日產(chǎn)5000t水泥熟料預分解窯窯尾工藝設(shè)計說明書

5000t/d水泥熟料預分解窯窯尾（低氮氧化合物排放）工藝設(shè)計摘要：水泥是社會經(jīng)濟發(fā)展最重要的建筑材料之一，在今后幾十年甚至是上百年之內(nèi)仍然是無可替代的基礎(chǔ)材料，對人類生活文明的重要性不言而喻。以預分解窯為代表的新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成為當今水泥工業(yè)發(fā)展的主導技術(shù)和最先進的工藝，它具有生產(chǎn)能力大、自動化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量高、能耗低、有害物排放量低等一系列優(yōu)點。但在水泥生產(chǎn)過程中會放出一些有害物質(zhì)，尤其是氮氧化合物，按照要求本設(shè)計采用一系列的方法，以求降低氮氧化合物的排放濃度。本設(shè)計依據(jù)當今新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的設(shè)計要求進行，主要任務(wù)是窯尾部分的工藝設(shè)計，包括新型干法水泥生產(chǎn)對原料、燃料的質(zhì)量要求，配料方案的設(shè)計和配料計算，物料平衡計算，主輔機平衡與設(shè)備選型，儲庫計算和窯尾工藝設(shè)計。關(guān)鍵詞：5000t/d；預分解窯；低氮排放；工藝設(shè)計TheProcessDesignoftheBackEndofPrecalcinerKilnfor5000T/DCementClinker(LowNitrogenOxideEmissions)Abstract:Cementisoneofthemostimportantbuildingmaterialsofthesocialandeconomicdevelopment,withinthecomingdecadesorevenacentury,Cementisstillnosubstituteforbasicmaterials,theimportanceofhumancivilizationisself-evident.calcinerkilnastherepresentativeshasbecomeleadingtechnologyandthemostadvancedtechnologyofthecementindustry.Ithasmanyadvantages,suchashighthroughput,ahighdegreeofautomation,highqualityproducts,lowenergyconsumption,lowemissionsofharmfulsubstances,etc.Intheproductionprocessofcementwillreleaseanumberofharmfulsubstances,particularlynitrogenoxides,accordingtotherequirementofthisdesign,thedesignusesarangeofmethodstoreducetheconcentrationofnitrogenoxide.Basedonthedesignofnewdrycementproductiontechnologyintoday'sdesignrequirements,themaintaskistheback-endpartoftheprocessdesign,includingtheproductionofcementrawmaterials,fuelqualityrequirements,thedesignofingredientsandingredients,thematerialbalancecalculation,themainauxiliarybalanceandequipmentselection,calculationandstorageback-endprocessdesign.Keywords:5000T/D,LowNitrogenEmissions,ProcessPrecalcinerkiln,Design目錄第1章緒論.............................................................11.1引言...........................................................11.2設(shè)計簡介........................................................1第2章建廠基本資料......................................................32.1設(shè)計題目...........................................32.2建廠條件…………………32.3原料質(zhì)量要求....................................................32.3.1水泥原料質(zhì)量要求.............................................32.3.2石膏和混合材質(zhì)量要求.........................................42.4燃料品質(zhì)要求....................................................52.5熟料熱耗的選擇..................................................62.6生產(chǎn)方法和窯型的選擇............................................6第3章配料計算與物料和主機平衡..........................................83.1配料計算........................................................83.1.1原料原始數(shù)據(jù).................................................原燃料化學成分............................................原、燃料水分..............................................煙煤的工業(yè)分析............................................煙煤的元素分析............................................83.1.2水泥配料方案..................................................三個率值的選擇............................................煤灰摻入量的計算.........................................干燥原料配合比試配.......................................干燥原料配合比調(diào)整.......................................生料濕原料配合比的計算...................................