5000噸水泥廠生料車間工藝設計參考說明書.doc

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1、 目 錄 湖南工學院2014屆畢業(yè)設計（論文）課題任務書 1 湖南工學院本科生畢業(yè)論文開題報告 4 湖南工學院畢業(yè)設計(論文)工作進度檢查表 7 湖南工學院2014屆畢業(yè)設計（論文）指導教師評閱表 8 湖南工學院畢業(yè)設計（論文）評閱評語表 9 湖南工學院畢業(yè)設計（論文）答辯資格審查表 10 湖南工學院2014屆畢業(yè)設計（論文）答辯及最終成績評定表 12 摘 要 13 ABSTRACT 14 第一部分：總體設計 15 1 新型干法水泥生產的簡述 15 1.1新型干法水泥生產的特點 15 1.2 新型干法水泥生產的發(fā)展 16 2 配料方案的確定

2、17 2.1熟料率值的確定 17 2.2熟料熱耗的確定 17 2.3礦渣、石膏加入量的確定 18 3 物料平衡的計算 19 3.1 配料計算 19 3.1.1原料及燃料化學成分 19 3.1.2煤灰摻入量的確定 20 3.1.3計算干燥原料的配合比 20 3.1.4 計算濕物料的配合比 21 3.2 物料平衡 21 3.2.1工廠生產能力 21 3.2.2原料消耗定額 22 4. 全廠工藝流程的確定 25 4.1物料的儲存與均化 25 4.1.1物料的預均化的確定 25 4.1.2物料破碎 25 4.1.3生料的制備系統(tǒng) 26 4.1.4生料粉均化系統(tǒng) 28

3、 4.1.5 熟料燒成系統(tǒng)的確定 28 4.1.6包裝與散裝系統(tǒng) 30 4.2全廠主機設備的選型 30 4.2.1各種主機小時產量（周平衡法） 30 4.2.2主機平衡表 35 4.2.3全廠堆場及儲庫計算 36 4.3全廠總平面布置圖的設計 45 第二部分：生料粉磨車間設計 48 1 車間工藝流程的確定 48 1.1 生料粉磨車間流程的確定 48 1.2流程選擇 49 1.2.1配料系統(tǒng)的確定 49 1.2.2配料設備的確定 49 1.3 喂料設備的選型 50 1.4 磨機系統(tǒng) 51 1.5 輸送設備 51 1.6通風和收塵 53 1.7車間安全設施的設計

4、 53 2提高生料粉磨系統(tǒng)產質量的措施 55 結論 56 謝辭 57 結束語 58 參考文獻 59 湖南工學院2014 屆畢業(yè)設計（論文）課題任務書 學院：材料與化學工程學院 專業(yè)： 無機非金屬材料 指導教師 李坦平 學生姓名 劉磊 課題名稱 日產5000噸水泥熟料生產線生料立磨車間工藝設計 內容及任務 一、設計題目與內容 1、設計題目 日產5000噸水泥熟料生產線生料立磨車間工藝設計 2、設計內容 （1）完成全熟料生產線到熟料儲庫的物料平衡、主機平衡計算；完成全熟料生產線主機

5、選型與堆場、儲庫選型； （2）完成“生料立磨車間”的主機與附屬設備的選型計算； （3）完成“生料立磨車間”工藝布置設計，制圖。 二、原始資料 1、規(guī)模產量 日產熟料5000噸。 2、各種原料、燃料水份及化學成份 （1）各種原、燃料天然水份及化學成份 1）水份 鐵粉（%） 煤（%） 粘土（%） 石灰石（%） 6.5 8.3 7.2 1.4 2）化學成份（%） 原料 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 W 石灰石 39.58 3.33 1.43 0.69 51.30 1.21 2.00

6、 粘 土 5.43 66.36 15.41 7.11 2.34 2.72 10.00 鐵 粉 2.45 36.12 2.72 54.03 0.72 8.00 煤 灰 65.92 21.47 3.90 2.66 1.43 6.00 （2）燒成用煤的工業(yè)分析及發(fā)熱量 工業(yè)分析：分析基水份1.30%；灰份22.53%；揮發(fā)份19.72%。 發(fā)熱量：分析基5460Kcal/kg煤；應用基5200-5600 Kcal/kg煤。 3、當?shù)刈匀粭l件 當?shù)刈罡邭鉁兀?8.9℃；最低氣溫：-4℃；平均氣溫：23.3℃。 當?shù)刈畲鬂穸?/p>

7、：83%；最小濕度：71%。 當?shù)仄骄鶜鈮海?50mmHg。 三、課題任務 獨立完成設計內容要求的完整文件。具體任務： 1、完成指定設計部分的工藝布置圖（包括各平面圖和各剖面圖，以完整反映各設備布置和定位為準，至少3張1號圖）； 2、完成指定一層樓面的樓板孔洞基礎圖（1號圖1張）； 3、編制指定設計部分的主、附機設備表； 4、編寫設計說明書，按要求格式獨立撰寫不少于12000字的設計說明書； 5、翻譯一篇本專業(yè)外文文獻（10000個以上印刷符號），并附譯文。 擬達到的要求或技術指標 1、設計說明書內容完整合理，文理通順，層次分明； 2、參數(shù)選取恰當，選型合理，數(shù)據(jù)準確

8、可靠； 3、設計圖紙規(guī)范，布置合理，圖面整潔； 4、按時完成任務。 起止時間：2013.10.28～2014.5.10 進度安排 起止日期 工作內容 備注 2013年10月-2013年11月中 2013年11月-2013年12月底 2014年1月-2014年2月底 2014年3月-4月底 2014年5月10日 確定課題題目，查閱資料，完成開題報告 設計計算，收集相關設備與設計資料 編寫設計說明書初稿和設備表初稿 工藝布置設計、制圖 完善、修正設計說明書與設備表，完成課題所需全部文件

