熟料新型干法水泥生產(chǎn)線畢業(yè)設計

1、 5000t/d熟料新型干法水泥生產(chǎn)線水泥粉磨摘 要本設計采用新型干法水泥生產(chǎn)工藝。設計包括廠址選擇、全廠布局、窯的選型、物料平衡計算、各生產(chǎn)車間工藝設計及主機選型、物料的儲存和均化、重點車間設計。主機設備選型包括原料粉磨采用立磨，熟料煅燒采用4.8×74m帶窯外分解回轉(zhuǎn)窯燒成系統(tǒng)，水泥粉磨采用帶輥壓機的預粉磨系統(tǒng)等。物料的儲存選擇了各種儲存設施，包括預均化堆場，堆棚以及各種儲存庫的選擇。重點車間水泥粉磨，采用的了輥壓機+v型選粉機+球磨機+0Sepa選粉機組成的聯(lián)合粉磨，提高水泥粉磨效率，降低電耗。關鍵字：水泥 新型干法生產(chǎn)工藝 水泥工藝設計 水泥粉磨5000t / d clink

2、er cement production line and cement grinding Abstract This design uses the new dry cement production process. Design, including site selection, the whole plant layout, selection of the kiln, the material balance calculations, the production workshop and host selection process design, material stora

3、ge and homogenization, focusing on plant design. Host selection of equipment, including the use of vertical mill grinding of raw materials, clinker using ¢ 4.8 × 74m rotary kiln with a kiln decomposition system, using pre-grinding cement grinding system with roller press and so on. Choose

4、a variety of storage materials storage facilities, including pre-homogenization yard, select the shed and various repository. Joint workshop focused on cement grinding, a roller press type separator + V-separator +Mill +0-Sepa classifier using the composition to improve the cement grinding efficienc

5、y and reduce power consumption. Keywords:The cement;NSP production technology: Cement process design;Cement grinding 緒論第1章 設計總論1.1設計任務在在江蘇省徐州市青龍山設計一條日產(chǎn)5000噸新型干法水泥生產(chǎn)線，重點車間為水泥粉磨。1.2建設的目的和意義水泥是建筑工業(yè)三大基本材料之一，使用廣，用量大，素有“建筑工業(yè)的糧食”之料，其單位質(zhì)量的能耗只有剛才的1/51/6，合金的1/25，比紅磚還底1/4，根據(jù)預測，本世紀的主要建筑材料，還將是水泥和混凝土，水泥的生產(chǎn)和研究仍然極為

6、重要。目前，我國水泥生產(chǎn)能力約為8.5億噸，產(chǎn)量和銷售量超過6億噸，占世界產(chǎn)量和銷售量的1/3左右，超過亞洲產(chǎn)量的50%，是名副其實的水泥生產(chǎn)和消耗大國。水泥行業(yè)不斷地進行規(guī)模擴張，其特點就是興建新型干法生產(chǎn)線。據(jù)報道，目前全國有700t/d以上的新型干法生產(chǎn)線188條，較2000年增長了86%；另有163條在建。預計“十五”期間，全國在建的163條新型干法生產(chǎn)將全部投產(chǎn)，屆時新型干法水泥熟料的生產(chǎn)能力將達到2.4億噸。水泥大量應用于工業(yè)、民用建筑、交通、城市建設、農(nóng)林、水利以及港口等工程，并制成各種形式的混凝土、鋼筋混凝土的構件和構筑物。而水泥管、水泥船等各種水泥制品在代鋼、代木方面，也越來

7、越顯示出技術經(jīng)濟上的優(yōu)越性。同時，也正是由于鋼筋混凝土、預應力鋼筋混凝土和鋼結(jié)構材料的混合應用，才使高層、超高層、大跨度等以及各種特殊結(jié)構功能的建筑物、構筑物的出現(xiàn)有了可能。此外，如宇航工業(yè)、核工業(yè)以及其他新型工業(yè)的建設，也需要各種無機非金屬材料，其中最為基本的則都是以水泥基為主的新型復合材料。因此，水泥工業(yè)的發(fā)展對保證國家建設計劃的順利進行，人民生活水平的提高，具有十分重要的意義。而且，其他領域的新技術，也必然會滲透到水泥工業(yè)中來，傳統(tǒng)的水泥工業(yè)勢必隨著科學技術的迅猛發(fā)展而帶來新的工藝變革和品種演變，應用領域比將有新的開拓，從而使其在國民經(jīng)濟中起到更為重要的作用。在徐州青龍山建廠符合經(jīng)濟發(fā)展

