日产5000t水泥熟料预分解窑窑尾工艺设计说明书(编辑修改稿)

日产5000t水泥熟料预分解窑窑尾工艺设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

高 ，因此，理论上在配料计算中应该把煤灰作为一个原料组分考虑， 如果灰分过高将导致煤的着火点后移 ， 辐射传热效率下降。 导致熟料颗粒的成分不均匀 ， 从而影响窑热工制度的稳定和窑熟料产、质量的提高。 在新型干法中灰分一般要小于 28%，煤灰分过高，热值过低，不仅会降低预分解窑生产效率，同时造成燃料不完全燃烧，导致预分解系统黏结堵塞，降低熟料质量严重后果。 本设计中 使用的烟煤 灰分为 %。 西南科技大学本科生毕业论文 6 (4) 热值 : 对燃煤的热值希望越高越好 ， 可有效地提高发热能力和煅烧温度。 热值较 低 的煤使 煅烧 熟料的单位热耗增加 ， 同时窑的单位产量降低。 因此对于预分解窑一般要求煤的 干燥基 低位发热量大于 20900kJ/kg 煤。 本设计 使 用 的 煤 的低位发热量为 24321kJ/kg煤粉的烟煤。 （ 5）固定碳： 本设计中使用燃煤的固定碳占 %。 (6) 煤粉的细度 :煤粉的细度直接影响火焰的长度及形状。 国内生产、设计采用的煤粉细度，通常 80μm 筛余为 810%，煤粉越细比表面积越大，与空气中氧气接触的机会 越 多，燃烧速度快，燃烧越完全，单位时间放出的热量也多，可以提高窑 内火焰的温度；煤粉太粗时，黑火头长，难着火，燃烧速度慢，火力不集中，烧成温度低，太粗时也会造成煤灰的不均匀掺入。 这些因素都会使熟料质量降低，窑内热工制度不稳定，操作困难。 特别是当煤粉太细 时 ，其自燃的几率也增大。 我们可以通过调整煤的细度来改变火焰的的形状，以改变燃烧过程和窑的操作条件，从而保证窑的生产能力。 熟料热耗的选择 我国的预分解窑的熟料烧成热耗一般为 2950— 3150kJ/kg 熟料 (水泥工艺学 )，本设计选取 3000kJ/kg。 生产方法和窑型的选择 为了 降低能耗，提高产量的， 本次设计选用的是新型干法生产方法， 窑型选择为窑外预分解窑。 预分解窑是最新的水泥煅烧工艺，目前在国 内 已经得到广泛的应用，其特点如下 [2] (1)窑外预分解窑与其他窑型相比有许多优点： ① 预分解窑熟料单位热耗低，单机生产能力大，并可利用窑的余热烘干物料。 虽然其电耗略高，但其综合能耗低于其他窑。 ② 生产的熟料的质量得到了保证 ，增强了新型干法生产时，原料及燃料的适应性。 ③ 与产量相同的其他窑型相比，预分解窑的设备较轻，占地面积较小，其建设投资较省。 ④ 延长了窑的衬料寿命及运转周期。 ⑤ 利于旧窑的技术改造，也有利于新窑的建造。 ⑥ 干法厂在环境污染方面有了很大的改善。 (2)预分解窑也存在以下的不足： 西南科技大学本科生毕业论文 7 ① 厂内高大建筑多，对地耐力要求较高，一般 25t/m2。 ② 预分解窑对原燃料中碱、氯、硫含量也有一定的要求，含量高时易结皮。 ③ 预分解窑对生产管理人员的素质要求较高。 西南科技大学本科生毕业论文 8 第三章 配 料计算与物料和主机平衡 配料计算 ： 原料原始数据 ． 1 原、燃料化学成分 表 31 原 料的化分分析 原、燃料水分 表 32 原、燃料水分表 原料名称 石灰石 粘土 铁粉 煤粉 水分 1% % 12% 1% 烟煤的工业分析 表 33 煤的工业分析及发热量（ %） 组 分 Wf Af Vf Ff QfD（ kJ/kg） 含量 （ %） 24321 烟煤的元素分析 表 34 该 煤的 元素分析（ %） 组分 Wy Ay Hy Sy Oy Ny Cy 含量（ %） 水泥配料方案 水泥的性能和质量取决于熟料的矿物组成，而熟料的矿物组成取决于熟料的组原 料 名称 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 总和 石灰石 —— 粘土 铁粉 —— . . 煤灰 —— 西南科技大学本科生毕业论文 9 分，熟料的组分又与生料的成分密切相关。 因此，适合的生料成分是水泥生产的关键。 通常，一种原料的成分很难满足需要，必须将几种原料按一定的比例混合，才能满足煅烧熟料所用生料成分的要求。 