5000t新型干法水泥生产线回转窑工艺的设计说明书.docx
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5000t新型干法水泥生产线回转窑工艺的设计说明书
5000t
新型干法水泥生产线回转窑工艺设计
原始资料
、物料化学成分(%)
成分
项目
Loss
Si02
AI2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
其它
合计
干生料
35.82
13.23
2.97
2.05
44.62
0.25
0.16
0.90
100
熟料
0
22.34
5.38
3.65
66.67
0.58
0.06
1.32
100
煤灰
0
51.60
31.79
4.14
3.62
0.66
2.29
5.90
100
、煤的工业分析及元素分析(%)
工业分析(%)
Qnet,ar(kJ/kg)
Mar
F.Car
Aar
Var
1.00
44.78
25.56
28.66
24200
兀素分析(%)
Car
Har
Oar
Nar
Sar
Aar
War
60.10
3.96
7.91
0.97
0.35
25.71
1.00
三、热工参数
1、温度。
入预热器生料温度:
50C;入窑回灰温度:
50C;入窑一次风温度:
25C;入窑二次风温度:
1100C;环境温度:
25C;入窑、分解炉燃料温度:
60C;入分解炉三次风温度:
900C;出窑熟料温度:
1360C;废气出预热器温度:
330C;出预热器飞灰温度:
300C。
窑尾气体温度:
1100C。
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。
0.1kg/kg熟料。
5、出预热器飞灰烧失量。
35.20%。
6、各处空气过剩系数。
窑尾,好=1.05分解炉出口0_=1.15预热器出口对=1.40
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=0.16;提升机带入空气量忽略;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=0.05。
9、袋收尘器和增湿塔综合收尘效率为99.9%。
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。
0.2%。
13、窑的设计产量。
5000t/d。
四、物料平衡与热量平衡计算
基准:
1kg熟料,温度:
0C;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)
1.1物料平衡计算
1.1.1收入项目
(1)燃料总消耗量
mr(kg/kg)
其中:
窑头燃料量
myr=忑mr(kg/kg)
分解炉燃料量
mFr=KFmr(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=
100mrAya=
100Ls
10025.711mr
__10035.82~
=1.558—0.401m「
(kg/kg)
式中:
a—燃料灰分掺入量,取100%
b.出电收尘飞损量及回灰量
mFh=mfh(1—)二0.10x(1—0.999)二0.0001(kg/kg)
myh=mfh—mFh=0.10—0.0001=0.10(kg/kg)
c.考虑飞损后干生料实际消耗量
100Lfh
mgs=mgsL+mFh°100Ls=(1.558—0.401mr)+0.0001
10035.2
10035.82
=1.558
0.401mr
(kg/kg)
d.考虑飞损后生料实际消耗量
ms=mys
100
100ws
=(1.558—0.401mr)x
100
1000.2
=1.561—0.402mr
(kg/kg)
(kg/kg)
X(0.35—
e.入预热器物料量
入预热器物料量=ms+myk=(1.561—0.402mr)+0.100=1.661—0.402mr
(3)入窑系统空气量
燃料燃烧理论空气量
V'lk=0.089Cy+0.267Hy+0.033(Sy—Oy)=0.089X60.10+0.267X3.96+0.033
7.91)
=6.157(Nm3/kg煤)
m'Lk=V'LkX1.293=6.157X1.293=7.961(kg/kg煤)
b.入窑实际干空气量