8、的趨勢奧，滿足水泥建廠的條件。青龍山礦區(qū)礦區(qū)儲量大，化學成分穩(wěn)定，開采條件好，礦石品位高，而且該地區(qū)交通運輸辨便利，電力、燃料、供水等條件好的優(yōu)點，是一個較理想的水泥原料生產(chǎn)基地，適于建廠。徐州市周圍緊鄰宿遷、連云港、淮安、宿州、商丘、棗莊、臨沂、濟寧、菏澤等十多個城市，周圍具有巨大的銷售市場，同時給當?shù)靥峁┝烁嗟木蜆I(yè)崗位。1.3建廠原始資料1.3.1原料資料1.石灰石：石灰石來自青龍山石灰石礦山，儲量B+C級5581.1萬噸。其中B級儲量為1713.6萬噸；2.粘土：粘土在石灰石礦山附近孔家村的粘土礦山，儲量：一級品250萬噸。二級品200萬噸。石灰石與粘土礦山的位置見“江蘇省銅山縣青龍山

9、地區(qū)地質(zhì)圖”。3.鐵礦：采用利國鐵礦尾砂，含約66%，含水量20%。4礦渣（混合材）：徐州鋼鐵廠堿性礦渣；含水量15%。其化學成分如表1-1。表1-1 徐州鋼鐵廠礦渣化學成分成分 32.7812.000.6543.1610.7899.37 15.005.石膏：青海產(chǎn)石膏，其為40%，水分少量，塊度<200毫米6.燃料:權臺煤礦煙煤:易磨性系數(shù)1.36，塊度<20毫米7.電源：從彭場變電所接線進廠，35KV8.水源：可采用地下水或不牢河水 9.交通：見“青龍山礦區(qū)交通位置圖”。鐵路可在茅村車站或前亭車站與津浦線接軌。10.原料化學成分：見表1-2，表1-311.煙煤及無煙煤工業(yè)分析：

10、見表1-4，表1-5。1.3.2原料化學成分表1-2原料化學成分名稱燒矢量其他合計石灰石52.902.460.410.411.0643.00100.24粘土1.1568.5414.025.561.414.9195.59鐵礦1.1621.637.9566.000.353.53100.82煤灰2.0848.1037.915.080.98.1.402.3595.88表1-3原料水分石灰石粘土鐵粉115權臺煤礦煙煤資料如下：表1-4權臺煤工業(yè)分析% 10.0025.7125.7145.33 21884.4 J/Kg合計% 57.01 3.90 1.350.44 8.3418.96 10.00 100.

11、00表1-5權臺煤元素分析1.3.3氣象、水文、工程地質(zhì)情況1.3.3.1礦區(qū)氣象1. 氣溫：絕對最低溫度：-22.6，絕對最高溫度：40.6，平均氣溫：14。2. 降雨量：年平均降雨量：689.9mm，最大月降雨量：445.6mm,（雨量主要集中在68月份）。3. 相對濕度：最高：100，最低：14，平均：72。4. 最大凍土深度：24cm5. 最大積雪深度：22.5cm6. 風向：本地區(qū)風向年頻率見“風向玫瑰圖”。夏季多東南東風向。最大風速19.3m/s1.3.3.2水文、工程地質(zhì)材料1. 洪水位最大標高：海拔33.58米（1963年9月8日），該地區(qū)水利部門下達設計指標為34米。2. 經(jīng)

12、鉆孔勘探未發(fā)現(xiàn)融洞、裂隙和斷層。3. 地震級數(shù)：國家地震局、武漢地震大隊71年67調(diào)查，該地區(qū)幾十年內(nèi)地震烈度定為7度。1.3.3.3附圖及附件“江蘇省銅山縣青龍山地區(qū)地形圖”1:10000，見附錄。1.3.4江蘇省銅山縣青龍山石灰石礦區(qū)地質(zhì)評價報告（摘要）1.3.4.1礦區(qū)概述青龍山石灰石礦區(qū)位于徐州市東北14公里，屬銅山縣茅村公社管轄。津浦鐵路在礦區(qū)東部通過，相距兩公里余。茅村至柳新公路經(jīng)過礦區(qū)南緣，交通十分方便。礦區(qū)西南有王莊、龐莊煤礦，東有權臺煤礦，相距約在十一公里。3.5萬11萬伏高壓輸電線在礦區(qū)南東35公里處通過。礦區(qū)南緣有經(jīng)過水文勘測的豐富地下水源?？梢姷V山經(jīng)濟地理情況很好。礦區(qū)

