日產(chǎn)5000噸水泥熟料新型干法生產(chǎn)線窯尾系統(tǒng)工藝畢業(yè)設(shè)計(jì)方案

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)方案題 目 5000t/d熟料新型干法水泥廠燒成窯尾系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)學(xué)院材料科學(xué)與工程專業(yè)材料科學(xué)與工程班級(jí)學(xué)生學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師 年三月三十日畢業(yè)設(shè)計(jì)方案學(xué)院 材料科學(xué)與工程 專業(yè) 材料科學(xué)與工程學(xué)生 學(xué)號(hào)設(shè)計(jì)題目5000t/d熟料新型干法水泥廠燒成窯尾系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)一、選題背景與意義1.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀水泥是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展最重要的建筑材料之一，在今后幾十年甚至是上百年之內(nèi)仍然是無(wú)可替代的基礎(chǔ)材料，對(duì)人類生活文明的重要性不言而喻。二十世紀(jì)六十年代至八十年代這二十年中， 國(guó)外水泥生產(chǎn)技術(shù)發(fā)生了重大變革，經(jīng)歷了兩個(gè)發(fā)展階段。第一階段是由濕法或半干法向預(yù)熱器 窯新型干法發(fā)展；第二階段是由預(yù)熱器窯向預(yù)分解窯

2、發(fā)展。至七十年代末，世界上工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家 基本上都完成了這個(gè)轉(zhuǎn)變。自九十年代以來(lái)世界水泥產(chǎn)量平均每年以4%的速度連續(xù)增長(zhǎng)。這種發(fā)展趨勢(shì)今后仍將保持下去。近10年來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家由于各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度減緩，生產(chǎn)成本增高和能源消耗、環(huán)保要求等 各方面原因，水泥生產(chǎn)呈現(xiàn)飽和和縮減態(tài)勢(shì)。而與此同時(shí)，發(fā)展中國(guó)家水泥需求量不斷增大，帶 動(dòng)了那里的水泥工業(yè)的迅猛發(fā)展，特別是東亞、西南亞地區(qū)，1998年亞洲國(guó)家生產(chǎn)的水泥幾乎占到了世界水泥總量的 60%以上。在此期間，發(fā)達(dá)國(guó)家的跨國(guó)公司和集團(tuán)，禾U用他們?cè)谒嗌a(chǎn)技術(shù)和裝備制造方面的優(yōu)勢(shì)以 及在國(guó)際資本運(yùn)作方面的實(shí)力，利用發(fā)展中國(guó)家豐富的原料資源、相對(duì)廉價(jià)的勞動(dòng)力以及

3、資金的 相對(duì)短缺，采取在發(fā)展中國(guó)家投資或合資建廠以及購(gòu)買股權(quán)的辦法，在國(guó)外發(fā)展自己的水泥基地，發(fā)展國(guó)際水泥貿(mào)易取得比在本國(guó)更大的經(jīng)濟(jì)利益，甚至反銷本國(guó)，滿足本國(guó)的水泥消費(fèi)需求。在這方面，日本、韓國(guó)表現(xiàn)得最為明顯。歐洲一些大公司半數(shù)以上產(chǎn)量是在國(guó)外生產(chǎn)的。七十年代我國(guó)陸續(xù)建立了一些立筒預(yù)熱器窯和旋風(fēng)預(yù)熱器窯，并在預(yù)分解的開發(fā)方面燒油燒煤實(shí)驗(yàn)均獲得成功。七十年代末我國(guó)分別從日本、澳大利亞、丹麥等國(guó)引進(jìn)了大、中型的預(yù)分解 窯干法生產(chǎn)成套設(shè)備，并在建成投產(chǎn)后取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)國(guó)外設(shè)備 的消化和國(guó)內(nèi)自行建設(shè)的新型干法生產(chǎn)線的總結(jié)，八十年代初我國(guó)自行設(shè)計(jì)了700t/d熟料生產(chǎn)線的預(yù)

4、分解窯成套設(shè)備，并組織了 2000t/d熟料預(yù)分解窯干法生產(chǎn)線成套設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造和建設(shè)。又將一些濕法或半干法生產(chǎn)的老廠改造成新型干法廠，也都取得了成功。二十世紀(jì)八十年代末， 我國(guó)已建成二十多套 2000t/d新型干法水泥生產(chǎn)線， 通過(guò)引進(jìn)消化國(guó) 外20項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)來(lái)改進(jìn)我們自行開發(fā)的設(shè)備，是我國(guó)2000t/d新型干法水泥生產(chǎn)線漸趨成熟，雙陽(yáng)水泥廠的建成并達(dá)標(biāo)生產(chǎn)就是成熟的標(biāo)志。二十世紀(jì)九十年代初，我國(guó)實(shí)施開發(fā)4000t / d大型新型干法燒成系統(tǒng)。我國(guó)已經(jīng)成為名副其實(shí)的水泥生產(chǎn)大國(guó)，但總體水平不高，不是水泥工業(yè)強(qiáng)國(guó)，其表現(xiàn)有以下的基本特點(diǎn):（1）總產(chǎn)量的生產(chǎn)能力世界第一我國(guó)水泥工業(yè)從1978年

