5000td新型干法水泥廠石灰石矩形預(yù)均化堆場工藝設(shè)計_畢業(yè)設(shè)計.doc

唐 山 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 設(shè)計題目：5000t/d新型干法水泥廠石灰石矩形預(yù)均化堆場工藝設(shè)計系 別 ： 環(huán)境與化學(xué)工程系 班 級 ： 09無機非金屬材料工程 1班 姓 名 ： 指 導(dǎo) 教 師： 劉 臻 2013年 6 月 6日5000t/d新型干法水泥廠石灰石矩形預(yù)均化堆場工藝設(shè)計摘 要本設(shè)計是5000t/d新型干法水泥廠全廠及石灰石矩形預(yù)均化堆場的工藝設(shè)計。依據(jù)任務(wù)書中的地形圖確定全廠工藝布置，繪制出全廠的工藝布置圖和石灰石預(yù)均化堆場工藝布置圖。本設(shè)計中，全廠生產(chǎn)線采用一條龍方式排布，流程順暢，且節(jié)省輸送設(shè)備；全廠工藝流程從各原料進(jìn)廠到水泥出廠全都采用均化措施，這樣就保證了出廠水泥質(zhì)量的高效；全廠主要設(shè)備選型從原料磨到水泥磨均采用立磨，立磨粉磨效率高、磨內(nèi)空間大、單位電耗低、烘干能力強；石灰石的預(yù)均化采用矩形預(yù)均化堆場，這樣更有利于擴建，和圓形預(yù)均化堆場相比物料分布也更加均勻，并采用人字形堆料，使設(shè)備更加簡單比較經(jīng)濟。關(guān)鍵詞：石灰石 矩形預(yù)均化堆場 均化效果 工藝設(shè)計5000 t/d NSP Cement Limestone Rectangle Yard Prehomogenization Process DesignAbstractThis design is the 5000 t/d NSP cement plant and technology design of limestone rectangle in the yard. Determine the coordination process arrangement according to the specification of topographic map, map the process for the factory layout and limestone yard prehomogenization process arrangement. In this design, factory production line adopts a dragon method configuration, process flow, and save the transportation equipment; Throughout the process from the raw materials into the factory to all of cement factory using homogenizing measures, so as to ensure the quality of the cement factory efficiency; Main equipment selection from the raw material to the cement grinding plant adopt vertical mill, roller mill grinding efficiency, grinding inside the space is large, unit power consumption is low, the drying ability is strong; Limestone homogenization of adopting rectangle yard prehomogenization, so more conducive to expansion, and round yard than prehomogenization material distribution is more uniform, the herringbone stockyard, make the equipment more simple more economy.Keywords: rectangle yard; prehomogenization limestone; homogenization effect craft design目錄1 引言12 總體設(shè)計22.1新型干法水泥生產(chǎn)的簡述22.1.1 新型干法水泥的生產(chǎn)特點22.1.2 新型干法水泥的生產(chǎn)發(fā)展22.2參數(shù)的確定32. 