畢業(yè)設計日產(chǎn)5000T水泥生產(chǎn)線

1 洛陽理工學院材料科學與工程系 05104班畢業(yè)設計任務書 設計時間： 2008 年 04 月 28 日 2008 年 06 月 9 日 設計題目：日產(chǎn) 5000噸熟料水泥廠設計 重點車間：燒成窯尾 品種： P.O32.5 50% P.O42.5 50% 袋散比 :30%:70% 設計內(nèi)容及要求 : 一 . 總體設計 二 . 重點車間 1.熟料礦物組成設計及配料計算 1.工藝計算及設備選型 2.工藝平衡計算 2.車間工藝布置圖 3.生產(chǎn)工 藝流程圖 3.工藝設備表及定貨單編制 4.生產(chǎn)質(zhì)量控制系統(tǒng)說明 4.本設計評述及展望 5.全場平面布置圖 學生姓名 : 李新峰 班 級 : 05104 教研室主任： 指導教師 : 郭獻軍 系 主 任 : 2008年 4月 28日 2 目 錄 摘 要 . 5 ABSTRACT. 6 第一章 緒論 . 7 1.1 總體設計 1. 8 1.2 工藝設計的指導思想與原則： . 9 1.2.1 指導思想 .9 1.2.2 設計原則 2. 10 1.2.3 進行車間工藝布置時應注意的問題 2 . 11 1.3 廠址選擇 2： . 11 1.3.1 影響廠址選擇的主要因素 2:. 11 1.4 原燃材料分析： . 13 第二章 工藝計算 . 13 2.1. 配料計算 : . 14 2.1.1.設計內(nèi)容 : . 14 2.1.2原始數(shù)據(jù)： . 14 2.1.3 計算步驟： . 15 2.2 物料平衡 : . 20 2.2.1物料平衡計算的目的 . 20 2.2.2 燒成車間生產(chǎn)能力和工廠能力的計算 : . 21 2.3. 主機平衡 . 26 3 2.3.1石灰石破碎機選型 . 27 2.3.2 生料磨選型 . 27 2.3.3 窯外分解窯選型 . 29 2.3.4 煤磨選型 . 30 2.3.5 水泥磨機選型 . 31 2.3.6 石膏、沸石破碎的選型 . 32 2.3.7 包裝機選型 . 33 2.4 儲庫平衡 910 . 34 2.4.1石 灰石預均化堆場 . 35 2.4.2鐵粉、碎煤庫采用聯(lián)合堆棚 . 36 2.4.3 石膏庫 . 36 2.4.4 粉煤灰?guī)?. 36 2.4.5 生料庫 . 37 2.4.6 熟料庫 . 37 2.4.7 水泥庫 . 37 2.4.8 水泥包裝袋庫 . 37 2.4.9 成品庫 . 38 第三章 重點車間：燒成窯尾 . 41 3.1. 熟料燒成窯尾系統(tǒng)及其主機設備選型 . 41 3 .2 主要數(shù)據(jù)計算 . 42 3.2.1 生料料耗 . 42 3.2.2 預熱器飛灰量 . 42 3.2.3 出收塵器飛灰量 . 42 3.2.4 收塵器的收下灰量 . 42 3.2.5 實際料耗 . 42 3.2.6 預熱器喂料量 . 43 3.2.7 氣體量計算 . 43 3.2.8 窯尾排出廢氣量 . 44 4 3.2.9 三次風管抽風量 . 44 3.2.10 分解爐內(nèi)廢氣量 . 45 3.2.11 五級預熱器廢氣量 . 45 3.2.12 四級預熱器廢氣量 . 46 3.2.13 三級預熱器廢氣量 . 46 3.2.14 二級預熱器廢氣量 . 46 3.2.15 一級預熱器廢氣量 . 47 3.2.16 入高溫風機廢氣量 . 47 3.4. 確定預熱器型號 . 49 3.3. 生產(chǎn)質(zhì)量控制網(wǎng) . 54 本次設計評述與展望 . 55 致 謝 . 56 參考書目 . 57 附 錄一 . 58 5 日產(chǎn) 5000 噸熟料水泥廠設計 重點車間：燒成窯尾 摘 要 6 本次畢業(yè)設計的題目是設計一條日產(chǎn) 5000噸水泥熟料的新型干法水泥生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線年運轉(zhuǎn) 310天，水泥品種是 PO.32.5， PO.42.5水泥。 本次設計的主要內(nèi)容包括： 1. 廠址選擇和配料計算。 2. 生產(chǎn)過程和主機選型。 3. 計算和確定帶懸浮預熱器的新型回轉(zhuǎn)窯和懸浮預熱器的型號及規(guī)格，以及窯尾氣體平衡得計算 ,同時還編寫了全廠工藝 流程概述、全廠質(zhì)量控制表和本次畢業(yè)設計的評述及展望等。 4. 最后設計了整個水泥廠的工藝布局。 在本次設計中，還采用了一些新的工藝技術(shù)，例如：高效率立式磨和高效選粉機等。本次設計采用了利用窯尾熱廢氣預熱生料和粉煤灰的有效方法來降低系統(tǒng)熱耗。把篦冷機出來的多余熱氣體作為熱源來烘干粉煤灰。本次設計所有的工藝設備都能有效地降低系統(tǒng)熱耗 。 關(guān)鍵詞 ： 5000t/d 熟料生產(chǎn)線設計 新型干法 水泥 ABSTRACT The title of the graduating design is to construct a cement plant with 5000 tons per day production line the main production is 32.5P.O and 42.5P.O. The main content of this design is: 1. Selection of ratios and the calculating and of raw mixes. 