日产5000吨水泥孰料厂毕业设计书.doc
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1、第一章 绪论1.1 概述水泥工厂设计是水泥工厂土建施工、投产后正常生产和未来发展的前提基础,最直接关系到水泥厂的投资成本和效益回报,具有至关重要的低位和意义。而水泥工厂设计的核心就是工艺设计,包括生产工艺流程的选择和工艺设备的选型及布置。新型干法水泥生产经过多年的技术攻关和生产实践,在我国已经实现了5000T/D的国产化,并在投产后迅速达标。各设计院利用自己的核心技术优化烧成系统,能耗均能达到国际先进水平的。新型干法是以旋风预热器-分解炉-回转窑-篦冷机系统(既“筒-管-炉-窑-机”)为核心,使水泥生产过程具有高效、低耗、绿色环保和大型化、自动化的特征。同时有效降解利用生活垃圾、工业废渣和有毒
2、有害废弃物,促使水泥工业实现清洁生产和可持续发展的战略目标。这在德国一些为发达国家已逐步显露。我国水泥产量已经连续18年居世界各国首位,但产品质量不高、生产水平落后、污染严重的问题也十分突出,急需进行产业调整。新型干法水泥生产的水泥仅占水泥总量的55%,而发展国家都在90%以上。目前我国水泥生产企业有一定规模的近5000多家,国内十大水泥集团水泥产量仅达到全国总产量的23%,而世界十大水泥集团的产量占世界水泥总产量的1/3以上。另外我国的水泥散装率也非常低,2007年仅达到了40%,而世界发达国家水泥在上世纪60年代末就完成了从袋装到散装的改革,实现了水泥散装,散装率达到并保持在90%以上。因
3、此,我国水泥工业的发展任重而道远。经过512汶川大地震和国家大力发展西部的政策性引导,四川水泥出现了前所未有的火爆,国内水泥巨头纷纷在四川投产新生产线,随着大量中小立窑的淘汰,四川水泥资源配置正逐渐优化,步入良好的发展轨道。放到全国,中国水泥正发生着翻天覆地的变化。在2009年中国国际水泥峰会上中国水泥协会会长雷前治透露,有关部门正在酝酿制定水泥工业发展规划,推动产业联合重组将是主要内容之一。所以,中国水泥的前景值得期待。1.2 本设计简介本设计是5000t/d水泥熟料预分解窑烧成窑尾工艺设计,采用目前国内外水泥行业相对比较先进的技术和设备,特别结合我国原燃料条件,在设备选型上尽量考虑国产,最
4、大限度的降低基建投资和能耗,同时又最大限度的提高产量和质量,做到技术经济指标先进、合理,生产过程绿色环保。本设计采用4组分(石灰石、铝矾土、砂岩、硫酸渣)配料生产,因交通便利,离峨眉山市约12KM,铝矾土、砂岩、硫酸渣来源丰富、运距短,因此采用火车和汽车结合的运输方式。页岩配料仓底下设Centrex筒仓卸料器,以便湿物料的顺利排出。本设计中石灰石的预均化采用圆形预均化堆场,相对矩形预均化堆场具有占地面积少、基建投资省、操作维护方便且均化效果相差不大等优势。其规模为110 m。石灰石矿山矿化学成分稳定,品质优良,均匀性好,全矿CaCO3 标准偏差只有3个台段超过3.0%,最大为3.5%,平均为2
5、.25%。配料用石灰石存储圆库规格为1-818m,有效储量为1360t,实际存储时间为5.1h,能满足生产的正常进行。原煤在预均化方式选择时亦采用圆形预均化堆场,原煤成分波动对外购煤而言质量很难预先控制,同时考虑到可能存在多点供煤,设置预均化堆场非常有必要。其规格为90m,有效储量为6207t。回转悬臂堆料机生产能力150t/h,桥式刮板取料机取料能力为60t/h。预均化堆场外设置一堆棚,作为原煤进厂的临时堆放地,也起缓冲作用。生料磨采用TRM53.4的立磨一台,生产能力430 t/h,设有物料外循环系统。该生料磨2008年9月1日在辽宁富山水泥5000t/d生产线上投产运行,台时产量稳定在4
6、30 t/h,无论是产、质量均能满足5000t/d生产线的生产要求。生料均化库采用IBAU库,规格为22.552m,存储量为18000t。IBAU库均化效果好、电耗低、操作维护简便。库内分8个卸料区,生料按照一定的顺序分别由各个卸料区卸出进入均化小仓(兼窑喂料仓),均化作用主要由库内重力切割和均化小仓的搅拌来实现。且考虑到只有一台配套生料磨,为保证生产持续稳定,储量选择较一般生料均化库稍偏大。均化库底部采用固体流量计DLM6.5,控制进入入窑提升机生料量。窑尾喂料采用国外进口的提升机,单段提升100m,布置紧凑,设备运转可靠,入窑生料采用申克皮带秤计量,计量准确可靠。烧成系统采用带TDF炉的五
