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1、本科毕业设计说明书 日产 2000 吨水泥熟料干法水泥厂设计 ( 重点车间熟料磨) ANNUAL PRODUCTION CAPACITY OF 2000 TONS OF PORTLAND CEMENT PLANT DESIGN 学院（部）：巢湖学院 专业班级：无机非金属材料工程 学生姓名：杨怀 指导教师：储先萍 2011年 05 月 I 日产 2000 吨熟料水泥厂工艺设计 （重点车间熟料磨） 摘要 本设计任务是设计日产熟料2000 吨水泥厂。设计过程经过厂址选择、全厂布 局、窑的选型、物料平衡计算、各生产车间工艺设计及主机选型、物料的储存和均 化、重点车间设计等步骤。 设计生料粉磨采用立磨
2、，熟料煅烧采用4.990 带窑外分解回转窑烧成系统， 重点车间水泥粉磨采用带辊压机的预粉磨系统。 重点车间水泥粉磨环节，采用目前较为广泛使用的辊压机预粉磨系统，该粉磨 系统系将物料先经辊压机辊压后送入后续球磨机粉磨成成品。该系统目前运用技术 已日趋成熟，具有节能高效等特点，为大多数大型水泥厂家所接受。 。 关键字 ：水泥新型干法生产工艺回转窑水泥粉磨 i 1 1 绪论 1.1 设计任务 日产 2000 吨熟料水泥厂设计,重点设计水泥熟料磨。 1.2生产产品的种类及意义和价值 1.2.1生产产品的种类及定义 硅酸盐水泥 主要成分： 凡由硅酸盐水泥熟料，05%石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细 制
3、成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥（即国外通称的波特兰水泥）。在硅酸盐 水泥粉磨时参加不超过水泥质量5%石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的成为型硅 酸盐水泥，代号P。 分类：这类水泥包括不掺或掺有混合材料的各种硅酸盐水泥，中国按其混合材 料的掺加情况，共分为如下五类。 1.纯熟料硅酸盐水泥 2.普通硅酸盐水泥 3.矿渣硅酸盐水泥 4.火山灰质硅酸盐水泥 5.粉煤灰硅酸盐水泥 硅酸盐水泥的主要矿物组成是：硅酸三钙、 硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙。 硅酸三钙决定着硅酸盐水泥四个星期内的强度；硅酸二钙四星期后才发挥强度作 用，约一年左右达到硅酸三钙四个星期的发挥强度；铝酸三钙强度发挥较快，但 强度低，
4、其对硅酸盐水泥在1 至 3 天或稍长时间内的强度起到一定的作用；铁铝 酸四钙的强度发挥也较快，但强度低，对硅酸盐水泥的强度贡献小。 特性：强度高，快硬早强，抗冻耐磨性较好。水化热大，耐腐蚀性和耐热性较 差。 适用范围：工业与民用建筑的钢筋混凝土工程，高强、快硬早强结构和抗冻的 混凝土工程。 不适用范围：大体积混凝土结构工程、受化学及海水侵蚀的工程。 1.2.2产品的意义和价值 2 水泥是建筑工业三大基本材料之一。使用广，用量大，素有“建筑工业的粮食” 之称。其单位质量的能耗只有钢材的1/51/6，合金的 1/25，比红砖还底35%。根 据预测，下一个世纪的主要建筑材料，还将是水泥和混凝土，水泥
5、的生产和研究仍 然极为重要。水泥粉磨和搅拌后，表面的熟料矿物立即与水发生水化反应，放出热 3 量，形成一定的水化产物。由于各种水化物的溶解度很小，就在水泥颗粒周围析出。 随着水化作用的进行，析出的水化产物不断增多，以致互相结合。 这个过程的进行， 使水泥浆体稠化而凝结，随后变硬，并能将与其搅拌在一起的混合材胶粒胶结成整 体，逐渐产生强度。因此，水泥混凝土的强度是随龄期延长而逐渐增长的。早期增 长快，但是，只要维持适当的温度和湿度，其强度在几个月、几年后还会进一步有 所增长；另一方面，也可能在几十年后尚有未水化的部分残留，仍具有继续进行水 化作用的潜在能力。 水泥作为胶凝材料，除水硬性外，水泥还
6、有许多优点：水泥浆有很好的可塑性， 与石膏拌合后仍能使混合物具有和易性，可浇注成各种形状尺寸的构件，以满足设 计的不同要求，适应性强；还可以用于海上、地下、深水或者严寒、干热的地区， 以及耐侵蚀、防辐射核电站等特殊要求的工程；硬化后可以获得较高的强度，并且 改变水泥的组成，可以适当调节其性能，满足一些工程的不同的需要；还可与纤维 或者聚合物等多种有机、无机材料匹配，制成各种水泥基复合材料，有效发挥材料 的潜力；与普通的钢铁相比，水泥制品不会生锈，也没有木材这类材料易于腐朽的 特点，更不会有塑性年久老化的问题，耐久性好，维修工作量小等等。因此水泥不 但大量用于工业和民用建筑，还广泛应用于交通、城
7、市建设、农林、水利及海港等 工程，制成各种形式的混凝土，钢筋混凝土的构件和构件物，而使水泥管、水泥船 等各种特殊功能的建筑物、构筑物的出现成了可能。此外，如宇宙工业、核工业以 及其他新型工业的建设也需要各种无机非金属材料，其中最为基本的是以水泥为主 的新型复合材料。因此，水泥工业的发展对保证国家建设计划顺利进行，人民生活 水平提高具有十分重要的意义，而且，其他领域的新技术也必须渗透到水泥工业中 来，传统的水泥工业势必随着科学技术的发展而带来新的工艺变革和品种演变，应 用领域必将有新的开拓，从而使其在国民经济中起到重要的作用。 1.3 厂址的选择 1、靠近原料产地 一般生产 1t 熟料需要 1.