2. Manufacturing process and selection of the main machines. 7 3. The phases of this design is to calculate and design preheated and pre-claimer and also the balancing of the main machines At the same time , I compose the summarization of technology flow for what factory and quality control of the whole factory and prospects of the design project for graduation ,etc.。 4. The last step of the design is the layout of the whole plant. In the design, some new technologies and techniques are introduced such as vertical spindle moll and high efficiency classifiers and acts. To reduce the total energy consumption an affection method is used to reuse the kiln exhausted gases to preheat raw materials and coals .The low temperature exhausted gases from the cooler is also used as thermal sources of the drier to dry puzzling, All these techniques are effective to reduce the total thermal consumption. KEY WORDS: Design on 5000 tons per day production line dry method Cement 第一章 緒論 8 水泥是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)原材料，水泥工業(yè)與經(jīng)濟建設密切相關(guān)，在未來相當長的時期內(nèi)，水泥仍將是人類社會的主要建筑材料。改革開放以來，我國水泥工業(yè)得到較快的發(fā)展，整體素質(zhì)明顯提高，產(chǎn)量已多年居世界第一位。黨的十七大提出了建設和諧社會的宏偉目標，提出了節(jié)能減排的要求，積極倡導大水泥吸收小水泥的政策， 以達到 “十一五”規(guī)劃中要求的“十一五”末萬元產(chǎn)值能耗下降 20%的目標。這對新型干法水泥的發(fā)展提 供了機遇也提出了挑戰(zhàn)。 本設計為 新型干法 5000t/d熟料 水泥廠設計 重點車間：燒成窯尾 ，燒成系統(tǒng)采用預分解 窯。 鑒于畢業(yè)設計是學生完成所有理論課和實驗實習課程后的一個教學環(huán)節(jié) ，是從事技術(shù)工作的一次技術(shù)演習。本人在設計過程中參考了水泥專業(yè)刊物上近幾年來提出的新的設計理論和計算方法，突出了畢業(yè)設計的先進性和研究性特點。 由于本人知識結(jié)構(gòu)和實際生產(chǎn)經(jīng)驗有限，在設計中難免有錯誤和欠缺之處，懇請各位老師同學批評指正。 1.1總體設計 1 任何工藝都有其特點，這些特點必然會貫穿在工大廠設計之中。水泥工業(yè)及水泥工廠設計的特點可概括如下： 1、水泥工業(yè)需用大量礦物原料 (如石灰石）等，因此水泥廠大都自行開采礦山，并靠近礦源 建廠。 2、產(chǎn)品（水泥） .燃料 (煤 )等物料運輸量大 ,且價格低 ,因此必然有良好的交通條件。 3、水泥工業(yè)能耗較大，燃料消耗和電耗較多。因此，在水泥廠設計中要注意確保能源供應，并充分重視節(jié)約能源的問題。 4、水泥廠采用的主機多屬重型設備，重量大，建構(gòu)筑物荷重也大。因此，一般要求在工程地質(zhì)條件良好的場地建廠。 9 5、水泥廠設備種類多，布置復雜。因此，工藝布置應同土建設計緊密結(jié)合。 6、水泥廠用水量大，且用水無衛(wèi)生要求。因此，一般水泥廠多建在遠離城市的地方，且自備水源。 7、水泥廠存在粉塵和噪音兩大污染。因此，設計時 必須加強收塵 .除塵措施，盡量搞好廠區(qū)綠化。 8、從發(fā)展來看，水泥工業(yè)的發(fā)展逐漸向大型化和自動化。因此在設計時，應盡量采用新技術(shù)、新方案，并要重點考慮節(jié)約能源。 從水泥廠的整個設計來說，工藝專業(yè)是主體，它的主要任務是確定工藝流程，進行工藝設備的選型和布置。但工廠設計是各專業(yè)共同完成的一個整體。因此，工藝設計與其它專業(yè)的設計有著密切的聯(lián)系，特別是工藝布置和其土建的關(guān)系更密切。生產(chǎn)設備的布置直接影響到建筑物的結(jié)構(gòu)型式和尺寸。因此，工藝人員只有與其他人員相互配合，共同研究，才能產(chǎn)生較好的設計方案。 1.2 工藝設 計的指導思想與原則： 1.2.1 指導思想 1、 貫徹 “ 生產(chǎn)可靠、技術(shù)先進、節(jié)省投資、提高效益 ” 的設計指導方針。