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1、毕业设计方案题 目5000t/d熟料新型干法水泥厂烧成窑尾系统工艺设计学院材料科学与工程专业材料科学与工程班级学生学号指导教师二O一一年三月三十日学院 材料科学与工程 专业 材料科学与工程学生 学号设计题目5000t/d 熟料新型干法水泥厂烧成窑尾系统工艺设计一、选题背景与意义1. 国内外研究现状水泥是社会经济发展最重要的建筑材料之一，在今后几十年甚至是上百年之内仍然是无可替 代的基础材料，对人类生活文明的重要性不言而喻。二十世纪六十年代至八十年代这二十年中， 国外水泥生产技术发生了重大变革，经历了两个发展阶段。第一阶段是由湿法或半干法向预热器 窑新型干法发展；第二阶段是由预热器窑向预分解窑发
2、展。至七十年代末，世界上工业发达国家 基本上都完成了这个转变。自九十年代以来世界水泥产量平均每年以4%的速度连续增长。这种发展趋势今后仍将保持下 去。近 10年来，发达国家由于各国经济发展速度减缓，生产成本增高和能源消耗、环保要求等 各方面原因，水泥生产呈现饱和和缩减态势。而与此同时，发展中国家水泥需求量不断增大，带 动了那里的水泥工业的迅猛发展，特别是东亚、西南亚地区，1998 年亚洲国家生产的水泥几乎占 到了世界水泥总量的 60%以上。在此期间，发达国家的跨国公司和集团，利用他们在水泥生产技术和装备制造方面的优势以 及在国际资本运作方面的实力，利用发展中国家丰富的原料资源、相对廉价的劳动力
3、以及资金的 相对短缺，采取在发展中国家投资或合资建厂以及购买股权的办法，在国外发展自己的水泥基地， 发展国际水泥贸易取得比在本国更大的经济利益， 甚至反销本国，满足本国的水泥消费需求。 在这方面，日本、韩国表现得最为明显。欧洲一些大公司半数以上产量是在国外生产的。七十年代我国陆续建立了一些立筒预热器窑和旋风预热器窑，并在预分解的开发方面烧油烧 煤实验均获得成功。七十年代末我国分别从日本、澳大利亚、丹麦等国引进了大、中型的预分解 窑干法生产成套设备，并在建成投产后取得良好的技术经济效益。在此基础上，通过对国外设备 的消化和国内自行建设的新型干法生产线的总结，八十年代初我国自行设计了 700t /
4、 d熟料生产 线的预分解窑成套设备，并组织了 2000td 熟料预分解窑干法生产线成套设备的设计、制造和建 设。又将一些湿法或半干法生产的老厂改造成新型干法厂，也都取得了成功。二十世纪八十年代末，我国已建成二十多套2000t / d新型干法水泥生产线，通过引进消化国 外20项先进技术来改进我们自行开发的设备，是我国2000t / d新型干法水泥生产线渐趋成熟， 双阳水泥厂的建成并达标生产就是成熟的标志。二十世纪九十年代初，我国实施开发 4000t/ d 大型新型干法烧成系统。我国已经成为名副其实的水泥生产大国，但总体水平不高，不是水泥工业强国，其表现有以 下的基本特点：（1）总产量的生产能力世
5、界第一我国水泥工业从1978年至 1985年水泥产量由6500万吨发展到1.45亿吨，7年增长约8000 万吨，平均年增长1140万吨；从1985 年到 1990 年水泥产量由1.45亿吨到 2.1亿吨，五年增长 6500 万吨，平均年增长1300万吨；从1990 年到 1995年水泥产量由2.1亿吨发展到4.7 亿吨，5 年增长了 2.6 亿吨，平均年增长5000多万吨；从1995年到 2000年水泥产量由4.7 亿吨到 20 世 纪末预计可达5.8 亿吨，5 年增长了 1亿吨，平均年增长2000万吨。其间，5000 吨水泥生料生产 线安装调试成功1。2002年，规划水泥产量5.9亿吨，实际