Vyh=ayV'Lkmyr=ayV'LkKFmr=1.05X6.157X0.40mr=2.586mr(Nm3/kg)
myk=1.293XVyk=1.293X2.586mr=3.344mr(kg/kg)
其中入窑一次空气量,二次空气量及漏风量
Vyk1=K1Vyk=0.10Vyk(Nm3/kg)
Vyk2=k2Vyk=0.85Vyk(Nm3/kg)
VL0k1=K3Vyk=0.05Vyk(Nm3/kg)
c.分解炉从冷却机抽空气量
1出分解炉混合室过剩空气量
V1=(aL—1)V‘Lkmr=(1.15—1)X6.157mr=0.924mr(Nm3/kg)
2分解炉燃料燃烧空气量
V2=V'LkmFr=VtkKFmr=6.157X0.60mr=3.694mr(Nm3/kg)
3窑尾过剩空气量
V3=(ay—1)V'Lkmyr=(ay—1艸丘0口尸(1.05—1)X6.157X0.40mr=0.123mr(Nm3/kg)
4分解炉及窑尾漏入空气量
V4=K6V'LkmFr=aVUKymr=0.05X6.157X0.60mr=0.185mr(Nm3/kg)
5分解炉冷却机抽空气量
VF2k=V1+V2—V3—V4=0.924mr+3.694mr—0.123mr—0.185mr=4.310mr(Nm3/kg)
mF2k=1.293XVF2k=1.293X4.310mr=5.573mr(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
V5=QV’Lkmr=0.16X6.157mr=0.985mr(Nm3/kg)
窑尾系统混入空气总量
VLOk2=V4+V5=0.185mr+0.985mr=1.170mr(Nm3/kg)
全系统漏入空气量
(Nm3/kg)
VLok—VLoki+VLok2—0.05X2.586mr+1.170mr=1.299mr
mlok—1.293>A/lok—l.293X1.299mr—1.680mr(kg/kg)
1.1.2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
ws0.2
mws—msX而—(1.563—0.402mr)X100—0.003—0.001mr(kg/kg)
m0.0030.001mr
Vws=0804=0804=0.004—0.001mr(Nm3/kg)
b.生料中化学水含量
mhs—0.00353mysASOs3
—0.00353X(1.560—0.401mr)
X3.03—0.016—0.004mr
(kg/kg)
d0.0170.004mrn
Vhs=0.804=0^804—0.020—0.005mr(Nm3/kg)
C.生料分解放出CO2气体量:
Mco2Mco24444
CO2—CaOsMCaO+MgOsMMgo=44.62X-56+0.25X^40.3—35.33
msco2=mgsC02
Lfh
35.3335.20
—mff1QQ—(1.558—0.4006mr)X〔血一0.0001X〔皿
—0.550—0.142mr
(kg/kg)
s
mco20.5500.142mr
Vsco2=1977=1977—0.278—0.072mr(Nm3/kg)
d.燃料燃烧生成理论烟气量
r22.4Cy22.4、,60.103„、
Vrco2=币100mr—700x^00mr—1.122mr(Nm3/kg)
22.4Ny22.40.97
VrN2—0.79V1LKm「+28loomr—0.79>6.157mr+28>700mr—4.872mr
(Nm3/kg)
VrH20—2
22.4><100mr+
22.4Wy,22.43.9622.41.003„、
18>100mr—(2>100+18>100)mr—0.456mr(Nm/kg)
Vrso2=警
x^mr—彎>^mr=0.002mr(Nm3/kg)
Vr—Vrco2+VrN2+VrH2O+Vrso2—(1.122+4.872+0.456+0.002)mr—6.452mr
(Nm3/kg)
A
mr=(m'lk+l—100)mr—(7.961+l—
25.71
100
mr—8.704mr
(kg/kg)
e.烟气中过剩空气量
(Nm3/kg)
Vk—(af—1)V‘Lkmr—(1.40—1)x6.157mr—2.463mr
mk—Vkx1.293=2.463X1.293—3.185mr(kg/kg)
