現(xiàn)場管理_新型干法水泥廠煤粉制備車間工藝設計

唐 山 學 院畢 業(yè) 設 計設計題目：5000t/d新型干法水泥廠煤粉制備車間工藝設計 環(huán)境與化學工程系09無機非金屬材料（2）班 系 別：_ 班 級：_劉臻姓 名：_指 導 教 師：_2013年6月13日5000t/d新型干法水泥廠煤粉制備車間工藝設計摘 要本設計的任務是設計日產(chǎn)熟料5000噸的水泥廠。設計過程包括廠址的選擇、全廠的布局、窯的選型、物料的平衡計算、各車間工藝設計以及主機選型、物料的儲存、物料的預均化和重點車間設計等內(nèi)容。重點設計的車間是煤粉制備車間。采用的是目前較為廣泛使用的立磨粉磨系統(tǒng)，此粉磨系統(tǒng)是將物料喂入輥式磨后，在磨內(nèi)粉磨成品。該粉磨系統(tǒng)目前的運用技術已經(jīng)成熟，具有高效節(jié)能等特點，被許多大型的水泥廠家所青睞。關鍵字：工藝設計 新型干法 煤粉粉磨The Daily 5,000 Ton Clinker NSP Cement Powered Coal Prepares The Workshop Technological DesignAbstractThe design task is to design 5,000 tons of clinker cement factory.Design process including site selection, layout of the entire plant, the Selection kiln, the material balance calculations, the production workshop process design and host selection, material storage ,material homogenizing and the key workshop design etc. Focus on the design of the workshop is pulverized coal preparation plant, we use the more widespread use of vertical mill grinding system ,the grinding system is the material after roller press rolling and powder into the finished product. The system is currently using technology has become increasingly mature, a highly efficient energy-saving features such as large-scale cement factory home to the majority to accept.Key word：technological design; NSP; coal grinding目 錄第一部分：總體設計11 新型干法水泥生產(chǎn)的發(fā)展與特點11.1新型干法水泥生產(chǎn)的發(fā)展11.2新型干法水泥生產(chǎn)的特點22 參數(shù)的確定42.1熟料率值的確定42.2熟料熱耗的確定52.3熟料標號的確定52.4礦渣及石膏摻加量的確定63 物料平衡的計算83.1 配料計算83.1.1計算煤灰摻入量83.1.2 計算干燥原料的配合比93.1.3熟料礦物組成93.1.4計算濕物料的配合比103.2 物料平衡103.2.1工廠生產(chǎn)能力103.2.2原料消耗定額114 全廠流程的確定154.1流程論述154.2主機設備選型計算194.2.1各種主機小時產(chǎn)量204.2.2主機平衡表254.2.3全廠堆場及儲庫計算254.4全廠工藝流程方框圖345 全廠的質(zhì)量控制點及控制指標356 全廠總平面布置圖的設計376.1全場總平面設計的基本原則37第二部分：煤粉制備車間設計381 車間工藝流程的確定381.1車間流程的確定381.2煤磨設備的技術參數(shù)391.3煤粉的計量及喂料設備411.4粗煤倉與細煤倉的設計421.5輸送設備的選擇421.6煤粉車間的通風和收塵431.6.1 通風的作用431.6.2 除塵設施441.7車間安全設施的設計442 提高煤粉制備系統(tǒng)產(chǎn)質(zhì)量的措施473 煤粉制備車間工藝布置圖的設計思路與要點48結(jié)論49參考文獻50結(jié)束語51謝辭52我們總羨慕別人的幸福，卻常常忽略自己生活中的美好。其實，幸福很平凡也很簡單，它就藏在看似瑣碎的生活中。幸福的人，并非拿到了世界上最好的東西，而是珍惜了生命中的點點滴滴，用感恩的心態(tài)看待生活，用樂觀的態(tài)度闖過磨難。