5000噸水泥廠設計論文-資料下載頁

　　

【正文】 890 93五級筒入口1100880五級筒出口1650860 95四級筒入口1800790四級筒出口235076020～40三級筒入口2500675三級筒出口30506505～10二級筒入口3200560二級筒出口3800525一級筒入口4150335一級筒出口4800300高溫風機入口5000290高溫風機出口300280增濕塔入口100260增濕塔出口900130三次風入口200850袋收塵器入口100090袋收塵器出口250075以上數據設定參考池州海螺5000t/d熟料生產線、白馬山5000t/d熟料生產線、東華水泥生產線、臺泥（英德）5000t/d熟料生產線的生產參數以及《新型干法水泥技術原理與應用》和《新型干法水泥生產技術與設備》。窯系統各處溫度及負壓如下：天津院第三代旋風筒總壓降為（4800177。300）Pa，旋風筒單體具有低阻耗，550~650Pa，加上上升連接管道取為（800177。200）Pa，各級壓降取760Pa左右（參考東華水泥公司）窯尾各段分解率表 63 窯尾各段分解率C3旋風筒C4旋風筒C5旋風筒分解爐回轉窯5155705 分解爐設計計算 分解爐設計方案選擇本設計選用天津水泥設計研究院的TDF分解爐，該分解爐已在近60條5000D/T生產線上投入運行，經調試均已達到設計產量，連續運轉。TDF分解爐是在DD爐的基礎上，結合我國原、燃料特點設計開發而成，是天津院的主推爐型。其特點如下：1） 分解爐坐落在窯尾煙室之上，爐與煙室之間縮口在尺寸優化后可以不設調節閥板，結構簡單2） 爐中部設有縮口，保證爐內氣固流產生第二次“噴騰效應”3） 三次風切線入口設于爐下錐體的上部，使三次風渦旋入爐；爐的兩個三通道燃燒器分別設于三次風入口上部或側部，以便入爐燃料斜噴入三次風氣流之中，迅速起火燃燒4） 在爐的下部，圓筒體內不同的高度設置四個喂料管入口，以利物料分散均布及爐溫控制5） 爐的下錐體部位的適當位置設置有脫氮燃燒噴嘴，以還原窯氣中的NOX，滿足環保要求6） 爐的頂部設有氣固流反彈室，Shiite氣固流產生碰頂反彈效應，延長物料在爐內滯留時間7） 氣固流出口設置在爐上錐體部位的反彈室下部8） 由于爐容較DD爐增大，氣流、物料在爐內滯留時間增加，有利于燃料完全燃燒和物料碳酸鹽分解。例如：YXDD爐（引進裝備） m3/t/h，爐內氣流滯留時間（τg），物料滯留時間（τs），固氣滯留時間比（K=τs/τg）。，~，τs12~14s，K在4~5之間，爐內截面風速8~10m/s常規的TDF爐適合煙煤，由于爐容太小，在實際應用中也發現，如果燒的是無煙煤則會導致煤粉燃燒不充分，出現還原氣氛，C5旋風筒內存在部分未燃盡煤的繼續燃燒，預熱器出口CO超標，易出現旋風筒結皮堵塞，所以不適應無煙煤。一般采取加大爐容的措施，天津院也在TDF基礎上開發出多種路爐型以適應無煙煤。本設計燃煤揮發份較高，揮發份在25%以上，并且TDF爐技術比較成熟，所以選用TDF爐，設計時適當加大爐容以保證燃煤充分燃燒。TDF爐結構示意圖如下： 分解爐規格計算分解爐內通過煙氣量分解爐內通過氣體量=分解爐內生料分解產生CO2量+分解爐出口過剩空氣量+分解爐產生理論煙氣量+窯尾廢氣量1） 分解爐內生料分解產生CO2量： mFCO2== kg/kgcl2）分解爐出口過剩空氣量： == kg/kgcl3）分解爐產生理論煙氣量： mFly== kg/kgcl4）窯尾煙氣量 窯尾過剩空氣量： mywg=() = kg/kgcl窯尾理論煙氣量： myly== kg/kgcl窯內生料分解產生CO2量： my CO2== kg/kgcl 窯尾煙氣量：mywf=++= kg/kgcl分解爐內通過總氣體量 mFq= mF++ mFly+ mywf=+++= kg/kgcl分解爐工況下風量 =分解爐內平均溫度取950℃。分解爐直筒部分有效內徑==分解爐有效內徑，m分解爐工況下風量。