以生產(chǎn)可靠為前提，盡可能采用先進的生產(chǎn)工藝和技術(shù)方案，以降低產(chǎn)品成本，取得較好的經(jīng)濟效益。 2、 充分挖掘和利用現(xiàn)有生產(chǎn)設施的潛力，以進一步發(fā)揮投資效益。 3、 汲取相類似項目的經(jīng)驗和教訓，確保實現(xiàn) “ 低投資、低成本、高可靠性、高效益 ” 的目標。 10 4、 選用國內(nèi)成熟、可靠、先進的技術(shù)和設備，除一些國內(nèi)制造提條件尚不成熟的關(guān)鍵設備，其余設備均采用國產(chǎn)，或引進技術(shù)、國內(nèi)制造的產(chǎn)品。 5、 重視節(jié)能，采用節(jié)能工藝過 程和國家推薦的節(jié)能機電設備，以降低產(chǎn)品成本。 6、 在滿足生產(chǎn)要求的前提下，以及充分考慮當?shù)貧庀髼l件，通過設備露天化布置，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設計等措施，降低土建工程造價。 7、 采用先進、可靠的 DCS 集散計算機控制系統(tǒng)，以達到高效、節(jié)能、穩(wěn)定生產(chǎn)、優(yōu)化控制的目的。并最大程度地減少操作崗位定員，以降低成本。 8、 貫徹執(zhí)行國家和地區(qū)對環(huán)保、勞動安全、工業(yè)衛(wèi)生、計量、消防等方面的有關(guān)現(xiàn)行規(guī)定和標準 。 1.2.2 設計原則 2 在新型干法水泥廠的設計中，建立采用先進技術(shù)，超前控制和連續(xù)生產(chǎn)的設計新概念，用技術(shù)創(chuàng)新來改造生 產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低投資，降低成本，利用三廢，追求工廠建成后的最大經(jīng)濟效益。 進行工廠總體布置設計時應注意 : 1、 應充分利用地形，適當選擇標高 , 減少土石方工程量 , 長形車間注意順著等高線布置 , 如地形變化大 , 應按生產(chǎn)流程利用地形來分段布置 2、 注意粉塵流向，揚塵點設在水泥廠的下風向，避免對其它車間發(fā)生影響。 3、 生產(chǎn)流程順暢，避免物料倒流 。 4、 各車間應設在有利于生產(chǎn)的適當位置，相關(guān)建構(gòu)物應盡可能相鄰或者接近。如原料車間應接近礦山來料的方向，水泥庫包裝車間，材料庫最好設計在進廠的鐵路專用線附近，壓 縮空氣機 .變電所及配電所最好在負荷的中心 ,修理車間 .材料庫及車間辦公室應設在與各車間聯(lián)系方便的位置。 11 5、 較大荷重的建構(gòu)筑物 ,如水泥庫、生料庫、熟料庫及大型設備基礎(chǔ)等 ,在滿足生產(chǎn)要求的前提下 ,盡量選擇在工程和地質(zhì)條件較好的地方。 6、 工廠布置要求集中緊湊，運輸簡捷方便，避免平面交叉。但也要注意防火 .采光 .通風的要求 ,在節(jié)約的原則下 ,適當?shù)仡櫲S的整齊 .美觀。 7、 盡量考慮本車間的發(fā)展余地，相鄰兩車間應向外側(cè)發(fā)展，水泥庫的發(fā)展應留在鐵路的盡頭方向，以減少擴建時對生產(chǎn)的影響。 1.2.3 進行車間工藝布置 時應注意的問題 2 1、 保證生產(chǎn)需要，例如磨頭倉有適當?shù)母叩痛笮?，回轉(zhuǎn)窯應有一定的斜度，設備操作開關(guān)和指示控制儀表應鄰近操作崗位。 2、 便于檢修，車間位置應有足夠的檢修面積和起重設備。 3、 安全措施，車間應有足夠?qū)挾鹊淖叩?，安全平臺和通道，并設置防爆閥和安全罩。 4、 便于施工，車間設計應考慮施工條件，考慮擴建。 5、 下雨作業(yè)，車間應考慮到防雨措施及設備在下雨天的工作情況。 6、 注意節(jié)約，盡量避免浪費。 1.3 廠址選擇 2： 工業(yè)企業(yè)及其所屬工人村場地選擇是工廠建設的重要環(huán)節(jié)。廠址選擇的合理與否，將直 接影響工廠建設的投資 .建設進度 ,同時也將長期影響工廠投產(chǎn)后的生產(chǎn) .管理和工廠今后的發(fā)展。因此，新建項目根據(jù)生產(chǎn)建筑要求，進行經(jīng)濟技術(shù)比較，抓住主要條件，認真做好廠址選擇的工作。 1.3.1 影響廠址選擇的主要因素 2: 1、 廠址要靠近主要原料基地。生產(chǎn)水泥的主要原料是石灰石和粘土（本設計中不采用粘土），故水泥廠應靠近石灰石礦山，以縮短石灰石運輸距離，方便采用經(jīng)濟可靠的運輸方式，以節(jié)約投資和運輸費用。但應注意廠區(qū)和住宅區(qū)不得建在有用礦藏上或處于爆破危險范圍內(nèi)。 12 2、 廠址有良好的交通條件。水泥生產(chǎn)因物料吞 吐量很大，故大中型水泥廠應力求靠近鐵路線，小型水泥廠靠近公路線，也應考慮敷設專用的有利地形，避免架橋和開通隧道。 3、 廠址盡量靠近水源。水泥廠是耗水量較大的企業(yè)，水源必須充足，水泥質(zhì)量合格，保證不間斷供水。 4、 廠址盡量靠近電源。水泥廠是耗電量很大的企業(yè)，故廠址最好靠近電力網(wǎng)，并有方便的供電條件和措施，以保證供電和減少輸電線路的投資。 5、 廠址應有足夠的建廠場地，但必須堅持貫徹國家節(jié)約用地方針政策，不占良田，少占良田，盡可能利用荒山野地。廠區(qū)應考慮有發(fā)展的可能，但不應過早占地。在工廠及礦山基建時，土石方的排 除不得有害于農(nóng)業(yè)，相反，應盡可能采取結(jié)合施工造田造地措施以支援農(nóng)業(yè)。 