【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 年代得以快速發(fā)展， 進(jìn)入 21世紀(jì)， 國(guó)際上新建生產(chǎn)線投入的二檔窯數(shù)量已超過三檔窯。 燃燒器是重要的熱工裝備，近年來，為滿足不同性能的燃料和工業(yè)廢棄物的燃燒， 從 90 年代后期起，燃燒器設(shè)計(jì)從以往的內(nèi)風(fēng)旋流發(fā)展為內(nèi)風(fēng)、外風(fēng)雙旋流，且在風(fēng)道中間部位增設(shè)了液體或固體廢物或不同性能粉狀燃料通道，以滿足不同性能的燃料燃燒要求。新型燃燒器的一次凈空氣量為 6%，送風(fēng)為 2%～ 4%，合計(jì)一次風(fēng)量為8%～ 10%。 ( 3) 冷卻機(jī) 上世紀(jì) 80 年代末出現(xiàn)的第三代可控氣流篦冷機(jī)，其性能雖較第二代厚層篦冷機(jī)優(yōu)良， 但仍然存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 篦下需設(shè)置拉鏈機(jī)， 機(jī)身占用高 度高， 冷卻風(fēng)量較大且篦板篦縫噴出風(fēng)速過高等問題。進(jìn)一步改善通風(fēng)效率、提高熱回收率、簡(jiǎn)化裝備結(jié)構(gòu)、提高運(yùn)轉(zhuǎn)率、降低裝備高度、減少基建投資已成為冷卻機(jī)發(fā)展的方向。 90 年代中期，國(guó)外出現(xiàn)了無漏料冷卻機(jī)，工藝性能優(yōu)良，裝備簡(jiǎn)化，此類冷卻裝備中， 近年來投入生產(chǎn)的步進(jìn)式無漏料高效冷卻機(jī)性能尤為優(yōu)良，該機(jī)由若干條縱向熟料冷卻輸送通道組成，運(yùn)行速度隨料層冷卻情況自動(dòng)調(diào)節(jié)，通道單獨(dú)通風(fēng)，熱交換時(shí)間可以控制，確保不同粒徑熟料得以冷卻，冷卻風(fēng)量約 ，熱回收率超過 74%～ 76%，篦床有效面積負(fù)荷 45t/m3d 。同時(shí)，該篦冷機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)內(nèi)無輸送部件，篦板不與熱熟料直接接觸，磨蝕量少，熟料輸送無阻礙，輸送效率穩(wěn)定，模塊化設(shè)計(jì)，安裝維護(hù)方便，篦下無漏料，不需設(shè)置拉鏈機(jī)，整機(jī)高度低等一系列優(yōu)點(diǎn)。 (4) 熟料燒成系統(tǒng) 由 6 級(jí)或多級(jí)預(yù)熱器、低 NOX分解爐系統(tǒng)、二檔短窯、高效燃燒器、步進(jìn)式無漏料冷卻機(jī)組成的 5000t/d 熟料燒成系統(tǒng)，設(shè)計(jì)熱耗低于 690kcal/kg( 長(zhǎng)期運(yùn)行生產(chǎn)熱耗730kcal/kg)，電耗低于 17～ 19kWh/t，預(yù)熱器和冷卻機(jī)廢氣熱量可烘干綜合水分 8%左右的原料 [2]。 國(guó)內(nèi)燒 成系統(tǒng)現(xiàn)狀 ( 1) 預(yù)熱器、分解爐系統(tǒng) 國(guó)內(nèi)除少量引進(jìn)的 6000t/d以上規(guī)模生產(chǎn)線為 6級(jí)預(yù)熱器外，國(guó)產(chǎn)裝備絕大部分為 5 級(jí)預(yù)熱器，生產(chǎn)線最大規(guī)模為 6000t/d，單系列最大為 3000t/d，技術(shù)先進(jìn)的大型預(yù)熱器佳木斯大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文） 4 分解爐系統(tǒng)阻力為 4800Pa177。300Pa，廢氣溫度接近 320℃ ，分解爐可大量煅燒低揮發(fā)無煙煤，工業(yè)廢棄物作燃料已起步， NOX 排放值高于 800mg/Nm3，入窯物料分解率超過90%，但生產(chǎn)平均數(shù)據(jù)較上述數(shù)據(jù)差。 ( 2) 回轉(zhuǎn)窯、燃燒器 多年來，我國(guó)引進(jìn)了 10 余臺(tái)二檔窯，但投入生產(chǎn)的數(shù)百臺(tái)不同規(guī) 模的國(guó)產(chǎn)裝備均為 L/D≥15 的三檔窯，采用齒輪傳動(dòng)、浮動(dòng)輪帶等常規(guī)技術(shù)。