【正文】 使 NOx的生成受到抑制，降低 NOx 的排放，將部分低溫煙氣直接送入爐內(nèi)或與空氣 (一次風或與二次風 )混合后送入爐內(nèi)，因煙氣的吸熱和對氧濃度的稀釋作用，會降低燃燒速度和爐內(nèi)溫度，因而減少了 熱力型NOx。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 3 第二章 建廠基本資料 設計題目： 5000t/d 水泥熟料預分解窯窯尾 （低氮氧化合物排放） 工藝設計 建廠條件： （ 1） 建廠地點：四川省 （ 2） 當?shù)貧庀筚Y料： ① 主導風向：西北風 ； ②最大風速： 9m/s；③全年最大降雨量： 750mm；④日最大降雨量： 300mm；⑤最大積雪： 250mm；⑥全年最高溫度：40℃ ；⑦最低溫度： 14℃ ；⑧月平均溫 度：最熱： 30℃ ；最冷： 5℃ 。 （ 4） 礦山資源，各種原料燃料的來源、距離、數(shù)量及運輸方式 ： 附近本礦山，本廠開采，儲量豐富 皮帶 運輸進廠 某 礦場 皮帶 運輸進廠 某礦場 汽車 運輸進廠 石膏廠 汽車運輸進廠 某煤礦廠 火車運輸進廠 某礦廠 汽車運輸進廠 ：電源可靠，水源充足； ：交通便利，公路、鐵路臨近廠 ； ： 供銷散裝 60％ ，包裝 40％ ，銷往省內(nèi)，銷路廣 （ 5） 全廠生產(chǎn)規(guī) 模、產(chǎn)品各種標號 : 工廠生產(chǎn)熟料 5000 t/d，產(chǎn)品品種 為 等級普通硅酸鹽水泥 （ ）40%和 等級 P． Ⅱ 硅酸鹽水泥 60%。 水泥生產(chǎn)所需要的原材料主要有石灰質(zhì)原料，輔助原料以及校正原料，其中 以碳酸鈣為主要成分 的稱為 石灰質(zhì)原料， 包括 有石灰?guī)r、泥灰?guī)r、白堊、貝殼等。一般生產(chǎn) 1 噸熟西南科技大學本科生畢業(yè)論文 4 料用 ~ 噸粘土質(zhì)原料。 生產(chǎn)水泥的原料應滿足以下工藝要求： (1) 化學成分必須滿足配料的要求，以保證能 制得成分合適的熟料，否則會使配料困難，甚至無法配料； (2)有害雜質(zhì)的含量應盡量少，以利于工藝操作和提高水泥的質(zhì)量； (3)應有良好的工藝性能，如易磨性、易燒性、熱穩(wěn)定性、易混合性等。如硬石膏比二水石膏溶解度大，但溶解速度慢，摻量要適當增加。 C3A 含量高，石膏摻量應相應增加，反之則減少。 相同礦物組成的水泥，細度增大，比 表面積增大，水化加快，應適當增加石膏摻量。如混合材料為礦渣時，應多摻石膏，因為石膏是礦渣的活性激發(fā)劑。 本設計中使用的 天然二水 石膏化學成分如下： 表 21 石膏化學成分表 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO SO3 H2O 石膏 本設計的混合材采用礦渣 ，主要是生產(chǎn) 等級普通硅酸鹽水泥和 等級P． Ⅱ 硅酸鹽水泥，所以加入的混合材 主要為消耗?；郀t礦渣，這樣不僅提高水泥強度同時提高了水泥質(zhì)量，而且還減小了?；郀t礦渣的量，降低了水泥成本。 本設計中所用的礦渣化學成分如下： 表 22 ?；郀t礦渣（鑄鐵礦渣）的化學成分表 礦渣 類型 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO S MnO TiO2 質(zhì)量系數(shù) K 鑄鐵礦渣 —— 注： 礦渣的水分為 15% 燃料品質(zhì)要求 燃料品質(zhì)不僅影響煅燒過程，而且對孰料組成選擇有較大影響， 我國水泥工業(yè)一般使用煤做為燃料，回轉(zhuǎn)窯水泥廠一般使用煙煤，發(fā)熱量高的優(yōu)質(zhì)燃料，其火焰溫度高，熟料 KH 值可高些，若燃料質(zhì)量差，除了火焰溫度低外，還會因煤灰的沉落不均勻，降低熟料質(zhì)量。對于燃燒，水分越高，煤粉滯后起燃越嚴重，相應的熱耗增大。生產(chǎn)中對煤粉的水分應控制在 2%以內(nèi)，本設計中使用的煙煤水分為 %. (2) 揮發(fā)分 ： 煤的固定碳和揮發(fā)分是可燃成分 , 揮發(fā)分低的煤不易著火 ， 窯內(nèi)會出現(xiàn)較長的黑火頭 ， 高溫帶比較集中 ，形成短焰急燃， 孰料中中游離氧化鈣增加，強度下降，耐火襯料壽命縮短， 反之，將使回轉(zhuǎn)窯中黑火頭縮短，易造成熱力分散，回轉(zhuǎn)窯用燃煤要求揮發(fā) 物占 18%30%， 綜合考慮燃料成本和技術條件， 本設計中 使用的煙煤 揮發(fā)分 為 .