水泥烧成系统热工计算书.doc

1、水泥烧成系统热工计算书水泥烧成系统热工计算书- 2 - 泰安中意粉体热工研究院目 录第一章 参数选定 .41.1 空气过剩系数 .41.2 温度参数 .51.3 有关物质量的确定 .81.4 入窑生料分解率 .101.5 系统表面散热损失 QBSR .101.6 旋风筒的分离效率及匹配 .11第二章 配料方案 .112.1 原燃材料化学成份 .112.2 煤的工业分析 .122.3 熟料率值、热耗设定 .122.4 煤耗及煤灰掺入量 .122.5 配料计算 .122.6 熟料率值及矿物组成 .122.7 料耗 .132.8 物料平衡表 .14第三章 系统熟料形成热 QSH 的计算 .143.1

2、 公式法 .143.2 理论计算法 .143.3 结论 .20第四章 燃料燃烧计算 .204.1 燃料的元素分析 .204.2 燃料的应用基低位发热量 .204.3 每 KG 燃料燃烧空气消耗及烟气组成 .214.4 燃料的理论燃烧温度 TRS 的计算 .22第五章 生料在预热器系统中的灼烧基平衡 .255.1 已知条件 .255.2 窑尾飞灰的烧失量 LFFH.255.3 平衡计算 .265.4 出系统飞灰的计算 .285.5 各旋风筒进口物料的烧失量 .29第六章 回转窑系统热工计算 .306.1 平衡范围及基准 .30水泥烧成系统热工计算书- 3 - 泰安中意粉体热工研究院6.2 物料平

3、衡 .306.3 热量平衡 .356.4 平衡计算表 .43第七章 回转窑系统气体量及温度确定 .447.1 系统各部位气体量的确定 .447.2 系统各部位温度的确定 .477.3 系统各部分风量的确定 .61第八章 悬浮预热器的理论设计 .618.1 旋风筒设计所需结构参数 .618.2 悬浮预热器结构参数确定 .648.3 旋风筒间连接风管设计 .648.4 分解炉、混合室设计 .65水泥烧成系统热工计算书- 4 - 泰安中意粉体热工研究院第一章 参数选定1.1 空气过剩系数 1.11 由热工系统工程P435 知部分厂的过剩空气系数见表 1-11.12 回转窑内的空气过剩系数 1：常熟水

4、泥厂 1.4/1.1525 米窑加装分解炉设计计算书（以下简称设计计算书）选定 1=1.05；计算手册P171 选定 1= 1.15；计算手册P353 表 1215 选定 1= 1.101.25；考虑到设计计算书为 1975 年资料，时间较久，数据的可比性较差，因此以计算手册数据做为选用依据，选定 1=1.15各部位气体过剩空气系数反求结果表 11LZ项目 JD NG炉列 窑列JX YF SC YX XHC1 筒出口 1.404 1.258 1.467 1.284 1.358 1.129 1.299 1.372 1.67C2 筒出口 1.331 1.184 1.368 1.225 1.274

5、1.090 1.190 1.291 1.42C3 筒出口 1.257 1.133 1.287 1.179 1.207 1.079 1.14 1.265 1.37C4 筒出口 1.184 1.096 1.220 1.126 1.166 1.075 1.09 1.25 1.32C5 筒出口 1.04 1.22 1.25炉出口 1.1840 0.982 1.220 1.04 1.19窑尾出口 1.23 1.252 - 1.070 1.050 1.15 1.374 1.241.13 回转窑尾（烟室）的空气过剩系数 2设计计算书选定 2=1.20；工艺设计P218 选定 2=1.05；水泥厂工艺设计概论

6、P140 表 562 的设计的操作参数选定 2=1.1； 由表 3-1 知，各部位气体过剩空气系数反求结果中 2 的平均值为： 2=（1.230+1.252+1.070+1.050+1.15+1.374+1.24）7=1.195设计计算书为 1975 年资料，时间较久，数据的可比性较差，水泥厂工艺设计数据为新疆厂的测定数据，可比性较由表 1-1 小，因此以表 1-1和水泥厂工艺设计概论的平均值做为选用依据，取 2=1.20;1.14 分解炉内的空气过剩系数 3设计计算书选定 3 =1.25；计算手册P171 选定炉内燃料燃烧的空气过剩系数 3=1.17；计算手册P183 表 618 喷腾分解炉