第一部分：總體設計1 新型干法水泥生產(chǎn)的發(fā)展與特點1.1新型干法水泥生產(chǎn)的發(fā)展近年來，代表最新水泥生產(chǎn)技術水平的新型干法水泥生產(chǎn)技術和裝備，具有單位容積大、熱利用率好、電耗低、污染小、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、規(guī)模經(jīng)濟效益好等特點，使工廠在生產(chǎn)規(guī)模和技術裝備大型化、生產(chǎn)工藝節(jié)能化、操作管理自動化、環(huán)境保護生態(tài)化等方面取得了很大的進步。 一、生產(chǎn)規(guī)模和技術裝備大型化新型干法技術的發(fā)展，使水泥生產(chǎn)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(chǎn)1000012000t的水泥熟料生產(chǎn)線和600t/h以上的生料磨，大型的現(xiàn)代化水泥生產(chǎn)線和生產(chǎn)企業(yè)，大大提高了水泥生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。 二、生產(chǎn)工藝節(jié)能化高效低壓損預熱器，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(diào)速代替風門開度等等，在水泥工業(yè)生產(chǎn)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。各制造商都在提高設備可靠性，提高耐磨襯板（襯套）的使用壽命，改進磨盤、送粉機及其它部件結(jié)構(gòu)，提高粉磨效率，進一步降低電耗等方面做出了很大努力。 由于生料配合原料的易磨性比熟料好的多，對機械性能要求不是很高，加之原料有烘干要求，立磨終粉磨技術在原料粉磨方面應用的更為廣泛。對于水泥粉磨，和輥壓機相比，立磨用于熟料粉磨的主要優(yōu)點在于要求的磨輥壓力低，因而對軸承及磨損件的要求低，即采用同樣的材質(zhì)，立磨的設備可靠性、磨損件的壽命等優(yōu)于輥壓機。立磨終粉磨系統(tǒng)也大量用于礦渣粉磨。三、操作管理自動化計算機控制技術、高速通訊技術、圖形動態(tài)顯示技術的飛速發(fā)展，為生產(chǎn)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(zhì)量管理控制系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)窯模糊邏輯控制系統(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。 使用磨前在線元素分析儀質(zhì)量控制系統(tǒng)有望采用簡易預均化堆場，取代昂貴的原料預均化堆場，降低預均化設施投資。由于在線分析儀能實時、連續(xù)、在線在磨前進行物料成分的分析和控制，使出磨生料成分均勻性得到提高，使生料儲存庫取代生料均化庫成為可能。 四、環(huán)保生態(tài)化對水泥工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)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50mg/Bm3。 除此之外，在一些發(fā)達國家的水泥工業(yè)生產(chǎn)中，正在利用廢料、垃圾作為燃料、原料或混合材生產(chǎn)水泥，變廢為寶，保護生態(tài)環(huán)境。 20世紀80年代初，我國開始引進國外先進技術裝備。1984年4月，河北省冀東建成投產(chǎn)第一條日產(chǎn)4000噸新型干法水泥生產(chǎn)線，開創(chuàng)了新型干法水泥發(fā)展的先河。20世紀90年代，我國對引進的日產(chǎn)2000噸、3200噸、4000噸、7200噸不斷地消化吸收，優(yōu)化設計，使其逐步實現(xiàn)了國產(chǎn)化。到2000年末國產(chǎn)化率達到85%90%，其中日產(chǎn)20002500噸的技術裝備國產(chǎn)化率達到100%，這就為我國新型干法水泥生產(chǎn)線建設朝著低投資、國產(chǎn)化和大型化方向發(fā)展奠定了可靠的技術和裝備基礎。21世紀在“結(jié)構(gòu)調(diào)整為主線”、“以科技進步為動力”、“以經(jīng)濟效益為中心”的產(chǎn)業(yè)方針政策推動下，我國新型干法水泥工業(yè)開始朝著“科技含量高、資源消耗低、經(jīng)濟效益”的新型工業(yè)化道路的方向邁進。安徽海螺水泥率先加快調(diào)整的步伐，闖出了一條低投資、國產(chǎn)化的道路。他們計劃五年之內(nèi)建設22條生產(chǎn)線，躋身世界水泥10強之列。海螺集團的發(fā)展也促進了其他大型水泥集團的快速發(fā)展。2003年全國新型干法水泥產(chǎn)量折合P.O42.5級水泥約9460萬噸，約占全國水泥產(chǎn)量的13.22%，比2000年高6.25的百分點。