無機非金屬材料工藝設(shè)計

1、3.4 熟料燒成一、熟料燒成系統(tǒng)的開展二、預(yù)分解窯系統(tǒng)的設(shè)計1 預(yù)分解窯系統(tǒng)的開發(fā)2 預(yù)分解窯系統(tǒng)的工藝特點3 回轉(zhuǎn)窯4 分解爐5 懸浮預(yù)熱器6 熟料冷卻機三、窯產(chǎn)量的標(biāo)定.5 旋風(fēng)預(yù)熱器5.1 預(yù)熱器概述5.2 旋風(fēng)筒的改良5.3 旋風(fēng)預(yù)熱器規(guī)格確實定5.4 旋風(fēng)筒的選型5.5 預(yù)熱器技術(shù)性能要求及布置.5.1 預(yù)熱器概述懸浮預(yù)熱技術(shù)：使低溫粉體物料均勻分散在高溫氣流中，在懸浮形狀下進展熱交換，得到迅速加熱升溫。懸浮預(yù)熱器：旋風(fēng)預(yù)熱器及立筒預(yù)熱器，立筒預(yù)熱器已趨于淘汰，預(yù)分解窯采用旋風(fēng)預(yù)熱器。預(yù)熱器的作用：充分利用回轉(zhuǎn)窯及分解爐排出的熾熱氣流中所具有的熱焓加熱生料， 使之預(yù)熱并部分碳酸鹽分解

2、，然后進入分解爐或回轉(zhuǎn)窯內(nèi)繼續(xù)加熱分解。旋風(fēng)預(yù)熱器的熱交換單元設(shè)備：主要是旋風(fēng)筒及各級旋風(fēng)筒之間的聯(lián)接納道換熱管道。預(yù)熱器的功能：使氣、 固兩相能充分分散均布、 迅速換熱、高效分別。 三個功能的高效化，可最大限制地提高換熱效率， 為全窯系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)、 高效、 低耗和穩(wěn)定消費發(fā)明條件。.早期懸浮預(yù)熱器綜合分類表這些懸浮預(yù)熱器大多是20世紀(jì)五、六十年代研制開發(fā)，在各種類型的懸浮預(yù)熱窯及80年代初期的各種預(yù)分解窯上廣泛運用。 早期各種懸浮預(yù)熱器表示圖.旋風(fēng)預(yù)熱器旋風(fēng)預(yù)熱器的優(yōu)點：熱效率高，普通情況下生料可預(yù)熱至800，碳酸鈣表觀分解率達30以上，熱耗較低。預(yù)分解窯窯尾系統(tǒng)：由多級旋風(fēng)預(yù)熱器組合而成，普通

3、多采用四級或五級旋風(fēng)筒。假設(shè)原料或燃料中堿、氯、硫超越一定限制后，可采用一級或二級預(yù)熱器，或者增設(shè)旁路系統(tǒng)，使部分窯尾廢氣不經(jīng)旋風(fēng)預(yù)熟器而排出(經(jīng)冷卻和凈化后排入大氣)，以減輕堿、氯、硫的危害。 旋風(fēng)筒換熱單元功能構(gòu)造表示圖.5.2 旋風(fēng)筒的改良1老式旋風(fēng)筒阻力較大的主要緣由： A 旋風(fēng)筒進口切向氣流與筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)氣流的碰撞干擾； B 筒內(nèi)自在旋轉(zhuǎn)流與強迫旋轉(zhuǎn)流使氣固兩相流的流場不斷變化； C 氣流在旋風(fēng)筒錐體部位轉(zhuǎn)向上升； D 旋風(fēng)筒內(nèi)壁與兩相流的摩擦損失等。2降低旋風(fēng)筒壓損的對策： a 降低旋風(fēng)筒內(nèi)氣流旋轉(zhuǎn)速度； b 縮短氣流在旋風(fēng)筒內(nèi)的無效行程； c 減少進口氣流與回流沖撞； d 減少氣流不

