粉煤灰課程設(shè)計(jì)資料內(nèi)容僅供參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系本人改正或者刪除。摘要粉煤灰是發(fā)電廠燃燒煤粉時(shí)得到的一種灰渣,由于當(dāng)前世界上的粉煤灰產(chǎn)量很大,約達(dá)到數(shù)十億噸,而利用率還不夠高,因此它是一種令人日益關(guān)心的工業(yè)副產(chǎn)品。廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑,其開(kāi)發(fā)及利用,越來(lái)越受到眾多水泥生產(chǎn)廠家的關(guān)注。本設(shè)計(jì)是根據(jù)市場(chǎng)形勢(shì),針對(duì)年產(chǎn)220萬(wàn)噸的大型粉煤灰水泥新型干法生產(chǎn)線燒成車(chē)間的工藝設(shè)計(jì),根據(jù)配料計(jì)算、物料平衡計(jì)算、儲(chǔ)庫(kù)計(jì)算及熱平衡計(jì)算的結(jié)果;選擇合適的工藝方案和確定設(shè)備型號(hào),最大限度的提高水泥成品的產(chǎn)量和質(zhì)量,技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理。并根據(jù)設(shè)計(jì)思路繪制全廠工藝布局圖。

關(guān)鍵詞:粉煤灰水泥,燒成車(chē)間,新型干法。

Abstract

Flyashisakindofashfrompulverizedcoalcombustionofpowerplant,duetothecurrentworldofflyashproductionisverybig,aboutbillionsoftons,buttheutilizationrateisnothighenough,soitistheby-productisagrowingconcernaboutthe.Widelyusedinindustrialandcivilarchitecture,itsdevelopmentanduse,moreandmoreattentionbymanycementmanufacturers.Thedesignisbasedonthemarketsituation,accordingtoanannualoutputof200tonsoflargeflyashcementdryproductionlinefiringprocessdesignworkshop,accordingtothecalculation,calculationofmaterialbalance,heatbalancecalculationandstorageresults;selectionofprocessschemeanddetermineappropriatedevicemodels,themaximumimprovetheoutputandqualityofcementproductsthetechnicalandeconomicindicatorsadvanced,reasonable.Anddesignthelayoutaccordingtothepaintfactory.

Keywords:flyashcement,firingworkshop,newdryprocess.目錄TOC摘要 IAbstract II第一章緒論 11.1引言 11.2設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 1第二章原料與燃料 32.1原料的質(zhì)量要求 32.1.1水泥原料 32.1.2混合材及石膏 32.2燃料 42.2.1煤 4第三章配料計(jì)算 53.1配料計(jì)算 53.1.1熟料率值的確定 53.1.2計(jì)算煤灰摻入量 63.1.3配料計(jì)算 63.1.4熟料成分及原料配合比計(jì)算 63.2嘗試誤差法檢驗(yàn) 73.2.1計(jì)算熟料的化學(xué)成分 73.2.2檢驗(yàn)率值 73.2.3將燃燒原料配合比換算為應(yīng)用基原料配合比 83.2.5生料成分計(jì)算 93.2.6有害組分計(jì)算和評(píng)定 93.2.7干濕原料配比轉(zhuǎn)換 9第四章工藝平衡計(jì)算 114.1物料平衡計(jì)算 114.1.1選擇窯型并標(biāo)定窯的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量 114.1.2原燃材料消耗定額 124.1.3全廠物料平衡表 15第五章物料平衡和熱量平衡計(jì)算 165.1原始資料 165.2物料平衡及熱量平衡計(jì)算 175.2.1物料平衡計(jì)算 175.2.2.熱量平衡計(jì)算 235.3物料平衡表及熱平衡表的編制 28總結(jié) 29參考文獻(xiàn) 30第一章緒論1.1引言粉煤灰是指由火力發(fā)電廠燃燒粉煤以后從煙氣中收集到的微細(xì)煙灰,它是一種密實(shí)的玻璃質(zhì)球狀粉體活性礦物微粒,結(jié)構(gòu)致密而且性質(zhì)穩(wěn)定,屬于火山灰質(zhì)材料。由于它的比表面積相較其它火山灰質(zhì)混合材更大,加之用其配制出的水泥比其它的火山灰水泥的干縮性小、抗裂性好、和易性好、水化熱低、抗腐蝕能力強(qiáng),抗凍性也好于其它火山灰水泥,節(jié)約成本等特點(diǎn)。長(zhǎng)期以來(lái),粉煤灰水泥被廣泛用于工業(yè)與民用建筑,特別適用于大致積混凝土、水工建筑、海港工程等項(xiàng)目。