烧烧热32422.871.885熟料形成成热1776639.336燃料显热热9.30.211蒸发生料料水分耗耗热43.660.977生料带入入热66.771.488废气带出出热量740..116.440回灰带入入热4.20.099熟料带出出热量14666.132.448入窑一次次空气带带入热1.10.022飞灰带出出热量26.990.600入窑二次次空气带带入热454..610.007系统散热热损失460..010.119入分解炉炉空气带带入热729..316.115系统总漏漏风带入入热5.60.122合 计计45133.6100..00合 计计45122.7100..00二、窑的的计算(带带NC--SSTT-I分分解炉的的预分解解窑)2.1..窑的规规格:2.1..1 直直径根据式(11)计算算窑有效效内径G熟料 (1)其中,GG熟料为为窑的日日产量tt/d;;Di为为窑的有有效内径径,m。
取G熟料料=50000 t/dd,可计计算出DDi=44.2442 mm根据式(22)计算算窑筒体体直径 (22)其中,δδ为回转转窑用耐耐火材料料厚度,mmm对对于直径径大于44.0 m的回回转窑,其其值一般般为2330 mmm因因而m根据建材材行业标标准JCC3311-911,D值值取4..8 mm,则回回转窑有有效内径径为4..34 m2.1..2 长长度预分解窑窑的长径径比L//D≈10~~20,且且其长度度还应按按GB3321优优先数系系列选配配综合合最近投投产的550000 t//d水泥泥熟料生生产线情情况,LL值取772 mm,此时时L/DD=155由以上计计算结果果,回转转窑的规规格为φφ4.88×72 m根根据国内内外实际际生产情情况,该该规格预预分解窑窑产量一一般在550000 t//d以上上,因而而能满足足设计要要求2.2 回转窑窑斜度、转转速及功功率的计计算2.2..1 斜斜度和转转速 预分解解窑的斜斜度一般般为3..5%~~4%,最最高转速速可达44.5 r/mmin。
根根据统计计,对于于φ4.88×72 m的预预分解窑窑,当其其斜度为为3.55%,转转速n为为3.88 r//minn时,最最高产量量可达555000 t//d以上上考虑虑到实际际生产中中增产的的可能性性,所设设计回转转窑的斜斜度为33.5%%,转速速为3..8 rr/miin2.2..2 功功率 回转窑窑功率可可根据式式(3)进进行计算算 (33) 根据计计算,2.3 风速核核算2.3..1 烧烧成带标标准风速速 一般要求求≤2 NNm/ss1.442 NNm/ss 符符合要求求=7.995 mm/s 符符合要求求Vyw———窑尾尾烟气量量,m33/kgg熟料Tyw———窑尾尾温度,℃Vyw===Ky·6.4452mmr+(αy-1)··6.1157 mr =00.4004 mm3/Kgg2.3..2 窑窑尾工况况风速一般要求求≤10 m/ss7.995 mm/s 符符合要求求Vyw———窑尾尾烟气量量,m33/kgg熟料Tyw———窑尾尾温度,℃Vyw===Ky·6.4452mmr+(αy-1)··6.1157 mr =00.4004 mm3/Kgg三、主要要热工技技术参数数计算3. 11、熟料料单位烧烧成热耗耗 QrRR=mrr =0..13440×242200==32442.88 (kkJ/kkg)3.2、熟熟料烧成成热效率率ηs=××1000%=××1000%=554.777%3.3、窑窑的发热热能力 Qyrr=Myyr=KKymrrG=00.4××0.1134××2088.3××103×242200==27..02××107 (kkJ/hh)3.4、燃燃烧带衬衬砖断面面热负荷荷=18..27××106(kJJ/m22·h)结束语通过这次次NSPP窑的设设计,我我在多方方面都有有所提高高,综合合运用本本专业所所学课程程的理论论知识和和生产实实际知识识进行一一次水泥泥回转窑窑的设计计工作,从从而培养养和提高高了独立立工作的的能力,巩巩固与扩扩充了水水泥厂工工艺设计计概论、新新型干法法水泥生生产技术术和设备备和工程程制图等等课程所所学的内内容,掌掌握了NNSP回回转窑设设计的方方法和步步骤,掌掌握了怎怎样确定定工艺方方案,提提高了计计算能力力,绘图图能力,熟熟悉了规规范和标标准,同同时各科科相关的的课程都都有了全全面的复复习,独独立思考考的能力力也有了了提高。
在此期间间曾碰到到过一些些困难问问题,在在查阅相相关参考考文献及及资料,请请教老师师及同学学后,结结合所学学理论知知识,解解决了此此类问题题在以以后的工工作和学学习中,我我会更加加努力,争争取学好好自己的的专业课课程做做到不仅仅仅是在在理论上上,更是是在实际际生产中中应用自自己所掌掌握的知知识由于设计计能力有有限,在在设计过过程中难难免出现现错误,恳恳请老师师们多多多指教参考文献献 1、李李海涛.. 新型型干法水水泥生产产技术与与设备[[M]..化学工工业出版版社,220066.011 2、严严生.新新型干法法水泥厂厂工艺设设计手册册[M]].中国国建材工工业出版版社 3、金金容容..水泥厂厂工艺设设计概论论[M]].武汉汉理工大大学出版版社,119933.05519。