13、地形屬低山丘陵，青龍山最高海拔標高138米，相對標高106米左右，山體呈攏狀沿北東方向分布，東坡較陡，坡角2060度；西坡較緩，坡角1540度，山壟間洼地地面標高3235米，浮土厚度0.519米。礦區(qū)南緣有不勞河流經(jīng)，河床寬150300米。水深0.73米。屬季節(jié)性河流。枯水位標高25.60米。歷年洪水水位最大標高33.58米（63年9月8日）。最近幾年人工開挖，河床加寬加深，在其南3公里已修成京杭大運河，可能這行船、京杭大運河在蘭家壩筑有節(jié)制閘，近年不勞河最高洪水水位為32.73米。1.3.4.2礦區(qū)地質(zhì)：1. 礦體分布礦區(qū)水泥原料石灰石系中寒武夏組鮞狀灰?guī)r、薄層灰?guī)r和快狀灰?guī)r相間分布、共有五

14、層組成，構成青龍山主體。下寒武統(tǒng)饅頭組紫紅色云母質(zhì)砂巖和泥灰?guī)r。在青龍山東坡下緣一帶分布、構成礦體底版。上寒武統(tǒng)炒米店組薄層灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r及薄層竹葉狀灰?guī)r相間分布在礦區(qū)西南角和礦區(qū)西北角，構成礦層之頂板。第四系灰黑色亞粘土、灰黃色亞粘土分布在青龍山東西兩側(cè)之川里湖、劉武湖洼地中及不牢河以南山前平地寧，為湖沼相沉積。山坡腳處堆積少量坡積紅土。2.礦石質(zhì)量：礦區(qū)中寒武統(tǒng)張夏組石灰?guī)r氧化鈣含量大多在51%53%。僅個別樣品氧化鈣含量為49%。氧化鎂含量多在0.51.3%。而以1%左右為多，僅第四層白云質(zhì)鮞狀灰?guī)r在青龍山北部這一段氧化鎂含量高、變化大。最高達5.21%，最低為2.06%，平均達3.58

15、%。（未圈入礦體）。其他地段只個別樣品氧化鎂含量大于2.5%。但沿走向伸延不大、呈小透鏡體產(chǎn)出。由于山坡角大于地層傾角，部分勘探線可在山西坡沿傾向控制礦層。如第三層灰?guī)r，其氧化鎂在11.5%，說明沿傾向是穩(wěn)定的。石灰?guī)r寧、及含量極小，僅含0.010.04；為0.000.004%，為0.0090.15%。都符合水泥生產(chǎn)要求。1.3.4.3儲量計算：1.石灰石礦石的工業(yè)指標：根據(jù)礦區(qū)實際情況確定其技術指標為：a、最低儲量計算標高采用該地區(qū)地平面標高32米（歷年來未被水淹沒）b、開采場邊坡角采用 600 ，由于礦山為一整體，大部分在開采時可完全采完，故在這些地段不考慮邊坡角。c、儲量計算參數(shù)的確定：

16、、石灰石氧化鎂含量不大于2.5%，氧化鈣大于48%者劃為礦石。、礦石體重：經(jīng)大小體重測定其范圍在2.642.691噸/米22.經(jīng)過計算求得 C1級貯量 6503萬噸，C2級貯量 2985萬噸1.3.4.4結(jié)束語1.礦床中寒武統(tǒng)海相陸臺型沉淀、構造簡單、地層傾角平緩，一般為150250。其工業(yè)類型屬穩(wěn)定的傾斜層狀礦床。2.礦石質(zhì)量良好，化學成分穩(wěn)定，一般氧化鈣含量多在52%以上，氧化鎂含量多低于1.5%，其他有害雜質(zhì)含量甚低，礦石中未發(fā)現(xiàn)游離二氧化硅及其礦物。3.礦床儲量大，已探明的C1+C2級儲量9488萬噸（其中C2級6503萬噸）。所探明的儲量和工作程度完全可滿足銅山縣辦水泥廠的要求，對于

