日产4000吨分解炉课程设计.doc
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课程设计说明书
日产4000吨熟料现代化干法生产水泥厂
设计
（重点车间：
分解炉）
学院：
材料科学与工程学院
课程名称：
制品机械设备课程设计
专业班级：
无机非金属材料工程班
学生姓名：
学号：
指导教师：
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。
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4000吨熟料现代化干法生产水泥厂初步设计”这个课题作为我的毕业设计课题。
设计范围主要是分解炉，通过配料计算、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：
水泥；新型干法预分解窑；分解炉
设计任务书
第一节设计目的
此次课程设计是进入大学以来的第一次设计课程，也是在参加了生产实习后的一次总结。
基于在学习了《制品机械设备课程设计》，并结合本专业的发展特色而开设的一项重要的实践学习环节。
其目的在于通过课程设计的锻炼，树立正确的设计思想，培养我们认真的科学态度和严谨求实的工作作风。
在设计过程中培养我们学生掌握绘图、计算、研究等科学设计方法，提高工程设计计算,锻炼我们分析解决实际问题的能力。
第二节设计原则与指导思想
1.根据任务书规定产品品种、质量、规模进行设计；
2.选择技术先进、经济合理的工艺流程和设备；
3.主要设备的能力应与生产规模相适应；
4.满足工艺要求，确保工艺畅通；
5.充分考虑安全因素，确保安全生产。
第三节设计任务
本设计的设计任务是：
1.建设项目：
日产4000吨水泥熟料生产线（重点：
分解炉）；
2.建厂规模：
日产水泥熟料4000吨；
3.产品品种：
普通硅酸盐水泥
4.生产方法：
新型干法回转窑；
第四节设计内容和要求
一、总体设计
1、设计的目的和意义；
2、初始条件；
3、平衡计算；
4、设备选型计算
二、设计要求的起止日期
本课程设计日期为2016年6月13日-6月26日，所有的的设计工作必须如期完成。
三、要求
⑴设计说明书文字要通顺、层次清楚、工艺方案选择合理、选定的参数要有依据、计算正确、各种符号应注有文字说明，必要时列出计算表格；
⑵设计说明书文字一般不少于500字；
⑶设计说明书格式可参考其他样式编写。
目录
1.初始条件 1
1.1原料的原始资料 1
1.2原料配比计算 1
1.3煤的低位发热量计算 1
1.3.1燃料煤的原始资料 1
1.3.2低位发热量计算 1
1.2.煤灰掺入量计算 1
1.3.计算干燥原料配合比 2
1.4.计算生料和湿物料的配合比 3
2.物料平衡与热平衡计算 3
2.1.物料平衡计算 4
2.1.1收入项目 5
2.1.2支出项目 9
2.2热量平衡计算 12
2.2.1收入项目 12
2.2.2支出项目 14
2.3列出收支热量平衡方程式 15
2.4物料平衡、热量平衡表 16
2.4.1物料平衡表 16
2.4.2热量平衡表 17
2.5主要热工技术参数 17
2.5.1水泥熟料的实际烧成热耗 17
2.5.2窑的发热能力 17
2.5.3分解炉的热负荷 17
2.5.4熟料烧成热效率 18
2.5.5主要热工技术参数一览表 18
3分解炉尺寸计算与设计 18
3.1相关参数 18
3.2分解炉工作风量 19
3.2.1分解炉用燃料产生的烟气量 19
3.2.2分解炉内释放出来的CO2量 19
3.2.3入分解炉的出窑废气量 19
3.2.4分解炉工作风量 19
3.3分解炉直筒部位的有效截面积AF与有效内径DF 20
3.4分解炉锥体部有效高度 20
3.5分解炉锥体下端口直径 20
3.6分解炉的有效高度 20
3.7分解炉直筒部位的有效高度 20
3.8入分解炉三次风管直径di，进风口宽度a和高度b 20
3.9分解炉生料进料口直径 21
3.10分解炉燃料进口直径 21
3.11分解炉主要结构尺寸一览表 21
4.耐火材料选材计算与散热计算 21
4.1耐火衬料的设计理念 22
4.2材料的主要参数. 22
4.3厚度计算 22
4.4散热量计算 22
4.5耐火材料厚度对分解炉筒体尺寸的修正 22
总结：
23
参考资料 23
Word资料
1.初始条件
1.1原料的原始资料（%）
表1原料与煤灰的化学成分（%）
数据物料
烧失量
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
总和
石灰石
41.55
2.29
1.86
0.84
50.65
0.76
98.63
砂页岩
2.29
89.03
2.38
2.55
