5000td新型干法水泥廠石灰石圓形預(yù)均化堆場工藝設(shè)計畢業(yè)設(shè)計1

1、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圓形預(yù)均化堆場工藝設(shè)計環(huán)境與化學(xué)工程系09無機非金屬材料工程(1)班系 別：_班 級：_5000t/d新型干法水泥廠石灰石圓形預(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和石灰石圓形預(yù)均化堆場工藝設(shè)計。根據(jù)任務(wù)書的地形圖來確定全廠工藝布置，繪制出全廠工藝布置圖及石灰石預(yù)均化堆場工藝布置圖。在此設(shè)計中，全廠生產(chǎn)線采用一條龍布置，流程順暢，而且節(jié)省輸送設(shè)備；全廠的工藝流程從原料的進廠到水泥出廠都采用均化措施，還能保證出廠的水泥的質(zhì)量；全廠的主要設(shè)備的選型從生料磨到水泥磨都采用立磨，它粉磨效率高、單位電耗低、

2、磨內(nèi)的空間大、烘干能力強；石灰石的預(yù)均化使用圓形預(yù)均化堆場，占地面積更小，與矩形預(yù)均化堆場相比更可以避免端錐效應(yīng)，而且采用人字形堆料（端面取料），更好的解決了均化效果過渡帶問題。關(guān)鍵詞：石灰石 圓形預(yù)均化堆場 端錐效應(yīng) 均化效果design of 5000t/d nsp cement plant circular coal prehomogenizing yard process abstractthis design is the process design of 5000t/d new dry process cement plant and limestone circular pre

3、blend stockpile. under the mandate given topography determines the plant process layout, draw the plant process layout and the limestone pre-blending bed process layout. in this design, the entire production line use one-stop arrangement, flow smooth process, save transportation equipment; the whole

4、 process from raw materials to the cement leave factory all use homogenization measures, guarantee the quality of cement; the main equipment selection from the raw mill to cement mill adopt vertical mill, they have high grinding efficiency, low unit power consumption, large grinding space, high dryi

5、ng ability; pulverized coal pre-blending using circular pre-blending bed, they have smaller floor area, contrast with the rectangle pre-blending bed they can avoided the telos effect, they use the lambdoidal windrow ( end face take material ), solve the transition zone better. keywords: limestone; c

6、ircular pre-blending bed ; telos effect ; homogenizing effect目錄1 引言11.1 新型干法水泥技術(shù)的生產(chǎn)特點21.2 新型干法水泥的生產(chǎn)發(fā)展42 參數(shù)的確定62.2 熟料熱耗的確定72.3 熟料標號的確定72.4 石膏加入量、混合材加入量的確定92.4.1 石膏加入量的確定92.4.2 混合材加入量的確定93 物料平衡計算103.1 配料計算103.1.1 煤灰摻入量103.1.2 計算干燥原料的配合比113.1.3 熟料的化學(xué)成分113.1.4 熟料率值的計算113.1.5 熟料礦物組成123.1.6 計算濕物料的配合比123.2

7、 物料平衡計算133.2.1 窯產(chǎn)量的標定133.2.2 生產(chǎn)能力的計算133.2.3 原料消耗定額143.2.4物料平衡表174 全廠工藝流程的確定184.1 工藝流程確定184.1.1 原料、燃料的預(yù)均化措施184.1.2 原料與燃料的破碎工藝184.1.3 生料制備系統(tǒng)194.1.4 生料粉均化系統(tǒng)204.1.5 煤粉制備系統(tǒng)214.1.6 熟料燒成系統(tǒng)的選擇214.1.7 礦渣粉磨系統(tǒng)214.1.8 水泥制備系統(tǒng)224.1.9 水泥庫及包裝系統(tǒng)的確定224.2 主機設(shè)備選型、儲庫堆場計算254.2.1 各種主機小時產(chǎn)量（周平衡法）254.2.2 主機平衡表284.2.3 全廠堆場、儲庫

8、計算294.3 水泥廠工藝流程方框圖345 全廠的質(zhì)量控制點及控制指標366 石灰石預(yù)均化堆場設(shè)計376.1 石灰石預(yù)均化工藝流程的確定376.1.1 石灰石預(yù)均化流程的確定376.1.2 石灰石預(yù)均化堆場的技術(shù)參數(shù)376.1.3 石灰石預(yù)均化堆場的設(shè)備選型376.2 提高石灰石預(yù)均化效果的措施407 結(jié)論42謝辭43參考文獻44附錄451 引言 新型干法水泥生產(chǎn)的核心由懸浮預(yù)熱和預(yù)分解技術(shù)組成，令現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)結(jié)合的最新的成就，擁有均化、節(jié)能、環(huán)保、自動控制、長期安全運轉(zhuǎn)與科學(xué)管理六大保證體系，是現(xiàn)代高新技術(shù)在水泥工業(yè)的榜樣。新型干法水泥在生產(chǎn)的過程中，石灰石的預(yù)均化十分重要。石灰石