8、3t-1.5t石灰石 0.3t粘土质原料，如选择厂址靠近石灰石 矿山，则可以缩短石灰石运输距离从而节省成本。 2、靠近铁路接轨车站 最理想的厂址是在石灰石矿山与铁路接轨车站之间，年运输量达40 万吨时，必须 设有铁路专线，在选址时，筹建单位应与铁道部门达成接轨的书面协议 3、厂址尽量靠近水源 4 4、厂址尽量靠近电源 5、足够建厂场地 6、 1.3.1建厂的原始资料 1、 石灰石 : 外购 2、 砂岩：自备矿山，含水量3% 。 3、 铁矿石（粉）：外购，含水量 4% 。 4、 粉煤灰：外购，含水量0.5%。 5、 石膏：采用湖南邵东石膏矿的石膏，SO3含量 45% 以上，品质、质量均能满足要求
9、； 含水量少量，块度 300毫米。 10、电源： 。5KV 11、水源：可采用地下水或不牢河水 12、原料化学成份：见附表。 名称烧失量SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO 总和 石灰石41.81 2.60 1.19 1.32 51.90 0.81 99.63 砂页岩2.43 89.11 2.73 1.25 2.09 1.37 98.98 铁矿石3.27 49.59 5.46 34.12 2.67 1.58 96.69 粉煤灰2.76 52.69 31.41 5.04 3.46 0.62 95.98 烟煤煤 灰 0.00 51.85 32.50 5.38 4.05 1.64 95.
10、42 13、烟煤资料： 1、工业分析： 表 2-2 烟煤水分（ Mar/% ）挥发分（ Var/%）灰分（ Aar/% ）固定碳（ Car/%）热值（ Qar/kJ/kg） 含 量 1.91 27.15 17.83 53.11 24676.75 1.3.2 气象条件 15 回转窑系统设计 回转窑系统的设计，是根据原料和燃料情况、生产的水泥品种和质量、工厂的 5 自然条件和生产规模来确定窑系统的类型和尺寸，或对已建成的窑进行产量标定， 以及计算单位产品的燃料消耗量，在窑的产量和燃料消耗量确定后，对回转窑系统 的重要配套设备，如预热器、分解炉、冷却机等设备进行设计选型。 1.5.1窑的标定的意义
11、水泥厂设计过程中，当窑型与规格一旦确定之后，窑产量的标定是选择生产系 统设备， 计算工厂的烧成能力，和熟料年产量的依据，同类窑在不同的生产条件下， 其产量差异相当大，即使同一规格的窑，由于煅烧制度不同，产量也有较大的差别。 窑产量应该是工厂生产能力的限制因素，在窑以前的所有生产车间的生产能力，均 以窑的产量为依据进行计算。窑产量标定过高或过低，均将产生不良后果，如标定 过高生产中窑长期达不到设计产量，则浪费辅助设备的生产能力，降低工厂的经济 效益；如果产量标定过低，生产中，窑很快大大超过设计产量，不仅使建厂经济效 益降低，而且由于配套其它设备的生产能力限制，窑本身的生产能力也得不到正常 发挥。
12、 1.5.2窑的选型 1.5.3窑产量的标定 窑的产量是确定工厂生产规模、原料、燃料消耗定额和全厂设备选型设计的依 据，因而是水泥厂设计的重要指标。 除了窑的类型和尺寸外，影响窑产量的因素很多，特别是近年来，随着生料预 均化系统的完善，悬浮预热与窑外分解技术的不断发展，电子计算机过程控制的广 泛应用和科学管理的加强，使窑的单位产量指标有所提高。产量的标定应该是在确 保优质、低消耗、长期安全运转的情况下，窑所能达到的合理产量。如果对窑的产 量标定过低或过高，均会使整个系统不配套，生产操作出现不平衡。利用经验公式 计算窑的产量，是标定产量的主要方法，另外还需要根据工厂具体条件和我国实际 生产水平进
13、行综合考虑。 科技在不断进步，水泥厂管理水平也日益提高，生产线的逐步完善将使窑的生 产能力进一步提高，结合厂家生产和重工机械公司给出的技术参数， 由题设计日产 2000t 现代新型水泥熟料初步设计重点车间粉磨车间，可选取 Di=4.5 m的悬浮预热窑。 现根据水泥厂设计概论对国内外136 台悬浮预热器窑的生产统计， 用回归分析法提 出求悬浮预热器窑的产量计算公式如下 16 ： G=0.06139 i D 2.48866 L 0.79101 Di窑的有效内径， m 6 一般悬浮预热器的长径比L/D 大多在 1520 之间， 则 L=（1520）D ，本设计取 L=20Di，可得： Di=4.5m