新世紀以來，2004年是水泥新型干法發(fā)展歷程的第一個高峰，當年投產(chǎn)新型干法生產(chǎn)線166條，新增熟料生產(chǎn)能力1.43億噸。2008年全國新投產(chǎn)新型干法生產(chǎn)線132條，新增熟料生產(chǎn)能力1.61億噸，由于大噸位水泥窯數(shù)量增加，新增能力為歷年之最2。1.2新型干法水泥生產(chǎn)的特點(1)優(yōu)質(zhì) 生料制備的全過程廣泛采用了現(xiàn)代均化技術。礦山開采、原料預均化、原料配料及粉磨、生料空氣攪拌均化四個關鍵環(huán)節(jié)互相銜接，緊密配合，形成生料制備全過程的均化控制保證體系，即“均化鏈”。滿足了懸浮預熱、預分解窯新技術以及大型化對生料質(zhì)量提出的嚴格要求，其產(chǎn)品質(zhì)量可與濕法相媲美，使干法生產(chǎn)的熟料質(zhì)量得到了可靠地保證。 (2)低耗 采用高效多功能的擠壓粉磨、新型粉體輸送裝置，大大節(jié)約了粉磨和輸送的能耗；懸浮預熱以及預分解技術改變了傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)窯內(nèi)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有所下降?？傮w來說，熟料熱耗低，燒成熱耗可降到 3000kJ/kg 以下，水泥單位電耗降低到90 110kWh/t 以下。 (3)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(zhì)快，大幅度提高了熱效率和生產(chǎn)效率。操作基本實現(xiàn)自動化，單位容積產(chǎn)量可達 110 270kg /m2，勞動生產(chǎn)率高達 1000 4000t/ 年人。 (4) 環(huán)保 由于“均化鏈”技術的采用，可有效地利用在傳統(tǒng)開采方式下須丟棄的石灰石資源；懸浮、預分解技術及新型多通道燃燒器的應用，有利于低質(zhì)燃料以及再生燃料的利用，同時也可降低系統(tǒng)的廢氣排放量、排放的溫度和還原窯氣中產(chǎn)生的 NOx 含量，減少對環(huán)境的污染。為“清潔生產(chǎn)” 以及廣泛利用廢渣、再生燃料、廢料及降解有害危險廢棄物創(chuàng)造條件。 (5)裝備大型化 裝備的大型化、單機生產(chǎn)能力大，使水泥工業(yè)向節(jié)約化方向發(fā)展。水泥熟料燒成系統(tǒng)單機生產(chǎn)能力最高可以達到 10000t/d ，有可能建成年產(chǎn)數(shù)百萬噸規(guī)模的大型水泥廠，進一步提高水泥生產(chǎn)效率。 (6) 生產(chǎn)控制自動化 利用各種檢測儀表、計算機、控制裝置以及執(zhí)行機構(gòu)等對生產(chǎn)過程自動測量、檢驗、控制、計算、監(jiān)測，保證生產(chǎn)的“均衡穩(wěn)定”與設備的安全運行，生產(chǎn)過程經(jīng)常處于最優(yōu)狀態(tài)，從而實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低消耗。 (7) 管理科學化 應用 IT 技術進行有效管理，信息獲取、分析、處理的方法科學現(xiàn)代化。 (8)投資大建設周期較長 技術含量高，資源、地質(zhì)、交通運輸?shù)葪l件要求比較高，耐火材料的消耗也較大，整體投資大。 2 參數(shù)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(chǎn)控制過程中，不但要控制熟料氧化物的含量，而且還要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(chǎn)中，常用率值作為生產(chǎn)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石灰飽和系數(shù)KH值是熟料中全部氧化硅生成硅酸鈣（硅酸二鈣和硅酸三鈣）所需的氧化鈣含量與全部氧化硅生成硅酸三鈣所需氧化鈣最大含量的比值，也表示熟料中氧化硅被氧化鈣飽和形成硅酸三鈣的程度。當石灰飽和系數(shù)等于1.0時，此時形成的礦物組成是C3S、C3A、C4AF，無C2S生成；當石灰飽和系數(shù)等于0.667時，形成的礦物組成為C2S、C3A和C4AF，無C3S生成。為使熟料順利的形成，不致因過多游離石灰而影響熟料質(zhì)量，通常在工廠條件下，石灰飽和系數(shù)控制在0.820.94之間。硅率表示熟料中氧化硅含量與氧化鋁、氧化鐵之和的質(zhì)量比，也表示熟料中硅酸鹽礦物與溶劑礦物的比例。硅率和氧化物之間關系的表達式是：SM硅率會隨著硅酸鹽礦物與溶劑礦物之比的大小而增（減）。如果熟料中硅率過高，在煅燒時液相量會顯著減少，熟料煅燒困難；特別是當氧化鈣含量低硅酸二鈣含量多時，熟料易于粉化。