沈阳建筑大学毕业设计
第四章 烧成车间工艺设计（窑尾部分）
烧成车间是水泥厂最重要的生产车间，水泥熟料的烧成，水泥的生产均在此进行，它是水泥厂的心脏。现代干法水泥厂烧成车间主要有回转窑，预热器，分解炉，冷却剂，收尘器，风机和烟筒等设备。
预分解窑主要包括生料喂料设备，预热器，分解炉，回转窑，排风机，增湿塔，电收尘及回灰系统。
窑外分解窑或称顶分解窑，是一种能显著提高水泥回转窑产量的煅烧工艺设备。其主要特点是把大量吸热的碳酸钙分解反应从窑内传热速率较低的区域移到悬浮预热器与窑之间的特殊煅烧中进行。生料颗粒分散在煅烧炉中，处于悬浮或沸腾状态中，以最小的温度差，在燃烧的同时，进行高速传热过程，使生料迅速发生分解反应。入窑生料的碳酸钙表观分解率，可从原来的悬浮预热器的40-50%提高到85-95%，从而大大减轻了回转窑的热负荷，使回转窑的生产能力成倍增加。自1971年第一台窑外分解建成以来，目前，最大的窑外分解窑的生产能力已达到日产熟料10000吨，窑的运转周期也有提高。
由于窑产量的大幅度提高，减少单位熟料的表面散热损失，因而窑外分解窑的热耗比一般预热窑低3-6%；在投资费用上也比悬浮预热器窑低；由于分解炉内燃烧温度较低，不但降低了回转窑在高温下燃烧所产生的NOx，而且可以使用较差的燃料，因而窑外分解技术的出现，是水泥工业的一次突破。 本设计窑尾部分采用NSF炉+洪堡型悬浮预热器。
4.1评诉和确定生产流程
4.1.1生料喂料系统
它是连接粉磨与煅烧两种工艺过程的中间过程之一。它的主要作用有两点：一是生料的计量，二是生料输送入窑。用于生料计量的设备包括：电子皮带称，螺旋计量称，直接由气力提升泵计量等等。在计量设备使用中，其精度可达到±1-2%，用于输送生料入窑的设备包括螺旋输送机，气力提升泵，斗式提升机。从电耗上看斗式提升机最省，但投资较大；气力提升泵较高，约高5-6m，需单独的喂料楼。从维护上看，气力提升泵最简单，所以国内设计采用最多。从空气量来看，气力提升泵带入最多，所以就系统的综合指标来看，三种均可行。
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流程简诉：经均化和各的生料由分料阀卸出，进入螺旋输送机，然后进入斗式提升机，将生料送入螺旋输送机，由该机将其卸入计量仓。计量仓对生料进行连续测量，不断卸出，再被送入气力提升泵（由罗茨鼓风机提供风力），并由该泵用气力输送到1级预热器的入料口，所余料由中间平衡仓卸下，再由螺旋输送机，提升机重新送入计量仓中。
4.1.2分解炉所需原燃料，空气供应方式
入炉燃烧用空气及窑气流程分类。分解炉可分为四类，即：
燃料空气从窑内通过与窑气一起入炉： 燃烧空气经专设风管引至窑与窑气混合入炉；
燃烧空气经专设风管引进入炉，窑气在窑炉的下部入炉； 燃烧空气用专设风管入炉，窑气不入炉。
四类流程的比较，选用窑气入分解炉方式，并设有三次风管。
优点：① 当入炉窑气温度高于950度时，可给物料升温及分解提供部分热量。 ② 窑气温度比入炉空气高，能稳定气温的波动。 缺点：① 增大了通过分解炉气体的流量。
② 影响分解炉中硫酸盐的分解速率。
③ 影响分解炉内燃料的燃烧速度及发热能力。 ④ 限制了气流含尘浓度的提高。
本设计为NSF型分解炉，选用专设三次风管从冷却剂抽气入分解炉。三次风以强旋流与上升窑气在涡旋室形成迭加湍流运动，强化了粉料的分散与混合。
燃料分别由几个喷嘴自涡旋室顶侧向下斜喷入热气流中进行初步燃烧；再随气流一道进入反应室，反应室底部时主要燃烧区，由于高效混合防止了不完全燃烧，可使空气过剩系数降低15~20%。
生料（自C4）可分两部分加入。上升烟道加入和从反应室锥体部分加入，用以调节气流量的比例，从而不需要在烟道上设置缩口，同时也减少了这一部分的结皮机遇。
