水泥廠回轉窯畢業(yè)設計開題報告

1、<p>　　畢業(yè)設計（論文）開題報告</p><p>　　設計（論文）題目： 2500t/d預分解窯生產線總體設計 </p><p>　　及窯尾車間的工藝設計 </p><p>　　專業(yè)（年級、班）： 02級材料1班 </p><p>　　學 生 姓 名 ：

2、 </p><p>　　指 導 教 師 ： </p><p><b>　　文獻綜述</b></p><p>　　1.1 國內外研究現(xiàn)狀及分析</p><p>　　1.1.1 水泥的發(fā)展及現(xiàn)狀</p><p>　　水泥是建筑工業(yè)最主要的基礎材料之一，在公路、橋梁、大壩

3、、隧道、機場碼頭、工業(yè)與民用建筑等多方面得到了大量地使用，己成為人類社會現(xiàn)代化物質和文化生活不可替代的基礎，對人類文明發(fā)展直到重要的促進作用。經過近2個世紀的發(fā)展，世界水泥工業(yè)取得了舉世矚目的成績，生產技術不斷進步，單位產品的能源消耗不斷下降，自動化、現(xiàn)代化程度不斷提高，環(huán)保設施日益完善。我國水泥工業(yè)在進人20世紀80年代后，也得到很大發(fā)展，自1985年以來，產量穩(wěn)居世界第一，但存在總量過剩、結構性矛盾突出、工藝裝備落后、環(huán)境污染嚴重、

4、工廠效益低下等問題。目前國家正通過“上大改小”等一系列措施對水泥工業(yè)進行宏觀調控，以期使我國水泥工業(yè)的產業(yè)及產品結構向合理的方向發(fā)展，同時進一步節(jié)約能源，改善環(huán)境，提高整個行業(yè)的經濟和社會效益。因此，在未來的若干年內，我國水泥工業(yè)將由數(shù)量型增長轉向質量效益型增長。[1]</p><p>　　1.1.2 水泥煅燒技術及SP、NSP技術</p><p>　　自1824年英國人阿斯普丁(J-AS

5、Pdin )首先獲得波特蘭水泥專利權以來，水泥鍛燒技術不斷改進，經歷了普通回轉窯、機械立窯、立波爾窯等的發(fā)展，直至20世紀50年代初懸浮預熱器窯出現(xiàn)，為熟料鍛燒開辟了一條新的技術思路。而上世紀70年代初出現(xiàn)至今仍在快速發(fā)展的以懸浮預熱和窯外分解相結合的新型干法水泥生產技術，為大幅度降低熱耗及水泥生產的大型化、高效化發(fā)展開辟了成功的道路。懸浮預熱窯(SP)的特點是:在縮短回轉窯筒體的條件下，用多級懸浮預熱器代替部分回轉筒體，使窯內以堆積態(tài)

6、進行的氣固換熱過程一部分轉移到預熱器內在懸浮狀態(tài)下進行。生料粉能夠與從窯內排出的熾熱氣流充分混合，氣固兩相接觸面積大，傳熱速率快、效率高，因此有利于窯系統(tǒng)生產效率的提高和熟料燒成熱耗降低。[2]</p><p>　　預分解窯(NSP)是在SP窯技術基礎上的一次飛躍，其特點是在懸浮預熱器和回轉窯之間增加了一個分解爐作為窯系統(tǒng)的第二熱源，使燃料燃燒的放熱過程與生料的碳酸鹽分解的吸熱過程，在懸浮態(tài)或流態(tài)化條件下極其迅速

7、地進行，不僅避免了窯內傳熱差的弊病.減輕了回轉窯的熱力強度負擔，還使入窯生料的碳酸鹽分解率從SP窯的40%左右提高到85%到95%，大幅改善回轉窯的熱工性能，使窯的生產能力成倍增長，因此，在生產效率、產品質量、能源消耗、襯料壽命和環(huán)境保護諸方面，都表現(xiàn)出更加優(yōu)越的性能。預分解窯己成為國際公認的代表當代最高技術水平的水泥緞燒方法。它是以懸浮預熱和窯外分解技術為核心，把現(xiàn)代科學技術和工業(yè)生產最新成就，廣泛地應用于水泥生產全過程，徹底改變了濕

8、法、老式干法、半干法回轉窯以及立窯生產等傳統(tǒng)生產方法的弊端，且有利于資源和能源及其它工業(yè)廢渣的再利用及消解工業(yè)與生活垃圾，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。</p><p>　　懸浮預熱器(Suspension Preheater，簡稱SP)和窯外分解爐(New Suspension Preheater，簡稱NSP)的出現(xiàn)是水泥工業(yè)上一次突破性的技術革命。從發(fā)展歷程上來看SP窯是NSP窯的基礎，NSP窯則是SP窯的進一步發(fā)展和完善