6、生产7.5 亿吨；2003年，规划水泥产 量 7.5 亿吨，实际生产 8.5 亿吨；2004 年，规划水泥产量 8.5 亿吨，实际生产 9.5 亿吨；2005 年， 规划水泥产量9.5 亿吨，实际生产10.5亿吨。2008年，规划 12.5亿吨，实际生产13.8亿吨。连 续 10 年，每年水泥的规划目标与实际水泥产量，相差几乎都在一亿吨以上。（2）技术进步步伐加快，但总体技术水平与世界先进水平差距较大。新型干法生产技术装备的科研、开发工作，改革开放以来飞速发展。以自行研制开发、自行 设计、自行制造、自行施工安装的江西水泥厂扩建工程的建设投产，标志着我国水泥工业进入了 一个新的阶段。通过“六五”
7、、“七五”期间对20 项水泥生产技术和装备的引进和消化、吸收， 使我国在新型干法生产技术和装备水平有了更大的提高2000t/d 条龙引进消化吸收示范线（吉 林省长春市双阳水泥厂现吉林亚泰集团公司水泥厂）的顺利建设投产并迅速达标达产，标志着我 国水泥技术和装备、建设和生产管理水平迈上新台阶。“八五”期间4000t/d水泥生产线技术和 装备开发迈了新的步伐。河北省冀东水泥厂扩建工程是以国产设备为主的第一条4000t/d熟料示 范生产线，设备国产化率近70%, 1996年投产很快达标，4000t/d的新型干法水泥生产线技术和 装备的国产化已经进入工程应用阶段。“十五”期间新型干法生产更是达到了500
8、0t/d的生产能 力。“十五”后，水泥生产技术不断得到改进，水泥生产不断有新的突破。我们的新型干法生产工艺技术和装备的研制开发一直紧跟世界发展动向，并结合本国国情做 了一系列卓有成效的工作，取得可喜成果。简化流程、高效、大破碎比的单段单转子或双转子锤式破碎机的系列开发和应用（最大产量 1200t/d），黏湿物料的齿辊式破碎机的开发，大型长型和圆型预均化堆场、堆料取料机机电一体 化的引进技术的消化吸收开发工作；新型以挤压粉磨机理进行高效节能粉磨的辊式磨、辊压机， 已经完成开发和消化工作，在工业生产中广泛采用。生料系统辊式磨产量可达160t/h。根据对未 来15年我国国民经济和社会发展的预测表明，
9、未来15年我国水泥需求仍将保持较高的增长速度， 特别是对高标号优质水泥需求较大，预计平均增长4.5%左右。这样一种发展需求和我国水泥工业发展现状形成明显的反差。我们决不能以牺牲巨大能源、 人力消耗和环境条件恶化为代价来走低水平重复建设发展的老路。因此，国家建材局针对我国水 泥工业的实际提出了“由大变强、靠新出强”、“上大改小”以及引导地方水泥工业健康发展的 “限制、淘汰、改造、提高”的八字方针。我国水泥工业将在结构调整中加快发展，在发展中进 行结构调整。（1）大力调整产业结构，优先发展新型干法生产工艺，用先进实用技术改造和取代落后工艺。 在“十五”期间罗争使新型干法生产水泥产量再增加 5000
10、 万吨，争取每年新增新型干法生产能 力 1000 万吨。与此同时，继续加大对产品过剩、污染严重、浪费资源、质量低劣的小水泥厂的 淘汰力度；完成预定压缩技术落后的水泥生产能力1 亿吨，并在此基础上，主要依靠利用经济的、 法律的，辅之以必要的行政手段，继续淘汰技术落后的水泥生产能力50006000万吨，以进一 步改变我国水泥工业结构极不合理的状态。（2）调整和优化企业结构，按照社会主义市场经济规律的相关法规进行大规模的资产重组和 企业整合；优先发展大企业和企业集团，加大技术改造的力度，不断提高企业在市场上的竞争能 力，不断壮大其实力。（3）面对国内国外两个市场，建立“产、运、销”一条龙的生产销售体
11、系，大力探索和 实践开发电子商务，充分利用信息技术和网络技术来开拓市场，降低运行的销售成本，走向市场 销售带动和决定企业生产之路。（4）逐步按照国际惯例，建立市场经济条件下工程建设总承包制度。进一步加大科研和技术 开发力度，把水泥装备国产化工作矢志不渝地抓下去，进一步优化设计、精心组织工程建设、施 工和安装，抓好试生产管理，进一步控制好工程造价，并把工程质量搞上去。2选题的目的及意义目前，用回转窑煅烧熟料的设备，按生料制备方法有湿法窑和干法窑两种。由于湿法窑 比新型干法预热器窑和预分解窑烧成熟料的热耗高，世界各国水泥工业都从节能出发，湿法窑 所占的比例都在逐渐减少，并对已有的湿法生产工艺进行彻