正是因此,粉煤灰混合材水泥的開(kāi)發(fā)及利用,越來(lái)越受到眾多水泥生產(chǎn)廠家的青睞。水泥生產(chǎn)的新型干法技術(shù)自問(wèn)世以來(lái)就倍受?chē)?guó)內(nèi)外的關(guān)注,特別是在80年代以來(lái)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,當(dāng)前在國(guó)際水泥工業(yè)中以預(yù)分解技術(shù)為核心,將現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)和工業(yè)化生產(chǎn)的成果廣泛結(jié)合應(yīng)用于水泥生產(chǎn)的全過(guò)程,形成了一套以現(xiàn)代高科技為特征,符合優(yōu)質(zhì),高效,節(jié)能,環(huán)保以及大型,自動(dòng)化的現(xiàn)代生產(chǎn)方法。新型干法水泥技術(shù)代表了現(xiàn)階段最先進(jìn)的水泥燒成技術(shù),能夠提高窯單位容積的產(chǎn)量、提高窯磚襯的壽命和運(yùn)轉(zhuǎn)率,且自動(dòng)化水平很高、生產(chǎn)規(guī)模更大,能夠使用低品質(zhì)燃料或廉價(jià)廢物燃料,從而達(dá)到節(jié)約燃料,降低熱損和電耗,減小設(shè)備、基建的投資費(fèi)用,進(jìn)而減少CO和NOx的生成量和降低事故發(fā)生率,且操作穩(wěn)定。發(fā)展應(yīng)用新型干法水泥技術(shù)是環(huán)境友好保護(hù)和資源綜合利用的必然結(jié)果。同時(shí),新型干法水泥技術(shù)涵蓋了許多豐富的理論及科研成果,指導(dǎo)著水泥的工業(yè)設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)等工作的不斷完善、優(yōu)化和進(jìn)步。新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)已成為當(dāng)今水泥制造工業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)技術(shù)和最先進(jìn)的生產(chǎn)工藝。當(dāng)前,美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家新型干法技術(shù)產(chǎn)量比已占95%以上,其它的發(fā)達(dá)國(guó)家也達(dá)到了80%以上,中國(guó)自國(guó)家推行環(huán)保改革以來(lái),新型干法技術(shù)產(chǎn)業(yè)比已由15%提升至65%,當(dāng)前發(fā)展勢(shì)頭正十分良好。1.2設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)220萬(wàn)噸粉煤灰水泥廠水泥新型干法生產(chǎn)線水泥燒成車(chē)間的工藝初步設(shè)計(jì),采用當(dāng)前國(guó)內(nèi)外水泥行業(yè)相對(duì)較為先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備,以盡可能的降低能耗、降低基建投入,又最大限度的提高產(chǎn)量和質(zhì)量,做到環(huán)保,技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)、合理。根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBT1596—規(guī)定:凡是由硅酸鹽水泥熟料混合粉煤灰、適量石膏磨細(xì)而制成的水硬性膠凝材料,稱(chēng)為粉煤灰硅酸鹽水泥,簡(jiǎn)稱(chēng)粉煤灰水泥。水泥中粉煤灰的摻加量按其質(zhì)量百分比計(jì)范圍為20~40%。這主要是由于粉煤灰所固有的特性所決定的。當(dāng)前,妨礙其摻量的主要原因是:在粉煤灰的摻量增大時(shí),特別是當(dāng)摻量超過(guò)50%后,水泥試塊的早期會(huì)強(qiáng)度非常低。要解決這一問(wèn)題就必須要最大限度地激發(fā)粉煤灰的火山灰活性,特別是在凝結(jié)早期。采取在常溫下使用化學(xué)激發(fā)劑來(lái)進(jìn)行預(yù)處理與摻加助磨劑粉磨工藝相結(jié)合的方法,改進(jìn)粉煤灰的礦物性能,能夠使粉煤灰在硅酸鹽類(lèi)水泥中的摻量提高到50%—70%,且能達(dá)到42.5水泥的強(qiáng)度要求[1]。粉煤灰水泥的標(biāo)號(hào)劃分與火山灰水泥標(biāo)號(hào)劃分相同。有32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R共六個(gè)標(biāo)號(hào)(R代表早強(qiáng)水泥)。原始條件一、題目:220萬(wàn)噸粉煤灰水泥廠水泥燒成車(chē)間工藝初步設(shè)計(jì)二、廠址:自選三、窯型:新型干法預(yù)分解窯四、品種:強(qiáng)度32.5粉煤灰硅酸鹽水泥,粉煤灰摻量:22%五、基本條件:中國(guó)的預(yù)分解窯熟料的燒成熱耗一般為3100—3300kJ/kg熟料[2],本設(shè)計(jì)取q=3971kJ/kg;各種消耗材料的化學(xué)成分。第二章原料與燃料2.1原料的質(zhì)量要求2.1.1水泥原料原料的結(jié)構(gòu)成分和性能品質(zhì)直接影響粉磨、配料、煅燒熟料的質(zhì)量,最終也直接影響水泥的質(zhì)量。