4500td熟料新型干法生产线烧成车间窑尾部分的工艺设计

4500td熟料新型干法生产线烧成车间窑尾部分的工艺设计内容摘要：

3。 68 西南科技大学本科生毕业论文 1 引言 新型干法水泥生产技术是国际公认的代表当代最高技术发展水平的水泥生产方法，是当今世界上各国争先发展的一种新型的水泥工业新技术。 它以悬浮预热和窑外分解技术为核心，把现代科学技术和工业生产最新成就，广泛地应用于水泥干法生产全过程，使水泥生产具有优质、高效、低耗、符合环保要求和大型化、自动化的特征，彻底改变了湿法、老式干法、半干法回转窑及立窑生产等传统生产方法的弊端。 新型干法水泥技术可以提高窑单位容积产量、提高窑砖衬寿命和 运转率，且自动化水平高、生产规模大，可以选用低质燃料或低价废物燃料，节省燃料，降低热耗和电耗，减小设备和基建投资费用、 CO 和 NOx 生成量少和事故率低，操作稳定。 发展新型干法水泥技术是环境保护和资源综合利用的必然结果。 同时，新型干法水泥技术涵盖了许多丰富的理论和科研成果，指导着水泥工业设计、 研发、生产等工作的不断完善、优化和提升。 20 世纪 90 年代以来，一些大型化干法生产线相继在国内建成投产。 如山东大宇7200t／ d 熟料生产线及华新 5000t／ d、京阳 5500t／ d 生产线。 这些生产线以其生产稳定、产品质量好、 运行成本低，在国际、国内的产品市场上占有了一定的份额，并显示出强劲的市场竞争力。 这些生产线的投产和稳定运行，标志着我国水泥装备现代化、大型化技术已成熟。 目前，日本、德国、法国等发达国家新型干法技术已占 95%以上，其他的发达国家也达到 80%以上，而我国的新型干法技术只占到 15%，相对而言，发展我国的新型干法水泥技术任重道远。 西南科技大学本科生毕业论文 2 第 1 章 绪 论 设计简介 本设计是 4500t/d 熟料新型干法生产线 烧成车间（窑尾）部分的工艺设计，采用目前国内外水泥行业相对较为先进的技术和设备，最大限度的降低能 耗、降低基建投资，又最大限度的提高产、质量，做到环保，技术经济指标先进、合理。 本设计石灰石设置圆形预均化堆场，其规模为 216。 100m有效储存量 41000 吨，储存期。 年利用率：堆料为 %；取料为 %。 为降低黄砂、炉底渣及硫酸渣等辅助原料存在的成分波动，方便生料配料和生产控制，提高入窑生料的质量，加强对辅助原料的控制和管理，考虑辅助原料预均化，采用侧堆侧取，设置一座 43 152m 矩形辅助原料预均化堆场，对辅助原料进行预均化处理和储存。 在辅助原料预均化堆场内黄砂、炉底渣、硫酸渣的储量分别 为 13000t、 2550t和 3400t，其储期分别为 、 煤成分的波动对熟料质量及烧成工艺、热工制度的稳定性影响极大，稳定烧成用煤的煤质、煤量，是能否生产优质熟料的关键之一。 一种煤的质量都难以预先控制，时好时坏是常见的，更何况两种原煤进行搭配使用，为降低煤质波动，为窑的稳定煅烧创造条件，设置一座 φ m圆 形预均化堆场，采用侧堆桥取方式对原煤进行预均化处理。 原煤的储量 2 3800t，储期 2。 煤预均化堆场的建设，还有利于在实际生产中搭配使用劣质煤，降低水泥的生产成本。 采用 4 组分（石灰石、 黄沙 、 炉底渣 、硫酸渣）配料，页岩配料仓下设 Centrex 筒仓卸料器，以顺利排出粘湿物料。 生料粉磨采用 ATOX50 立磨 系统，此磨 用于 云南昆钢嘉华 的 干法水泥生产线运行正常，其台时产量为： 420t/h。 入磨水分＜ 8%，出磨水分＜ %，入磨粒度允许 ﹤ 100mm，出磨细度： 80μm 筛余 ≤ 12%，主电机功率 3800 kw。 对易磨性较差的物料，其主机电耗低，达到国际先进水平。 生料均化库采用 多料流式的 IBAU 型均化库， 该均化库动力消耗不大， 60KP 的压力即可满足要求。 单库的均化效果可达 7。 该库 集生料储存、均化和喂料于一体，具有均化效果好、电耗低、系统简单、操作管理方便等优点。 