4.1.3废气余热利用及收尘
（1）废气处理系统主要作用：
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① 要保证系统废气净化，使之达到国家排放标准。
② 要能够利用余热，分风去原料磨，煤磨系统对原燃料进行烘干。 ③ 要能够顺利将放下的窑灰和废料分别送到生料库和原料磨头仓。 （2）废气处理流程
废气从预热器塔顶由高温风机抽出，在风机出口管道适当的地方进行分（风机入口温度一般在320-360度）其中一部分区原料磨对原料进行烘干，剩余部分进入增湿塔，在增湿塔内对高温废气进行喷水增湿降温，将350度左右废气降温后入汇风箱。在此还要接收由原料磨烘干的一部分废气，然后一同进入电收尘将其净化，经低温风机引入烟尘排入大气，其要求是150mg/Nm3。从电收尘收下来的粉尘比较细，一般都小于20μm，可通过输送设备送入生料均化库。从汇风箱陈降下来的颗粒一般来说大一些，原则上可送生料均化库。亦可送原料磨头仓，而从增湿塔收下来得废灰是湿的。必须送入原料磨头仓重新烘干粉磨。
4.1.4喂煤系统流程
煤粉的精确计量和计量的准确控制i是保证能源消耗安设计要求的重要手段，早在现代化煤粉设备系统中常将煤粉仓置于荷重传感器上，这种设置有两个优点：一是仓内煤粉容易控制；一是可根据仓内没分量自行控制煤粉的生产能力，是煤粉连续运转。
（1）分解炉喂煤
由煤磨风机将煤粉直吹入分解炉。 （2）窑头喂煤
采用三通道喷煤燃烧，设有两台离心式鼓风机分别送净空气和煤粉混合物，一次风总量不超过15%，增加二次风量，帮助窑内煅烧，降低热耗，并提高调节火焰形状和温度分布灵活性。
预热器分解炉大部分采用焊接系统接头，可减少系统漏风量，提高热效率。
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4.1.5绘制烧成车间工艺流程简图
4.2回转窑产量标定
4.2.1回转窑按单位容积产量计算
mv=11.53Dψ0.5185L -0.4814=11.53×4.50.5185 ×62 -0.4814 =3.448757 4.2.2 按经验公式
G=K?D1.5?0.230?4.31.5?127.15 t/h
4-1
4-2
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4.2.3国内外预分解窑回归分析法产量计算公式
G=0.37743 Dψ2.5185L 0.51861 4-3
=0.37743× 37.12388× 8.50261
= 119.1357t/h
经比较分析，确定窑的产量为127.15t/h，回转窑规格为φ4.5×62 ，设备年利用率为82%。
4.2.4核算窑的单位截面产量，单位内表面产量
截面产量校核
mA=0.4806 Dψ0.5185L0.5186=0.4806（4.5-0.15×20.5185620.5186 = 8.599493
=119.0806t/h 内表面产量校核
=0.14568
3.14×4.2×62×0.14568=119.1165t/h
4.3回转窑功率，物料运动速率及负荷率计算
4.3.1回转窑内功率
式中 ---旋窑的需求功率，kw； D---旋窑的衬砖内径； L---旋窑的长度，m；
---旋窑的转速，0.602-3.01，取2.5m/s;
K---系数，K=0.045-0.048.
NO=
252.1549kw 选用电动机功率可计算如下：
N1=K1N0 式中：K1---电动机选用功率；储备系数一般可取出K1=1.15-1.35
N=1.25× 252.1549= 315.1936 kw
4-4 4-5
4-7
4-8
40
4-6