武汉理工大学日产6000吨熟料预分解窑的分解炉系统设计.doc
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1、课程设计任务书学生姓名: 专业班级:材科0801 指导老师: 工作单位:材料学院题目:日产6000吨熟料预分解窑的分解炉系统设计一、初始条件:1、原料的化学分析结果 物料烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2ONa2OH2O石灰石43.051.730.640.3253.740.521.0粘土4.7264.6516.955.904.720.951.111.011.0铁粉1.0538.522.4252.793.531.694.0煤灰58.0326.199.233.231.212.112、燃料煤的元素分析结果:Cad Had Nad Oad Sad Aad Mad69.1 3.5
2、1.3 4.2 0.1 20.3 1.53、各种物料损失均按3计算。4、其他资料:本设计工厂有自己的矿山,其他条件均符合建厂要求,工厂气象条件符合设计要求。大气压强(夏季):720 mmHg温度:- 4 40 ,相对湿度:70 80,地下水位:2m 2.5 m二、要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求):设计计算说明书应包括以下内容: 配料计算,燃烧计算,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,附属设备的选型计算,耐火材料选材计算与散热计算,有关性能指标计算,设计及附属设备一览表,设计评述,参考资料。画出有关设备的工艺布置图和主要剖
3、面图(A2图纸)以及流程图(A3图纸)。热工测量计算说明数包括以下内容:原始数据、平衡计算、结果分析。三、设计要求:要求每个人独立完成,允许讨论,但不能抄袭,鼓励创新。说明书要求:设计说明书必须包括有关计算部分的方法,步骤和结果。有关设备的选型,设计说明书中应说明其选项取依据,有关经验数据的选取亦说明其来源。图纸的要求:图纸必须按工程图示准绘制,鼓励用电脑绘图。图纸上必须注明设备主要民族尺寸及有关说明,图面应清洁,整齐。四、时间安排:2009.6.12009.6.7 (第1周):查阅有关资料,进行有关设计计算;2009.6.82009.6.14 (第2周)绘制相关的图纸;2009.6.1520
4、08.6.20(第3周)整理计算说明书,图纸以及其他设计资料。指导老师签名:李洪斌 2010年5月31日系主任(或责任教师)签名: 年 月 日 设计方案与设计步骤流程图配料计算物料平衡计算热量平衡计算分解炉尺寸计算 绘图耐火材料选材及散热计算 有关性能计算设 计 评 述 参 考 文 献目 录1.配料计算11.1计算煤灰掺入量21.2计算熟料化学成份22.燃料燃烧计算53. 物料与热量平衡计算63.1物料平衡 63.2热量平衡144分解炉尺寸计算16 4.1选择窑型和分解炉的结构尺寸计算164.2入分解炉的三次风管直径164.3 生料进料口直径184.4燃烧器选择185耐火材料选材与散热计算19
5、 5.1 耐火材料总体设计19 5.2 材料主要性质195.3 散热量计算195.4耐火材料厚度对分解炉筒体尺寸的修正206 设计评述20参考书目21 日产6000吨熟料预分解窑的分解炉设计1.配料计算1.1煤灰掺入量由参考资料2P233, 根据设计任务书给出的煤元素分析结果得: 由参考资料3P196, 选取。煤灰沉落率100%,由此可得煤灰掺入量: 式中:GA熟料中煤灰掺入量; q单位熟料热耗,取3300kJ/kg熟料;Qnet,ad煤的低位热值;为25240kJ/kg;Aad煤的空气干燥基灰分含量,为22.110%;S煤灰沉落率,考虑有电收尘,取100%;P煤耗,kJ/kg熟料 。1.2根