2.18
0.65
99.08
粉煤灰
2.49
52.98
30.29
5.42
4.6
0.51
96.29
铁矿石
2.79
51.39
6.17
30.19
1.86
1.88
94.28
烟煤煤灰
0
49
34.09
7.68
2.39
1.6
94.76
1.2原料配比计算
设定比例为：
石灰石----0.844
砂页岩----0.090
粉煤灰----0.032
铁矿石----0.035
1.3煤的低位发热量计算
1.3.1燃料煤的原始资料
表2煤元素分析结果
Car
Har
Nar
Oar
Sar
Aar
Mar
65.65
2.64
0.99
3.19
0.51
19.02
8.0
1.3.2低位发热量计算
1.2.煤灰掺入量计算
根据参考文献[1]中p175相关知识，取水泥熟料的实际形成热q=3176kJ/kg-熟料，取煤灰沉落率，可知：
1.3.计算干燥原料配合比
已知假设原料配合比为：
石灰石84.4%,砂页岩9%,粉煤灰3.2%，铁矿石3.5%，计算生料化学成分
表3干燥原料配合比
物料
配合比
烧失量
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgOCaO
石灰石
84.4
35.07
2.51
1.6
0.71
42.75
0.64
砂页岩
9
0.21
8.01
0.21
0.23
0.2
0.06
粉煤灰
3.2
0.08
1.7
0.97
0.17
0.15
0.02
铁矿石
3.5
0.1
1.8
0.22
1.06
0.07
0.07
配合生料
100
35.46
14.02
3
2.17
43.17
0.79
灼烧生料
100.0
___
21.72
4.65
3.36
66.89
1.22
煤灰参入量Ga=2.47%,则灼烧生料配合比为：
100%-2,47%=97.53%.按此计算熟料的化学成分
表4干燥熟料配合比
名称
配比
烧失量
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
CaO
无灰熟料
97.53
——
21.18
4.54
3.28
65.24
1.19
煤灰
2.47
——
1.21
0.84
0.19
0.06
0.01
熟料
100
——
22.39
5.38
3.47
65.3
1.23
由此计算熟料率值：
KH=（CaO-1.65×Al2O3-0.35Fe2O3）/（2.8×SiO2）
=（65.3-1.65×5.38-0.35×3.47）/（2.8×22.39）=0.881
SM=SiO2/（Al2O3+Fe2O3）=22.39/（5.38+3.47）=2.53
IM=Al2O3/Fe2O3=5.38/3.47=1.55
经比较可得该率值符合标准，及该配比符合标准。
1.4.计算生料和湿物料的配合比
生料的配比：
石灰石=84.4/（84.4+9+3.5）×100%=87.1%
页岩石=9/（84.4+9+3.5）×100%=9.3%
铁矿石=（100-87.1-9.3）%=3.6%
干生料烧失量Ls=
Ls
湿基配比：
根据原始资料知入磨各原料水分分别为：
石灰石1%，粘土1%，铁粉4.00%，则入磨湿基配比计算如表3.1所示：
表5湿基物料配比及计算过程
名称
湿基用量（份）
湿基配比（%）
石灰石
砂页岩
铁矿石
合计
97.99
100
计算湿物料水分含量：
2.物料平衡与热平衡计算：
（1）温度
a.入预热器生料温度：
50℃；
b.入窑回灰温度：
50℃；
c.入窑一次空气温度：
30℃；
d.入窑二次空气温度：
1300℃；
e.环境温度：
30℃；
f.入窑、分解炉燃料温度：
60℃；
g.入分解炉三次空气温度：
1100℃；
h.气力提升泵输送生料空气温度：
50℃；
i.熟料出窑温度：
1360℃；
j.废气出预热器温度：
290℃；
k.飞灰出预热器温度：
330℃；
（2）入窑风量比（%）
分别取K1=8，K2=90，K3=2；
（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：
35.0%；
（6）各处过剩空气系数：
窑尾：
=1.05分解炉混合室出口：
=1.15预热器出口：
=1.3;
其中：
预热器漏风量占理论空气量的比例=0.1，
气力提升泵喂料带入空气量占理论空气量的比例=0.09，折合料风比为19.8kg/Nm³；
（7）分解炉及窑尾漏气量（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
=0.05；
（8）电收尘和增湿塔综合收尘效率为99
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