9、。懸浮預熱器從根本上改變了氣流和生料之間的傳熱方式。試驗、計算都表明它的傳熱面積和傳熱系數(shù)分別較傳統(tǒng)的回轉窯提高了2400倍和13-23倍。這樣使窯的傳熱能力大大提高，初步改變了預熱能力和燒結能力不相適應的狀況。這時入窯CaCO3表觀分解率可達40%-50%，但SP窯存在著電耗高、結皮堵塞、窯內熱負荷大、運轉率低等缺點。只有NSP技術的出現(xiàn)才使預分解技術趨于成熟。該技術的主要特點是，全部熱量中只有40%供給回轉窯，其余的熱量供給快速分解

10、爐.隨后發(fā)明的多種分解爐是使生料在懸浮或沸騰狀況下高度分散于特殊的分解爐中，以最小溫度差在燃料無焰燃燒的同時，進行高速傳熱，使入窯CaCO3的表觀分解率達到80%-95%本上解決了預燒能力和燒結能力的不足的矛盾，從而使窯的生產能力成倍增加，窯熱負荷大大降低，使得NSP窯在熱耗、生產稱定性、投資、NOx排</p><p>　　1.1.3 懸浮預熱和預分解技術發(fā)展的主要五個階段:</p><p&g

11、t;　　第一階段:50年代初期至70年代初期，為懸浮預熱技術誕生與發(fā)展階段。</p><p>　　1932年丹麥史密斯(F. L. Smidth)公司獲得了利用懸浮預熱原理的多級旋風預熱器的專利權。1953年第一臺工業(yè)應用的旋風預熱窯由德國漢堡(Humboldt)公司研制成功，并正式投入生產。隨后，各種類型的懸浮預熱窯相繼出現(xiàn)，特別是在60年代發(fā)展迅速并日趨大型化，最大的懸浮預熱器窯于1972年由日本川崎公司為宇

12、部水泥公司建成，窯徑達6m左右，單機日產達5000t以上，據(jù)不完全統(tǒng)計，至70年代初期，世界上的各種懸浮預熱窯共有近600臺之多。本階段是懸浮預熱窯的誕生、成熟和發(fā)展時期。至70年代初期預分解窯誕生以來，隨著預分解窯的發(fā)展，懸浮預熱窯逐漸被預分解窯所代替.我國對懸浮預熱技術的研究起步亦早，于1958年在上海天祥水泥廠進行第一臺四級旋風預熱器的工業(yè)實驗，并于60年代在太原水泥廠建成第一臺旋風預熱窯。</p><p>

13、;　　第二階段:70年代初期至中期，為預分解技術誕生和發(fā)展階段。</p><p>　　1964年德國多德豪森(Dottenhausen)水泥廠在懸浮預熱器的中間級喂入含油頁巖的生料，提高了入窯分解率，開始了預分解技術的先例。1971年日本IH工公司與秩父水泥公司共同開發(fā)了第一臺使用高級燃料的SF窯(Suspension Preheater-Flash Furnace)。第一臺SF窯誕生之后，日本各種類型的預分解窯

14、相繼出現(xiàn)(如MFC爐一1971年; RSP爐-1972年; KSV爐-1974年;以后陸續(xù)出現(xiàn)的SLC爐、Prepol爐、Pyroclon爐等等)在此期間，分解爐都是以重油為燃料，爐子的熱力強度高，爐容偏小，并且爐子結構大多僅依靠“旋流氣“噴騰”、“流態(tài)化”、“懸浮”等單獨效應來完成氣固分散、混合、換熱等過程。因此，分解爐的功能及對中、低質燃料的適應性較差。盡管如此，預分解窯與其它各種干法窯型相比所展現(xiàn)的良好性能，深受用戶青昧，發(fā)展十分

15、迅速.我國預分解窯的研制開發(fā)工作也是從70年代開始的，先是以油為燃料，1976年在四平石嶺水泥廠建成第一臺SF窯，隨后轉入以煤為燃料的各種類型預分解窯的研制、開發(fā)和建設，邁出了我國當代水泥工業(yè)科技進步的步伐。</p><p>　　第三階段:70年代中、后期，為預分解技術完善、提高階段。</p><p>　　1973年國際爆發(fā)石油危機之后，原來以石油為燃料研制開發(fā)的分解爐難以適應，從而通過總