5、至1985年水泥產(chǎn)量由6500萬(wàn)噸發(fā)展到1.45億噸，7年增長(zhǎng)約8000 萬(wàn)噸，平均年增長(zhǎng) 1140萬(wàn)噸；從1985年到1990年水泥產(chǎn)量由1.45億噸到2.1億噸，五年增長(zhǎng) 6500萬(wàn)噸，平均年增長(zhǎng) 1300萬(wàn)噸；從1990年到1995年水泥產(chǎn)量由2.1億噸發(fā)展到4.7億噸，5 年增長(zhǎng)了 2.6億噸，平均年增長(zhǎng) 5000多萬(wàn)噸；從1995年到2000年水泥產(chǎn)量由4.7億噸到20世 紀(jì)末預(yù)計(jì)可達(dá)5.8億噸，5年增長(zhǎng)了 1億噸，平均年增長(zhǎng) 2000萬(wàn)噸。其間，5000噸水泥生料生產(chǎn) 線安裝調(diào)試成功 。2002年，規(guī)劃水泥產(chǎn)量 5.9億噸，實(shí)際生產(chǎn) 7.5億噸；2003年，規(guī)劃水泥產(chǎn) 量7.5億噸

6、，實(shí)際生產(chǎn) 8.5億噸；2004年，規(guī)劃水泥產(chǎn)量 8.5億噸，實(shí)際生產(chǎn) 9.5億噸；2005年, 規(guī)劃水泥產(chǎn)量9.5億噸，實(shí)際生產(chǎn) 10.5億噸。2008年，規(guī)劃12.5億噸，實(shí)際生產(chǎn)13.8億噸。連 續(xù)10年，每年水泥的規(guī)劃目標(biāo)與實(shí)際水泥產(chǎn)量，相差幾乎都在一億噸以上。（2）技術(shù)進(jìn)步步伐加快，但總體技術(shù)水平與世界先進(jìn)水平差距較大。新型干法生產(chǎn)技術(shù)裝備的科研、開發(fā)工作，改革開放以來(lái)飛速發(fā)展。以自行研制開發(fā)、自行 設(shè)計(jì)、自行制造、自行施工安裝的江西水泥廠擴(kuò)建工程的建設(shè)投產(chǎn)，標(biāo)志著我國(guó)水泥工業(yè)進(jìn)入了 一個(gè)新的階段。通過(guò)“六五”、“七五”期間對(duì) 20項(xiàng)水泥生產(chǎn)技術(shù)和裝備的引進(jìn)和消化、吸收， 使我國(guó)在新

7、型干法生產(chǎn)技術(shù)和裝備水平有了更大的提高。2000t/d 條龍引進(jìn)消化吸收示范線（吉林省長(zhǎng)春市雙陽(yáng)水泥廠現(xiàn)吉林亞泰集團(tuán)公司水泥廠）的順利建設(shè)投產(chǎn)并迅速達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)，標(biāo)志著我 國(guó)水泥技術(shù)和裝備、建設(shè)和生產(chǎn)管理水平邁上新臺(tái)階。“八五”期間4000t/d水泥生產(chǎn)線技術(shù)和裝備開發(fā)邁了新的步伐。河北省冀東水泥廠擴(kuò)建工程是以國(guó)產(chǎn)設(shè)備為主的第一條4000t/d熟料示范生產(chǎn)線，設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率近70%，1996年投產(chǎn)很快達(dá)標(biāo)，4000t/d的新型干法水泥生產(chǎn)線技術(shù)和裝備的國(guó)產(chǎn)化已經(jīng)進(jìn)入工程應(yīng)用階段?！笆濉逼陂g新型干法生產(chǎn)更是達(dá)到了5000t/d的生產(chǎn)能力。“十五”后，水泥生產(chǎn)技術(shù)不斷得到改進(jìn)，水泥生產(chǎn)不斷有新的突破。