设计采用一座φ 60m 的伊堡（ IBAU）生料均化库，生料储量 16000t，储存期。 生料入窑计量采用冲板流量计，由气动流量调节阀 (由德国的 CP公司供货 )调节人窑流量。 窑尾喂料采用国外进口的提升机，单段提升， 100m3 入窑生料计量仓位于生料库顶，西南科技大学本科生毕业论文 3 布置紧凑，设备运转可靠。 入窑生料采用申克皮带秤计量，计量准确可靠。 熟料烧成采用带 CDC 分解炉的双系列五级旋风预热器， CDC 分解炉特别适合于低挥发分煤的完全燃烧；旋 风预热器结构优化，系统阻力低，节能效果显著。 PYROJET多通道燃烧器和 PYROSTEP 篦冷机系统。 日产熟料正常生产能力 4500t，目标生产能力，熟料热耗 3050kJ/kg。 窑尾预热器采用 42222 组合。 预热器规格： C1 为4216。 4370mm， C C3 为 216。 6000mm， C C5 为 2216。 6300mm。 出 C1 废气量为 熟料。 CDC 分解炉：直径 216。 7460mm，有效高度。 窑与分解炉用煤比例为 40%和 60%。 PYRORAPID 回转窑规格为： 216。 72m，斜度 %，正常转速。 窑磨废气处理采用袋收尘器，确保了废气达标排放。 在预热器塔后设有余热发电以及增湿塔，以调节收尘器入口温度。 Φ 60 圆库 储存熟料，有效储量为 100000t， 储存期 25d， 为了减少熟料库中心支撑的磨损，保证安全，本设计方案取消了以往熟料库的中心柱支撑。 煤粉制备系统设计 采用 风扫管磨 +粗粉分离器 +旋风除尘器 +电除尘器的方案， 其生产能力为 38 t/h， 规格为： +。 煤粉细度可灵活调节，原煤入磨粒度 25mm，出磨粒度 80μm筛余 5～ 6%； 入磨 水分 8% ，煤粉水分 %， 主电机功率 61400kW。 煤磨 +脉冲喷吹袋式收尘器的方案，原煤经全密闭计量给煤机喂入 磨系统 ，热源取自窑尾废气， 充分利用了余热。 本设计选用混合材（矿渣）初水分为 %，要求终水分达到 1%，因此选择承德矿机厂生产的 12m的 回转烘干磨，其 台时产量（矿渣初水分为 12%，要求终水分达到 1%）可达 ，烘干热耗为 4790 kJ/kg 水分。 水泥磨的选型本次设计采用 两台 辊 压机加两台球磨机的 预粉磨系统，水泥磨要求小时产量： GH = Gd /H = （ t/h） 水泥粉磨 闭路 磨系统。 辊压机型号 ：Φ17001000mm， 入磨粒度： 95%≤ 40 mm， 通过能力： 585 t/h， 主电机功率： 2900 kW。 球磨机规格 ： 13m， 生产能力： 160 t/d，成品比表面积： 3400 cm2/g，主电机功率： 3550 kWOSepa 选粉机一、二、三次风全为环境冷空气，大大改进水泥质量、提高粉磨系统产量。 设六座 Φ1845m带减压锥的圆库储存水泥， 总储量 60000t，储期 ，考虑本地区对散装水泥的需求和国家产业政策 ，每座库库底设有水泥散装，散装机 能力为 300t/h。 烧成车间地带修建生产控制楼，生产楼内设置中央控制室，同时生产楼内设置车间办公室。 中央化验室则布置在厂前区，负责全厂原、燃材料、半成品和成品的物理检验、西南科技大学本科生毕业论文 4 化学分析及质量控制。 在窑尾与石灰石堆场间设半露天布置总降压站 1 座，分别向厂区和矿山供电。 设置污水处理场对生活污水、生产废水进行处理。 设计全厂收尘器均为袋收尘器。 最大限度地保护当地的自然环境，对环境的污染降到最小。 工艺设计的主要任务是确定生产方法、选择生产工艺流程；确定生产设备的类型、规格、数量，选取各 项工艺参数及定额指标。 本次设计根据现代新型干法的发展趋势，结合国内同类型的新型干法水泥生产线的设计，采用了目前比较先进的生产工艺和技术装备，进行技术经济综合分析，切合实际，经济合理，选择最合适的熟料烧成车间工艺布置流程。 