16、結、改進，各種第二代、第三代的改進型分解爐應運而生。例如:N-SF爐、CFF爐、高徑比(H/D)增大的MFC爐及N-MFC爐等的出現(xiàn)即為典型代表。分解爐是預分解技術的核心?，F(xiàn)己開發(fā)出幾十種各具特色的分解爐。這些改進型或新型分解爐，不僅增大了爐容，在結構上也有很大的改進。為了提高燃料燃盡率，延長物料在爐內的滯留時間，許多分解爐結構采用了“旋流-噴騰”、“流態(tài)化-懸浮”或雙噴騰等迭加效應，以改善和提高分解爐的功效。預熱器是預分解技術的基礎及

17、關鍵技術環(huán)節(jié)，因此，為了握高其單位熱效率、降低阻力、節(jié)約能耗，人們在預熱器上做了很多工作。如采用各具特色的折流板、導向板、撒料器、軸流器等結構形式，以使旋風筒的技術性能不斷完善。日本(工HI)公司研制的軸流式旋風筒。丹麥Smidth公司開發(fā)的旋風筒，進口形式及錐體形狀均有改變，并且旋風筒直徑減小，內筒縮短并加粗，阻力僅相當于原來的三分之二以下。宇部式低壓損旋風筒， M-SP懸浮預熱器系統(tǒng)都達到了高效低阻的目的.在回轉窯方面，某些公司的發(fā)

18、展趨勢是向長徑比縮小方向發(fā)展。如洪堡</p><p>　　第四階段:80年代，為懸浮預熱和預分解窯技術日趨成熟，全面提高階段。</p><p>　　隨著生產經驗的積累和預分解技術的提高，更為重要的是為了降低綜合能耗和生產成本，由第三階段的單純爐型和結構的改進，發(fā)展成為對預分解窯全系統(tǒng)的旋風筒一換熱管道-分解爐-回轉窯-冷卻機(簡稱筒、管、爐、窯、機)等五位一體化的優(yōu)化組合，以體現(xiàn)NSP技術

19、的綜合效益。以及與之配套的耐火、耐熱、隔熱、耐磨材料的制造技術，自控技術，環(huán)保設施等整體改進開發(fā)階段。高新技術的應用和水泥鍛燒理論的進一步發(fā)展，對成套裝備開發(fā)進行科技攻關、設計、設備制造和建設。</p><p>　　第五階段:20世紀90年代至今，為水泥工業(yè)向“生態(tài)環(huán)境材料型”邁進。</p><p>　　目前，國際上配有新型分解爐、高效低損旋風筒、新型高效冷卻機和縮小長徑比(L/D)的兩支

20、點短窯等一系列先進技術裝備的帶有五級或六級預熱器的預分解窯系統(tǒng)。日產能力達5000t/d, 7000t/d, 9000t/d, 10000t/d等規(guī)模的生產線超過80條，正在興建的最大生產線為12000t/d。國際水泥技術不斷發(fā)展，體現(xiàn)的綜合指標以及與我國新型干法水平的比較見表1-1。同時，隨著人類對保護地球環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展迫切性認識的迅速的增強，國外許多水泥公司大力推進廢棄物替代自然資源的工作，并實現(xiàn)“清潔生產”。紛紛向“生態(tài)環(huán)境

21、材料型”轉型，發(fā)揮水泥特有環(huán)保功能。國際水泥工業(yè)在環(huán)保、廢渣、工業(yè)及生活垃圾綜合利用等方面，均以達到相當高的水平。目前世界上至少有100多家水泥廠用了可燃廢棄物，如日本36家水泥廠中有一半處理各種廢棄物;瑞士Holcin公司和法國Lafarge公司可燃廢棄物替代率分別達80%和50%以上;美國大部分水泥廠利用可燃廢棄物鍛燒水泥。國外一般替代率達到10%^-20%。采用“替代資源、能源、降解利用工業(yè)、生活廢棄物為人類社會造福成為國際水泥發(fā)

22、展的時尚。[3]</p><p>　　1.2 課題的研究意義</p><p>　　我國自1976年第一臺預分解窯投產以來，迅速制定了發(fā)展以新型干法水泥生產為主導的水泥工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和一系列方針政策。我國新型干法水泥生產進入了大型化和國產化的成熟階段;我國技術人員己經比較熟練地掌握了新型干法水泥生產技術;新型干法生產工藝和裝備研制開發(fā)工作也取得了長足進步，為我國干法水泥生產技術的發(fā)展莫定了良好

23、的基礎;我國新型干法水泥技術雖然開發(fā)較早，總的來說我國大多數(shù)水泥企業(yè)技術落后，裝備陳舊，從70年代至今我國水泥工業(yè)布局和比重上仍以低產、較多消耗、污染較嚴重的小規(guī)模水泥企業(yè)為主。要改變這種狀況，建設大型新型千法生產線，充分消納廢棄物實現(xiàn)水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展是一條有效途徑。</p><p>　　目前，我國水泥產量位居世界第一，年產量已達7億噸以上，但是新型干法水泥產量不足總量的14%到目前為止，在線生產的日產700t