14、，L=204.5=90m得 G=91.1t/d ，即窑的台时标定产量为91.1t/d 窑筒体的规格内径D ，需再加上衬材厚度 的两倍。 值如下： D 4m时，=150mm ； D =45m时，=180mm ； D 5m 时，=200mm 。 D =4.5+20.18=4.86 m ，取 D=4.9m 。 日产 2000t 熟料回转窑规格为 4.9 90m 。 GH=2000/24=83.33t/h 1.5.4窑的年利用率 不同窑的年利用率可参考以下参数：湿法窑0.90；传统干法窑0.85；机立窑 0.80.85；悬浮预热窑、预分解窑0.80.82。 所以年利用率=0.82 1.5.5烧成车间生
15、产能力和工厂生产能力的计算 烧成系统的生产能力 熟料的小时产量：Qh = n Qhl=91.1t/h 熟料的日产量：Qd=24*Qh.1=2186.4t/d 熟料的周产量：Qw=168* Qh.1=16891.1=15304.8吨/ 周 工厂的生产能力 水泥日产量： Gh=Qh*(100-p)/(100-d-e) =91.1 (100- 3)/(100-4.44 - 30)=134.8吨/ 时 P 水泥的生产损失（ % ） ，取为 3% （后面的损失皆取此值） d 水泥中石膏的掺量（ % ） ；取为 4.44% e 水泥中混合材的掺入量（% ） 。取为 30% 水泥日产量： Gd=24Gh (
16、吨/ 天)=24 134.8 =3235.2 吨/ 天 7 水泥周产量： Gw=168*Gh (吨/ 周)=168134.8 =22646.4 吨/ 周 水泥的年产量：Gy=8760*Gh* 1.5.6确定窑的台数： 利用公式n=Qd /24Qh，1 n= 1.9124 2000 计算台数， 式中： n窑的台数 Qd要求的熟料日产量（t/年） Qhl所选窑的标定台时产量（t/台时） 所以 n=0.91，故窑的台数取1 台。 1.5.7 确定窑的烧成热耗 对新建窑确定燃料消耗量，计算单位熟料热耗是分析窑系统热工性能，为优质、高产、 低耗及节能技改提供科学的依据。 窑的单位热耗是指窑系统生产单位熟
17、料产量的实际烧成热耗。由于熟料在煅烧 过程中损失了大量的热量，如废气和熟料带走的热焓、窑体向外界散失的热量、湿 法生产中蒸发料浆水分的热耗量等等。因此窑的实际热耗比理论热耗高得多。 不同窑型对应的烧成热耗如表1-7 所示： 表 1-7 窑型与熟料烧成热耗（A） 窑型 熟料烧成热耗 窑型 熟料烧成热耗 kJ/kg 熟料kcal/kg 熟料kJ/kg 熟料kcal/kg 熟料 湿法长窑5000 5900 1200 1400 旋风预热器窑3300 3600 780 850 干法长窑4600 5000 1100 1200 预分解窑3100 3300 740 780 带预热锅炉窑5900 6700 14
18、00 1600 立窑3600 3800 850 900 立波尔窑3600 3800 850 900 （资料来源：新型干法水泥技术与设备） 可以看出，熟料烧成过程所消耗的实际热量与煅烧全过程有关，除涉及到原、 燃料性质和回转窑（包括分解炉）外，还与废气热回收装置（各类预热器或余热锅 炉、余热烘干等）和熟料余热回收装置（各类冷却机）等有关。结合水泥厂设计 规范的相关要求后，综合考虑确定热耗为3500kJ/kg。 1.6确定石膏和混合材掺量 1.6.1石膏概述 石膏作为水泥的缓凝剂，用于调节水泥似的凝结时间，也可以增加水泥的强度， 8 特别对矿渣水泥作用更明显。石膏也可作矿化剂用于熟料煅烧，对提高熟
19、料产量和 质量有明显的效果。石膏的质量控制，应该进厂一批，取样化验一次。一般情况下， 测定石膏中的SO3含量就可以了。根据SO3的含量计算水泥中石膏的掺入量，如磨 石膏粒度不应大于30mm，一般应有 20 天的储存量，使用的石膏和硬石膏的质量应 符合国家标准规定的技术要求。 1.6.2石膏的分类 GB/T 5483石膏和硬石膏国家标准中对石膏和硬石膏矿产品按矿物组分分 为两类： G 类：称为石膏产品。该产品以二水硫酸钙（CaSO42H2O）的质量百分含量 表示其品位。 M 类：称为混合石膏产品。该产品以无水硫酸钙（CaSO4）与二水硫酸钙 （CaSO4 2H2O） 的质量百分含量之和表示其品位