故水泥的原料應(yīng)滿足以下工藝要求:1)各化學(xué)成分必須滿足配料的要求,以制得成分合適的熟料,否則會(huì)使配料困難,甚至無(wú)法配料;2)有害雜質(zhì)的含量應(yīng)盡量可能少,以利于生產(chǎn)工藝操作和提高水泥的質(zhì)量;3)原料應(yīng)有良好的工藝性能(如易磨性、易燒性、熱穩(wěn)定性、易混合性等)。1.石灰質(zhì)原料凡是以碳酸鈣為主要成分的原料就叫做石灰質(zhì)原料,這是水泥生產(chǎn)過(guò)程中用量最大的原料(一般生產(chǎn)出1噸熟料約消耗1.2~1.3噸石灰質(zhì)干原料)。2.輔助校正原料傳統(tǒng)的水泥生產(chǎn)的輔助原料主要是粘土質(zhì)原料,校正原料是鐵粉和砂巖。粘土質(zhì)原料是含堿和堿土的鋁硅酸鹽,主要化學(xué)成分是SiO2,其次Al2O3,還有Fe2O3,一般生產(chǎn)出1噸熟料用0.3~0.4噸粘土質(zhì)原料?？墒侨缃裾惩临Y源越來(lái)越緊缺,如果用來(lái)生產(chǎn)水泥則會(huì)增大水泥成本投入同時(shí)還造成較大的浪費(fèi),因此決定不使用粘土,而改選頁(yè)巖和砂巖來(lái)代替。鐵粉則使用硫酸渣。1原材料化學(xué)成分分析原料LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3W石灰石43.000.500.250.50521.50.051粘土8.0063.0015.006.000.302.000.013鐵礦石10.0020.005.0060.000.300.300.026煤灰—57.8519.0915.263.84———2.1.2混合材及石膏1.混合材本設(shè)計(jì)的混合材是粉煤灰和?；郀t礦渣,同時(shí)搭配少量的石灰石(經(jīng)過(guò)對(duì)本設(shè)計(jì)使用的石灰石原料的化學(xué)成分分析后評(píng)定,此石灰石同時(shí)也是優(yōu)質(zhì)的混合材原料,因此加入少量的石灰石作為混合材,不但能夠提高水泥強(qiáng)度從而提高了水泥質(zhì)量,而且還能夠減少?；郀t礦渣的消耗量,減小成本的投入)。2.石膏本此設(shè)計(jì)所使用的石膏化學(xué)成分分析見(jiàn)表2-5:表2-5石膏化學(xué)成分(%)lossSiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOK2ONa2OSO3IR(不溶物)∑石膏9.1216.750.974.8525.121.020.880.5039.640.9599.80石膏含水量為2.60%2.2燃料2.2.1煤中國(guó)水泥燒成一般都使用煤做燃料,燃料品質(zhì)既影響煅燒過(guò)程又影響燒成熟料的質(zhì)量,發(fā)熱量高的優(yōu)質(zhì)燃料,其火焰溫度高,熟料KH值可高些;若燃料質(zhì)量差,除了火焰溫度較低外,還會(huì)因煤灰的沉落不均勻,降低熟料的質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)用煤其元素分析和工業(yè)分析結(jié)果見(jiàn)表2-6,2-7:表2-6燃煤的元素分析(%)CarHarOarNarSarAarMar72.106.063.561.040.3513.913.04表2-7燃煤的工業(yè)分析及熱值MarVarAarFCadQnet,ad原煤(無(wú)煙煤)1.039.2113.9166.2624368第三章配料計(jì)算3.1配料計(jì)算配料計(jì)算的依據(jù)是物料的平衡。任何的化學(xué)反應(yīng)物料平衡定理是:反應(yīng)物的總量等于生成物的總量。隨著溫度升高,生料煅燒成熟料會(huì)經(jīng)歷:原料干燥蒸發(fā)物理水分;礦物分解釋放出結(jié)晶水;有機(jī)物質(zhì)的分解和揮發(fā);碳酸鹽分解釋放二氧化碳;液相出現(xiàn);熟料燒成冷卻。由于有水分、二氧化碳和某些物質(zhì)逸出,因此,計(jì)算時(shí)必須采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。表3-1原料與煤灰的化學(xué)成分(%)原料LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3W石灰石39.980.40.150.6501.30.051粘土8.0063.0015.006.000.302.000.013鐵礦石10.0020.005.0060.000.300.300.026煤灰—57.8519.0915.263.84———3.1.1熟料率值的確定設(shè)熟料礦物組成:C3S=55%,C2S=18.5%,C3A=9.6%,C4AF=10%根據(jù)熟料礦物組成計(jì)算率值:KH=SM=IM=SiO2=0.2631C3S+0.3488C2S=(0.2631×55+0.3488×18)%=20.74%Al2O3=0.3773C3A+0.2098C4AF=(0.3773×9.5+0.2098×10)%=5.68%Fe2O3=0.3286C4AF=(0.3286×9.5)%=3.286CaO=0.7369C3S+0.6512C4AF+0.6227C3A+0.4616C4AF=(0.7369×55+0.6512×18+0.6227×9.5+0.4616×10)%=3.286%計(jì)算率值和化學(xué)組成(%)如下:KHSMIMSiO2Al2O3Fe2O3CaO0.8992.311.7320.74%5.68%3.29%62.78%3.1.2計(jì)算煤灰摻入量計(jì)算以100Kg的熟料為基準(zhǔn):式中:GA熟料中煤灰摻入量,%;q單位熟料熱耗,3791KJ/㎏熟料;煤的應(yīng)用基低位熱值,KJ/㎏煤;煤的應(yīng)用基灰分含量,%;S煤灰沉落率,%,取煤灰的沉落率S=100?