24、以上的預分解窯僅有223 條。這些生產線的技術裝備、管理水平及許多技術經濟指標同國際先進水平相比也有相當?shù)牟罹?。新型干法企業(yè)之伺生產狀況好壞，技術、裝備、管理水平高低以及各種技術經濟指標也存在著參差不齊狀況，差距較大。日產700t-2000t級預分解窯生產線己基本實現(xiàn)了國產化，主要技術經濟指標達到的水平如表1-1[4]</p><p>　　當今國外水泥工業(yè)的發(fā)展動態(tài)如下:</p><p>

25、　　(1)最大限度減少粉塵、NOx、SOX.重金屬等對環(huán)境的污染;</p><p>　　(2)實現(xiàn)高效余熱回收，最大程度減少水泥電耗;</p><p>　　(3)不斷提高燃料的替代率，最大程度減少水泥熱耗;</p><p>　　(4)開發(fā)生態(tài)水泥，減少自然資源的使用量;</p><p>　　(5)運用信息技術，創(chuàng)新各種工藝過程的專家系統(tǒng)和數(shù)字

26、神經網(wǎng)絡系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程診斷和操作，保證水泥生產穩(wěn)定和良好的質量。進行科學管理和商務活動是近年來國外水泥工業(yè)在信息化、自動化、網(wǎng)絡化、智能化領域中所進行的主要工作。</p><p>　　在新世紀中，一方面加大產業(yè)結構調整力度，加速發(fā)展新型干法生產;另一方面新型干法企業(yè)也必須加速科技進步，進一步進行技術改進與改造，重視環(huán)境保護，國家制定的《中國建筑材料工業(yè)跨世紀發(fā)展戰(zhàn)略》明確提出了大力發(fā)展預分解及當代先進工藝技術，力

27、爭在21世紀30年代實現(xiàn)水泥工業(yè)現(xiàn)代化的宏偉目標。據(jù)測算，2005年全國回轉窯水泥需要量約為2.4-2.5億噸，而目前產量只有1.3億噸左右。十五期間國家著力推進一批新型干法水泥項目，使十五期間新型千法水泥產量年均增長1000萬噸，力爭到2005年新型干法水泥產量達到2億噸，2010年新型干法水泥產量達到3億噸，2020年使新型干法水泥產量占水泥總產量的比重達80%左右。新型干法窯的發(fā)展空間很大。以日產2000t規(guī)模預分解生產線為代表的

28、干法生產工藝技術在國內得到迅速發(fā)展，在充分吸取國外先進預分解窯的技術思路及國內己投產的2000t/d的設計和生產實踐經驗的基礎上，通過整體優(yōu)化和創(chuàng)新使2000t/d級水泥生產線的各項技術經濟指標進一步提高，達到2500t/d的規(guī)模。預分解窯是新型干法水泥生產的核心裝備，具有廣泛的高新技術內涵。本課題重點放在預分解窯系統(tǒng)中的旋風</p><p>　　目前我國水泥工業(yè)存在的主要問題是:淘汰小水泥的任務相當艱巨;我國水

29、泥工業(yè)總體經濟指標與世界平均水平有很大差距(見表1-1)。特別是在環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展方面，存在的問題較為嚴重.應該指出:發(fā)展大型化新型干法水泥和充分消納廢棄物是實現(xiàn)綠色水泥工業(yè)和可持續(xù)發(fā)展的必由之路。新世紀水泥工業(yè)，必將發(fā)展成為綠色的、同地球環(huán)境相容的“生態(tài)環(huán)境材料型”產業(yè)群。[5]</p><p><b>　　工藝設計方案</b></p><p>　　2.1設計內容與

30、方法</p><p>　　2.1.1設計指導原則</p><p>　　本課題是結合冀東水泥廠第二期工程進行現(xiàn)場調研。從系統(tǒng)工程的角度對冀東水泥廠各個單元系統(tǒng)及其相互間的影響進行了詳細的研究和論述。與同類廠家的相關情況進行對比，分析研究現(xiàn)有方案的合理性及選用數(shù)據(jù)，確定了設計的方法。此外對預熱器結構參數(shù)對工作性能的影響也給予了定量分析。</p><p>　　新型于法生產

