毕业设计-5000td水泥熟料带dd型分解炉的nsp窑的设计.doc

前言
课程设计是对所学知识和技术的综合考察，是高层次的教学环节。它极大地提高了学生理论联系实际的能力，并在老师的指导下，由学生综合运用基础理论、专业知识、实际生产技术及在岗位实习和挂职实习中收集到各方面技术资料与自己的设计课题及任务对照，进行全面合理的分析、论证、计算、绘图、编写技术文件等内容，完成工程设计任务，达到工艺人员素质训练的基本要求。
课程设计，能使学生把所学的理论基础知识得以全面的巩固、深化和发展，并进一步培养学生实事求是的工作态度与科学的工作方法，培养独立承担技术任务的能力和探索新知识、新技术的创造力。
本设计中，以假拟设计题目的形式，结合所学知识及下厂实习经验，对设备进行标定和核算。本次的设计任务是：设计一个5000t/d水泥熟料带DD型分解炉的NSP窑系统。设计范围包括：1、窑的规格计算确定；2、物料平衡计算和热平衡计算；3、主要热工技术参数计算；4、NSP窑初步设计：工艺布置与工艺布置图（1号图）。
在此次设计中得到 李海涛老师的耐心指导和大力支持，但是由于本人水平有限，在设计中难免会出现不足或错误的地方，敬请老师批评指正！

设计人：
2009-3-12

目 录
1．设计课题……………………………………………………………………………………3
2. 配料计算……………………………………………………………………4
2.1原始资料与数据 …………………………………………………………
2.2配料计算………………………………………………………………………………4
3、窑尾物料和热平衡计算…………………………………………………
3.1原始参数设置…………………………………………………………………………
3.2熟料形成热耗的计算：…………………………………………………………………
3.3物料平衡及热量平衡计算………………………………………………………3.3.1物料平衡计算………………………………………………………………17
3.3.2.热量平衡计算 …………………………………………………………………18
3.4物料平衡表与热平衡表
4、 窑外分解系统的设计计算
4.1 方案的选择
4.2 原始资料及相关参数的设定
4.3 单位烟气量的计算
4.4系统各部烟气量的计算
4.5DD分解炉尺寸的确定:
6.6分解炉尺寸汇总表

6．结束语 …………………………………………………………………………… 19
7.参考文献 ………………………………………………………………………………… 19

1、设计课题
5000t/d水泥熟料带DD型分解炉的NSP窑的设计
原始资料依据收集技术资料自主选用,对工艺参数应予以必要说明
1、 课程内容及要求:
⑴ 窑的规格的计算确定
⑵ 物料平衡计算与热平衡计算
⑶ 主要热工技术参数的计算
⑷ NSP窑初步设计:工艺布置与工艺布置图
2、 课题任务及工作量
⑴ 设计说明书(不少于1万字,打印,计算草稿)
⑵ NSP窑初步设计工艺布置图(1号图纸1张,手画) ,原始资料另附
3、 时间与进度（2周）
（1） 第3周：物料平衡与热工平衡计算
（2） 第四周：绘图

2、回转窑的选型及标定
原始资料：日产5000吨熟料的带DD型分解炉的NSP窑。
2.1窑的规格计算
已知：G=5000t/d
D=
D:窑的有效内径，m；
G：窑的产量，t/d；
k：系数 t/（d m） NSP窑 50 ~60
取k=57
D==4.443 （m）
根据《水泥工业热工设备》P页公式2-108
L/ D=15.36 D可得
有效长度：L=15.36 （m）
已知：D=4.443 可去耐火砖厚度δ=0.22m
+2δ=4.443+20.22=4.883 m
2.2 窑的选型
根据窑的有效内径和长度选型，结合市场上的规格和实际工程的窑型规格选择φ4.8 m74 m
可得 有效内径D=4.8-2δ=4.8-20.22=4.36 m
有效长度 L=74 m

2.3 窑产量的标定
经计算验证，用公式
Gd=24×Gh=24×211.6666=5079.9991
标定量和实际量相符，可见该型号符合要求设计量。
2.4 评述
根据计算 选得型号为φ4.8 m74 m的NSP窑 符合生产要求。而在南京水泥设计院网站设计成果展示上，也为安徽铜陵海螺公司设计了φ4.8 m74 m规格的回转窑，并顺利投产使用，并达产达标。可见该型号的NSP窑是符合设计要求的，可以达到标定的要求。
3、 煤耗计算及物料平衡和热量平衡的计算
3.1 原始资料
（1）窑型为φ4.8 m74 m带DD型分解炉的预分解窑
（2）生产品种：普通硅酸盐水泥熟料；
（3）物料化学成分 见表一
物料化学成分 表一 单位：%
成
分
项
目

