交流材料之一1tpd生产线工艺设计思想概要.docx
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交流材料之一1tpd生产线工艺设计思想概要
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不得外传
12000t/d生产线工艺设计思想
安徽海螺建材设计研究院
二0一一年十一月
12000t/d生产线工艺设计思想及运行管理
根据芜湖、铜陵及阳春12000t/d生产线烧成系统的技术方案，我们对设备规格和主要部位设计参数进行了归类整理核算，并与万吨线进行了比较，现介绍如下：
一、设计原理介绍
1、主要经济技术指标设计参数
项目
芜湖12000t/d（POLYSIUS）
铜12000t/d
（FLS）
阳春12000t/d
（KHI）
热耗（kcal/kg.cl）
705
705
703
C1出口温度（℃）
300
306
≤310
C1出口压力（Pa）
-5200
-4990
-4910
C1出口含尘浓度（g/Nm3）
≤60
＜60
≤60
C1出口NOx含量（mg/Nm3
O2含量10%）
≤500
＜400
＜400
入窑分解率（%）
93
92
≥90%
2、设备主要规格参数和结构
（一）、旋风筒设计原理介绍
（1）、旋风筒规格尺寸及主要设计参数
项目
阳春12000t/d
（川崎）
芜湖12000t/d
（POLYSIUS）
铜陵12000t/d
（FLS）
型式
五级双列
五级双列
五级双列
窑尾塔架尺寸（m）
46×23×127
42.8×32×130
38.6×24×122
规格（mm）
C1
4—Ф5600
4—Ф8810
4—Ф6600
C2
2—Ф8500
2—Ф10240
2—Ф9000
C3
2—Ф8500
2—Ф10820
2—Ф9000
C4
2—Ф9000
2—Ф10820
2—Ф9000
C5
2—Ф10100
2—Ф10820
2—Ф9000
截面风速（m/s）
C1
3.76
1.62
2.95
C2
4.48
2.99
3.90
C3
5.27
3.14
4.66
C4
5.34
3.59
5.33
C5
4.68
4.02
5.83
C1收尘效率（%）
≥95
94-95
94-95
（2）、旋风筒结构形式
项目
POLYSIUS
FLS
旋风筒
结构
旋风筒
结构
（KHI）
（二）、分解炉设计原理介绍
（1）分解炉规格尺寸及主要设计参数
项目
阳春12000t/d
（川崎）
芜湖12000t/d
（POLYSIUS）
铜陵12000t/d
（FLS）
型式
C-KSV
DOPOL
ILC
规格（m）
Ф10.8×38
（有效内径）
Ф7.57
（有效内径）
Ф9.37×54.6（有效内径）
炉容（m3）
3352
3160+1890
3444+2321
主截面风速（m/s）
8
11.4
10.3
气体停留时间（s）
4.58
4.39
4.48
截面热负荷（kcal/m2.h）
2.30×106
4.70×106
3.07×106
单位容积产量（tpd/（m3）
3.57
3.80
3.48
喷煤管型式
单通道
单通道
单通道
（2）分解炉结构形式
芜湖12000t/d分解炉
铜陵12000t/d分解炉
铜陵12000t/d分解炉
阳春12000t/d分解炉
（三）、回转窑规格及设计参数
项目
阳春12000t/d
（川崎）
芜湖12000t/d
（POLYSIUS）
铜陵12000t/d
（FLS）
规格（m）
Ф6.1/6.3/6.7×100
Φ6.0/6.2/7.2×96
Ф5.75/6.3×98
支档数
3
3
3
斜度（%）
4.0
4.0
4.0
有效内表面积（m2）
1836
1753
1783
有效内容积（m3）
2667
2539
2577
传动型式
双传动
双传动
双传动
主电机功率（kW）