31、線燒成系統(tǒng)是由預分解系統(tǒng)、回轉窯、冷卻機、燃燒器并配以合理可靠的動力裝置構成一個配置好的燒成系統(tǒng)，必須具備較低的動力消耗、較低的系統(tǒng)能耗及對原燃料和生產操作控制過程有較寬的適應性燒成系統(tǒng)作為整條生產線的核心，工藝系統(tǒng)的配置同時兼顧理論研究成果和生產實踐經驗，盡量選用目前最先進又可靠的裝備，保證了系統(tǒng)技術指標的先進性;在工藝流程的設計上，巧妙利用兩條生產線的裝備互為備用，如人窯喂料提升機、生料均化庫、生料磨、煤磨等都實現(xiàn)了互相備用，大大提

32、高了系統(tǒng)運轉的可靠性，提高生產線的運轉率。</p><p>　　綜合考慮各單機設備與整個系統(tǒng)的匹配問題，以達到控制整體技術性能的目的。其中，各單體設備技術性能的把握和控制，不能只是停留在壓力降、分離效率、停留時間等方面，還應深入考慮和控制相關的宏觀技術指標和微觀現(xiàn)象在系統(tǒng)的設計過程中，要注意單體設計的最優(yōu)化必須服從總體最優(yōu)原則:</p><p>　　(1)為了保證預熱器系統(tǒng)局部結構不發(fā)生積

33、料和堵料，需要特殊的結構約束。如為了保證物料的順暢流動，帶料管道的傾斜角要大于物料的休止角等。</p><p>　　(2)對于旋風筒筒體，為了延長內筒的使用壽命，減少含塵氣體對內筒的直接沖刷磨損，其進口內側要避開內筒。</p><p>　　(3)為了保證預熱器和換熱管道結構合理，符合一定的經驗要求，尚有一系列經驗的結構控制參數(shù)要求。</p><p>　　(4)系統(tǒng)內

34、熱交換過程要符合能量傳遞準則、動最傳遞準則、質量傳遞準則、化學反應準則等一系列準則。</p><p>　　(5)參數(shù)群的意義準則門如:在計算過程中，所有的結構參數(shù)、操作狀態(tài)參數(shù)等應該有意義。[6]</p><p>　　設計內容：擬建一座日產2500噸熟料的水泥廠。生產品種:強度等級為42.5的普通硅酸鹽水泥占75%，強度等級為42.5的Ⅱ型硅酸鹽水泥占25%。其中包括：總體設計；窯尾車間的

35、工藝設計。</p><p>　　設計基礎數(shù)據(jù)、原料：</p><p>　　表2-1 基礎數(shù)據(jù)、原料表</p><p>　　2.2 設計中應注意的問題</p><p>　　本課題結合當?shù)厥袌鲂枨蟆⑸a條件、經濟效益的綜合因素確定生產規(guī)模為日產2500噸熟料。在現(xiàn)有的技術條件下考慮人才的層次采用旋風筒預分解爐加回轉窯干法生產。在設計中要考慮下面一

36、些因素：</p><p>　　2.2.1 壓力損失</p><p>　　壓力損失是氣體介質在流經旋風預熱器過程中形成的，是動量傳遞的結果。旋風預熱器壓力損失的大小直接影響到生產成本的大小和經濟效益的好壞。開發(fā)設計時，在保證其它性能指標和技術參數(shù)的條件下，壓力損失應盡可能地設計得低。</p><p>　　2.2.2 分離效率</p><p>　

37、　預分解系統(tǒng)內各級旋風筒的分離效率直接影響到系統(tǒng)內的物料分布和換熱效率，因此在設計過程中，必須進行嚴格的把握和控制。根據(jù)研究，各級旋風筒的分離效率對預熱器系統(tǒng)的熱效率的貢獻是不同的。在綜合考慮預熱器系統(tǒng)壓力損耗最低，熱效率最高，用材最省，框架布置最合理和工藝過程順暢的基礎上，利用非線性規(guī)劃的方法，得出各級旋風筒分離效率大小順序。</p><p>　　2.2.3 氣體停留時間與固體停留時間之比k</p>

38、<p>　　氣體(固體)的停留時間Tg( Ts)是指氣體(固體)流經反應器時所需的平均停留時間。由于氣相中的固體受到重力場、慣性力場、流體湍動等影響，在反應器內，固體粉料的停留時間往往較氣體的停留時間長(kT =Ts/Tg>1)氣固停留時間的長短及其分布特性主要取決于設備結構和操作狀態(tài)。預熱器系統(tǒng)旋風筒的主要作用是完成氣固分離，故對其氣固停留時間不作特殊要求。對于分解爐，主要承擔燃料的燃燒、物料的均勻分散和碳酸鹽的分