20、， 2 CaSO4 0.80 CaSO4+CaSO4 2H O （质 量比）。 1.6.3.确定石膏的含量 石膏矿中石膏的含量：（以 SO3的含量来计）常在45% 左右； 矿渣硅酸盐水泥中石膏的掺入量以SO3计为 2% ，则石膏矿掺入量为 12： 2/45=4.44% 12段宏伟 .水泥干法生产线现场总线技术 J.建材技术与应用 ，2010，(01) ：17-18 1.7混合材料概述 为了增加水泥产量，节约能源，降低成本，改善和调节水泥的某些性能，综合 利用工业废渣，减少环境污染，在磨制水泥时，可以掺加数量不超过国家标准规定 的混合材料。 混合材按其性质可以分为两大类：活性混合材料和非活性混合
21、材料。 凡是天然的或人工制成的矿物质材料，磨成细粉，加水后其本身不硬化，但与 石灰加水调和胶泥状态，不仅能在空气中硬化，并能继续在水中硬化，这类材料称 为活性混合材料或水硬化混合材料。 生产通过水泥时，国家标准规定的活性混合材料主要有以下三类： （1）粒化高炉矿渣（GB/T203 ） ，粒化高炉矿渣粉（GB/T18046 ） 。 （2）粉煤灰（ GB/T 1596 ） 。 （3）火山灰质混合材（GB/T 2847 ） 。 9 非活性混合材料，又称填充性混合材，其活性指标不符合以上技术标准要求的 粉煤灰、火山灰质混合材料和粒化高炉矿渣等及石灰石和砂岩。 本次设计决定掺加30% 的粉煤灰作为混合材
22、。 我国水泥工业生产中使用的混合材料基本有两大类：粒化高炉矿渣、火山灰质 混合材料。 水泥中混合材掺量按质量百分比计：活性混合材掺加量为5%且 20%， 其中可以用不超过水泥质量8%的非活性混合材料或不超过水泥质量5%的窑灰来代 替。根据中华人命共和国国家标准（GB172-2007 ）对通用硅酸盐的规定，P 型硅酸盐水泥熟料+石膏所占组分95%，粒化高炉矿渣或石灰石等混合材5%。 1.8 确定率值 1.8.1什么是率值 我国目前硅酸盐水泥熟料采用饱和比（KH ） 、硅酸率（ SM ） 、铝酸率（ IM）三个 率值控制熟料质量。KH表示熟料中SiO2被 CaO 饱和成 C3S 的程度， KH 值
23、高，硅 酸盐矿物多，溶剂矿物少，熟料中C3S 含量越高，强度越高；SM 表示熟料中硅酸 盐矿物与溶剂矿物的比值，SM 高，煅烧时液相量减少，出现飞砂料的可能性增大， 增加煅烧难度； IM 表示熟料中溶剂矿物C3A 和 C4AF 的比值， IM 高，液相黏度大， 难烧，但明显提高了熟料的三天强度和扩大了烧成范围，IM 低时黏度较小，对形成 C3S 有利，但烧成范围窄，不利于窑的操作。 根据统计资料，为保证熟料正常烧成（易烧结而不结块) 和水泥良好的物理性能 （凝结正常、快硬高强和安定性良好），硅酸盐水泥熟料的主要氧化物控制范围应 是： CaO 62%67%,SiO2 20%27%,Al2O3 4
24、%7%,Fe2O3 2.5%7%。 查 新型干法水泥工艺设计手册新型干法生产的熟料率值一般控制在：KH=0.90 0.02，SM(n)=2.6 0.1,IM(p)=1.6 0.1， 综上所述，最终率值的确定如下：KH=0.90 ，SM=2.60 ，IM=1.60 。 配料方案分析，如表1-12 所示，这种配料方案，用较低的铝氧率，液相黏度低， 能很好的完成C2S 吸收游离石灰的过程。高硅酸率有利于增加硅酸盐矿物总量，为 提高熟料各龄期强度创造条件，相应溶剂矿物总量减少，熟料易烧性低，但由于窑 内火焰温度高，且窑内物料需热量烧，高硅酸率的生料时可以烧成的。在高硅酸率 下，饱和比无需太高就能达到高
25、的C3S 值。 1.9 计算粉煤灰掺入量 利用下列公式 100 y y DW qA R S Q ， q 的取值前面已确定，取q=3500kJ/kg 熟料， 10 则53.2% 75.24676100 10083.173500 S 式中：S煤灰掺入量，以熟料百分数表示（100%） y DW Q煤的应用基低热值（24676.75kJ/kg 煤） y A煤的应用基灰分含量（17.83%） q熟料烧成热耗（3500kJ/kg 熟料） R煤灰沉落度（%） ，当窑后有电收尘且窑灰入窑时取100%， 当窑后不设电收尘且窑灰不入窑时，可参考表1-14 选择煤灰沉落率： 表 1-12 国内外预分解窑熟料率值、矿