设计力求做到 ―清洁生产 ‖，并且节约能源、提高生产效率、产品质量和劳动生产率，使水泥生产向集约化、高质量的现代化工业方向发展。 西南科技大学本科生毕业论文 5 第 2 章 原料与燃料 原料的质量要求 2． 水泥原料（普通硅酸盐水泥） 原料的成分和性能直接影响配料、粉磨、煅烧和熟料的质量，最 终也影响水泥的质量。 水泥的原料应满足以下工艺要求： (1) 化学成分必须满足配料的要求，以能制得成分合适的熟料，否则会使配料困难，甚至无法配料； (2)有害杂质的含量应尽量少，以利于工艺操作和水泥的质量； (3)应有良好的工艺性能，如易磨性、易烧性、热稳定性、易混合性等。 石灰质原料 凡以碳酸钙为主要成分的原料都叫石灰质原料，是水泥生产中用量最大的一种原料，一般生产 1 吨熟料约需 ~ 吨石灰质干原料。 在本此设计中所使用的石灰石化学分析结果如下： 表 21 石灰石化学成分 (%) 石灰石 loss SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO 本设计采用的石灰石各项指标都达到了一级品（ CaO48%, MgO%）的要求，所以该石灰石是生产水泥的优质原料，据了解该矿山储量丰富，据初步勘测其储存量能服务 4500t/d 熟料生产线 30 年以上，成分稳定性好，距建厂 距离近 ， 便宜输送。 辅助校正原料 传统的水泥生产的辅助原料主要是粘土质原料，校正原料是铁粉和砂岩。 粘土质原料是含碱和碱土的铝硅酸盐，主要化学成分是 SiO2， 其次 Al2O3，还有 Fe2O3，一般生产 1 吨熟料用 ~ 吨粘土质原料。 但是粘土资源越来越紧缺，如果用来生产水泥则会提高水泥成本同时还造成较大的浪费，所以决定不使用粘土，而改用 黄沙 和 炉底渣 来代替。 铁粉则选用硫酸渣。 其化学成分全分析如下： 表 22 硫酸渣化学成分 (%) 西南科技大学本科生毕业论文 6 硫酸渣（铁粉） SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 表 23 黄砂 化学成分 (%) 黄 砂 loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 表 23 炉底渣 化学成分 (%) 炉底渣 loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 混合材及石膏 混合材 本设计的混合材主要采用矿渣，同时搭配少量的石灰石，通过对本设计的石灰石原料的化学成分分析后的评价，此石灰石同时也是优质的混合材原料，这样加入少量的石灰石作为混合材，不仅提高水泥强度从 而提高了水泥质量，而且还减小了矿渣的消耗量，减小了成本投入。 石膏 本此设计所使用的石膏其化学成分分析如下： 表 25 石膏 (85％的硫酸钙 )化学成分 (%) 石膏 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO H2O SO3 燃料的质量要求 煤 我国水泥工业一般使用煤做为燃料，回转窑水泥厂一般使用烟煤，燃料品质既影响煅烧过程又影响熟料质量，发热量高的优质燃料，其火焰温度高，熟料 KH 值可高些，若燃料质量 差，除了火焰温度低外，还会因煤灰的沉落不均匀，降低熟料质量。 对回转窑来说，采用的煤的发热量高，挥发分低，则因挥发分低，火焰黑火头长，燃烧部分短，热力集中，熟料易结大块，游离氧化钙增加，耐火砖寿命缩短。 西南科技大学本科生毕业论文 7 水泥工业用燃料的质量分析 (1) 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 .热值较底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低位发热量大于 21000kJ/kg 煤。 本设 计用煤热质为。 (2) 挥发分：煤的固定碳和挥发分是可燃成分 , 挥发分低的煤不易着火，窑内会出现 较长的黑火头， 高温带比较集中。 综合考虑燃料成本和技术条件，本设计中的使用的是 煤，其挥发分较低，为 %。 (3) 灰分 :煤的灰分是水泥工业用煤的主要指标之一 .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，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，预分解系统 黏结堵塞，降低熟料质量。 一般要小于 25%30%，本设计中所用煤品质较差，灰分为 %。 (4) 水分 :水分是影响煤粉制备和燃烧的不利因素之一。 对于燃烧，水分越高，煤粉滞后起燃越严重，相应的热耗增大。 对于粉磨，则由于流动性变差，使其运输、喂料不畅，粉磨困难，相应的煤磨的产量降低和电耗会增加。 生产中对煤粉的水分应控制在1%%。 (5) 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月多，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。 熟料热耗的选择 本设计选取的熟料烧成热耗为 3050kJ/kg。 参考四川铁路集团集团水泥有限公司4000t/d 生产线的设计热耗。 西南科技大学本科生毕业论文 8 第 3 章 配料计算与物料平衡 配料计算 原料选择 表 31 配料所用原、燃料化学成分 （ %） 名称 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 Clˉ ∑ 石灰石 黄砂 炉底渣 硫酸 渣 煤灰 0 表 32 煤的工业分析 原煤（ 烟煤） W Var Aar FC Q, 表 33 煤灰化学成分 CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO SO3 Na/K 熟料热耗： q=3050kJ/kg。 水泥配料方案 三率值 设计 目标值： KH= SM= IM= GA GA＝ (qAarB) ／ (100Q) （ B：煤灰沉落率，带电收尘器的窑为： 100%） =（ 3050100） ／（ 100） =％ ，计 算配料数据及灼烧基生料成分 设干基原料配比为： 表 33 假设干基原料配比 石灰石 黄 砂 硫酸渣 炉底渣 % % % % 计算各种原料带入白生料中各种成分的量：原料配比 该原料化学成分中各氧化物西南科技大学本科生毕业论文 9 含量，如：石灰石带入白生料中的 SiO2 的白分含量为： SiO2=%%=% 用此法计算所有原料带入白生料中各氧化物白分含量列于下表： 表 34 化学成分 （ % 成分名称 配合比 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 石灰石 炉底渣 黄 砂 硫酸渣 生料 100 灼烧生料 灼烧基生料 = 100100L白白生料中各氧化物含量 =白生料中各氧化物含量 （ =灼烧基生料中各氧化物含量 （ 100煤灰掺入量 GA） +煤灰中各氧化物含量 G A） 表 35 熟料的计算成分 （ %） 项 目 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 灼烧基 （ 100GA） % % 煤灰成分 G A% % 熟料成分 100% （ P≧ ） KH= 2 3 2 32Ca O 1 .6 5 A l O 0 .3 5 A l O2 .8 S iO= SM= 22 3 2 3SiOAl O +Al O = IM= 2323AlOFeO = 根据计算结果， KH、 IM、 SM 均符合要求。 C3S=（ 3KH2） 2 % =% C2S=（ 1KH） % =% C3A=（ F） %=% 西南科技大学本科生毕业论文。