；鶞?zhǔn)換算:查表[6]《硅酸巖工業(yè)熱工基礎(chǔ)》P228代入數(shù)據(jù)得:3.1.3配料計(jì)算將原料的化學(xué)組成換成灼燒基組成SiO2Al2O3Fe2O3CaO石灰石×100/(100-39.98)0.880.440.8891.23粘土×100/(100-8.0)68.4716.316.520.33鐵礦石×100/(100-10.0)22.225.5666.670.33煤灰57.8519.0915.263.843.1.4熟料成分及原料配合比計(jì)算減去煤灰摻入成分組成SiO2Al2O3Fe2O3CaO計(jì)算熟料成分20.745.683.2962.78減去煤灰成分×2.27%1.310.430.350.09無(wú)灰熟料成分19.435.252.9462.69計(jì)算各種原料配合比石灰石配合比≈(CaO無(wú)灰熟料-粘土×粘土配合比)/CaO石灰石≈CaO無(wú)灰熟料/CaO石灰石=62.69/91.23=68.72%粘土配合比≈(SiO2-SiO2石灰石×石灰石配合比)/SiO2粘土=(19.43-0.88×68.72%)/68.47=27.49%修正后的石灰石配合比≈(CaO無(wú)灰熟料-粘土×粘土配合比)/CaO石灰石=(62.69-0.33×27.49%)/91.23=68.62%鐵礦石配合比≈100%-68.62%-27.49%-2.27%=1.62%3.2嘗試誤差法檢驗(yàn)3.2.1計(jì)算熟料的化學(xué)成分按配合比計(jì)算熟料化學(xué)組成(%)名稱(chēng)配合比SiO2Al2O3Fe2O3CaO灼燒基石灰石68.620.60.30.662.6灼燒基粘土27.4918.824.481.720.09灼燒基鐵礦石1.620.360.091.080.005煤灰2.271.310.430.350.09計(jì)算熟料—21.095.303.7562.793.2.2檢驗(yàn)率值計(jì)算熟料率值根據(jù)率值計(jì)算熟料成分C3S==3.8×(3×0.89-2)×21.09%=53.70%C2S==8.61×(1-0.89)×21.09%=19.95%C3A==2.65×(5.30-0.64×3.75)%=7.69%C4AF==3.04×3.75%=11.4%由上可知:計(jì)算熟料中率值和礦物組成要求的有一定差額,同時(shí)IM偏高一些。因此應(yīng)是適當(dāng)增加石灰石和鐵礦石配合比。取石灰石配合比68.45%,粘土配合為25.3%,鐵礦石配合必為0.6%再此計(jì)算熟料化學(xué)組成:原料名稱(chēng)配合比SiO2Al2O3Fe2O3CaO燒失基石灰石68.450.60.30.662.44燒失基粘土25.317.434.131.650.08燒失基鐵礦石0.60.130.030.400.02煤灰2.271.310.430.350.09計(jì)算熟料—20.755.693.3362.83計(jì)算熟料礦物組成C3S==3.8×(3×0.9-2)×20.75%=55.20%C2S==8.61×(1-0.9)×20.75%=17.85%C3A==2.65×(5.69-0.64×3.33)%=9.43%C4AF==3.04×3.33%=10.12%以上計(jì)算熟料率值和礦物組成均可滿足要求,故不再調(diào)整配合比。3.2.3將燃燒原料配合比換算為應(yīng)用基原料配合比原料名稱(chēng)煅燒原料配合比/%應(yīng)用基原料質(zhì)量比應(yīng)用基原料配合比/%石灰石68.4568.45×100/(100-34)=120.09120.09/(120.09+27.5+0.67)=81%粘土25.325.3×100/(100-8)=27.527.5/(120.09+27.5+0.67)=18.55%鐵礦石0.60.6×100/(100-10)=0.670.67/(120.27.5+0.67)=0.45%3.2.5生料成分計(jì)算名稱(chēng)燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaO石灰石×81%34.830.410.200.4142.12粘土×18.55%1.4811.682.781.110.06鐵礦石×0.45%0.050.090.020.270.01生料成分36.3612.183.001.7942.193.2.6有害組分計(jì)算和評(píng)定(1)生料中有害組分的控制范圍:R2OCl-SO3硫堿比≦1.0%0.015≦1.5%≦1.0%(2)原料帶入的有害組分及生料中的有害組分=1\*GB3①K2O+Na2O=0.81×0.55+0.185×2.5+0.0045×1.5=0.9148=2\*GB3②MgO=0.81×2.5+0.185×2.0+0.0045×0.3=1.5864=3\*GB3③SO3-2=0.81×0.05+0.185×0.01+0.0045×0.02=0.0425=4\*GB3④Cl-=0.81×0.02+0.0045×0.1=0.0167(3)評(píng)價(jià)堿性氧化物接近極限值,氧化鎂處于最佳范圍,硫的化合物處于低限,氯化物的化合物略高于極限值,以上有害組分均在極限范圍內(nèi),故原料可用。