日产5500吨水泥熟料新型干法生产线回转窑工艺设计.docx

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日产5500吨水泥熟料新型干法生产线回转窑工艺设计

摘要

水泥是社会经济发展最重要的建筑材料之一，在今后几十年甚至是上百年之内仍然是无可替代的基础材料，对人类生活文明的重要性不言而喻。

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。

与悬浮预热器窑相比，在单机产量相同的条件下，预分解窑具有:

窑的体积小，占地面积减小，制造、运输和安装较易，基建投资较低，且由于一半以上的燃料是在温度较低的分解炉内燃烧，，产生有害气体NOｘ较少，减少了对大气的污染。

本设计内容为日产5500吨水泥熟料新型干法生产线回转窑工艺设计，根据配方比例和原燃料的数据分析，计算三大平衡，并进行了烧成工艺设计，参照其它国内外的水泥厂进行了回转窑工艺设计，确定回转窑规格，最终符合生产实际要求。

关键字：

回转窑三大平衡工艺设计

Abstract

Cementisoneofthemostimportantbuildingmaterialsofthesocialandeconomicdevelopment,withinthecomingdecadesorevenacentury,Cementisstillnosubstituteforbasicmaterials,theimportanceofhumancivilizationisself-evident.

ModernmostadvancedcementproductiontechnologyisNSPkilnadvancedecomposition.Predecompositionkilnisinsuspensionperheaterbetweendecomposingfurnacewithrotarykilnadded,joinincalcinerintotalamount50%-60%offuel,tomakethefuelburningprocessandrawintheabsorptionprocessdecomposecarbonatestateofsuspensionorboilingcondition,thusmakerapiddecompositionrateofkilnrawfromsuspensionpreheaterkiln30to40percentoftheincreasedto85percentto90percent,theheatloadofkilnisreducedgreatly.Comparedwithsuspensionpreheaterkilnindividualoutput,inthesameconditions,thedecompositionfurnacewith:

smallsize,coversanareaofreduced,manufacturing,transportationandinstallationeasier,lowinvestmentininfrastructure,andbecausemorethanhalfoffuelisinthelowertemperatureburninginprecalciner,,produceharmfulgases,andreducedtherateoflessNOxatmosphericpollution

ThedesignofthecontentofNissan5500tonsdryprocessrotarykilncementproductionlineprocessdesign,Accordingtotheoriginal,thefuelofdataanalysis,Iworkoutthecalculationofthethreebalanceandthecalculationforthefiringprocess.Refertootherstate-of-the-artcementplantforrotarykilntechnologydesign,furtherdeterminethespecificationsforthedesignofrotarykiln,andadapttotheactualrequirement.

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5500t/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。

水泥工厂的设计是一项复杂的系统工程，涉及专业多，知识面广，其生产又具有连续化，各环节相互制约，故设计时，对生产技术配套设备等的选择，要选择最佳方案，统筹安排。

毕业设计是工艺专业的学生在学完全部课程后，模拟工艺设计的基本内容而进行的一次实际的训练。

它有助于培养学生综合运用该学科基本理论、基本技能和专业知识，结合生产实际，提高分析和解决问题的能力，它有助于培养学生理论联系实际，注重调查研究的良好作风，提高查阅文件资料，处理数据和识图、绘图技术水平，为今后的学习和工作打下良好的基础。

