回转窑.docx

1、回转窑热工基础及工业窑炉课程设计说明书设计题目：日产熟料4500t预分解窑系统计姓 名： 学长班 级：无机非金属学 号：888指导教师：大爷设计日期：世界末日 目录目录.1设计基础资料 2一原料配比过程 4(一)燃料煤的原始资料 4(二)累加试凑法计算原料配合比 4二物料平衡计算 6(一)收入物料 7(二)支出物料 8三热量平衡计算 9(一)收入热量 9(二)支出热量 10四熟料烧成系统几个主要设备的选型 11(一)回转窑 11(二)旋风式预热器 12(三)分解炉 13(四)除尘机设备的选择 15(五)冷却机 15五、耐火衬料选材和散热计算 16设计基础资料原始资料（一）预分解窑系统资料1、

2、原料的原始资料烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2ONa2OH2O石灰石48.131.950.850.4547.320.301.00粘土4.2565.8215.145.925.160.970.621.120.85铁粉1.4039.272.2648.573.461.543.5煤灰58.6225.389.053.131.582.242、各种物料损失均按3%计算3、熟料标号50 （二）烘干机系统资料1、煤初水分3%，；粘土初水分6%；矿渣初水分8%。应用基水分均为0.2%。2、热源为热风炉产生的热空气或冷却机的回收热空气。3、燃料煤的原始资料烘干用煤元素分析结果：【收到基（ar）

3、：进行煤质分析化验时，煤样所处的状态为收到该批煤所处的状态。A为灰分；M为水分。】成分CarHarNarOarSarAarMar含量70.25.31.07.20.314.81.24、根据处理风量合理选择收尘系统。 （三）辊道窑系统资料1、坯料组成（%）：SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3K2ONa2OI.L66.5217.342.262.730.822.062.455.822、产品规格：400mm400mm9 mm，单重2.1公斤/件；坯体线收缩率：10%3、入窑水分：1%4、产品合格率：95%5、烧成周期：48分钟（全氧化气氛）6、最高烧成温度：1200（温度曲线自定）7、燃料：天然气

4、COH2CH4C2H4H2SCO2N2O2Qnet(MJ/Nm3)0.20.295.63.50.30.10.1041.588、其它设计参数自定要求完成的主要任务 1、设计计算说明书应包括以下内容：配料计算、物料平衡计算和热量平衡计算、有关设备的选型计算或结构尺寸计算、耐火材料选材计算与散热计算、有关性能指标计算及一览表、设计评述、参考资料。 2、画出有关设备的工艺布置图和主要剖面图（A1图纸23张）。鼓励用CAD绘图，但至少要有1张手工绘图。日产熟料4500t预分解窑系统设计一原料配比过程 (一)燃料煤的原始资料查阅水泥工艺学29-32页，选取单位熟料耗热q为3350kJ/kg-熟料。煤元素分

5、析结果：【收到基（ar）：进行煤质分析化验时，煤样所处的状态为收到该批煤所处的状态。A为灰分；M为水分。】表1煤中元素的百分比CarHarNarOarSarAarMar70.25.31.07.20.314.81.2将燃料收到基转换为干燥基换算系数为：100/（100-Mar）=100/（100-1.2）=1.012干燥基转换为应用基换算系数为：（100-Mad）/100=(100-0.02)/100=0.998所以有收到基直接转换成应用基换算系数为：1.0120.998=1.00998Cy=Car1.01=70.21.00998=70.9006Hy= Har1.01 =5.31.00998=5

6、.3528Ny= Nar1.01 =1.01.01=1.01Oy= Oar1.01 =7.21.00998=7.2719Sy= Sar1.01 =0.31.00998=0.303Ay= Aar1.01 =14.81.0998=14.9477My= Mar1.01 =1.21.00998=1.21198查阅无机非金属材料工学64页，根据设计任务书中给出的元素分析结果计算的：Qnet,y=339Cad+1030Had-109（Oad-Sad）-25Mad =33970.9006+10305.3528-109(7.2719-0.303)-251.21198=28758.778（kJ/kg）计算煤灰参

7、入量 GA=qAys/Qy100=（335014.9477）/(28758.778100)=1.741%煤灰沉落率S取100% (三)累加试凑法计算原料配合比表2原料的原始资料成分原料烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2ONa2OH2O石灰石48.131.950.850.4547.320.301.00粘土4.2565.8215.145.925.160.970.621.120.85铁粉1.4039.272.2648.573.461.543.5煤灰58.6225.389.053.131.582.24据无机非金属材料工学174页，表10.2预设KH=0.90 SM=2.6 IM=

