课程设计说明书日产2500吨熟料预分解窑生产线C1级预热器设计学院：材料与化学工程学院课程名称：材料工艺设计课程设计学生姓名：刘帅聪专业：无机非金属材料工程班级：材料1301班学号： 1360140113指导教师：袁龙华完成时间： 2016年12月材料工艺设计概论课程设计任务书一设计题目日产2500吨水泥熟料预分解窑生产线C1预热器设计二原始资料1.原材料化学成分（1）石灰石、粘土质、铁质原料（%)表1原材料化学成分（%）名称烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO 总和石灰石39.58 3.33 1.43 0.69 51.30 1.21 97.54 粘土 5.43 66.36 15.41 7.11 2.34 2.72 99.37 烟煤煤灰 2.45 36.12 2.72 54.03 0.72 96.04(2)煤的工业分析成分（%）表2煤的工业成分分析(%)Mt Mad Aad Vad Fcad Qnetad Qnetar7.0 1.0827.9413.3257.6655995232（3）煤灰的化学成份（%）表3煤灰的化学成分(%)SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO SO3其它Σ43.42 28.99 8.35 6.12 1.06 7.10 4.96 100（4）原、燃料水份（%）表4原、燃料水分(%)煤石灰石粘土铁粉8.5 2 11 122.料耗及热耗实际料耗：生产损失为2-6%（本设计选定2%）烧成热耗：3130-3230KJ/kg熟料（本次选定3150KJ/kg熟料）3.当地自然条件历年平均气温：18.5℃；相对湿度：73%；绝对最高气温：40.3℃；平均湿度：79%；绝对最低气温：-8℃；常年主导风向：东南风；平均气压：99660Pa。

三设计内容及设计原则1、设计内容日产2500吨水泥熟料预分解窑生产线C1级预热器设计。

2、设计基本原则（1）在满足工艺要求，确保工艺畅通；（2）充分考虑安全因素，确保安全生产。

四设计成果1、完成设计说明书一份（1）设计方案与设计指导思想（2）设计计算部分1）配料计算（率值自行拟定）；2）生料消耗定额（理论料耗与实际料耗）计算；3）年产熟料计算（窑年运转率自行拟定）85%；4）要求窑尾预热器系统废气量计算依据窑年产量、燃煤等计算系统及各级预热器需处理气体量。

5）各级预热器主要结构参数计算依据要求各级预热器要求处理废气量及相关参数，计算各级预热器直径、排气管直径等主要结构参数。

6）计算本组设计预热器级数的其他参数：如预热器直筒高度、锥体结构参数、进口型式与高宽参数、内筒深度等。

2、绘制图纸（1）C1级旋风预热器结构图，烧成车间平面布置图；（2）要求：以全面、准确反映自己所设计部分的内容为准。

摘要预分解窑是新型干法水泥生产线的而一个重要标志，是当代高新技术在水泥工业的集成。

设计的目的之一，就是在保证水泥产量和质量的前提下，提高物料的分解率，缩短物料的分解时间，降低熟料单位热耗等。

本次设计的内容是日产2500吨水泥熟料预分解窑生产线C1级预热器设计。

在设备选用上，尽量选用国内设备以便维修保养方便。

设计的内容具体为：1.配料计算2.物料平衡3.预热器的参数4.旋风筒的类型预分解窑系统具有高效率、低能耗、自动化等优点，它是在悬浮预热器和回转窑之间，增设一个分解炉或利用窑尾烟室管道，使燃料的燃烧放热过程与生料的吸热分解过程同时在悬浮态或流化态下极其迅速地进行，因而窑系统的煅烧效率大幅度提高。