2.1 熟料率值的確定32.2.2 熟料熱耗的確定42.3 熟料標(biāo)號的確定52.4石膏加入量、混合材加入量的確定62.4.1石膏加入量的確定62.4.2混合材加入量的確定72.3物料平衡計算72.3.1 配料計算72.3.2 物料平衡計算102.3.2.4物料平衡表142.4全廠工藝流程的確定152.4.1工藝流程確定152.4.2主機設(shè)備選型計算212.4.3水泥廠工藝流程方框圖312.5全廠的質(zhì)量控制點及控制指標(biāo)333石灰石預(yù)均化堆場車間設(shè)計343.1物料均化的基本原理343.2均化堆場堆料方式343.3堆場設(shè)備選型353.4影響預(yù)均化效果的因素及防止措施373.4.1石灰石成分呈非正態(tài)分布的影響及防止措施373.4.2物料離析作用的影響及防止措施373.4.3端錐效應(yīng)的影響及防止措施383.4.4堆料機堆料不勻的影響及防止措施383.5提升均化效果的措施38結(jié)論39謝辭40參考文獻(xiàn)41唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計1 引言 新型干法水泥技術(shù)在現(xiàn)在的水泥生產(chǎn)中起著很重要的作用，它是以窯外懸浮預(yù)熱以及預(yù)分解技術(shù)為核心，在其中應(yīng)用了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)最新理論和高新技術(shù)成果，具有均化、環(huán)保、節(jié)能、自動控制、科學(xué)管理和長期安全運轉(zhuǎn)六大保證體系，集成了當(dāng)代高新技術(shù)，是水泥工業(yè)中重要的組成部分。 在新型干法水泥的生產(chǎn)過程中，生料的預(yù)均化扮演著很重要的角色。水泥生料的化學(xué)成分均奇性，不僅影響著熟料的質(zhì)量，而且對窯的熱耗、產(chǎn)量、運轉(zhuǎn)周期以及要耐火材料的消耗等都有著很大的影響，這些影響對大型的干法回轉(zhuǎn)窯尤其敏感。由于水泥的生料是以天然的礦物作為原料配制成的，隨著礦山的開采層以及開采位置的不同，原料的成分波動就在所難免了。另一方面，由于水泥廠規(guī)模的大型化，以及水泥和其他行業(yè)的發(fā)展，對石灰石需求量逐漸增長，從而使得石灰石礦山的高品位原料不能達(dá)到生產(chǎn)需求，這樣就使得要采用高品位和低品位礦石搭配或由幾個礦山礦石搭配的方法，從而充分的利用礦山資源。因此生產(chǎn)中對生料、原料采取有效的均化措施，從而滿足生料的化學(xué)成分均奇性要求。通過這些可以知道，在新型干法水泥廠中進(jìn)行石灰石預(yù)均化是十分必要的。 到目前為止采用最多的均化措施有預(yù)均化堆場和均化庫，對于石灰石的預(yù)均化采用預(yù)均化堆場更加合適。預(yù)均化堆場一般可分為兩類：矩形預(yù)均化堆場和圓形預(yù)均化堆場，它們各有優(yōu)缺點。相比于圓形預(yù)均化堆場，矩形預(yù)均化堆場布料比較均勻；矩形堆場有利于擴建，但圓形預(yù)均化堆場不可擴建只能另建別的堆場；但同樣的儲存容積圓形預(yù)均化堆場比矩形預(yù)均化堆場可減少30%40%占地面積；在設(shè)備購置費上圓形預(yù)均化堆場可比矩形預(yù)均化堆場節(jié)約25%的資金，總投資更可減少30%40%。因為新廠大多考慮擴建生產(chǎn)線，擴大廠區(qū)規(guī)模，所以選擇矩形預(yù)均化堆場更有利于以后的擴建發(fā)展。再根據(jù)本設(shè)計的場地要求和未來的發(fā)展趨勢，本設(shè)計選擇使用矩形石灰石預(yù)均化堆場。412 總體設(shè)計 2.1新型干法水泥生產(chǎn)的簡述 2.1.1 新型干法水泥的生產(chǎn)特點 新型干法水泥的生產(chǎn)具有節(jié)能、均化、自動控制、環(huán)保、科學(xué)的管理和長期安全的運轉(zhuǎn)六大保證體系，集成了當(dāng)代高新技術(shù)，它的特征如下：用懸浮預(yù)熱技術(shù)和預(yù)分解技術(shù)來改善了傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯窯內(nèi)物料堆積態(tài)的預(yù)熱與分解方法；生產(chǎn)制備全過程中多處采用現(xiàn)代化均化的技術(shù)；工藝生產(chǎn)裝備大型化，使水泥工業(yè)的方向向集約化發(fā)展；采用高效多功能粉磨擠壓技術(shù)與新型機械粉體輸送裝置；并做到生產(chǎn)控制的自動化；為清潔生產(chǎn)與廣泛的使用廢料、廢渣、再生燃料和降解有害、有毒和危險的廢棄物創(chuàng)造了有利的條件；應(yīng)用IT技術(shù)并實行現(xiàn)代化科學(xué)管理；廣泛采用新型耐磨、耐熱、隔熱和配套的耐火材料等。2.1.2 新型干法水泥的生產(chǎn)發(fā)展 新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)是以懸浮預(yù)熱技術(shù)和預(yù)分解技術(shù)為核心，在干法水泥生產(chǎn)的過程中綜合應(yīng)用多功能粉磨擠壓技術(shù)、IT技術(shù)、新型耐熱、耐磨和耐火材料以及新型的機械分體輸送裝置等現(xiàn)代化科學(xué)的新技術(shù)和成果的一種現(xiàn)代化水泥生產(chǎn)技術(shù)。雖然我國在新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)方面已達(dá)到國際較先進(jìn)的水平，但就整體上來看，還存在較大的差距。要想使次得到更大進(jìn)步，甚至趕超發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)水平，就應(yīng)該做到在努力的提高新型干法生產(chǎn)的水泥所占比例的同時，就應(yīng)繼續(xù)加強技術(shù)研發(fā)與信息化建設(shè)，并鼓勵企業(yè)引進(jìn)新技術(shù)、自主創(chuàng)新、不斷推行優(yōu)化設(shè)計、做好人才培養(yǎng)。 