17、建設年產(chǎn)50萬噸以上的大型水泥廠，就其探明的儲量來說也可滿足百年以上。4.礦山開采條件好、礦層連續(xù)穩(wěn)定，基本無蓋層和非礦夾層，礦石物理機械性能好，礦床體位于地下水面以上，因此適合于大規(guī)模露天開采。 5.水文隊在礦山附近為徐州發(fā)電廠尋找地下水源查明礦區(qū)南緣之不牢河為一北一西一南方向斷裂帶，蘊藏豐富的地下水。臨近礦區(qū)有TM1、TM2、TM3、TM4、TM5五個供水孔，最大涌水量：TM1：262300噸/小時，最近的TM4涌水量為180210噸/小時，孔口除TM2外，都下管封存。經(jīng)化驗水質(zhì)良好。據(jù)此完全能滿足水泥生產(chǎn)用水要求。綜上所述，青龍山石灰?guī)r具有儲量大，質(zhì)量好，交通方便，電力、燃料、供水等經(jīng)濟

18、條件好，開采容易等特點，是一個比較理想的水泥原料基地。對青龍山礦區(qū)礦石礦石物理性質(zhì)實驗如表1-6所示：表1-6 礦石物理性質(zhì)實驗數(shù)據(jù)巖石名稱數(shù)值抗壓強度（kg/cm）耐磨強度（g/cm）比重（t/m）體重（t/m）抗剪斷強度垂直（風干）垂直（風干）平行（風干）內(nèi)摩擦角a凝聚力（kg/cm）鮞狀灰?guī)r平均值最大值最小值93010108109309606802.602.7322.62400215致密塊狀灰?guī)r平均值最大值最小值134014501180101010609501.7327.32.68390225對青龍山礦區(qū)礦石體重測試如表1-7所示：表1-7 礦石體重測試結(jié)果表樣品編號巖石名稱空中稱重（g

19、）水中稱重（g）排水重量（g）體重 t/m1鮞狀灰?guī)r8450531031402.6912鮞狀灰?guī)r296.2185.9110.32.6853薄層灰?guī)r136.885.451.42.6614塊狀灰?guī)r12600792546752.6955塊狀灰?guī)r13684.551.52.6406塊狀灰?guī)r75.446.928.52.6457生物碎屑108.667.740.92.6558灰?guī)r80.853.027.82.900平均2.67說明：1號為鮞狀灰?guī)r大體重樣4號為塊狀灰?guī)r大體重樣8號無代表性未參加平均體重計算表表1-8 青龍山附近水文孔成果表項目孔號結(jié)果TM1TM2TM3TM4TM5水文地質(zhì)孔深（m）水位埋深（m）

20、實際降深（m）實際涌水量（t/h）推斷降深（m）推斷涌水量（t/h）220.961.131.9233.6015.20262-300270.760.942.84110.3015.20255-290270.280.492.7276.315.20180-210225.191.035.6514.815.20154-182233.212.151.3548.215.20160-175物理性質(zhì)顏色嗅味口味渾濁度沉淀物無色無嗅無味有黃色沉淀1.3.5礦區(qū)開采情況礦山開采條件好、礦層連續(xù)穩(wěn)定，基本無蓋層和非礦夾層，礦石物理機械性能好。礦床位于地下水面以上，因此適合于大規(guī)模露天開采。1.4廠址選擇1.4.1廠址選

21、擇概述廠址選擇工作,一般是按廠址選擇不同階段的要求,提出工程水文地質(zhì)初勘、地形測量(1:1000或1:2000)、環(huán)境影響初評、廠外交通、供電、供水、供汽、供油方案以及資源勘探報告（或詳細的地質(zhì)資料）等。具備以上條件后，由籌建單位（或省、市、自治區(qū)建材主管部門）組織各有關部門進行廠址預選工作?？尚行詧蟾婢幹茊挝粦鶕?jù)項目建設和生產(chǎn)的各項要求進行技術、經(jīng)濟與社會諸因素的全面分析論證，經(jīng)多方面比較后，推薦最佳廠址方案和后備廠址方案以及生活區(qū)位置，提出廠址選擇報告，報主管部門。主管部門在審批可行性報告時最終審定廠址。另外，在進行廠址選擇時，必須考慮下列各項因素：1、廠址靠近主要原料基地。2、廠址靠近