1设计任务

1.1任务

日产5500吨水泥熟料新型干法生产线回转窑工艺设计

1.2重点解决问题

（1）配料计算、物料平衡计算、主机平衡计算、储库平衡计算、烧成系统热工计算。

（2）工艺布置图设计、回转窑图

1.3工厂原始资料

表1-1原材料及化学组成

loss

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

∑

石灰石

42.6

2.42

0.31

0.19

53.13

0.57

99.28

粘土

5.27

70.25

14.72

5.48

1.41

0.92

98.05

铁粉

0

34.42

11.53

48.27

3.53

0.09

97.84

煤灰

0

53.52

35.34

4.46

4.79

1.19

99.3

表1-2煤工业分析

mad

vad

Aad

Fcad

Qnet，ad

0.60%

22.40%

24.1%

49%

20930Kj/kg

2配料计算

2.1三个率值的选择

（1）KH：

石灰石饱和系数，实际上表示了数料中与百分含量的比值。

KH值一般波动在0.80-0.95之间。

KH值越大，则硅酸盐矿物中的比例越高，熟料强度越好，故提高KH值有利于水泥质量，但KH值过高，熟料煅烧困难，必须延长煅烧时间，否则会出现较多f-,影响水泥安定性，同时窑的产量低，热耗高，窑衬工作条件恶化。

KH过低时，数料中含量增多，水泥强度发张缓慢，早期强度不高。

（2）SM：

硅率，表示熟料中硅酸盐矿物与溶剂矿物的比例关系，相应的反应了熟料的质量和易烧性。

SM值一般波动在1.7-2.7之间。

若SM值过高，则由于高温液相量显著减少，熟料煅烧困难，回转窑不易挂窑皮，且不易形成，导致含量过多而熟料易粉化。

但SM值过小，熟料因硅酸盐矿物少而强度降低，而由于液相过多，窑内易结圈，结大块，影响窑的正常操作[14]。

（3）IM：

铝率，表示熟料中Al2O3和的质量比，IM值一般波动在0.8-1.7之间。

若IM值越高，含量高，煅烧过程中液相黏度大，物料不易烧成，同时会使水泥凝结过快。

但IM值过低，虽然液相黏度小，对形成有利，但烧结范围窄，窑内易结大块，不利窑的操作。

因此，选择率值时，要创造条件适当提高KH值，并选择与KH值相适应的SM值和IM值。

预分解窑硅酸盐水泥熟料率值和热耗的参考范围[19]：

KH：

0.86~0.92；SM：

2.2~2.6;IM:

1.4~1.8

热耗：

2928.8~3556.4kJ/kg熟料。

根据回转窑煅烧特点及国际先进经验，参考同类型厂家相关数据，采用“两高一中”的的配料方案，即“高硅率、高铝率、中饱和系数”。

取KH=0.89±0.02；SM=2.4±0.2；IM=1.5±0.2；热耗：

q=3150kJ/kg熟料

2.2计算煤灰掺入量

煤灰掺入量GA=qAarS/Qnet,ar（2-1）

=3150×24.1%×100%÷20930=4%

Qar—煤的收到基低位发热值

Q—熟料的热耗

Aar—煤收到基灰分

S—煤灰沉降率一般取100%

2.3计算干燥原料配合比

通常，四组分配料为：

石灰石配合比例80％左右；粘土15％左右；铁粉4％左右。

据此，设定干燥原料配合比为：

石灰石81％，粘土15％,铁粉5%,以此计算生料的化学成分。

表2-1配料计算

计算步骤

loss

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

∑

比例（%）

石灰石

42.6

2.42

0.31

0.19

53.13

0.57

99.28

81

粘土

5.27

70.25

14.72

5.48

1.41

0.92

98.05

13

铁粉

0

34.42

11.53

48.27

3.53

0.09

97.84

5

生料

35.30

13.53

2.80

2.42

43.35

0.60

灼烧生料

0

20.91

4.34

3.75

67.00

0.93

96.96

97.21

熟料

22.34

5.37

4.49

65.32

0.94

100

煤灰

0

53.52

35.34

4.46

4.79

1.19

99.3

4

熟料KH

0.91

熟料SM

2.01

熟料IM

1.08

由于熟料SM和IM值偏低，调节Fe的加入，设定Fe加入3%，重新计算的得

符合要求。

表2-2配料计算

计算步骤

loss

Si2O4

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

∑

比例（%）

石灰石

42.6

2.42

0.31

0.19

53.13

0.