8、我們的新型干法生產(chǎn)工藝技術(shù)和裝備的研制開發(fā)一直緊跟世界發(fā)展動(dòng)向，并結(jié)合本國(guó)國(guó)情做了一系列卓有成效的工作，取得可喜成果。簡(jiǎn)化流程、高效、大破碎比的單段單轉(zhuǎn)子或雙轉(zhuǎn)子錘式破碎機(jī)的系列開發(fā)和應(yīng)用（最大產(chǎn)量 1200t/d），黏濕物料的齒輥式破碎機(jī)的開發(fā)，大型長(zhǎng)型和圓型預(yù)均化堆場(chǎng)、堆料取料機(jī)機(jī)電一體 化的引進(jìn)技術(shù)的消化吸收開發(fā)工作；新型以擠壓粉磨機(jī)理進(jìn)行高效節(jié)能粉磨的輥式磨、輥壓機(jī)， 已經(jīng)完成開發(fā)和消化工作，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用。生料系統(tǒng)輥式磨產(chǎn)量可達(dá)160t/h。根據(jù)對(duì)未來(lái)15年我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的預(yù)測(cè)表明，未來(lái)15年我國(guó)水泥需求仍將保持較高的增長(zhǎng)速度，特別是對(duì)高標(biāo)號(hào)優(yōu)質(zhì)水泥需求較大，預(yù)計(jì)平均增

9、長(zhǎng)4.5%左右。這樣一種發(fā)展需求和我國(guó)水泥工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀形成明顯的反差。我們決不能以犧牲巨大能源、人力消耗和環(huán)境條件惡化為代價(jià)來(lái)走低水平重復(fù)建設(shè)發(fā)展的老路。因此，國(guó)家建材局針對(duì)我國(guó)水 泥工業(yè)的實(shí)際提出了“由大變強(qiáng)、靠新出強(qiáng)”、“上大改小”以及引導(dǎo)地方水泥工業(yè)健康發(fā)展的“限制、淘汰、改造、提高”的八字方針。我國(guó)水泥工業(yè)將在結(jié)構(gòu)調(diào)整中加快發(fā)展，在發(fā)展中進(jìn) 行結(jié)構(gòu)調(diào)整。（1）大力調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)， 優(yōu)先發(fā)展新型干法生產(chǎn)工藝，用先進(jìn)實(shí)用技術(shù)改造和取代落后工藝。在“十五”期間羅爭(zhēng)使新型干法生產(chǎn)水泥產(chǎn)量再增加5000萬(wàn)噸，爭(zhēng)取每年新增新型干法生產(chǎn)能力1000萬(wàn)噸。與此同時(shí)，繼續(xù)加大對(duì)產(chǎn)品過(guò)剩、污染嚴(yán)重、浪費(fèi)資源

10、、質(zhì)量低劣的小水泥廠的 淘汰力度；完成預(yù)定壓縮技術(shù)落后的水泥生產(chǎn)能力1億噸，并在此基礎(chǔ)上，主要依靠利用經(jīng)濟(jì)的、法律的，輔之以必要的行政手段，繼續(xù)淘汰技術(shù)落后的水泥生產(chǎn)能力50006000萬(wàn)噸，以進(jìn)-步改變我國(guó)水泥工業(yè)結(jié)構(gòu)極不合理的狀態(tài)。(2) 調(diào)整和優(yōu)化企業(yè)結(jié)構(gòu)，按照社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律的相關(guān)法規(guī)進(jìn)行大規(guī)模的資產(chǎn)重組和 企業(yè)整合；優(yōu)先發(fā)展大企業(yè)和企業(yè)集團(tuán)，加大技術(shù)改造的力度，不斷提高企業(yè)在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能 力，不斷壯大其實(shí)力。(3) 面對(duì)國(guó)內(nèi)國(guó)外兩個(gè)市場(chǎng)，建立“產(chǎn)、運(yùn)、銷” 一條龍的生產(chǎn)一一銷售體系，大力探索和 實(shí)踐開發(fā)電子商務(wù)，充分利用信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)開拓市場(chǎng)，降低運(yùn)行的銷售成本，走向市場(chǎng)

11、 銷售帶動(dòng)和決定企業(yè)生產(chǎn)之路。(4) 逐步按照國(guó)際慣例，建立市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下工程建設(shè)總承包制度。進(jìn)一步加大科研和技術(shù) 開發(fā)力度，把水泥裝備國(guó)產(chǎn)化工作矢志不渝地抓下去，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)、精心組織工程建設(shè)、施 工和安裝，抓好試生產(chǎn)管理，進(jìn)一步控制好工程造價(jià)，并把工程質(zhì)量搞上去。2選題的目的及意義目前，用回轉(zhuǎn)窯煅燒熟料的設(shè)備，按生料制備方法有濕法窯和干法窯兩種。由于濕法窯 比新型干法預(yù)熱器窯和預(yù)分解窯燒成熟料的熱耗高，世界各國(guó)水泥工業(yè)都從節(jié)能出發(fā)，濕法窯 所占的比例都在逐漸減少，并對(duì)已有的濕法生產(chǎn)工藝進(jìn)行徹底改造，日本早已不存在濕法生 產(chǎn)。在我國(guó)水泥工業(yè)中，大中型水泥廠的發(fā)展過(guò)去以濕法為主，到十一五末期