生料配合比最終確定.......................................143.2物料平衡計算...................................................153.2.1燒成車間生產(chǎn)能力和工廠生產(chǎn)能力的計算........................153.2.2原燃料消耗定額計算..........................................183.2.3全廠物料平衡表..............................................243.3主機平衡與選型.................................................243.3.1車間工作制度確定............................................243.3.2主機選型....................................................253.3.3主機平衡表..................................................32第4章儲庫計算........................................................334.1各種物料儲存期的確定............................................334.2各種原料儲存設(shè)施的計算..........................................344.2.1石灰石、原煤、聯(lián)合預均化堆場、石膏、礦渣預均化堆場計算........34石灰石預均化堆場計算......................................34原煤預均化堆場計算.......................................3聯(lián)合儲庫計算.............................................3石膏、礦渣預均化堆場計算.................................364.3各種物料的儲存設(shè)施計算..........................................374.3.1生料配料站..................................................374.3.2生料均化庫..................................................394.3.3熟料庫......................................................404.3.4熟料配料站..................................................404.4水泥庫計算......................................................414.5儲庫一覽表.......................................................42第5章物料和熱平衡計算............................................435.1原始資料.......................................................435.2物料平衡與熱平衡計算...........................................445.2.1物料平衡計算................................................445.2.2熱平衡計算..................................................505.3物料平衡表與熱平衡表的編制.....................................54第6章窯外分解系統(tǒng)的設(shè)計計算......................................566.1原始資料.......................................................566.2相關(guān)參數(shù)的設(shè)定..................................................566.3單位煙氣的計算..................................................586.4窯尾系統(tǒng)各部位煙氣量計算.......................................586.5窯尾各部位煙氣量匯總表.........................................616.6分解爐設(shè)計方案選擇..............................................616.7分解爐結(jié)構(gòu)尺寸計算.............................................636.8旋風筒設(shè)計方案選擇..............................................666.9旋風筒結(jié)構(gòu)尺寸計算..............................................686.10分解爐與旋風筒尺寸匯總表.......................................75第7章窯尾設(shè)備的計算及選型............................................777.1窯尾冷卻器（噴水裝置）的計算及選型..............................777.2窯尾收塵器選型..................................................777.3窯尾高溫風機以及窯尾排風機選型..................................787.4煙囪的計算選型..................................................787.5提升機及喂料裝置的選型..........................................79第8章低NOX排放技術(shù)................................................86第9章燒成車間工藝布置................................................88第10章全廠工藝平面布置...............................................899.1全廠總平面布置基本原則..........................................899.2全廠總平面布置說明.............................................90結(jié)語....................................................................91致謝....................................................................92參考文獻................................................................93第一章緒論1.1引言我國氮氧化合物的排放量年增長5%-8%，如果不采取進一步的的減排措施，到2030年我國氮氧化合物排放量將達到3540噸，如此巨大的排放量講給公眾健康和生態(tài)環(huán)境帶來災(zāi)難性的后果，而水泥行業(yè)對氮氧化合物的貢獻僅次于電力行業(yè)與機動車尾氣排放，巨第三。然而水泥作為與鋼材、木材、塑料并為四大工程基礎(chǔ)材料，其數(shù)量大、用途廣、耐久性強和具備許多其它材料不可取代的性能而處于非常重要的地位，素有“建筑工業(yè)的糧食”之稱,其發(fā)展對保證國家建設(shè)的順利進行具有十分重要的作用。以此在我國水泥工業(yè)的整體技術(shù)水平仍與發(fā)達的工業(yè)化國家有著明顯差距，同時水泥行業(yè)排污嚴重的情況下，為了使我國水泥工業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須加大發(fā)展新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)和水泥產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的力度，同時通過對各種設(shè)備的改進達到低碳低氮氧化合物排放的目標。1.2設(shè)計簡介水泥工廠的設(shè)計是一項復雜的系統(tǒng)工程，涉及專業(yè)多，知識面廣，其生產(chǎn)又具有連續(xù)化，各環(huán)節(jié)相互制約，故設(shè)計時，對生產(chǎn)技術(shù)配套設(shè)備等的選擇，要選擇最佳方案，統(tǒng)籌安排。