生產(chǎn)情況較好時(shí)，大型窯的容積產(chǎn)量一般低于 m3，筒體散熱損失約 35kcal/kg，窯速 。國(guó)內(nèi)的三通道、四通道燃燒器均采用內(nèi)旋流，主要使用于不同性能的煤粉燃燒， NOX 的排放量難于降低。由于煤粉輸送風(fēng)量過大，一般一次風(fēng)量在 15%左右或以上。 ( 3) 冷卻機(jī) 新型干法生產(chǎn)線投入生產(chǎn)的 6000t/d級(jí)及以下規(guī)格的國(guó)產(chǎn)裝備基本為第三代空氣梁冷卻機(jī)，在生產(chǎn)較為正常時(shí)，熱回收效率平均 68%左右，運(yùn)轉(zhuǎn)率相對(duì)較低 ，熟料冷卻效果較差，廢氣溫度偏高。 ( 4) 燒成系統(tǒng)生產(chǎn)線 由 5 級(jí)預(yù)熱器、三檔長(zhǎng)窯、常規(guī)的三通道或四通道燃燒器、第三代篦冷機(jī)，組成技術(shù)較為先進(jìn)的 2020t/d 以上規(guī)模生產(chǎn)線，經(jīng)過對(duì)近 20 余條生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定，預(yù)熱器系統(tǒng)實(shí)際廢氣溫度超過 345℃ ， 2020t/d 以上回轉(zhuǎn)窯筒體表面散熱平均高達(dá)cl ，篦冷機(jī)的熱回收效率低于 70% ， 平 均 生 產(chǎn) 熱 耗 約800cl，電耗 25kWh/t 熟料，生料烘干后多余的廢氣一般排至大氣， 少數(shù)用來發(fā)電 ( 需增設(shè)鍋爐、汽輪 機(jī)、發(fā)電機(jī)組 )[2]。 新型節(jié)能燒成系統(tǒng) 目前，天津院研發(fā)的由六級(jí)新型預(yù)熱器分解系統(tǒng)、兩檔支撐回轉(zhuǎn)窯、行進(jìn)式穩(wěn)流冷卻機(jī)、高效燃燒器等組成的 5500t/d新一代燒成系統(tǒng)已經(jīng)投產(chǎn)運(yùn)行。新一代燒成系統(tǒng)在低阻、低耗、能效指標(biāo)不斷提高的前提下，降低了預(yù)分解系統(tǒng)的投資費(fèi)用和 N0X、SO2等廢氣中有害成分的排放，全面提升了水尼生產(chǎn)線的性能，其熟料熱耗可降低至2885kJ/kg，預(yù)熱器出口廢氣溫度可降至 280℃ ， NOx排放量小于 500mg/Nm3，工藝、環(huán)保性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。 六級(jí)預(yù)熱器技術(shù)是在五級(jí)基礎(chǔ)上優(yōu)化和擴(kuò)展的， 預(yù)熱器級(jí)數(shù)增加，有利于系統(tǒng)熱交換，降低預(yù)熱器出口廢氣溫度。與此同時(shí)，完善預(yù)分解系統(tǒng)，優(yōu)化分解爐結(jié)構(gòu)和流佳木斯大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文） 5 場(chǎng)，延長(zhǎng)分解爐內(nèi)部不同性能燃料燃燒時(shí)間，提高燃料的燃盡率，避免燃料在預(yù)熱器內(nèi)繼續(xù)燃燒而增加廢氣溫度。實(shí)施上述措施后，預(yù)熱器出口廢氣溫度可降至 ≦ 280℃ ，仍可滿足原料綜合水分 4%的烘干要求，降低預(yù)熱器出口溫度 30℃ ～ 50℃ ，熱耗降低約熟料 ～ 1 。 2020 年，由天津院自主研發(fā)設(shè)計(jì)制造的中國(guó)首臺(tái)具有國(guó)際最先進(jìn)水平的第四代行進(jìn)式穩(wěn)流冷卻機(jī)投入運(yùn)行并達(dá)標(biāo)。第四代行進(jìn)式穩(wěn)流冷卻機(jī)采 用先進(jìn)的 Walking floor行進(jìn)式原理，應(yīng)用全新篦板結(jié)構(gòu)等多項(xiàng)專利技術(shù)，具有熱回收率高、能耗低、使用壽命長(zhǎng)、易于維護(hù)、模塊化設(shè)計(jì)、便于施工安裝、土建投資省等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)初步測(cè)定，第四代冷卻機(jī)熱回收效率可達(dá) 73%～ 75%；熟料出料溫度 82℃ ～ 95℃ ；三次風(fēng)溫可達(dá)1000℃ ，冷卻機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到 100%。