我國的新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)在以后的發(fā)展過程中應(yīng)做好以下幾點：深入的研究原料均化的技術(shù)，并進(jìn)一步提高對生活垃圾和工業(yè)廢渣的利用率；并改善從原材料開采和粉磨前預(yù)均化的手段與措施，從而減少投資；加大對水泥預(yù)粉磨、輥式磨系統(tǒng)和生料輥式磨的研發(fā)力度，并加快它的推廣應(yīng)用進(jìn)度,降低水泥生產(chǎn)能耗；加大對一些關(guān)鍵技術(shù)和裝備的研發(fā)力度，并力求不斷的進(jìn)行優(yōu)化，通過科學(xué)管理和規(guī)范的工程設(shè)計進(jìn)行施工，從而進(jìn)一步降低生產(chǎn)線建設(shè)的成本；研發(fā)更高效率的能夠降低有害氣體濃度和粉塵排放濃度的技術(shù)，從而將污染物排放量控制到更低的限度；加強對廢棄輪胎、廢棄塑料、劣質(zhì)煤的再利用研究，從而擴大燃料品種的范圍甚至代替燃料；在開發(fā)使用專用軟件的基礎(chǔ)上，還要進(jìn)一步研究開發(fā)生產(chǎn)工藝過程自動化控制軟件，還要不斷的進(jìn)行推廣以及應(yīng)用；進(jìn)一步的優(yōu)化生產(chǎn)工藝的過程,并做好個性化的設(shè)計，以滿足多種功能性水泥的生產(chǎn)需要，力求以更低的能耗和資金,最大程度的滿足市場需求；加強對重要技術(shù)裝備設(shè)備的研發(fā)力度,縮短它的應(yīng)用周期，實現(xiàn)更高的生產(chǎn)率；加強功能材料及和水泥生產(chǎn)過程相關(guān)的管理方法、儀器、產(chǎn)品、替代材料等的研究與推廣應(yīng)用，從而提高設(shè)備的綜合性能，并獲取最佳的經(jīng)濟和社會效益；還要重視生態(tài)化工程的研究、建設(shè)和設(shè)計，以實現(xiàn)和環(huán)境自然融合。這種能耗低、質(zhì)量好、產(chǎn)量高、技術(shù)新的生產(chǎn)方法已經(jīng)成為了世界各個國家水泥生產(chǎn)的發(fā)展方向。2.2參數(shù)的確定2. 2.1 熟料率值的確定 生產(chǎn)實踐表明：為了保障預(yù)分解窯的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，除了需要有一個生料質(zhì)量的保障系統(tǒng)外，還需要有一個適合它熱工特性的配料方案?，F(xiàn)在我國有不少水泥廠通過總結(jié)出“兩高一中”配料方案，從而獲得了提高了水泥質(zhì)量、產(chǎn)量和回轉(zhuǎn)窯運轉(zhuǎn)率等的明顯效果。 從表2-1可以看出：我國新型干法窯生產(chǎn)的水泥熟料四大礦物組成部分與國外水泥指標(biāo)近似，但其KH、SM、IM三個率值全都比國外的水泥稍低一點，看來這就是造成RISO和RGB強度差距的重要原因，國內(nèi)的重點水泥企業(yè)窯型包括干法、濕法和立波爾窯，雖然有較大差別，但全都屬于低硅、高鐵的配料方案。國內(nèi)的立窯廠家眾多，但是大多數(shù)采用低硅、高飽和、高鐵的比配料方案。國內(nèi)水泥配料方案重要特征就是低硅、高鐵。這對提高硅酸鹽礦物的活性和含量是不利的。從提高水泥熟料強度方面考慮，應(yīng)該盡量提高硅酸鹽礦物的含量（73%）、并提高早強礦物含量（9%10%）、還要降低鐵鋁酸四鈣含量（13%）。歐洲的通用水泥標(biāo)準(zhǔn)ENV197-1-92對波特蘭水泥的熟料提出了這樣規(guī)定“波特蘭水泥熟料是一種水硬性膠凝材料，其至少2/3是硅酸鈣，其余為氧化鋁、三氧化二鐵和其他氧化物。其中CaO/SiO2重量比應(yīng)不小于2.0。這個標(biāo)準(zhǔn)還特別強調(diào)了硅酸鹽礦物在這四大礦物中所占比例，在氧化鋁和三氧化二鐵的關(guān)系中更加重視氧化鋁的作用。所以為了提高水泥強度，以適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)要求，回轉(zhuǎn)窯企業(yè)都改進(jìn)了配料方案，向低鐵、高硅型轉(zhuǎn)變并采用與此配料方案適應(yīng)的燒成技術(shù)。表2-1 國內(nèi)外水泥熟料成分及礦物組成類別SiO2AI2O3Fe2O3CaOf-CaOKHSMIMC3SC2SC3AC4AF國外水泥（23個）21.224.803.0164.130.920.8952.731.615720810國內(nèi)新型干法（20個）22.005.293.4464.390.960.8772.531.545324810國內(nèi)重點水泥企業(yè)（56個）21.145.594.4474.741.140.8892.121.275420714國內(nèi)立窯20.625.634.6864.07230.922.01.25914714表2-2 各窯型率值范圍及氧化物含量窯型KHSMIMC3S%C2S%C3A%C4AF%濕法窯0.880.921.92.51.01.8515916245111117干法窯0.860.89 2.02.351.01.6466719286111118預(yù)分解窯0.880.922.22.71.31.7142814287101012預(yù)分解窯推薦值0.902.71.30適宜范圍0.880.902.402.701.21.7 通過查新型干法水泥生產(chǎn)工藝設(shè)計手冊 新型干法水泥生產(chǎn)的熟料率值一般控制在：KH=0.900.02,，SM=2.10.1，IM=1.30.1 綜上所述，最終率值確定如下：KH=0.90，SM=2.2，IM=1.32.2.2 熟料熱耗的確定 在水泥的實際生產(chǎn)中，熟料形成過程中物料都會有損失，也同樣會有熱量損耗，而且熟料、廢氣不可能冷卻到計算時的基準(zhǔn)溫度（如零攝氏度和二十?dāng)z氏度），所以，熟料形成過程中的實際熱耗比理論熱耗大。