m3/h分解爐直筒部分截面風速，m/s，取9m/s。要求筒體壁厚度：δ=+2，加上內砌耐火磚總厚度取300mm，則分解爐直筒部分外徑： D=6831+2300=7431mm≈分解爐有效高度：=9=27m分解爐內有效高度，m分解爐直筒部分截面風速，m/s，分解爐內氣體滯留時間，s。固氣滯留比=，為了保證燃料燃盡率，擴大爐容。分解爐有效截面積： == m2分解爐有效容積： ==989 m3相比于池州海螺同規格窯（CZTDF爐容為848m3），加之本設計所采用的燃料為煙煤，完全能夠滿足煤燃燒所需空間。同時可以考慮原煤搭配品質較差的煙煤，最大限度的利用TDF分解爐的潛能和降低成本。分解爐的容積熱負荷 = =105 kJ/(m3h)滿足凈空氣預燃型（NSF、DD等）的容積熱力強度設計參考值：~105 kJ/(m3h)，本設計所選分解爐的容積熱負荷校核正好在這個范圍內，說明該TDF分解爐設計合理，能適應工廠生產要求。分解爐進口直徑 工況下窯尾廢氣流量 = m3/h則分解爐進口內徑== 窯尾廢氣工況風量，m3/h窯尾廢氣進口風速，m/s，一般在30~40m/s間，取35m/s。要求筒體壁厚度：δ=+2，加上內砌耐火磚總厚度取300mm，則分解爐進口外徑： =1906+2300=2506mm分解爐出口直徑分解爐出口煙氣工況流量= m3/h則分解爐出口內徑 ==分解爐出口煙氣工況流量，m3/h，本設計采用雙系列，分解爐有兩個出風口，所以風量除以2。分解爐出口風速，m/s，取20 m/s要求筒體壁厚度：δ=+2，加上內砌耐火磚總厚度取300mm，則分解爐出口外徑： =2578+2300=3678mm分解爐縮口直徑由經驗縮口風速一般為直筒截面風速的2倍（《新型干法水泥技術原理與應用》P124），即為17m/s則縮口內徑： ==加上內砌耐火磚和保溫層厚度，因為縮口出風速比較大，氣流對內壁的磨蝕也較大，加之縮口受力特殊，所以考慮加大耐火磚和鋼板的總厚度以平衡分解爐內各處耐火磚的磨蝕速率。取其厚度為450mm。分解爐縮口處外徑：=4830+2450=5730mm縮口處上下高度 上筒體下縮口高度： H3== 下筒體上縮口高度： H4==分解爐高度HF =直筒部分H1+錐體部分H2參考《水泥生產工藝計算手冊》P180，一般H2=（~1）DF 所以分解爐錐體部分高度：H2== 分解爐直筒部分高度： H1= HFH2==1三次風管直徑工況下三次風流量 = m3/h則三次風管內徑： ==三次風工況流量，m3/h三次風風速，m/s，取30 m/s加上三次風管內砌筑的耐火磚厚度，取300mm。則三次風管外徑： =1660+2300=2260mm1噴煤管直徑 采用氣流輸送泵分別從頭煤倉和尾煤倉向窯頭和分解爐送煤，送煤風速Wm=50m/s，送煤標況風量： Qm== Nm3/kgcl工況下風量： =噴煤管內徑： ==參考《新型干法水泥廠工藝設計手冊》P633，輸送管道壁厚取3m則噴煤管外徑： =182+23=188mm1分解爐進料口直徑進料管處直徑dx（—6m/s），取風速wA=6m/sC4筒出口氣體工況流量：= m3/hC4筒的直徑D=C4旋風筒下料管直徑：dx=(—)D==分解爐進料口外徑：=1000+23=1006mm 旋風預熱器設計計算 旋風預熱器設計方案選擇天津院的第三代TC旋風預熱器采用了分離效率高、結構形式合理270o大蝸殼型式的旋風筒，以高分離效率保證較好的換熱效果。數值模擬研究CFD計算表面，該旋風筒C1分離效率達到94%~96%，其他各級~90%，較第二代（分離效率C1在93%~95%，其他88%）有一定幅度提高，而系統阻力相當。錐體部分偏錐可以有效的防止堵塞，便于清堵。其結構示意如下：旋風筒進口風速對旋風筒的收塵效率影響很大，一般進風口風速提高，收塵效率也提高，但阻力也隨同增加。研究表面，如果風速超過20m/s后，分離效率提高不明顯，而阻力損失卻增加很快。TC型旋風筒進風口風速在15~18m/s。