22、鐵路接軌車站。3、在有水運條件的地區(qū)，應盡量考慮利用水運及建造碼頭的可能性。同時，廠址最好靠近主航道的一側(cè)。4、廠址盡量靠近水源。5、廠址盡量靠近電源。6、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、少占農(nóng)田，盡可能利用荒山野地。7、廠址地形。8、工程地質(zhì)條件。9、水文地質(zhì)條件。10、雨水、污水排出的問題。11、地震。12、大件設備的運輸。13、合理確定工人村建設場地。14、與其他方面的協(xié)作。1.4.2選址方案選址方案如表1-9所示：表1-9 選址方案項目A方案B方案地理位置石灰石礦山東北側(cè)石灰石礦山南側(cè)燃料供應由礦區(qū)東部權臺煤礦供給由礦區(qū)南部王莊、龐莊煤礦供給交通條

23、件在茅村車站與津浦接軌，但鐵路線較B址遠約35公里在茅村與津浦線接軌原料來源臨近石灰石礦山臨近石灰石礦山，但距粘土較A址遠電源彭場變電所接線進廠彭場變電所接線進廠水源地下河水南不牢河水礦山爆破安全性不受影響不受影響建廠面積面積較B址大面積較A址小工程地質(zhì)條件良好良好污染情況對廠前區(qū)、生活區(qū)污染小對廠前區(qū)、生活區(qū)污染嚴重地形有一定坡度地形平坦洪水影響不受洪水威脅不受洪水威脅從以上比較情況可見，A址處具有礦山儲量大，化學成分穩(wěn)定，開采條件好，礦山品位高，交通便利，電力燃料、供水條件好的優(yōu)點，所以選擇A址合適。1.5 生產(chǎn)方法選擇及窯的選型1.5.1 生產(chǎn)方法的選擇2007 年 我國水泥產(chǎn)量已達13

24、.6億頓，其中新型干法水泥占55%2008年已達到60%,2009年全國水泥產(chǎn)量16.3億噸，新型干法水泥比重已接近65%，預計2010年將達到70%。可見國家大力發(fā)展先進的新型干法水泥，所以本廠采用新型干法水泥生產(chǎn)，即窯外分解系統(tǒng)。1.5.2 窯選型的意義水泥廠設計過程中，當窯型與格一旦確定之后，窯產(chǎn)量是選擇生產(chǎn)系統(tǒng)設備，計算工廠的燒成能力，和熟料年產(chǎn)量的依據(jù)，同類窯在不同的生產(chǎn)條件下，其產(chǎn)量差異相當大，即使同一規(guī)格的窯，由于煅燒制度不同，產(chǎn)量也有較大的差異。窯產(chǎn)量應該是工廠生產(chǎn)能力的限制因素，在窯以前的所有生產(chǎn)車間的生產(chǎn)能力，均以窯的產(chǎn)量依據(jù)進行計算。窯產(chǎn)量標定過高或過低，均獎產(chǎn)生不良后果

25、，如標定過高生產(chǎn)中窯長期達不到設定產(chǎn)量，則浪費輔助設備的生產(chǎn)能力，降低工廠的經(jīng)濟效益；如果標定過低，生產(chǎn)中，窯產(chǎn)量大大超過設計產(chǎn)量，不僅使建廠經(jīng)濟效益降低，而且由于配套其它設備的生產(chǎn)能力限制，窯本身的生產(chǎn)能力也得不到正常的發(fā)揮。1.5.3 窯型的選型計算根據(jù)新型干法水泥廠設備選型使用手冊P399確定生產(chǎn)能力為日產(chǎn)5000t的熟料預分解回轉(zhuǎn)窯筒體的尺寸。1. 確定回轉(zhuǎn)窯的耐火磚內(nèi)徑(1-1)式中，：窯耐火磚內(nèi)徑，m； G：窯額定產(chǎn)量，t/d；K：與窯相關的系數(shù)，這里取K=60=4.37回轉(zhuǎn)窯耐火磚的內(nèi)徑：=4.372. 確定回轉(zhuǎn)窯筒體內(nèi)徑：D=+2 （1-2) 式中，D窯筒體內(nèi)徑，根據(jù)我國建材行