9、主要參考資料 [1] 王偉君. 新型干法水泥生產工藝讀本[M]. 北京: 化學工業(yè)出版社, 2007: 43-44 [2] 陳全德. 新型干法水泥技術原理與應用[M]. 北京: 中國建材工業(yè)水泥出版社, 2004: 3-4 [3] 沈威, 水泥工藝學[M]. 武漢: 武漢理工大學出版社, 1991: 15-17 [4] 于潤如, 嚴生. 水泥廠工業(yè)設計[M]. 北京: 中國建材工業(yè)水泥出版社, 1995 [5] 韓仲琦. 現(xiàn)代水泥粉磨技術的發(fā)展[J]. 山西建材, 2000,(3): 8-12 [6] 張欣韜. TkLPC20.22煤粉制備車間的改造和應用[J]. 新世紀水泥導報:

10、 2001, (1)37-39 教研室 意見 年 月 日 學院主管領導意見 年 月 日 湖南工學院本科生畢業(yè)論文開題報告 學院：材料與化學工程學院 專業(yè)：無機非金屬材料工程 設計（論文）題目 日產5000噸水泥熟料生產線生料立磨車間工藝設計 設計（論文）題目來源 設計（論文）題目類型 設計 起止時間 2013年10月—2014年5月 一、 設計（論文）依據(jù)及研究意義： 水泥是國民經濟的

11、基礎材料，使用廣，用量大，素有“建筑工業(yè)的糧食”之稱。生產水泥雖需較多能源，但是水泥與砂~石等集料所制成的混凝土是一種低能耗性建筑材料。新建工廠先進與否，產品質量如何，主要取決于工廠設計的質量與水平。衡量水泥生產先進與否的標準主要有3個：即產品質量、能耗和環(huán)保，而其中能耗是目前各家水泥廠處于領先地位以及保持有效利潤必須控制好的一項指標。選取日產5000t的水泥生產線生料立磨的工藝設計其目的就是更加深刻的熟悉立磨的工作原理，從而全面了解立磨在工作過程中出現(xiàn)的問題，以及解決問題的辦法，最終達到節(jié)約能耗，使水泥廠的利潤得到有效提高。水泥廠煤磨工藝流程是煤磨排出的含煤粉煙氣先流經粗粉分離器再經細粉分離

12、器至除塵器，其粉塵濃度較低，約為70g/m3左右。隨著技術的發(fā)展與進步， 取消細粉分離器，含煤粉煙氣經粗粉分離器后即直接至除塵器。此時，煤粉的濃度提高至300～700g/m3，在除塵器空間內煤粉彌漫正處于燃爆范圍內。而煤粉的濃度很細，比表面積大，粒度<80μm的占80%左右；水泥廠現(xiàn)又多采用煙煤，揮發(fā)性一般在10%～30%，也均處于燃爆范圍。此外由于煤磨屬于烘干磨，煙氣中有一定水份含量，露點一般在50～55℃，易于結露。 2、 設計（論文）主要研究的內容、預期目標（技術方案、路線）： 本設計為日產5000噸水泥熟料生產線生料立磨車間工藝設計 ，設計所要完成的工作包括： 1.

13、進行生料配比 通過生料配比，優(yōu)化個主要設備的工藝布置 2.物料平衡計算 通過物料平衡計算得到各種原料，燃料，材料的需要量以及從原料進廠至成品出產各工序所需處理的物料量。依據(jù)這些數(shù)據(jù)可以進一步確定工廠的物料運輸量，工藝設備選型以及堆場儲庫等設施的規(guī)模。因而物料平衡計算是水泥廠設計必不可少的計算內容之一，之主機平衡和儲庫平衡計算的基礎和依據(jù)。 3.明確生料系統(tǒng)各主要設備的工藝布置與生產效能之間的關系 生產車間工藝流程的選擇，工藝設備與生產車間的工藝布置密切相關，因為工藝布置直接取決于所選定的工藝流程和設備。同時，工藝布置對工藝流程和設備又有很大的影響。本設計合理布置各主要設別，以

14、優(yōu)異的工藝布置投入生產，以連續(xù)生產的理念，延長使用壽命。 4.分析煤磨之間良好匹配的關系 5.生料均化系統(tǒng)的設計 物料的均化包括原，燃料的預均化和生料及水泥的均化。生料化學成分的均化性，不僅直接影響熟料質量，，而且隨窯的質量，熱耗，運轉周期及窯的耐火材料消耗等都有較大影響，這些影響對于大型干法回轉窯尤為敏感。通過對原料。生料采取有效的均化措施，以滿足生料化學成分均勻的要求 三、 設計（論文）的研究重點及難點： 進入21世紀后，作為傳統(tǒng)產業(yè)的水泥行業(yè)，我國面臨著金皮的結構調整和產業(yè)升級的重任，因而在政府的宏觀政策導向下，我國的新型干法生產線如雨后春筍般發(fā)展起立，水泥生產

15、也呈現(xiàn)階梯增長。盡管目前我國的新型干法生產技術已經成熟，單因種種原因使已投產的新型預分解窯存在一些問題，久久不能達標達產，如果不引起重視，必影響效益 1.生料均化系統(tǒng)的不合理：如石灰石，煤，入窯生料質量波動較大，省掉預均化庫與均化庫；或者上一個建議的預均化庫；或者預均化庫容量小，造成投產后產品質量波動大 2.設備問題，包括身背的選型和各主要設備的工藝布置不合理 3.熱耗問題：目前我國1000-2500t/d的預分解窯設計熱耗指標一般在3135-3344j/kg,但實際上大部分廠達不到設計值，而世界先進水平是2926j/kg，差距明顯。 四、 設計（論文）研究方法及

16、步驟（進度安排）： 2013年10月-2013年11月中 確定課題題目，查閱資料，完成開題報告 2013年11月-2013年12月底 設計計算，收集相關設備與設計資料 2014年1月-2014年2月底 編寫設計說明書初稿和設備初稿 2014年3月-2014年4月底工藝布置設計，制圖 2013年5月10號 完善修正設計說明書與設備表，完成課題所需全部文件 五、 進行設計（論文）所需條件： 本設計所選用參考圖書 1 水泥廠工藝設計概論，中國建筑工業(yè)出版社 2 水泥工藝學，沈成等編著，武漢工業(yè)大學出版社 3 水泥廠工藝以設計手冊，中國建筑工業(yè)出版社 4 立窯水泥廠工藝設