8、1.6 =98%Fe2O3=/(2.8KH+1)(IM+1)SM+2.65IM+1.35=98%/(2.80.90+1)(1.60+1)2.6+2.651.60+1.35=3.34%Al2O3=IMFe2O3=1.603.67%=5.34%SiO2=SM(Al2O3 + Fe2O3)=2.6(5.69%+3.67%)=22.57%CaO=-( Al2O3 + SiO2 + Fe2O3)=98.5%-(5.34%+3.34%+22.57%)=66.75%考虑物料损失3%计算得原料与煤灰的化学成分，如下表表原料与煤灰的化学成分%烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2OH2O石灰石

9、48.131.950.850.4547.320.301.00粘土4.2565.8215.145.925.160.970.621.120.85铁粉1.4039.272.2648.573.461.543.5煤灰58.6225.389.053.131.582.24以100Kg熟料为基准，如下表表累计试凑过程计算步骤SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2OH2O合计备注设计熟料成分22.575.343.3465.7598煤灰(1.742)1.020.440.160.050.03石灰石(+139.31)2.751.200.6366.700.421.41(66.75-0.05)0.4732=1

10、40.96粘土（+27.97）18.84.321.691.470.280.180.320.24(22.57-1.02-2.75)0.6582=28.56铁粉（+2.31）0.700.040.860.060.030.06(3.34-0.16-0.63-1.69)0.4857=1.77累计熟料成分23.276.003.3468.280.760.180.321.71103.86KH=0.91，SM=2.49，IM=1.7964铁（+0.74）0.290.020.360.030.010000.61KH=0.90，SM=2.42IM=1.63累计熟料成分26.566.023.7068.310.770.1

11、80.321.71104.57注：SM= SiO2/( Al2O3 + Fe2O3)= 2.42 IM= Al2O3/ Fe2O3=1.63CaO=-( Al2O3 + SiO2 + Fe2O3)=65.75Fe2O3=/(2.8KH+1)(IM+1)SM+2.65IM+1.35=3.34二物料平衡计算图1 物料平衡范围示意图以1kg熟料为基准ms每千克熟料所要的生料量,kg/kg-熟料msk每小时生料带入空气量,kg/kg-熟料VF1K每小时分解炉的一次空气量,kg/kg-熟料mFR每千克熟料分解炉所需要的燃料量,kg/kg-熟料myr每千克熟料所需要的燃料量,kg/kg-熟料msh每小时进

12、入分解炉的一次空气量,kg/kg-熟料Vf每小时分解炉排出的废气量,m3/kg-熟料Mfh每千克熟料分解炉排出灰分,kgMyh每千克熟料的产生的灰分量,kgVlok每小时漏入空气,m3/kg-熟料Vlk每小时进入冷却机一次空气,m3/kg-熟料Vpk每小时排出冷却机的空气量,m3/kg-熟料mFh每千克熟料的飞损灰量,kg/kg-熟料msh1千克熟料燃料煤干燥基含量(%)收到基转换为干燥基100/(100- Mar)=100/(100-1.2)=1.0998干燥基转换为应用基(%)换算系数为（100-Mad）/100=(100-0.02)/100=0.998Cy= Car 1.01=70.21

13、.00998=70.9006Hy= Har 1.01=5.31.00998=5.53528Ny= Nar 1.01=1.01.01=1.01Oy= Oar 1.01=7.21.01=7.2719Sy= Sar 1.01=0.31.01=0.303Ay= Aar 1.01=14.81.01=14.9477My= Mar 1.01=1.21.01=1.21198煤粉完全燃烧所需要的理论空气量为L0=0.0889（C）+0.2666（H）+0.0333（S）0.0333（O） =0.088970.9006+0.26665.5328+0.03330.303-0.03337.2719 =7.55m3 /

14、kg)已知空气过剩系数a=1.2所需的实际空气量：La=a L0=9.0(m3/kg)烟气量的计算：V(CO2)= 70.900622.4/100=1.323(m3/kg)V(H2O)=1.21198/222.4/100=0.136(m3/kg)V(SO2)=0.303/3222.4/100=0.002(m3/kg)V(N2)=1.01/2822.4/100+0.79L0=7.118 (m3/kg)V(O2)=0.21(a-1)L0=0.378 (m3/kg)理论烟气量：VO=V(CO2)+V(H2O)+V(SO2)+ V(N2)+V(O2)= 8.957 (m3/kg)生产1 kg熟料，煤完