7、的空气过剩系数 3=1.05水泥烧成系统热工计算书- 5 - 泰安中意粉体热工研究院1.25;设计计算书为 1975 年资料，时间较久，数据的可比性较差，因此以计算手册的数据做为选用依据，取 3=1.16;1.15 预热器的过剩空气系数 Y工艺设计P218:每级旋风筒漏入空气量为理论空气量的 5%。水泥厂工艺设计参考书P234:第四级筒至第一级筒按每上升一级筒新增风量 510%考虑过剩空气系数。水泥厂工艺设计概论P140 表 562 为日产 2000 吨 RSP 窑设计的操作参数，其预热器的过剩空气系数见表 1-2日产 2000 吨 RSP 窑设计的操作参数表 1-2部 位 C4 出口 C3

8、出口 C2 出口 C1 出口 排风机入口过剩空气系数 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4其中： 为输送生料气力提升泵带入空气与理论空气量之比，计算为 0.0902。由表 1-2 可以得出，日产 2000 吨 RSP 窑预热器过剩空气系数是按预热器每上升一级新增漏风量 5%来考虑过剩空气系数。 由表 1-1 求得预热器各部位过剩空气系数的平均值见表 1-3部分厂预热器各部位过剩空气系数的平均值表 1-3部 位 C5 出口 C4 出口 C3 出口 C2 出口 C1 出口过剩空气系数 1.138 1.169 1.213 1.266 1.36 设计计算书选定各级旋风筒的过剩空气系数 1#为 1

9、.30、2#为1.35、3#为 1.40，即按预热器每上升一级新增漏风量 5%考虑过剩空气系数。 考虑现在生产实际情况，预热器系统漏风量控制在 14%以内，其中五级、四级的漏风量各为 2.0；三级、二级的漏风量各为 3；一级双筒漏风量为 4.0；确定各级旋风筒的过剩空气系数见表 1-4：预热器的过剩空气系数设定值表 1-4部 位 C5 进口 C5 出口 C4 出口 C3 出口 C2 出口 C1 出口过剩空气系数 Xi 1.176 1.196 1.216 1.246 1.276 1.3161.2 温度参数1.21 入窑煤粉温度 tr 参照工艺设计P217，取 tr40。1.22 系统一次空气温度

10、 tk1工艺设计P217 ， tk1=36;水泥工业热工设备P124，t k1=30。水泥烧成系统热工计算书- 6 - 泰安中意粉体热工研究院通常条件下,环境空气温度取 20,经风机后温度有所提高,故取 tk1=30。1.23 入炉三次风温度 tlsk3大窑门罩技术的出现，三次风从篦冷机中部转为窑门罩抽取，使入分解炉的三次风温和入窑煅烧的二次风温基本相等，三次风温的提高，有利于分解炉内燃料的燃烧，相应提高了入窑物料分解率。 济南大学对浩良河水泥有限责任公司 2000t/d 生产线热工标定：三次风由窑头罩抽取，温度为 855。 河北太行 2000t/d 熟料新型干法生产线，三次风取风口从篦冷机热

11、室中部移至窑头罩，三次风温度由 740750上升到 840860。 济南大学对鲁南水泥有限公司 2 条 2000t/d NSP 窑生产线热工标定：入炉三次风温度分别为 862和 854。 浙江江山虎球水泥有限公司 1000t/d 熟料新型干法生产线烧成系统控制参数与控制实例：入炉三次风温分别为 850950和 900。 部分企业的入炉三次风温度见表 1-5：部分企业三次风温（）表 1-5-1 JD NG LZ JX YF SC YX 华新 鲁南 双阳 福建 张店 平均715 803 742.5 740 710 890 735 793 866 649 793.5 734.5 764 德州晶华集团

12、大坝有限公司 2500t/d 熟料新型干法生产线热工标定：部分水泥厂入炉三次风温：表 1-5-2项目 BMC CJ SHDGZB3号QLS1 号 QLS2 号 大坝厂 平均标定产量 2511 2143 2155 2242 2261 2309 2862 -入炉三次风温 887 937 878 958 913 901 905 911分析以上数据：数据的三次风大部分抽自篦冷机，风温普遍偏低。其他五组数据，三次风抽自窑头罩，与现工艺生产实际情况相符，故： 385406825490873895130958.1lskt 故确定三次风温 tlsk3=850。1.24 熟料出冷却机时的温度 tSh由 HX 篦

