2022年硅酸盐窑炉方案葛飞 .pdf
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1、个人资料整理仅限学习使用中南大学CENTRAL SOUTH UNIVERSITY )专业课程设计普通硅酸盐水泥机械立窑设计书院系: 资源加工与生物工程学院班级: 无机非金属材料0702 班学号: 0302070222学生姓名: 葛飞指导老师:肖 奇硅酸盐窑炉设计任务书一、题目:普通硅酸盐水泥机械立窑设计二、窑型:机械立窑三、产品与产量1、名称:普通硅酸盐水泥熟料2、产量: Gsh=2400t/h 3、煅烧方法:半黑生料法精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 16 页个人资料整理仅限学习使用四、课程设计用的原始资料1)干白生料化
2、学成份见表1 表 1 干白生料化学成份成份Ls SiO2SAl2O3S Fe2O3S CaOS MgOS 其 它含量%)38.95 12.42 3.59 2.22 40.04 2.28 0.59 2)熟料成份见表 2 表 2 熟料成份成份SiO2ShAl2O3ShFe2O3ShCaOShMgOShLsh其 它含量%)20.35 6.22 3.81 66.35 1.98 0.66 0.63 3)煤灰成份见表 3 表 3 煤灰成份成份SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO 其 它含量%)48.12 43.55 3.24 2.97 1.23 0.89 4)原煤成份见表 4 表 4 原煤成份元 素
3、 分 析%)工 业 分 析%)Cy Hy Oy Ny SyAy Wy Vy FCy Ay Wy 72.96 3.54 3.55 0.83 0.31 16.37 2.44 7.74 73.45 16.37 2.44 原煤发热量: Qdwy=27790kJ/kg 5)其它条件1) 环境温度: 32o C;相对湿度: 51% 2) 料球水分: Wlq=13.3%;料球温度: tlq=35o C 3) 熟料出窑温度: tysh=120o C; 烟囱废气温度: tf=120o C 4) 鼓入窑空气温度: tyk=46;入窑过剩空气系数: yk=1.05 5) 窑面过剩空气系数: yf=1.0;料封管漏风
4、系数: lk=0.05 6) 烟囱飞灰量: mfh=0.015kg/kg-ck ; 飞灰烧失量: Lfh=35% 7) 窑罩门漏入空气量: Vl=1.65Nm3/kg-ck 8) 窑体表面散热损失:占总热耗的8.5% 五、课程设计的要求精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 16 页个人资料整理仅限学习使用1、编写设计计算说明书一份,1.2万字左右 立窑结构参数的确定; 2 燃料燃烧计算:理论空气量Vao和实际空气量Va计算,烟气生成量Vfl及其成分和密度 计算, 理论燃烧温度 tflo和实际燃烧温度 tfl计算; 3 熟料形成
5、热 Qsh计算; 4 物料平衡计算; 5 热平衡计算; 6 专题讨论: 立窑配风, 立窑耐火材料 选一);2、绘制立窑本体图一张 A1);3、用计算机书写文本,用AutoCAD 绘图;4、公式要有出处,符号要有说明。目录前言 1 摘要2 第 1 章概 述4 1.1 立窑煅烧水泥熟料4 1.2 立窑的结构 5 第 2 章立窑的结构设计计算7 2.1 窑的内径和高度72.2 喇叭口尺寸计算72.3 机械立窑工艺参数确定8第 3 章燃料燃烧计算 10 3.1 燃料燃烧计算内容及基本概念 10 3.2 空气用量和烟气生成量计算 10 3.3 燃烧温度计算 14 第 4 章水泥熟料形成热的计算 18 4
6、.1 物料消耗量的计算 19 4.2吸收热量的计算 21 4.3 放出热量的计算 24 4.4 熟料形成热的计算 26第 5 章物料平衡 27 5.1 原始资料 27 5.2 物料平衡计算 28 第 6 章热量平衡 35 6.1 收入热量 35 6.2 支出热量 37 6.3 熟料单位热耗及热效应39第 7 章计算汇总 40 结束语 49 参考文献 44 附 录:普通硅酸盐水泥机械立窑设计图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 16 页个人资料整理仅限学习使用前 言机械立窑是中小水泥行业的主要煅烧设备,与用回转窑厂相比具有投资
7、小,见效快,就地取材 ,适应性强等显著特点,在发展中国家广为利用。水泥Cement)作为建筑材料的主要材料,使用广,用途大,水泥产业是我国的支柱产业,在国民经济中占了比较重要的作用。大中型水泥厂的生产设备还是比较落后,小水泥厂的成本高,污染严重。因此,围绕世界水泥工业的中心课题,也即能源、资源和环境保护等,依靠技术进步来加速发展水泥工业,要在现有的技术基础上,因地制宜地采用先进技术,减少能耗,提高质量,降低成本,改善环境,增加产量,不断提高经济效益。要进一步优化工厂布局,加速发展采用预分解窑的骨干企业,合理配置以机械立窑为中心的小型生产线,大力推进水泥工业的现代化。要以节能、提高效益为目的,有
8、选择地对老厂进行技术改造;利用资源优势,扩大品种生产,进一步提高社会效益;同时要更好地重视理论建设,加强基础研究和应用基础研究,有效开发人才。在设计过程中,得到了肖奇老师的精心指导和同学们的真诚帮助,在此表示诚挚感谢!书中的错误在所难免,请大家批评指正。编 者2018年 1 月摘 要水泥机械立窑具有热耗低,结构简单,占地小,投资少,节省钢材,建厂快等优点,因而适合于规模较小、交通不方便和边远地区建厂,以满足当地基本建设和民用建设的需要。机械立窑的加料、卸料均为机械操作,连续进行生产,能节省卸料时间,产量可提高一倍,而且加料及卸料速度可以根据煅烧速度进行调整、熟料质量较稳定。本次设计根据目前我国
9、水泥生产的实际现状,主要针对本专业无机非金属材料水泥机械立窑,从理论上对形成热水泥熟料以及燃料燃烧、物料平衡和热量平衡的计算确定机械立窑精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 16 页个人资料整理仅限学习使用的结构,并对机械立窑的结构参数进行了设计计算。Summary There are many merits of the cement mechanical setting-up kiln , such as low heat use, simple structure, small occupying land area,