17、計手冊，中國建筑工業(yè)出版社 5 硅酸鹽熱工過程及設備，高等教育出版社 6 機械立窯，中國礦業(yè)大學出版社 在李坦平指導老師帶領下以及學校各方面的支持 湖南工學院畢業(yè)設計(論文)工作進度檢查表 題目 日產5000噸水泥熟料生產線生料立磨車間工藝設計 學生姓名 劉磊 班級學號 10701540116 專業(yè) 無機非金屬材料 指 導 教 師 填 寫 學生開題情況 學生調研及查閱文獻情況 畢業(yè)設計（論文）原計劃有無調整 學生是否按計劃執(zhí)行工作進度 學生是否能獨立完成工作任務 學生的英文翻譯情況

18、 學生每周接受指導的次數(shù)及時間 畢業(yè)設計（論文）過程檢查記錄情況 學生的工作態(tài)度在相應選項劃“√” □認真 □一般 □較差 尚存在的問題及采取的措施（從教務系統(tǒng)中打印6次指導記錄）： 指導教師簽字： 年 月 日 學院意見： 負責人簽字： 年 月 日 湖南工學院2014屆畢業(yè)設計（論文）指導教師評閱表 學院： 材料與化學工程學院

19、 專業(yè)：無機非金屬材料 學生姓名 劉磊 學 號 10701540116 班 級 1001 專 業(yè) 無機非金屬材料 指導教師姓名 課題名稱 日產5000噸水泥熟料生產線生料立磨車間工藝設計 評語：（包括以下方面，①學習態(tài)度、工作量完成情況、材料的完整性和規(guī)范性；②檢索和利用文獻能力、計算機應用能力；③學術水平或設計水平、綜合運用知識能力和創(chuàng)新能力；） 是否同意參加答辯： 是□ 否□ 指導教師評定成績 分值： 指導教師簽字：

20、 年 月 日 湖南工學院畢業(yè)設計（論文）評閱評語表 題　　目 日產5000噸水泥熟料生產線生料立磨車間工藝設計 學生姓名 劉磊 班級學號 10701540116 專業(yè) 無機非金屬材料 評閱 教師姓名 職稱 工作單位 評分內容 具 體 要 求 總分 評分 開題情況 調研論證 能獨立查閱文獻資料及從事其他形式的調研，能較好地理解課題任務并提出實施方案，有分析整理各類信息并

21、從中獲取新知識的能力。 10 外文翻譯 摘要及外文資料翻譯準確，文字流暢，符合規(guī)定內容及字數(shù)要求。 10 設計質量 論證、分析、設計、計算、結構、建模、實驗正確合理。 35 創(chuàng)新 工作中有創(chuàng)新意識，有重大改進或獨特見解，有一定實用價值。 10 撰寫質量 結構嚴謹，文字通順，用語符合技術規(guī)范，圖表清楚，書寫格式規(guī)范，符合規(guī)定字數(shù)要求。 15 綜合能力 能綜合運用所學知識和技能發(fā)現(xiàn)與解決實際問題。 20 總評分 評閱教師 評閱意見 評閱成績 總評分ⅹ20% 評閱教師簽名 日期 湖南工學院畢業(yè)設計（論文）

22、答辯資格審查表 題 目 日產5000噸水泥熟料生產線生料立磨車間工藝設計 學生姓名 劉磊 學 號 10701540116 專 業(yè) 無機非金屬材料 指導教師 內容綜述（對畢業(yè)設計或論文的研究步驟和方法、主要內容及創(chuàng)新之處進行綜述，提出答辯申請）： 申請人簽名： 日期： 資 格 審 查 項 目 是 否 01 工作量是否達到所規(guī)定要求 02 文檔

23、資料是否齊全（任務書、開題報告、外文資料翻譯、定稿論文及其相關附件資料等） 03 是否完成任務書規(guī)定的任務 04 完成的成果是否達到驗收要求 05 是否剽竊他人成果或者直接照抄他人設計（論文） 指導教師簽名： 畢業(yè)設計（論文）答辯資格審查小組意見： 符合答辯資格，同意答辯 □ 不符合答辯資格，不同意答辯□ 審查小組成員簽名： 年 月 日 注：此表中內容綜述由學生填寫，資格審查項目由指導教師填寫。 湖南工學院2014屆畢業(yè)設計（論文）答辯及最終成績評定表

24、 學院： 材料與化學工程學院 專業(yè)：無機非金屬材料 學生姓名 劉磊 學號 10701540116 班級 1001 答辯 日期 課題名稱 日產5000噸水泥熟料生產線生料立磨車間工藝設計 指導 教師 成 績 評 定 分值 評 定 小計 教師1 教師2 教師3 教師4 教師5 課題介紹 思路清晰，語言表達準確，概念清楚，論點正確，實驗方法科學，分析歸納合理，結論嚴謹，設計（論文）有應用價值。 30 答辯 表現(xiàn) 思維敏捷,回答問題有理論根據(jù)，基本概念清楚，主要問題回答準確

25、大、深入,知識面寬。 必 答 題 40 自 由 提 問 30 合 計 100 答 辯 評 分 分值： 答辯小組長簽名： 答辯成績a： 20％＝ 指導教師評分 分值： 指導教師評定成績b： 60％＝ 評閱教師評分 分值： 評閱教師評定成績c： 20％＝ 最終評定成績： 分數(shù)： 等級： 答辯委員會主任簽名：

26、 年 月 日 說明：最終評定成績＝a+b+c，三個成績的百分比由各學院自己確定，但應控制在給定標準的10％左右。 日產5000噸水泥熟料生產線生料立磨車間工藝設計 摘 要 本設計任務是設計日產熟料5000噸的水泥廠。設計過程經過廠址的選擇、全廠的布局、窯的選型、物料的平衡計算、各個車間工藝設計及主機選型、物料的儲存和預均化、生料粉磨車間設計。 生料采用預化庫儲存，新型干法水泥生產技術，原料和燃料均采用預均化，粉磨采用立磨，燒成采用預分解窯并考慮了余熱發(fā)電，出廠以散裝為主，袋裝為輔。 關鍵字：水泥