9、的均化效果將直接影響水泥熟料的質(zhì)量進而影響到生產(chǎn)的水泥的質(zhì)量目前采用的最多的均化措施為均化庫和預(yù)均化堆場，而石灰石的預(yù)均化采用預(yù)均化堆場更為合適。預(yù)均化堆場一般可以分為兩類：即圓形預(yù)均化堆場和矩形預(yù)均化堆場，他們各有優(yōu)缺點。相同的儲存容積圓形堆場比矩形堆場能減少30%40%的占地面積；在設(shè)備購置的費用上圓形比矩形可節(jié)約25%，總投資能減少30%40%；相比圓形堆場，矩形堆場的布料更加均勻；矩形堆場還可擴建，但是圓形堆場不可擴大只能另建新堆場。近幾年來圓形預(yù)均化堆場在水泥生產(chǎn)工業(yè)中慢慢得到重視，數(shù)量上已經(jīng)開始逐漸超過矩形預(yù)均化堆場。依照此次設(shè)計對場地的要求和當前預(yù)均化堆場發(fā)展的趨勢與前景，此次設(shè)

10、計將會采用圓形石灰石預(yù)均化堆場。1唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計1.1 新型干法水泥技術(shù)的生產(chǎn)特點 新型干法水泥生產(chǎn)就是以懸浮預(yù)熱器和窯外分解技術(shù)為核心，把現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)比如原料預(yù)均化、生料氣力均化、烘干粉磨新型耐熱、耐磨、耐火材料以及計算機、自控技術(shù)等，廣泛的應(yīng)用在水泥干法生產(chǎn)的全過程中，令水泥生產(chǎn)具有高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、符合環(huán)保的要求和大型化、自動化等特征的現(xiàn)代化水泥生產(chǎn)方法。 新型干法水泥技術(shù)生產(chǎn)包含整套的現(xiàn)代化水泥生產(chǎn)新技術(shù)與此相適應(yīng)的現(xiàn)代化的科學(xué)管理方法，新型干法與傳統(tǒng)濕法、干法、半干法相比較具有均化、節(jié)能、保護環(huán)境、自動控制，長期安全運轉(zhuǎn)及科學(xué)管理六大環(huán)保體系，特點如下：一、采用高效多功能設(shè)備 新型

11、干法水泥生產(chǎn)通常采用烘干粉磨系統(tǒng)，包括風(fēng)掃磨，尾卸或中卸循環(huán)磨，利用預(yù)熱器廢氣來作為烘干熱源，近幾年來輥式磨在大型生產(chǎn)線上得到廣泛利用，輥式磨擁有粉磨效率高，烘干能力大，噪音小，建筑面積小，允許入磨物料的粒度大，以及生料化學(xué)成分容易調(diào)整，顆粒及配比較均齊等特點，單位生料的電耗也比鋼球磨機低。 在石灰石破碎方面，常采用單段及錘式破碎機，取代了以往的二段或三段破碎，簡化了流程并降低能耗。采用鋼絲膠帶超高超重提升機取代了粉狀物料的氣力輸送，節(jié)能效果十分顯著。 在余熱利用方面，通常利用窯尾預(yù)熱器或篦冷機廢氣來進行原料磨或煤粉制備的烘干熱源，或是低溫余熱發(fā)電熱源。二、生料制備全過程采用現(xiàn)代化技術(shù) 化學(xué)成

12、分均勻的生料是保證水泥生產(chǎn)質(zhì)優(yōu)、高效、低耗的基本條件，濕法水泥生產(chǎn)的主要優(yōu)點在于生料漿容易攪拌均勻，可以使入窯生料成分比較均勻，但是傳統(tǒng)干法、半干法的生料成分均化比較困難，尤其是當原料成分有波動時，入窯生料成分很難穩(wěn)定。新型干法水泥生產(chǎn)特點：在生料制備過程中，全面采用現(xiàn)代化均化技術(shù)，使礦山開采、原料的預(yù)均化、原料配料及粉磨、生料的氣力均化四個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，互相銜接形成生料制備全過程的均化控制保證體系，以滿足懸浮預(yù)熱，窯外分解技術(shù)，以及生產(chǎn)大型化對生料質(zhì)量的嚴格要求。 1、礦山開采方面：在兩個方面做好質(zhì)量控制：一是做好生產(chǎn)勘探，穿孔時應(yīng)鉆孔取樣，掌握礦體質(zhì)量，二是根據(jù)礦山資源來制定開采方案與計劃，對