26、物组成范围 生产统计率值范围 矿物组成国内国外率值国内“设计规范”“新型干法水泥技术” C3S/% 5461 65 KH 0.870.91 0.860.90 0.880.91 C2S/% 1723 13 SM 2.52.7 2.402.80 2.402.70 C3A/% 79 8 IM 1.41.8 1.401.90 1.401.80 C4AF/% 911 10 我国硅酸盐水泥一般采用“两高一中”的配料方案 注：习惯提法，高饱和比（KH=0.94 0.02 ） 、中饱和比（KH=0.90 0.02) ； 高硅酸率（SM=2.42.8 ） 、中硅酸率（SM=2.02.3 ） 、低硅酸率（SM=1
27、.61.9 ） ； 高铝氧率（IM=1.01.3） 、低铝氧率（IM=1.41.6） ； 表 1-13 硅酸盐水泥熟料配料率值和矿物组成建议范围 窑型KH SM IM C3S% C2S% C3A% C4AF% 湿法窑0.88-0.92 1.9-2.5 1.0-1.8 51-59 16-24 5-11 11-17 干法窑0.86-0.89 2.0-2.35 1.0-1.6 46-67 19-28 6-11 11-18 立波尔窑0.85-0.88 1.9-2.3 1.0-1.8 44-53 22-30 5-11 11-17 预分解窑0.87-0.92 2.2-2.6 1.3-1.8 48-62 1
28、4-28 7-10 10-12 机立 窑 适宜范围0.86-0.93 2.0-2.5 1.1-1.5 有矿化剂0.92-0.96 1.6-2.0 1.1-1.3 55-63 18-22 12-16 6-10 预分 解窑 推荐值0.88 2.50 1.60 适宜范围0.86-0.90 2.40-2.80 1.40-1.90 表 1-14 不同窑型不设电收尘时的煤灰沉落率 窑型煤灰沉落率窑型煤灰沉落率 湿法长窑（L/D=30 50）有链条100% 干法中空窑30 40% 湿法短窑（L/D 30）有链条80% 干法短窑带立筒式旋风预热器90% 湿法短窑带料浆蒸发机70% 预分解窑90% 注：以上煤灰
29、沉落率均为无电收尘器时的数值。 11 有电收尘器时，煤灰沉落率为100%（以上均是） 设率值由以上述定为KH=0.90, ( ) 2.60 n SM, () 1.60 p IM。 煤灰掺入量S=2.53% 表 1-16 熟料平衡原料配合比 名称配合比烧失量SiO2 Al2O3Fe2O3CaO 石灰石85 35.54 2.21 1.01 1.12 44.11 粉煤灰6 0.17 3.16 1.88 0.30 0.21 铁矿石2 0.07 0.99 0.11 0.68 0.05 生料100 35.95 12.60 3.19 2.19 44.52 灼烧生料100 19.67 4.98 3.42 69
30、.51 灼烧生料97.47 19.24 4.87 3.34 67.98 煤灰2.2 1.14 0.72 0.12 0.07 熟料100 20.38 5.59 3.46 68.05 煤灰掺量为S=2.53%， 则熟料的率值计算如下： 68.051.655.590.353.46 0.90 2.82.820.38 ccc c KH S （C -1.65A-0.35F ） 25.2 46.359.5 38.20 FcAc Sc SM 5.59 1.6 3.46 c c A IM F 经过以上计算过程，三个率值均在允许的误差范围内，所以计算结果正确。 1.12 原、燃材料消耗定额的确定 考虑煤灰掺入时，
31、1t 熟料的干生料理论消耗量 Kt=(100-S)/(100-I) =(100-2.53)/（100-35.95 ） =1.52 （吨 / 吨熟料 ) 式中： Kt干生料理论消耗量 I干生料的烧失量（% ） S煤灰掺入量，以熟料百分数表示（% ） 考虑煤灰参入时，1t 熟料的干生料的消耗定额 12 K生=100Kt/(100-P生)=100 1.52/ （100-1 ）=1.54 (吨/ 吨熟料 ) 2、各种干原料消耗定额 K原=K生*X K石灰石 =1.54 0.85=1.30 (吨/ 吨熟料 ) K砂页岩 =1.54 0.07=0.11 (吨/ 吨熟料 ) K粉煤灰 =1.54 0.06=