6、据设计率值,计算熟料成份由参考资料3林忠寿.无机非金属材料工学.武汉:武汉工业大学出版社,2006P195及参考资料4P27李斌怀等.预分解窑水泥生产综合技术及操作实例. 武汉:武汉理工大学出版社,2006。若KH过高,CaO含量超过酸性氧化物的需求,必然以游离CaO形态存在,游离CaO含量高时将引起水泥安定性不良,造成危害;若KH过低,则熟料中C3S过少,熟料强度必然很低。故提高KH有利于提高水泥质量,但KH过高,熟料煅烧困难,必须延长煅烧时间,否则会出现f-CaO,同时窑的产量低热耗高,窑村工作条件恶化。 若SM过高,则由于高温液相量显著减少,熟料煅烧困难,C3S不易形成不,如果CaO含量
7、低,那么熟料含C2S量过多而粉化;SM过低,则熟料因硅酸盐矿物少而强度低,且由于液相量过多易出现结大块、结炉瘤、结圈等,影响窑的操作。 若IM值过高,熟料中C3A多,液相粘度大,物料难烧,水泥凝结快;若IM值过低,虽然液相粘度小,液相中的质点易扩散,对C3A形成有利,但烧结范围窄,窑内易结大块,不利于窑的操作。 综上述,为使熟料既顺利烧成,又保证质量,保持矿物组成稳定,应根据原料、燃料和设备等具体条件来选择三个率值,使之互相适当配合。通常,不能三个率值同时都高,或同时都低,三个率值的选取采用“两高一中”方案。预设 设: 累计试凑过程(以100kg熟料为基准)计算步骤及其它合计率值KHSMIM设
8、计熟料成分21.639 6.193 3.64366.022.597.50.9 2.20 1.70 煤粉(+2.77)1.607 0.7250.256 0.0895 0.092 石灰石(+122)2.111 0.781 0.390 65.563 0.634(66.02-0.0895)/0.5374=122.68粘土(+27)17.456 4.577 1.593 1.274 0.829 (21.639-1.607-2.111)/0.6456=27.7铁粉(+2.6)1.002 0.063 1.373 0.092 0.044(3.643-0.256-0.390-1.593)/0.5279=2.66累
9、计熟料成份22.175 6.146 3.61267.0181.599 100.55 0.92 2.27 1.702 石灰石(-1.80)0.0310.0120.0060.9670.009(67.018-66.02)/0.5374=1.857粘土(-0.781)0.5050.0680.046 0.037 0.024 (22.175-0.031-0.505)/0.6456=0.781铁粉(+0.1558)0.0600.0040.0820.0050.003(3.612-0.006-0.046)/0.5279=0.1558累计熟料成份21.699 6.073.642 66.02 1.569 990.9
10、2.231.68 差值0.06-0.12300-0.931 通过比较,KH=0.9,SM=2.23,IM=1.68,均在设定值波动范围内,符合要求。配制100Kg熟料所需的干原料如下:实际生料配比:生料中的含水量=0.8058*0.01+0.17576*0.01+0.019*0.04=1.057%单位熟料烧成热耗:q=3500*100/99=3535KJ/Kg熟料 单位熟料烧成煤耗:P=3535/25691.3=0.1346Kg烟煤/(Kg.kJ)2.燃烧计算(参考资料2283-287)粉煤燃烧 空气过剩系数1.05-1.25(参考资料2-285.表6.12)不妨取 =1.2,得:理论空气量:
11、实际空气量:理论烟气量:实际烟气量:烟气组成: 3.物料与热量平衡计算窑型:预分解窑基准:1Kg熟料;温度:30平衡范围:系统=预热器+分解炉+回转窑+冷却机温度:1. 入预热器生料温度:502. 入回转窑回灰温度:503. 入窑一次空气温度:304. 入窑二次空气温度:9505. 环境温度:306. 入回转窑和分解炉燃料的温度都为:607. 入分解炉三次风温度:7408. 气力提升泵输送生料空气温度:509. 熟料出窑温度:136010废气出预热器温度:37011飞灰出预热器温度:330入窑风量比(%):一次空气(k1):二次空气(k2):窑头漏风(k3)=15:80:5燃料比(%):回转窑