盡量選取國內(nèi)先進的工藝和設(shè)備，力求做到工藝先進，流程順暢，設(shè)備選型合理，技術(shù)指標先進可行。畢業(yè)設(shè)計是工藝專業(yè)的學生在學完全部課程后，模擬工藝設(shè)計的基本內(nèi)容而進行的一次實際的訓練。它有助于培養(yǎng)學生綜合運用該學科基本理論、基本技能和專業(yè)知識，結(jié)合生產(chǎn)實際，提高分析和解決問題的能力，它有助于培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際，注重調(diào)查研究的良好作風，提高查閱文件資料，處理數(shù)據(jù)和識圖、繪圖技術(shù)水平，為今后的學習和工作打下良好的基礎(chǔ)。新型干法工藝是當代最具現(xiàn)代化、規(guī)?；乃嗌a(chǎn)方式，已被世界各國普遍采用，成為水泥生產(chǎn)技術(shù)的主流。通過技術(shù)攻關(guān)和科技創(chuàng)新，我國相繼完成了700～5000t/d的國產(chǎn)化裝備系列生產(chǎn)線的設(shè)計，主要經(jīng)濟技術(shù)指標達到了20世紀90年代國際先進水平。通過不斷技術(shù)創(chuàng)新，新型干法水泥工藝技術(shù)和裝備的開發(fā)已形成1000～8000t/d生產(chǎn)線系列，10000t/d的新型干法水泥生產(chǎn)線也已建成，我國的水泥生產(chǎn)已邁入新時代。我國已經(jīng)成為名副其實的水泥生產(chǎn)大國，但總體水平不高，不是水泥工業(yè)強國，仍需要在減少資源浪費和環(huán)境污染上下大功夫，以保證水泥行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此本設(shè)計就日產(chǎn)5000噸水泥孰料的低氮氧化合物排放的窯尾設(shè)計具有顯示現(xiàn)實的價值和意義。本設(shè)計是5000t/d熟料新型干法生產(chǎn)線窯尾（低氮氧化合物排放）部分的工藝設(shè)計，低NOx燃燒技術(shù)方法有三種：（1）空氣分級燃燒：空氣分級法是將燃燒用的空氣分階段送入，進行“缺氧燃燒”和“富氧燃盡”，使其避開溫度過高和大過剩空氣系數(shù)同時出現(xiàn)，降低NOx的生成。（2）燃料分級燃燒:燃料分級法是把燃料分為兩股或多股燃料流，這些燃料流經(jīng)過三個燃燒區(qū)發(fā)生燃燒反應(yīng),把80%-85%的燃料送入主燃燒區(qū)進行富氧燃燒，余下15%-20%經(jīng)主燃燒器上部送入再燃燒區(qū)，在空氣系數(shù)小于1的條件下進行缺氧燃燒，主燃燒區(qū)產(chǎn)生的NOx被還原，從而減少NOx的排放量；為減少不完全燃燒需加空氣進行燃盡。(3)煙氣再循環(huán)燃燒：煙氣再循環(huán)法是在鍋爐的空氣預熱器前抽取一部分低溫煙氣直接送入爐膛，或滲入一次或二次風中，降低氧濃度、火焰溫度，使NOx的生成受到抑制，降低NOx的排放，將部分低溫煙氣直接送入爐內(nèi)或與空氣(一次風或與二次風)混合后送入爐內(nèi)，因煙氣的吸熱和對氧濃度的稀釋作用，會降低燃燒速度和爐內(nèi)溫度，因而減少了熱力型NOx。水泥行業(yè)的氮氧化合物排放控制技術(shù)有三種:(1)爐內(nèi)燃燒控制：如低氮燃燒器（2）選擇性非催化還原（SNCR）技術(shù),即在高溫（900-1100℃）和沒有催化劑的情況下向水泥窯中噴氨或者尿素等含有氨基的還原劑（3）選擇性催化還原(SCR)技術(shù)，該法是工業(yè)上應(yīng)用最廣的一種脫銷技術(shù)，使用適當?shù)拇呋瘎谝欢l件下，用氨作為還原劑，使氮氧化合物轉(zhuǎn)為無害的氮氣和水蒸氣，該脫硝反應(yīng)的溫度一般為300-450℃，本設(shè)計采用技術(shù)較為成熟的SNCR技術(shù)，在入旋風筒之前增設(shè)多個噴射氨水作為還原劑，使氮氧化合物在900-1100攝氏度和沒有催化劑的情況下反應(yīng)生成氮氣和水，同時配合PYRO-JET型燃燒器和DD爐以及采用先進的實現(xiàn)低氮排放。第二章建廠基本資料2.1設(shè)計題目：5000t/d水泥熟料預分解窯窯尾（低氮氧化合物排放）工藝設(shè)計2.2建廠條件：（1）建廠地點：四川省（2）當?shù)貧庀筚Y料：①主導風向：西北風；②最大風速：9m/s；③全年最大降雨量：750mm；④日最大降雨量：300mm；⑤最大積雪：250mm；⑥全年最高溫度：40℃；⑦最低溫度：-14℃；⑧月平均溫度：最熱：30℃；最冷：-5℃。（3）廠址的自然條件：①廠區(qū)地形：平坦﹑無建筑物；②地耐力：200kpa。（4）礦山資源，各種原料燃料的來源、距離、數(shù)量及運輸方式：1.石灰石附近本礦山，本廠開采，儲量豐富皮帶運輸進廠2.粘土某礦場皮帶運輸進廠3.硫酸渣某礦場汽車運輸進廠4.石膏石膏廠汽車運輸進廠5.煤某煤礦廠火車運輸進廠6.礦渣某礦廠汽車運輸進廠7.電源水源：電源可靠，水源充足；8.交通運輸：交通便利，公路、鐵路臨近廠；9.產(chǎn)品供銷：供銷散裝60％，包裝40％，銷往省內(nèi)，銷路廣（5）全廠生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品各種標號:工廠生產(chǎn)熟料5000t/d，產(chǎn)品品種為42.5等級普通硅酸鹽水泥（P.O42.5）40%和42.5等級P．Ⅱ硅酸鹽水泥60%。2.3原料質(zhì)量要求：2.3.1水泥原料質(zhì)量要求原料的成分和性能直接影響配料、粉磨、煅燒和熟料的質(zhì)量，最終也影響水泥的質(zhì)量。水泥生產(chǎn)所需要的原材料主要有石灰質(zhì)原料，輔助原料以及校正原料，其中以碳酸鈣為主要成分的稱為石灰質(zhì)原料，包括有石灰?guī)r、泥灰?guī)r、白堊、貝殼等。它是水泥生產(chǎn)中用量最大的一種原料，一般生產(chǎn)1噸熟料約需1.2~1.3噸石灰質(zhì)干原料，傳統(tǒng)的水泥生產(chǎn)的輔助原料主要是粘土質(zhì)原料，粘土質(zhì)原料是含堿和堿土的鋁硅酸鹽，主要化學成分是SiO2，其次Al2O3，還有少量的Fe2O3。一般生產(chǎn)1噸熟料用0.3~0.4噸粘土質(zhì)原料。天然粘土原料有黃土、粘土、頁巖、泥巖等，校正原料是在石灰質(zhì)原料和粘土質(zhì)原料配合所得生料不能滿足方案要求時，所必須摻加的以補充缺少組分的原料，我國的粘土原料以及煤灰分中一般含氧化鋁較高，而氧化鐵不足，結(jié)合我國的實際情況為了滿足煅燒的要求，需要加入鐵質(zhì)校正原料。生產(chǎn)水泥的原料應(yīng)滿足以下工藝要求：(1)化學成分必須滿足配料的要求，以保證能制得成分合適的熟料，否則會使配料困難，甚至無法配料；(2)有害雜質(zhì)的含量應(yīng)盡量少，以利于工藝操作和提高水泥的質(zhì)量；(3)應(yīng)有良好的工藝性能，如易磨性、易燒性、熱穩(wěn)定性、易混合性等。2.3.2石膏和混合材因為不同石膏溶解速度不同，緩凝作用不同。如硬石膏比二水石膏溶解度大，但溶解速度慢，摻量要適當增加。一般硅酸鹽水泥、普通水泥中石膏摻量以SO3計，摻量為1.5%~2.5%。C3A含量高，石膏摻量應(yīng)相應(yīng)增加，反之則減少。熟料中SO3含量高時，要相應(yīng)減少石膏摻量。相同礦物組成的水泥，細度增大，比表面積增大，水化加快，應(yīng)適當增加石膏摻量?；旌喜牧喜煌鄵搅坎煌?。如混合材料為礦渣時，應(yīng)多摻石膏，因為石膏是礦渣的活性激發(fā)劑。水泥中堿含量高時，凝結(jié)速度加快，石膏應(yīng)適當多摻。本設(shè)計中使用的天然二水石膏化學成分如下：表2-1石膏化學成分表SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOSO3H2O石膏1.340.180.1431.750.9844.1719.69本設(shè)計的混合材采用礦渣，主要是生產(chǎn)42.5等級普通硅酸鹽水泥和42.5等級P．Ⅱ硅酸鹽水泥，所以加入的混合材主要為消耗?；郀t礦渣，這樣不僅提高水泥強度同時提高了水泥質(zhì)量，而且還減小了粒化高爐礦渣的量，降低了水泥成本。