该系统目前运用技术已日趋成熟，为大多数大型水泥厂家所接受。

关键词：配料；平衡；分解；设计；预热器目录1 设计方案与设计指导思想 (6)1.1设计指导思想 (6)2 设计原始资料 (6)3 设计计算 (6)3.1配料计算 (7)3.1.1单位熟料的热耗 (7)3.1.2确定率值 (7)3.1.3计算生料配合比 (8)3.1.4计算湿原料的配合比 (10)3.2原燃料消耗定额计算 (11)3.2.1生料消耗定额计算 (11)3.2.2消耗用煤定额计算 (12)3.2.3 水泥熟料物料平衡表 (12)3.3年产熟料量计算 (13)3.3.1窑型和规格的选取 (13)3.3.2年利用率的确定 (13)3.3.3年产熟料量的计算 (13)3.4 C1预热器废气量计算 (14)3.5预热器参数 (17)3.5.1旋风筒直径及高度 (17)3.5.2旋风筒进风口的形式和尺寸 (18)3.5.3排气管尺寸及插入深度 (19)3.5.4锥体参数 (20)总结 (21)参考文献 (22)1 设计方案与设计指导思想1.1设计指导思想①水泥厂需要用大量的矿物原料如石灰石等，因此水泥厂大都自行开采矿山，并靠近矿源建厂。

②水泥工业能耗和电耗较大，因此在水泥厂设计中要注意确保能源供应，并充分重视节约能源的问题。

③水泥厂存在粉尘和噪声两大污染。

因此，设计时必须加强收尘措施，尽量搞好厂区绿化。

④从发展来看，水泥工业的发展逐渐趋向大型化和自动化。

因此在设计时，应尽量采用新技术、新方案并重点考虑节约能源。

从水泥厂的整体设计来说，工艺设计是主体，它的主要任务是确定工艺流程，进行工艺设计的选型和布置。

但工厂设计是各专业共同完成的一个整体。

因此，工业设计与其他专业的设计有着密切的联系，特别是工艺布置和土建的关系更为密切，生产设备的布置直接影响到建筑物的结构形式和尺寸。

因此，工艺人员只有与其他人员相互配合，共同研究，才能产生较好的方案。

2 设计原始资料（1）石灰石、粘土质、铁质原料（%)表5原材料化学成分（%）名称烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO 总和石灰石39.58 3.33 1.43 0.69 51.30 1.21 97.54 粘土 5.43 66.36 15.41 7.11 2.34 2.72 99.37 铁粉 2.45 36.12 2.72 54.03 0.72 96.04（2）煤的工业分析成分（%）表6煤的工业成分分析(%)Mt Mad Aad Vad Fcad Qnetad Qnetar7.0 1.0827.9413.3257.6655995232（3）煤灰的化学成份（%）表7煤灰的化学成分(%)SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO SO3其它Σ43.42 28.99 8.35 6.12 1.06 7.10 4.96 100（4）原、燃料水份（%）表8原、燃料水分(%)煤石灰石粘土铁粉8.5 2 11 123 设计计算3.1配料计算3.1.1单位熟料的热耗由任务书里可知烧成热耗：3130－3230KJ/kg熟料，根据本设计的具体内容，选定单位熟料的热耗为3150KJ。

3.1.2确定率值对与分解窑熟料率值选取可参考表9表9 硅酸盐水泥熟料配料率值和矿物组成建议范围参照表格确定三个率值分别为KH=0.90，SM=2.50，IM=1.60。

3.1.3计算生料配合比1.煤灰掺入量的计算: G A=netadd 100Q SqA a式中：q-单位熟料热耗，KJ/kg 熟料（本次取3150KJ/kg 熟料）-煤收到基灰分含量，% Q arnet .-煤收到基低热值，KJ/kg 煤S-煤灰沉落率（有收尘设备时取100），% 2.率值由上述定为KH=0.90，SM=2.50，IM=1.60。