4、用要的攪動。.3采取的措施加阻流型導(dǎo)流板；設(shè)置偏心內(nèi)筒( 扁圓內(nèi)筒)或靴形內(nèi)筒；采用大蝸殼內(nèi)螺旋入口構(gòu)造；適當(dāng)降低氣流入口速度；蝸殼底面做成斜面；旋風(fēng)筒采用傾斜入口及頂蓋構(gòu)造；加大內(nèi)筒面積；縮短內(nèi)筒插入深度；適當(dāng)加大旋風(fēng)筒高徑比；旋風(fēng)筒下部設(shè)置膨脹倉。.4新型旋風(fēng)筒 新型旋風(fēng)筒構(gòu)造表示圖新型高效低壓損旋風(fēng)筒設(shè)計原那么：降低旋風(fēng)筒阻力.TC型高效低壓損旋風(fēng)筒構(gòu)造特點：采用三心 270 大蝸殼，擴展了大部分進口區(qū)域與蝸殼，減少了進口區(qū)渦流阻力；大蝸殼內(nèi)設(shè)有螺旋構(gòu)造，可將氣流平穩(wěn)引入旋風(fēng)筒，物料在慣性力和離心力的作用下到達筒壁，有利于提高物料分別效率；進風(fēng)口尺寸優(yōu)化設(shè)計，減少進口氣流與回流相撞；適當(dāng)

5、降低旋風(fēng)筒入口風(fēng)速，蝸殼底邊做成斜面，適當(dāng)降低旋風(fēng)筒內(nèi)氣流旋轉(zhuǎn)速度；適當(dāng)加大內(nèi)筒直徑，縮短旋風(fēng)筒內(nèi)氣流無效行程；旋風(fēng)筒高徑比適當(dāng)增大，減少氣流擾動；旋風(fēng)筒出口與銜接納道構(gòu)造合理，減少阻力損失；堅持銜接納道合理風(fēng)速。系統(tǒng)性能：TC型旋風(fēng)筒用于五級預(yù)熱器系統(tǒng)，總壓損為4800 300Pa ， 分別效率：C1 9296%， C2-C4 8788%， C5 9288%左右.NC型高效低壓損旋風(fēng)筒旋風(fēng)筒的構(gòu)造：采用了多心大蝸殼、 短柱體、等角變高過渡銜接、偏錐防堵構(gòu)造、內(nèi)加掛片式內(nèi)筒、導(dǎo)流板、整流器、尾渦隔離等技術(shù)旋風(fēng)筒的性能：單體阻耗低550650Pa；分別效率高C2-C5 8692%、 C5 95%

6、以上；低返混度；良好的防堵塞性能和空間布置性能。.5.3 旋風(fēng)預(yù)熱器規(guī)格確實定旋風(fēng)筒尺寸：D-旋風(fēng)筒內(nèi)徑；H-旋風(fēng)筒總高度；h1-圓筒部分高度；h2-圓錐部分高度；h3-內(nèi)筒插入深度；h4-喂料口底部至內(nèi)筒末端間隔；a-進風(fēng)口寬度；b-進風(fēng)口高度；d-內(nèi)筒直徑；dr-排灰口內(nèi)徑；do-下料管內(nèi)徑；-錐邊仰角. 5.3.1 旋風(fēng)筒的直徑旋風(fēng)筒的構(gòu)造設(shè)計：圓錐體及圓柱體的設(shè)計最重要，在各部分尺寸的設(shè)計中，大多以圓錐體部分的直徑D為根底。因此首先要確定D的尺寸。在水泥工業(yè)中，將旋風(fēng)筒作為懸浮預(yù)熱器的組合單元來思索，普通可按下式計算：Q 經(jīng)過旋風(fēng)筒的氣體流量m3s va假想截面風(fēng)速，即假定氣流沿旋風(fēng)筒