6、 廠址地形。廠址地形最好寬闊平坦，并稍帶傾斜，以利簡化工廠的豎向布置與減少平整場的土石方量，并利于排水。礦山、廠區(qū)和住宅區(qū)應盡可能布置在鐵路 .公路 .河流的同一側(cè)。 7、 工程地質(zhì)條件。應有良好的工程地質(zhì)條件，土壤深度在地下 1.52m處的耐力最好在于 200kpa以上 ,廠址下面要避免有用礦藏 ,沒有活斷層 ,并應盡量避免死斷層 ,溶洞 ,滑坡等 . 8、 廠址應有良好的水文地質(zhì)條件 .地下水位在地表以下 5m為好 ,且廠址不應處在水庫、堤壩附近的下游 .并應注 意地下水位對建廠的影響 .若廠址有淹沒的可能時 ,要考慮防洪措施 . 9、 廠址的選擇必須考慮工廠的雨水、污排出廠外的方便條件 ,并遵守環(huán)境保護衛(wèi)生規(guī)范 10、 選擇廠址是必須確定該地區(qū)的地震烈度 .一般 6度以下地區(qū)可不考慮防震措施 ,6 度以上地區(qū)要考慮設防震措施 ,9度以上地區(qū)不宜建廠 . 11、 廠址選擇中 .必須落實大件設備的運輸問題 . 12、 合理確定工人村建設場地 .一般將工人村設置在附近大城鎮(zhèn)工廠之間為好，盡量靠近工廠 . 13、 與其它方面的協(xié)作 ,最好有與臨近城鎮(zhèn)企業(yè)相互協(xié)作和充分利用各種生活設施的可能 .廠址不應跨越高壓輸電 路和各種工程管線 ,廠址應避開名勝、古跡、文物所在地 ,并應滿足飛機場的通訊設施和部隊駐地所要求的間距 . 13 綜上所述 ,在選擇廠址時需要同時考慮多方面的問題 ,而實際上卻很難找到各方都較理想的廠址 .因此必須在多方面綜合比較的基礎(chǔ)上加以選擇 ,從而得到相對而言較為理想的廠址 . 1.4 原燃材料分析： 石灰質(zhì)原料：石灰石中氧化鈣含量不低于 48%，石灰石中不含或少含粘土雜質(zhì)，為不影響水泥的安定性，石灰石中氧化鎂含量不大于 3.0%，為不影響煅燒和熟料質(zhì)量石灰石中堿含量應小于 1.0%。 粘土質(zhì)原料：為便于配料，要求粘土質(zhì)原料硅 率為 2.5 3.5，鋁率為1.5 3.0。同時，粘土中堿含量小于 4.0%，氧化鎂含量應小于 3.0%。 鐵質(zhì)校正原料：要求氧化鐵的含量大于 50%。 硅質(zhì)校正原料：要求氧化硅的含量大于 80%。 鋁質(zhì)校正原料：要求氧化鋁的含量大于 30%。 回轉(zhuǎn)窯用煙煤：要求干燥基灰分小于 28%；揮發(fā)分為 18 30%；低熱值大于 20934KJ/Kg熟料。 本次設計為四組分配料：石灰石、砂巖、粉煤灰、鐵粉。 石灰石氧化鈣平均含量為 52.0% ，屬于高品位石灰石，同時，石灰石中氧化鎂含量為小于 1.59%，雜質(zhì)含量為小于 1.06%，符合要求。 砂巖 SiO2含量為 93.1%， MgO含量為 0.36%，粉煤灰中 SiO2含量為 51.9%，MgO含量為 1.12%，砂巖的硅率、鋁率分別為 41.84、 0.98；粉煤灰的硅率、鋁率分別為 1.66、 3.04；兩者搭配可以達到粘土質(zhì)原料的要求，故兩者可代替粘土；鐵粉中氧化鐵含量為 51%，品位相當高，由此可見原料完全符合配料要求。同時用煤也滿足預分解窯要求，灰分為 24.20%（小于 28%），揮發(fā)分 23.85%（在 18% 30%之間），煤的熱值為 24485KJ/Kg煤（大于20900KJ/Kg 煤），故滿足 設計要求。 第二章 工藝計算 14 2.1.配料計算 : 2.1.1.設計內(nèi)容 : 畢業(yè)設計題目為 :新型干法水泥廠 5000t/d 總體工藝設計、重點車間： 5000t/d燒成窯尾系統(tǒng)工藝設計。 2.1.2原始數(shù)據(jù) ： (煤的工業(yè)分析 已轉(zhuǎn)化為空氣干燥基 )： 見表 2-1-1 表2-1-2 表 2-1-1配料設計所用的原燃料的化學成分（ %） 項目 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO2 合計 天然水分 石灰石 42 1.77 0.79 0.29 52 0.83 97.68 1.6 砂巖 1.1 93.1 0.67 0.62 0.71 0.36 96.56 0.06 鐵粉 1.02 39 1.9 51 3.3 1.8 98.02 1.5 粉煤灰 1.76 51.9 32.04 2.51 5.25 1.12 94.58 3 石膏 35 35 煤灰 54.2 31.19 4.32 3.52 1.56 94.79 表 2-1-2：煤的工業(yè)分析 項目 Mar Car Aar Var 發(fā)熱量Qnet ar kJ/kg 噸熟料熱耗 kJ/kg 100kg煤灰摻入量 % 煤灰沉降率 2 51.61 24.01 23.66 24485 2967.8 2.91 100% 15 2.1.3 計算步驟： 為了獲得較高的熟料強度，良好的物料易燒性以及易于控制生產(chǎn)，選擇適宜的熟料三率值是非常必要的。由于其牽涉到非線性方程的求解，用手工計算 需反復試湊，難以得到最優(yōu)解，而各種簡化計算方法不容易為大多數(shù)人掌握，一些專用的計算程序也難以滿足廣大水泥生產(chǎn)廠的要求。采用通用辦公軟件 Excel做配料計算，可直接通過表格計算求解，這種方法在普通個人微機上，幾秒鐘即可算得最優(yōu)解，操作簡便， 結(jié)果準確、極易推廣。