以前旋風筒截面風速設計為3~5m/s，而新型旋風筒風速一般為5~6m/s。利用CFD模擬計算得出，雖然旋風筒結構減小了，但是會引起系統阻力的迅速增加，對節能降耗反而不利。旋風筒出口風速一般為10~20m/s，換熱管道風速一般取12~18m/s。而TC型新型旋風筒出口風速為11~14m/s，~。進風口采用菱形進風口，減小寬高比都可以提高其分離效率、降低壓力損失。確定各級旋風筒分離效率為：C1旋風筒96%，C2旋風筒89%，C3旋風筒87%，C4旋風筒88%，C5旋風筒90%。其中C2級旋風筒取90%的高分離效率主要是為了減輕C1級旋風筒的負荷，因為C1級旋風筒設計分離效率達到96%，在目前是比較高的。表 64 各級旋風筒風速部位C1C2C3C4C5旋風筒有效截面風速m/s旋風筒入口風速m/s旋風筒出口風速m/s連接管道風速m/s————注：參考《新型干法水泥技術原理與應用》P299的池州海螺數據。旋風筒內筒插入深度對旋風筒分離效率影響非常大，插入深度越大，分離效率越高。但其變化規律卻不是線性的，隨插入深度的增加，分離效率的變化率逐漸減小，但壓力損失卻迅速增加。一般來講，內筒的插入深度有三種：第一種是插入深度達到進氣管中心附近；第二種是與排氣管徑相等；第三種是約達到進氣管外緣以下。插入深度深，分離效率高，但阻力損失大，反之內同插入深度小，雖然阻力小，但分離效率低，易造成短路。因此、第一級應插入深些，可大于進風口高度（b），以提高分離效率；中間各級可取b/2，以減少阻力損失；最下級由于氣流溫度較高，除了在材質上進一步改善外，插入深度應適當縮短。但目前材質有了極大的改善因此為了提高分離效率內筒也可以稍深一些。參考《新型干法水泥技術原理與應用》P87—~，C2~~（進風口尺寸長度）。內筒直徑小，帶走的塵粒減少，分離效率提高，但阻力也增大，反之亦然。因此一般內同直徑為筒體直徑D的50~55%。根據 TJ型旋風筒適當增大旋風筒內徑，可以縮短旋風筒內氣流的無效行程，在此取d/D=55%。適當增大旋風筒的高徑比，可以減少氣流的擾動，有利于分離效率的提高，~，C2 ~，C2，C5的分離效率要求較高，在以上參數確定時，取值均偏高于其它兩級。一般要求C1和C5旋風筒有較高的分離效率。對C5旋風筒因其工作溫度在870℃左右，所以高溫下對內筒的腐蝕特別嚴重，且更換維修麻煩。所以C5旋風筒采用新型的耐高溫陶瓷分片內筒，使用是壽命延長，也便于更換。表 65 各級旋風筒比例尺寸級數C1C2C3C4C5旋風筒高徑比H/D內筒插入深度h3/b內筒直徑d/D直筒高度與筒徑的比h1/D錐體高度與筒徑的h2/D 旋風預熱器規格計算C5旋風預熱器C5旋風筒入口煙氣量=分解爐出口煙氣量= kg/kgcl漏風量== kg/kgcl碳酸鹽分解產生CO2量== kg/kgcl通過C5旋風筒的總煙氣量= kg/kgcl通過C5旋風筒煙氣標況流量 = m3/hC5旋風筒筒體直徑： ==旋風筒筒壁包括內砌耐火磚、保溫層和鋼板，壁厚取250mm,則C5旋風預熱器筒體外徑： =6266+2250=6766mm≈旋風筒高度： =6266=12532mm≈。則直筒部分高度： HC5,1=6266=5000mm 錐體部分高度： HC5,2=6266=7500mm參考《新型干法水泥生產技術與設備》P115傾斜角一般在65o~75o，取錐體部分的傾斜角α=71o進風口截面積： == m2有效高寬： ab= a/b=解得： a= b=進風口外徑 aw=2216+2150=2516mm bw=4029+2150=4329mm內筒直徑： dn==6266=3446mm內筒插入深度： HC5,3===換熱管道直徑： ==換熱管道外徑=3710+2150=4010mm換熱管道高度： HC5,4=WC5,4TC5,4==WC5,4換熱管道內氣流速度，m/sTC5,h煙氣通過換熱管道的時間，s。C4級旋風預熱器進入C4旋風筒煙氣量=出C5旋風筒煙氣量= kg/kgcl漏風量=（）=