7、全截面經(jīng)過時的平均流速，過去普通為34.5m/s，新型旋風(fēng)筒普通為56m/s，TJ為 3.55.5m/s 。 Q = 1/4D2 va( m ).5.3.2 進風(fēng)口尺寸、型式進風(fēng)管的型式：普通為矩形b/a = 2ab = 0.2 D2 中間級大些，最下級小些。 .旋風(fēng)筒氣流進口方式分類：直入式和蝸殼式蝸殼式進口：進入旋風(fēng)筒氣流通道逐漸變窄，有利于減小顆粒向筒壁挪動的間隔，添加氣流通向排氣管的間隔，防止短路，可以提高分別效率。 優(yōu)點：可防止短路，分別效率高，處置風(fēng)量大，壓損小。新型旋風(fēng)筒度采用 270 大蝸殼進風(fēng)口以降低阻力，同時蝸殼進風(fēng)口有的由原來的平面改為傾斜面 ，對防止積灰有良好作用。a-

8、直接切入；b-90；c-180；d-270.5.3.3 排氣管內(nèi)筒排氣管：截面普通為圓形；構(gòu)造、尺寸對旋風(fēng)筒流體阻力及分別效率很重要。直徑dm、插入旋風(fēng)筒的內(nèi)筒長度h3(m)d排 = 0.50.6D (m)h3：過小容易短路、揚塵量大；過大那么流體阻力大；最上級旋風(fēng)筒：h3 b中間級旋風(fēng)筒：h3 = 0.5 b 減少壓損最下級旋風(fēng)筒：h3 = 0.25 b 防止燒壞TJ 型旋風(fēng)筒內(nèi)筒插入深度C11.11.3， C2-C50.50.6.新型旋風(fēng)筒的內(nèi)筒新型旋風(fēng)筒內(nèi)筒：主要是最下級旋風(fēng)筒內(nèi)筒，已將原來整體構(gòu)造改良為分片式或澆筑組合構(gòu)造，以利于安裝和維修，還有的將圓形構(gòu)造改良為扁圓形或靴型構(gòu)造。 旋

9、風(fēng)筒出口風(fēng)速：普通為 1020m/s ，新型旋風(fēng)筒為了降低阻力，有擴展內(nèi)筒直徑降低出口風(fēng)速的趨勢。TC型旋風(fēng)筒出口風(fēng)速區(qū)取 1114m/s c 旋風(fēng)筒內(nèi)筒構(gòu)造表示圖a整體內(nèi)筒；b分片內(nèi)筒；c澆注組合內(nèi)筒。.5.3.4 圓柱體(H1)及圓錐體(H2)的高度圓柱體高度及圓錐體高度：關(guān)系到生料粉能否有足夠的沉降時間?？筛鶕?jù)不同的分別要求，用它們和旋風(fēng)筒直徑D的相對比例關(guān)系確定，二者高度越大那么其分別效率越高。旋風(fēng)筒高度HH = H1 + H2HD 2， 高型旋風(fēng)筒，H1/H2 1者稱圓柱型旋風(fēng)筒，H1/H2 1者稱圓錐型旋風(fēng)筒，H1/H2 = 1者稱過渡型旋風(fēng)筒。HD 98% 出料溫度65+環(huán)溫粒度

10、25mm .主要特點模塊化設(shè)計：采用規(guī)范化模塊設(shè)計，模塊新穎而緊湊；設(shè)計周期短、部件互換性好、安裝快、維修簡單； 低電耗： 擁有專利技術(shù)STAFF流量閥，自動優(yōu)化風(fēng)量分布，降低電耗； 優(yōu)化料層分布：100%可編程的梭式篦床運動方式； 消除“堆雪人：運用動力學(xué)實際設(shè)計的模塊料口可使下料口料床同時均勻保送，防止熟料堆積； 梭式往復(fù)推進無漏料篦床：程度保送；保送效率高；超低的部件磨損率；不再需求漏料鎖風(fēng)安裝和鏈斗保送設(shè)備，整機高度降低； 四連桿機構(gòu)：不需求常規(guī)的篦床支承安裝，一直堅持100線性運動； .綜合性能單位冷卻風(fēng)量的降低及熱回收效率的提高，能耗降低幅度明顯；無灰斗、鎖風(fēng)閥卸料安裝及熟料拉鏈機