15、全燃烧所生成的实际标准状态烟气量Va=VO+(a-1)L0=12.548(m3/kg)a=44V(CO2)+18V(H2O)+64V(SO2)+28V(N2)+32V(O2)/22.4=(441.323+180.136+640.002+287.118+320.378)/22.4=(58.212+2.448+0.128+199.304+12.906)/22.4=11. 34 (kg/m3)(一)收入物料1. 燃料消耗量：单位熟料耗热q为3350kJ/kg-熟料，煤的Qnet,ad=28758.778（kJ/kg）单位熟料耗煤量为myr=3350/28758.778=0.116 kg/kg-熟料2

16、.生料消耗量 ms=Ms/msh=104.57/100=1.046 kg/kg-熟料3.入窑回灰量myh= Myh/ msh由于设计的是新型干法窑，查阅相关资料暂选用：CDWY163- 9790-3/的电除尘器。收尘效率为：99.81含尘系数为：0.00015 kg/ m3含尘质量mc，不含尘的烟气质量my=aVamc/ (mc+my)=0.00015myh=(1+0.00015/0.99985)aVa(1-0.9981)0.00015=4.05610-6kg/kg-熟料4.一次空气量：一次空气m1k =k（Vy1k+VFIK）/ Msh（Vy1k+VFIK）/Msh = 8.97m3/kg-

17、熟料k =T0/Tk=1.293273/298=1.185 (kg/m3)m1k =k（Vy1k+VFIK）/Msh=8.971.185=10.63kg/kg-熟料.进入冷却机的空气量新型干法窑，查阅相关资料暂选用：水平推动篦式冷却机由主要参数可知进入冷却机的空气量mLk=3Nm3/kgk =31.41.185=5 kg/kg.生料带入空气量msk=0.14kg/kg-熟料.窑系统漏入空气量一次空气量：漏入空气量29:7漏入空气量mLOK=710.62529=2.56kg/kg-熟料物料总收入：mzs=mr+ms+myh+m1k+mLk+msk+mLok=0.116+1.046+0.00002

18、94+8.32+5+0.14+1.008=18.94kg/kg-熟料(二)支出物料1.出冷却机的熟料：msh1kg2.预热器出口的废气量：mf=vffMsh=0.95210.68=10.17kg/kg-熟料3.预热器出口的飞灰量：mfhvfKfhf1000Msh=9.5210.680.00015=0.015kg/kg-熟料4.冷却机的排风量：mpk=VpkkMsh3.417.7推动篦式冷却机的排除空气量为1.45Nm3/kg1.4=2.03m3/kg出冷却机的温度为120k =T0/Tk=1.293273/393=0.90(kg/m3)mpk=2.030.90=1.85 kg/kg-熟料5.煤

19、磨系统抽走的热空气量：mRkVRkkMsh根据水泥厂工艺设计手册 煤磨系统抽走的热空气量VRk=7.5m3/kgk =T0/Tk=1.293273/383=0.92(kg/m3)mRk7kg/kg-熟料总支出物料mZC=msh+mf+mfh+mpk+mRk=10.17+7+1.85+0.015=19.02kg/kg-熟料表5物料平衡计算结果收入项目kg/kg%支出项目kg/kg%燃料消耗量0.1160.013出冷却机的熟料10.011生料消耗量1.0460.011预热器出口飞灰量0.0150.170一次空气量10.630.116预热器出口废气量10.341.131入冷却机冷空气量50.055冷

20、却机的排风量1.850.02生料带入空气量0.143.283煤磨系统抽走的热空气量798.67系统漏入空气量2.0080.028入窑回灰量0.000029496.5合计18.94100合计19.02100三热量平衡计算图二热平衡范围示意图mr燃料消耗量，kg/kg熟料ms生料量，kg/kg熟料msr生料燃烧量，kg/kg熟料myh入窑回灰量，kg/kg熟料QrR燃料燃烧热，kJ/kg熟料Qr燃料显热，kJ/kg熟料Cr燃料比热，kJ/kgCs生料比热，kJ/kgts生料温度，tr燃料温度，Qsr生料燃烧热，kJ/kg熟料QsrDW燃料燃烧热低位热值，kJ/kg熟料Qs生料显热，kJ/kg熟料Q