硅率過低，則會導致熟料中硅酸鹽礦物太少而影響水泥強度，且由于液相過多，容易出現(xiàn)結(jié)大塊、結(jié)爐瘤、結(jié)圈等現(xiàn)象，影響窯的操作。鋁率表示的是熟料中氧化鋁和氧化鐵含量的質(zhì)量比，也表示熟料溶劑礦物中鋁酸三鈣和氯酸四鈣的比值。鋁率的表達式是：IM鋁率的高低，在一定程度上反映了水泥煅燒過程中高溫液相的黏度。鋁率高，熟料中鋁酸三鈣多，相應的鐵鋁酸四鈣就較少，液相黏度大，物料就難燒；鋁率過低，雖然液相黏度小了，液相中質(zhì)點易于擴散，對硅酸三鈣的形成有利，但燒結(jié)的范圍變窄了，窯內(nèi)易結(jié)大塊，不利于窯的操作。確定KH=0.860.90，SM=2.12.5，IM=1.21.7。2.2熟料熱耗的確定影響熟料熱耗的因素很多，國內(nèi)系統(tǒng)熱耗較高的主要原因是：結(jié)皮堵塞現(xiàn)象嚴重，還有設備故障較頻繁，從而導致窯的運轉(zhuǎn)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(chǎn)的熟料熱耗4。根據(jù)新型干法水泥廠工藝設計手冊，見表2-1。表2-1 國內(nèi)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5000590012001400旋風預熱器窯33003600780850干法長窯4600500011001200預分解窯31003300740780帶預熱鍋爐窯5900670014001600立 窯36003800850900立波爾窯36003800850900實際廠家的例子如表2-2所示：表2-2 實際廠家的例子廠名設計能力（t/d）設計熱耗（kJ/kg熟料）回轉(zhuǎn)窯規(guī)格（m）分解爐型式分解爐規(guī)格（m）冀東水泥廠40003308NSF寧國水泥廠40003349MFC 從以上兩個表可以看出，熟料燒成過程所消耗的實際熱量與煅燒全過程有關，除涉及到原燃料性質(zhì)和回轉(zhuǎn)窯（包括分解爐）外，還與廢氣熱回收裝置（各類預熱器或余熱鍋爐、余熱烘干等）和熟料余熱回收裝置（各類冷卻機）等有關。結(jié)合水泥廠設計規(guī)范的相關要求后，綜合考慮確定熱耗為3200kJ/kg。2.3熟料標號的確定熟料強度是決定水泥質(zhì)量的重要因素。熟料標號是以其28天抗壓強度的值來劃分等級的。熟料標號與原料的品質(zhì)、燃料的品質(zhì)、燃料的性能、熟料的率值以及生料成分的均勻性、窯型與規(guī)格、生料的易燒性有關。如果原料中石灰石品位低而粘土的氧化硅的含量又不高，這樣就無法提高KH和SM，導致熟料強度難以提高，只有采用高品位的石灰石和氧化硅含量高的粘土才能提高KH和SM的值，燒出高標號水泥。燃料的品質(zhì)影響煅燒過程中熟料的質(zhì)量。氣體與液體燃料著火快，燃燒時間短，回轉(zhuǎn)窯中熱力集中，易造成短焰急燒，熟料反應時間短，但基本上無灰分摻入熟料。用煤作燃料時，煤的灰分大部分摻入熟料中。燃料質(zhì)量差，除了火焰溫度低還會因煤灰降落的不均勻，降低熟料的質(zhì)量，影響熟料標號。生料易燒性的好壞直接影響石灰飽系數(shù)，硅率，鋁率的高低，從而影響熟料的標號5。 眾所周知，水泥熟料是由SiO2 、Al203、Fe203、CaO等主要氧化物， 按一定比例化合而成的多礦物集合體。一般用C3S、C2S、C3A、C4AF、f-CaO等來表示。作為熟料組成主體的這些礦物，它們與熟料率有如下關系： 將式 ( +1)整理，得： 圖2.1 熟料28d抗壓強度與L值相關圖2.4礦渣及石膏摻加量的確定 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(diào)節(jié)水泥標號，增加水泥產(chǎn)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(jié)，無法施工。摻加適量的石膏不僅可調(diào)節(jié)凝結(jié)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GB1752007，普通硅酸鹽水泥摻加活性混合材不得超過15%。我國生產(chǎn)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42.10%， , ，由此算出石膏的摻量為3.56%5.94%。本設計要求的水泥品種是42.5R的普通硅酸鹽水泥40%，52.5R礦渣硅酸鹽水泥60%，由此確定：42.5R普通硅酸鹽水泥礦渣摻量為10%，粉煤灰摻量為5%，石膏摻量為5%，52.5R礦渣硅酸鹽水泥礦渣摻量為35%，石膏摻量為5%。設計配合比如表2-3所示。表2-3 設計配合比品種粉煤灰（%）礦渣（%）石膏（%）42.5R普通硅酸鹽水泥510552.5R礦渣硅酸鹽水泥3553 物料平衡的計算3.1 配料計算原料的化學成分如下表3-1所示。