11、，取消地坑，節(jié)省大量土方和混凝土澆注量。由于冷卻機標(biāo)高降低，致使窯尾塔架、回轉(zhuǎn)窯整體標(biāo)高降低，土建投資節(jié)省幅度大； 篦床設(shè)計采用篦盒構(gòu)造和步進式熟料保送方式，壽命較第三代篦冷機提高35倍以上，可大大降低維修費用； 篦床采用模塊化設(shè)計，易損件規(guī)格種類少，備件通用性強本錢低； 運轉(zhuǎn)可靠，進一步提高熱回收效率，顯著提高了入窯、入分解爐的熄滅空氣溫度，二、三次風(fēng)溫在2030以上，大幅度節(jié)能降耗。 .與三代篦冷機的比較以5000t/d消費線為例，每年可節(jié)約規(guī)范煤3600噸，每年可節(jié)煤200250萬元；從電耗看每噸熟料可節(jié)電1.5kwh，每年可節(jié)電120130萬元；.iv S篦式冷卻機成都院 構(gòu)造：篦床主

12、體、破碎機和殼體篦床主體：一個進口模塊 + 假設(shè)干個尺寸完全一樣的規(guī)范模塊。 進口模塊：固定篦板，階梯狀布置，空氣梁供風(fēng)，主要作用是急冷和分散物料，不需求驅(qū)動安裝。 規(guī)范模塊：篦床框架、S型低阻力無漏料固定篦板、SCD擺掃式保送安裝、FAR流量自動調(diào)理器及驅(qū)動安裝；程度布置、風(fēng)室供風(fēng)。物料經(jīng)過刮板的往復(fù)擺掃從一端向另一端挪動，進入風(fēng)室的冷卻風(fēng)經(jīng)過流量自動調(diào)理器及篦板對物料進展繼續(xù)的冷卻，可根據(jù)物料的阻力自動調(diào)理冷卻風(fēng)量，防止冷卻風(fēng)短路，到達平衡供風(fēng)、提高冷卻效率。不漏料，篦板與接觸篦板的物料層無相對滑動，篦板沒有磨損、無需改換。刮板安裝比第三代篦冷機的活動篦板及其活動框架的自重小，推料時的功率

13、更低。熟料破碎：出口端、輥式破碎機，平行陳列的假設(shè)干輥子經(jīng)過特定布置和回轉(zhuǎn)擠壓破碎物料，比錘式破碎機具有更小的振動和磨損，篦冷機廢氣粉塵濃度也因此有一定程度的降低。.S篦式冷卻機與第三代產(chǎn)品的比較單位篦面產(chǎn)量提高15%20%；單位熟料冷卻風(fēng)量降低10%15%；換熱效率提高2%5%；單位熟料電耗減少15%；出冷卻機的熟料溫度控制較低，熱能利用率提高；系統(tǒng)的土建費用更省。以5000t/d消費線為例，每年可節(jié)約規(guī)范煤20004000噸；從電耗看每年可節(jié)電200萬kWh以上。技術(shù)目的完全到達第四代篦冷機的性能。 .v WHEC系列步進式高效冷卻機 采用的先進技術(shù)： 無漏料冷卻技術(shù)； 液壓驅(qū)動技術(shù)； 智