27、新型干法生產 生料粉磨 立磨 Nissan 5000 tons of cement clinker production line of raw materials vertical grinding workshop process design ABSTRACT This design task is to design nissan 5000 tons of cement clinker. Design process by selecting the site of factory, factory

28、layout, kiln type selection, material balance calculation, each workshop process design and host selection, material storage and homogenization, raw meal grinding workshop design. Raw materials adopt advance library storage, NSP cement production technology, raw materials and fuel adopt advance hom

29、ogenization, grinding, most of them adopt vertical mill with precalcining kiln firing and considering the waste heat power generation, the factory is given priority to with bulk, bagged is complementary Key words: cement NSP production raw meal grinding Vertical mill vertical mill vertic

30、al mill 第一部分：總體設計 1 新型干法水泥生產的簡述 1.1新型干法水泥生產的特點 新型干法水泥生產的特點主要表現(xiàn)在以下及反面 一 生料制備過程現(xiàn)代化 生料制備全過程廣泛采用現(xiàn)代均化技術，使礦山的開采，原料的預均化、原料配料及粉磨、生料均化四個關鍵環(huán)節(jié)，相互銜接，形成生料制備全過程均化控制保證體系，迎合窯外分解技術，以及生產大型化對生料品質的嚴格要求。 二 設備高效 懸浮預熱、預分解窯技術從根本上改變了物料預熱、分解過程的傳熱狀態(tài)，傳熱、傳質迅速，大同度提高了熱效率和生產效率。操

31、作基本自動化，單位容積產量達 110 ～270kg /m2，勞動生產率可高達 1000 ～ 4000t/ 年人。 三 裝備的大型化 裝備大型化,單機生產能力大，使單機產量大幅度提高，這樣不僅減化了生產流程，減少了占地面積，也更便于管理和實現(xiàn)自動化，有利于降低生產成本和提高勞動生產率。 四 環(huán)保 低耗 采用高效多功能擠壓粉磨、新型粉體輸送裝置大大節(jié)約了粉磨和輸送能耗；懸浮預熱及預分解技術改變傳統(tǒng)回轉窯內物料堆積態(tài)的預熱和分解方法，熟料的煅燒所需要的能耗下降。為“清潔生產”和廣泛利用廢渣、廢料、再生燃料及降解有害危險廢棄物創(chuàng)造了有利條件。 五 生產控制自動化

32、 新型干法水泥的生產過程環(huán)節(jié)多、連續(xù)性強，許多工序都是聯(lián)合操作、相互影響、相互制約。對生產過程的自動控制具有反映靈敏、控制及時、調整精確等特點，是保證現(xiàn)代化連續(xù)性生產安全穩(wěn)定運行所必不可少的工具，生產得規(guī)模越大，連續(xù)性越強，于生產穩(wěn)定性的要求越高，實現(xiàn)生產自動化的必要性也越明顯。 六 采用新型耐熱、耐磨、耐火材料 新型干法水泥生產是以懸浮預熱器和窯外分解技術為核心，把現(xiàn)代科學技術如原料預均化、生料均化、烘干粉磨、耐磨、耐火材料以及計算機、自控技術等等，廣泛應用于水泥生產的全過程，使水泥生產具有高效、優(yōu)質、低耗、符合環(huán)保要求及大型化、自動化等特征的現(xiàn)代水泥生產方法。 1.2 新型干

33、法水泥生產的發(fā)展 新型干法水泥生產技術是20世紀50年代發(fā)展起來，到目前為止，日本、德國等發(fā)達國家，以懸浮預熱和預分解為核心的新型干法水泥熟料生產設備率占95%，我國第一套懸浮預熱和預分解窯1976年投產。該技術優(yōu)點：傳熱迅速，熱效率高，單位容積較濕法水泥產量大，熱耗低。發(fā)展階段：第一階段，20世紀50年代-70年代初，是懸浮預熱技術誕生和發(fā)展階段。第二階段，20世紀70年代初期，是預分解技術誕生和發(fā)展階段。 一 新型干法技術的發(fā)展，使水泥生產裝備的單機能力和性能的可靠性大大提高，而設備的大型化又是實現(xiàn)先進工藝技術的手段和途徑。目前世界上已有日產10000~12000t的水

34、泥熟料生產線和600t/h以上的生料磨，大型的現(xiàn)代化水泥生產線和生產企業(yè)，大大提高了水泥生產效率，降低了生產成本。 二 高效低壓損預熱器，理想流場的預分解爐，超短窯應用，三通道燃燒器，可控流第三代篦冷機，中低溫余熱發(fā)電，無煙煤資源利用，立磨、輥壓機、輥筒磨終粉系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)球磨，高效選粉機使用，機械輸送取代氣力輸送，變頻調速代替風門開度等等，在水泥工業(yè)生產中推廣與應用。進入90年代以來，立磨及輥壓機技術得到進一步發(fā)展 三 計算機控制技術、高速通訊技術、圖形動態(tài)顯示技術的飛速發(fā)展，為生產過程實現(xiàn)自動化操作管理提供了方便；DCS集散控制技術，QCS生料質量管理控制系統(tǒng)，回轉窯模

35、糊邏輯控制系統(tǒng)，磨機負荷控制系統(tǒng)，窯筒體溫度檢測系統(tǒng)等得到廣泛應用。勞動定員大大地減少。 四 對水泥工業(yè)生產中產生的粉塵和有害氣體的排放標準要求將更加嚴格，粉塵收集設備的效率可達到99.9%以上，排放量小于0.01%；而有害氣體的排放標準在發(fā)展中國家要求小于100mg/Bm3，在發(fā)達國家已達到了50mg/Bm3。 雖然我國的新型干法水泥生產技術已達到國際較先進水平,但就整體上來看,還是存在很大的差距。要想使這一技術取得更大的進步,趕超發(fā)達國家的先進水平,就必須做到在努力提高新型干法生產的水泥所占的比例的同時,繼續(xù)加強技術研發(fā)和信息化建設,鼓勵企業(yè)自主創(chuàng)新,引進新技術,做好人才培