21、yh入窑回灰显热，kJ/kg熟料Qy1k窑一次空气显热，kJ/kg熟料QF1k分解炉一次空气显热，kJ/kg熟料QLk进入冷却机的冷空气的显热，kJ/kg熟料Qsk生料带入空气的显热，kJ/kg熟料QLOk漏入空气的显热，kJ/kg熟料(一)收入热量1.煤粉燃烧生成热： QrR=mrQnet.ad=0.11628758.778=3336.018（kJ/kg-熟料）2.取煤粉的热容Cr=1.160kJ/kg 取煤粉的温度tr=45煤粉带入显热:Qr=mrCrtr=0.1161.1645=6.06kJ/kg-熟料3.取生料的热容Cs=0.900kJ/kg生料带入显热Qs=msCsts=1.0460

22、.90055=51.78kJ/kg-熟料4.取入窑回灰的热容Cyh=0.837kJ/kg入窑回灰带入热量：Qyh=myhCyhtyh=4.05610-60.83755=0.000187kJ/kg-熟料5.一次空气带入热量Qlk =（Vy1k+VFIK）Ckty1k/Msh=8.971.06525=286.6kJ/kg-熟料6.进入冷却机冷空气带入热量QLk=VLKCKtLk/Msh =4.21.06536=165.50kJ/kg-熟料7.随生料带入的空气的显热msk=0.14kg/kg k=T0/Tk=1.293273/328=1.076 m3/kgVsk=mskk=0.141.076=0.1

23、3m3/kgQsk= VskCktsk/Msh=0.131.06555=7.62kJ/kg8.漏入空气显热QLOK=VLOKcLOKtLOK/Msh =2.171.06580=185kJ/kg-熟料热量总收入QZS = QrR+Qr+Qs +Qs+Qyh+QLK+Qsk+QLOK=3336.018+60.06+51.78+0.000187+286.60+165.50+7.62+185=4092.58kJ/kg-熟料(二)支出热量1.熟料形成热（不考虑碱的影响）Qsh=17.191AlO3sh+27.10MgOsh+32.01CaOsh-21.40SiO2sh-2.47Fe2O3sh =17.1

24、96.07+27.100.7+32.0167.78-21.4023.72-2.473.65 =104.2+18.92+2169.6-507.6-9=1786.79kJ/kg-熟料2.蒸发生料中水分耗热Qss=msWsqqh/100=1.0460.472490/100=12.24kJ/kg-熟料3.出冷却机熟料带走显热取熟料热容csh=1.078kJ/kg 取出冷却机熟料的温度tsh=85QLsh=1cshtLsh=11.07885=97.02kJ/kg-熟料4. 预热器废气带走热量取C(CO2)=1.92kJ/Nm3 C(N2)=1.319kJ/Nm3 C(H2O)=1.550 kJ/Nm3

25、C(O2)=1.370 kJ/Nm3 C(SO2)=1.965 kJ/Nm3 Qf=V(CO2)C(CO2)+V(H2O)C(H2O)+V(SO2)C(SO2)+ V(N2)C(N2)+V(O2)C(O2)tf=1225.4 kJ/kg-熟料5.预热器出口飞灰带走显热取飞灰热容为0.895kJ/kgQfh=mfhcfhtfh=0.0160.895370=5.3kJ/kg-熟料6.冷却机排除空气的显热QPk=mPKcPKtPK=1.851.065120=226.56kJ/kg-熟料6.取整个水泥系统表面散热损失QB=540kJ/kg-熟料7.其它支出117 kJ/kg-熟料支出总热量QZC=Qs

26、h+QLsh+Qfh+Qss+Qf+QB+QPK+Qq =1766.17+91.63+12.05+1225.4+540+234+117 =3991.55kJ/kg-熟料表6热量平衡计算结果收入项目kJ/kg%支出项目kJ/kg%燃料燃烧耗热3336.1083.6熟料形成热1766.1744.25燃料显热60.061.55出冷却机熟料带走显热91.632.3生料带入显热51.781.27蒸发生料中水分的耗热12.050.3回灰带入热0.00140.00003预热器出口废气带走显热1454.6130.68一次空气带入热286.65.95预热器出口飞灰带走显热5.30.13进入冷却机空气带入热165.52.79系统散热损失54013.52生料带入空气显热7.621.9冷却机排除空气的显热2345.86系统漏入空气显热1850.19合计4092.66100合计4103.76100由以上表可以看出热量平衡，热量大致平衡四熟料烧成系统几个主要设备的选型(一)回转窑1回转窑规格的计算 在综合考虑了