12、，我國(guó)已基本淘 汰濕法生產(chǎn)，大型干法生產(chǎn)技術(shù)水平也已處于世界前列。懸浮預(yù)熱器窯是在窯后安裝了懸浮預(yù)熱器，使原來(lái)在窯內(nèi)以堆積態(tài)進(jìn)行的物料預(yù)熱及部分硅酸鹽分解過(guò)程移到懸浮預(yù)熱器內(nèi)以懸浮狀態(tài)進(jìn)行。由于懸浮狀態(tài)的生料粉與1000 C左右的窯尾熱煙氣接觸的面積大，故傳熱速度快、熱效率高。生料粉能在數(shù)十秒內(nèi)從常溫提高到750 C以上，入窯生料的表觀分解率可達(dá)30%-40%，從而大大的減輕了回轉(zhuǎn)窯的預(yù)燒負(fù)擔(dān)，窯產(chǎn)量的以提高；從回轉(zhuǎn)窯窯尾排出的高溫?zé)煔獾臒崃磕艿玫胶芎玫睦?，出預(yù)熱器的廢氣溫度可降低到 350-400 C,熟料的單位熱耗可大大降低，且出預(yù)熱器的廢氣還可用于烘干含6%-8%水分的物料。這些優(yōu)點(diǎn)隨

13、著窯體尺寸的增加而更加顯著，因此懸浮預(yù)熱器窯從五十代初期出現(xiàn)后，得到 迅速發(fā)展，并在水泥生產(chǎn)中占據(jù)了絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。懸浮預(yù)熱器窯的特性主要取決于同它配套的懸浮預(yù)熱器的特性，而各種懸浮預(yù)熱器的特性 有取決于它的結(jié)構(gòu)及熱交換方式。構(gòu)成各種懸浮預(yù)熱器的熱交換單元設(shè)備有旋風(fēng)筒(包括管道) 及立筒(渦室)兩種。所有懸浮預(yù)熱器都是有這兩種熱交換單元設(shè)備中的一種單獨(dú)組成或兩種混 合組成。懸浮預(yù)熱器窯的種類較多，洪堡型、蓋波爾型和多波爾型是具有代表性的三種懸浮預(yù)熱器：表1三種懸浮預(yù)熱器按制造廠商命名分類按交換方式分類按預(yù)熱器組成分類洪堡（Hmboldt） 史密斯（F.L.Smidth ） EVS/SVS 維達(dá)格（

14、Wedag）同流熱交換為主型以數(shù)級(jí)旋風(fēng)筒組合蓋波爾（Gepol）ZAB普列洛夫（Prerov）逆流熱交換為主型以立筒為主組合多波爾（Dpol ） 米亞格（Miag ）混流熱交換型旋風(fēng)筒與立筒（或渦室）混合組合 預(yù)分解窯是在預(yù)熱器窯基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它是在懸浮預(yù)熱器窯的懸浮預(yù)熱器與回轉(zhuǎn)窯 之間增設(shè)分解爐，在解爐中加入占總用量50%-60%的燃料，使燃料燃燒的過(guò)程與生料碳酸鹽分解的吸熱過(guò)程在懸浮狀態(tài)或沸騰狀態(tài)下迅速進(jìn)行，從而使入窯生料的分解率從懸浮預(yù)熱窯的 30-40%提高到85%-90%，使窯的熱負(fù)荷大為減輕，窯的壽命延長(zhǎng)，爾窯的產(chǎn)量卻可成倍增長(zhǎng)。 與懸浮預(yù)熱器窯相比，在單機(jī)產(chǎn)量相同的條件下，預(yù)