36、養(yǎng),不斷推行優(yōu)化設計。 2 配料方案的確定 2.1熟料率值的確定 水泥熟料是一種多礦物集合體，而這些礦物是由四種主要氧化物化合而成。因此，在生產控制過程中，不僅要控制熟料氧化物的含量，而且還應控制各氧化物之間的比例，即率值。這樣，便可以方便的表示化學成分和礦物之間的關系，明確的表示出對水泥熟料的性能和煅燒的影響。因此在生產中，常用率值作為生產控制的一種指標。 目前我國采用的是石灰飽和系數(shù)KH、硅率SM和鋁率IM三個率值。 KH 硅率和氧化物之間關系的數(shù)學式是： SM 鋁率的表達式是： IM 確定KH=0.80～0.88，SM=1.9～2.3，IM

37、=1.0～1.4 2.2熟料熱耗的確定 水泥廠中影響熟料熱耗的因素很多，國內系統(tǒng)熱耗較高的主要原因是：結皮堵塞現(xiàn)象嚴重，還有設備故障比較頻繁，從而導致窯的運轉率不高。而國外水泥廠家通過采用低阻高效的多級預熱系統(tǒng)，以及新型篦式冷卻機和多通道噴煤管等先進工藝，降低了水泥生產的熟料熱耗。 以上兩個表可以看出，熟料燒成過程所消耗的燒成熱耗與煅燒全過程有關，除涉及到原料、燃料性質和回轉窯（包括分解窯）外、還與廢氣回收裝置有關（各類預熱器和余熱鍋爐、余熱烘干等）和熟料余熱回收裝置（各類冷卻機）等有關。結合《水泥廠設計概論》的相關要求后，綜合考慮確定熱耗為3100kJ/kg。 根據(jù)《

38、新型干法水泥廠工藝設計手冊》，見表2-1及表2-2. 表 2-1 國內部分預分解窯的規(guī)格和特性 廠名 設計能力 （t/d） 設計熱耗 （kJ/kg熟料） 回轉窯規(guī)格（m） 分解爐型式 分解爐規(guī)格（m） 冀東水泥廠 4000 3308 φ4.774 NSF Φ8.211.6 寧國水泥廠 4000 3429 φ4.775 MFC Φ616.5 表 2-2 國內部分預分解窯的規(guī)格和特性 窯型 熟料燒成熱耗 窯型 熟料燒成熱耗 kJ/kg熟料 Kg熟料 kJ/kg熟料 Kg熟料 濕法長窯 干法長窯 5000～5900 46

39、00～5000 1200～1400 1100～1200 旋風預熱器窯 預分解窯 3300～3600 3100～3300 180～850 740～780 2.3礦渣、石膏加入量的確定 礦渣的作用：礦渣是一種具有潛在水硬活性的材料，已成為水泥工業(yè)活性混合材的重要原料。具有擴大水泥品種，改進水泥性能，調節(jié)水泥標號，增加水泥產量，改善水泥安定性能等性能。 石膏的作用：一般水泥熟料磨成細粉后與水相遇會很快凝結，無法施工。摻加適量的石膏不僅可調節(jié)凝結時間，還能提高水泥的早期強度，降低干縮變形，改善耐蝕性，抗?jié)B性，抗凍性等一系列性能。 混合材的活性較高時，可以

40、適當增加混合材摻加量。熟料的標號越高，要求混合材含量就越多；反之則越少。水泥標號不同，強度的等級也不同，從而摻入的礦渣不同。水泥粉磨細度不同，比表面積不同，水泥的強度相應也有所差別，從而要求摻入的礦渣量也不同。根據(jù)國家標準GB175—2007，普通硅酸鹽水泥摻加活性混合材不得超過15%，其中允許用不超過5%的窯灰或不超過10%的非活性混合材代替。綜合考慮煤灰的加入和礦渣活性混合材等問題，確定礦渣的加入量為8%。 我國生產的普通水泥，其石膏摻量一般波動于SO3含量為1.5%～2.5%間。石膏中SO3含量為43.77%，由此算出石膏的摻量為3.4%～5.7%，本設計的石膏的加入量為5%。

41、 3 物料平衡的計算 3.1 配料計算 3.1.1原料及燃料化學成分 1. 原料化學成分 表3-1 原料化學成分分析 原料 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 W 石灰石 39.58 3.33 1.43 0.69 51.30 1.21 2.00 粘 土 5.43 66.36 15.41 7.11 2.34 2.72 10.00 鐵 粉 2.45 36.12 2.72 54.03 0.72 8.00 煤 灰 65.92 21.47 3.90 2.6

42、6 1.43 6.00 礦 渣 38.58 7.62 1.25 43.46 6.08 20.00 石 膏 14.94 3.48 0.25 0.14 34.88 0.76 43.77 2.00 2．燃料 表3-2 煤的工業(yè)分析（%） Fc.ar V.ar A.ar Mar Qnet.ar 46. 57 23.32 27.89 2.22 22727(kJ/kg) 表3-3 煤的元素分析（%） Car Har Oar Nar Sar Aar Mar 合計 57.90 5.50 4.71

43、1.55 0.23 27.89 2.22 100.00 表3-4 煤的工業(yè)分析 應用基水分 /% 應用基低位熱值/ kJ/kg 燒成用煤 7.46 22727 烘干用煤 5.46 21468 3生產損失： 表3-5 原材料生產損失 名稱 石膏 礦渣 生料 水泥 生產損失/％ 3 8 5 3 3.1.2煤灰摻入量的確定 參考表2-1及表2-2的數(shù)據(jù)并結合《水泥工藝廠設計概論》的相關要求，綜合考慮后，確定本設計的熟料熱耗q=3100kJ/kg熟料 根據(jù)公式求得： ==3.80% 式中：——熟料中煤灰摻入量

44、，%； q——單位熟料熱耗，kJ/kg熟料； ——煤的應用基灰分含量，%； S——煤灰沉落率，%，對于立窯和有完善除塵設備的回轉窯可取100%； ——煤的應用基低位熱值，kJ/kg干煤。 煤灰摻入量3.80%，則灼燒生料配合比為100%-3.80%=96.20%。 3.1.3計算干燥原料的配合比 設定干燥物料的配合比為：石灰石82.00%、粘土14.00%、鐵粉4.00%，以此計算生料的化學成分，如表3-1所示。 表3-6 生料的化學成分 原料 配合比 燒失量 氧化硅 氧化鋁 氧化鐵 氧化鈣 水 粘 土 14.00