13、不同質(zhì)量的礦體進行選擇性開采和搭配使用，可以在采掘運輸過程中做到粗略均化。 2、原料的預(yù)均化：原料的預(yù)均化堆場有矩形和圓形兩種。通常來講同樣有效儲量的圓形堆場比矩形堆場可少占地面積30%左右，而且圓形堆場設(shè)備投資比矩形堆場節(jié)省3040%；均化效果比較：通常認為矩形堆場的布料比較均勻，而且可以用多種堆料方法，但圓形堆場一般都用人字形料堆，由于料堆呈圓形，內(nèi)外圈差距很大，物料會不如矩形分布均勻。 預(yù)均化的堆場堆料層數(shù)一般都在400層以上，具有良好的均化效果，均化效果可達為58，最高可達10，這樣可以利于充分利用低品原料，有利于利用礦石的夾層，來降低剝采比，以提高采礦效率，可以在堆場內(nèi)針對不同成分的

14、原料進行預(yù)配料，這有利于為生產(chǎn)提供長期而穩(wěn)定的原料。 3、原料配料和粉磨 在原料預(yù)均化的基礎(chǔ)上，為制備化學(xué)成分均齊而穩(wěn)定的生料，新型干法生產(chǎn)利用熒光分析儀，電子計算機與計量皮帶稱來進行原料配料和粉磨，使出磨生料的質(zhì)量合格率大幅度提高。 4、生料氣力均化 氣力均化是生料在制備過程中的最后均化工序，過去干法生產(chǎn)，生料均化主要是依靠物料在庫內(nèi)的重力卸料時產(chǎn)生的漏斗效應(yīng)達到混合均化的效果，或者采用多庫搭配出料，但是均化效果很差，隨著新型干法技術(shù)的出現(xiàn)，各種型式的空氣攪拌均化庫被發(fā)明出來，大大提高了均化效果，而且不斷降低電耗，使大型生料均化庫兼生料儲存與均化作用，連續(xù)作業(yè)于一體，均化效果可達到78左右。

15、三、利用懸浮預(yù)熱及預(yù)分解技術(shù)來代替回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料堆積態(tài)預(yù)熱和分解的方法。 傳統(tǒng)的濕法，干法回轉(zhuǎn)窯的熟料生產(chǎn)，預(yù)熱生料（濕法窯料漿的烘干），分解和燒成過程全部在窯內(nèi)完成，而回轉(zhuǎn)窯作為燒成設(shè)備，由于可以提供斷面溫度比較均勻的溫度場，并保證物料能在高溫下有足夠的停留時間，但它作為傳熱傳質(zhì)設(shè)備并不理想，對熱能需要較大的預(yù)熱分解過程十分不適應(yīng)，這主要是因為窯內(nèi)物料堆于窯內(nèi)底部，但是氣流從料層表面吹過，氣流和物料接觸面積很小，傳熱效率低下所致，同時由于窯內(nèi)分解帶物料處于層狀堆積狀態(tài)，料層分解出的co2向氣流擴散面積太小，阻力太大，速度太慢，而且料層得內(nèi)部顆粒被co2氣膜包住，co2分壓大，分解溫度要求更高，

16、增大了碳酸鹽分解的難度，從而降低了分解速度。 窯外分解技術(shù)從根本上解決了這一問題，將窯內(nèi)物料堆積態(tài)的預(yù)熱分解過程分別轉(zhuǎn)移到懸浮預(yù)熱、分解爐中在懸浮狀下進行。 因為物料懸浮在熱氣流中與氣流的接觸面積大，與窯內(nèi)相比，成千倍地增加，所以傳熱速度極快，傳熱效率高，而且生料粉和燃料在懸浮態(tài)下，均勻混合后，燃料燃燒的熱能及時傳給物料，使之迅速分解，傳熱、傳質(zhì)迅速，提高了生產(chǎn)效率和熱效率。四、生產(chǎn)控制自動化 新型干法水泥生產(chǎn)過程中環(huán)節(jié)多，連續(xù)性很強，許多工序要聯(lián)合操作，相互影響，相互制約，因此，在生產(chǎn)過程中要求具有高度的穩(wěn)定性，設(shè)備運轉(zhuǎn)的可靠性和調(diào)節(jié)控制的及時性。這些都不是靠人工操作所能達到的。生產(chǎn)過程自動