表3-1 原料的化學成分原料Loss結(jié)晶水SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3W石灰石42.231.790.500.2354.140.541.58粘 土8.5661.5913.325.076.811.9212.30鎂 渣2.0822.801.413.6551.3717.203.3鐵 渣0.5121.459.4556.109.580.215.5煤 灰63.86 25.54 3.54 0.42 0.73 粉煤灰3.9349.3531.844.4724.620.95礦 渣38.587.621.2543.466.0820.00無水石膏3.541.4212.512.881.2332.3542.102.00所用煤的工業(yè)分析如表3-2所示。表3-2 煤的工業(yè)分析（%）名稱水分Mar/%揮發(fā)分Var/%灰分Aar/%固定碳Car/%熱值Oar/KJkg煙煤1.6517.6423.4257.2922283.13各種物料的生產(chǎn)損失表3-3所示。表3-3 生產(chǎn)損失 名稱石膏粉煤灰硫酸渣生料水泥生產(chǎn)損失/338533.1.1計算煤灰摻入量根據(jù)以下公式計算煤灰的摻入量： 3.1.2 計算干燥原料的配合比設定干燥物料的配合比為：石灰石76.40%、粘土17.60%、鎂渣3.00%、鐵渣3.00%，以此計算生料的化學成分，如表3-4所示。表3-4 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石灰石76.4032.261.370.380.1841.36粘 土17.601.5110.842.340.891.20鎂渣3.000.060.680.040.111.54鐵渣3.000.020.640.281.680.29生 料100.0033.8513.533.042.8644.39灼燒生料20.454.604.3267.11煤灰摻入量3.34%，則灼燒生料配合比為100%-3.34%=96.66%。按此計算的熟料的化學成分，如表3-5所示。表 3-5 熟料的化學成分 名 稱配合比氧化硅氧化鋁氧化鐵氧化鈣灼燒生料96.6619.774.454.1864.87煤 灰3.342.130.850.120.014熟 料10021.905.304.3064.884則熟料的率值計算如下：3.1.3熟料礦物組成C3S=3.8(3KH-2)SiO2=3.8(30.891-2)21.90%=56.01%C2S=8.60(1KH)SiO2=8.60(10.891)21.90%=20.53%C3A=2.65(Al2O30.64Fe2O3)=2.65(5.300.644.30)=6.75%C4AF=3.04Fe2O3=3.044.30=13.07%則根據(jù)熟料28d抗壓強度與L值相關圖，L=5.67所對應的熟料28d抗壓強度為70MPa，所以確定熟料標號為70。3.1.4計算濕物料的配合比原料的水分為：石灰石為1.58%，粘土為12.30%，鎂渣為3.3%，鐵渣為5.5%，則濕原料質(zhì)量配合比為：濕石灰石=濕粘土=濕鎂渣=濕鐵渣=將上述質(zhì)量比換算成百分比：濕石灰石=濕粘土=濕鎂渣=濕鐵渣=3.2 物料平衡3.2.1工廠生產(chǎn)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4.774m的回轉(zhuǎn)窯，臺時產(chǎn)量為208.33 t/臺h，本設計標定產(chǎn)量為209t/臺h。式中 n窯的臺數(shù)； Qd 要求的熟料日產(chǎn)量（t/d）Qh,l所選窯的標定臺時產(chǎn)量t/(臺h)。因此本設計選用4.774m窯一臺。熟料周產(chǎn)量：Qw=168 Qh =168209=35112 (t/周)用于生產(chǎn)42.5R普通硅酸鹽水泥的熟料占總熟料的比例： 42.5R %=用于生產(chǎn)52.5R礦渣硅酸鹽水泥的熟料占總熟料的比例：52.5R %=1-42.5R %=1-47.06%=52.94%水泥小時產(chǎn)量：用于生產(chǎn)42.5R普通硅酸鹽水泥的熟料的水泥小時產(chǎn)量：G42.5R= Qh42.5R %=20947.06%= 119.26(t/h)用于生產(chǎn)52.5R礦渣硅酸鹽水泥的熟料的水泥小時產(chǎn)量：G52.5R= Qh52.5R %=20952.94%= 178.88(t/h)式中： p水泥的生產(chǎn)損失；d水泥中石膏的摻入量(%)；e水泥中礦渣的摻入量(%)。