12、底改造，日本早已不存在湿法生 产。在我国水泥工业中，大中型水泥厂的发展过去以湿法为主，到十一五末期，我国已基本淘 汰湿法生产，大型干法生产技术水平也已处于世界前列。悬浮预热器窑是在窑后安装了悬浮预热器，使原来在窑内以堆积态进行的物料预热及部分硅 酸盐分解过程移到悬浮预热器内以悬浮状态进行。由于悬浮状态的生料粉与1000C左右的窑尾 热烟气接触的面积大，故传热速度快、热效率高。生料粉能在数十秒内从常温提高到750C以 上，入窑生料的表观分解率可达30%-40%，从而大大的减轻了回转窑的预烧负担，窑产量的以 提高；从回转窑窑尾排出的高温烟气的热量能得到很好的利用，出预热器的废气温度可降低到 350
13、-400 C，熟料的单位热耗可大大降低，且出预热器的废气还可用于烘干含6%-8%水分的物 料。这些优点随着窑体尺寸的增加而更加显著，因此悬浮预热器窑从五十代初期出现后，得到 迅速发展，并在水泥生产中占据了绝对的优势。悬浮预热器窑的特性主要取决于同它配套的悬浮预热器的特性，而各种悬浮预热器的特性 有取决于它的结构及热交换方式。构成各种悬浮预热器的热交换单元设备有旋风筒（包括管道） 及立筒（涡室）两种。所有悬浮预热器都是有这两种热交换单元设备中的一种单独组成或两种混 合组成。悬浮预热器窑的种类较多，洪堡型、盖波尔型和多波尔型是具有代表性的三种悬浮预热 器：表 1 三种悬浮预热器按制造厂商命名分类按
14、交换方式分类按预热器组成分类洪堡（H mboldt） 史密斯（F.L.Smidth） EVS/SVS 维达格（Wedag）同流热交换为主型以数级旋风筒组合盖波尔（Gepol）ZAB普列洛夫（Prerov）逆流热交换为主型以立筒为主组合多波尔（Dpol） 米亚格（Miag）混流热交换型旋风筒与立筒（或涡室）混合组合 预分解窑是在预热器窑基础上发展起来的，它是在悬浮预热器窑的悬浮预热器与回转窑 之间增设分解炉，在解炉中加入占总用量50%-60%的燃料，使燃料燃烧的过程与生料碳酸盐分 解的吸热过程在悬浮状态或沸腾状态下迅速进行，从而使入窑生料的分解率从悬浮预热窑的 30-40%提高到 85%-90%
15、，使窑的热负荷大为减轻，窑的寿命延长，尔窑的产量却可成倍增长。 与悬浮预热器窑相比，在单机产量相同的条件下，预分解窑具有窑的体积小，占地面积减小， 制造、运输和安装较易，基建投资较低，且由于一半以上的燃料是在温度较低的分解炉内燃 烧，产生有害气体NO葱少，减少了对大气的污染。预分解窑的窑型很多，早期研究成功的SF、RSP、MFC、KSV等类型分解炉，近年来为了 进一步降低能耗，各种类型的预分解窑都有进一步的发展。如：改进分解炉的结构向高效化方 向发展；采用五级及低压损的高效旋风筒；重视劣质燃料的应用和环境保护的要求；完善旁路 放风设施以扩大原料的适应性等。到目前为止，国际上各种类型的分解炉已有
16、30 多种，按分解 炉区气流流场分类，基本上可以分为以下五类：1旋流或旋流-喷腾叠加流场类：有SF、NSF、CSF、Co-SF、MB等。2喷腾或复合喷腾流场类：有KSV、NKSV、ILC、SLC等。3流化床-悬浮层叠加流场类：有MFC、NMFC、CFB等。4.悬浮层流场类：有：P-AS、P-AS-LC、P-AT、PR、PR-SFM 等。5炉内燃料在净三次风旋流流场内预燃类：有RSP、GG、EVS-PC等。通过这次设计我对水泥预热器和分解炉有了一个更深的了解，对烧成设备进行了更深的探 讨。把自己的眼光由局部转向整体，对工厂的整体布局有了一个了解。在设计过程中，摒弃了以 前那种只参观不动手的习惯，真正的体会到了作为一个探索者的快乐。通过毕业设计强化自己对 基本知识和基本技能的理解