12、Ky):分解炉(KF)=40:60出预热器飞灰量:0.1kg/kg熟料。出预热器飞灰烧失量:35.20%。各处过剩空气系数:窑尾: 分解炉出口: 预热器出口:其中:预热器漏风量占理论空气量的比例k4=0.16。气力提升泵喂料带入空气量占理论空气量的比例k5=0.09。折合料风比为19.8Kg/Nm3。分解炉及窑尾漏风占分解炉用燃料理论空气量的比例k6=0.05。电收尘和增湿塔综合收尘效率为99.6%。系统表面散热损失:480kJ/kg熟料。生料水分含量:Ws=1.057%。窑的产量:G=6000t/d=250t/h。3.1物料平衡3.1.1收入项目3.1.1.1 燃料总消耗量:mr(kg/k
13、g熟料),其中:3.1.1.2生料消耗量,即入预热器物料量计算:a、干生料理论消耗量 :式中:mgsL-干生料理论消耗量,Kg/Kg熟料。Aad-燃料应用基灰分含量,% 。-燃料灰分掺入量,取100%。Ls-生料的烧失量(%),等于烧失量生料配比之和。 即: b、出袋收尘飞损及回灰量:myh-入窑回灰量,Kg/Kg熟料。mfh-出预热器飞灰量,Kg/Kg熟料。mFh-出收尘器飞灰损失量,Kg/Kg熟料。-收尘器,增湿塔综合收尘效率,%。c、考虑飞损后干生料实际消耗量:mgs-考虑飞损后干料实际消耗量,Kg/Kg熟料Lfk-飞灰烧失量,%d、考虑飞损生料实际消耗量:式中: ms-考虑飞损后生料实
14、际消耗量,Kg/Kg熟料。 Ws-生料中水分含量,%。e、入预热器物料量:3.1.1.3入窑系统空气量:a 、燃料燃烧理论空气量:b、入窑实际干空气量: 其中入窑一次空气量,二次空气量及漏风量分别为:c、分解炉从冷却机抽空气量:出分解炉混合室过剩空气量:分解炉燃料燃烧空气量:窑尾过剩空气量: 分解炉及窑尾漏入的空气量: 分解炉从冷却机抽空气量: 其中:d、气力提升泵喂料带入空气量:e、漏入空气量: 预热器漏入空气量: 窑尾系统漏入空气总量: 全系统漏入空气总量:3.1.2支出项目3.1.2.1熟料:=1kg3.1.2.2出预热器废气量:生料中物理水含量:生料中化学水含量:生料分解放出CO2气体
15、量:其中:CaOs ,MgOs-分别为干生料中CaO,MgO的含量。燃料燃烧生成理论烟气量:烟气中过剩空气量:其中:总废气量:3.1.2.3出预热器飞灰量:3.2热量平衡计算3.2.1收入项目:3.2.1.1燃料燃烧生成热:3.2.1.2燃料带入物理热:(060时熟料平均比热 =1.154)3.2.1.3生料带入物理热:(050时,水的平均比热Cw=4.182,干生料平均比热Cs=0.878熟料)3.2.1.4入窑回灰带入热量:(050时,回灰平均比热Cyh=0.836 )3.2.1.5空气带入热量:a、入窑一次空气带入热量:( 030时,空气平均比热Cy1k=1.298 kJ/Nm3)b、入
16、窑二次空气带入热量: (0950时,空气平均比热Cy2k=1.403 kJ/Nm3)c、入分解炉二次空气带入热量: (0740时,空气平均比热CF2K=1.377 kJ/Nm3)d、气力提升泵喂料空气带入热量:(050时,空气平均比热Csk=1.299kJ/Nm3)e、系统漏风带入热量: (030时,空气平均比热CLOK=1.298kJ/Nm3)总收入热量:3.2.2支出项目:3.2.2.1熟料形成热(5-25):考虑碱的影响,修正如下:3.2.2.2蒸发生料中水分耗热量:(50时,水的汽化热qqh=2380kJ/kg)3.2.2.3废气带走的热量:(0-370各气体平均比热:CCO2=1.9
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- 武汉理工大学 日产 6000 熟料 分解 系统 设计