水泥的小時產(chǎn)量Gh = G42.5R+G52.5R =178.88+119.26=298.14(t/h)水泥周產(chǎn)量Gw =168Gh=168298.14=50087.52(t/周)3.2.2原料消耗定額（1）考慮煤灰摻入時，1t熟料的干生料理論消耗量：=（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(chǎn)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=1.600.764=1.222（t/t熟料）K粘土=K生x粘土=1.600.176=0.282（t/t熟料）K鎂渣=K生x鎂渣=1.600.03=0.048（t/t熟料）K鎂渣=K生x鎂渣=1.600.03=0.048（t/t熟料）(4) 干石膏消耗定額：用于生產(chǎn)42.5R普通硅酸鹽水泥的熟料的干石膏消耗定額：Kd1=（kg/kg熟料）式中： Kd1干石膏的消耗定額（kg/kg熟料）；Pd石膏的生產(chǎn)損失（%）。用于生產(chǎn)52.5R礦渣硅酸鹽水泥的熟料的干石膏消耗定額：Kd2=0.086（kg/kg熟料）式中： Kd2干石膏的消耗定額（kg/kg熟料）；Pd石膏的生產(chǎn)損失（%）。干石膏消耗定額：Kd= Kd142.5R %+ Kd232.5R %=0.06447.06%+0.08652.94%=0.076（kg/kg熟料）(5)干混合材消耗定額：用于生產(chǎn)42.5R普通硅酸鹽水泥的熟料的干礦渣和干粉煤灰消耗定額分別為：K礦渣=0.13（kg/kg熟料）K粉煤灰=（kg/kg熟料）式中： K礦渣干礦渣的消耗定額（kg/kg熟料）； K粉煤灰干粉煤灰的消耗定額（kg/kg熟料）；Pe礦渣的生產(chǎn)損失（%）。用于生產(chǎn)52.5R礦渣硅酸鹽水泥的熟料的干礦渣消耗定額：Ke2=0.63（kg/kg熟料）式中： Ke2干礦渣的消耗定額（kg/kg熟料）；Pe礦渣的生產(chǎn)損失（%）。干礦渣消耗定額：Ke= Ke142.5R %+ Ke252.5R %=0.1347.06%+0.6352.94%=0.395（kg/kg熟料）(7)燒成用干煤消耗定額：Q=(Q+25W) =(22283.13+251.65) =22698.91（kJ/kg干煤）Kf1=0.15（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(chǎn)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。(8)濕物料消耗定額：K濕= 式中： W0物料天然含水量（%）； K濕石灰石=1.24（t/t熟料） K濕粘土=0.32（t/t熟料） K濕鎂渣=0.05（t/t熟料） K濕鐵渣=0.051（t/t熟料） K濕石膏=0.08（t/t熟料） K濕礦渣=0.494（t/t熟料） K f濕煤=0.153（t/t熟料）（8）物料平衡表將各物料消耗定額乘以燒成系統(tǒng)生產(chǎn)能力，可求出各種物料的需求量。將計算結(jié)果匯總成物料平衡表，如表3-6所示。表3-6 物料平衡表消耗定額t/t熟料物料平衡表(t)干料含天然水分料干料含天然水分料小時日周小時日周石灰石1.22 1.24 254.98 6119.52 42836.64259.16 6219.8443538.88粘土0.28 0.32 58.52 1404.489831.3666.881605.1211235.84鎂渣0.0480.05 10.032 240.771685.3810.45250.801755.60鐵渣0.0480.05110.032240.771685.3810.66255.821790.71生料1.601.66 334.408025.6056179.20346.948326.5658285.92熟料1.001.00209.005000.00 35000無水石膏0.0760.08 15.88381.222668.5116.72401.282808.96礦渣0.395 0.494 82.561981.3213869.24103.252477.9017345.33粉煤灰0.11524.04576.844037.8842.5R PO119.262862.2420035.6852.5R PS 178.884293.1230051.84燒成用煤0.15 0.153 31.35 752.405266.8031.98767.455372.14燃煤合計0.150.15331.35 752.405266.80 31.98767.45.5372.144 全廠流程的確定4.1流程論述1. 原料及燃料的破碎工藝石灰石破碎系統(tǒng)的流程應根據(jù)石灰石的物理性質(zhì)、不同的進料粒度、原料磨要求的入磨粒度和生產(chǎn)能力, 以及所選用的破碎設備來確定破碎系統(tǒng)工藝流程。目前, 國內(nèi)大部分水泥廠采用單段破碎的工藝流程。單段大型化破碎機被廣泛應用且有很好的效果。參考水泥廠設計手冊及冀東水泥廠破碎工藝，本設計石灰石破碎采用一段破碎系統(tǒng)，單轉(zhuǎn)子反擊式破碎機，其特點是流程簡單，占地少，投資小。石膏、煤共用一條破碎生產(chǎn)線，采用一段破碎系統(tǒng)，細碎顎式破碎機。