3.2.7干濕原料配比轉(zhuǎn)換將干燥基原料配比換算為濕原料配比,計(jì)算生料系統(tǒng)控制指標(biāo):表3-7設(shè)定原料操作水分(%)名稱(chēng)石灰石粘土鐵礦石水分(M)1.003.006.00濕原料=干原料×。表3-8計(jì)算結(jié)果濕原料石灰石粘土鐵礦石∑份數(shù)0.68620.27490．0126—換算白生料百分比81%18.55%0.45%100%白生料的理論消耗量:白生料理論消耗量==1.5357kg/kg=153.57(kg白生料/100kg熟料)熟料煤耗:(熟料的空氣干燥基煤耗)P1===0.16296=16.296(kg煤/100kg熟料)第四章工藝平衡計(jì)算4.1物料平衡計(jì)算經(jīng)過(guò)物料平衡計(jì)算能夠得到各種原料、燃料、材料的需要量以及從原料進(jìn)廠直至成品出廠各工序所需處理的物料量。依據(jù)這些數(shù)據(jù)能夠進(jìn)一步確定工廠的物料輸送量、工藝設(shè)備選型以及堆場(chǎng)、儲(chǔ)庫(kù)等設(shè)施的規(guī)模。因而物料平衡計(jì)算是水泥廠設(shè)計(jì)必不可少的工藝計(jì)算內(nèi)容之一,是主機(jī)平衡和儲(chǔ)庫(kù)平衡計(jì)算的基礎(chǔ)和依據(jù)[12]。4.1.1選擇窯型并標(biāo)定窯的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量1.本次設(shè)計(jì)要求兩條生產(chǎn)線達(dá)到熟料生產(chǎn)力400t/h(393.52t/h).參照其它同類(lèi)型產(chǎn)量回轉(zhuǎn)窯窯的規(guī)格數(shù)據(jù),選取窯熟料生產(chǎn)能力為208.3t/h,即(5000t/d),規(guī)格為Φ4.8×7.2m回轉(zhuǎn)窯,并標(biāo)定窯的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量。根據(jù)[5]《水泥工業(yè)熱工設(shè)備》P109經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得:4＜D≤5,襯磚厚度δ=0.15;D=4.8m,L=67m,Di=D－2δ=4.8－2×0.15=4.5m設(shè)計(jì)熟料產(chǎn)量:5000t/d,時(shí)產(chǎn)為208.3t/h,標(biāo)定熟料產(chǎn)量5500t/d,時(shí)產(chǎn)為229.2t/h(參考《新型干法水泥技術(shù)原理與應(yīng)用》P293)。則窯的臺(tái)數(shù):n===0.94≈1臺(tái)窯運(yùn)轉(zhuǎn)率,%,取85%;Qh,1標(biāo)定熟料臺(tái)時(shí)產(chǎn)量,t/hQy要求的熟料年產(chǎn)量,t/y2.計(jì)算燒成系統(tǒng)的生產(chǎn)能力熟料小時(shí)產(chǎn)量:Qh=nQh,1=1×229.2=229.2t/h熟料日產(chǎn)量:Qd=24Qh=229.2×24=5500t/d熟料周產(chǎn)量:Qw=168Qh=168×229.2=38506t/w式中:Qh窯的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量(t/h)Qd窯的日產(chǎn)量(t/d)Qw窯的周產(chǎn)量(t/w)工廠的生產(chǎn)能力由燒成車(chē)間的生產(chǎn)能力求得。4.1.2原燃材料消耗定額⑴.原料消耗定額:①考慮煤灰摻入時(shí),1t熟料干生料理論消耗量式中:KT干生料理論消耗量,t/t熟料;I干生料的燒失量(%);I=35.47%,考慮雜質(zhì)及其它物質(zhì)的影響,也可取36%進(jìn)行計(jì)算。S煤灰摻入量,以熟料百分?jǐn)?shù)表示,(%),取S=2.99%。(t/t熟料)②考慮煤灰摻入時(shí),1t熟料干生料實(shí)際消耗定額(t/t熟料)式中:K生干生料消耗定額,t/t熟料;P生生料的生產(chǎn)損失,回轉(zhuǎn)窯有電收塵時(shí)3～5%,取P生=4%③各種干原料消耗定額式中:K原某種干原料的消耗定額,t/t熟料;K生干生料消耗定額,t/t熟料;X干生料中該原料的配合比,%K石灰石=1.60×0.81=1.30t/t熟料K粘土=1.60×0.1855=0.30t/t熟料K鐵礦石=1.60×0.0045=0.0072t/t熟料⑵.本設(shè)計(jì)石膏摻入量:d===2.329%生產(chǎn)時(shí)去取2%。那么:式中:Ke干混合材的消耗定額,t/t熟料;⑷.干煤消耗定額:燒成用煤:式中:Kf1燒成用干煤的消耗定額,t/t熟料;q熟料燒成的熱耗,kJ/㎏熟料;Qnet,d煤干燥基的低位熱值,kJ/㎏干煤;Pf煤的生產(chǎn)損失,一般取3%?；鶞?zhǔn)換算公式:查表《硅酸巖工業(yè)熱工基礎(chǔ)》P228燃料發(fā)熱量計(jì)算表,則有②烘干用煤:式中:Kf2烘干用干煤的消耗定額,單位:t/t熟料;M濕需烘干的濕物料量,以(t/年)表示;Q燒燒成系統(tǒng)的生產(chǎn)能力,t熟料/年;W1,W2分別表示烘干前后物料的含水量(%);q烘指蒸發(fā)1㎏水分的消耗熱量(KJ/kg水分);可參考烘干機(jī)的規(guī)格或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。