材料科学与工程学院生产实习报告范文

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附:图4.1烧成工段工艺流程(尧柏水泥一厂)
图4.2烧成工段工艺流程(尧柏水泥三厂)
4.5烧成工段主要设备及其工作原理
(1)旋风预热器
旋风预热器由上下排列的五级旋风筒组成,为了提高收尘效率最上一级旋风筒通常为双级旋风筒之间由气体管通连接;每个旋风筒和相连的管道形成预热器的一个级.通常预热器由上向下顺序编号为Ⅰ至Ⅳ(或Ⅴ,Ⅵ)旋风筒的卸料口用生料管道与下一级的气体管道连接.生料首先喂入I级旋风筒的入口的上升管道内,熟料在管道内进行充分热交换,然后由I级旋风筒把气体和生料颗粒分离,收下的生料经卸料管进入Ⅱ级旋风筒的上升管道内进行第二次热交换,再经Ⅱ级旋风筒分离,如此,依次经Ⅴ级旋风预热器进入回转窑内进行煅烧,而预热器排出的废气经增湿塔,电收尘器由排风机进入大气.窑尾排出的1100℃烟气经预热器热交换后温度降至330℃左右,50℃左右的生料经多级预热器预热到750～820℃进入回转窑,熟料热耗均为750/kg熟料左右.
(2)预热预分解系统:(原理)悬浮预热技术是指低温粉体物料均匀分散在高温气流之中,在悬浮状态下进行热交换,使物料得到迅速加热升温的技术.其优越性在于使物料悬浮在热气流中,与气流的接触面积大幅度增加,传热速度极快,效率极高.同时,生料粉与燃料在悬浮下均匀混合,燃料燃烧热及时传给物料,使之迅速分解.而预分解(或窑外分解)技术是指将已经过悬浮预热后的水泥生料,在达到分解温度前,进入到分解炉内与进入到炉内的燃料混合,在悬浮状态下迅速吸收燃料燃烧热,使生料中的碳酸钙迅速分解成氧化钙的技术.
这样不仅减少了窑内燃烧带的热负荷,并且入窑生料的碳酸钙分解率达到了95%左右,从而大幅度提高了窑系统的生产效率.
(3)悬浮预热预分解窑:其的特点是在长度较短的回转窑后装设了悬浮预热器和分解炉,使原来在窑内以堆积状态进行的物料预热及碳酸钙分解过程,移到悬浮预热器和分解炉内以悬浮状态下进行,不仅可以减轻窑内煅烧带的热负荷,有利于缩小窑的规格及生产大型化,并且可以节约单位建设投资,延长衬料寿命,减少大气污染.
(4)五级旋风预热器:主要是旋风筒和各级旋风筒之间的联接管道,(亦称换热管道)旋风筒的主要任务在于气固分离,联结管道主要起的是换热作用.
旋风筒:采用大直径四圆心渐扩蜗壳结构,旋风筒阻力低,下部偏锥结构,下料管粗(C1φ710mm),能有效防堵;合理的旋风筒整体高度;有效防止物料因二次飞扬而导致的分离效率下降.
内筒:内筒插入深度低,内径大,C1--C2级筒设置整流器,阻力明显下降,C3--C5级筒采用挂片,方便安装和更换,内筒材质为耐热钢,使用寿命较长.
NC型2500t/d旋风筒规格:C1:C2—Ф4600mm,出口气压约-6100Pa左右,筒内温度约330摄氏度左右.C2:C1—Ф6500mm,筒内气压约-4400Pa左右温度约510℃左右.C3:C1—Ф6800mm,筒内气压约-3600Pa左右,筒内温度约660℃左右.C4:C1—Ф6800mm,筒内气压约-2500Pa左右,筒内温度约800℃左右.C5:C1—Ф6800mm,筒内气压约-2000Pa左右,筒内温度约780℃左右.
导流板:导流板的作用是防止进气口气流与筒内旋转气流碰撞,降低进口湍流阻力.本系统投料175t/h时,系统阻力仅4200Pa.
翻板阀:下料管翻板阀位于上一级旋风筒下料管与下一级旋风筒上升管道之间,要求保持下料流畅的同时,封闭物料不能填充下料管.南京院设计的下料管杆轻锤小,材质为耐热钢,实用小巧.