凡在高爐冶煉生鐵時，所得以硅酸鹽與硅鋁酸鹽為主要成分的熔融物，經(jīng)淬冷成粒后，即為粒化高爐礦渣，對于水泥工業(yè)中使用的礦渣主要要求其CaO、MgO、氟化物含量以及硫化物含量不超過國家標準的規(guī)定，并且要求其質(zhì)量系數(shù)（CaO、MgO、Al2O3三者質(zhì)量分數(shù)之和與SiO2、MnO、TiO2三者質(zhì)量分數(shù)之和的比值）不小于1.2。本設(shè)計中所用的礦渣化學成分如下：表2-2?；郀t礦渣（鑄鐵礦渣）的化學成分表礦渣類型SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSMnOTiO2質(zhì)量系數(shù)K鑄鐵礦渣38.298.140.6146.376.041.550.61——1.56注：礦渣的水分為15%2.4燃料品質(zhì)要求燃料品質(zhì)不僅影響煅燒過程，而且對孰料組成選擇有較大影響，我國水泥工業(yè)一般使用煤做為燃料，回轉(zhuǎn)窯水泥廠一般使用煙煤，發(fā)熱量高的優(yōu)質(zhì)燃料，其火焰溫度高，熟料KH值可高些，若燃料質(zhì)量差，除了火焰溫度低外，還會因煤灰的沉落不均勻，降低熟料質(zhì)量。(1)水分:水分是影響煤粉制備和燃燒的不利因素之一。對于燃燒，水分越高，煤粉滯后起燃越嚴重，相應(yīng)的熱耗增大。對于粉磨，則由于流動性變差，使其運輸、喂料不暢，粉磨困難，相應(yīng)的煤磨的產(chǎn)量降低和電耗會增加。生產(chǎn)中對煤粉的水分應(yīng)控制在2%以內(nèi)，本設(shè)計中使用的煙煤水分為1.00%.(2)揮發(fā)分：煤的固定碳和揮發(fā)分是可燃成分,揮發(fā)分低的煤不易著火，窯內(nèi)會出現(xiàn)較長的黑火頭，高溫帶比較集中，形成短焰急燃，孰料中中游離氧化鈣增加，強度下降，耐火襯料壽命縮短，反之，將使回轉(zhuǎn)窯中黑火頭縮短，易造成熱力分散，回轉(zhuǎn)窯用燃煤要求揮發(fā)物占18%-30%，綜合考慮燃料成本和技術(shù)條件，本設(shè)計中使用的煙煤揮發(fā)分為28.28.%。(3)灰分:煤的灰分是水泥工業(yè)用煤的主要指標之一，用煤作燃料時，煤的灰分將大部分或全部摻入孰料中，由于煤灰的摻入會使孰料飽和系數(shù)降低0.04-0.16，硅率降低0.05-0.20，鋁率提高0.05-0.30，因此，理論上在配料計算中應(yīng)該把煤灰作為一個原料組分考慮，如果灰分過高將導致煤的著火點后移，輻射傳熱效率下降;導致熟料顆粒的成分不均勻，從而影響窯熱工制度的穩(wěn)定和窯熟料產(chǎn)、質(zhì)量的提高。在新型干法中灰分一般要小于28%，煤灰分過高，熱值過低，不僅會降低預分解窯生產(chǎn)效率，同時造成燃料不完全燃燒，導致預分解系統(tǒng)黏結(jié)堵塞，降低熟料質(zhì)量嚴重后果。本設(shè)計中使用的煙煤灰分為20.86%。(4)熱值:對燃煤的熱值希望越高越好，可有效地提高發(fā)熱能力和煅燒溫度。熱值較低的煤使煅燒熟料的單位熱耗增加，同時窯的單位產(chǎn)量降低。因此對于預分解窯一般要求煤的干燥基低位發(fā)熱量大于20900kJ/kg煤。本設(shè)計使用的煤的低位發(fā)熱量為24321kJ/kg煤粉的煙煤。（5）固定碳：本設(shè)計中使用燃煤的固定碳占49.86%。(6)煤粉的細度:煤粉的細度直接影響火焰的長度及形狀。國內(nèi)生產(chǎn)、設(shè)計采用的煤粉細度，通常80μm篩余為8-10%，煤粉越細比表面積越大，與空氣中氧氣接觸的機會越多，燃燒速度快，燃燒越完全，單位時間放出的熱量也多，可以提高窯內(nèi)火焰的溫度；煤粉太粗時，黑火頭長，難著火，燃燒速度慢，火力不集中，燒成溫度低，太粗時也會造成煤灰的不均勻摻入。這些因素都會使熟料質(zhì)量降低，窯內(nèi)熱工制度不穩(wěn)定，操作困難。特別是當煤粉太細時，其自燃的幾率也增大。我們可以通過調(diào)整煤的細度來改變火焰的的形狀，以改變?nèi)紵^程和窯的操作條件，從而保證窯的生產(chǎn)能力。2.5熟料熱耗的選擇我國的預分解窯的熟料燒成熱耗一般為2950—3150kJ/kg熟料(水泥工藝學)，本設(shè)計選取3000kJ/kg。2.6生產(chǎn)方法和窯型的選擇為了降低能耗，提高產(chǎn)量的，本次設(shè)計選用的是新型干法生產(chǎn)方法，窯型選擇為窯外預分解窯。預分解窯是最新的水泥煅燒工藝，目前在國內(nèi)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，其特點如下[2](1)窯外預分解窯與其他窯型相比有許多優(yōu)點：①預分解窯熟料單位熱耗低，單機生產(chǎn)能力大，并可利用窯的余熱烘干物料。雖然其電耗略高，但其綜合能耗低于其他窯。②生產(chǎn)的熟料的質(zhì)量得到了保證，增強了新型干法生產(chǎn)時，原料及燃料的適應(yīng)性。③與產(chǎn)量相同的其他窯型相比，預分解窯的設(shè)備較輕，占地面積較小，其建設(shè)投資較省。④延長了窯的襯料壽命及運轉(zhuǎn)周期。⑤利于舊窯的技術(shù)改造，也有利于新窯的建造。⑥干法廠在環(huán)境污染方面有了很大的改善。(2)預分解窯也存在以下的不足：①廠內(nèi)高大建筑多，對地耐力要求較高，一般>25t/m2。②預分解窯對原燃料中堿、氯、硫含量也有一定的要求，含量高時易結(jié)皮。③預分解窯對生產(chǎn)管理人員的素質(zhì)要求較高。第三章配料計算與物料和主機平衡3.1配料計算：3.1.1原料原始數(shù)據(jù)3.1.1．1原、燃料化學成分表3-1原料的化分分析原料名稱LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3總和石灰石42.662.420.310.1953.130.57——99.28粘土5.2770.2514.725.481.410.920.0699.01鐵粉——34.473.530.09.1.0298.86煤灰——53.5235.344.464.791.190.0499.3原、燃料水分表3-2原、燃料水分表原料名稱石灰石粘土鐵粉煤粉水分1%0.8%12%1%煙煤的工業(yè)分析表3-3煤的工業(yè)分析及發(fā)熱量（%）組分WfAfVfFfQfD（kJ/kg）含量（%）1.0020.8628.2849.86243煙煤的元素分析表3-4該煤的元素分析（%）組分WyAyHySyOyNyCy含量（%）1.0020.864.290.489.171.4962.713.1.2水泥配料方案水泥的性能和質(zhì)量取決于熟料的礦物組成，而熟料的礦物組成取決于熟料的組分，熟料的組分又與生料的成分密切相關(guān)。因此，適合的生料成分是水泥生產(chǎn)的關(guān)鍵。通常，一種原料的成分很難滿足需要，必須將幾種原料按一定的比例混合，才能滿足煅燒熟料所用生料成分的要求。求各種原料配合比的過程叫做配料計算，配料計算的理論依據(jù)是物料平衡，即反應(yīng)物的總質(zhì)量等于生成物的總質(zhì)量，熟料組成確定后，即可根據(jù)所用原料進行配料計算，求出復合熟料組成的原料配合比。但是隨著溫度的升高，生料煅燒成孰料經(jīng)歷了生料干燥蒸發(fā)物理水，粘土礦物分解放出結(jié)晶水，有機物質(zhì)的分解揮發(fā)，碳酸鹽分解放出二氧化碳，液相出現(xiàn)使孰料燒成，因為有水分，二氧化碳以及某些物質(zhì)逸出，所以，配料計算時要采用同意基準。三個率值的選擇（1）KH：石灰石飽和系數(shù)，實際上表示了數(shù)料中與百分含量的比值，也就是孰料中氧化硅被氧化鈣飽和成硅酸三鈣的程度。在實際生產(chǎn)上硅酸鹽水泥的四個主要礦物中，氧化鋁和氧化鐵始終為氧化鈣所飽和，唯獨SiO2可能不完全被氧化鈣飽和生產(chǎn)，KH值一般波動在0.82-0.94之間。KH值越大，則硅酸鹽礦物中的比例越高，熟料強度越好，故提高KH值有利于水泥質(zhì)量，但KH值過高，熟料煅燒困難，必須延長煅燒時間，否則會出現(xiàn)較多f-,影響水泥安定性，同時窯的產(chǎn)量低，熱耗高，窯襯工作條件惡化。KH過低時，數(shù)料中含量增多，水泥強度發(fā)展緩慢，早期強度不高。（2）SM：硅率，表示熟料中酸性氧化物之間的關(guān)系，也表示孰料中硅酸鹽礦物（氧化硅）與溶劑礦物（氧化鋁、氧化鐵之和）的比例關(guān)系，相應(yīng)的反應(yīng)了熟料的質(zhì)量和易燒性。