17、化擁有反映靈敏，及時控制，能精確調(diào)整的特點，是保證現(xiàn)代化連續(xù)性生產(chǎn)安全穩(wěn)定的運行所必不可少的工具，生產(chǎn)規(guī)模越大，生產(chǎn)得連續(xù)性就越強，對生產(chǎn)穩(wěn)定性要求就越高，所以實現(xiàn)生產(chǎn)自動化的必要性十分明顯。五、采用新型耐熱、耐磨、耐火材料 新型干法水泥生產(chǎn)的另一特點是不斷改進設(shè)備運轉(zhuǎn)周期，減少設(shè)備故障和維修時間，保證全系統(tǒng)實現(xiàn)高效率，無事故，持續(xù)穩(wěn)定地安全運轉(zhuǎn)。六、裝備大型化 隨著工業(yè)發(fā)展與技術(shù)的進步，水泥生產(chǎn)裝備日漸大型化，從日產(chǎn)700、1000、2000、2500、3000、4000、5000、6000到10000t。單機產(chǎn)量開始大幅度提高，不僅減化了生產(chǎn)流程，減少了占地面積，也更便于管理和實現(xiàn)自動化，

18、對降低生產(chǎn)成本和提高勞動生產(chǎn)率十分有利。 1.2 新型干法水泥的生產(chǎn)發(fā)展 我國的新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)雖然已達到國際較高水平，但從整體上說與國際頂尖水平還具有很大的差距。若想使技術(shù)取得更大的突破，超越發(fā)達國家的先進水平，就必須要做到在努力提高新型干法生產(chǎn)的水泥的比重，同時加強技術(shù)研發(fā)和信息化的建設(shè)，鼓勵企業(yè)創(chuàng)新科技，引進技術(shù)， 培養(yǎng)人才，并不斷推行優(yōu)化設(shè)計。因此，我國的新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)在發(fā)展過程中應(yīng)做好以下幾點: (1)進一步研究原料均化技術(shù)，深入擴大對工業(yè)廢渣于生活垃圾的利用。并加強從原材料的開采到粉磨均化的手段與措施，以減少投資。 (2)完善并提高工藝裝備和技術(shù)，不斷優(yōu)化技術(shù)，通過科學(xué)的

19、管理方法和規(guī)范的工程施工設(shè)計，從而降低生產(chǎn)線的建設(shè)成本。 (3)大力研發(fā)輥式磨系統(tǒng)、水泥的預(yù)粉磨、終粉磨的輥壓機和生料輥式磨系統(tǒng)，同時加快其推廣與應(yīng)用，降低水泥生產(chǎn)的能耗。(4)優(yōu)化生產(chǎn)工藝的過程，并做好個性化的設(shè)計，用來滿足多品種功能水泥的生產(chǎn)，力求用最低的成本，滿足市場的需求。(5)加強對關(guān)鍵技術(shù)裝備的研發(fā)，如新一代的熟料冷卻機與高性能回轉(zhuǎn)窯。加大對廢棄塑料、輪胎和劣質(zhì)煤的再利用研究的力度，尋找新的替代燃料和燃料品種。(6)研發(fā)具有更高效率的降低有害氣體與粉塵排放濃度的技術(shù)，把污染物的排放量盡量控制到最低限度。 (7)開發(fā)專用軟件，同時研發(fā)生產(chǎn)工藝過程與自動化的控制軟件，并不斷的進行推廣和

20、應(yīng)用。(8)加大對功能材料和水泥生產(chǎn)相關(guān)的管理方法、產(chǎn)品、儀器、代替材料等的研究和應(yīng)用推廣，提高裝備的綜合性能，取得最佳的經(jīng)濟效益與社會效益。 (9)加大對重要技術(shù)與裝備的研發(fā)，縮短其應(yīng)用周期，提高生產(chǎn)率。 (10)注重環(huán)保，加強環(huán)保建設(shè)，以期實現(xiàn)與環(huán)境的和諧發(fā)展。2 參數(shù)的確定 2.1 熟料率值的確定由生產(chǎn)實踐表明：預(yù)分解窯要想優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，除了需要一個生料質(zhì)量保障系統(tǒng)之外，還要有一個適合熱工特性的配料方案。我國擁有不少預(yù)分解窯水泥廠僅通過“兩高一中”的配料方案，就明顯的提高水泥產(chǎn)量和質(zhì)量及回轉(zhuǎn)窯運轉(zhuǎn)效率。從表2-1可以看出：我國新型干法窯生產(chǎn)水泥熟料的四大礦物組成和國外水泥相近，但kh、sm、

21、im三個率值與國外的水泥相比偏低，看來這是造成riso與rgb強度差距的主要原因，國內(nèi)大多數(shù)水泥企業(yè)的窯型包括濕法、干法和立波爾窯，雖有較大差別，但都屬于低硅、高鐵的配料方案。我國水泥配料方案的主要特點是低硅、高鐵。這不利于于提高硅酸鹽礦物含量和活性。從提高水泥熟料強度的方面考慮，應(yīng)該盡可能提高硅酸鹽礦物的含量（73%）、提高早強礦物的含量（9%10%）、降低鐵鋁酸四鈣含量（13%）。歐洲通用水泥標準env197-1-92對波特蘭水泥的熟料提出如下規(guī)定“波特蘭水泥熟料是一種水硬性材料，其中含有至少2/3的硅酸鈣，其余的是al2o3、fe2o3及其他氧化物。cao/sio2的重量比應(yīng)該不小于2.