39、解等綜合任務因此，在分解爐的設計過程中，要針對燃料的燃燒特性和碳酸鈣的分解特性，對分解爐的進風、進煤、進料方式和結構形式及操作參數(shù)等方面采取合理的措施，以保證有足夠的物料停留時間，滿足燃料的燃燒和碳酸鈣的分解要求。</p><p>　　2.2.4 漏風對預分解窯系統(tǒng)性能的影響</p><p>　　預分解系統(tǒng)中各級旋風筒錐部料管的內串漏風和外漏風，均會對系統(tǒng)造成不利影響，因此，必須進行嚴格控

40、制。料管內串風或外漏風會導致系統(tǒng)內物料循環(huán)量的增加，導致系統(tǒng)內部不均勻的物料分布，嚴重時會造成系統(tǒng)內部流體的湍動和塌料問題，直接影響系統(tǒng)的換熱效率。隨著漏風量的不斷增大，旋風筒的阻力降開始較為緩慢，當達到一定數(shù)值，將會大幅降低。隨著進口風速的降低，漏風量的影響程度相對于高進C1風速有所降低。為了能夠控制預熱器系統(tǒng)內部物料的分布，確保系統(tǒng)換熱效率，加強預熱器系統(tǒng)各料管的鎖風是相當重要的。</p><p>　　2.2

41、.5 流場對預分解窯系統(tǒng)的性能影響</p><p>　　對分解爐來說，流場的不均勻將會導致爐內其它物理場(如壓力場、濃度場、溫度場)的不均勻，甚至造成分解爐內部存在強烈的回流區(qū)，導致局部積料和溫度場不均勻，給操作和控制帶來許多難以逾越的技術問題因此，一個結構合理的分解爐必須具備的條件有:氣流場及壓力場分布應均勻合理，不應產生增加爐內物料返混的強旋和大區(qū)域回流區(qū);濃度場分布應趨于均勻.不應在爐內形成過濃和過稀相區(qū)

42、，更不應該產生局部堆料或死區(qū);反映化學反應過程和傳熱能勢的溫度場應均勻，不應產生局部高溫和過熱問題。另外，除分解爐結構設計外，分解爐用燃燒器的結構形式，燒嘴數(shù)量及其布局也對分解爐性能有相當重要的影響。如使燃料在爐內合理分布、混合，完全擴散、燃燒是保證爐膛內溫度分布均勻的關鍵。</p><p>　　2.2.6 旋風筒長問題</p><p>　　在旋風筒的設計過程中，為了克服“龍卷風”的風尾

43、進人旋風筒的錐部集料管日處，將收集下來的物料再次卷起，隨著中心匯核風帶出旋風筒，造成旋風尾進人旋風筒的錐部集料管口處，將收集下來的物料再次卷起，隨著中心匯核風帶出旋風筒，造成旋風筒分離效率降低一般情況下，在旋風筒的設計過程中常采用如下的技術施加以解決:</p><p>　　(1)使得旋風筒的長度大于旋風自然長，避免一次卷吸問題;</p><p>　　(2)在旋風筒錐部采用隔離膨脹倉技術:&

44、lt;/p><p>　　(3)在錐部合適的位置采用隔離板技術。采用何種技術克服旋風筒內部“龍卷風”造成的二次卷吸問題，主要取決于各旋風筒的工作條件。</p><p>　　2.2.7 爐內的湍流度場</p><p>　　湍流度表征了流體的湍動程度湍流度值越大，流體脈動程度越高，越有利于燃燒過程中的混合、擴散和分解反應的進行。而一般的工業(yè)管道其湍流度值僅為5%-7%。<

45、;/p><p>　　2.2.8 海拔的考慮</p><p>　　大氣環(huán)境壓力直接影響到燒成系統(tǒng)內的燃燒、換熱和氣相擴散過程。為了確保成系統(tǒng)的可靠性，對于海拔高度超過600 m以上的燒成系統(tǒng)，必須進行海拔高度校正，以適應大氣壓力變化的要求。</p><p>　　2.2.9 適應性考慮</p><p>　　為了使設計的預分解系統(tǒng)能夠更好地適應原燃料

46、的要求，在系統(tǒng)的開發(fā)過程中還必須結合具體的工程設計條件，對原燃料進行全面的設計工作。首先在預分解系統(tǒng)內燃料必須完全燃燒。要考慮以下因素：</p><p><b>　?。?） 煤粉的燃燒</b></p><p>　　煤粉的燃燒過程較復雜，基本經歷由預熱-干燥-揮發(fā)分析出、揮發(fā)份著火-碳粒預熱與著火點燃料的燃燒。煤粉的揮發(fā)分均為長碳鏈碳氫化合物，其燃燒的速度非常快。在燃燒