烧失量

其他
总和
干生料
35.88
13.27
3.03
2.09
44.68
0.29
0.16
0.60
100.00
熟料
0
22.48
5.54
3.79
66.83
0.59
0.05
0.72
100.00
煤灰
0
51.60
31.94
4.16
3.62
0.68
2.20
5.95
100.00
(4)燃料元素分析和工业分析机发热量 见表2 表3

燃料元素分析 表2 单位：%

60.10
3.96
0.35
0.97
7.91
25.71
1.00

工业分析及发热量 表3 单位：%

25.71
28.36
44.93
1.00
23614
（5）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 ：950℃
f.入窑、分解炉燃料温度 ：60℃
g.入分解炉二次空气温度 ：740℃
h.熟料出窑温度 ：1360℃
i.废气出预热器温度 ：340℃
k.飞灰出预热器温度 ：300℃
（6）入窑风量比（%）一次空气（）：二次空气():窑头漏风（）
=15:80:5
(7)燃料比（%）回转窑（）：分解炉（）=40:60
(8)出预热器飞灰 ：0.1kg/kg 熟料
（9）出预热器飞灰烧失量： 35.20%
（10）各处过剩空气空气系数，窑尾：α=1.05 分解炉混合室出口：
=1.15；预热器出口 ：=1.40
其中：预热器漏风占理论空气量的比例 =0.16
（11）分解炉及窑尾漏风（包括分解炉一次风空气量）占分解炉用燃料理论空气量的比例 =0.05.
（12）电收尘和增湿塔综合收尘效率为99.6%。
（13）熟料形成热：1736.9kJ/kg 熟料。
（14）系统表面散热损失：460kJ/kg熟料。
（15）生料水分：0.2%。
（16）窑的产量：5079.9991t/d。
3.2 物料平衡与热量平衡计算
3.2.1 基准和范围
基准：1kg熟料，温度 ：0℃
范围：回转窑+分解炉+预热器系统
根据确定的基准和范围，绘制热量平衡图图1物料平衡图图2

回转窑
预热器与分解炉
收尘器

+
界面
界面

图1 热量平衡图
1kg熟料
回转窑
预热器与分解炉
收尘器

界限
界线

图 2 物料平衡图
3.2.2物料平衡计算
1.收入项目：
（1）燃料总消耗量：（kg/kg熟料）
其中： 窑头燃料量：
分解炉燃料量：。
（2）生料消耗量、入预热器物料量
a. 干生料理论消耗量

式中 α——燃料灰分参入量，100%
b. 出袋收尘飞损量及回灰量
kg/kg
kg/kg
C.考虑飞损后干料实际消耗量
kg/kg
d.考虑飞损后生料实际消耗量

kg/kg
e.入预热器物料量
入预热器物料量=
kg/kg
（3） 入窑系统空气量
a . 燃料燃烧理论

煤 （标准状态）
kg/kg 煤
b. 入窑实际干空气量
（标准状态）
kg/kg
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
（a）出分解炉混合室过剩空气量
（b）分解炉燃料燃烧空气量

（c）窑尾过剩空气量
（d）分解炉及窑尾漏入空气量

（e）分解炉冷却机抽空气量

d 漏入空气量
预热器漏入空气量为:
（标准状态）
窑尾系统混入空气总量为：

（标准状态）
全系统漏入空气量为：

（标准状态）
kg/kg
2. 支出项目
(1) 熟料： 。
（2）出预热器废气量
a . 生料中物理水含量
kg/kg
（标准状态）
b. 生料中化学水含量

kg/kg
（标准状态）
c. 生料分解放出CO气体量

kg/kg
（标准状态）
d. 燃料燃烧生成理论烟气量
＝＝＝1.122mr m3/kg(标态)
＝＋＝
＝4.872mr m3/kg(标态)

m3/kg(标态)
m3/kg(标态)

m3/Kg(标态)
kg/kg
e.烟气中过剩空气量
m3/kg(标态)
kg/kg
其中，有
m3/kg(标态)
kg/kg
m3/kg(标态)
kg/kg
f．总废气量

=0.304＋8.837mr m3/kg(标态)
① 出预热器飞灰量
mfh＝0.100 kg/kg
3.2.3热量平衡计算如下.
⑴收入项目
①燃料燃烧生成热 QRr＝mrQnet,ar＝23614mrkJ/kg
②燃料带入显热 kJ/kg
【0～60℃时熟料平均比热容Cr＝1.154 kJ/(kg·℃)】
③ 生料带入热量

【0～50℃时，水的平均比热容Cw＝4.182 kJ/(kg·℃)，干生料平均比热容Cs＝0.878 kJ/(kg·℃)】
④ 入窑回灰带入热量

【0～50℃时，回灰平均比热容Cyh＝0.836 kJ/(kg·℃)】
⑤ 空气带入热量
a. 入窑一次空气带入热量
【0～30℃时，空气平均比热容Cylk＝1.298 kJ/(kg·℃)】
b. 入窑二次空气带入热量
【0～950℃时，空气平均比热容Cy2k＝1.403 kJ/(kg·℃)】
c. 入分解炉二次空气带入热量