SM值一般波動在1.7-2.7之間。若SM值過高，則由于高溫液相量顯著減少，熟料煅燒困難，回轉(zhuǎn)窯不易掛窯皮，且不易形成，導致含量過多而熟料易粉化。但SM值過小，熟料因硅酸鹽礦物少而強度降低，而由于液相過多，窯內(nèi)易結(jié)圈，結(jié)大塊，影響窯的正常操作[14]。（3）IM：鋁率，表示熟料中Al2O3和的質(zhì)量比，IM值一般波動在0.8-1.7之間。若IM值越高，含量高，煅燒過程中液相黏度大，物料不易燒成，同時會使水泥凝結(jié)過快。但IM值過低，雖然液相黏度小，對形成有利，但燒結(jié)范圍窄，窯內(nèi)易結(jié)大塊，不利窯的操作。因此，選擇率值時，要創(chuàng)造條件適當提高KH值，又不可過高，并選擇與KH值相適應(yīng)的SM值和IM值。預分解窯硅酸鹽水泥熟料率值和熱耗的參考范圍[19]：KH：0.86~0.92；SM：2.2~2.6;IM:1.4~1.8，我國預分解窯現(xiàn)常用率值范圍為：KH：0.90-092；SM：2.6-2.8；IM：1.5-1.7本設(shè)計中充分考慮熟料的質(zhì)量和強度以及熟料的易燒性能以及根據(jù)回轉(zhuǎn)窯煅燒特點及國際先進經(jīng)驗，參考同類型廠家相關(guān)數(shù)據(jù)，采用“兩高一中”的的配料方案設(shè)定三率值為：KH=0.890；SM=2.6；IM=1.6,考慮到生產(chǎn)波動，孰料率值控制指標可定為：KH=0.89±0.02；SM=2.6±0.1；IM=1.6±.2煤灰摻入量的計算孰料中煤灰摻入量可按下式計算：式中q——熟料的熱耗（KJ/Kg熟料）；Aar——所選煤的灰分（%）；S——煤灰沉落率（%），本設(shè)計中選用帶電收塵的預分解窯；S=100%；Qnet,ar──煤的應(yīng)用基低位發(fā)熱量，KJ/Kg煤，本設(shè)計所用的煙煤應(yīng)用基低位發(fā)熱量為24321KJ/Kg。所以：GA=3000×20.86%×100/(24321×100)×100%=2.57%干燥原料配合比試配1、本設(shè)計中采用嘗試誤差法進行配料，第一次配料假設(shè)干燥原料的配合比如下：表3-5干燥原料適配配比（%）石灰石粘土鐵粉81.001632、生料的各化學成分計算如下：各原料帶入生粉中的各種單獨化學成分之和就等于生粉中該種化合物的含量，各原料配比×該原料化學成分中各氧化物含量之和，如：生粉中的SiO2的白分含量為：石灰石百分含量×石灰石中SiO2+粘土百分含量×粘土中SiO2+鐵粉百分含量×鐵粉中SiO2=81.00%×2.42+16%×70.25+3%×34.42=14.233，其他化學成份含量也用這樣的方法計算，料帶入白生料中各氧化物百分含量計算結(jié)果如下表：表3-6生料的化學成分（%）原料名稱配比LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3∑石灰石81.0034.5551.9600.2510.15443.0350.462——80.417粘土16.000.84311.2402.3550.8770.2260.1470.01015.882鐵粉3.00——1.0330.3461.4480.1060.0030.0302.966生粉10035.39814.2332.9522.47943.3670.6120.04099.0813、灼燒生料中化學成分的計算：如果不考慮生產(chǎn)損失，則干燥原料的質(zhì)量應(yīng)等于生料的質(zhì)量，生料的物理水蒸發(fā)以后處于干燥狀態(tài)，去掉燒失量以后，生料處于灼燒狀態(tài)，灼燒生料中各化學成分應(yīng)等于干燥生料除以（100-燒失量）x100%,既：灼燒生料=×生料中各氧化物含量如灼燒生料中氧化硅的含量=×14.233=22.031,灼燒生料中的其他氧化物的含量依次用這種計算方法的計算結(jié)果如下表：表3-7灼燒生料化學成分表氧化物SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3∑灼燒生料22.0314.5703.83767.1290.9470.06298.5764、熟料成分的計算：煤灰的摻入量在（1）中已經(jīng)計算出GA=2.57%那么灼燒生料配合比為100%-2.57%=97.43%在這個配合比下計算孰料中各氧化物化學成分由公式：熟料化學成分=灼燒生料中氧化物含量×（1-GA）+煤灰中相應(yīng)氧化物含量×GA即等于生料氧化物含量×97.43%+煤灰氧化物含量×2.57%，由此求得的孰料化學成分如下表3-8：5.該配合比下的熟料率值計算及礦物組成KH=（IM≧0.64）==0.86表3-8孰料的化學成分表項目比例SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3∑灼燒生料×（100-GA）97.4321.4084.4413.62965.2290.9200.06195.688煤灰成分×GA2.571.5151.0000.1260.1360.0340.0012.812熟料成分10022.9235.4413.85565.3650.9540.06298.600SM===2.47IM===1.41C3S==3.8×（3×0.858-2）×22.923%=50.00%C2S==8.60SiO2（1-KH）=8.60×22.923%×(1-0.858)=27.99%C3A==2.65×（5.441-0.64×3.855）%=7.88%C4AF==3.04×3.855%=11.72%KH值偏低，SM和IM也偏低，孰料礦物中C3S較低，說明石灰石質(zhì)原料摻量偏低，應(yīng)適當增加石灰石的配比。干燥原料配合比調(diào)整1、鑒于第一次配料結(jié)果石灰飽和系數(shù)偏低，C3S過少，C2S偏多，鋁率和硅率也有一定的偏差，現(xiàn)對原料配比進行如下調(diào)整：表3-9干燥原料調(diào)整配比（%）石灰石粘土鐵粉81.7815.902.322、生料的各化學成分計算：按照前面的計算方法得到原料帶入白生料中各氧化物百分含量結(jié)果如下3-10表：3、灼燒生料中化學成分計算：根據(jù)灼燒生料=×生料中各氧化物含量，灼燒生料中的其他氧化物的含量依次計算結(jié)果如下3-11表：表3-10調(diào)整配合比后生粉的化學成分（%）原料名稱配比LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3∑石灰石81.7834.8871.9790.2540.15543.4500.466——81.189粘土15.900.83811.172.3400.8720.2240.1460.01015.599鐵粉2.32——0.7980.2671.1200.0820.0020.0232.294生粉10035.72513.9472.8612.14743.7560.6140.03399.082表3-11調(diào)整配合比后灼燒生料化學成分表（%）氧化物SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3∑灼燒生料21.7004.4523.34068.0760.9560.05298.5764、熟料化學成分的計算：煤灰的摻入量GA=2.57%，灼燒生料配合比為100%-2.57%=97.17%由熟料化學成分=灼燒生料中氧化物含量×（1-GA）+煤灰中相應(yīng)氧化物含量×GA即等于生料氧化物含量×97.43%+煤灰氧化物含量×2.57%，由此求得的調(diào)整配合比后孰料化學成分如下3-12表：表3-12調(diào)整配合比孰料化學成分表（%）項目比例SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3∑灼燒生料×（100-GA）97.4321.1424.3383.25466.3260.9290.05096.039煤灰成分×GA2.571.3750.9080.1140.1240.0330.0012.555熟料成分10022.5175.2463.36866.4500.9620.05198.5945.