熟料设计过程中32O Al 、32O Fe 、CaO 、2SiO 四种氧化物含量的总和，一般为97.5%。

所以设∑=97.5%。

则ar A=3.40%32O Al =32O Fe IM ⨯=%4.36.1⨯=5.44%2SiO =)e (3232O F O Al SM +=%)44.5%4.3(50.2+⨯=22.10% CaO =)l (23232SiO O A O Fe ++-∑ =97.5%-(3.4%+5.44%+22.10%) =66.56% 1.煤灰掺入量A G =3.43% 2.原材料化学组成如下表所示:表10原材料化学成分（%）3.设定干燥原料配合比为：石灰石83.6%,粘土10%,铁粉3%以此计算生料的化学成分，见表11名称 烧失量 SiO 2 Al 2O 3 Fe 2O 3 CaO MgO 总和 石灰石 39.58 3.33 1.43 0.69 51.30 1.21 97.54 粘土 5.43 66.36 15.41 7.11 2.34 2.72 99.37 铁粉2.4536.122.7254.030.7296.04表11生料生料化学成分(%)物料配比烧失量SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO 石灰石83.6 33.37 2.80 1.205 0.458 43.25 1.02 粘土10 0.570 6.968 1.618 0.721 0.246 0.086 铁粉 3 0.044 0.650 0.163 0.973 0.013 0 总计96.6 33.945 10.418 3.086 2.370 43.481 1.088 灼烧生料/ 21.04 4.46 3.25 65.04 1.18 煤灰 3.4 0 1.476 0.986 0.284 0.036 0.241 熟料100 / 22.36 5.38 3.46 65.10 1.22 根据上表数据可以算的率值在预分解窰的率值范围内，所以干燥原料配合比：石灰石83.6% ,粘土10%，煤灰3.4%，铁粉3%可使用。

3.1.4计算湿原料的配合比表12原、燃料水分(%)煤石灰石粘土铁粉8.5 2 11 12湿石灰石=83.6%/（100%-2%）=85.31%粘土=10%/（100%-11%）=11.23%湿煤灰=3.4%/（100%-8.5%）=3.72%湿铁粉=3%/（100%-12%）=3.4%将上述质量比换算为百分比湿石灰石=85.31/（85.31+11.23+3.72+3.4）= 82.30%湿砂岩=11.23/（85.31+11.23+3.72+3.4）=10.83%湿粉煤灰=3.72/（85.31+11.23+3.72+3.4）=3.59% 湿铁矿石=3.4/（85.31+11.23+3.72+3.4）=3.28%3.2原燃料消耗定额计算3.2.1生料消耗定额计算 由表5可知：干生料的烧矢量：33.945% 煤灰的掺入量：3.34%则：t K =)100100(100-100P I S -⨯-）（ =)2100100(945.3310034.3-100-⨯-）（=1.43t/t 熟料式中：t K -干生料消耗定额，t/t 熟料 S-煤灰掺入量，% I-干生料的烧矢量，%P-生料损失，一般取2-6%，在这里取2%。

所以，干生料消耗定额为：石灰石消耗定额：1K =1X K t ⨯=1.43×83.6%=1.195t/t 熟料 铁粉消耗定额：2K =2X K t ⨯=1.43×3%=0.043 t/t 熟料 粘土消耗定额：3K =3X K t ⨯=1.43×10%=0.143 t/t 熟料 湿生料消耗定额为： 湿石灰石消耗定额:'1K =10021001⨯-K =1.22 t/t 熟料湿铁粉消耗定额:'2K =100121002⨯-K =0.049 t/t 熟料湿粘土消耗定额:'3K =100111003⨯-K =0.161 t/t 熟料3.2.2消耗用煤定额计算由公式：f K =)100(q 100P Q -=)2100(252323150100-⨯⨯=0.127 t/t 熟料式中：f K -烘干消耗用煤消耗定额，t/t 熟料q-单位熟料烧成热耗，KJ/Kg 干煤 Q-煤的应用基低位热量，KJ/Kg 干煤 P-煤的生产损失，取2% 3.2.3 水泥熟料物料平衡表表13 物料平衡表物料名称配比/%水分/%消耗定额（㎏/t ）物料平衡（带2%生产损失）/t干基湿基干基湿基hdyhdy石灰石 83.6 2 1195 1220 124.48 2987 1090255 127.08 3050 1113250 铁粉 3 12 43 49 4.48 107.5 39237 5.1 122.5 44712 粘土 10 11 143 161 14.90 357.5 130487 16.77 402.5 146912生料 1381 143.86 3452 1260202 熟料 104.2 2500 912500 烧成用煤8.512412712.9231011315013.27318.5116246备注：烧成热耗=3150KJ/Kg,燃料热值=25232KJ/Kg ，窑运转率为85%。