22、0。env197-1-92標準十分強調(diào)硅酸鹽礦物在四大礦物中所占百分比，在al2o3和fe2o3的關(guān)系更看重al2o3的作用。因此要提高水泥的強度，適應(yīng)新的標準?；剞D(zhuǎn)窯企業(yè)要修改配料方案，向高硅、低鐵型轉(zhuǎn)型并采用與配料方案相適應(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）2

23、1.145.594.4474.741.140.8892.121.275420714國內(nèi)立窯20.625.634.6864.07230.922.01.25914714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=1.40.1綜上所述，最終率值的確定如下： kh=0.90，sm=2.2，im=1.4表2-2為各窯型律值范圍及氧化物含量：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0.860.892.02.

24、351.01.6466719286111118預(yù)分解窯0.880.922.22.71.31.7142814287101012預(yù)分解窯推薦值0.902.71.40適宜范圍0.880.902.402.701.31.72.2 熟料熱耗的確定在水泥廠中影響熟料熱耗的因素有很多，我國系統(tǒng)熱耗比較高的最總要的原因是：結(jié)皮堵塞現(xiàn)象很嚴重，設(shè)備的故障十分頻繁，因此導(dǎo)致窯的運轉(zhuǎn)率偏低。而國外水泥廠家則采用低阻高效的多級預(yù)熱系統(tǒng)，應(yīng)用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)中熟料的熱耗。根據(jù)新型干法水泥廠工藝設(shè)計手冊我國部分預(yù)分解窯的規(guī)格和特性見表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

25、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3290 kj/kg熟料。2.3 熟料標號的確定 熟料的強度是決定水泥質(zhì)量的主要因素。熟料標號以其28天抗壓強度值來劃分等級。熟料標號與原料的品質(zhì)、燃料的品質(zhì)、燃料性能、熟料的率值、生料成分的均勻性、窯型的規(guī)格、生料的易燒性有關(guān)。如果原料中石灰石質(zhì)量低而且粘土氧化硅含量又偏低，則無法提高kh和sm，熟料強度則難以提高，只有用高質(zhì)量的石灰石和氧化硅含量較高的粘土才能提高kh和sm，燒出高標號水泥。 燃料的品質(zhì)影響煅燒過程熟料質(zhì)量。氣體

26、和液體燃料著火較快，燃燒時間短，在回轉(zhuǎn)窯中熱力較集中，容易造成短焰急燒，熟料反應(yīng)時間不足，但基本上無灰分摻入熟料。煤作燃料時，煤灰大部分或全部摻入熟料中。燃料質(zhì)量較差，除了溫度低還會因煤灰降落的不均勻，降低熟料的質(zhì)量，影響熟料的標號。 生料的易燒性直接影響石灰飽系數(shù)，硅率，鋁率的數(shù)值，從而影響熟料的標號。物料在不同的窯內(nèi)的受熱情況和煅燒的過程不完全相同。在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，因為物料不斷翻滾，物料受熱與煤灰的摻入都較均勻，因此燒成帶物料反應(yīng)過程比較圖2-1熟料28d抗壓強度與l值相關(guān)圖一致，所以可適當提高熟料的石灰飽和系數(shù)，回轉(zhuǎn)窯的規(guī)格，對熟料標號也有一定的影響，如果窯的長徑比小，易造成預(yù)燒能力不足，這

27、時，窯內(nèi)往往形成短焰急燒，物料反應(yīng)時間不足，這就不得不降低熟料的石灰飽和系數(shù)，以獲得要求的熟料標號。 熟料的標號是以其28天抗壓強度值來劃分等級的。生產(chǎn)42.5級的普通水泥要求熟料標號大于425，但工廠不可能等到28天強度結(jié)果出來之后再決定混合材摻量、粉磨細度等生產(chǎn)控制指標。所以，迅速而準確地得到熟料強度情況，對生產(chǎn)廠具有很重要的實用價值。水泥熟料是由sio2、al203、fe203、cao等主要氧化物，按一定的比例形成的多礦物集合體。一般用c3s、c2s、c3a、c4af、f-cao等表示。這些礦物作為熟料組成主體，它們和熟料率關(guān)系如下： kh= sm= im=+0.6383 2.4 石膏加