15、分解窯具有窯的體積小，占地面積減小， 制造、運(yùn)輸和安裝較易，基建投資較低，且由于一半以上的燃料是在溫度較低的分解爐內(nèi)燃 燒，產(chǎn)生有害氣體 NOx較少，減少了對(duì)大氣的污染。預(yù)分解窯的窯型很多，早期研究成功的SF、RSP、MFC、KSV等類型分解爐，近年來(lái)為了進(jìn)一步降低能耗，各種類型的預(yù)分解窯都有進(jìn)一步的發(fā)展。如：改進(jìn)分解爐的結(jié)構(gòu)向高效化方 向發(fā)展；采用五級(jí)及低壓損的高效旋風(fēng)筒；重視劣質(zhì)燃料的應(yīng)用和環(huán)境保護(hù)的要求；完善旁路 放風(fēng)設(shè)施以擴(kuò)大原料的適應(yīng)性等。到目前為止，國(guó)際上各種類型的分解爐已有30多種，按分解爐區(qū)氣流流場(chǎng)分類，基本上可以分為以下五類：1旋流或旋流-噴騰疊加流場(chǎng)類：有 SF、NSF、C

16、SF、Co-SF、MB等。2噴騰或復(fù)合噴騰流場(chǎng)類：有KSV、NKSV、ILC、SLC等。3流化床-懸浮層疊加流場(chǎng)類：有 MFC、NMFC、CFB等。4懸浮層流場(chǎng)類：有：P-AS、P-AS-LC、P-AT、PR、PR-SFM 等。5爐內(nèi)燃料在凈三次風(fēng)旋流流場(chǎng)內(nèi)預(yù)燃類：有RSP、GG、EVS-PC等。通過(guò)這次設(shè)計(jì)我對(duì)水泥預(yù)熱器和分解爐有了一個(gè)更深的了解，對(duì)燒成設(shè)備進(jìn)行了更深的探 討。把自己的眼光由局部轉(zhuǎn)向整體，對(duì)工廠的整體布局有了一個(gè)了解。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，摒棄了以 前那種只參觀不動(dòng)手的習(xí)慣，真正的體會(huì)到了作為一個(gè)探索者的快樂(lè)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)強(qiáng)化自己對(duì) 基本知識(shí)和基本技能的理解和掌握，培養(yǎng)我們收集資料和

17、調(diào)查研究的能力，一定的方案比較、 論證的能力，一定的理論分析與設(shè)計(jì)運(yùn)算能力，進(jìn)一步提高應(yīng)用計(jì)算機(jī)繪圖的能力以及編寫編制能力。 另外對(duì)培養(yǎng)我們獨(dú)立思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為今后工作做好技術(shù)儲(chǔ)備，都具有十分重要意義二、設(shè)計(jì)內(nèi)容（1） 根據(jù)水泥預(yù)熱器和分解爐相關(guān)期刊書籍及所學(xué)知識(shí)，在老師的指導(dǎo)下完成5000t/d熟料燒成 窯尾系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)。（2）完成工藝過(guò)程中的物料平衡計(jì)算。（3）計(jì)算出水泥燒成設(shè)備參數(shù)計(jì)算并做出設(shè)備型號(hào)的選擇。（4） 根據(jù)CAD及所學(xué)知識(shí)在老師指導(dǎo)下繪制出5000t/d水泥生產(chǎn)工藝流程的圖紙折合1#圖5張。（5）撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書。三、設(shè)計(jì)方案（1） 參考課本及相關(guān)水泥資料，在以

18、前學(xué)習(xí)知識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)水泥生產(chǎn)及5000t/d水泥燒成窯尾 系統(tǒng)進(jìn)一步了解。（2）通過(guò)資料查閱及燒成窯尾系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)，了解窯尾系統(tǒng)的新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝、生產(chǎn)技術(shù)和發(fā)展水平及設(shè)計(jì)過(guò)程中所涉及的工藝、設(shè)備選型計(jì)算；確定設(shè)計(jì)方案。（3）了解各設(shè)備的功能及工廠整體的工藝流程。經(jīng)分析對(duì)比及反復(fù)考慮選定預(yù)熱器和分解爐工藝流程如圖1所示：圖1預(yù)熱器和分解爐工藝流程全廠工藝流程圖:(4) 在老師指導(dǎo)下完成工藝過(guò)程中的物料平衡計(jì)算。(5) 通過(guò)實(shí)習(xí)觀察各種水泥燒成設(shè)備的結(jié)構(gòu)、型號(hào)，并參考文獻(xiàn)在老師的指導(dǎo)下完成燒成窯尾 工藝的整體布局及各設(shè)備分布的設(shè)計(jì)。(6) 用計(jì)算機(jī)CAD完成5張1#圖紙并對(duì)圖紙進(jìn)行說(shuō)明。四、參考文獻(xiàn)1于潤(rùn)如， 嚴(yán)生水泥廠工藝設(shè)計(jì)北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，1995.7: 196-2393 姜洪舟無(wú)機(jī)非金屬材料熱工設(shè)備，第2版武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2009.5： 26-844 Nancy J. Sell" and Fritz A. Fischbach. Pelletizing