47、的過程中常伴有鏈式反應。揮發(fā)分的燃燒放出的熱量用于提升溫度，為碳粒著火提供條件。</p><p>　?。?）碳粒的著火溫度與著火</p><p>　　對于分解爐來說，要想使得揮發(fā)分燃燒后留下的碳粒連續(xù)穩(wěn)定地著火，只有當爐溫達到碳粒的著火溫度后才能著火燃燒，且其放熱速度應該大于吸熱源造成的散熱速度。碳粒的著火溫度，不是燃燒物的固有特性，而是隨著分解爐(反應器)的壁溫的變化而變化對于揮發(fā)分低、

48、燃燒活化能大的無煙煤，在強烈吸熱源的存在下，不利于碳粒的著火和燃燒。因此，在分解爐的設計過程中，要針對煤種的不同，采用合理的結構設計來加以控制。如對于燃燒活性較好、極易燃燒的煤種，為了防止燃燒嘴附近出現(xiàn)局部過熱問題，在分料的過程中，要及早地在燃燒區(qū)引人吸熱源— 生料，以控制燃燒速度對于煤質較差和燃燒活性較低的煤種，為了能夠讓其連續(xù)穩(wěn)定地燃燒，必須控制生料不能過早地進入燃燒區(qū)，以確保燃燒過程穩(wěn)定。</p><p>

49、<b>　?。?）碳酸鹽的分解</b></p><p>　　其分解反應的速度主要受碳酸鹽礦物形成的地質年代和形態(tài)，以及碳酸鹽物料的加工過程與程度(如細度、形狀、級配等)和分解爐內的氣氛有關。根據(jù)碳酸鹽分解反應的縮核模型和熱力學條件，可推導出碳酸鹽分解反應所需的時間。強化碳酸鹽分解的措施有:提高爐內反應溫度;降低二氧化碳的分壓或濃度;提高生料粉磨細度。</p><p>

50、　　2.2.10 預熱器整體框架的布置與優(yōu)化設計</p><p>　　根據(jù)預熱器系統(tǒng)設計的控制指導思想，不難獲得理想的預分解系統(tǒng)設計然而，理想的預分解系是全方位的，除技術性能外，還涉及到預熱器板架的優(yōu)化設計。在布置的過程中，如何為預熱器框架的結構設計創(chuàng)造條件，也是裝備技術開發(fā)工作的重要方面為此在框架的設計控制卜，采用多立柱(12根立柱)、精簡梁(梁的最大跨距<7.8 m)的設計方案，在增加框架穩(wěn)定性的同時

51、，達到節(jié)約框架用材的目的。</p><p>　　2.2.11 分解爐性能分析及生產能力</p><p>　　分解爐內的氣流運動，有四種基本形式:即渦旋式、噴騰式、懸浮式及流化床式。在這四種型式的分解爐內，生料及燃料分別依靠“渦旋效應”、“噴騰效應”、“懸浮效應” 和“流態(tài)化效應”分散于氣流中。由于物料之間在爐內流場中產生相對運動，從而達到高度分散、均勻混合和分布、迅速換熱、延長物料在爐內的

52、滯留時間，達到提高燃燒效率、換熱效率和入窯碳酸鹽分解率的目的。[7]</p><p>　　預分解窯是當代水泥工業(yè)用于鍛燒熟料的最為先進的工藝裝備，具有高效、優(yōu)質、低耗等一系列優(yōu)良性能。它的誕生和發(fā)展把現(xiàn)代水泥工業(yè)生產推進到一個嶄新階段，代表著國際水泥工業(yè)的先進水平。其特點主要有三個方面:已使在結構方面，它是在懸浮預熱窯的懸浮預熱器與回轉窯之間，增設了一個分解爐，承擔了原來在回轉窯內進行的碳酸鹽分解任務;二是熱工方

53、面，分解爐是預分解窯系統(tǒng)的“第二熱源”，將傳統(tǒng)上全部由窯頭加入燃料的做法，改變?yōu)樯俨繌母G頭加入，大部分從分解爐內加入，從而改善了窯系統(tǒng)內的熱力分布格局;三是工藝方面，熟料鍛燒工藝過程中耗熱最多的碳酸鹽分解過程，移至分解爐內進行之后，由于燃料與生料粉混合均勻，燃料燃燒熱及時傳遞給物料，使燃燒、換熱及碳酸鹽分解過程都得到優(yōu)化，使熟料鍛燒工藝更完善。分解爐是預分解系統(tǒng)中的十分重要的設備，是一個伴有熱量、質量、動量傳遞和化學反應的多相反應器。它