10、few investment, saving the steel, establishing a factory quickly ect. Thus, it is suitable for establishing a factory with small scale, and in where the transportation is inconvenient or suburban, satisfiying the need of basic construction and civil construction of local. It is mechanical that the o
11、peration of loading and unloading materials in mechanical setting-up kiln. Continuous production can save the time of unloading materials, so that, the output may enhance a times more. Besides, the speed of loading an unloading materials can be carried on according to the speed ofheat. The chamotte
12、quality is stable. This design basis on the actuality of the presentcement production inChina and mainly aims at this specialty inorganic nonmetallic material the cement mechanical setting-up kiln. Confirming the structure of mechanical setting-up kiln theoretically by the computation of forming hot
13、 cement chamotte, fuel burning, mass balance and heat balance. At the same time, make some design and calculation to the structure parameter of the mechanical setting-up kiln.第 1章 概 述精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 16 页个人资料整理仅限学习使用1.1立窑煅烧水泥熟料立窑内的煅烧过程,对于每个料球,仍然经历着生料的干燥、预热、分解、固相反应
14、、烧成、冷却等各阶段。从料球表面逐渐向内部进行的:首先,热气流向表面传热,使表面向内部扩散。其次,料球表面煤粒达到燃点,与气流中氧气反应燃烧,随着氧气自料球表面向内部扩散,燃料不断燃烧,料球温度逐渐提高,煤粒的燃烧与生料碳酸钙的分解同时进行。第三,碳酸钙分解的二氧化碳与燃烧产物一氧化碳、二氧化碳等由料球内部向外扩散,并从表面扩散至气流中。第四,随着碳酸钙分解与燃料燃烧,温度继续升高,固相反应与固液相反应也同样从料球表面向中心推进;逐渐完成熟料的烧成过程。第五,烧成各个料球反应的各阶段是相互交叉进行的。立窑煅烧熟料的过程,大致可分为预烧带、烧成带和冷却带。但是窑内各带之间并不存在一个明显的界限。
15、为此,不可能象回转窑那样可以比较清楚地划分窑内各带,以及从各带通风等方面阐述立窑煅烧熟料的特点。同时,各带所占的高度比例也是根据设备、操作方法不同而变。例如,提高风压,冷却带将加长,其它两带缩短;采用暗火操作,预热带将加长。1.1.1燃料燃烧立窑内燃料与生料一起成球入窑,并与冷空气逆向而行。随着料球向下移动,水分蒸发,料球预热、分解,燃料挥发物逐渐挥发,向上流动的空气与生料、燃料反应,氧气浓度逐渐降低。由于高温带生料中碳酸钙的分解产物二氧化碳分压随温度提高而增加,氧气高温带料球内部以“ 郝氏反应 ” 为主,反应式如下:CaCO3CaO+CO2 1-1)CO2+C2CO 1-2)CaCO3+CC
16、aO+2CO 1-3)在氧气浓度较低,碳酸钙分解产物CO2与燃烧产物CO2遇到料球中灼热的煤 或碳)时,将发生“ 包氏反应 ” ,其反应式为: CO2+C2CO 吸热反应) 1-4)在氧气浓度较高的料球表面的煤以及经“ 郝氏反应 ” 与“ 包氏反应 ” 生成的CO,将发生下列反应:C+O2CO2放热反应) 1-5)2CO+O22CO2放热反应) ,特别是立窑内料球中生料的分解和碳粒子的燃烧形成的多孔结构,使立窑内基本上是以无焰燃烧进行的,这对传热过程非常有利了。因此,立窑的热效率较高,其单位熟料热耗较低,可以低达 2800-2880kJ/kg熟料9670-690kcal/kg熟料)。1.1.3
17、通风立窑内充满料球,料球之间的空隙产生的通风阻力较料球与窑内产生的阻力为大,特别是精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 16 页个人资料整理仅限学习使用料球在煅烧过程中,熟料会因烧结产生收缩,从而使料球与窑内壁间的空隙更大而不足造成边风过剩。同时,窑中心部分燃料燃烧过程易于产生还原气氛,因而当窑中心、供氧不足时,一氧化碳浓度高至一定程度,物料中氧化铁会还原成FeO,形成 FeO?SiO2与 2FeO?SiO2等的低熔液相,易使料球粘结成大块,进一步使窑中部通风不良。若原料质量差或成球不良等会加剧这一过程。因此,立窑在同一截面上
18、的通风阻力是不同的。通风不均,中部通风不良,边风过剩是立窑常出现的主要问题之一,也是影响立窑熟料质量的主要原因之一。立窑是一种填满料球的竖式固定床煅烧设备内衬耐火材料。分普通立窑和机械化立窑。含煤的生料球从窑顶喂入,空气从窑下部用高压风机鼓入,窑内物料借自重自上而下移动。料球在窑内经预热、分解、烧成和冷却等一系列物理、化学变化,形成熟料,从窑底部卸出。废气经窑罩、烟囱排出。立窑具有热耗小,结构简单,占地面积小,单位投资少,省钢材,建厂快等优点,因而适宜于地方规模较小、交通不便和边远地区建厂,以满足当地基本建设和民用建设的需要。但由于立窑厂规模较小,劳动生产率较低,特别是建厂条件和原材料、燃料运
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