28、入量、混合材加入量的確定2.4.1 石膏加入量的確定 適當?shù)募尤胧?，是生產(chǎn)水泥重要措施，因為這可保證在水泥硬化之前形成足夠的鈣礬石，便于水泥強度的發(fā)展。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。 原料石膏中so3含量為43.77%設(shè)加入石膏為x，應(yīng)滿足：1.5%43.77%x2.5%。得出3.42%x5.71%因此確定石膏的加入量為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。適當加入一些石膏，是生產(chǎn)水泥的重要措施，因為這可保證在水泥硬化之前形成足夠的鈣礬石，便于水泥強度的發(fā)展。礦

29、渣硅酸鹽水泥中的三氧化硫含量一般不超過4%。 原料石膏中so3 含量為43.77%設(shè)加入石膏為x，應(yīng)滿足：43.77%x4%得出x9.13%因此確定石膏的加入量為5%。 根據(jù)石膏的化學(xué)成分，石膏中的三氧化硫含量為43.78%。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。2.4.2 混合材加入量的確定 國家標準（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%國家標準（gb1752007）對礦

30、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%.3 物料平衡計算3.1 配料計算原料及燃料化學(xué)成分表3-1 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

31、.00石膏14.943.480.250.1434.880.7643.772.00表3-2 煤的工業(yè)分析(%)fc.arv.ara.arm.arqnet.ar46.5723.3227.892.2222717(kj/kg)表3-3 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3-4 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%3.1.1 煤灰摻入量選定熟料熱耗q=3290kj/kg熟料熟料中煤灰摻入量： 式中：g

32、a熟料中煤灰摻入量(%)； q單位熟料熱耗(kj/kg熟料)； ay煤的應(yīng)用基低熱值(kj/kg煤)； s煤灰摻入量(%)； qy煤耗(kj/kg熟料)。煤灰摻入量4.04%，則灼燒生料配合比為100%-4.04%=95.96%。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3-5所示。表3-5 生料的化學(xué)成分名稱配合比（%）燒失量sio2al2o3fe2o3caomgow石灰石8332.932.761.10390.57342.590.1962.0粘土140.769.292.15740.980.3310.0 鐵粉30.07

33、1.080.081.620.028.0生料100.033.7613.133.343.1742.94燃燒生料19.825.044.7964.823.1.3 熟料的化學(xué)成分由上計算的熟料的化學(xué)成分，如表3-6所示。表3-6 熟料的化學(xué)成分原料配合比（%）sio2al2o3fe2o3cao灼燒生料95.9619.024.844.6062.20煤灰4.042.670.870.160.107熟料10021.695.714.7662.313.1.4 熟料率值的計算熟料的率值計算如下： 計算的率值kh=0.84，sm=2.06，im=1.2，由計算結(jié)果可知，kh值偏低，調(diào)整原料配比為：石灰石84%、粘土13

34、%、鐵粉3%，重新計算結(jié)果如下：表3-7物料化學(xué)成分表名稱配合比（%）燒失量sio2al2o3fe2o3caomgow石灰石8434.332.801.120.5843.101.012.0粘土130.718.632.000.910.300.3710.0鐵粉30.071.080.081.620.028.0生料-34.1112.513.202.3143.4314.37燃燒生料-65.8918.984.863.9365.912.09灼燒生料95.9618.214.663.7763.242.00煤灰4.042.670.870.160.110.06熟料10020.885.533.9363.352.06率值

35、計算如下：3.1.5 熟料礦物組成c3s=3.8(3kh-2)sio2=3.8(30.90-2)21.31%=60.11%c2s=8.60(1kh)sio2=8.60(10.90)21.31%=18.61%c3a=2.65(al2o30.64fe2o3)=2.65(5.530.643.92)=8.00%c4af=3.04fe2o3=3.043.92=11.91% 則=根據(jù)熟料28d抗壓強度與l值相關(guān)圖2-1，l=6.428所對應(yīng)的熟料28d抗壓強度為59mpa，所以確定熟料標號為425。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

36、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3.2 物料平衡計算3.2.1 窯產(chǎn)量的標定設(shè)計日產(chǎn)5000t/d熟料的生產(chǎn)線，參考同類型廠家，選擇4.872m的回轉(zhuǎn)窯。本設(shè)計選擇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，有的甚至可達到5000t/d(例如冀東水泥)，因此本設(shè)計標定窯的產(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

37、選型標定合理。 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)熟料年產(chǎn)量：qy =8760qh =87600.8220.8=1547366.4(t/年)窯的年利用率，預(yù)分解窯0.80.82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=24149.42=