石膏經(jīng)汽車運輸進廠后，由鏟車送入板式喂料機入口，一部分顆粒較細的合格物料從輸送機下部漏出落在帶式輸送機上，由帶式輸送機送入提升機，最后進入儲料倉，另一部分比較大的物料隨板式喂料機送入破碎機，在破碎機作用下，物料得到充分破碎合格，物料由破碎機底部卸出，落在皮帶上，由皮帶送入提升機，最后進入儲料倉。在輸送和破碎過程中所產(chǎn)生的粉在風機的抽吸下通過管道進入收塵器收集，最后送入儲料倉。汽車運輸進廠的原煤可直接卸入原煤卸車坑，經(jīng)板式喂料機喂入膠帶輸送機輸送至預均化堆場，由懸臂式堆料機堆料，橋式刮板機取料機取煤，經(jīng)膠帶輸送機送至原煤倉。原煤有原煤倉下定量給料機喂入磨內(nèi)烘干并粉磨，烘干并粉碎后的煤粉隨同氣流從窯尾排出，經(jīng)動態(tài)選粉機分離出粗粉，粗粉由螺旋輸送機送入煤粉倉。工藝流程圖如下圖4.1所示。圖4.1原料破碎工藝流程圖2. 石灰石的預均化措施水泥生料化學成分的均勻性，不僅直接影響熟料質(zhì)量，而且對窯的產(chǎn)量、熱耗、運轉(zhuǎn)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(zhuǎn)窯尤其敏感。由于水泥生料是以天然礦物做原料配制而成，隨著礦山開采層位及開采地段的不同，原料成分波動在所難免。另一方面，由于水泥廠規(guī)模趨向于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，從而使石灰石高品位的原料不能滿足生產(chǎn)的需求，勢必要采用高低品味礦石搭配或由數(shù)個礦山的礦石搭配方法，以充分利用礦山資源。因此生產(chǎn)中對原料、生料采取有效地均化措施，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，本設計廠區(qū)地形是矩形，所以選擇的是矩形預均化堆場。3. 生料制備系統(tǒng)生料制備系統(tǒng)目前按設備分為立磨和球磨。圖4.2 立磨生料粉磨系統(tǒng)目前，新開發(fā)的系統(tǒng)已將選粉機單獨設置，構(gòu)成完整的閉路系統(tǒng)，外循環(huán)系統(tǒng)利用提升機將物料送至選粉機來進行。由于這一系統(tǒng)其成品大部分是由提升機送至選粉機選取出來的，僅有少量成品是利用烘干熱風帶至收塵系統(tǒng)，從而對出立磨的風速要求相對低一些，從而大大降低了立磨的阻力，節(jié)約了電耗9。本設生料粉磨采用立磨，來自生料配料站的原料經(jīng)金屬探測儀（除鐵器）及三通閥經(jīng)回轉(zhuǎn)喂料器喂入生料磨，粉磨合格的生料隨廢氣一起進入旋風筒進行氣固分離，分離出來的合格生料經(jīng)斜槽及提升機送至生料均化庫，在斜槽風機出口處設置一袋收塵器，將揚塵回收。出排風機的廢氣一部分作為磨機循環(huán)風，剩余部分入袋收塵器具體流程如4.2圖所示。4. 生料粉均化系統(tǒng)在水泥生產(chǎn)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(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。因此，生料的均化在水泥生產(chǎn)的全過程中是很重要的。隨著工程對水泥質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)工藝過程中必不可少的技術環(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(zhì)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)均化系統(tǒng)。5. 煤粉制備系統(tǒng)制備煤粉所用的設備，目前大都采用烘干磨，主要有風掃球磨、輥式磨和風扇磨三種。在水泥廠中使用輥式磨和風掃球磨。其中立磨有占地面積小、節(jié)約能耗、生產(chǎn)操作靈活、細度易于調(diào)節(jié)等優(yōu)點。所以本設計采用立磨系統(tǒng)。煤粉制備系統(tǒng)的流程：原煤倉中的原煤由定量給料機、三道鎖風閥喂人立式磨煤機，通過定量給料機可以定量地控制人磨煤量。粉磨后的煤粉隨氣流帶入選粉機，分選后，粗粉落回磨盤重新進行粉磨，合格的煤粉隨氣流一起進入防爆型高濃度氣箱脈沖袋式收塵器，被收集下來的煤粉由螺旋輸送機分別送入窯和分解爐用煤的煤粉倉中。廢氣由風機排人大氣。其工藝流程圖如圖4.3所示。6. 熟料燒成系統(tǒng)的選擇本設計采用預分解窯，預分解技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5060%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(chǎn)量卻成倍增長11。其基本流程如下圖4.3所示：7. 水泥制備系統(tǒng) 水泥粉磨工藝流程總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)中常常出現(xiàn)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(chǎn)品質(zhì)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)12。