調(diào)整配合比后的熟料率值計算及礦物組成KH=（IM≧0.64）==0.90SM===2.61IM===1.56C3S==3.8×（3×0.90-2）×22.517%=59.385%C2S==8.60SiO2（1-KH）=8.60×22.517%×(1-0.90)=19.754%C3A==2.65×（5.326-0.64×3.368）%=8.196%C4AF==3.04×3.368%=10.227%KH、SM和IM均能達到預定值，孰料礦物中各礦物組成也符合水泥孰料礦物要求，而且MgO和SO3也在控制范圍內(nèi)，說明該配合比是符合的設(shè)計要求的。生料濕原料配合比的計算：前面已經(jīng)確定石灰石水分為1%，粘土水分0.8%，鐵粉水分12%，濕原料=干原料×（M為各原料的含水量），計算結(jié)果如下表：表3-13生料濕原料質(zhì)量配合比濕原料石灰石粘土鐵粉濕原料質(zhì)量比82.6116.032.64將上述質(zhì)量比換算成百分比：∑=82.61+16.03+2.64=101.28濕石灰石=82.61÷101.28=81.57%濕黏土=16.03÷101.28=15.83%濕鐵粉=2.64÷101.28=2.60%生料配合比最終確定：表3-14生料最終配合比表濕原料石灰石粘土鐵粉干燥基配比81.7815.902.32濕原料配比81.5715.832.60理論熟料煤耗：===0.1234（kg煤/kg熟料）式中：q──熟料熱耗（KJ/Kg熟料）；Qnet,ar──燃料應(yīng)用基低位熱值，KJ/Kg燃料；──單位熟料燒成總?cè)剂狭?，Kg/Kg熟料。水泥中石膏的摻入量==4.75%式中d──水泥中石膏摻入量(%)。3.2物料平衡計算3.2.1燒成車間生產(chǎn)能力和工廠生產(chǎn)能力的計算通過物料平衡計算可得到各種原料、燃料、材料的需要量以及從原料進廠到成品出廠各生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要處理的物料量，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(shè)備選型以及堆場、儲庫等設(shè)施的規(guī)模。因而物料平衡計算是水泥廠設(shè)計必不可少的工藝計算內(nèi)容之一，是主機平衡與儲庫平衡計算的基礎(chǔ)與依據(jù)。窯的孰料產(chǎn)量是物料平衡的計算基準，當工廠規(guī)模以水泥年產(chǎn)量表示時，取孰料年產(chǎn)量為基準，這種方法稱為年平衡法，當工廠規(guī)模以孰料日產(chǎn)量表示時，取孰料周產(chǎn)量為基準，這種方法稱為周平衡法，本設(shè)計中采用周平衡法計算。計算所需原始數(shù)據(jù)：①熟料日產(chǎn)量：5000t/d②生料中各原料配合比：表3-15干燥原料調(diào)整配比（%）石灰石粘土鐵粉81.7815.902.32③物料天然水分：表3-17物料天然水分（%）物料名稱石灰石粘土鐵粉礦渣石膏煙煤天然水分(%)10.8121519.691④各種物料生產(chǎn)損失p:表3-18物料生成損失（%）生產(chǎn)損失石灰石粘土鐵粉生料石膏礦渣水泥煤（%）44443343⑤熟料熱耗：q=3000kJ/kg熟料⑥煤的應(yīng)用基低熱值：＝24321kJ/kg煤⑦石膏摻入量d=4.75%⑧根據(jù)GB175-2007規(guī)定，P.O水泥中混合材的摻入量為5%-20%，本設(shè)計中摻入的混合材為?；郀t礦渣，取其摻入量為15%；P.Ⅱ42.5水泥中可摻入不超過水泥質(zhì)量的5%的石灰石或?；郀t礦渣,本設(shè)計中摻入的高爐礦渣為4%；窯的基礎(chǔ)資料：設(shè)計中要求熟料日產(chǎn)量為5000噸，小時產(chǎn)量G=5000/24=208.5t/h，由經(jīng)驗公式G=1.5564Di3.0782得Di=4.4，根據(jù)相關(guān)資料選?。篖=70m，則長徑比L/Di=68/4.3=15.8m，根據(jù)經(jīng)驗值襯磚厚度選?。害?0.18，按經(jīng)驗4＜D≤5m,δ=0.18m(見《水泥工藝熱工設(shè)備》P109)則筒體外徑為：D=Di+2δ=4.4+2×0.18=4.8m綜合考慮，本設(shè)計采用峨勝水泥廠所用的回轉(zhuǎn)窯表3-19回轉(zhuǎn)窯參數(shù)窯規(guī)格設(shè)計產(chǎn)量(t/d)實際產(chǎn)量(t/h)功率(kw)φ4.8×745000208.5630額定電流額定轉(zhuǎn)數(shù)斜度總重1006A1500r/min4%844噸3、窯的臺數(shù)計算：標定熟料產(chǎn)量Qd=5000T/D，小時產(chǎn)量Qh=208.5t/h，本設(shè)計中所選的窯標定日產(chǎn)量為5000t/d熟料；則=208.5t/h。==1式中───窯的臺數(shù)；───要求的熟料日產(chǎn)量（t/d）；───所選窯的標定臺時產(chǎn)量（t/臺.時）；24───每日小時數(shù)。4、燒成系統(tǒng)的生產(chǎn)能力計算：熟料小時產(chǎn)量：=n·Qh,1=1×208.5t/h=208.5t/h熟料日產(chǎn)量：=24·=24×208.5t/h=5000t/d熟料周產(chǎn)量：=168=168×208.5=35000t/周孰料年產(chǎn)量：Qy=8760y=8760×0.81×208.5=1479400t/年式中：───窯的臺時產(chǎn)量（t/h）；───窯的日產(chǎn)量（t/d）；───窯的周產(chǎn)量（t/w）；168───每周小時數(shù)；Qy───窯的年產(chǎn)量（t/年）8760───每年小時數(shù)；y───窯的年利用率，預分解窯一般為0.8-0.82，本設(shè)計中y取0.815、工廠的生產(chǎn)能力計算：1、水泥小時產(chǎn)量計算：本次設(shè)計任務(wù)書規(guī)定的水泥品種有兩種，所用熟料相同，其中熟料分別：P.Ⅱ42.5、P.O42.5，兩種水泥各占40%和60%，因此水泥小時生產(chǎn)能力計算可先分別求出每種水泥的小時產(chǎn)量，然后計算水泥小時產(chǎn)量的總和。每種水泥小時產(chǎn)量：（P.O42.5）=×208.5×40%=99.8(t/h)(P.Ⅱ42.5)=×208.5×60%=131.6(t/h)水泥小時產(chǎn)量總和：=99.8+131.6=231.4(t/h)式中：───P.O42.5和P.Ⅱ42.5水泥的小時總產(chǎn)量（t/h）；，───分別表示P.O42.5和P.Ⅱ42.5水泥的小時產(chǎn)量（t/h）；，───分別表示水泥中石膏的摻入量（%）均為4.75%；，──分別表示P.O42.5和P.Ⅱ42.5水泥中混合材的摻入量（﹪）；=15%，=4%。───水泥的生產(chǎn)損失（%），一般取3%-5%，本設(shè)計中取4%（見金蓉蓉《水泥廠工藝設(shè)計概論》P38）。2、水泥日產(chǎn)量計算：（t/d）=24×231.4=5554（t/d）式中───P.O42.5和P.Ⅱ42.5水泥的小時總產(chǎn)量（t/h）；───水泥的日產(chǎn)量（t/d）；3、水泥周產(chǎn)量=168×231.4=38875（t/w）式中───水泥日產(chǎn)量(t/d)；───水泥周產(chǎn)量（t/w）；168───每周小時量。4、水泥年產(chǎn)量計算：=8760y=8760×0.81×231.4=1641922（t/年）式中───水泥的年產(chǎn)量（t/年）；y───窯的年利用率，本設(shè)計中采用懸浮預熱器窯，y取0.81───水泥的日產(chǎn)量（t/d）；3．2.2原、燃料消耗定額計算1、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：KT===1.512t/t熟料式中：KT──干生料理論消耗定額，t/t熟料；I──干生料的燒失量(%)；I=35.725S──煤灰摻入量,以熟料百分數(shù)表示(%)；S=2.83。（2）考慮煤灰摻入時，1t熟料的干生料消耗定額：===1.575(t/t熟料)