每煅燒1kg熟料窯內(nèi)的實際消耗熱量稱為熟料實際熱耗，簡稱為熟料熱耗，也叫熟料單位熱耗。 水泥廠中影響著熟料熱耗的因素有很多，如生產(chǎn)方法和窯型不同，生料在煅燒的過程中消耗的熱量不相等，生料組成、細(xì)度和生料易燒性，燃料是否完全燃燒等。但國內(nèi)系統(tǒng)的熱耗比較高的主要原因有：設(shè)備故障比較頻繁結(jié)皮堵塞現(xiàn)象嚴(yán)重，這樣就導(dǎo)致窯的運轉(zhuǎn)率不高。國外的水泥廠家通過使用低阻高效的多級預(yù)熱系統(tǒng)，和新型篦式冷卻機以及多通道噴煤管等先進(jìn)工藝技術(shù)，降低了水泥生產(chǎn)過程中的熟料熱耗。 根據(jù)新型干法水泥廠工藝設(shè)計手冊，見表2-3。表2-3國內(nèi)部分預(yù)分解窯的規(guī)格和特性廠名設(shè)計能力（t/d）設(shè)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 故本設(shè)計熟料熱耗為3100 kJ/kg熟料。 2.3 熟料標(biāo)號的確定 熟料強度是決定水泥的質(zhì)量的重要因素。熟料標(biāo)號是通過其28天抗壓強度來劃分等級的。而且熟料的標(biāo)號與燃料品質(zhì)、原料品質(zhì)、熟料的率值、燃料性能以及生料成分的均勻性、生料的易燒性、窯型與規(guī)格有關(guān)。 只有采用氧化硅含量高的粘土和高品位石灰石才能提高KH和SM，從而燒出高標(biāo)號水泥。燃料質(zhì)量差，除了會造成火焰溫度低還會造成煤灰的降落不均勻，從而降低熟料的質(zhì)量，影響熟料的標(biāo)號。生料易燒性的好壞直接影響著石灰飽系數(shù)，硅率，鋁率的高低，進(jìn)而影響熟料的標(biāo)號。 物料在不同的類型的窯內(nèi)的受熱狀況與煅燒過程是不完全相同。在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，由于物料不斷的翻滾，物料受熱以及煤灰摻入全都比較均勻，使得燒成帶物料的反應(yīng)過程比較一致，所以可適當(dāng)?shù)靥岣呤炝鲜绎柡拖禂?shù)而二回轉(zhuǎn)窯的規(guī)格，也對熟料標(biāo)號有一定影響，如果窯的長徑比小，容易造成預(yù)燒能力不足，導(dǎo)致窯內(nèi)往往形成短焰急燒，使物料反應(yīng)時間不足，這時就不得不降低熟料石灰飽和系數(shù)，從而獲得要求的熟料標(biāo)號。 生產(chǎn)42.5級普通水泥時要求熟料標(biāo)號應(yīng)大于425，但工廠不能等到28天的強度結(jié)果出來后才決定粉磨細(xì)度、混合材摻量等生產(chǎn)控制指標(biāo)。熟料標(biāo)號一般用C2S、C3S、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(guān)系：見圖2-1KH= SM= IM=+0.6383 將式 （ +1）整理，得： L= =圖2-1 熟料28d抗壓強度與L值相關(guān)圖2.4石膏加入量、混合材加入量的確定2.4.1石膏加入量的確定 石膏在水泥中成分雖然很少，但是在水泥中卻扮演著舉足輕重的角色。適當(dāng)?shù)募尤胧啵巧a(chǎn)水泥過程中的重要措施之一，這樣可保證在水泥硬化前形成足夠多的鈣礬石，這就有利于水泥強度的發(fā)展。本設(shè)計中普通硅酸鹽水泥中的三氧化硫含量一般波動在1.5%-2.5%之間，SO3%=43.77%設(shè)石膏摻入量為x，由1.543.77x2.5得3.42x5.71,設(shè)定石膏的加入量為4%。 根據(jù)石膏的化學(xué)成分，石膏中的三氧化硫含量為43.77%。則加入石膏后水泥中的三氧化硫含量為1.75%，符合普通硅酸鹽水泥的指標(biāo)。適當(dāng)加入石膏有利于水泥強度的發(fā)展。礦渣硅酸鹽水泥中的三氧化硫含量一般不超過4%，SO3%=43.77%設(shè)石膏摻入量為x,由43.77x4得x9.13，設(shè)定石膏的加入量為5%。 根據(jù)石膏的化學(xué)成分，石膏中的三氧化硫含量為43.77%。則加入石膏后水泥中的三氧化硫含量為1.75%，符合礦渣硅酸鹽水泥的指標(biāo)。2.4.2混合材加入量的確定國家標(biāo)準(zhǔn)（GB1752007）對普通硅酸鹽水泥礦渣加入量有明確的規(guī)定：在普通硅酸鹽水泥中，摻加活性混合材時不得超過15%，其中允許用不超過5%的煤灰或不超過10%的非活性混合材代替；考慮煤灰的加入及硫酸渣活性問題。確定礦渣加入量為10%。國家標(biāo)準(zhǔn)（GB1752007）對礦渣硅酸鹽水泥礦渣加入量有明確的規(guī)定：在礦渣硅酸鹽水泥中，摻加活性混合材時不少于20%且不高于70%。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35%。2.3物料平衡計算2.3.1 配料計算原料及燃料化學(xué)成分，見表2-4。