原料中的粘土和鐵礦石以及煤均需要烘干,且她們的原始水分不一樣,故需分別計(jì)算:設(shè)烘干后物料水分含量均為1%。查烘干機(jī)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)[6],《硅酸巖工業(yè)熱工基礎(chǔ)》P370。需烘干物料為粘土類(lèi)和礦渣類(lèi),因此:q烘1=5360KJ/Kg水分q烘2=5150KJ/㎏水分取平均值,則q烘=5255KJ/Kg水分;公式中(M濕/Q燒)即K濕,由公式式中:K濕濕物料的消耗定額,t/t熟料;W0該濕物料的天然含水量(%)。t/t熟料⑸.含水濕物料的消耗定額K石灰石=(100×1.0)/(100-1)=1.313t/t熟料K粘土=(100×0.3)/(100-3)=0。309t/t熟料K鐵礦石=(100×0.007)/(100-6)=0.0076t/t熟料K濕f1=(100×0.168)/(100-10)=0.146t/t熟料K濕f2=(100×0.0079)/(100-10)=0.0088t/t熟料⑹.各種原材料的需用量計(jì)算和生產(chǎn)物料平衡表的編制用各種物料的消耗定額乘以燒成系統(tǒng)的生產(chǎn)能力,就計(jì)算出各種物料的需用量,將結(jié)果匯編成物料平衡表(詳見(jiàn)下頁(yè))。4.1.3全廠物料平衡表表4-1全廠物料平衡表物料名稱(chēng)水分(%)生產(chǎn)損失(%)消耗定額t/t熟料物料平衡表(t)干料含水分料干料含天然水分料小時(shí)日周小時(shí)日周石灰石1.041.301.313247.125930.7641515249.605990.3541932.43粘土3.040.300.30926.93646.24452427.69664.584652.03鐵礦石6.040.00720.007713.75330.00231014.32343.752406.22生料1.041.601.61297.917149.9250049301.73724250691石膏2.630.1810.18134.57829.57580735.33847.905935混合材1531.42271.186779.4447456熟料208.34999.234994.4燒成用煤3.0430.1310.14525.02600.41420327.69664.584652烘干用煤3.030.00790.00881.8444.163092.0549.20345燃煤合計(jì)30.1390.15426.86644.57451229.74713.784997窯年利用率:0.82煤低位熱值:24368kJ/㎏煤燒成熱耗:3971kJ/㎏煤第五章物料平衡和熱量平衡計(jì)算5.1原始資料1、窯型:?4.8×72m帶DD爐的五級(jí)預(yù)分解窯2、各物料的化學(xué)成分。(詳見(jiàn)表格)3、各個(gè)部位溫度預(yù)設(shè)置值①入預(yù)熱器生料的溫度:50℃②入窯回灰溫度:50℃③入窯一次空氣溫度:20℃④入窯二次空氣溫度:950℃(參考冀東水泥廠一線設(shè)計(jì))⑤燒成時(shí)環(huán)境溫度:20℃⑥入窯、分解爐的燃料溫度:60℃⑦入分解爐二次空氣溫度:740℃(窯頭漏風(fēng))⑧熟料出窯溫度:1360℃⑨廢氣出預(yù)熱器溫度:370℃⑩飛灰出預(yù)熱器溫度:340℃4、入窯風(fēng)量比(%)一次空氣(1):二次空氣(K):窯頭漏風(fēng)()=15:80:55、燃料分配比(%)回轉(zhuǎn)窯(K):分解爐(f)=40:606、出預(yù)熱器的飛灰量:0.1kg/kg熟料7、出預(yù)熱器飛灰的燒失量:35.20%8、各處的空氣過(guò)剩系數(shù)窯尾:y=1.05.分解爐混合室出口:L=1.15預(yù)熱器出口:αf=1.40其中:預(yù)熱器漏風(fēng)量占理論空氣量的比例4=0.16提升機(jī)喂料帶入空氣量占理論空氣量的比例K5=0.09,折合成料風(fēng)比為19.8kg/Nm39、分解爐及窯尾漏風(fēng)占分解爐用燃料理論空氣量的比例K6=0.0510、窯尾綜合收塵效率η=99.6%11、熟料形成熱:1747.789kJ/kg熟料(一般為1630～1800kJ/kg)參考【11】《水泥生產(chǎn)工藝計(jì)算手冊(cè)》P107公式(4-4)熟料形成熱Q熟=489+714+587-73(kJ/熟料)=489×5.69%+714×62.83%+587×1.604-73=1747.789kJ/kg熟料12、系統(tǒng)的表面散熱損失:460kJ/熟料13、生料水分含量:0.1%14、窯產(chǎn)量:5000/d208.3/h5.2物料平衡及熱量平衡計(jì)算5.2.1物料平衡計(jì)算TC"§7.2.物料平衡計(jì)算與熱量平衡計(jì)算"\fC基準(zhǔn)量:1kg熟料,基準(zhǔn)溫度:0℃計(jì)算范圍:回轉(zhuǎn)窯+分解爐+預(yù)熱器系統(tǒng)收入明細(xì):1、燃料的總消耗量:()其中,窯頭燃料量:()分解爐燃料量:()2、生料消耗量、入預(yù)熱器的物料量a、干生料的理論消耗量(來(lái)源于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn))=1.571-0.219(kg/kg熟料)式中:——干生料理論消耗量,kg/kg熟料Aar——煤應(yīng)用基灰分含量,%——生料的燒失量,%a－－燃料灰分摻入量,100%b、出收塵器飛灰損失量及回灰量(kg/kg熟料)(kg/kg熟料)式中:入窯回灰量,kg/kg熟料出預(yù)熱器飛灰量,kg/kg熟料出收塵器飛灰損失量,kg/kg熟料η收塵器,增濕塔綜合收塵效率,%c、考慮飛灰損失后干生料的實(shí)際消耗量mgs==(1.571-0.219)+0.0001×=1.571-0.219(kg/kg熟料)式中:mgs考慮飛灰損失后干生料實(shí)際消耗量,kg/kg熟料出預(yù)熱器飛灰燒失量(%),35.20d、考慮灰損失后的生料實(shí)際消耗量=mgs×=(1.571-0.219)×=1.573-0.219(kg/kg熟料)式中:考慮飛損后生料實(shí)際消耗量,kg/kg熟料Ms生料中水分含量,0.1%e.