第四代冷卻機(jī)與第三代冷卻機(jī)相比，熟料可降低熱耗 10kca1/kg～ 18kcal/kg，土建投資可節(jié)省 25%，維護(hù)費(fèi)用可節(jié)省 70%～ 80%。采用新一代燒成系統(tǒng)，將在現(xiàn)有干法水泥生產(chǎn)技術(shù)基礎(chǔ)上，大大提高節(jié)能降耗水平 [3]。 燒成系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì) （ 1） 預(yù)分解窯 近年來，預(yù)分解窯生產(chǎn)工藝不斷完善和優(yōu)化，單線規(guī)模越來越大，日產(chǎn)熟料大都在 7500~10000t，熱耗 2898~3024kJ/kg，前世界上最大的預(yù)分解窯是美國(guó)正在新建的由POLYSIUS公司提供的 Ф 105m，采用 5級(jí) 4列預(yù)熱器和雙分解爐的預(yù)分解窯生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)能力為 2020t/d，熟料燒成熱耗為 2864kJ/kg。 國(guó)外新建的預(yù)分解窯仍以三擋支承的較多，兩擋支承的短窯較少，但有逐漸發(fā)展之勢(shì)。如新型槽齒輪帶、托輪自位調(diào)整等新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)，為預(yù)分解窯大型化提供了技術(shù)保障。 （ 2） 預(yù)熱器 國(guó)外各大公司采用的多級(jí)預(yù)熱器，各有其特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能高效，一般都從結(jié)構(gòu)上和工作參數(shù)上進(jìn)行優(yōu)化，以降低壓力損失，提高分離效率，預(yù)熱器系統(tǒng)壓損最終已降到 4kPa以下。根據(jù)原料綜合水分及余熱利用的要求不同，一般都設(shè)計(jì) 4~6級(jí)，多數(shù)為5級(jí)，按照回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)能力大小可設(shè)計(jì) 1~4列，多數(shù)為雙系列預(yù)熱器。 （ 3） 分解爐 國(guó)外各大公司的分解爐也各具特色，達(dá)數(shù)十種之多，為適應(yīng)不同燃料燃燒的需要和低 NOX的排放，各大公司對(duì)爐型都進(jìn)行了改造，使人窯物料碳酸鈣分解率達(dá)到 90%佳木斯大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文） 6 以上。為適應(yīng)低揮發(fā)份劣質(zhì)煤和 無煙煤燃燒的需要，出現(xiàn)了多種在分解爐外增加預(yù)燃爐或后燃燒裝置的組合式分解爐；通過爐型改進(jìn)，調(diào)整喂煤點(diǎn)和三次風(fēng)進(jìn)入的位置，使在分解爐初始階段造成還原氣氛，以實(shí)現(xiàn)低 NOx的排放。分解爐有單爐和雙爐之分， 5000t/d以下多采用單爐， 5000t/d以上多采用雙爐，但也有 8000t/d以上采用單爐的。 （ 4） 冷卻機(jī) 新型干法窯多采用推動(dòng)蓖式冷卻機(jī)。第三代蓖式冷卻機(jī)采用的是控制空氣流動(dòng)的高阻力蓖板，保證熟料均勻分布在蓖床全寬上，蓖板可以每一側(cè)、每一排、每一區(qū)單獨(dú)供風(fēng)，使蓖床上熟料層中空氣分布得到很大改善，大大降低冷 卻用風(fēng)量，提高二次、三次風(fēng)的溫度，從而提高冷卻機(jī)熱回收效率；蓖板表面可得到充分冷卻，大大降低蓖板熱負(fù)荷，延長(zhǎng)蓖板使用壽命，一般可達(dá) 3年以上。阻力蓖板還可防止熟料細(xì)粉漏人蓖下室，現(xiàn)在 FLS公司又開發(fā)了 COOLER(庫勒 )更新式蓖式冷卻機(jī)，在蓖板上加一個(gè)十字交叉棒，由于不存在蓖下漏料漏風(fēng)，其冷卻效率進(jìn)一步提高，冷卻風(fēng)量可降到2Nm3/kg? cl以下，電耗也會(huì)進(jìn)一步下降，預(yù)計(jì)會(huì)有較好的發(fā)展前景。 （ 5） 流態(tài)化燒成技術(shù) 日本煤炭利用中心 200t/d流態(tài)化燒成窯的擴(kuò)大試驗(yàn)，于 1997年底取得了連續(xù)一個(gè)月運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)參數(shù) ，據(jù)介紹它具有降低熟料燒成熱耗、可以燃燒劣質(zhì)煤、能有效降低 CO2和 NOx排放量、提高熟料質(zhì)量、節(jié)省建設(shè)投資、運(yùn)轉(zhuǎn)和維修費(fèi)用少等一系列優(yōu)點(diǎn)，目前熟料鍛燒電耗還比較高。下一步準(zhǔn)備擴(kuò)大到 I000t/d的工業(yè)性試驗(yàn)。如果取得突破，有可能引起熟料燒成技術(shù)的重大變革。 國(guó)內(nèi)外新型干法燒成系統(tǒng)裝備在未來若干年內(nèi)發(fā)展的主流是由多級(jí)熱交換預(yù)熱器，適應(yīng)煅燒各種低品位燃料、 NOX 等有害物排放值低的分解爐， L/D 為 10～ 12 的二檔短窯，新一代無漏料新型冷卻機(jī)組成的燒成系統(tǒng)，預(yù)熱器分解爐系統(tǒng)阻力降至5500Pa 以內(nèi)，同級(jí)預(yù)熱 器的窯尾塔架高度將比現(xiàn)有高度降低 10m，生產(chǎn)中廢氣排放量降至 ，入窯物料分解率提高至 94%，分解爐與窯的煅燒比率提高至65∶ 35，燃料在分解爐燃燒時(shí)間較大增加，以滿足各種熱值的工業(yè)廢棄物的燃燒?；剞D(zhuǎn)窯的容積負(fù)荷將提高至 ~m3 ，窯速將進(jìn)一步提高，填充率提高至8%~12%，物料在窯內(nèi)停留時(shí)間將有所下降，窯的筒體散熱量將進(jìn)一步下降。冷卻機(jī)的熱效率提高至 76%以上，冷卻風(fēng)量將下降至約 。由上述裝備組成的4000t/d 級(jí)燒成系統(tǒng)熱耗降至 670~680kcal/kg ( 生產(chǎn)熱耗 710~720kcal/kg) , 電耗低于佳木斯大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文） 7 18kWh/tcl[2]。 本設(shè)計(jì)的 意義 現(xiàn)在水泥已廣泛的應(yīng)用于工業(yè)建筑、民用建筑、水工建筑、農(nóng)田水利建設(shè)和軍事工程等方面。有水泥制成的各種水泥制品，如坑木、軌枕、水泥船和石棉水泥制品等廣發(fā)應(yīng)用于工業(yè)、交通等部門，在代鋼、代木方面，也越來越顯示出技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)越性。 由于鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼結(jié)構(gòu)材料的混合使用，才有高層、超高層、大跨度以及各種特殊功能的建筑物。新的產(chǎn)業(yè)革命，又為水泥行業(yè)提出了擴(kuò)大水泥品種和擴(kuò)大應(yīng)用范圍的新課題。開發(fā)占 地球面積 71%的海洋是人類進(jìn)步的標(biāo)志，而海洋工程的建造，如海洋平臺(tái)、海洋工廠，其主要建筑材料就是水泥。此外，如宇航工業(yè)、核工業(yè)以及其他新型工業(yè)的建設(shè)也需要各種無機(jī)非金屬材料，其中最為基本的是以水泥為主的復(fù)合材料。因此水泥的發(fā)展對(duì)保證國(guó)家建設(shè)的順利進(jìn)行起著十分重要的作用。今年來利用水泥新型干法窯來焚燒處理城市固態(tài)廢棄物，既可以利用可燃廢棄物解決部分原燃料來源，又可以固化危險(xiǎn)廢棄物中的重金屬離子，從而實(shí)現(xiàn)城市固體廢棄物的有效處理與重金屬離子的合理固化，意義重大。 近年來，隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人口 的不斷增加，對(duì)交通、住房、基礎(chǔ)設(shè)施的需求正在不斷的增加。