38、3586.08(t/d)水泥周產(chǎn)量：gw =168 gh=168149.42=25102.56(t/周)水泥年產(chǎn)量：gy =8760gh=87600.8149.42=1047135.36(t/年)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=3426.81 (t/d)水泥周產(chǎn)量：gw =168 gh=168142.78=23987.71(t/周)水泥年產(chǎn)量：gy =8760gh=87600.8142.78=1000602.24(t/年)3.2.3 原料消耗定額（1）考慮煤灰摻入時

39、1t熟料的干生料理論消耗量： 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（%）。 煤灰摻入量s=4.04%：（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=1.540.84=1.29（t/t熟料） k粘土=k生x粘土=1.540.13=0.20（t/t熟料） k鐵=

40、k生x鐵=1.540.03=0.046（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：式中： kd1干石膏的消耗定額（kg/kg熟料）； pd 石膏的生產(chǎn)損失（%）。礦渣硅酸鹽水泥干石膏消耗定額： 由于強度等級達42.5r普通硅酸鹽水泥占60%，強度等級達52.5r礦渣硅酸水泥占40%所以干石膏消耗定額：kd= kd1+ kd2 =0.063（kg/kg熟料）(5)干混合材（礦渣）消耗定額普通硅酸鹽水泥干混合材（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（%）。礦渣硅酸鹽水泥干混合材（礦渣）消耗定

41、額： ke2=0.63（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42.5r普通硅酸鹽水泥占60%，強度等級達52.5r礦渣硅酸水泥占40%所以干礦渣消耗定額：ke= ke1+ ke2 =0.33（kg/kg熟料）(6)燒成用干煤消耗定額 q=(q+25w)=(22717+257.46) =24749.84 kj/kg干煤 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

42、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）3.2.4 物料平衡表表3-7 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1.291.31284.836835.9747851.78289.256941.9548593.66粘土0.200.2244.161059.847418.8848.581165.828160.77鐵粉0.04

43、60.0510.16243.761706.3411.04264.961854.72生料1.541.58339.158139.5756977.00348.868372.7458609.15普通硅酸鹽水泥用石膏0.0280.02856.18148.371038.646.29151.031057.20礦渣硅酸鹽水泥用石膏0.0340.03467.51180.171261.217.64183.351283.46普通硅酸鹽水泥用礦渣0.0750.08516.56397.442782.0818.81451.633161.45礦渣硅酸鹽水泥用礦渣0.2520.28655.641335.409347.7863

44、.231517.5010622.50熟料1 220.805299.2037094.40普通硅酸鹽水泥 149.423586.0825102.56礦渣硅酸鹽水泥142.783426.7223987.04燒成用煤0.1370.1530.25725.995081.9333.12794.885564.164 全廠工藝流程的確定4.1 工藝流程確定4.1.1 原料、燃料的預(yù)均化措施水泥的生料化學(xué)成分的均齊性，不但直接影響熟料的質(zhì)量，還對窯的產(chǎn)量、運轉(zhuǎn)周期、熱耗、及窯的耐火材料消耗等都有很大的影響。這些影響對大型干法回轉(zhuǎn)窯更加敏感。因為水泥生料是以天然的礦物做原料配制而成的，隨著礦山開采層位以及開采地段的

45、變化，原料成分波動一直存在。另一方面，因為水泥廠規(guī)模趨向于大型化和水泥其它的發(fā)展，對石灰石的需求越來越多，因此石灰石高品位的原料不能滿足生產(chǎn)的需求時，必須要采用高低品味礦石摻雜或由數(shù)個礦山的礦石搭配的方法，以充分利用資源。因此生產(chǎn)過程中對原料及生料采取有效地均化措施，以滿足生料化學(xué)成分均齊性的要求。如今大多數(shù)水泥廠尤其是新建工廠采用的是圓形預(yù)均化堆場，本設(shè)計選擇的是圓形預(yù)均化堆場。如圖4-1為石灰石預(yù)均化堆場工藝流程圖。圖4-1 為石灰石預(yù)均化堆場工藝流程圖4.1.2 原料與燃料的破碎工藝石灰石的破碎系統(tǒng)有以下兩種形式：一段破碎系統(tǒng)，石灰石只經(jīng)過一次破碎就能達到入磨粒度要求的稱為一段破碎系統(tǒng)；

46、二段破碎系統(tǒng)，對規(guī)模較大，礦石塊度也大，選擇一段破碎工藝時有困難，可用二段破碎工藝。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，投資小圖4-2為石灰石破碎工藝流程圖。如圖4-3為石膏破碎的工藝流程圖。圖4-2 石灰石破碎的工藝流程圖圖4-3 石膏破碎的工藝流程圖4.1.3 生料制備系統(tǒng)生料的制備系統(tǒng)按設(shè)備可以分為立磨和球磨。立磨與球磨相比，具備以下優(yōu)點：（1）由于立磨屬于厚床粉磨，粉磨方式比較合理，而且磨內(nèi)氣流可將磨細的物料及時帶出，避免過粉碎現(xiàn)象的出現(xiàn)，因此粉磨效率高，能耗低。整個粉磨系統(tǒng)電耗可節(jié)省10%30%，其降低值隨原料的水分增加而增加，而且它將破碎、粉磨、