【0～740℃时，空气平均比热容CF2k＝1.377 kJ/(kg·℃)】
d. 系统漏风带入热量

【0～30℃时，空气平均比热容Clok＝1.298kJ/(kg·℃)】
总收入热量

⑵支出项目
① 熟料形成热

② 蒸发生料中水分耗热量

【50℃时，水的汽化热qqh＝2380kJ/kg】
③ 废气带走热量

【0～340℃时，各气体平均比热容(标准状态下)：
kJ /(m3·℃)； kJ /(m3·℃)； kJ /(m3·℃)；
kJ /(m3·℃)； kJ/(m3·℃)】
④ 出窑熟料带走热量

【0～1360℃时，熟料平均比热容Csh＝1.078 kJ/(kg·℃)】
⑤ 出预热器飞灰带走热量

【0～300℃时，飞灰平均比热容Cfh＝0.895 kJ/(kg·℃)】
⑥ 系统表面散热损失
QB＝460 kJ/kg
支出总热量为
Qzc＝Qsh＋Qss＋Qf＋Qysh＋Qfh＋QB
＝1736.9＋(47.60－11.9mr)＋(195.5＋4222.8mr)
＋1466.1＋26.850＋460
＝3933.0＋4210.9mr kJ/kg
⑶列出收支热量平衡方程式
Qzs＝Qzc
73.291＋30880mr＝3933.0＋4210.9mr
求得 mr＝0.1447kg/kg
即烧成1Kg熟料需要消耗0.1447kg燃料。求得燃料消耗量后，即可列出物料平衡(见表3-1)和热量平衡表(见表3-2)。
表4-1 物料平衡表 单位：kg/kg料
收入项目
数量
％
支出项目
数量
％
燃料消耗量
0.145
4.45
熟料量
1
29.66
入预热器生料量
1.605
49.25
出预热器飞灰量
0.100
2.97
入窑实际干空气量
0.484
14.85
出预热器废气量

分解炉抽空气量
0.806
24.73
生料中物理水量
0.003
0.09
窑尾系统漏入空气量
0.219
6.72
生料分解CO2量
0.532
15.78

生料中化学水量
0.016
0.47

燃料燃烧理论烟气量
1.259
37.35

烟气中过剩空气量
0.461
13.68
总计
3.259
100.0
总计
3.371
100.00
表4-2 热量平衡表 单位：kJ/kg熟料
收入项目
数量
％
支出项目
数量
％
燃料燃烧热
3416.9
75.31
熟料形成热
1736.9
38.24
燃料显热
10.0
0.22
蒸发生料水分耗热
45.9
1.01
生料带入热
66.5
1.46
废气带出热量
806.5
17.76
回灰带入热
4.2
0.09
熟料带出热量
1466.1
32.28
入窑一次空气带入热
2.2
0.05
飞灰带出热量
26.85
0.59
入窑二次空气带入热
399.0
8.79
系统散热损失
460.0
10.13
入分解炉空气带入热
635.5
14.01

系统总漏风带入热
7.3
0.16

合计
4537.4
100.00
合计
4542.3
100.00
4、主要热工技术参数的计算
⑴熟料单位烧成热耗为
QrR＝mrQnet,ar＝23614×0.1447＝3416.9kJ/kg
⑵熟料烧成热效率

⑶窑的发热能力为

⑷燃烧带衬砖断面热负荷为

(5)燃烧带标况风速 W0 (每公斤熟料燃气量为：0.33 )
W0=
（6）窑尾风速Wt （窑尾烟气量为 ：0.4 ）

5、工艺布置图
见：副本用1#图纸手工绘制的窑工艺布置图

6、结束语
综上设计说明，本人在设计中考虑了各个方面的因素，尽量使整个设计的数据准确、充分，资料详尽，做到科学性和实用性。使设计与现实生产应用更加接近。
本设计说明书中所表明的各种观点，完全是个人的看法和分析，由于本人能力有限仍有许多地方考虑不周到或没有考虑到，而且本人充分尊重其他同学的学术主张和技术观点，欢迎各位同学和老师批评和指正，我会真诚的向大家学习，我将在以后的学习、工作中不断的改进、完善、扩展知识面、积累生产经验和实用技术，以提高自身的水平，对先进水泥生产技术有更好的理解和应用。

7、参考书籍
1、李海涛主编。《新型干法水泥生产技术与设备》
北京： 化学工业出版社，2005.10
2、胡道和主编。《水泥工业热工设备》
武汉： 武汉工业大学出版社，1992.12
3、金容容主编。《水泥厂工艺设计概论》
武汉： 武汉工业大学出版社，1992.8
4、姜洪舟主编。《无机非金属材料热工设备》
武汉 ： 武汉理工大学出版社，2005.1
5、刘述祖主编.《水泥悬浮预热及窑外分解技术》

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