13、冷机图纸提供的参数知，篦冷机出料温度 tSh = 65+环境温度，按夏季温度 35计，熟料出冷却机温度为 tSh= 65+35=100（）。(2)由 工艺设计 P245 表 730 知:篦冷机出料温度为 100因此，取 tSh= 100（）1.25 入冷却机空气温度 tbrk水泥烧成系统热工计算书- 7 - 泰安中意粉体热工研究院由热工系统工程P389 表 3-2-28 可知，入冷却机空气的温度为环境温度，参照工艺设计，考虑到空气是经风机鼓入冷却机，其温度比为环境温度稍高，因此取 tbrk30（ brk=1.165Kg/m3）。1.26 出预热器废气温度 tf设计采用五级悬浮预热器（双一筒），

14、出预热器废气温度根据新型干法水泥技术原理与应用P287 得部分厂家出预热器废气温度：见下表 1-6：表 1-6名称 JD-NSF NG-MFC JX-RSP SC-ILC YX-DD CZ-TDF TL-NST气温 350 329 390 330 348 331 329飞灰温 346 310 390 330 348 - -结合现在实际生产情况，当设有五级悬浮预热器时，废气温度一般控制在 350左右，因此，取出预热器废气温度 tf=350。1.27 系统漏风温度 tLk由热工系统工程P389 表 3-2-28 可知,系统漏风的温度为环境温度,因此取系统漏风温度为通常状况的环境温度即 tLk=20

15、。1.28 冷却机余风的温度 tbpk工艺设计P218 ，取 tbpk220。水泥杂志 19996预分解窑熟料热耗的影响因素和降低的途径提供 8 个厂的余风温度为：238、221、332、206、198、138、250、213，其平均数为 224.5。 由热工系统工程P380 得部分厂篦冷机废气温度见表 1-7：部分厂出篦冷机废气温度（ ）表 1-7厂别 JD NG LZ JX YF SC YX废气温度 176 200 231 270 226 260 206平均值 224综上述取 tbpk=220。1.29 入预热器生料温度 ts生料入预热器采用提升机，入预热器生料温度按 30考虑即 ts=3

16、0。1.210 出窑熟料温度 trsh 由热工系统工程P437 得部分厂出窑熟料温度的平均值为 1361.78,取 trsh=1360,见表 1-8。部分厂出窑熟料温度 表 1-8厂别 JD NG LZ JX YF SC LN SY XJ反求值 1365 1360 1311 1420 1300 1380 1400 1320 1400水泥烧成系统热工计算书- 8 - 泰安中意粉体热工研究院平均 1361.781.211 部分分解生料入窑温度 tyjs 预分解窑生产工艺的最大特点是约 60%的燃料在分解炉内燃烧，一般入窑生料温度可达 830850，分解率达 90%以上； 由热工系统工程P437 得

17、部分厂部分分解生料入窑温度，见表 1-9：部分厂部分分解生料入窑温度 表 1-9厂别 JD NG LZ JX YF SC YX XH测定值 858 858 865 800 865 860 863 852 834平均 850因此，取部分分解生料入窑温度 tyjs=800。1.212 入分解炉生料的温度 tsrl由工艺流程知：入分解炉生料的温度 tsrl 为 C(n1) 级旋风筒的出料温度。由热工系统工程P427 得部分厂入炉生料温度 tsrl 见表 1-10,其平均值为 763,参照张店厂温度参数设定，取 tsrl=750。部分厂入分解炉生料的温度 表 1-10厂别 JD NG LZ JX YF

18、 SC YX XH测定值 710 715 740 820 810 781 769 760平均 7631.3 有关物质量的确定1.31 入冷却机冷空气量 Vbrk：水泥厂工艺设计P245：V brk2.12.3（Nm 3/Kgsh）；水泥厂工艺设计P217：V brk2.14（Nm 3/Kgsh）；计算手册P198 ： Vbrk1.62.2（Nm 3/Kgsh）；水泥199810篦冷机的更新技术提供: V brk2.56（Nm 3/Kgsh）；水泥厂工艺设计概论P155：V brk22.8（Nm 3/Kgsh）；水泥工业热工设备P106 提出：我国四台预分解设备的篦冷机风量为： 2.58、2.5

19、8、2.605、2.468，取平均数为 Vbrk2.558（Nm 3/Kgsh）；由热工系统工程P380 得部分厂篦冷机冷却风量见表 3-11。以上数据的平均值为 2.28（Nm 3/Kgsh）。上述企业基本采用第二代篦冷机,本设计拟采用第三代充气梁式篦冷机,其冷却风量较第二代要小,故取 Vbrk=2.1(Nm3/Kgsh)。篦冷机冷却风量表（Nm 3/Kgsh）水泥烧成系统热工计算书- 9 - 泰安中意粉体热工研究院表 1-11厂别 JD NG LZ JX SC YX CZ 三代TL 三代冷却风量 2.58 2.58 2.605 2.468 2.5454 2.5669 2.111 1.908