14、能現(xiàn)場控制系統(tǒng)；主要優(yōu)點： 保送才干強； 冷卻效率高； 無漏料； 無磨損； 運轉(zhuǎn)率高。.6.4 篦式冷卻機的選型6.4.1 根本原那么1熱效率較高，不低于65%，在盡能夠少的空氣量的情況下將熟料冷卻到最低溫度。2具有適宜的耐久性，長期平安運轉(zhuǎn)。 由于鞏固高溫的熟料對冷卻機的磨以及高熱氣流產(chǎn)生很高的熱負(fù)荷，因此冷卻機的零部件很容易損壞，不容易做到與窯同步維修。由于冷卻機損壞而添加停窯的次數(shù)必將縮短窯耐火襯料的壽命。.篦式冷卻機的選型的原那么3有利于環(huán)境維護。 應(yīng)思索需處置的含塵氣體量的多少、噪音的大小及有無防護可乙如篦式冷卻機需處置多余含塵廢氣，但其噪音大都可用防護罩防護。多筒冷卻機雖無需處置的

15、多余廢氣，但其噪音較大，且無法防護。4順應(yīng)性好。 當(dāng)窯的產(chǎn)量瞬時變化時，出冷卻機熟料的溫度并無顯著動搖。同時還應(yīng)順應(yīng)熟料粒度的變化。在這方面性能最好的是篦式冷卻機。5充分利用余風(fēng)，可用于煤和混合資料的烘干或余熱發(fā)電；.6.4.2 選型計算按要求產(chǎn)量與篦床負(fù)荷決議所需篦床面積單位篦床面積產(chǎn)量第2代可達40 tm2d以上，第3代達50 tm2d左右，篦床負(fù)荷大那么料層厚，產(chǎn)量也高；反之那么料層薄、產(chǎn)量低。 普通篦床寬度與窯徑大小有關(guān)。閱歷闡明，假設(shè)篦床太寬，那么均勻布料困難，會出部地域篦板裸露和被風(fēng)吹透的景象，從而使二次風(fēng)溫暖熱效率降低。但如篦床太窄那么料厚，給熟料冷卻帶來困難。篦床寬度B(m)可

16、按以下公式選定：B = 0.52D D-回轉(zhuǎn)窯直徑(m) 有資料提出B0.60.80較為適宜，普通熱端有效寬度可取0.60，冷端寬度0.8 0，熱端長度與冷端長度之比為1：2左右。篦床寬度一經(jīng)決議后，由所需篦床面積和其寬度即可求出其長度。.6.5 篦式冷卻機的設(shè)計要求篦式冷卻機不大于環(huán)境溫度加65；篦式冷卻機需用的單位熟料冷卻空氣量應(yīng)根據(jù)不同型式的篦式冷卻機確定；預(yù)熱器窯和預(yù)分解窯配置的篦式冷卻機其熱效率應(yīng)不低于65%；篦式冷卻機的余風(fēng)應(yīng)充分利用可用于煤和混合資料的烘干或余熱發(fā)電；熟料冷卻機余風(fēng)的除塵宜采用電除塵器或袋式除塵器；當(dāng)采用電除塵器時冷卻機宜設(shè)置可以調(diào)理水量的噴水系統(tǒng)；篦式冷卻機的中

17、心線應(yīng)偏在窯內(nèi)物料升起的一側(cè)，以保證料流在冷卻機篦床上均勻分布。.7 其它附屬設(shè)備1三次風(fēng)管直徑 管內(nèi)風(fēng)速20m/s，取0.6D；2分解爐一次風(fēng)管爐底 風(fēng)量為總風(fēng)量10%左右3窯尾排風(fēng)機4窯頭鼓風(fēng)機.窯尾高溫風(fēng)機選型布置與調(diào)速的規(guī)定高溫風(fēng)機的選型要求耐高溫最高溫度為450 ，并耐磨損、耐磨蝕；風(fēng)機效率要高，應(yīng)不低于風(fēng)量風(fēng)壓都應(yīng)有貯藏系數(shù)，風(fēng)量貯藏系數(shù)不低于1.15，風(fēng)壓貯藏系數(shù)不低于1.2；高溫風(fēng)機應(yīng)調(diào)速可根據(jù)工廠規(guī)模控制程度及工藝要求等條件選擇調(diào)速方式；高溫風(fēng)機進風(fēng)口應(yīng)設(shè)自動調(diào)理閥門；高溫風(fēng)機在系統(tǒng)中可布置在預(yù)熱器后增濕塔前或放在增濕塔后，應(yīng)根據(jù)工藝系統(tǒng)的要求確定；高溫風(fēng)機放在露天時其傳動部