本設計 配料計算參考用辦公軟件 Excel作配料計算（南京化工大學材料學院 簡淼夫，張薇水泥 2000 10） EXCEL電子表格在水泥配料中的應用（洛陽工業(yè)高等專科學校教務處 劉孟賀 孫孟樂 許茂偉洛陽工業(yè)高等?？茖W校學報第 11 卷第 2期 2001年 6 月） 用 Excel計算如下表 34： 1.建立原料化學成分表 表 2-1-3 表 2-1-4 2.建立計算表中各組分的配料表 表 2-1-5 在計算表格中填入設定的摻入量初值，在對應的各種組分的格 子中填入相應的計算公式，即可 得到相應的數(shù)值。如 在石灰石欄中 . SiO2和 Al2O3組分的單元格 C16和 D16 中分別填入下列公式： (C16)=C5*G16/$G$ 20 (D16)= D5*G16/$G$ 20 這表示用石灰石欄中 SiO2、 Al2O3組分等于乘以摻入量 G16，再除以生料總量 $G$ 20，即為生料中來自石 灰石的 SiO2 、 Al2O3組分的量。余下類推得生料和熟料中各 化學成分量的數(shù)值。 表中的生料化學成分數(shù)值為 4組分的累計值。灼燒生料值為減去燒失量、考慮配入煤灰后計算得出。熟料化學成分為灼燒生料化學成分加入煤灰化 學成分得出。 .3 在計算表中加入率值計算公式 ： 表 2-1-6率值目標量 在 C26、 D26 、 E26 加入率值計算公式 Sc FcAcCcKH 8.2 35.065.1 16 Fc Ac ScSMFcAcIM(C26) =(F23-1.65*D23-0.35*E23)/2.8/C23 (D26) =C23/(D23+E23) (E26) =D23/E23 4. 計算率值偏差和規(guī)劃求解 在 C27、 D27和 E27中計算率值目標值與計算值 的偏差絕對值，同 樣建立總量的目標值和偏差，在 C28 中填入三率值偏差和總量偏差的平方和。 C28 =C27*C27+D27*D27+E27*E27 然后在 Excel菜單中拉下工具 ,找到規(guī)劃求解后 ,用鼠標雙擊 . 設定目標單元格為率值偏差平方和單元 C28，設定可變單元格為各組分摻入量 $G$16$G$19，在約束條件中點擊相應率值單元設定率值誤差限 ,對應 KH1.38 1338 L=6.1F=6.1*3.31=20.19% 17 1450 L=3A+2.25F=3*5.3+2.25*3.31=23.35% 基本符合預分解窯 L=21% 24%范圍 如需調(diào)整三率值，只要在 C25、 D25、 E25 中輸入目標率值，重新規(guī)劃求解 即可 表 2-1-3 原料化學成分表 表 2-1-4 煤的工業(yè)分析 A B C D E F G H I 12 項目 Mar Car Aar Var 發(fā)熱量Qnet ar kJ/kg 噸熟料熱耗 kJ/kg 100kg煤灰摻入量 % 煤灰沉降率 13 2 51.61 24.01 23.66 24485 2967.8 2.91 100% A B C D E F G H I J 4 項目 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO2 合計 天然水分 5 石灰石 42 1.77 0.79 0.29 52 0.83 97.68 1.6 6 砂巖 1.1 93.1 0.67 0.62 0.71 0.36 96.56 0.06 7 鐵粉 1.02 39 1.9 51 3.3 1.8 98.02 1.5 8 粉煤灰 1.76 51.9 32.04 2.51 5.25 1.12 94.58 3 9 石膏 35 35 10 煤灰 54.2 31.19 4.32 3.52 1.56 94.79 18 表 2-1-5 配料計算表 A B C D E F G 15 項目 Loss SiO2 Al2O3 Fe 2O3 CaO 摻入量 % 16 石灰石 34.63087279 1.459443925 0.65139 0.239117931 42.87631869 82.45445903 17 砂巖 0.084017349 7.11092291 0.051174 0.047355233 0.05422938 7.637940827 18 鐵粉 0.033625284 1.285672641 0.062635 1.681264223 0.108787685 3.296596515 19 粉煤灰 0.119904458 3.535818957 2.182806 0.171000108 0.357669548 6.81275329 20 生料 34.86841988 13.39185843 2.948006 2.138737495 43.39700531 100 21 灼燒生料 19.96285841 4.394508 3.188154504 64.69066834 97.08977423 22 煤灰 1.577342368 0.907699 0.125721753 0.102439947 2.910225771 23 熟料 21.54020078 5.302207 3.313876257 64.79310828 100 19 表 2-1-6率值目標量 表 2-1-7礦物組成 F G H I J 24 礦物組成 C 3 S C 2 S C 3 A C 4 AF 25 計算值 59.75324291 16.67156775 8.43051467 10.07418382 表 2-1-8濕基配比 B C D 30 項 目 濕基用量 濕基配比 31 石灰石 83.79518194 82.3071 32 砂巖 7.642526343 7.50681 33 鐵粉 3.346798493 3.28736 34 粉煤灰 7.023457 6.89873 35 合計 101.8079638 100 B C D E 24 目標量 25 目標值 0.91 2.5 1.6 26 計算值 0.910002956 2.5 1.600001535 27 率值誤差 -2.95636E-06 8.8E-07 -1.53463E-06 28 方差 1.1875E-11 20 2.2 物料平衡 : 56物料平衡計算是質(zhì)量守恒定律在水泥工廠工藝設計中的具體應用。