式中：K生──干生料消耗的定額（t/t熟料）；P生──干生料生產(chǎn)損失，一般有電收塵器時取3%~5%《水泥廠工藝設(shè)計概論》P40）本設(shè)計中取P生=4%（3）各種干原料的消耗定額：式中：K原──某干生料的消耗定額；K生──干生料消耗的定額（t/t熟料）；──干生料中該原料的配合比（%）。則：K石灰石=K生=1.575×81.78%=1.288(t/t熟料)K粘土=K生=1.575×15.90%=0.250(t/t熟料)K鐵粉=K生=1.575×2.32%=0.037(t/t熟料)2、干石膏消耗定額：=式中───干石膏消耗定額（Kg/Kg熟料）；───水泥中石膏摻入量（%），=4.75%；───水泥中混合材摻入量（%）；P.O42.5、P.Ⅱ42.5水泥混合材摻入量分別為=15%、=4%；───石膏生產(chǎn)損失（%），取3%(見王君偉《水泥工藝計算手冊》P78)則=×40%（P.O42.5）=×40%=0.024（Kg/Kg熟料）=×60%（P.Ⅱ42.5）=×60%=0.032（Kg/Kg熟料）=0.024+0.032=0.056（Kg/Kg熟料）3、干混合材消耗定額：=式中───干混合材消耗定額（Kg/Kg熟料）；───混合材生產(chǎn)損失（%），取3%(見王君偉《水泥工藝計算手冊》P78)───水泥中石膏摻入量（%），=4.75%；───水泥中混合材摻入量（%）；P.O42.5、P.Ⅱ42.5水泥混合材摻入量分別為=15%、=4%；=×40%（P.O42.5）=×40%=0.077（Kg/Kg熟料）=×60%（P.Ⅱ42.5）=×60%=0.027（Kg/Kg熟料）=0.077+0.027=0.104（Kg/Kg熟料）4．燒成用干煤消耗定額：Kf1=式中：Kf1——燒成用干煤消耗定額，Kg/Kg熟料；q——熟料燒成熱耗，KJ/Kg熟料；取3300Pf——煤的生產(chǎn)損失，%，一般取3%——干煤低位熱值，KJ/Kg干煤，本設(shè)計用煤熱值為24321。則：Kf1==0.127Kg/Kg熟料5．烘干用干煤消耗定額：（本設(shè)計主要是對混合材進行烘干處理）Kf2=×××=×××=0.00379kg/kg熟料式中：Kf1——燒成用干煤消耗定額，kg/kg熟料；Kf2——烘干用干煤消耗定額，kg/kg熟料；pf——煤的生產(chǎn)損失%，取3%。（見《水泥廠工藝設(shè)計概論》P40）Qnet.ar——煤的低位熱值，kJ/kg熟料，Qnet.ar=24321kJ/kg熟料；w1、w2——主要是?；郀t礦渣水分，分別表示該物料烘干前、后的水分，%，，分別為：15%、1%。q——熟料燒成熱耗，kJ/kg熟料，q=3000kJ/kg熟料；M濕——須烘干的濕物料量，t/周；M濕=100/(100-15)×35000=4282Q燒——燒成系統(tǒng)生產(chǎn)能力，t/周；取35000；q烘——蒸發(fā)1kg水分的熱耗量，kJ/kg水分，5150，參考《新型干法水泥廠工藝設(shè)計手冊》P113烘干機的熱工參數(shù)。6、各種干物料消耗定額換算為天然水分的濕物料消耗定額的計算：=（1）、===1.301（Kg/Kg熟料）（2）、===0.252（Kg/Kg熟料）（3）、===0.042（Kg/Kg熟料）（4）、===0.030（Kg/Kg熟料）===0.040（Kg/Kg熟料）（5）、===0.091（Kg/Kg熟料）===0.034（Kg/Kg熟料）（6）、===0.128（Kg/Kg熟料）===0.00382（Kg/Kg熟料）3.2.3原、燃料需要量的計算及物料平衡表1、生料每小時需要量：單位：（t/小時）①、干生料每小時需要量：單位：（t/小時）石灰石：G=208.5×1.288=268.55粘土：G=208.5×0.250=52.13鐵粉：G=208.5×0.037=7.71石膏：G1=208.5×0.024=5.00（P.O42.5）G2=208.5×0.032=6.67（P.Ⅱ42.5）混合材：G=208.5×0.077=16.05（P.O42.5）G=208.5×0.027=5.63（P.Ⅱ42.5）燒成用煤：G=208.5×0.127=26.48烘干用煤：G=208.5×0.00379=0.79②、濕生料每小時需要量：單位：（t/小時）石灰石：G=208.5×1.301=271.26粘土：G=208.5×0.252=52.54鐵粉：G=208.5×0.042=8.76石膏：G1=208.5×0.030=6.26（P.O42.5）G2=208.5×0.040=8.34（P.Ⅱ42.5）混合材：G1=208.5×0.091=18.97（P.O42.5）G2=208.5×0.034=7.09（P.Ⅱ42.5）燒成用煤：G=208.5×0.128=26.69烘干用煤：G=208.5×0.00382=0.80生料每日需要量：單位：（t/天）①、干生料每日需要量：單位：（t/天）石灰石：G=5000×1.288=6440粘土：G=5000×0.250=1250鐵粉：G=5000×0.037=185石膏：G1=5000×0.024=120（P.O42.5）G2=5000×0.032=160（P.Ⅱ42.5）混合材：G1=5000×0.077=385（P.O42.5）G2=5000×0.027=135（P.Ⅱ42.5）燒成用煤：G=5000×0.127=635烘干用煤：G=5000×0.00379=18.95②、濕生料每日需要量：單位：（t/天）石灰石：G=5000×1.301=6505粘土：G=5000×0.252=1260鐵粉：G=5000×0.042=210石膏：G1=5000×0.030=150（P.O42.5）G2=5000×0.040=200（P.Ⅱ42.5）混合材：G1=5000×0.091=455（P.O42.5）G2=5000×0.034=170（P.Ⅱ42.5）燒成用煤：G=5000×0.128=640烘干用煤：G=5000×0.00382=19生料每周需要量：單位：（t/周）①、干生料每周需要量：單位：（t/周）石灰石：G=5000×7×1.288=45080粘土：G=5000×7×0.250=8750鐵粉：G=5000×7×0.037=1295石膏：G1=5000×7×0.024=840（P.O42.5）G2=5000×7×0.032=1120（P.Ⅱ42.5）混合材：G1=5000×7×0.077=2695（P.O42.5）G2=5000×7×0.027=945（P.Ⅱ42.5）燒成用煤：G=5000×7×0.127=4445烘干用煤：G=5000×7×0.00379=133②、濕生料每周需要量：單位：（t/周）石灰石：G=5000×7×1.301=45535粘土：G=5000×7×0.252=8820鐵粉：G=5000×7×0.042=1470石膏：G1=5000×7×0.030=1050（P.O42.5）G2=5000×7×0.040=1400（P.Ⅱ42.5）混合材：G1=5000×7×0.091=3185（P.O42.5）G2=5000×7×0.034=1190（P.Ⅱ42.5）燒成用煤：G=5000×7×0.128=4480烘干用煤：G=5000×7×0.00382=134根據(jù)以上計算結(jié)果列出物料平衡表，平衡表列出如下：表3-20全廠物料平衡表原料名稱水分含量(%)生產(chǎn)損失(%)消耗定額(t/t熟料)物料平衡表(t)干料含天然水分料干料濕料小時日周小時日周12345678101112石灰石粘土鐵粉生料1.0041.2881.301268.55644045080271.266505455350.8040.2500.25252.131250875052.541260882012.0040.0370.0427.7118512958.762101470——41.5751.595328.56787555125332.56797555825石膏P.Ⅱ42.519.693.000.0320.0406.6716011208.342001400P.O42.519.693.000.0240.0305.001208406.261501050總量19.693.000.0560.07011.67280196014.603502450混合材P.Ⅱ42.515.003.000.0270.0345.631359457.091701190P.O42.515.003.000.0770.09116.05385269518.974553185總量15.003.000.1040.12521.58520364026.066254375熟料————————208.5500035000208.5500035000水泥P.