表2-4 原料化學(xué)成分(%)原料燒失量結(jié)晶水SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3W石灰石39.683.331.330.6951.311.202.00粘土5.4366.3615.417.012.342.8210.00鐵粉2.4536.122.7254.030.728.00煤灰65.9221.473.902.661.43礦渣38.587.621.2543.466.0820.00石膏14.943.480.250.1434.880.7643.772.00表2-5 煤的工業(yè)分析(%)Fc.arV.arA.arM.arQnet.ar46.5723.3227.892.2222717(kJ/kg)表2-6 各種用煤水分及熱值應(yīng)用基水分/%應(yīng)用基低位熱值/kJ/kg燒成用煤7.4622717烘干用煤5.4621568礦渣烘干熱耗 4567（KJ/kgH2O）粘土烘干熱耗 5158（KJ/kgH2O） 表2-7 生產(chǎn)損失名稱石膏硫酸渣生料水泥生產(chǎn)損失3853干生料的燒失量：I=35.68%2.3.1.1 煤灰摻入量選定熟料熱耗q=3100kJ/kg熟料熟料中煤灰摻入量： 式中：熟料中煤灰摻入量(%)； q單位熟料熱耗(kJ/kg熟料)； 煤的應(yīng)用基低熱值(kJ/kg煤)； S煤灰摻入量(%)； 煤耗(kJ/kg熟料)。煤灰摻入量3.81%，則灼燒生料配合比為100%-3.81%=96.19%。2.3.1.2 計算干燥原料的配合比 設(shè)定干燥物料的配合比為；石灰石83%、粘土14%、鐵粉3%，以此計算生料的化學(xué)成分，如表2-8所示。表2-8 生料的化學(xué)成分名稱配合比（%）燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaO石灰石84.133.372.801.120.5843.15粘土13.90.708.561.990.900.330 鐵粉30.071.080.081.620.02生料100.034.1412.443.193.1043.47燃燒生料65.8618.894.844.7166.002.3.1.3 熟料的化學(xué)成分 由上計算的熟料的化學(xué)成分，如表2-9所示。表2-9 熟料的化學(xué)成分原料配合比（%）SiO2Al2O3Fe2O3CaO灼燒生料96.1918.174.664.5363.49煤灰3.812.510.820.150.101熟料10020.685.484.6863.592.3.1.4 熟料率值的計算 熟料的率值計算如下： 計算的率值KH=0.914，SM=2.03，IM=1.17，從計算結(jié)果可知，IM值偏低，調(diào)整原料配比為：石灰石84.1%、粘土13.4%、鐵粉2.5%，重新計算其結(jié)果如下： 3 符合要求名稱配合比（%）燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaO石灰石84.133.372.801.120.5843.15粘土13.40.738.892.060.940.31鐵粉2.50.070.090.071.350.02生料-34.1712.593.252.8743.48燃燒生料-65.8619,124.934.3666.00灼燒生料96.1918.394.744.19963.48煤灰3.812.510.820.150.10熟料10020.095.564.3463.582.3.1.5 熟料礦物組成C3S=3.8(3KH-2)SiO2=3.8(30.903-2)20.90%=56.31%C2S=8.60(1KH)SiO2=8.60(10.903)20.90%=17.43%C3A=2.65(A2O30.64Fe2O3)=2.65(5.560.644.34)=7.48%C4AF=3.04Fe2O3=3.044.34=13.19% 則= 根據(jù)熟料28d抗壓強度與L值2-1圖，L=5.432所對應(yīng)的熟料28d抗壓強度為54Pa，所以確定熟料標(biāo)號為54。2.3.1.6 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(zhì)量配合比為：濕石灰石濕粘土濕鐵粉 將上述質(zhì)量比換算成百分比：濕石灰石 濕鐵粉2.3.2 物料平衡計算 2.3.2.1 窯產(chǎn)量的標(biāo)定 本設(shè)計是設(shè)計日產(chǎn)5000t/d熟料的生產(chǎn)線，參考同類型的廠家，選擇4.872m的回轉(zhuǎn)窯。本設(shè)計選擇的是德國洪堡公司制造的4.872m的回轉(zhuǎn)窯，窯產(chǎn)量為4000t/d回轉(zhuǎn)窯的小時產(chǎn)量計算公式： 式中：Di回轉(zhuǎn)窯的內(nèi)徑，m； L回轉(zhuǎn)窯的有效長度，m。 參考選擇同類型窯的廠家，其產(chǎn)量為4600t/d熟料，冀東水泥廠已達(dá)到5000t/d，因此本設(shè)計標(biāo)定窯的產(chǎn)量為5300t/d，則窯的小時產(chǎn)量為220.8t/h。 需要的回轉(zhuǎn)窯臺數(shù)n=5000/5300=0.93，因此選擇一臺回轉(zhuǎn)窯。校對：滿足要求，說明窯選型標(biāo)定合理。 2.3.2.2 生產(chǎn)能力的計算 熟料小時產(chǎn)量：Qh= n Qh,l=1220.8=220.8（th） 式中： n窯的臺數(shù)； Qh,l所選窯的標(biāo)定臺時產(chǎn)量t/(臺h)。 