工藝設計之初，必須先進行物料平衡計算。 2.2.1物料平衡計算的目的 (1)計算出水泥工廠物料進廠和產(chǎn)品出廠的需要量和 生產(chǎn) 量 ； (2)作為工藝設計中選擇主機和輔機規(guī)格的依據(jù) ； (3)作為原料礦山開采和運輸設計的依據(jù) ； (4)作為廠內(nèi)外總圖運輸設計的依據(jù) ； (5)作為技術(shù)經(jīng)濟計算產(chǎn)品成本的依據(jù) ； (6)作為工廠原料、燃料以及其它材料供應量和工廠 產(chǎn)品出廠量建廠初期的參數(shù)。 物料平衡計算一般是以窯的生產(chǎn)能力 (t/t)為基準的，以此算出原料、燃料、生料、熟料、混合材料、水泥等物料的需要量或生產(chǎn)量。參考水泥廠工藝設計中物料平衡的計算方法（北京建筑材料工業(yè)學校硅工科 龔文虎 水泥技術(shù) 2000 .1）和水泥工廠工藝設計中物料平衡 計算的探討（袁振基水泥技術(shù) 2003.1）對所謂的 “ 內(nèi)摻法 ” 和 “ 外摻法 ” 的討論， “ 內(nèi)摻法 ” 在計算過程中以 “ 熟料 (%)+混合材料 (%)+石膏 (%)=100(%)水泥 ,另外以分別考慮一些生產(chǎn)損失為出發(fā)點。此種觀點以水泥廠工藝設計概論(1982年版 ,何俊元編 )和水泥廠工藝設計概論 (1993年版 ,金容容主編 )兩本高校教材為代表。 “ 外摻法 ” 在計算過程中以 “ 熟料 (%)+混合材料 (%)=100(%)水泥 ,石膏用量抵作水泥生產(chǎn)中所有的生產(chǎn)損失 ” 為出發(fā)點。此種觀點以水泥廠工藝設計手冊 上冊 (1976年版 )為 代表。兩篇論文都傾向 “ 外摻法 ” ，認為“ 內(nèi)摻法 ” 的計算基準不統(tǒng)一?；诖吮驹O計采用 “ 外摻法 ” 計算。 21 2.2.2 燒成車間生產(chǎn)能力和工廠能力的計算 : .1 NSP 窯規(guī)格的確定 2 .(1)NSP窯的直徑 要設計生產(chǎn)能力 5000t/d 熟料的回轉(zhuǎn)窯 由經(jīng)驗公式： G=53.5Di3.14 其中 G(t/t) 窯產(chǎn)量， Di為窯筒體有效內(nèi)徑（ m） )m(242.45.535 0 0 05.53GD 14.314.3i 取窯內(nèi)耐火磚的厚度 =200mm 則窯內(nèi)徑 D= 2iD =4.242+2 0.20=4.642(m) (2)NSP 窯的長度 將 Di =4.2 帶入經(jīng)驗公式 ： 2 . 3 2 8 0 . 6 8 0iG = 8 . 4 9 1 D L )m(. 0 6782.4491.85000491D.8GL 680.0328.2680.0 328.2i 考慮各個水泥設備公司提供的產(chǎn)品，初步確定窯的規(guī)格為 4.8m 72m 即 D=4.8米 L=72 米 2.NSP 窯產(chǎn)量的標定 （ 1）根據(jù)經(jīng)驗公式核準窯產(chǎn)量，將 Di =4.8米， L=72米代入 2 . 3 2 8 0 . 6 8 0iG = 8 . 4 9 1 D L =8.4914.8 2.38272 0.680 =5996t/t （ 2）根據(jù)生產(chǎn)實際 2006年 6月 26日投產(chǎn)的義馬煤業(yè)集團水泥有限責任公司的 5000t/t 生產(chǎn)線， 2005年投產(chǎn)的河南省鶴壁豫 鶴同力、洛陽黃河同力、新鄉(xiāng)平原同力，駐馬店豫龍同力 5000t/d水泥熟料新型水泥生產(chǎn)線，湖南瀏陽公司 5000t/d水泥熟料新型干法線均采用 4.8m72m 的回轉(zhuǎn)窯，且均超過設計產(chǎn)量 ?？紤]經(jīng)驗公式受數(shù)量、地域、工藝、時間限制，以及產(chǎn) 22 量受窯規(guī)格、原燃料、操作等影響極大，可以確定同類型窯的實際產(chǎn)量完全可以達到 5000t/d水泥熟料。 （ 3）確定窯的規(guī)格為 4.8m72m 的回轉(zhuǎn)窯熟料產(chǎn)量完全可以達到設計要求 5000t/t. 3.窯的臺時產(chǎn)量標定 采用年平衡法不直觀，不能一目了然，不能為主機 平衡計算創(chuàng)造方便條件。因主機一般是按周平衡的，所以采用周平衡法比較符合實際。 根據(jù)公式標定的產(chǎn)量和實際生產(chǎn)情況取標Q=5200t/t 窯的臺數(shù)按水泥工藝設計概論（ 1993版 金容容 主編） 3-12計算 : n=dQ/標Q=5000/5200=0.96(臺 ) 取 n=1 dQ 要求的熟料日產(chǎn)量 t/t n 窯的臺數(shù) 4.