撒料箱:它会影响气固换热的效率,本系统采用的扩散式撒料箱为凸弧多孔分布板结构,这种撒料箱强化了物料在气流中的分散性,提高了气固换热的效率,降低了物料短路的可能.
(5)分解炉:采用在线旋喷结合式管道分解炉.以喷腾分解炉为基础,"涡旋"结合.分解炉直接与窑尾烟室相接,避免了结皮和堵塞,三次风单侧切向进入,布局简单.分解炉出口在本体顶部缩径,气流获得二次加速,有效地加强了后期的混合,煤粉经过喷嘴从三次风端口切向向下倾斜,尽管炉用煤管为单通道,但也能确保预燃充分.生料经C4级筒收集由炉侧加入,受三次风的扰动,改善了其分布状态,减少了塌料的危险.操作中由于受配料的影响,生料易烧性差,将炉出口温度控制在910℃左右,C5级筒下料管890℃,从而保持一切正常.
4.6生料在各个反应带的物理和化学变化
生料在煅烧过程中,经历干燥,预热,分解,烧成,冷却阶段,发生了一系列物理化学变化;100～200℃左右,生料被加热,水分被蒸发而干燥;300～500℃左右,生料被预热;500～800℃左右,粘土质矿物中的高岭石脱水分解为无定形的SiO2,Al2O3等,有机物燃尽;800～1300℃左右,碳酸钙分解为CaO,并开始与粘土分解出的SiO2,Al2O3,Fe2O3发生固相反应.随着温度的继续升高,固相反应加速进行,并逐步形成硅酸二钙2CaO·SiO2,铝酸三钙及铁铝酸四钙.当温度达到1300℃时固相反应完成,物种仅剩一部分CaO未与其它氧化物化合.当温度从1300℃升到1450℃再降到1300℃,即烧成阶段.这时3CaO Al2O3及4CaO Al2O3 Fe2O3烧制部分熔融状态,液相出现,将所剩CaO和2CaO iO2溶解,2CaO iO2在液相中吸收CaO形成硅酸盐水泥的最重要矿物硅酸三钙3Ca iO2.这一过程是煅烧水泥的关键,必须达到足够的温度并停留适当长的时间,使充分形成3CaO iO2.
4.6.1理论热耗
A.每公斤熟料所需原料:碳酸钙约1.22Kg,粘土约0.20Kg,SiO2,0.10Kg,Fe2O3,0.03Kg,合计:约1.55Kg.
B.每公斤熟料所需的热量(KCa):
(1)将粘土从20℃加热到430℃过程中
碳酸钙:1.22×0.248×430=130.1KCa,粘土:0.20×0.248×430=21.3KCa,
二氧化硅:0.10×0.239×430=10.3KCa,Fe2O3:0.30×0.190×430=2.5KCa.
(2)粘土脱水0.20×223=44.6KCa.
(3)从450℃加热至900℃过程中
碳酸钙:1.22(0.266×900-0.248×430)=156KCa;粘土:0.17(0.258×900-0.238×430)KCa;二氧化硅:0.10(0.263×900-0.19×430)KCa;
Fe2O3:0.03(0.218×900-0.19×430)-3.3KCa;
总计:193.5KCa
(4)CaCO3加热分解成氧化钙和二氧化碳:1.22×396=483KCa.
(5)将物料从900℃加热到1400℃
氧化钙:77.5KCa;粘土:24.8KCa;二氧化硅:14.1KCa;氧化铁:4.1KCa.合计:120.5KCa.
(6)按熟料和硅酸三钙比热的差值来酸洗热量:
1×1450(0.265-0.247)=26.1KCa
总计:1032KCa/Kg熟料
C.可回收的热量(KCa/Kg)
(1)熟料在1400℃形成的放热效应103.0KCa;

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