熟料日產(chǎn)量：Qd =24 Qh=24220.8=5300(t/d) 熟料周產(chǎn)量：Qw=168 Qh =168220.8=37100(t/周)普通硅酸鹽水泥小時產(chǎn)量 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(%)。 水泥日產(chǎn)量：Gd =24 Gh=24149.452=3586.20(t/d) 水泥周產(chǎn)量：Gw =168 Gh=168149.452=25103.42(t/周) 礦渣硅酸鹽水泥小時產(chǎn)量： 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(%)。 水泥日產(chǎn)量：Gd =24 Gh=24142.78=3586.20 (t/d) 水泥周產(chǎn)量：Gw =168 Gh=168142.78=2398.71(t/周)2.3.2.3 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： 式中： 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?jǐn)?shù)表示（%）。 煤灰摻入量s=3.81%： （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=1.540.841=1.30（t/t熟料） K粘土=K生x粘土=1.540.134=0.21（t/t熟料） K鐵=K生x鐵=1.540.025=0.04（t/t熟料） （4）干石膏消耗定額 普通硅酸鹽水泥干石膏消耗定額： Kd1=（kg/kg熟料） 式中： Kd1干石膏的消耗定額（kg/kg熟料）； 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(%)。 礦渣硅酸鹽水泥干石膏消耗定額： Kd2 =0.086（kg/kg熟料） 由于強度等級達(dá)42.5R普通硅酸鹽水泥占60%，強度等級達(dá)52.5R礦渣硅酸 水泥占40%所以干石膏消耗定額： Kd= Kd1+ Kd2 =0.0632（kg/kg熟料） （5）礦渣消耗定額 普通硅酸鹽水泥礦渣消耗定額： Ke1=（kg/kg熟料） 式中： Ke1普通硅酸鹽干礦渣的消耗定額（kg/kg熟料）； Pe礦渣的生產(chǎn)損失（%）。 礦渣硅酸鹽水泥礦渣消耗定額： Ke2=0.634（kg/kg熟料） 式中： Ke2普通硅酸鹽干礦渣的消耗定額（kg/kg熟料）； Pe礦渣的生產(chǎn)損失（%）。 由于強度等級達(dá)42.5R普通硅酸鹽水泥占60%，強度等級達(dá)52.5R礦渣硅酸 水泥占40%所以干礦渣消耗定額： Ke= Ke1+ Ke2 =0.3292（kg/kg熟料）（6）燒成用干煤消耗定額 Q=(Q+25W)=(22717+257.46) =24749.84 kJ/kg Kf1=（kg/kg熟料） 式中： Kf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(yīng)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=式中： W0物料天然含水量（%）； K濕石灰石=（t/t熟料） K濕粘土=（t/t熟料） K濕鐵粉=（t/t熟料） K濕石膏=（t/t熟料） K濕混合材=（t/t熟料） K f濕煤燒成=（t/t熟料）2.3.2.4物料平衡表全廠物料平衡的詳細(xì)數(shù)據(jù)見表2-10表2-10 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1.301.327287.046888.9648222.72293.007032.0049224.00粘土0.210.23346.371112.837789.8251.451234.718642.99鐵粉0.040.0508.83211.971483.7811.04264.961854.72生料1.551.610342.248213.7657496.32-石膏普通水泥0.0280.0296.18148.321038.246.40153.61075.2礦渣水泥0.0350.0367.73185.521298.647.95190.81335.6礦渣普通水泥0.0730.08316.12386.882708.1618.33439.923079.44礦渣水泥0.2560.29156.521356.489495.3664.251542.0010794.00熟料- 220.805299.2037094.40水泥普通水泥-149.433586.2025103.42-礦渣水泥-142.783426.8223987.71-燒成用煤0.1290.13928.48683.604785.1830.69736.595156.122.4全廠工藝流程的確定2.4.1工藝流程確定2.4.1.1原料及燃料的破碎工藝 考慮到運輸、儲存等多方面因素的影響水泥生產(chǎn)中的原料，大部分都要進(jìn)行預(yù)先破碎，因為礦山開采下來的砂巖、石灰石、混合材、石膏以及煤等原料、燃料塊度較大，這樣就會使從窯中煅燒得到熟料難度增加，其中有些塊度更大的就必須經(jīng)過破碎。而且物料經(jīng)過破碎之后，它的粒度會減小，同時比表面積增加，這樣就會在一定程度上提高烘干粉磨效率。 破碎系統(tǒng)可分為：一段破碎系統(tǒng)和二段破碎系統(tǒng)。