求各种原料配合比的过程叫做配料计算，配料计算的理论依据是物料平衡，即 反应物的总质量等于生成物的总质量，熟料组成确定后，即可根据所用原料进行配料计算，求出复合熟料组成的原料配合比。 但是随着温度的升高，生料煅烧成孰料经历了生料干燥蒸发物理水，粘土矿物分解放出结晶水，有机物质的分解挥发，碳酸盐分解放出二氧化碳，液相出现使孰料烧成，因为有水分，二氧化碳以及某些物质逸出，所以，配料计算时要采用同意基准。 三个率值的选择 （ 1） KH：石灰石饱和系数，实际上表示了数料中 3CS与 2CS百分含量的比值 ，也就是孰料中氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。 在实际生产上硅酸盐水泥的四个主要矿物中，氧化铝和氧化铁始终为氧化钙所饱和，唯独 SiO2 可能 不完全被氧化钙饱和生产 3CS， KH 值一般波动在 之间。 KH 值越大，则硅酸盐矿物中的 3CS比例越高，熟料强度越好，故提高 KH 值有利于水泥质量，但 KH 值过高，熟料煅烧困难，必须延长煅烧时间，否则会出现较多 fCaO ,影响水泥安定性，同时窑的产量低，热耗高，窑衬工作条件恶化。 KH过低时，数料中 2CS含量增多，水泥强度发 展 缓慢，早期强度不高。 （ 2） SM：硅率，表示熟料中 酸性氧化物之间的关系，也表示孰料中 硅酸盐矿物（氧化硅） 与溶剂矿物 （氧化铝、氧化铁之和） 的比例关系，相应的反应了熟料的质量和易烧性。 SM 值一般波动在 之间。 若 SM 值过高，则由于高温液相量显著减少，熟料煅烧困难，回转窑不易挂窑皮，且 3CS不易形成，导致 2CS含量过多而熟料易粉化。 但 SM 值过小，熟料因硅酸盐矿物少而强度降低，而由于液相过多，窑内易结圈，结大块，影响窑的正常操作 [14]。 （ 3） IM：铝率，表示熟料中 Al2O3和 23FeO 的质量比， IM 值一般波动在 之间。 若 IM 值越高， 3CS含量高，煅烧过程中液相黏度大，物料不易烧成，同时会使水泥凝结过快。 但 IM值过低，虽然液相黏度小，对 3CS形成有利，但烧结范围窄，窑内易结大块，不利窑的操作。 因此，选择率值时，要创造条件适当提高 KH 值， 又不可过高， 并选择与 KH 值相适应的 SM 值和 IM 值。 预分解窑硅酸盐水泥熟料率值和热耗的参考范围 [19]： KH： ~； SM：西南科技大学本科生毕业论文 10 ~。 IM:~，我国预分解窑现常用率值范围为： KH： ； SM：； IM： 本设计中充分考虑熟料的质量和强度以及熟料的易烧性能以及根据回转窑煅烧特点及国际先进经验 ，参考同类型厂家相关数据，采用“两高一中”的的配料方案设定三率值为： KH=； SM= ； IM=,考虑到生产波动，孰料率值控制指标可定为： KH=177。 ； SM=177。 ； IM=177。 煤灰掺入量的计算 孰料中煤灰掺入量可按下式计算： 式中 q—— 熟料的热耗（ KJ/Kg 熟料）； Aar—— 所选煤的灰分（ %）； S—— 煤灰沉落率（ %），本设计中选用带电收尘的预分解 窑； S=100% ； Q,ar──煤的应用基低位发热量， KJ/Kg 煤，本设计所用的烟煤应用基低位发热量为 24321KJ/Kg。 所以： GA =3000179。 %179。 100/(24321179。 100)179。 100%=% 干燥原料配合比 试 配 本设计中采用尝试误差法进行配料，第一次配料假设干燥原料的配合比如下 ： 表 35 干燥原料适配配比 （ %） 石灰石 粘土 铁粉 16 3 生料的各化学成分计算如下： 各原料带入生粉中的各种单独化学成分之和就等于生粉中该 种化合物的含量，各 原料配比179。 该原料化学成分中各氧化物含量 之和 ，如：生 粉 中的 SiO2的白分含量为： 石灰石百分含量179。 石灰石中 SiO2 + 粘土百分含量179。 粘土中 SiO2 + 铁粉百分含量179。 铁粉中 SiO2 =%179。 + 16%179。 +3%179。 =，其他化学成份含量也用这样的方法计算 ， 料带入白生料中各氧化物百分含量 计算 结果如 下表： 100,  arQ n et SA a rqGA西南科技大学本科生毕业论文 11 表 36 生料的化学成 分 （ %） 原料 名称 配比 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 ∑ 石灰 石 —— 粘土 铁粉 —— 生粉 100 灼烧生料中化学成分的计算： 如果不考虑生产损失，则干燥原料 的质量应等于生料的质量，生料的物理水蒸发以后处于干燥状态，去掉烧失量以后，生料处于灼烧状态，灼烧生料中各化学成分应等于干燥生料除以（ 100烧失量） x100%, 既：灼烧生料 = Loss100100 179。 生料中各氧化物含量 如灼烧生料中氧化硅的含量 = 100 179。 = ,灼烧生料中的其他氧化物的含量依次用这种计算方法的计算结果如下表： 表 37 灼烧生料化学成分表 氧化物 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 ∑ 灼烧生料 熟料成分 的计算： 煤灰的掺入量在（ 1）中已经计算出 GA=%那么 灼烧生料配合比为100%%=% 在这个配合比下计算孰料中各氧化物化学成分由公式： 熟料化学成分 =灼烧生料中氧化物含量179。 （ 1GA） +煤灰中相应氧化物含量179。 GA 即等于生料氧化物含量179。 % + 煤灰氧化物含量179。 %， 由 此求得的孰料化学成分如下表38： 熟料率值 计算 及矿物组成 KH=2 S iO OFeOAlC a O  （ IM≧ ） = 9 2 8 5 4 6   = 西南科技大学本科生毕业论文 12 表 38 孰料的化学成分表 项 目 比例 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 ∑ 灼烧生料179。 （ 100GA） 煤灰成分179。 GA 熟料成分 100 SM= 22 3 2 3SiOO +Al OFe =  = IM= 2323AlOFeO = = C3S= SiO (3 2)KH =179。 （ 3179。 ）179。 % =% C2S==（ 1KH） = 179。 %179。 () =% C3A= 2 3 2 32. 65 ( A l O 0. 64 F e O ) =179。 （ 179。 ） %=% C4AF= O =179。 % =% KH 值偏低， SM 和 IM 也偏低，孰料矿物中 C3S 较低 ，说明石灰石质原料掺量偏低，应适当增 加石灰石的配比。 干燥原料配合比调整 鉴于第一次配料结果石灰饱和系数偏低， C3S 过少， C2S 偏多，铝率和硅率也有一定的偏差，现对原料配比进行如下调整 ： 表 39 干燥原料调整配比 （ %） 石灰石 粘土 铁粉 生料的各化学成分计算 ： 按照前面的计算方法得到原料带入白生料中各氧化物百分含量 结果如下 310表： 灼烧生料中化学成分计算： 根据灼烧生料 = Loss100100 179。 生料中各氧化物含量 ，灼烧生料中的其他氧化物的含量 依次计算结果如下 311 表： 西南科技大学本科生毕业论文 13 表 310 调整配合比后生粉的化学成分 （ %） 原料名 称 配比 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 ∑ 石灰石 —— 粘土 铁粉 —— 生 粉 100 表 311 调整配合比后灼烧生料化学成分表 （ %） 氧化物 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 ∑ 灼烧生料 熟料 化学 成分的计算： 煤灰的掺入量 GA=%， 灼烧生料配合比为 100%%=% 由 熟料化学成分 =灼烧生料中氧化物含量179。 （ 1GA） +煤灰中相应 氧化物含量179。 GA 即等于生料 氧化物含量179。 % + 煤灰氧化物含量179。 %， 由此求得的 调整配合比后 孰料化学成分如下 312 表： 表 312 调整配合比孰料化学成分表 （ %） 项 目 比例 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 ∑ 灼烧生料179。 （ 10。