參考冀東水泥廠粉磨系統(tǒng)，本設計采用一級管磨閉路系統(tǒng)，其流程如圖4.4。袋收塵原煤倉細煤倉去分解爐去窯頭來自窯頭來自窯尾熱廢氣袋收塵 塵來自煤預均化堆場圖4.3 煤粉制備車間工藝流程圖細煤倉圖4.5 水泥粉磨系統(tǒng)基本流程8. 水泥庫及包裝系統(tǒng)的確定水泥庫的圓庫型式較多，主要區(qū)別在于庫底的形狀不同。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統(tǒng)一。本設計水泥庫采用底部中心設置減壓倉的圓庫。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)展水泥發(fā)展生產(chǎn)、力行增產(chǎn)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。暫時無條件采用水泥散裝的，也應考慮留有發(fā)展水泥散裝的余地。目前水泥包裝機可分兩大類，一類是固定式包裝機，一類是回轉(zhuǎn)式包裝機。我國固定式包裝機有單嘴、二嘴、四嘴。其包裝能力分別為1520、30、60。這類包裝機勞動條件差，粉塵濃度大、包裝能力低，主要用于小型水泥廠及一些較老的中型水泥廠。我國回轉(zhuǎn)式包裝機有6、10、14嘴等數(shù)種，其包裝能力分別為4053、85、96t/h13。因此本設計采用回轉(zhuǎn)式包裝機。 圖4.4 預分解窯流程4.2主機設備選型計算水泥廠主機年利用率可參考表4-1：表4-1 水泥廠主機年利用率主機名稱年利用率生產(chǎn)周制（日/周）生產(chǎn)班制石灰石破碎機0.20.246每日一班，每班67小時0.40.486每日兩班，每班67小時生料磨閉路0.787生料磨開路窯煤磨0.800.850.650.75777水泥磨閉路0.827水泥磨開路0.85包裝機0.200.246每日一班，每班67小時0.400.486每日兩班，每班67小時0.230.287每日一班，每班67小時0.460.567每日兩班，每班67小時4.2.1各種主機小時產(chǎn)量要求主機小時產(chǎn)量公式：GH=(1) 石灰石破碎機 預設石灰石破碎機的周運轉(zhuǎn)小時數(shù)H：由表4-1選H=72h GH=604.71t/h 參考新型干法水泥廠設備選型使用手冊選用PF-162216002250mm反擊式破碎機，臺時產(chǎn)量為500600，標定產(chǎn)量為590。PF-162216002250mm反擊式破碎機的破碎系統(tǒng)主機配置及技術指標參考參數(shù)如表4-2。表4-2主機配置及技術指標型號項目數(shù)據(jù)PF-162216002250mm反擊式破碎機臺時產(chǎn)量（t/h）500600進料口尺寸（mm）12902270最大進料邊長（mm）800功率（kW）450500石灰石破碎機的臺數(shù)：式中：n主機臺數(shù)；Gh要求主機小時產(chǎn)量t/h；Gh =GHGh,1主機標定臺時產(chǎn)量t/h。 , 可適當增加工作時間，選一臺石灰石破碎機的每周實際運轉(zhuǎn)小時數(shù)：式中：H0主機每周實際運轉(zhuǎn)小時數(shù)；H預設主機的周運轉(zhuǎn)小時數(shù)。(2) 石膏、煤破碎機 預設石膏破碎機的周運轉(zhuǎn)小時數(shù)H：由表4-1選H=36h 石膏 GH=t/h參考新型干法水泥廠設備選型使用手冊選用石膏破碎選用XP-2501200mm顎式破碎機，臺時產(chǎn)量為4085，標定產(chǎn)量為80。XP-2501200型細碎顎式破碎機的技術參數(shù)見表4-3。表4-3 XP-2501200型細碎顎式破碎機的規(guī)格性能進料口尺寸處理能力（t/h）偏心軸轉(zhuǎn)速（r/min）質(zhì)量（kg）最大進料粒度（mm）排料口調(diào)節(jié)范圍（mm）電動機功率（kW）2501200408530013220210205060石膏破碎機的臺數(shù)：，選一臺。式中：n主機臺數(shù)；Gh要求主機小時產(chǎn)量t/h；Gh =GHGh,1主機標定臺時產(chǎn)量t/h。石膏破碎機的每周實際運轉(zhuǎn)小時數(shù)：式中：H0主機每周實際運轉(zhuǎn)小時數(shù)；H預設主機的周運轉(zhuǎn)小時數(shù)。預設石膏破碎機的周運轉(zhuǎn)小時數(shù)72h煤 GH=t/h煤破碎機的臺數(shù)：，選一臺。式中：n主機臺數(shù)；Gh要求主機小時產(chǎn)量t/h；Gh =GHGh,1主機標定臺時產(chǎn)量t/h。煤破碎機的每周實際運轉(zhuǎn)小時數(shù)： 式中：H0主機每周實際運