其中一段破碎系統(tǒng)中，石灰石只需要經(jīng)過一次破碎就能達(dá)到入磨粒度的要求稱為一段破碎系統(tǒng)。而二段破碎系統(tǒng)，通常用于規(guī)模較大，礦石塊度大，且一段破碎工藝難以滿足要求時，可采用二段破碎工藝。本設(shè)計石灰石破碎選用一段破碎系統(tǒng)，單轉(zhuǎn)子反擊式破碎機，流程簡單、占地少、投資小。石膏和煤比較容易粉碎，也選一段破碎系統(tǒng)，并使用顎式破碎機。顎式破碎機結(jié)構(gòu)簡單，而且維修和管理方便，應(yīng)用范圍廣，工作安全可靠。具體流程見圖2-2。圖2-2破碎流程2.4.1.2原料及燃料的預(yù)均化措施 水泥生料化學(xué)成分能否達(dá)到均齊性，不僅直接影響著熟料質(zhì)量，還對窯的熱耗、產(chǎn)量、運轉(zhuǎn)周期以及窯的耐火材料的消耗等都有著較大的影響。而且這些影響對大型的干法回轉(zhuǎn)窯特別敏感。由于水泥的生料是以天然的礦物作為原料配制成的，隨著礦山的開采層以及開采位置的不同，原料的成分波動就在所難免了。另一方面，由于水泥廠規(guī)模的大型化，以及水泥和其他行業(yè)的發(fā)展，對石灰石需求量逐漸增長，從而使得石灰石礦山的高品位原料不能達(dá)到生產(chǎn)需求，這樣就使得要采用高品位和低品位礦石搭配或由幾個礦山礦石搭配的方法，從而充分的利用礦山資源。所以生產(chǎn)中對生料、原料采取有效地均化措施，這樣就能滿足生料化學(xué)成分的均齊性的要求。預(yù)均化堆場運用了科學(xué)的堆料取料技術(shù)使得原料能得到初步均化，而且預(yù)均化堆場還能做到儲存原料、燃料的作用。 考慮到礦山成分波動大以及燃料的熱值和成分有些不同等因素，原料、燃料的預(yù)均化主要用于石灰石和煤，且通常都是建造預(yù)均化堆場?，F(xiàn)在大多數(shù)水泥廠特別是新廠都會采用矩形預(yù)均化堆場，而且本設(shè)計中的廠區(qū)地形也是矩形，所以采用矩形預(yù)均化堆場。具體流程見圖2-3。2.4.1.3生料制備系統(tǒng) 水泥生產(chǎn)的過程中，每生產(chǎn)1t硅酸鹽水泥就至少要粉磨3t物料，據(jù)統(tǒng)計，干法水泥生產(chǎn)線上粉磨需要消耗的動力占全廠動力的60%以上，生料粉磨占30%以上，而水泥粉磨占40%以上。因此，合理的選擇工藝流程和粉磨設(shè)備，精確選擇工藝參數(shù)等，對保證產(chǎn)品的質(zhì)量、降低能量的消耗耗都具有重大意義。 生料制備系統(tǒng)中一般都是用立磨和球磨。立磨與球磨相比，具有以下優(yōu)點： （1）允許入磨物料的粒度較大，一般可達(dá)磨到輥直徑的5%，而大型磨入磨物料粒度甚至可以高達(dá)100150mm，這樣就可以放棄第二段破碎，節(jié)約成本。 （2）立磨的粉磨方式合理，而且磨內(nèi)氣流可以將磨細(xì)的物料及時帶出，從而避免了過粉碎現(xiàn)象，所以粉磨效率很高，能耗也較低。整個粉磨系統(tǒng)電耗量可降低10%30%，并且它將破碎、烘干、粉磨、分級等工序集中為一體，這樣就大大簡化了生產(chǎn)流程，還能減少設(shè)備臺數(shù)。 （3）物料在磨內(nèi)停留時間較短，僅需要24min（球磨1520min），所以生產(chǎn)調(diào)節(jié)反應(yīng)快，有利于對生料成分和細(xì)度的調(diào)節(jié)控制，也有利于于實現(xiàn)操作自動化。 （4）入磨熱風(fēng)從環(huán)縫進(jìn)入，風(fēng)速可以高達(dá)80m/s以上，而磨內(nèi)通風(fēng)截面大，阻力小，烘干效率高，通風(fēng)能力強。利用窯尾的低溫廢氣可烘干含有8%水分的物料，如果采用熱風(fēng)爐烘干可以烘干含有15%20%水分的物料。（5）磨機結(jié)構(gòu)合理簡單，整體密閉好（漏風(fēng)可降到10%以內(nèi)），噪音低，揚塵少，有利于環(huán)境保護。而且設(shè)備布置緊湊，需要建筑空間小，且可以在露天布置，投資較低。（6）磨機內(nèi)各零件金屬消耗低，檢修時間較少，不需要清球，且設(shè)備運轉(zhuǎn)率高，甚至可以高達(dá)95%以上。具體流程見圖2-4。 本設(shè)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(nèi)有足夠得物料，形成符合要求的料層厚度，從而保護立磨墨輥，提高立磨得使用壽命。圖 23 預(yù)均化堆場圖2-4生料粉磨系統(tǒng)2.4.1.4生料粉均化系統(tǒng) 在水泥的生產(chǎn)過程中，均化是保證物料成分均齊、穩(wěn)定，從而達(dá)到配料方案的要求，保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。所以，生料的均化在水泥生產(chǎn)中扮演著重要角色。隨著建設(shè)對水泥質(zhì)量和強度要求的提高，物料的成分均齊和穩(wěn)定，一系列物料均化技術(shù)的出現(xiàn)，使得水泥生產(chǎn)線的大型化才有了更好物料處理技術(shù)支撐，從而現(xiàn)代新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)也得到了快速發(fā)展。所以，均化工藝是新型水泥生產(chǎn)工藝過程中不可缺少的技術(shù)環(huán)節(jié)。 生料的均化分有連續(xù)均化系統(tǒng)和間歇均化系統(tǒng)。