32、0.09 （吨 / 吨熟料 ) K铁矿石 =1.54 0.02=0.03 (吨/ 吨熟料 ) 3、干石膏的消耗定额 Kd=(100*d)/(100-d-e)*(100-Pd) =(100 4.44)/(100-4.44-30)（100-1 ）) =0.684 (千克 / 千克熟料 ) Kd干石膏的消耗定额 d水泥中石膏的掺入量 e 水泥中混合材的掺入量（% ） 。取为 30% Pd干混合材消耗定额 4. 干混合材消耗定额：（90% 的矿渣硅酸盐水泥与10% 的普通硅酸盐水泥） Ke=(100*e)/(100-d-e)*(100-Pe) =(100*30) （(100-4.44-30)(100-
33、1)） =0.05 (千克 / 千克熟料 ) 5、烧成用干煤消耗定额 Kf1=(100*q)/(Qdw*(100-P f) =(1003500)/24676.75(100-3) =0.146( 千克 / 千克熟料 ) Kf1烧成用干煤消耗定额 q熟料烧成热耗（kj kg 熟料） Qdw 干煤低位热值（kj kg 干煤） Pf 煤的生产损耗一般取 3% 5 . 烘干用干煤消耗定额： K f2=M湿/Q烧（w1-w2）/ （100-w2）q烧 / QDw100/（100- Pf）= 式中： M湿须烘干的湿物料量； Q烧烧成系统生产能力（单位同M湿） ； 21,w w烘干前后的物料的含水量（% ）
34、；各原料的终水分按入磨 要求一般为：石灰石小于1% ，粘土原料小于1.5%，铁质原料小于 2% ， 煤小于 1% 到 2% ，矿渣小于 1% 到 2% ，石膏小于 1% 到 2% 13 烘 q 蒸发 1 水分的耗热量 （kJ/ kg 水分，选择 D2.418m的回 转式烘干机，则热耗为7350kg/h） 。 Kf2烘干用干煤消耗定额（ kg/kg 熟料） 由前所述计算需烘干的湿物料量： M 湿石=191.44 t/h M湿粘=36.70 t/h M湿混=69.87 t/h 则得到各湿原料所用的干煤消耗定额： 湿石灰石 K 1 f ，2=0.021 kg/kg熟料 湿粘土 K 2 f ，2=0.
35、014 kg/kg熟料 湿矿渣 K 4 f ，2=0.016 kg/kg熟料 总消耗定额 K f2=0.051kg/kg 熟料 6 . 上述各种干物料消耗定额换算为含天然水分的湿物料消耗定额时，可用下式： K湿=(100- w2)K干/ （100- w1） 式中 K 湿、K干分别表示湿物料，干物料的消耗定额（kg/kg 熟料） 21,w w烘干前后的物料的含水量（% ） ； 得出各种湿物料的消耗定额为： 湿石灰石 K湿石=1.31 t/t熟料 湿粘土 K湿粘=0.25 t/t熟料 湿铁粉 K 湿铁=0.067 t/t熟料 湿石膏 K湿膏=0.069 t/t熟料 混合材 K 湿混=0.48 t/
36、t熟料 烧成用煤 K湿烧煤=0.20 t/t熟料 烘干用煤 K湿烘煤=0.053 t/t熟料 1.13物料平衡表 表 1-17 物料平衡表 栏 原目 料 水 分 % 损 失 % 消耗定额 t/t 熟料 物料平衡表（t） 干料湿料 干料湿料时日周时日周 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 石灰石1.00 1.30 1.31 140.83 3379.92 23659.44 141.91 3405.9 23841.27 粉煤灰 0.50 0.09 0.09 9.75 233.99 1637.95 9.75 233.99 1637.95 14 砂页岩2.00 0.11 0.11 11.92
37、 285.99 2001.94 11.92 285.99 2001.94 铁矿石15.00 0.03 0.04 3.25 78.00 546.00 4.33 103.92 727.98 生料1 1.53 1.55 165.74 3974.88 27845.14 167.92 4030.08 28210.56 石膏2 0.06 0.06 6.50 156.00 1092.00 6.50 156.00 1092.00 混合材0.50 2 0.12 0.12 13.00 312.00 2184.00 13.00 312.00 2184.00 熟料1.00 1.00 108.33 2600 18199