7、级双系列旋风预热器。TDF炉完全能适应本设计所烧原煤(挥发份为25.30%),如果以后燃用较低品味的原煤,可以通过加长分解炉出口与C5级旋风筒的连接管道来保证煤的完全燃烧。窑尾预热器采用4-2-2-2-2组合,预热器规格:C1:4-4.7m,C2:2-6.5m,C3、C4:2-6.7m,C5:2-6.8m。TDF分解炉规格为7.427m,回转窑为4.872m,斜度为3.54%,正常运转转速为3.5r/min。窑头选用PYROJET多通道燃烧器和LBT36356NC-型空气梁推动篦式冷却机,保证窑头煤燃烧形式的最优化和熟料的冷却,降低能耗。窑炉燃料比为40%与60%。窑尾废气处理采用低压长袋脉冲
8、收尘器,降低粉尘排放和保护环境。熟料储库采用单帐篷库,规格:6040.6m,有效储量为12520t。单库工艺布置更简洁,便于维护。同时设有一2000t的黄料库,规格为813m。在熟料库与水泥制成车间之间设有一规格为35200m的矩形熟料堆场,储存过剩的熟料,以保证生产的连续进行,同时也可以直接销售熟料。煤磨系统采用现今比较成熟的立磨系统:立式磨+袋收尘。根据本设计选用HRM2200立磨,处理量45t/h,通过风量为120000m3/h,入磨粒度50mm,出磨粒度为200目筛余20%,入磨水分48%, MgO2.5%)的要求,所以该石灰石是生产水泥的优质原料,据了解该矿山储量丰富,据初步勘测其储
9、存量能服务5000t/d熟料生产线30年以上,成分稳定性好,距建厂位置有4公里,采用自建长皮带运输,方便且供料稳定,是生产水泥的最佳选择。2、辅助校正原料传统的水泥生产的辅助原料主要是粘土质原料,校正原料是铁粉和砂岩。粘土质原料是含碱和碱土的铝硅酸盐,主要化学成分是SiO2,其次Al2O3,还有Fe2O3,一般生产1吨熟料用0.30.4吨粘土质原料。但是粘土资源越来越紧缺,如果用来生产水泥则会提高水泥成本同时还造成较大的浪费,所以决定不使用粘土,而改用铝矾土和砂岩来代替。铁粉则选用硫酸渣。铝矾土距厂约65km,可满足本厂30年以上的生产需要。砂岩距厂15km,其中SiO2含量在80%以上,且有
10、害成分低,化学成分稳定。2.1.2 混合材及石膏1、混合材本设计采用的粒化高炉矿渣活性较高,同时掺加适量石灰石,在保证水泥质量的条件下尽量降低成本。石灰石的掺入还可以增加早期强度,从而提高水泥质量。2、石膏石膏来源丰富,天然水分为4%。其化学成分分析如下表:表 2-2 石膏化学成分(%)lossSiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOK2ONa2OSO3IR(不溶物)石膏9.1216.750.974.8525.121.020.880.5039.640.9599.802.2 燃料的质量要求2.2.1 原煤我国水泥工业一般使用煤做为燃料,回转窑水泥厂一般使用烟煤,燃料品质既影响煅烧过程又影响熟料质
11、量,发热量高的优质燃料,其火焰温度高,熟料KH值可高些,若燃料质量差,除了火焰温度低外,还会因煤灰的沉落不均匀,降低熟料质量。对回转窑来说,采用的煤的发热量高,挥发分低,则因挥发分低,火焰黑火头长,燃烧部分短,热力集中,熟料易结大块,游离氧化钙增加,耐火砖寿命缩短。1、水泥工业用燃料的质量分析1)热值: 对燃煤的热值希望越高越好,可有效地提高发热能力和煅烧温度.热值较低的煤使煅烧熟料的单位热耗增加,同时窑的单位产量降低。因此对于预分解窑一般要求煤的低位发热量大于21000kJ/kg煤。本设计用煤热质为24368kJ/kg煤。2)挥发分:煤的固定碳和挥发分是可燃成分, 挥发分低的煤不易着火,窑内
12、会出现较长的黑火头,高温带比较集中。综合考虑燃料成本和技术条件,本设计中的使用的是无烟煤,其挥发分较低,为9.24%。3)灰分:煤的灰分是水泥工业用煤的主要指标之一。如果灰分过高将导致煤的着火点后移,辐射传热效率下降;导致熟料颗粒的成分不均匀,从而影响窑热工制度的稳定和窑熟料产、质量的提高。在新型干法中,煤灰分过高,热值过低,不仅会降低预分解窑生产效率,同时造成燃料不完全燃烧,预分解系统黏结堵塞,降低熟料质量。一般要小于25%-30%,本设计中所用煤品质较差,灰分为20.01%。4)水分:水分是影响煤粉制备和燃烧的不利因素之一。对于燃烧,水分越高,煤粉滞后起燃越严重,相应的热耗增大。对于粉磨,