連續(xù)均化系統(tǒng)具有流程簡單、便于自動控制操作和管理方便等優(yōu)點；而間歇均化系統(tǒng)的均化效果則更好。選擇哪種均化系統(tǒng)主要看工廠的規(guī)模、出磨生料成分的波動情況、自動控制的水平以及對入窯生料質(zhì)量的要求，但還要綜合考慮生料制備系統(tǒng)中其他均化環(huán)節(jié)的合理選擇。生料磨出料均化周期是選擇生料均化系統(tǒng)的重要依據(jù)之一。通常當(dāng)出磨生料成分波動不是很大，并且設(shè)有預(yù)均化堆場的工廠，且計測和控制水平較高，磨機出料均化周期短時，則可以采用連續(xù)均化系統(tǒng)。而當(dāng)出磨生料成分波動大，計測和控制水平不高，磨機出料均化周期較長時，則采用間歇均化系統(tǒng)。 本設(shè)計生料均化系統(tǒng)采用連續(xù)均化系統(tǒng)，混凝土側(cè)卸式帶混合室的均化庫。2.4.1.5煤粉制備系統(tǒng) 制備煤粉所用設(shè)備，目前大多采用烘干磨，其主要有風(fēng)掃球磨、風(fēng)扇磨和輥式磨三種。在水泥廠中使用風(fēng)掃球磨和輥式磨。其中立磨有節(jié)約能耗、占地面積小、細(xì)度易于調(diào)節(jié)、生產(chǎn)操作靈活等優(yōu)點。所以本設(shè)計選用立磨。2.4.1.6熟料燒成系統(tǒng)的選擇 目前熟料燒成設(shè)備主要有立窯和回轉(zhuǎn)窯兩大類，立窯為干法生產(chǎn)，而回轉(zhuǎn)窯則按生料制備方法分為濕法生產(chǎn)和干法生產(chǎn)兩種。濕法窯有濕法長窯和帶料漿蒸發(fā)機窯；干法窯有中空干法長窯和立波爾窯、旋風(fēng)預(yù)熱器窯、帶余熱鍋爐發(fā)電窯、立筒預(yù)熱器窯和預(yù)分解窯等短窯。從世界水泥工業(yè)發(fā)展趨勢來看，干法中空窯和濕法長窯單機耗熱高、產(chǎn)量低；立波爾窯和料漿蒸發(fā)機窯則有本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，揚塵大，操作維修要求高等缺點，其單機產(chǎn)量雖較高，但熟料質(zhì)量卻不如濕法窯；余熱鍋爐發(fā)電窯則是由于窯的生產(chǎn)和發(fā)電機組的運行互相牽制，有時會形成惡性循環(huán)，因此使這種窯型在世界水泥工業(yè)中所占比重日益減少。由于世界性的能源日趨緊張，新型干法懸浮預(yù)熱器窯和預(yù)分解窯成為了新寵。近年來我國已明確會發(fā)展新型干法窯生產(chǎn)技術(shù)，除個別特殊情況可以選用濕法窯外，新建大中型廠大多采用懸浮預(yù)熱器窯和預(yù)分解窯，而小型廠則多采用立筒預(yù)熱器窯和機械化立窯，不允許再建造沒有余熱利用裝置的中空干法窯。 本設(shè)計采用預(yù)分解窯，預(yù)分解窯的特點是在回轉(zhuǎn)窯預(yù)熱器之間增設(shè)分解爐，并設(shè)有燃料噴入裝置，使燃料的燃燒過程與生料的分解過程，在懸浮狀態(tài)或流化狀態(tài)下特別迅速的進(jìn)行，這樣就使入窯的生料分解率從30%左右上升至90%左右，這樣就可以降低窯的熱負(fù)荷，還可以使產(chǎn)量提高。其基本流程如圖2-5。圖2-5 預(yù)分解窯流程圖2-6 立磨礦渣粉磨系統(tǒng)2.4.1.7礦渣粉磨系統(tǒng) 本設(shè)計采用立磨單獨粉磨礦渣系統(tǒng)，立磨的流程簡單、粉磨效果好、粉磨效率高、磨內(nèi)空間大、單位電耗低、環(huán)隙處風(fēng)速高、傳熱快、烘干能強。這些特點非常適合解決礦渣水分高、難磨的問題。并且細(xì)度高的礦渣強度高，這樣就可以增加礦渣的摻入量，來降低熟料的摻加量。車間工藝流程見圖2-6。2.4.1.8水泥制備系統(tǒng) 水泥粉磨工藝流程可以分為閉路系統(tǒng)和開流系統(tǒng)兩種，其中閉路系統(tǒng)又因為其中最主要設(shè)備臺數(shù)的不同氛圍幾個種類。開流系統(tǒng)是水泥生產(chǎn)中最普通的粉末系統(tǒng)，它具有附屬設(shè)備少、工藝流程簡單、操作管理方便、建設(shè)投資省和容易實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點。但開路系統(tǒng)中往往存在細(xì)粉凝聚和過粉磨現(xiàn)象，而且水泥粉磨時溫度超標(biāo)的問題，所以從節(jié)能的角度來考慮，閉路系統(tǒng)更受到歡迎。這兩個粉磨系統(tǒng)都各有優(yōu)缺點，但實際生產(chǎn)中不僅要考慮到簡單的工藝流程和建設(shè)投資等的節(jié)約，還需要考慮到提高產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量等方面。目前粉磨系統(tǒng)發(fā)展有了兩個方面：一是尋求簡單的粉磨設(shè)備以盡可能的節(jié)省投資，簡化流程，并在這個基礎(chǔ)上降低粉磨的能耗，如各類高細(xì)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)有粉磨設(shè)備的基礎(chǔ)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(yù)粉磨、聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。本設(shè)計采用球磨機。車間工藝流程見圖2-7。2.