其中:
VkN2=0.79Vk=0.79X2.463mr—1.946mr(Nm3/kg)
kk2828
mkN2—VkN2x224—1.946x-^mr—2.433mr(kg/kg)
VkO2—0.21Vk=0.21X2.463mr—0.517m「(Nm3/kg)
3232
mkO2=VkO2x224—0.571x22^mr=0.739mr(kg/kg)
f.总废气量
Vf=vCO2+VN2+VH2O+V02+VSO2
=(0.281—0.072mr+1.122mr)+(4.872mr+1.946mr)+(0.004—0.001mr+0.020
—0.005mr+0.456mr)+0.517mr+0.002mr—0.305+8.837mr
(3)出预热器飞灰量
mfh—0.100(kg/kg)1.2热量平衡计算
1.2.1收入项目
(1)燃料燃烧生成热
QrR=mrQyDw=23200mr(kJ/kg)
(2)燃料带入显热
Qr=mQrtr=m/1.154X60=69.240mr(kJ/kg)
(0〜60C时熟料平均比热Cr=l.154kJ/kg
(3)生料带入热量
Qs=(mgsCs+mwsCw)ts=[(1.560—0.401mr)X0.878十(0.003—0.001mr)X4.182]X50
=69.111—17.813mr(kJ/kg)
(0〜50C时,水的平均比热Cw=4.182KJ/kgC,干生料平均比热0.878kJ/kg)
(4)入窑回灰带入热量
Qyh=mykCyhtyh=0.100X0.836X50=4.180kJ/kg
(0〜50C时,回灰平均比热Cyh=0.836kJ/kgC)
(5)空气带入热量
a.入窑一次空气带入热量
Qy1k=Vy1kCy1kty1k=0.10VykCy1kty1k=0.10X2.586mrX1.298><25=8.39mr(kJ/kg)
(0〜25C时,空气平均比热Cy1k=1.298KJ/Nm3.C)
b.入窑二次空气带入热量
Qy2k=Vy2kCy2kty2k=0.85VykCy2kty2k=0.85>2.586mr>1.403>1100=3392.3mr
(kJ/kg)
(0〜1100C时,空气平均比热Cy2k=1.403kJ/Nm3•C
c.入分解炉二次空气带入热量
QF2k=VF2kCF2ktF2k—4.310mr>1.403^900=5442.2mr(kJ/kg)
(0〜900C时,空气平均比热CF2k=1.403kJ/Nm3「C)
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=VlokCloMlok=1.299mrX1.298X25=42.153mr(kJ/kg)
(0〜25C时,空气平均比热Clok=1.298kJ/Nm3•C
总收入热量
Qzs—QrR+Qr+Qs+Qyk+Qy1k+Qy2k+QF2k+Qsk+QlOK
—24200mr+69.240mr+(69.111—17.813mr)+4.180+8.39mr+3392.3mr
+5442.2mr+0+42.253mr
—73.291+33136mr(kJ/kg)
1.2.1支出项目
(1)熟料形成热
Qsh=109+30.04CaOk+6.48AI2O3k+30.32MgOk-17.12SQ2k+1.58Fe2O3k
=109+30.04X66.67+6.48X5.38+30.32X0.58-17.12X22.34-1.58X3.65
=1776kJ/kg
(2)蒸发生料中水分耗热量
Qss—(mws+mks)qqh—(0.003—0.001mr+0.016—0.004mr)X2380
—45.220—11.9mr(kJ/kg)
(50C时,水的汽化热qqh—2380kJ/kg)
(3)废气带走热量
Qf(VcO2CcO2Vn2Cn2Vh2oCh2oVo2Co2VsO2CsC2)tf
—[(0.281+1.050mr)X1.921+6.818mrX1.319+(0.025+0.450mr)X1.550+0.517mr
X1.370+0.002mrX1.965]X330
=190.92+4098.5mr(kJ/kg)
[0〜340C时,各气体平均比热:
Cco2=1.921kJ/Nm3「C;Cn2=1.319kJ/Nm3「C;Ch2o=1.550kJ/Nm3「C;
C02=1.370kJ/Nm3・C;Cso2=1.965kJ/Nm3・C