38、.44 108.33 2600 18199.44 水泥1 1.18 1.18 127.83 3067.92 21475.44 127.83 3067.92 21475.44 烧成用 煤 1.25 3 0.127 0.129 13.76 330.24 2311.68 13.97 335.28 2346.96 2. 生产车间工艺设计及主机设备选型 生产车间工艺流程的选择，工艺设备选型与生产车间的工艺布置密切相关。因 为工艺布置直接取决于所选定的工艺流程和设备；同时，工艺布置对工艺流程和设 备的选择又有很大的影响。 2.1 车间设备选型一般步骤 1、确定车间的工作制度，确定设备的年利用率。 2、选择
39、主机的型式和规格，根据车间要求的小时产量、进料性质、产品质量 要求以及其他技术条件，选择适当型式和规格的主机设备，务必使所选的主机技术 先进，管理方便，能适应进料的情况，能生产出质量符合要求的产品。同时，还应 考虑设备的来源和保证。 3、标定主机的生产能力，同类型规格的设备，在不同的生产条件下（如物料 的易磨性、易烧性、产品质量要求以及具体操作条件等），其产量可以有很大的差 异。所以，在确定了主机的型式和规格后，应对主机的小时生产能力进行标定。即 根据设计中的具体技术条件，确定设备的小时生产能力。标定设备生产能力的主要 依据是：定型设备的技术性能说明；经验公式（理论公式）的推算；与同类型同规
40、格生产设备的实际生产数据对比。 4、计算主机平衡 根据车间工作制度，并根据物料周平衡量，求出该主机要求小时产量 G H=Gw/H 式中： H G 主机要求小时产量（ t/h ） ； Gw 物料周平衡量（ t/ 周） ； H 主机每周运转小时数。 由题设计日产 2000t 现代新型水泥熟料初步设计重点车间粉磨车间，可选取 Di=4.5 15 m的悬浮预热窑。 现根据水泥厂设计概论对国内外136 台悬浮预热器窑的生产统计， 用回归分析法提 出求悬浮预热器窑的产量计算公式如下 16 ： G=0.06139 i D 2.48866 L 0.79101 Di窑的有效内径， m 一般悬浮预热器的长径比L/
41、D 大多在 1520 之间， 则 L=（1520）D ，本设计取 L=20Di，可得： Di=4.5m，L=204.5=90m得 G=91.1t/d ，即窑的台时标定产量为91.1t/d 窑筒体的规格内径D ，需再加上衬材厚度 的两倍。 值如下： D 4m时，=150mm ； D =45m时，=180mm ； D 5m 时，=200mm 。 D =4.5+20.18=4.86 m ，取 D=4.9m 。 日产 2000t 熟料回转窑规格为 4.9 90m 。 GH=2000/24=83.33t/h 5、核算主机的年利用率 1、主机的实际年利用率和每周实际运转小时数 可用公式： h h l G
42、nG 式中：主机的实际年利用率， 预定的主机年利用率。 7. 综合前面所计算的数据，将全厂物料平衡表绘制如表9 水泥厂主机年利用率选择参考表2-1， 16 表 2-1 水泥厂主机年利用率（以小数表示） （ 资料来源：新型干法水泥技术与设备） 表* 主机平衡表 主机名称 主机 年 利用 率 周平衡量 （t / 周） 要求主机小时量 （t / h） 生产周制日 / 周 生 产 班 制 生料磨（闭路）0.78 3.4510 4 205.33 7 1 悬浮预热器窑0.82 2.2410 4 133.33 7 1 煤磨0.75 5.3810 3 32 7 1 水泥磨（闭路）0.82 3.3610 4 2
43、00 7 1 回转烘干机0.80 4.8710 4 290.13 7 1 2 . 对于回转烘干机 按照先前所定的烘干热耗，应选用选择D2.418m的回转式烘干机。 回转烘干机的周平衡量，根据湿原料的消耗定额计算 Gw=2000（1.31+0.25+0.04+0.069+0.48 ）7=48742.4 t/周 则 H G =48742.4/168=290.13 t/h 3 . 对于生料粉磨机，日产3200t 熟料/d 可选取 5.6 8+4.4 的（Daodan半风扫式 中卸磨） ，设计产量为 245t/h 、装机容量为 4020kW 的粉磨机 17 G w=32001.547=34496 t/