、入預(yù)熱器物料量入預(yù)熱器物料量=+ =1.573-0.219+0.100 =1.673-0.219(kg/kg熟料)3、入窯系統(tǒng)空氣量a、燃料燃燒理空氣量(經(jīng)驗(yàn)公式)(無(wú)機(jī)材料熱工基礎(chǔ)P77)=0.089×72.10+0.267×6.06+0.033×(0.35-3.56)=7.929(Nm3/kg煤)=1.293×7.929=10.252(kg/kg煤)式中:燃料燃燒理論干空氣量,Nm3/kg煤燃料燃燒理論干空氣量,kg/kg煤。燃料應(yīng)用[11](《見(jiàn)水泥工藝生產(chǎn)計(jì)算手冊(cè)》P39)基元素分析組成,%b、入窯實(shí)際干空氣量=1.05×7.929×0.40×=3.330(Nm3/kg熟料)=1.293×3.330=4.306(kg/kg熟料)式中:入窯實(shí)際干空氣量,Nm3/kg熟料入窯實(shí)際干空氣量,kg/kg熟料αy窯尾空氣過(guò)剩系數(shù)其中,入窯一次空氣量,入窯二次空氣量,漏風(fēng)量=0.15=0.80=0.05c、分解爐從冷卻機(jī)抽取空氣量①出分解爐混合室過(guò)剩空氣量==(1.15-1)×7.929=1.190(Nm3/Kg熟料)②分解爐燃料燃燒所需空氣量=7.929×0.6=4.757(Nm3/kg熟料)③窯尾過(guò)?？諝饬?(1.05-1)×7.929×0.4=0.159(Nm3/kg熟料)④分解爐及窯尾漏入空氣量=0.05×7.929×0.6=0.238(Nm3/kg熟料)⑤分解爐從冷卻機(jī)抽取空氣量=+--=(1.190+4.757-0.159-0.238)=6.344(Nm3/kg熟料)=1.293×6.344=8.203(kg/kg熟料)提升機(jī)喂料帶入空氣量:=0.09×7.929=0.714=1.293×Vsk=1.293×0.714=0.923漏入空氣量預(yù)熱器漏入空氣量:=0.16×7.883=1.269(Nm3/kg熟料)窯尾系統(tǒng)漏入總空氣量:=(1.269+0.238)=1.507(Nm3/kg熟料)全系統(tǒng)漏入空氣量:=0.05+1.507=0.05×3.330+1.507=1.674(Nm3/kg熟料)=1.674×1.293=2.164(kg/kg熟料)支出項(xiàng)目:1、熟料:=1Kg2、出預(yù)熱器廢氣量a、生料中物理水含量=ms×=(1.573-0.359)×0.1%=0.002-0.0002(kg/kg熟料)=0.002-0.0002(Nm3/kg熟料)式中:生料中物理水含量,kg/kg熟料生料中物理水含量,Nm3/kg熟料0.804為水蒸氣密度,kg/Nm3b、生料中化學(xué)水含量=0.00353×(1.571-0.219)×3.00=0.018-0.0023(kg/kg熟料)(Nm3/kg熟料)式中:生料中化學(xué)水含量,kg/kg熟料生料中化學(xué)水含量,Nm3/kg熟料白生料中三氧化鋁含量,%,3.00c、生料分解放出的CO2氣體量=42.19×+1.59×=34.90=(1.571-0.219)×34.90%-0.0001×35.2%=0.533-0.076(kg/kg熟料)===0.270-0.038(Nm3/kg熟料)式中:干生料中含量,%、分別為白生料中和的含量,%、、分別為、、的分子的相對(duì)質(zhì)量生料中分解出的氣體量,kg/kg熟料生料中分解出的氣體量,Nm3/kg熟料1.977為密度,kg/m3d、燃料燃燒生成理論煙氣量=×=1.346(Nm3/kg熟料)=×+0.79×7.929=6.271(Nm3/kg熟料)=(+)×=0.717(Nm3/kg熟料)==0.002(Nm3/kg熟料)=(1.346+6.271+0.717+0.002)=8.336(Nm3/kg熟料)=(10.252+1-)×=11.113(kg/kg熟料)式中:——煤燃燒理論煙氣體積量,Nm3/kg熟料——煤燃燒理論煙氣質(zhì)量,kg/kg熟料e、煙氣中過(guò)剩空氣量=(1.40-1)×7.929=3.172(Nm3/kg熟料)=1.293=1.293×3.172=4.101(kg/kg熟料)其中:=0.79×3.172=2.506(Nm3/kg熟料)=2.506×=3.132(kg/kg熟料)=0.21=0.21×3.172=0.666(Nm3/kg熟料)=0.666×=0.951(kg/kg熟料)f、總廢氣量＝=(0.270-0.038+1.346)+(6.271+2.506)+(0.002-0.0002+0.021-0.0029+0.717)+0.666+0.002=0.293+11.543(Nm3/kg熟料)3、出預(yù)熱器飛灰量:=0.100(kg/kg熟料)5.2.2.熱量平衡計(jì)算tc"§7.2.2熱平衡計(jì)算"\fC\l03熱量收入項(xiàng):1、燃料燃燒生成熱:=24368(kg/kg熟料)式中:Qnet.ar煤收到基低位發(fā)熱量,kg/kg煤2、燃料帶入的濕熱:=1.154×60×=62.240(kJ/kg熟料)式中:0℃--60℃揮發(fā)分為20%時(shí)熟料的平均比熱,=1.154kJ/kg?