54、承擔預分解系統(tǒng)中繁重的燃燒、換熱和碳酸鹽分解任務。這些任務能否在高效狀態(tài)下順利完成，主要取決于生料與燃料能否在爐內很好的分散、混合和均布;燃料能否在爐內迅速地完全燃燒，并把燃燒熱及時地傳遞給物料;生料中的碳酸鹽能否迅速地吸熱、分解，逸</p><p>　　在熟料鍛燒過程中，生料組分中碳酸鹽含量(約占量74%-79%)最多、分解耗熱量最大(約占總耗熱量50%-60%).碳酸鹽分解過程(理論上純碳酸鹽在8900oC，

55、分壓達101.3kPa即1 atm時，吸熱反應耗熱為1660kJ/kgCaCO3 )對濕法窯及傳統(tǒng)千法窯來說，全部是在窯內堆積狀態(tài)進行;而立波爾窯及旋風預熱器窯則相當一部分移到窯外，入窯碳酸鹽分解率可達到30%-50%預分解窯的碳酸鹽分解率可達90%左右。同時，由于分解爐內生料穎粒處于懸浮狀態(tài)，顆粒之間難以緊密接觸，因而新生態(tài)的CaO難以同其他礦物組分進行固相反應，入窯后己經高度分解的高溫生料快速升溫又緊密接觸，固相反應多點發(fā)生、迅速進

56、行，形成一個比較集中的固相反應帶，使固相反應放熱更有利于物料的進一步升溫燒結。如圖2-1所示。[9]</p><p><b>　　圖 2-1</b></p><p>　　2.3 設計任務要求</p><p>　　2.3.1 完成設計說明書一份（60-120頁）。</p><p><b>　　主要內容包括：<

57、;/b></p><p>　　主要工藝參數(shù)的選擇。</p><p>　　(2)配料方案的選擇及計算。</p><p>　　(3)物料平衡計算。</p><p>　　(4)堆場，儲庫的選型計算。</p><p>　　(5)全廠主機設備的平衡計算及主機設備的選型。</p><p>　　(6)窯

58、尾系統(tǒng)的主輔機設備的選型計算。</p><p>　　2.3.2 完成窯尾系統(tǒng)的工藝布置圖一套。</p><p><b>　　主要包括:</b></p><p>　　主要平面的布置圖及基礎圖，必要的剖面圖。</p><p><b>　　(2)工藝設備表。</b></p><p&g

59、t;　　(3)非標準件圖若干張。</p><p>　　(4)設備定貨單若干張。</p><p>　　2.3.3翻譯有關的英文文章（不少于１萬單詞）。[10]</p><p><b>　　三﹑進度</b></p><p>　　第1—2周： 工廠實習。</p><p>　　第3—4周： 搜集有關的數(shù)據(jù)

60、資料。寫開題報告。</p><p>　　第5—6周： 查閱資料，工藝論證，配料計算，物料平衡計算，設備選型等。按對設計說明書的要求，寫出設計說明書初稿。</p><p>　　第7—11周：繪制工藝布置草圖。</p><p>　　第12—15周：繪正式圖。</p><p>　　第16周：整理、撰寫正式設計說明書。周末交正式圖和設計說明書。&l

61、t;/p><p>　　第17周：準備答辯。</p><p>　　第18周：畢業(yè)答辯。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 柯友良. 淺 談水泥工業(yè)的發(fā)展趨勢.水泥工程 2001年 第五期 </p><p>　　[2] 武漢工業(yè)大學北京研究生部《NSF, MFC,

62、SLC, RSP型四種預分解窯的技術分析</p><p><b>　　與評價》1990</b></p><p>　　[3] 劉述祖編著.水泥懸浮預熱與窯外分解技術社，1995 湖北:武漢工業(yè)大學出版</p><p>　　[4] 天津水泥工業(yè)設計院.國內外水泥工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與展望. 北京:中國建材.2003(1)</p><p&

63、gt;　　[5] 陳全德.新型干法是建設“生態(tài)環(huán)境材料型”水泥工業(yè)的切入點和支柱.北京:</p><p>　　中國水泥，2002 (6) (7)</p><p>　　[6] H. Ramesohl. Modification of CIMA' S Plant kiln No. 1 to increase</p><p>　　prodcation Capac

64、ity from 1200 to 2700t/d.KHD Symposium.1995</p><p>　　[7] 周沛編著.水泥鍛燒工藝與設備.湖北:武漢工業(yè)大學出版社，1993</p><p>　　[8] 胡道和.水泥工業(yè)熱工設備 .武漢：武漢工業(yè)大學出版社，1992</p><p>　　[9] 鄭啟權，盧仁紅，周華，高恩榮，韓雪峰.銅陵海螺10000Ud熟料生