26、業(yè)標準JC333391水泥工業(yè)用回轉(zhuǎn)窯標準，其中第一系列為2.5,3,3.5,4等，第二系列是以0.2m為間隔，m；：窯耐火磚內(nèi)徑，m;：窯最小耐火磚厚度，取為200mm。D=+2=4.37+2×0.2=4.77(m)所以取回轉(zhuǎn)窯的內(nèi)徑為D=4m。3. 確定回轉(zhuǎn)窯筒體長度根據(jù)新型干法水泥廠設備選型使用手冊P401表5.1-4取回轉(zhuǎn)窯L/D=15L=15×4.8=72所以回轉(zhuǎn)窯長度為L=72m。同類型回轉(zhuǎn)窯規(guī)格圖表如1-10所示：表1-10 國內(nèi)同類型廠回轉(zhuǎn)窯規(guī)格廠名窯型實際產(chǎn)量（t/d）銅陵海螺公司2號線4.8×74m5500華興水泥廠4.75×74m5

27、500冀東水泥廠4.7×74m4800珠江水泥廠4.75×75m4800本設計采用4.8×74m.4.8×72m回轉(zhuǎn)窯的窯型技術參數(shù)如表1-11 所示：表1-11 4.8×72m回轉(zhuǎn)窯的窯型技術參數(shù)規(guī)格生產(chǎn)能力筒體內(nèi)徑筒體長度筒體斜度轉(zhuǎn)速支撐數(shù)4.8×74 m5000t/d4.8m72m34.53-4r/min31.5.4窯產(chǎn)量的標定1.5.4.1影響窯產(chǎn)量因素影響窯產(chǎn)量因素很多，如窯型式、結(jié)構、尺寸、原料燃料品種、質(zhì)量和物理性能及附屬設備等。但主要影響因素是窯型式、結(jié)構和尺寸。在確定窯產(chǎn)量時，目前常使用的是從生產(chǎn)資料統(tǒng)計得出的經(jīng)驗公

28、式或數(shù)據(jù)，計算窯產(chǎn)量經(jīng)驗公式大多數(shù)表示成產(chǎn)量和窯筒體尺寸關系，即一般經(jīng)驗公式中只考慮了影響窯產(chǎn)量的部分因素，因而在確定窯產(chǎn)量時除了用經(jīng)驗公式或數(shù)據(jù)計算外，還應考慮所用公式中是否包含其他影響因素。1.5.4.2 窯產(chǎn)量的標定1. 按新型干法水泥廠工業(yè)設計手冊回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量標定公式：2.328L0.6801 （1-3）G=8.495×4.772.328×720.6801=5915(t/d)2. 按南京水泥工業(yè)設計研究院推薦公式：G=53.5Di3.14 （1-4）G=53.5×（4.77）3.14=7226（t/d）3. 按天津水泥工業(yè)設計研究院推薦公式：G=KDi3(K

29、取為60） （1-5）G=60×(4.77)3=6511(t/d)經(jīng)過計算并參考國內(nèi)同類廠，本設計采用4.8×72m回轉(zhuǎn)窯，產(chǎn)量標定為5000t/d（即230t/h）。1.5.4.3 窯的年利用率不同窯的年利用率可參考以下參數(shù)：濕法窯0.90:；傳統(tǒng)干法窯0.85；機立窯0.80.85；懸浮預熱窯、預分解窯0.80.82。所以年利用率確定為0.85。1.5.5窯熱耗的確定1.5.5.1熟料熱耗概述水泥原料在加熱過程所用原料所發(fā)生的物理化學變化有吸熱和放熱反應。水泥熟料形成熱是由于生料制成1Kg同溫度熟料，在沒有物料損失和熱量損失情況下所需要的熱量，也就是物料在煅燒過程中進行

30、物理化學變化所需熱量。熟料形成熱與生產(chǎn)方法無關而所用原料品種、配比、熱物理性能、燃料種類及窯型有關。但是水泥窯實際熱耗比熟料理論熱耗高很多，這是因為在煅燒過程中損失了大量的熱量，如廢氣和熟料帶走的熱量，窯體向外界喪失熱量，濕法生產(chǎn)時蒸發(fā)料將水分耗熱及燃料不完全燃燒損失熱量等。對新建窯確定燃料消耗量，計算單位熟料熱耗是分析窯系統(tǒng)熱工性能，為優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗及節(jié)能技改提供科學的依據(jù)。各種水泥窯熱耗表如表1-10所示：表1-10 窯型與熟料燒成熱耗窯型熟料燒成熱耗窯型熟料燒成熱耗KJ/Kg熟料Kcal/Kg熟料KJ/Kg熟料Kcal/Kg熟料濕法長窯干法長窯余熱鍋爐窯立波爾窯500059004600