℃(見(jiàn)《水泥工藝熱工設(shè)備》P161附表3)煤入窯溫度,℃3、生料帶入熱量=[(1.571-0.379)×0.878+(0.002-0.0002)×4.182]×50=69.385-9.656(kJ/kg熟料)式中:0℃--50℃時(shí)工業(yè)水的平均比熱=4.182kJ/kg?℃(詳細(xì)見(jiàn)水泥工藝熱工設(shè)備P130)0℃--50℃時(shí)干生料平均比熱容=0.878kJ/kg?℃(詳細(xì)見(jiàn)水泥工藝熱工設(shè)備P130)——生料入窯溫度,50℃4、入窯回灰?guī)氲臒崃?(kJ/kg熟料)式中:0℃--50℃時(shí),回灰的平均比熱,=0.836kJ/kg?℃(見(jiàn)《水泥工藝熱工設(shè)備》P130)回灰入窯溫度,50℃,5、空氣帶入熱量a、入窯一次空氣帶入熱量=0.1×3.330×1.298×30=19.451(kJ/kg熟料)式中:0℃--30℃時(shí)空氣平均比熱,為=1.298kJ/Nm3?℃(見(jiàn)《水泥工藝熱工設(shè)備》P130)一次空氣入窯溫度,℃,30b、入窯二次空氣帶入熱量==0.85×3.330×1.403×950=3550.712(kJ/kg熟料)式中:0℃~950℃時(shí)空氣平均比熱,為=1.403kJ/Nm3?℃(見(jiàn)《水泥工藝熱工設(shè)備》P130)二次空氣入窯溫度,℃,950c、入分解爐三次空氣帶入熱量=6.344×1.377×740=6464.409(kJ/kg熟料)式中:0℃~740℃時(shí)空氣平均比熱,=1.377kJ/Nm3?℃(見(jiàn)《水泥工藝熱工設(shè)備》P160附表2)二次空氣入窯溫度,℃d、系統(tǒng)漏風(fēng)帶入的熱量=1.674×1.298×20=43.457(kJ/kg熟料)式中[17]:0℃~30℃時(shí)空氣平均比熱為=1.298kJ/Nm3?℃(見(jiàn)《水泥工藝熱工設(shè)備》P160附表2)環(huán)境溫度,20℃,提升機(jī)喂料空氣帶入熱量:=0.714×1.299×50=46.374式中[6]:0℃50℃時(shí)空氣平均比熱,=1.299kJ/Nm3?℃(見(jiàn)《水泥工藝熱工設(shè)備》P160附表2)提升機(jī)喂料空氣(生料)溫度,50℃,總收入熱量:+=24368+69.240+69.385-9.656+4.180+19.451+3550.7126+6464.409+43.457+46.374=46.374+34551.987(kJ/kg熟料)支出項(xiàng)目1、熟料形成熱:=1747(kJ/kg熟料)2、蒸發(fā)生料中水分耗熱量:=(0.002-0.0002+0.017-0.0023)×2380=45.45-4.998(kJ/kg熟料)式中:50℃時(shí)水的汽化熱,=2380kJ/kg水(見(jiàn)《水泥工藝熱工設(shè)備》P164附表7)3、廢氣帶走熱量=[(0.270-0.038+1.346)×1.921+(6.271+2.506)×1.319+(0.002-0.0002+0.021-0.0029+0.717)×1.550+0.666×1.370+0.002×1.965]×370=108.41+5961.687(kJ/kg熟料)式中:0℃~370℃各氣體的平均比熱,單位kJ/kg?℃=1.921,=1.319,=1.550=1.370,=1.965(見(jiàn)《水泥工藝熱工設(shè)備》P160附表2)廢氣溫度,370℃,4、出窯熟料帶走熱量(kJ/kg熟料)式中:0℃--1360℃時(shí)熟料的平均比熱為=1.078kJ/kg?℃(見(jiàn)《水泥工藝熱工設(shè)備》P131)出窯熟料溫度,1360℃,5、出預(yù)熱器飛灰?guī)ё邿崃?0.100×0.895×340=30.430(kJ/kg熟料)式中[6]:0℃--270℃時(shí)飛灰平均比熱為=0.895kJ/kg?℃(見(jiàn)《水泥工藝熱工設(shè)備》P164附表6)飛灰溫度,℃,3406、系統(tǒng)表面散熱損失:(kJ/kg熟料)總支出熱量:=1747+(45.42-4.988)+(108.41+5961.687)+1466.1+30.430+460=3857.36+5956.689列出收支熱量平衡方程式:46.374+34551.987=3857.36+5956.689求得:=0.133(kg/kg熟料)即燒成1kg熟料需要消耗0.133kg的煤。求得燃料消耗量后,既可列出物料平衡表和熱量平衡表,并計(jì)算一些主要熱工技術(shù)參數(shù)。熟料單位燒成熱耗:==24368×0.133=3240.944(kJ/kg熟料)熟料燒成效率:=×100%=×100%=53.90%窯的發(fā)熱能力:===0.4×0.133×208.3×1000×24368=27.01×(kJ/h)燃燒帶襯磚斷面熱負(fù)荷:===15.70×(kJ/m2.h)式中:Di表示窯筒體襯磚內(nèi)徑,m,Di=D-2δ=4.8-2×0.15=4.5m其中δ表示窯筒體襯磚厚度[6],按經(jīng)驗(yàn)4＜D≤5m,δ=0.18m(見(jiàn)《水泥工藝熱工設(shè)備》P109)5.3物料平衡表及熱平衡表的編制表6-4物料平衡表(單位:kg/kg熟料)收入項(xiàng)目數(shù)量%支出項(xiàng)目數(shù)量%(1)燃料消耗量0.1303.