18、分應(yīng)加設(shè)防雨措施；.廢氣處置系統(tǒng)設(shè)計的規(guī)定預(yù)熱器系統(tǒng)排出的廢氣余熱必需加以利用；廢氣處置系統(tǒng)的布置應(yīng)接近預(yù)熱器塔架；余熱利用的廢氣、由有關(guān)工藝系統(tǒng)處置多余的廢氣，可選用電除塵器或袋式除塵器經(jīng)過調(diào)質(zhì)除塵處置后排人大氣；增濕塔應(yīng)有良好的調(diào)理性能，滿足長期平安運轉(zhuǎn)的要求；系統(tǒng)各部分閥門應(yīng)可靠靈敏，便于操作維護；.廢氣處置系統(tǒng)設(shè)計的規(guī)定廢氣處置系統(tǒng)的風(fēng)管、增濕塔除塵器應(yīng)采取保溫措施；廢氣處置熱風(fēng)管道布置應(yīng)緊湊合理，防止程度布置；設(shè)備與管道銜接處及管道兩個固定支座間均應(yīng)設(shè)膨脹節(jié)；增濕塔和除塵器下的保送設(shè)備才干應(yīng)大于計算灰量的3倍，廢氣煙囪出口直徑應(yīng)根據(jù)煙囪出口流速確定其流速可取10-16m/s；廢氣煙囪

19、高度應(yīng)符合國家現(xiàn)行的水泥廠大氣污染物排放規(guī)范的規(guī)定；.廢氣處置系統(tǒng)設(shè)計的規(guī)定在電除塵器入口應(yīng)設(shè)檢測一氧化碳的安裝，當(dāng)一氧化碳含量達1.5%時自動報警，一氧化碳含量達2%時自動切斷高壓電源；廢氣處置系統(tǒng)的控制和窯及原料磨親密相關(guān)，應(yīng)平衡預(yù)熱器排風(fēng)機、磨尾排風(fēng)機和除塵器排風(fēng)機三者之間的關(guān)系；廢氣處置系統(tǒng)的回灰應(yīng)有送入生料均化庫或原料磨或直接保送入窯的能夠；設(shè)有旁路放風(fēng)系統(tǒng)的工廠，旁路放風(fēng)收下的回灰必需同時提出處置方案；. 三、窯的產(chǎn)量標(biāo)定1 窯產(chǎn)量標(biāo)定的意義 在窯型與規(guī)格確定后，標(biāo)定的窯產(chǎn)量是選擇消費系統(tǒng)設(shè)備、計算工廠的燒成才干和熟料年產(chǎn)量的根據(jù)。1同類窯在不同消費條件下產(chǎn)量差別很大；同一規(guī)格的窯，煅燒制度不同，產(chǎn)量也有較大的差別；2正確決議窯的產(chǎn)量對于確定工廠及系統(tǒng)的規(guī)模極其重要，根本決議了工廠消費容顏與各項技術(shù)經(jīng)濟目的。 窯產(chǎn)量是工廠消費才干的限制要素，在窯以前的一切消費車間的消費才干，均以窯的產(chǎn)量為根據(jù)進展計算。3窯產(chǎn)量標(biāo)定得過高或過低，均將產(chǎn)生不良后果。 標(biāo)定過高，在消費中窯長期達不到設(shè)計產(chǎn)量，將影響水泥消費義務(wù)的完成，浪費