計算燒成系統(tǒng)的生產(chǎn)能力 ,計算按水泥工藝設計概論 3-6、 3-7 熟料小時產(chǎn)量 : hQ=n標Q/24=15200/24 (t/h)=216.7t/h 熟料日產(chǎn)量 : dQ=24標Q=24216.7=5200(t/t) 熟料周產(chǎn)量 : wQ=168標Q=168216.7=36405.6 (t/w) 5.工廠的生產(chǎn)能力 按水泥廠工藝設計概論 3-9、 3-10、 3-11 計算 石膏摻入量的計算 : 參考無機材料基礎(chǔ)（洛陽工業(yè)高等專科學校） ， 水泥中 SO3的控制范圍為 1.5% 2.5%,取 SO3含量為 2.2 %,由熟料帶入的 SO3量為 0.19%,則石膏摻加量 d=(2.2 -0.19)/35=5.74% 取 d=5.74%.水泥的生產(chǎn)損失 P=0.8% 6.原燃材料消耗定額的計算 (1).原料消耗定額 考慮煤灰摻入時， 1t 熟料的干生料理論消耗量 根據(jù)水泥廠工藝設計概論（ 1993版 金容容 主編） P-39 公式 3 15 ， KT=(100-S)/(100-I)=(100-2.91)/(100-34.87)=1.49t/t熟料 23 式中 KT 干生料理論消耗量 t/t 熟料 S 煤灰摻入量 % I 干生料的燒失量 % (2) 干生料消耗定額： 考慮生料生產(chǎn)時的損失：根據(jù)水泥廠工藝設計概論（ 1993 版 金容容 主編） P-40 式 3 17 K 生 100KT/（ 100-P生 ） =1001.49/(100 -0.8)=1.5 t/t 熟料 . K 生 干生料的消耗定額 t/t 熟料 P 生 生料的生產(chǎn)損失取 0.8 (3)各種干原料消耗定額 ： 由式 3 18： K 原石灰石 =K 生 X 1=1.582.45%=1.24 t/t 熟料 K 原砂巖 =K 生 X 2=1.57.64% =0.115 t/t 熟料 K 原鐵粉 =K 生 X 3=1.53.3% =0.0495t/t 熟料 K 原粉煤灰 =K 生 X 4=1.56.8% =0.102 t/t 熟料 (4) 干石膏消耗定額 參考水泥廠工藝設計中物料平衡的計算方法（北京建筑材料工業(yè)學校硅工科 龔文虎 水泥技術(shù) 2000 .1）提供的公式 edK d 100Kd 干石膏消耗定額 /熟料 t 水泥中石膏的摻入量 ,% e 水泥中混合材的摻入量 ,% 033.0%50*14100 74.55.32 dK /熟料 0 32.0%50101 00 74.55.42 dK /熟料 dK=Kd32.5+Kd42.5=0.033+0.032=0.065 /熟料 (5) 干混合材料消耗定額 5 24 eeKe 100 Ke 干混合材料消耗定額 /熟料 e 水泥中混合材的摻入量 ,% 08.0%50*141 00 145.32 eK /熟料 06.0%50*10100 105.42 eK /熟料 eK=5.32eK+5.42eK=0.14 /熟料 (6) 燒成用干煤消耗定額 根據(jù)水泥廠工藝設計概論（ 1993版 金容容 主編） P41 3-21 Kf1=)p-(1 0 0 *arQ n et q*1 0 0 f=)3100(*24485 8.2967*100 =0.125 /熟料 Kf1 燒成用干煤消耗定額 /熟料 q 熟料燒成熱耗 /熟料 Qnet ar 干煤低位熱值 pf 煤的生產(chǎn)損失 3% Kf1 濕 =1000.125/ （ 100-2） =0.128 /熟料 (7) 濕料消耗定額 K 濕料 =100K 干 /（ 100-原料水分） （ 3-23） K 濕石灰石 =1.24100/ （ 100-1.6） =1.26t/t熟料 K 濕砂巖 =0.115100/ （ 100-0.06） =0.115 t/t 熟料 K 濕鐵粉 =0.0495100/ （ 100-1.5） =0.05 t/t 熟料 K 濕粉煤灰 =0.102100/ （ 100-3） =0.105t/t熟料 K 濕石膏 =0.065100/ （ 100-0） =0.065 /熟料 K 濕混合材 =0.14100/ （ 100-3） =0.144 /熟料 25 表 2-2.1 物料平衡表 物料名 稱 天然水分 % 生產(chǎn)損失 % 消耗定額（ Kg/Kg熟料） 物料需要量（ T） 干料 濕料 干料 濕料 時 日 周 時 日 周 石灰石 1.6 0.8 1.24 1.26 268.708 6448.992 45142.944 273.042 6553.008 45871.056 砂巖 0.06 0.115 0.115 24.9205 598.092 4186.644 24.9205 598.092 4186.644 鐵粉 1.5 0.0495 0.05 10.72665 257.4396 1802.0772 10.835 260.04 1820.28 粉煤灰 3 0.102 0.105 22.1034 530.4816 12731.5584 22.7535 546.084 3822.588 生料 1.5 1.5 325.05 7801.2 54608.4 325.05 7801.2 54608.4 熟料 216.7 5200 36400 石膏 P.O32.5 0.033 0.033 7.1511 171.6264 1201.3848 P.O42.5 0.032 0.032 6.9344 166.4256 1164.9792 總量 2366.364 水泥 P.O32.5 133.92 3214.08 22498.56 P.O42.5 127.56 3061.44 21430.08 總量 43928.64 總煤量 2 3 0.125 0.128 27.0875 650.1 4550.7 33.4976 803.9424 5627.5968 混合材 P.O32.5 3 0.08 0.082 17.336 416.064 2912.448 17.7694 426.4656 2985.2592 P.O42.5 0.06 0.061 13.002 312.048 2184.336 13.2187 317.2488 2220.7416 26 2.3.