45、0.76 9.29 2.16 1.00 0.33 1.40 石灰石 82.00 32.46 2.73 1.17 0.57 42.07 1.64 鐵 粉 4.00 0.10 1.44 0.10 2.16 0.02 0.32 生 料 100 33.32 13.46 3.43 3.73 42.42 3.36 灼燒生料 20.19 5.14 5.59 63.62 煤灰摻入量3.80%，則灼燒生料配合比為96.20%。按此計算的熟料的化學成分，如表3-2所示。 表 3-7 熟料的化學成分 名 稱

46、 配合比 氧化硅 氧化鋁 氧化鐵 氧化鈣 灼燒生料 96.20 19.42 4.94 5.38 61.20 煤 灰 3.80 2.50 0.82 0.15 0.10 熟 料 100 21.92 5.76 5.53 61.30 則熟料的率值計算如下： 0.81 計算的率值KH=0.81，SM=1.94,IM=1.04在設計的范圍之內，所以配比合適 3.1.4 計算濕物料的配合比 原料的水分為：石灰石為2%，粘土為10%，鐵粉為8%則濕原料質量配合比為： 濕石灰石= 濕粘土= 鐵粉= 將上述質量比換算成

47、百分比： 濕石灰石= 濕粘土= 鐵粉= 3.2 物料平衡 3.2.1工廠生產能力 窯的臺數(shù)的計算： 本設計采用周平衡法計算，參照冀東水泥廠，選用φ4.774m的回轉窯，臺時產量為208.33 t/臺h，本設計標定產量為209t/臺h。 式中 n——窯的臺數(shù)； Qd ——要求的熟料日產量（t/d） Qh,l——所選窯的標定臺時產量[t/(臺h)] 故本設計選用φ4.774m窯一臺。 熟料周產量 Qw=168 Qh =168209=35112 (t/周) 3.2.2原料消耗定額 （1）考

48、慮煤灰摻入時，1t熟料的干生料理論消耗量： ==1.44（t/t熟料） 式中 KT——干生料理論消耗量（t/t熟料）； l——干生料的燒失量（%）； s——煤灰摻入量，以熟料百分數(shù)表示（%）。 （2）考慮煤灰摻入時，1t熟料的干生料消耗定額： =（t/t熟料） 式中： K生——干生料消耗定額（t/t熟料）； P生——生料的生產損失（%）。 （3）各種干原料消耗定額： K原=K生x 式中： K原——各種干原料的消耗定額（t/t熟料）； K生——干生料消耗定額（t/t熟料）； x——干生料中該原料的配合比（%）。 K石灰石=K生x石灰石

49、=1.520.82=1.25（t/t熟料） K粘土=K生x粘土=1.520.14=0.21（t/t熟料） K鐵粉=K生x鐵粉=1.520.04=0.06（t/t熟料） (4) 干石膏消耗定額： Kd=（kg/kg熟料） 式中： Kd——干石膏的消耗定額（kg/kg熟料）； Pd——石膏的生產損失（%）。 (5)干礦渣消耗定額： Ke=（kg/kg熟料） 式中： Ke——干礦渣的消耗定額（kg/kg熟料）； Pe——礦渣的生產損失（%）。 (6)燒成用干煤消耗定額： Q=(Q+25W)

50、 =(22727+257.46) =24760.64kJ/kg干煤 Kf1===0.13（kg/kg熟料） 式中： Kf1——燒成用干煤消耗定額（kg/kg熟料）； q——熟料燒成熱耗（kg/kg熟料）； ——干煤低位熱值（kg/kg熟料）； Pf——煤的生產損失（%），一般取3%； Q——煤的應用基低位發(fā)熱量（kg/kg熟料）； W——煤的水分。 (7)濕物料消耗定額： K濕= ==1.58（t/t熟料） 式中： W0——物料天然含水量（%）； K濕石灰

51、石==1.28（t/t熟料） K濕粘土==0.23 （t/t熟料） K鐵粉==0.07（t/t熟料） K濕d==0.06（t/t熟料） K濕e==0.13（t/t熟料） K f1濕煤==0.14（t/t熟料） K 生料==1.58（t/t熟料） (8)物料平衡表 表3-8 物料平衡表 消耗定額t/t熟料 物料平衡表(t) 干料 含

52、天然水分料 干料 含天然水分料 小時 日 周 小時 日 周 石灰石 1.25 1.28 261.25 6270.00 43890.00 267.52 6420.48 44943.36 粘土 0.21 0.23 43.89 1053.36 7373.52 48.07 1153.68 8075.76 鐵粉 0.06 0.07 12.54 300.96 2106.72 14.63 351.12 2457.84 生料 1.52 1.58 317.68 7624.32 53370.24 330.22

53、 7925.28 55476.96 熟料 — — 209.00 5016.00 35112.00 — — — 無水石膏 0.06 0.06 12.54 300.96 2106.72 12.54 300.96 2106.72 礦渣 0.10 0.13 20.96 501.6 3511.2 27.17 652.05 4564.56 水泥 — — 228.22 5477.24 38340.69 — — — 燒成用煤 0.13 0.14 27.17 652.05 4564.56 29.26 702.