2×1100
2x1170
2×1130
转速（r/min）
0.4～4.0
4.0/max5.0
3.6/max5.0
窑耐火砖厚度（mm）
250
250
250
截面热负荷（kcal/m2.h）
≤5.3×106
5.5×106
5.3×106
单位容积产量（tpd/（m3）
4.50
4.73
4.66
（四）篦冷机规格及主要设计参数
项目
IKN
篦冷机
CP
第四代篦冷机
型号
7.2×91/6.8×42
ETA11127//125E
产能（t/d）
12000
12000
篦床宽×长（m）
7.2/6.8×43.4
7.71×40.2
有效面积（m2）
302.7（通风面积）
306.6
热回收率（%）
≥75.1
75
冷却负荷t/（d.m2）
43
42.6
篦床段数
2
2
篦床斜度
第一段：
前11排15°，后80排2°；第二段：
前4排18°，后38排2°
水平
配风（Nm3/kg.cl）
2.15/1.9
2.19/1.73
电耗（kW/t.cl）
5.44
5.96
传动方式
液压传动
液压传动
篦床供风型式
篦板直接充气和风室供风相结合
风室
冷却风机数量
16
27
破碎机型式
中后段辊破
中后段辊破
破碎机规格
Ф600x6800mmRC
6个辊子
RB671-5EM
5个辊子
破碎机宽度（mm）
6800
6710
破碎机转数（r/min）
5
4
破碎机传动功率（kW）
6×15
5×18.5
出料粒度（mm）
≤25（90%）
≤25（80%）
出熟料温度（℃）
65+环境温度
95
3、12000t/d熟料生产线较10000t/d线作出的优化改进内容
（一）、POLYSIUS的主要改进点
（1）旋风筒进风管的改进：
在最上一级旋风筒的进风管底部增加了一个15°的斜坡，其主要作用是能有效地防止进风管底部的积料，防止系统跨料，一方面提高了旋风筒的分离效率，同时，系统更加稳定，旋风筒的压损更小，旋风筒出口含尘浓度更低。
同时，对其它A型和B型旋风筒进风管也作了优化改进。
枞阳万吨线旋风筒芜湖12000t/d旋风筒
（2）分解炉出口反射室的改进：
由于目前枞阳10000t/d线实际生产中反射室存在着严重结皮堵塞的问题，12000t/d线方案中取消了该反射室，并通过改变风速的方式，加强气料的混合。
枞阳万吨线芜湖海螺1200t/d
（3）低NOX多重燃烧分解炉：
采用4个阶段的燃烧与控制，即多级燃烧技术，使得NOX含量进一步降低，确保能够达到500mg/Nm3以下。
（4）5级筒下料管的入窑位置改变：
该下料管位置设置于窑尾烟室的拐角处，能有效地防止入窑物料被热气流二次带起，减少内循环。
（5）回转窑规格：
回转窑规格由枞阳万吨线的Ф6.0×90m增大到Ф6.2×90m，单位容积产量4.68tpd/m3增大到5.22tpd/m3；
（6）轮带形式的改变：
改变目前的浮动轮带为键槽式轮带，增强了回转窑筒体的椭圆度，提高了窑内耐火材料的使用寿命。
（二）FLS的主要改进点
（1）对旋风筒结构做进一步的改进，其中C1旋风筒由原来的2个变为4个，C1出口温度由铜陵万吨线310℃降为306℃，提高了分离效率，同时整个系统阻力得到了进一步的降低；
（2）分解炉中部收缩，形成二次喷腾，顶端带有鹅颈管道，延长了气体停留时间，更有利于燃料的燃烧，热空气与原燃料的热交换；
（3）分解炉中部喂料：
C3下料管设置分料阀，可将部分C3生料直接喂入分解炉中部，避免异常高温对设备的侵蚀。
（3）C4旋风筒下料管分别位于分解炉底部和分解炉缩口下部，通过分料及燃料在分解炉下部区域燃烧，减少了NOx的排放；
（4）分解炉炉容2090m3增大到了3444m3，气体停留时间4.3s延长到了4.48s，分解炉截面风速11.6m/s减少到10.3m/s,增强了对煤质的适应性；
（5）回转窑规格由铜陵万吨线的Ф6.0×95m增大到Ф6.3×98m，单位容积产量4.43tpd/m3增大到4.9tpd/m3；