主機平衡 在物料平衡計算選定車間工 作制度的基礎(chǔ)上 ,計算各車間主機要求的生產(chǎn)能力（要求主機小時產(chǎn)量） ,為選定各車間主機的型號、規(guī)格和臺數(shù)提供依據(jù) . 根據(jù)水泥廠工藝設計概論 （ 1993版 金容容 主編） P43 公式 3-27 Gn=Gw/H 式中 Gn 要求主機小時產(chǎn)量 Gw 物料周平衡量 H 主機每周運轉(zhuǎn)小時數(shù) 表 2-3-1 水泥廠主機每周運轉(zhuǎn)小時數(shù) 主機名稱 每日運轉(zhuǎn)時間h/日 每周運轉(zhuǎn)時間h/周 生產(chǎn)周制日 /周 生產(chǎn)班制 石灰石破碎機 12 14 72 84 7 每日兩班每班6 7小時 生料磨 22 154 7 三班 8小時 窯 24 168 7 三班 8小時 煤磨 20 140 7 三班 8小時 水泥磨 22 154 7 三班 8小時 包裝機 12 14 84 98 7 二班 67小時 石灰石破碎機要求小時產(chǎn)量 :GH=45871.056/（ 72 84） =637.1 546.09t/h 生料磨要求小時產(chǎn)量 : GH=54608.4/154=354.6 t/h 窯要求小時產(chǎn)量 : GH=36400/168=216.7 t/h 煤磨要求小時產(chǎn)量 : GH=5627.5968/140=40.2 t/h 水泥磨要求小時產(chǎn)量 :GH=（ 22498.56+21430.08） /154=285.25 t/h 包裝機要求小時產(chǎn)量 :GH=43928.6430%/ （ 84 98） =13178.59/（ 84 98） =156.89 134.48t/h 注：包裝按生產(chǎn)總量的 30%進行。 27 表 2-3-2 主機要求生產(chǎn)能力平衡表（按周平衡法 ） 主機名稱 周平衡量 臺數(shù) 主機每周運轉(zhuǎn)時間 要求主機小時產(chǎn)量 石灰石破碎機 45871.06 1 7284 637.1 546.09 生料磨 54608.4 1 154 354.6 回轉(zhuǎn)窯 36400 1 168 216.7 煤磨 5627.6 1 140 40.2 水泥磨 43928.64 2 154 285.25 包裝機 13178.59 2 8498 156.89 134.48 2.3.1石灰石破碎機選型 選型計算 : 破碎機要求產(chǎn)量 G1=637.1 546.09T/H 采用連續(xù)周三班制 . 根據(jù)原料開采粒度小于 1500mm，出料粒度小于 25mm，所需破碎物料為水分小于 1%的中硬石灰石，為簡化生產(chǎn)流程 ,選用高效能、大破碎比德國 KHD公司生產(chǎn)的（ HDS型）雙轉(zhuǎn)子錘式破碎機。 規(guī)格 :HDS18002070, 能力 :800T/H,配用功率 :2600 KW 或 2630KW, 入料小于 1500mm,出料小于等于 25 mm.（參考豫 鶴 同力水泥廠設備選型） 每周每臺運轉(zhuǎn)的小時數(shù) :H=45871.056/800=57.34h 工作制度為三班制 2.3.2 生料磨選型 生料磨要求產(chǎn)量度 G2=354.6T/H 生料磨選型計算 新型干法水泥廠在生料粉磨系統(tǒng)方面有兩種方案 :采用烘干兼粉磨的中卸磨和立磨 ,普遍認為球磨機對原料的適應性好 .設備 投資省 ,便于掌握操作 ,流程簡單 ,并有烘干功能 ,產(chǎn)品粒度級配合理 ,粉磨效率高等優(yōu)點 .海螺集團白馬山水泥廠 ,濟南建材集團三號線 ,吉林亞泰集團 ,雙陽二線都采 28 用這種系統(tǒng) ,但能耗較高 ,能量利用率低 .從節(jié)能降耗 ,簡化流程及設備大型化等發(fā)展來看 ,原料粉磨系統(tǒng)首選立磨 ,此系統(tǒng)流程簡單 ,設備布置緊湊 ,占地少 ,噪音小 ,電耗低 ,設備運轉(zhuǎn)率高 ,在粉磨砂巖等磨蝕性大的物料時 ,應控制游離石英含量不宜超過 4%. 綜合上所述考慮，并參考豫 鶴 同力水泥廠的原料粉磨設備的選型，本次設計選用德國 Polysius的第三代立磨，主要指標如下： 規(guī)格 : RMR57/28/555。 生產(chǎn)能力 : 400 t/h 允許入磨物料最大粒度 : 75mm 允許入磨物料最大水分 : 8% 成品細度 :80m篩篩余 12% 出磨物料水分 : 0.5% 磨盤直徑 : 5700mm 磨輥個數(shù) : 2 對 規(guī)格 :2800x820 mm 主電動機型號 : YRKK900-6(IP54/F) 額定功率 : 4200kW 轉(zhuǎn)速 : 994 r/min 電壓 : 10000 V 配套設備：（選粉機、旋風分離器、廢氣處理排風機、原料磨循環(huán)風機） 選粉機 : 型號 : SEPOL-555-RMR 選粉風量 : 930000m3/h 轉(zhuǎn)子直徑 : 5550mm 轉(zhuǎn)速