在交通方面，不同地區(qū)之間的貿(mào)易往來日益頻繁，面對(duì)不斷發(fā)展的經(jīng)濟(jì)，我國(guó)的交通面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，公路、鐵路的興建，要消耗大量的水泥。據(jù)報(bào)道僅鐵路一項(xiàng)將 帶動(dòng) 億噸的水泥需求 ；另一方面，近年來隨著災(zāi)難的不斷頻發(fā)，像汶川地震、舟曲泥石流等毀滅性的災(zāi)難。需要有大量的房屋，公路等公共設(shè)施需要建設(shè)，我國(guó) 未來兩年災(zāi)后復(fù)建的水泥需求為 8400 萬噸。 不斷發(fā)展的房地產(chǎn)業(yè)，這些都需要水泥 —— 這一重要的建筑材料。面對(duì)日益增加的對(duì)水泥的需求，水泥廠的數(shù)量也在不斷的增加。我 國(guó)的水泥廠主要有立窯和回轉(zhuǎn)窯兩種窯型，立窯由于其能耗高、熟料質(zhì)量差正在逐漸被淘汰；回轉(zhuǎn)窯是目前水泥生產(chǎn)中最先進(jìn)的窯型，特備是帶有懸浮預(yù)熱的回轉(zhuǎn)窯，是目前水泥廠的首選。本設(shè)計(jì)是在目前水泥需求量極大的情況下，依據(jù)當(dāng)前的形式和國(guó)家政策的要求，建設(shè)一日產(chǎn) 4000 噸水泥熟料的水泥工廠。本設(shè)計(jì)主要是對(duì)水泥廠的核心部分 —— 燒成車間進(jìn)行設(shè)計(jì)。作為整個(gè)工廠的能耗大戶，燒成工藝的好壞既決定這產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，又對(duì)整個(gè)工廠的低碳與否起著重要的作用。 在廠址所在地，在近些年來 該市以加快推進(jìn) “ 一主四化 ” 進(jìn)程為主攻方向，大力實(shí)施 “ 工業(yè)強(qiáng) 市 ” 、 “ 產(chǎn)業(yè)富民 ” 、 “ 城市牽動(dòng) ” 、發(fā)展戰(zhàn)略，不斷加大項(xiàng)目建設(shè)、改革開放、結(jié)構(gòu)調(diào)整和環(huán)境優(yōu)化力度。工業(yè)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)雄厚，有著儲(chǔ)量豐富、品質(zhì)上乘的礦產(chǎn)資源和豐富的農(nóng)產(chǎn)品深加工資源，境內(nèi) “ 凌汽 “ 和 ” 凌鋼 “ 兩大省市營(yíng)企業(yè)對(duì)地方工業(yè)具有強(qiáng)大的輻射和帶動(dòng)作用，已經(jīng)形成了冶金、鑄造、汽車、建材、輕工業(yè)佳木斯大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文） 8 等門類齊全的工業(yè)體系。近年來，凌源堅(jiān)持工業(yè)強(qiáng)市核心戰(zhàn)略不動(dòng)搖，以園區(qū)建設(shè)為載體，把招商引資為手段，以項(xiàng)目建設(shè)為支撐，著力培育立市骨干企業(yè)，工業(yè)經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)快速發(fā)展的良好態(tài)勢(shì)。以鋼達(dá) 100 萬噸鐵粉精選及 20 萬噸 H 型鋼、嘉能 30 萬噸合金 鋼、天源礦治 25 萬噸海綿鐵及 5萬噸冶金粉未、海西礦業(yè) 7萬噸酸級(jí)螢石粉、海聯(lián)7 萬噸油母頁巖采選等項(xiàng)目為龍頭的治金礦業(yè)產(chǎn)業(yè)集群核心競(jìng)爭(zhēng)力不斷提高，以 10 萬臺(tái)汽車車架總成、 20 萬根曲軸生產(chǎn)、 1 萬輛重型車組裝和 3 萬輛輕型車組裝等項(xiàng)目為龍頭的汽車及零部件產(chǎn)業(yè)集群群體規(guī)模不斷壯大，以源泉 160 萬噸新型干法水泥、世明 428 萬重箱玻璃、鴻凌砌塊彩磚等項(xiàng)目為龍頭的新型建材產(chǎn)業(yè)集群正在加快形成。以上的發(fā)展均離不開水泥這一重要的建筑材料。伴隨著經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，該地區(qū)及其周邊地區(qū)水泥的需求量必然會(huì)不斷增加。在