44、 周 则 GH=34496/168=205.33 245 0.78=190 基本满足设计需求。 主机名称周别每日工作班数适宜利用率备注 石灰石破碎不连续周1 0.240.28 也可连续周 石灰石破碎不连续周2 0.480.58 回转烘干机连续周3 0.700.80 生料磨（圈流）连续周3 0.700.78 生料磨（开流）连续周3 0.700.80 机械立窑连续周3 0.800.85 旋窑连续周3 0.820.88 水泥磨（圈流）连续周3 0.700.82 水泥磨（开流）连续周3 0.750.85 水泥包装不连续周1 0.240.28 水泥散装不连续周2 0.480.56 17 4 . 对于煤磨
45、机，可选取风扫磨，具体可选择柳州生产的适用于日产3200t/d 的水泥 厂，生产能力为 25 t/h ，考虑生产效率，选取两台，仍能符合要求。 G w=3200（0.19+0.5 ）7=5376 t/ 周 则 GH=5376168=32 t/h 5 . 对于水泥粉磨机，可选用2 台双阳生产的 4.2 11 球磨机 17 Gw=3200（1.38+0.12 ）7=33600 t/ 周 则 GH=33600/168=200 t/h 1100.822=180.4，基本满足设计需求。 将计算结果汇总成主机要生产能力平衡表， 2.2 物料的破碎 生产水泥的原料，大部分都要经过预先破碎，因为从矿山开采回来
46、的石灰石， 砂岩，石膏，混合材料以及煤等原料，燃料块度较大，给运输，贮存，粉磨带来一 定的困难。从窑中煅烧得到的熟料，其中有些块度较大的必须进行破碎。物料经过 破碎后，其粒度减小，表面积增加，在一定程度上可以提高粉磨和烘干的效率。 2.2.1破碎系统的发展状况 进年来，随着窑，磨等设备单机生产能力的大型化以及矿山开采技术的发展， 破碎流程和破碎设备也随着有了很大的发展。 主要反映以下几个方面： （一） 破碎设备大型化 （二） 破碎流程单段化 （三） 破碎设备移动化 （四） 破碎设备多功能化 2.2.2破碎设备的工作原理 利用挤压和冲击等机械作用的外力，使大块物料产生应力和形变，从而导致破 裂。
47、根据破碎后的粒度不同，破碎作业大致可分为粗碎，中碎和细碎三个等级（见 表 2-2） 。 表 2-2 各级粉碎所对应的粒度 破碎等级喂料粒度（mm）出料粒度（mm） 粗碎300 550 100 中碎100 300 20 100 18 细碎50100 020 （ 资料来源：新型干法水泥技术与设备） 2.2.3影响破碎系统的选择因素 1.物料的性质物料的硬度，水分，形式和杂质含量均将直接影响破碎系 统的技术，经济指标。 各原料的物理性质如表2-3 所示， 表 2-3 物料的物理性质 序号物料名称主要性质 1 中硬石灰石抗压强度80 160MPa，水分 1% 2 粘土，粉砂岩抗压强度20 MPa水分
48、10 20% 3 硬质砂页岩抗压强度20 MPa水分 10% 4 熟料磨损，腐蚀性强，温度70 300 5 煤，石膏抗压强度40 MPa水分 10% （ 资料来源：新型干法水泥技术与设备） 2.物料的粒度对破碎系统的物料粒度，组成有充分的了解，有利于合理 的选择破碎系统和破碎设备。 各种水泥厂型对各原料的进料粒度要求如表2-4、2-5 所示， 2.2.4石灰石破碎 矿区石灰石属于中硬，为了实现破碎设备的大型化，破碎流程的单段化，优化生 产流程，减低热耗，减少环境污染，尽可能选择单段破碎机。 单段锤式破碎机性能特点： 破碎比大：最大进料粒度可达1.31.5m 出料粒度3150mm 范围可调整 出料细 工艺简化：原二级或三级破碎减少为一级 运行成本低：系统配套功率少，大大降低生产成本 石灰石破碎车间设在矿区，自卸汽车将石灰石倒入板式喂料机，再经锤式破碎 机破碎后， 由长带式输送机送到厂区圆形预均化库，由悬臂堆料皮带机人字形堆料， 由桥式刮板取料机将预均化后的石灰石放带式输送机送至石灰石调备库。 表 2-4 各种物料的进料粒度 序号物料名称 最大进料粒度备注 大型厂中型厂小型厂 19 1 石灰石800 1000 650 800 350 2 粘土，砂页岩400 400 250 3