预热器课程设计

课程设计说明书

日产3200吨熟料现代化干法生产水泥厂初步设计（重点车间：预热器部分）

学院：材料与化学工程学院

专业班级：无机非金属材班

学生姓名：

学号：

指导教师：

设计时间：

摘要

迄今为止，水泥是全球经济发展最重要的建筑材料之一，并且在很长一段时间内是难以用其他材料替代的基础经济建设材料，对整个人类文明的延存和发展都有极其重要的作用。在其生产过程中，生料的预热起着相当重要的作用，而对生料预热的设备就是悬浮预热器。

悬浮预热器主要有旋风预热器及立筒预热器两种。现在立筒预热器已趋于淘汰。预分解窑采用旋风预热器作为预热单元装备

构成旋风预热器的热交换单元设备主要是旋风筒及各级旋风筒之间的连接管道（亦称换热管道）。

悬浮预热器的主要功能在于充分利用回转窑及分解炉内排出的炽热气流中所具有的热焓（或热）加热生料，使之进行预热及部分碳酸盐分解，然后进入分解炉或回转窑内继续加热分解，完成熟料烧成任务。因此它必须具备使气、固两相能充分分散均布、迅速换热、高效分离等三个功能。只有兼备这三个功能，并且尽力使之高效化，方可最大限度地提高换热效率（或效率），为全窑系统优质、高效、低耗和稳定生产创造条件。

关键词：3200吨熟料干法生产线；预热器；回转窑

设计任务书

一、设计题目

日产3200吨熟料现代化干法生产水泥厂初步设计。（重点车间：预热器部分）二、设计目的

此次课程设计是进入大学以来的第一次设计课程，也是在参加了生产实习后的一次总结。基于在学校学习的专业知识，并结合本专业的发展特色而开设的一项重要的实践学习环节。其目的在于通过课程设计的锻炼，树立正确的设计思想，培养我们认真的科学态度和严谨求实的工作作风。在设计过程中培养我们学生掌握绘图、计算、研究等科学设计方法，提高工程设计计算，锻炼我们分析解决实际问题的能力。

三、本设计的设计任务

1.建设项目：日产3200吨水泥熟料生产线（重点：预热器部分）

2.建厂规模：日产水泥熟料3200吨

3.产品品种：普通硅酸盐水泥

4.生产方法：新型干法回转窑

5.三废处理要求：符合《水泥工业污染物排放标准》（GB4915—2004）

和《工业企业设计卫生标准》（TJ36—79）的规定

四、原料的原始资料(%)

表1.1 原料与煤灰的化学成分(%)

石灰石41.55 2.29 1.86 0.84 50.65 0.76 98.63

砂页岩 2.29 89.03 2.38 2.55 2.18 0.65 99.08

粉煤灰 2.49 52.98 30.29 5.42 4.6 0.51 96.29

铁矿石 2.79 51.39 6.17 30.19 1.86 1.88 94.28

烟煤煤灰0 49 34.09 7.68 2.39 1.6 94.76

设定比例为：石灰石 ----0.844

砂页岩 ----0.090

粉煤灰 ----0.032

铁矿石 ----0.035

山西阳泉无烟煤，收到基元素分析的成分为Mar=8.0%，Aar=19.02%，Car=65.65%，Har=2.64%，Oar=3.19%，Nar=0.99%，Sar=0.51%

五、设计原理和设计内容

（1）设计原理

根据《材料工厂设计概论》和《水泥生产工艺及设备》上的原理对日产3200吨熟料现代化干法生产水泥厂的预热器部分进行初步设计。

（2）设计内容

1）配料计算；

2）生料消耗定额（理论料耗与实际料耗）计算；

3）年产熟料计算（窑年运转率自行拟定）；

4）要求窑尾预热器系统废气量计算

5）各级预热器主要结构参数计算

目录

1 配料计算

1.1煤灰的掺入量……………………………………………

1.2计算干燥原料配合比……………………………………

1.3率值计算……………………………………………………

1.4计算湿原料的配合比……………………………………

2 物料平衡计算

2.1干原料消耗定额计算……………………………………

2.2湿原料消耗定额计算……………………………………

2.3制定物料平衡表…………………………………………

3 废气量的计算

3.1窑尾排出废气量…………………………………………

3.2分解炉内废气量…………………………………………

4 预热器尺寸计算

4.1旋风筒直径及高度……………………………………

4.2旋风筒进风口的形式和尺寸…………………………

4.3排气管尺寸及插入深度………………………………

4.4锥体参数…………………………………………………

5 窑尾工艺流程简介

6 参考文献

7 设计评述与体会

8 致谢

1 配料计算

生料配比计算,经查阅《无机非金属材料工学》如下：

表1 各窑型三率值及熟料热耗表

窑型KH SM IM 熟料热耗（kJ/kg）预分解窑0.86～0.95 2.2～2.6 1.4～1.8 2920～3750

现代立窑0.92～0.97 1.6～2.2 1.1～1.5 3150～5000

干法窑0.86～0.89 2.0～2.4 1.0～1.6 5850～7520 对于分解窑，KH取值为0.86-0.95，SM为2.4-2.8之间，IM为1.4-1.9之间，热耗为2920-3750KJ/Kg，用煤的干燥基低热值大于20900 KJ/Kg。

在水泥熟料生产工艺中，KH取值越大，则硅酸盐矿物中的C

3

S的比例越高，

熟料强度越好。硅率SM除了表示熟料的Si

2O与Al

2

O

3

和Fe

2

O

3

的比例之外，还表

示熟料中硅酸盐矿物熔剂矿物的比例关系，相应的反映了熟料的质量和易烧性。硅率过高则高温液相量显著减少，熟料煅烧困难，C

3

S不易形成；硅率过低则熟料中硅酸盐矿物减少而强度降低，且液相量过多，易出现结大块、结炉瘤、结圈

等，影响操作。铝率值过大，熟料中C

3A多，液相粘度大，物料难烧，不利于C

3

S

的形成，易引起熟料快凝，铝率过低，虽然液相粘度小，液相中质点扩散对C

3

S

形成有利，但C

4

AF量相对较多，窑内烧结范围窄，窑内易结大块，对煅烧不利，不易掌握煅烧操作。

在熟料中掺加石膏煅烧，石膏中的硫对熟料形成有强化作用：SO

3

能降低液

相粘度，增加液相数量，有利于C

3

S 的形成，而且在烧成中可形成硫铝酸钙早强

矿物，对熟料强度是有利的。掺和的石膏，以熟料中含SO

3

1.5%~

2.5%为好。

掺和石膏等矿物的熟料多采用高饱和率、高铝率和低硅铝率的配料方案。

为保证顺利烧成、熟料质量和矿物组成稳定，本设计选的工艺要求为：

KH=0.90±0.02 SM=2.4±0. 1 IM=1.7±0.1;

熟料热耗q=3350kJ/kg熟料；

1.1煤灰掺入量计算

因为选用新型干法窑，采用袋式收尘器。所以可知 S=100%。所以:熟料中的煤灰掺入量：

Ga==