（三）、川崎公司12000t/d熟料生产线的方案特点
1.窑尾系统采用4-2-2-2-2的“HELP”旋风筒，该旋风筒直径比传统旋风筒小6%，总体高度小5%，进风口50°的倾角；C1和C5采用“进口和锥体中部的扩径”独特的结构，其分离效率C1达95～96％，C5为90～92%，较第二代（分离效率C193～95％，C5～88％）有一定幅度的提高；撒料盒采用混凝土结构，无撒料板，采用脉冲定时吹扫。
2.“C-KSV分解炉”的炉容3352m3，气体停留时间4.58s，料气时间比达到6；在炉底喷腾床的中心部位，设置有燃煤喷嘴，由此喷入的燃煤在低氧状态下燃烧，形成还原气氛，减少了NOx的排放。
3.回转窑规格Ф6.3×100m，窑头采用双层弹簧钢片式密封，窑尾采用汽缸动态密封。
二、主要操作思想
（一）、旋风筒操作建议
1、点火前要全面检查人孔、检修门等漏风处是否密封严密，冷风漏入不仅会使物料结块造成堵塞，还会增加系统废气量降低设备的热效率。
2、旋风筒的性能不仅与其自身结构有关，而且还与筒体截面风速和固气比有关，生产中要通过调整系统风量和喂料量，使风速和固气比合理搭配。
3、生料中的碳酸钙在700℃时就已经开始分解，温度范围在850至900℃时，能在几秒钟内较大程度地完成整个分解过程。
因此，在分解炉的尾端或五级筒之后，生料温度必须达到850℃，这样才能保证90％到95％的分解率。
4、在窑稳定运行期间，C1筒氧气的含量应控制在3%左右，应尽可能的减少系统用风。
（二）、分解炉操作建议
1、分解炉的主要功能是碳酸钙的分解，应合理调整分解炉的分煤、分风和分料控制，以形成还原气氛，减少氮氧化物的排放。
3、调整燃烧器改变顶部气体含量，并调整分支喂料的方式，在分解炉内优化出一个高温核心。
顶部气体量的大小可以通过一个电机控制的翻板阀来进行调整。
4、根据燃料、气体（三次风和顶部气体）和生料（分别喂料）喂入的数量，可以在三次风和顶部气体入口之间设置一个热量降低的煅烧区，该煅烧区可以降低氮氧化物的排放。
6、通过调整三次风闸板阀的开度，使其C5出口的氧含量控制在3%左右，因为喂入分解炉的三次风总量是根据分解炉内助燃空气的体积决定的。
（三）、回转窑操作建议
1、窑的运转速度必须和物料燃烧条件相适应，窑运转速度高一般会生产出较高质量的产品，同时也与低喂料比和较高频率的点火次数相关。
2、窑头罩内的压力一般应控制在-10到±0Pa。
3、窑尾的压力一般应控制在-200到-500Pa之间。
4、窑尾的氧气含量应该在0到1.5%。
（四）、窑系统重要控制循环
控制循环的目标
控制变量
多变量
三次风流量=恒定值
三次风管中的流量
三次风管中的两个闸板阀
预热器下游压力=恒定值
设置预热器下游的压力
高温风机转速
窑头罩压力=恒定值
窑头罩内的压力
窑头风机的设置
备注：
具体操作规程详见POLYSIUS和FLS两公司提供的“烧成系统操作规程”。
三、烧成系统物料热量平衡
1、polysius12000t/d熟料线烧成系统参数流程图
（1）烧成系统物料平衡表（推算）
收入物料
支出物料
项目
符号
Kg/kg.cl
%
项目
符号
Kg/kg.cl
%
煤粉消耗量
mr
0.1192
2.60
出冷却机熟料量
msh
1.0000
21.81
生料消耗量
ms
1.5800
34.45
预热器出口废气量
mf
1.8192
37.44
入窑回灰量
mh
0.0000
0.00
预热器出口飞灰量
mfh
0.0757
1.65
一次空气量
mk
0.0780
1.70
冷却机余风量
mpk
1.4711
32.08
入冷却机空气量
mk
2.6831
58.51
出冷却机飞灰量
mlfh
0.0859
1.88
生料带入空气量
mk
0.0000
0.00
煤磨抽热风
Mrk
0.0723
1.59
系统漏入空气量
mok
0.1256
2.74
其他支出
mqt
0.0617
1.35