(4)出窑熟料带走热量
Qysh=1xCshtsh=1X1.078X1360=1466.1(kJ/kg)
(0〜1360C时,熟料平均比热Csh=1.078kJ/kg.C)
(5)出预热器飞灰带走热量
Qfh=mfhCfhtfh=0.100X0.895X300—26.85(kJ/kg)
(0〜300C时,飞灰平均比热Cfh—0.895kJ/kg•^
(6)系统表面散热损失
Qb—460kJ/kg
支出总热量
Qzc—Qsh+Qss十Qf+Qysh+Qfh+Qb
—1776+(45.220—11.9mr)+(190.92+4098.5mr)+1466.1+26.850+460
—3965+4086.6mrkJ/kg
列出收支热量平衡方程式
Qzs—Qzc
73.291+33136mr—3965+4086.6mr
求得:
mr—0.1340(kg/kg)
即烧成1kg熟料需要消耗0.1340kg燃料。
二、窑的计算(带NC-SST-I分解炉的预分解窑)
2.1.窑的规格:
2.1.1直径
根据式
(1)计算窑有效内径
314
G熟料63.5D/
(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=5000t/d,可计算出Di=4.242m。
根据式
(2)计算窑筒体直径
DDi2
(2)
其中,3为回转窑用耐火材料厚度,mm。
对于直径大于4.0m的回转窑,其值一般为
230mm。
因而
D4.24220.234.72m
根据建材行业标准JC331-91,D值取4.8m,则回转窑有效内径为4.34m。
2.1.2长度
预分解窑的长径比L/D-10~20,且其长度还应按GB321优先数系列选配。
综合最近投产的5000t/d水泥熟料生产线情况,L值取72m,此时L/D=15。
由以上计算结果,回转窑的规格为©4.8X72m。
根据国内外实际生产情况,该规格预分解窑产量一般在5000t/d以上,因而能满足设计要求。
2.2回转窑斜度、转速及功率的计算
2.2.1斜度和转速
预分解窑的斜度一般为3.5%~4%,最高转速可达4.5r/min。
根据统计,对于©4.8
X72m的预分解窑,当其斜度为3.5%,转速n为3.8r/min时,最高产量可达5500t/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3.5%,转速为3.8r/min。
2.2.2功率
回转窑功率可根据式(3)进行计算
No0.03Di3n075L(kW)
根据计算,No0.0343433.807572
2.3风速核算
2.3.1烧成带标准风速
一般要求<2Nm/s。
1000GVyk
Wjy-=1.42Nm/s
—Di23600
4
符合要求
1000GVyw273Tyw
Wyw=7.95m/s
-D:
3600273
4
Vyw窑尾烟气量,m3/kg熟料
Tyw――窑尾温度,C
rk
Vyw=VyVy=Ky6.452mr+(ay-1)6.157mr
=0.404m3/Kg
480574kW
符合要求
2.3.2窑尾工况风速
一般要求<10m/s。
1000GVyw273Tywwyw=7.95m/s
2273
—Di3600
4
Vyw窑尾烟气量,m3/kg熟料
Tyw――窑尾温度,C
rk
Vyw=VyVy=Ky6.452mr+(ay-1)6.157mr
符合要求
=0.404m3/Kg
三、主要热工技术参数计算
3.1、熟料单位烧成热耗
Qy
QrR=mrQDW
=0.1340X24200=3242.8(kJ/kg)
3.2、熟料烧成热效率
Qsh1776
QrRX100%=32428X100%=54.77%
3.3、窑的发热能力
Qyr=Myr
qDw
=KymrG
qDw
=0.4X0.134X208.3X103X24200=27.02X107
(kJ/h)
3.4、燃烧带衬砖断面热负荷
qA
Qyr
Di2
27.02107
0.7854.342
=18.27X106
(kJ/m2h)
参考文献
1、李海涛.新型干法水泥生产技术与设备[M].化学工业出版社,2006.01
2、严生.新型干法水泥厂工艺设计手册[M].中国建材工业出版社
3、金容容.水泥厂工艺设计概论[M].武汉理工大学出版社,1993.05
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