13、则由于流动性变差,使其运输、喂料不畅,粉磨困难,相应的煤磨的产量降低和电耗会增加。生产中对煤粉的水分应控制在1%-1.5%。5)煤粉的细度:煤粉的细度直接影响火焰的长度及形状。国内生产、设计采用的煤粉细度,通常80m筛余为8-10%,煤粉越细比表面积越大,与空气中氧气接触的机会越多,燃烧速度快,燃烧越完全,单位时间放出的热量也多,可以提高窑内火焰的温度;煤粉太粗时,黑火头长,难着火,燃烧速度慢,火力不集中,烧成温度低,太粗时也会造成煤灰的不均匀掺入。这些因素都会使熟料质量降低,窑内热工制度不稳定,操作困难。特别是当煤粉太细时,其自燃的几率也增大。本设计采用原煤工业分析如下: 表2-3 原煤工业
14、分析()MarMadVadAadFCadQnet,ad原煤(沐川烟煤)5.301.1025.3028.8044.1024368烟煤煤质较好,挥发份高,着火点低,特别适合水泥生产,亦便于生产控制,且原煤供应量大。但考虑到能源的最大化利用,所以本设计仍考虑烟煤和无烟煤的搭配混合使用,既利用了无烟煤,又降低原煤成本,符合科学发展观的可持续发展战略。2.2.2 熟料热耗的选择随着新型干法在我国的迅速发展和普及,5000t/d级别生产线无论是设备还是生产工艺控制都已经接近国际先进水平,预分解窑的熟料烧成热耗已经达到7007204.18kJ/kg熟料,故本设计选取7084.18kJ/kg。本设计所采用原燃
15、料的天然水分如下: 表3 原料的天然水分(%)石灰石铝矾土铁粉煤矿渣石膏砂岩1.501.0017.608.008.004.0015.00第三章 配料计算与物料平衡3.1 配料计算3.1.1 原料选择表3-1 原料化学成分(%)成分名称LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3石灰石41.983.200.520.1153.100.530.0599.62铝矾土13.3731.4233.2115.160.481.13-94.95砂岩3.5383.838.661.650.150.160.0299.60硫酸渣0.585.005.2968.215.963.128.5997.03煤灰-56.12
16、26.4010.001.121.193.0298.25表3-2 原煤工业分析()MarMadVadAadFCadQnet,ad原煤(沐川烟煤)5.301.1025.3028.8044.1024368熟料热耗:7084.18 kJ/kg3.1.2 水泥配料方案目标率值参考冀东和拉法基,强化预分解系统实现“三高”。取KH=0.92, SM=2.60.1, IM=1.60.11、煤灰掺入量:=3.498%-熟料热耗,KJ/Kg-cl;-燃料空气干燥基(有的用收到基)的灰分,%;-煤灰沉落率,带电收尘的取100%,%;-燃料空气干燥基(或收到基)低位热值。KJ/Kg煤。2、配比计算采用尝试误差法计算配
17、比,计算在Excel表格中进行,由目标率值检验和调整配合比,灼烧生料计算结果如下表所示:表3-3 灼烧生料成分计算值原材料比例LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3石灰石0.83234.927 2.662 0.4330.09244.1790.5300.05082.776铝矾土0.0400.5351.2571.3280.6060.0190.0450.0003.791砂岩0.1130.3999.4730.9790.1860.0170.0180.00211.074硫酸渣0.0150.0090.0750.0791.0230.0890.0470.1291.451干生料1.00035.87
18、013.4672.8191.90844.3050.5510.17399.092灼烧生料21.1084.4182.99069.4420.8640.27199.048灼烧基生料= 干生料中各氧化物含量 =干生料中各氧化物含量熟料由灼烧生料和煤灰组成=灼烧基生料中各氧化物含量(100-煤灰掺入量GA)+煤灰中各氧化物含量GA表3-4 熟料成分计算值项 目比例SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3灼烧基(100-GA)%96.5%20.3694.2642.88567.0130.8330.26195.626煤灰成分GA%3.5%1.9630.9230.3500.0390.0420.1063.42
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