54、24 4915.68 4. 全廠工藝流程的確定 4.1物料的儲存與均化 4.1.1物料的預均化的確定 水泥生料化學成分的均齊性，不僅影響熟料的質量，而且對窯的產量、熱耗、運轉周期及窯的耐火材料消耗等都有較大的影響。這些影響對大型干法回轉窯尤其敏感。由于水泥生料是以天然礦物做原料配置而成，隨著礦山開采及開采地段的不同，原料成分波動在所難免。另一方面，由于水泥廠規(guī)模趨向大型化以及水泥其它工業(yè)發(fā)展，對石灰石的需求量日益增長，從而是石灰石高品位的原料不能滿足生產的需求，勢必要采用高低品位礦石搭配或由數(shù)個礦山的礦石搭配的方法，以充分利

55、用礦山資源。因此生產中對原料、生料采用有效的均化措施，以滿足生料化學成分均齊性的要求?，F(xiàn)在大多數(shù)水泥廠尤其是新廠采用的是矩形預均化堆場，故本廠石灰石、煤采用的預均化堆場是矩形。 4.1.2物料破碎 石灰石破碎系統(tǒng)有以下幾種形式：一段破碎系統(tǒng)，石灰石只經過一次破碎即達到入磨粒度要求的為一段破碎系統(tǒng)。二段破碎系統(tǒng)，對規(guī)模較大，石礦提供的塊度也大，對選擇一段破碎工藝有困難時，可用二段破碎工藝。 近十多年來，石灰石破碎流程和設備主要有下列幾方面的發(fā)展：⑴破碎機設備移動化：發(fā)展移動式破碎機并設置在礦山，破碎機可隨開采地段而推移，碎石用膠帶輸送機輸送至工廠，為節(jié)省能源和提高勞動生產率

56、創(chuàng)造了條件。⑵破碎設備大型化：大規(guī)格的破碎機，為提高破碎機的生產能力和放寬礦山開采塊度創(chuàng)造了條件。⑶破碎流程單段化：發(fā)展高效能、大破碎比的破碎機，如反擊錘式破碎機等，為實現(xiàn)單段破碎創(chuàng)造了條件。⑷破碎設備多功能化：某些國家發(fā)展破碎兼烘干的流程，使物料的破碎和烘干結合起來，為解決粘濕物料的破碎創(chuàng)造了條件。 本設計石灰石破碎采用一段破碎系統(tǒng)，單轉子反擊破碎機，反擊式破碎機結構簡單，工作時無顯著的不平衡振動，對物料進行選擇性破碎，料塊自擊粉碎強烈，因此粉碎效率高，生產能力大，電耗低，磨損少，產品粒度均勻，綜合考慮選擇單轉子反擊式破碎機。 水泥廠使用的煤經常含有大塊，最大塊度可達200-30

57、0mm，煤的破碎多采用錘式破碎機，也可以采用反擊式破碎機。石膏進廠的最大塊度一般在300mm左右，石膏的破碎常用顎式破碎機。 4.1.3生料的制備系統(tǒng) 生料制備系統(tǒng)目前按設備分為立磨和球磨。 輥磨機又稱立式磨。它適用于粉磨軟質或中等硬度的物料，當磨機內通入熱空氣時，物料同時得到烘干和粉磨。 與球磨機比較，球磨機是借助于介質對物料的沖擊及磨剝作用而實現(xiàn)粉碎的。磨內介質與物料相遇的機會遠少于介質本身相遇的機會，故絕大部分能量消耗于彼此的沖撞之中。因此在粉磨過程中，磨機消耗大量無用功，決定了其粉磨效率極低。 輥磨機的粉磨作用，是基于沉重的磨輥對物料層的滾壓作用而實現(xiàn)

58、的。對經過滾壓的物料再次加以滾壓時，可進一步實現(xiàn)相當有效的粉磨。輥磨機帶有空氣分級裝置（即分離機），粉磨物料從磨盤邊緣溢出，由于磨盤的慣性離心力和高速氣流作用，使物料揚起進行初分級，粗粉返回磨盤再粉磨，這種連續(xù)循環(huán)的粉磨是很有效的，可得到所需的細度而不發(fā)生結塊現(xiàn)象。同時，喂入物料在研磨室停留時間短，因而料床實際上不存在以磨細的物料，磨機沒有多余負荷以及結塊形成的威脅。 立磨的優(yōu)點: （1） 電耗低 輥磨機采用滾壓料層的方式粉磨物料，同時本身帶有選粉裝置，能及時排除細粉，避免了過粉碎現(xiàn)象，因而粉磨效率高，節(jié)能效果非常顯著。 （2） 烘干能力大 輥磨機采用氣體作為

59、烘干和輸送物料的介質，因此特別適于烘干兼粉磨作業(yè)?？沙浞掷妙A熱器和煅燒窯排出得低溫廢氣。 （3） 入磨粒度較大 輥磨機的入磨粒度可達磨輥直徑的5%左右，一般在50-150mm之間。相對的可省去二級破碎設備。 （4）產品粒度均齊，調整產品細度和成分容易，便于自動控制 由于輥磨機粉磨與選粉均在同一機殼內進行，產品粒度均齊。而且，調節(jié)分離器轉子轉速或導風葉開度，能夠很快得到需要的產品細度，對生產不同細度的產品很有利。物料在磨內停留時間很短，易于自動控制配料和調整產品的化學成分，從粉磨一種物料到粉磨另一種物料，僅需幾分鐘即可實現(xiàn)。 （5）工藝流程簡單，占地面積小

60、 在輥磨機內可完成粉磨、烘干、分級和輸送等多項作業(yè)，不需要外加提升機、選粉機和烘干機等設備。所以工藝流程簡單、布局緊湊，需要的建筑面積小，基建投資低。 （6）噪音低，揚塵少，操作維修方便 輥磨機在結構上能防止磨盤和磨輥接觸，故與運轉平穩(wěn)，震動小，噪音小。輥磨機采用整體密封，漏風小。由于系統(tǒng)簡單，揚塵點少，而且一般采用負壓操作，環(huán)境清潔。 （7）輥磨機的磨損件少，主要是輥子襯套和磨盤襯套，更換方便，僅數(shù)小時即可完畢。 本設計采用立磨外循環(huán)系統(tǒng)。采用外循環(huán)立磨可以保證磨內有足夠得物料，形成符合要求得料層厚度，從而保護立磨墨輥，提高立磨得使用壽命。 水泥粉磨工藝流程總