Ⅱ42.54.00————131.6315822106131.6315822106P.O42.54.00————99.823951676599.8239516765燒成用煤1.003.000.1270.12829.19700490029.407054935烘干用煤1.003.000.003790.003820.7918.951330.8019106燃煤合計1.003.000.130790.1148229.98718.95503330.207245069注1：窯熟料產(chǎn)量：5000T/D；熟料熱耗3300kJ/kg；2：水泥品種設(shè)為40%的P.O42.5和60%的P.Ⅱ42.5兩種品種。3.3主機平衡與選型工藝設(shè)備的選型與主機平衡計算是按照配方、生產(chǎn)性質(zhì)、產(chǎn)量大小和工藝流程，選擇設(shè)備的形式，然后確定設(shè)備和規(guī)格大小，最后根據(jù)各工序的加工量和設(shè)備生產(chǎn)能力進行計算，確定所需設(shè)備臺數(shù)，是工廠設(shè)計的重要組成部分，3.3.1車間工作制度確定表3-17水泥廠主機工作制度表主機名稱每日運轉(zhuǎn)小時數(shù)（h/d）每周運轉(zhuǎn)小時數(shù)（h/w）生產(chǎn)周制生產(chǎn)班制石灰石破碎12726每日兩班，每班6h原煤破碎6366每日一班，每班6h石膏破碎6366每日一班，每班6h烘干機221547每日三班生料磨221547每日三班回轉(zhuǎn)窯241687每日三班煤磨221547每日三班水泥磨221547每日三班包裝機12847每日兩班，每班6h注：1.生產(chǎn)班制一欄，每班6h指主機運轉(zhuǎn)小時數(shù)，已經(jīng)扣除每班檢修時間2h。2.每日運轉(zhuǎn)時間為24h者，按每日三班，每班8h計算；每日運轉(zhuǎn)22h者，按扣除每日檢修時間2h計算。本次設(shè)計采用周平衡法，根據(jù)車間工作制度，定出主機每周運轉(zhuǎn)小時數(shù)，并根據(jù)物料周平衡量，求出該主機要求的小時產(chǎn)量：=式中───要求主機小時產(chǎn)量（t/h）；───物料周平衡量（t/周）；───主機每周運轉(zhuǎn)小時數(shù)。3.3.2主機選型1、石灰石破碎設(shè)備的選型在水泥生產(chǎn)過程中，將原、燃料進行破碎是為了便于運輸和儲存，同時有利于提高烘干和粉磨設(shè)備的工作效率。一般情況下，破碎系統(tǒng)可采用單段破碎，兩段破碎以及三段破碎。(1)、破碎機的選型本設(shè)計采用單段破碎系統(tǒng)，單段破碎系統(tǒng)一般用錘式破碎機和反擊式破碎機，石灰石破碎機要求小時產(chǎn)量：===632.43（t/h）式中───要求石灰石破碎機小時產(chǎn)量（t/h）；───濕物料周平衡量（t/周）；───石灰石破碎機每周運轉(zhuǎn)小時數(shù)。設(shè)計中綜合考慮到在投資和基建以及生產(chǎn)要求為，考慮每臺窯使用一臺石灰石破碎機，同時為了使石灰石經(jīng)過破碎后其入生料磨粒度小于25mm，因為錘式破碎機具有破碎比大，生產(chǎn)能力高，電耗低，結(jié)構(gòu)簡單，投資少等特點，從而選擇鄭州維科重工機械集團生產(chǎn)的的DLPC20.22-1型錘式破碎機，其詳細參數(shù)為：轉(zhuǎn)子尺寸?2018×2227,進料口尺寸2288×2460mm，最大進料粒度1000×1000×1500mm出料粒度≤25mm，臺時產(chǎn)量600-800t/h，所配電機型號YRKK560-6,電機功率800KW，設(shè)備重量120t。(百度，錘式破碎機，反擊式破碎機的技術(shù)參數(shù)，參數(shù)辭典，2010-11-27，中國廢舊物資網(wǎng))進料塊度,；同時配備重型板式喂料機，2300×10000mm，，喂料能力700~900t/h其主電機功率55kw(新型干法水泥鞏義設(shè)計手冊p96)。（2）、破碎機標定產(chǎn)量：本設(shè)計中石灰石要求小時產(chǎn)量為632.43650t/h，因此選定的主機標定產(chǎn)量為650t/h。（3）、石灰石破碎機每周實際運轉(zhuǎn)小時數(shù)為：=×=×72=70.05（h）<72(h)因此該型號的石灰石破碎設(shè)備能保證主機的正常運轉(zhuǎn)和生產(chǎn)要求。式中───主機標定臺時產(chǎn)量（t/h）；───主機臺數(shù)；───主機每周實際運轉(zhuǎn)小時數(shù)；───主機平衡計算時每周運轉(zhuǎn)小時數(shù)。2、原煤破碎機選型根據(jù)煤的周平衡物量和原煤破碎機的工作制度，計算出原煤破碎要求的小時產(chǎn)量：===140.81（t/h）式中───要求原煤破碎機小時產(chǎn)量（t/h）；───濕物料周平衡量（t/周）；───原煤破碎機每周運轉(zhuǎn)小時數(shù)。因此選擇鄭州中鼎大地機械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的PC1300×1200原煤破碎機，該破碎機進料粒度≤250mm,出料粒度≤19mm,生產(chǎn)能力80-200t/h,所配電機功率240KW,機重13600kg（007商務(wù)站，全球網(wǎng)上貿(mào)易平臺）。標定的小時產(chǎn)量為150t/h。原煤破碎機每周實際運轉(zhuǎn)小時數(shù)為：=×=×72=33.79（h）<36(h)因此該型號的原煤破碎設(shè)備能保證主機的正常運轉(zhuǎn)和生產(chǎn)要求。式中───主機標定臺時產(chǎn)量（t/h）；───主機臺數(shù)；───主機每周實際運轉(zhuǎn)小時數(shù)；───主機平衡計算時每周運轉(zhuǎn)小時數(shù)。3、石膏破碎機選型根據(jù)石膏的周平衡物量和原煤破碎機的工作制度，計算出石膏破碎要求的小時產(chǎn)量：===68.06（t/h）式中───要求石膏破碎機小時產(chǎn)量（t/h）；───濕物料周平衡量（t/周）；───石膏破碎機每周運轉(zhuǎn)小時數(shù)。因此選擇山東九昌重工科技有限公司生產(chǎn)的2PG0806型石膏破碎機，該破碎機要求進料粒度≤60mm,出料粒度可調(diào)0.5-30mm,生產(chǎn)能力10-100t/h,所配電機功率15×2KW（百度，技術(shù)支持全球五金網(wǎng)）。標定的小時產(chǎn)量為80t/h。石膏破碎機每周實際運轉(zhuǎn)小時數(shù)為：=×=×36=30.63（h）<36(h)因此該型號的石膏破碎設(shè)備能保證主機的正常運轉(zhuǎn)和生產(chǎn)要求。式中───主機標定臺時產(chǎn)量（t/h）；───主機臺數(shù)；───主機每周實際運轉(zhuǎn)小時數(shù)；───主機平衡計算時每周運轉(zhuǎn)小時數(shù)。4、礦渣烘干機選型本設(shè)計中主要烘干的物料是礦渣,這種物料的含水量為15%。因為水分含量高,所以烘干是必要的，水泥廠采用的單獨烘干設(shè)備有回轉(zhuǎn)式，懸浮式等，其中最常見的是回轉(zhuǎn)烘干機?；剞D(zhuǎn)烘干雖然烘干效率低，投資大，但對物料的適應(yīng)性強，可以烘干各種物料，且設(shè)備操作簡單可靠，故得到了普遍應(yīng)用。在烘干過程中礦渣由皮帶輸送機或斗式提升機送到料斗，然后經(jīng)料斗的加料機通過加料管道進入加料端。加料管道的斜度要大于物料的自然傾角，以便物料順利流入礦用烘干機內(nèi)。礦渣要求的小時產(chǎn)量：===28.41（t/h）式中───要求礦渣的小時產(chǎn)量（t/h）；───濕礦渣周平衡量（t/周）；───礦渣烘干機每周運轉(zhuǎn)小時數(shù)因此選擇河南宏基礦山機械有限公司生產(chǎn)的Φ3000×2000mm回轉(zhuǎn)烘干機1臺傾斜度3-5%，轉(zhuǎn)速1.5-5r/min，進氣溫≤800℃，功率55KW,生產(chǎn)能25-35t/h，重量78t。因為要求的礦渣烘干小時產(chǎn)量為28.41t/h，所以該礦渣烘干機小時產(chǎn)量標定為30t/h。礦渣回轉(zhuǎn)烘干機每周實際運轉(zhuǎn)小時數(shù)：=×=×154=145.84（h）<154（h）因此該型號的回轉(zhuǎn)烘干機能保證主機的正常運轉(zhuǎn)和生產(chǎn)要求。5、生料磨的選型選型：為了充分利用廢氣進行磨內(nèi)物料的烘干提高系統(tǒng)的自動化操作水平從而采用圈流立磨系統(tǒng)。立磨用于生料粉磨具有粉磨效率高、電耗低、烘干能