%。導致熟料顆粒的成分不均勻 ， 從而影響窯熱工制度的穩(wěn)定和窯熟料產(chǎn)、質(zhì)量的提高 。本設計中 使用的煙煤 灰分為 %。熱值較 低 的煤使 煅燒 熟料的單位熱耗增加 ， 同時窯的單位產(chǎn)量降低 。 本設計 使 用 的 煤 的低位發(fā)熱量為 24321kJ/kg煤粉的煙煤 。 (6) 煤粉的細度 :煤粉的細度直接影響火焰的長度及形狀。這些因素都會使熟料質(zhì)量降低，窯內(nèi)熱工制度不穩(wěn)定，操作困難。 我們可以通過調(diào)整煤的細度來改變火焰的的形狀，以改變?nèi)紵^程和窯的操作條件，從而保證窯的生產(chǎn)能力。 生產(chǎn)方法和窯型的選擇 為了 降低能耗，提高產(chǎn)量的， 本次設計選用的是新型干法生產(chǎn)方法， 窯型選擇為窯外預分解窯。雖然其電耗略高，但其綜合能耗低于其他窯。 ③ 與產(chǎn)量相同的其他窯型相比，預分解窯的設備較輕，占地面積較小，其建設投資較省。 ⑤ 利于舊窯的技術改造，也有利于新窯的建造。 (2)預分解窯也存在以下的不足： 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 7 ① 廠內(nèi)高大建筑多，對地耐力要求較高，一般 25t/m2。 ③ 預分解窯對生產(chǎn)管理人員的素質(zhì)要求較高。因此，適合的生料成分是水泥生產(chǎn)的關鍵。求各種原料配合比的過程叫做配料計算，配料計算的理論依據(jù)是物料平衡，即 反應物的總質(zhì)量等于生成物的總質(zhì)量，熟料組成確定后，即可根據(jù)所用原料進行配料計算，求出復合熟料組成的原料配合比。 三個率值的選擇 （ 1） KH：石灰石飽和系數(shù)，實際上表示了數(shù)料中 3CS與 2CS百分含量的比值 ，也就是孰料中氧化硅被氧化鈣飽和成硅酸三鈣的程度 。 KH 值越大，則硅酸鹽礦物中的 3CS比例越高，熟料強度越好，故提高 KH 值有利于水泥質(zhì)量，但 KH 值過高，熟料煅燒困難，必須延長煅燒時間，否則會出現(xiàn)較多 fCaO ,影響水泥安定性，同時窯的產(chǎn)量低，熱耗高，窯襯工作條件惡化。 （ 2） SM：硅率，表示熟料中 酸性氧化物之間的關系，也表示孰料中 硅酸鹽礦物（氧化硅） 與溶劑礦物 （氧化鋁、氧化鐵之和） 的比例關系，相應的反應了熟料的質(zhì)量和易燒性。若 SM 值過高，則由于高溫液相量顯著減少，熟料煅燒困難，回轉(zhuǎn)窯不易掛窯皮，且 3CS不易形成，導致 2CS含量過多而熟料易粉化。 （ 3） IM：鋁率，表示熟料中 Al2O3和 23FeO 的質(zhì)量比， IM 值一般波動在 之間。但 IM值過低，雖然液相黏度小，對 3CS形成有利，但燒結(jié)范圍窄，窯內(nèi)易結(jié)大塊，不利窯的操作。 預分解窯硅酸鹽水泥熟料率值和熱耗的參考范圍 [19]： KH： ~； SM：西南科技大學本科生畢業(yè)論文 10 ~。 ； SM=177。 煤灰摻入量的計算 孰料中煤灰摻入量可按下式計算： 式中 q—— 熟料的熱耗（ KJ/Kg 熟料）； Aar—— 所選煤的灰分（ %）； S—— 煤灰沉落率（ %），本設計中選用帶電收塵的預分解 窯； S=100% ； Q,ar──煤的應用基低位發(fā)熱量， KJ/Kg 煤，本設計所用的煙煤應用基低位發(fā)熱量為 24321KJ/Kg。 %179。 100)179。該原料化學成分中各氧化物含量 之和 ，如：生 粉 中的 SiO2的白分含量為： 石灰石百分含量179。粘土中 SiO2 + 鐵粉百分含量179。 + 16%179。 =，其他化學成份含量也用這樣的方法計算 ， 料帶入白生料中各氧化物百分含量 計算 結(jié)果如 下表： 100, ???? arQ n et SA a rqGA西南科技大學本科生畢業(yè)論文 11 表 36 生料的化學成 分 （ %） 原料 名稱 配比 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 ∑ 石灰 石 —— 粘土 鐵粉 —— 生粉 100 灼燒生料中化學成分的計算： 如果不考慮生產(chǎn)損失，則干燥原料 的質(zhì)量應等于生料的質(zhì)量，生料的物理水蒸發(fā)以后處于干燥狀態(tài)，去掉燒失量以后，生料處于灼燒狀態(tài)，灼燒生料中各化學成分應等于干燥生料除以（ 100燒失量） x100%, 既：灼燒生料 = Loss?100100 179。 = ,灼燒生料中的其他氧化物的含量依次用這種計算方法的計算結(jié)果如下表： 表 37 灼燒生料化學成分表 氧化物 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 ∑ 灼燒生料 熟料成分 的計算： 煤灰的摻入量在（ 1）中已經(jīng)計算出 GA=%那么 灼燒生料配合比為100%%=% 在這個配合比下計算孰料中各氧化物化學成分由公式： 熟料化學成分 =灼燒生料中氧化物含量179。 GA 即等于生料氧化物含量179。 %， 由 此求得的孰料化學成分如下表38： 熟料率值 計算 及礦物組成 KH=2 S iO OFeOAlC a O ?? （ IM≧ ） = 9 2 8 5 4 6 ? ???? = 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 12 表 38 孰料的化學成分表 項 目 比例 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 ∑ 灼燒生料179。 GA 熟料成分 100 SM= 22 3 2 3SiOO +Al OFe = ? = IM= 2323AlOFeO = = C3S= SiO (3 2)KH ?=179。 ）179。 %179。（ 179。 % =% KH 值偏低， SM 和 IM 也偏低，孰料礦物中 C3S 較低 ，說明石灰石質(zhì)原料摻量偏低，應適當增 加石灰石的配比。生料中各氧化物含量 ，灼燒生料中的其他氧化物的含量 依次計算結(jié)果如下 311 表： 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 13 表 310 調(diào)整配合比后生粉的化學成分 （ %） 原料名 稱 配比 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 ∑ 石灰石 —— 粘土 鐵粉 —— 生 粉 100 表 311 調(diào)整配合比后灼燒生料化學成分表 （ %） 氧化物 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 ∑ 灼燒生料 熟料 化學 成分的計算： 煤灰的摻入量 GA=%， 灼燒生料配合比為 100%%=% 由 熟料化學成分 =灼燒生料中氧化物含量179。 GA 即等于生料 氧化物含量179。 %， 由此求得的 調(diào)整配合比后 孰料化學成分如下 312 表： 表 312 調(diào)整配合比孰料化學成分表 （ %） 項 目 比例 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 ∑ 灼燒生料179。 GA 熟料成分 100 的 熟料率值 計算 及礦物組成 KH=2 S iO OFeOAlC a O ?? （ IM≧ ） = ? ???? = SM= 22 3 2 3SiOO +Al OFe = ? = IM= 2323AlOFeO = = 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 14 C3S= SiO (3 2)KH ?=179。 ）179。 %179。（ 179。 % =% KH、 SM 和 IM 均能達到預定值， 孰料礦物中各礦物組成也符合水泥孰料礦物要求， 而且 MgO 和 SO3也在控制范圍內(nèi)， 說明該配合比是符合的設計要求的。 100100M （ M為各原料的含水量），計算結(jié)果如下表： 表 313 生料濕原料質(zhì)量配合比 濕原料 石灰石 粘土 鐵粉 濕原料 質(zhì)量比 將上述質(zhì)量比換算成百分比： ∑= ++= 濕石灰石 = 247。 =% 濕鐵粉 =247。 水泥中石膏的摻入量 %1000 ( 3 343 ???? （石膏中） 熟料中）S SOAFCACd 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 15 = % ????? =% 式中 d ──水泥中石膏摻入量 (%)。因而物料平衡計算是水泥廠設計必不可少的工藝計算內(nèi)容之一，是主機平衡與儲庫平衡計算的基礎與依據(jù)。 計算所需原始數(shù)據(jù)： ①熟料日產(chǎn)量： 5000t/d ②生料中各原料配合比： 表 315 干燥原料調(diào)整配比 （ %） 石灰石 粘土 鐵粉 ③物料天然水分： 表 317 物