47、烘干、分級等工序合為一體，簡化了生產(chǎn)流程和設(shè)備臺數(shù)。（2）物料在磨內(nèi)停留時間比較短，僅24min（球磨要1520min），因此生產(chǎn)調(diào)節(jié)反應(yīng)快，容易對生料成分和細度調(diào)節(jié)控制，實現(xiàn)了操作的自動化。（3）入磨的熱風(fēng)從環(huán)縫中進入，風(fēng)速能達到80m/s以上，磨內(nèi)通風(fēng)截面積大，阻力較小，通風(fēng)能力強，烘干能力高。利用窯尾低溫廢氣可烘干8%水分的物料，若采用熱風(fēng)爐烘干可以烘干15%20%水分的物料。（4）允許入磨物料的粒度較大，一般可達磨輥直徑的5%，大型磨入磨物料粒度可高達100150mm，能省略第二段破碎，降低能耗、節(jié)約投資。（5）磨機結(jié)構(gòu)合理，整體密閉性能好（漏風(fēng)可降到10%以下），噪音低，揚塵少，利于

48、環(huán)保。設(shè)備布置緊湊，可以露天布置，建筑空間小，投資較低。（6）金屬消耗較小，檢修耗費時間少，不需要清球，設(shè)備運轉(zhuǎn)率可高達95%以上。生料的制備系統(tǒng)車間流程見圖4-4。圖 44生料制備系統(tǒng)4.1.4 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穩(wěn)定、均齊，達到配料方案的要求，保證產(chǎn)品質(zhì)量的一種重要手段。因此，在水泥生產(chǎn)的全過程中生料的均化是十分重要的。隨著工程對水泥質(zhì)量和強度提出了更高、更多的要求，一系列物料均化技術(shù)的出現(xiàn)，令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(shù)來支撐，而現(xiàn)代干法水泥生產(chǎn)技術(shù)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

49、必不可少的技術(shù)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)兩種。連續(xù)均化系統(tǒng)的優(yōu)點為流程簡單、操作管理方便和便于自動控制等；而間歇均化系統(tǒng)的均化效果則比較好。選擇哪一種均化系統(tǒng)要取決于出磨生料成分的波動情況、自動控制的水平、工廠的規(guī)模、及對入窯生料質(zhì)量的要求，并全面考慮生料制備系統(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，出磨生料成分的波動不太大，尤其是設(shè)有預(yù)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)。若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)。本設(shè)計生料均化系統(tǒng)采用連

50、續(xù)均化系統(tǒng)，混凝土側(cè)卸式帶混合室的均化庫。4.1.5 煤粉制備系統(tǒng)制備煤粉時所用的設(shè)備，一般都采用烘干磨，主要有風(fēng)掃球磨、風(fēng)扇磨和輥式磨三種。在水泥廠中經(jīng)常使用的為輥式磨和風(fēng)掃球磨。其中立磨有占地面積小、細度易于調(diào)節(jié)、節(jié)約能耗、生產(chǎn)操作靈活等優(yōu)點。4.1.6 熟料燒成系統(tǒng)的選擇我國熟料燒成設(shè)備主要為回轉(zhuǎn)窯與立窯兩大類，立窯是干法生產(chǎn)，回轉(zhuǎn)窯則按照其生料制備方法又可分成濕法生產(chǎn)與干法生產(chǎn)。濕法窯有濕法長窯、帶料漿蒸發(fā)機窯；干法窯有中空干法長窯、立波爾窯、帶余熱鍋爐的發(fā)電窯、旋風(fēng)預(yù)熱器窯、立筒預(yù)熱器窯以及預(yù)分解窯等短窯。從當今社會水泥工業(yè)發(fā)展趨勢看，干法中空窯及濕法長窯的單機產(chǎn)量低、耗熱高；立波爾窯及料漿蒸發(fā)機窯則帶有操作維修要求高、本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜、揚塵大等缺點，其單機的產(chǎn)量雖然比較高，但是熟料質(zhì)量卻不如濕法窯；余熱鍋爐發(fā)電窯則由于窯的生產(chǎn)和發(fā)電機組的運行互相牽制，會形成惡性循環(huán)的惡果，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。更由于世界性的能源日趨緊張，代之而起的是新型干法懸浮預(yù)熱器窯和預(yù)分解窯。我國近