物料总收入
mzs
4.5859
100.0
物料总支出
mzc
4.5859
100.0
（2）烧成系统热量平衡表（推算）
收入热量
支出热量
项目
KJ/kg
Kcal/kg
%
项目
KJ/kg
Kcal/kg
%
燃料燃烧热
2928.8
700.00
96.45
熟料形成热
1719.89
411.30
56.67
煤粉显热
6.43
1.54
0.21
出冷却机熟料显热
70.00
16.74
2.31
生料显热
47.79
11.42
1.57
预热器出口废气显热
572.98
137.02
18.88
一次空气显热
2.82
0.67
0.09
预热器出口飞灰显热
20.70
4.95
0.68
入冷却机空气显热
48.44
11.58
1.60
冷却机余风显热
361.58
86.42
11.91
系统漏风显热
2.27
0.54
0.08
余风飞灰显热
4.02
0.96
0.13
水分蒸发耗热
46.90
11.22
1.55
系统表面散热损失
180.84
43.25
5.96
入煤磨显热
55.82
13.35
1.84
化学不完全燃烧损失
0.00
0.00
0.00
其它热损失
3.82
0.91
0.12
热量总收入
3036.55
725.75
100.0
热量总支出
3036.55
725.75
100.0
2、FLS12000t/d熟料线烧成系统参数流程图
（1）烧成系统物料平衡表（推算）
收入物料
支出物料
项目
符号
Kg/kg.cl
%
项目
符号
Kg/kg.cl
%
煤粉消耗量
mr
0.1347
3.04
出冷却机熟料量
msh
1.0000
22.60
生料消耗量
ms
1.6171
36.55
预热器出口废气量
mf
1.8230
41.20
入窑回灰量
mh
0.0000
0.00
预热器出口飞灰量
mfh
0.0878
1.98
一次空气量
mk
0.0883
2.00
冷却机余风量
mpk
1.5255
34.48
入冷却机空气量
mk
2.4425
55.20
出冷却机飞灰量
mlfh
0.03
0.68
生料带入空气量
mk
0.0000
0.00
煤磨抽热风
Mrk
0.093
2.10
系统漏入空气量
mok
0.1368
3.09
其他支出
mqt
-0.1399
-3.16
物料总收入
mzs
4.4194
100.0
物料总支出
mzc
4.4194
100.0
（2）烧成系统热量平衡表（推算）
收入热量
支出热量
项目
KJ/kg
Kcal/kg
%
项目
KJ/kg
Kcal/kg
%
燃料燃烧热
2949.72
705
94.49
熟料形成热
1684.25
402.74
53.98
煤粉显热
7.92
1.89
0.253
出冷却机熟料显热
97.37
23.28
3.12
生料显热
69.86
16.70
2.24
预热器出口废气显热
541.18
129.41
17.34
一次空气显热
4.44
1.06
0.142
预热器出口飞灰显热
24.75
5.92
0.79
入冷却机空气显热
84.88
20.28
2.72
冷却机余风显热
448.56
107.26
14.37
系统漏风显热
5.05
1.21
0.162
余风飞灰显热
6.599
1.58
0.21
水分蒸发耗热
52.15
12.47
1.67
系统表面散热损失
184.76
44.18
5.92
入煤磨显热
65.57
15.68
2.10
化学不完全燃烧损失
0.00
0.00
0.00
其它热损失
16.67
3.98
0.53
热量总收入
3121.85
746.14
99.99
热量总支出
3127.76
746.14
100.0
（3）烧成系统参数流程图
3、川崎12000t/d熟料线烧成系统参数流程图
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