20、平均 2.55755 2.00951.32 燃料比水泥厂工艺设计P217 指出：回转窑：分解炉47:53 。水泥工业热工基础P124 指出：回转窑：分解炉40:60 。计算手册P182 ：当采用 AS 型窑时,分解炉用燃料占 5565%。水泥厂工艺设计概论P160 指出:对于直径 3m 以下的小窑，因窑的热效率低，分解炉与窑的燃料比为 55:45 或 50:50。综上述，分解炉与窑的燃料比为取为 60:40 即 mlr：m yr=60：40。1.33 分解炉漏风占分解炉燃料燃烧用理论空气用量的 4%。1.34 窑尾飞灰量 myfh由热工系统工程P429 得部分厂窑尾飞灰量见表 1-12：部分厂

21、窑尾飞灰量反求值 （Kg/Kg sh）表 1-12厂别 JD NG LZ JX YF SC YX XH反求值 0.244 0.202 0.282 0.268 0.2419 0.2263 0.260 0.2259平均 0.2438由上表取 myfh =0.25（ Kg/Kgsh）。1.35 入窑风量比工艺设计取：一次风：二次风：漏风29:64:7；水泥热工设备取：一次风：二次风：漏风15:80:5；计算手册P176:预分解窑采用篦冷机时,一次风的比例为 0.12-0.18；计算手册P176 表 614 指出:预分解窑采用篦冷机时的计算取值为 0.1-0.5(考虑操作富裕) ，取 0.15。综上述

22、：取入窑风量比为：一次风：二次风：窑头漏风15:80:5。1.36 分解炉风量比由热工系统工程P359 得部分厂的分解炉风量比，见表 1-13：部分厂的分解炉风量比表表 1-13厂别 JD NG LZ JX YF YX XH送煤风 9189 3458 2551.3 900 2064 740 2236三次风 134590 61373 80348.4 50525 37437 42080 13918比值（% ） 6.8274 5.6344 3.1753 1.7813 5.5133 0.0176 16.0655水泥烧成系统热工计算书- 10 - 泰安中意粉体热工研究院平均 5.5735%由上述参数选定

23、知分解炉漏风占分解炉内燃料燃烧用理论空气用量的4%，即送煤风与三次风占分解炉内燃料燃烧用理论空气用量的 96%，由此得三者间的比例为：入炉风：三次风：漏风=5:91:4。1.4 入窑生料分解率由热工系统工程P435 得部分厂入窑生料分解率，见表 1-14：部分厂入窑生料分解率 表 1-14厂别 JD NG LZ JX SC YX CZ 平均值测定值 96.38 95.80 - - 83.82 93.26 96.5 93.152反求值 96.40 93.20 91.75 91.30 87 88.50 - 91.358平均值 96.39 94.5 91.75 91.30 85.16 90.88 9

24、6.5 92.255因此参照上表取 =95%。1.5 系统表面散热损失 Qbsr由计算手册P108 表 4-23 知，预热预分解窑向外散热占总热耗量的8-15%（预热预分解窑包括窑体、预热预分解系统、三次风管、篦冷机）；由水泥19982从 4 台 2000t/d 预分解窑热工标定来探讨新一代2000t/d 预分解窑的技术指标 知部分厂窑系统散热的数据，见表 1-15。由水泥19996预分解窑熟料热耗的影响因素和降低途径载七家工厂窑系统散热占总热支出的比例分别为：10.7%、11.7%、13.4%、14.2%、18.6%、15.3%、8.77% ，平均为 13.239%。热工系统工程P389 载

25、部分厂系统散热数据见表 1-16。上述资料可看出系统表面散热损失占总热支出的比例为：=(8+15+9.978+13.239+9.5875)/5 = 11.565 = 11.169%综上，系统表面散热损失 取平均值 Qbsr=11%QZR（KJ/Kg sh）。5 台 2000t/d 窑系统散热表 1-15 厂别 表面散热 总热支出 所占比例 平均江西 448.44 3801.73 11.80鲁南 373.51 4050.36 9.22双阳 397.13 3421.87 11.61新疆 251.78 3312.29 7.60洪堡 287 2970 9.669.978%部分厂系统散热表 1-16 厂别 JD NG LZ JX YF SC YX