61、的來說可以分為開路流程和閉路流程兩種，其中閉路系統(tǒng)又可分為多種不同的子類。在水泥粉磨中，開路系統(tǒng)主要應用在管磨機上，廣泛使用高細管磨機。由于開路系統(tǒng)中往往過分磨現(xiàn)象嚴重，且水泥溫度超標的問題，因而從節(jié)能的角度考慮，閉路系統(tǒng)受到推崇。在目前的流程組合上，總的來說，人們一方面希望得到簡單的工藝流程，但是由于簡單的流程又不能最大可能地降低單位成本和提高產品質量，因而人們往往不得不在簡化流程和提高效益中尋求最佳的平衡。這也形成了目前粉磨系統(tǒng)發(fā)展的兩個方面：一是尋求單一的粉磨設備以盡可能地簡化流程，節(jié)省投資，并在此基礎上降低粉磨能耗，如各類高細磨的開發(fā)以及發(fā)展立磨、輥壓機終粉磨系統(tǒng)；二是在現(xiàn)有的粉磨設備

62、的基礎上開發(fā)出能夠盡可能降低粉磨能耗的粉磨流程，如各種預粉磨、聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。本設計采用φ4.515.11m球磨機，水泥粉磨系統(tǒng)示意圖見圖4-1。 圖4-1水泥粉磨系統(tǒng)示意圖 4.1.4生料粉均化系統(tǒng) 在水泥生產過程中，均化是保證物料成分均齊、穩(wěn)定，達到配料方案的要求，進而保證產品質量的重要手段。因此，生料的均化在水泥生產的全過程中是很重要的。隨著工程對水泥質量和強度提出了較高的要求，一系列物料均化技術的出現(xiàn)，大宗物料的成分均齊和穩(wěn)定成為可能，水泥生產工藝線的大型化才有了強化的物料處理技術支撐，現(xiàn)代干法水泥生產技術亦得到了快速發(fā)展。因此，均化工藝是現(xiàn)代水泥生產工藝過程中必不可少的技

63、術環(huán)節(jié)。 生料的均化有間歇均化系統(tǒng)和連續(xù)均化系統(tǒng)。連續(xù)均化系統(tǒng)具有流程簡單、操作管理方便和便于自動控制等優(yōu)點；而間歇均化系統(tǒng)的均化效果則較好。選擇何種均化系統(tǒng)主要取決于出磨生料成分的波動情況、工廠的規(guī)模、自動控制的水平及對入窯生料質量的要求，并綜合考慮生料制備系統(tǒng)其他均化環(huán)節(jié)的合理匹配。生料磨出料均化周期是生料均化系統(tǒng)選擇的重要依據(jù)之一。一般來說，當出磨生料成分波動不大，特別是設有預均化堆場的工廠，計測和控制水平較高時，磨機出料均化周期較短，則可采用連續(xù)均化系統(tǒng)。當出磨生料成分波動較大，計測和控制水平不高時，磨機出料均化周期較長，則采用間歇均化系統(tǒng)［10］。 本設計生料均化系統(tǒng)采用連續(xù)均化

64、系統(tǒng)。 4.1.5 熟料燒成系統(tǒng)的確定 目前水泥燒成設備主要有回轉窯和立窯兩大類，立窯為干法生產，回轉窯則按其生料制備方法又分為濕法生產與干法生產兩種。濕法窯有濕法長窯及帶料漿蒸發(fā)機窯；干法窯有中空干法長窯及立波爾窯、帶預熱鍋爐發(fā)電窯、旋風預熱窯、立筒預熱窯及預分解窯等短窯。從世界水泥工業(yè)發(fā)展趨勢看，干法中空窯和濕法長窯由于單機產量低、熱耗高；立波爾窯及料漿蒸發(fā)機窯則有本身結構復雜，操作維修要求高，揚塵大等缺點，其單機產量雖較高，而熟料質量卻不如濕法窯；余熱鍋爐發(fā)電窯則由于窯的生產和發(fā)電機組的運行相互牽制，有時會形成惡性循環(huán)，因而使這些窯型在世界水泥工業(yè)中所占的比重日益減少。更由于世界性的

65、能源日趨緊張，代之而起的是新型干法懸浮預熱器窯和預分解窯。我國近年來已明確優(yōu)先發(fā)展新型干法窯生產，除個別特殊情況可選用濕法窯外，新建大型廠多采用懸浮預熱窯及預分解窯，而小型廠則可采用立筒預熱器窯及機械化立窯，不允許再建設沒有余熱利用裝置的中空干法窯?，F(xiàn)有的濕法長窯及其它類型的老式干法窯，在條件具備時亦將陸續(xù)改造為新型干法窯。 熟料燒成系統(tǒng)是水泥生產過程的中心環(huán)節(jié)，也是消耗大量燃料的工序。它包括窯、預熱器、冷卻機、喂料系統(tǒng)以及其它附屬設備等。因此，選擇燒成系統(tǒng)應該綜合考慮原料燃料情況、產品質量要求、工廠規(guī)模、建廠的具體條件以及不同的燒成系統(tǒng)的特點。因此，綜合考慮，本次設計采用預分解窯，預分解技

66、術的特點是在預熱器和窯之間增設分解爐，在分解爐中加入占總用量50～60%的燃料，使燃料燃燒的過程與生料的預熱和分解過程，在懸浮狀態(tài)或沸騰狀態(tài)下迅速地進行，入窯的生料分解率可達90%左右，因此窯的熱負荷大為減輕，而產量卻成倍增長。熟料燒成系統(tǒng)示意圖見圖4-2。 圖4-2 熟料燒成系統(tǒng)示意圖 4.1.6包裝與散裝系統(tǒng) 水泥庫的圓庫型式較多，主要區(qū)別在于庫低的形狀不同。水泥廠采用圓庫儲存物料時，圓庫的直徑規(guī)格不宜太多，采用庫群布置時，庫的高度和直徑盡可能的統(tǒng)一。 水泥發(fā)運系統(tǒng)包括水泥散裝系統(tǒng)和水泥包裝系統(tǒng)。水泥散裝是水泥供應和運輸方面的重大改革，是發(fā)展水泥生產、厲行增產節(jié)約的重大措施，也是水泥發(fā)運系統(tǒng)的發(fā)展方向。在選擇水泥發(fā)運系統(tǒng)時，應盡量考慮采用水泥散裝。 目前水泥包裝機可分為兩大類，一類是固定式包裝機，另一類是回轉式包裝機。我國國定式包裝機有單嘴、二嘴、四嘴。其包裝能力分別為15～20、30、60t/h。這類包裝機勞動條件差，粉塵濃度大，