31、50005900670036003800120014001100120014001600850900懸浮預熱窯預分解窯機械立窯3300360031003300360038007808507407808509001.5.5.2熟料燒成熱耗的確定1. 蒸發(fā)水分熱耗：預分解窯把預熱和粘土脫水、部分碳酸鹽分解移至窯外進行，相應減少了此項熱損失；2. 廢氣帶走的熱損失：預分解窯由于利用窯及蓖冷機預熱廢氣，相應減少此項熱損失；3. 表面散熱損失：預分解窯產(chǎn)量大幅度增加，大大減少了單位熟料表面散熱損失；4. 熟料帶走熱損失與冷卻機廢氣熱損失：預分解窯采用篦冷機、窯用二次風量增加，相應降低了此項損失。綜上所述

32、，本設計熟料燒成熟料熱耗定為3100KJ/Kg熟料。第2章 配料及物料平衡計算2.1混合材和石膏摻入的確定2.1.1混合材粒度高爐礦渣2.1.1.1礦渣摻入量的意粒度高爐礦渣是一種具有潛在水硬活性材料，是一種活性混合材料，水泥廠使用適量粒度高爐礦渣可以擴大水泥品種，改善水泥性能，調(diào)節(jié)水礦渣泥標號，增加水泥產(chǎn)量。改善水泥安定性。礦渣摻量適當，早期強度下降不大而后期強度提高；充分利用工業(yè)廢渣，減少環(huán)境污染。2.1.1.2礦渣的摻入量本次設計決定摻入5%的礦渣作為混合材。我國水泥工業(yè)生產(chǎn)中使用的混合材料基本有兩大類：粒度高爐礦渣、火山灰質(zhì)混合材料。水泥中混合材摻入量按質(zhì)量百分比計：活性混合摻入量為&

33、gt;5%且20%，其中可以用不超過水泥質(zhì)量8%的非活性混合材料或不超過水泥質(zhì)量5%的窯灰來代替。根據(jù)中華人民共和國國家標準(GB172-2007)對通用硅酸鹽的規(guī)定，P型硅酸鹽水泥熟料+石膏所占組分95%，?；郀t礦渣或石灰石等混合材5%。粒化高爐礦渣的技術指標見表2-1：表2-1 ?；郀t礦渣的技術指標技術指標一類二類堿性系數(shù)不小于0.650.50活性系數(shù)不小于0.200.12質(zhì)量系數(shù)1.251.00活性系數(shù)=質(zhì)量系數(shù)=堿性系數(shù)=1.205活性系數(shù)=0.366質(zhì)量系數(shù)=1.972.1.2石膏2.1.2.1石膏摻入量的意義摻入適量石膏，不僅可以調(diào)節(jié)凝結(jié)時間，還能提高早期強度，降低干縮變形，改

34、善耐蝕性，抗凍性、抗?jié)B性等一系列性能。礦渣水泥中石膏除了調(diào)節(jié)凝結(jié)時間外，還對礦渣起硫酸鹽激發(fā)的作用，加速礦渣水泥的硬化過程。石膏也可作礦化劑用于熟料煅燒，對提高熟料產(chǎn)量和質(zhì)量有明顯的效果。2.1.2.2技術要求GB/T 5483石膏和硬石膏國家標準中規(guī)定的技術要求是：1. 附著水：產(chǎn)品附著水不得超過4%（m/m)。2. 塊狀尺寸：產(chǎn)品的塊度不得大于400mm。如有特殊要求，由供需雙方商定。3. 分級：各級產(chǎn)品按其品位分級，并應符合表2-2的要求。表2-2 石膏的標準要求產(chǎn)品名稱石膏（M）混合石膏（M）品位%(m/m)級別CaSO42H2OCaSO42H2O+CaSO4且<0.80（質(zhì)比量

35、)特級9595一級85二級75三級65四級552.1.2.3石膏摻入量普通水泥中當SO3摻入量小于1.3%，石膏不能阻止快凝；當摻量在1.5%2.5%間，石膏有明顯緩凝作用；當SO3摻入大于2.5%時影響較小且摻入量過多，易在后期形成鈣礬石，產(chǎn)生膨脹力，削弱漿體強度。取SO3=1.6，則需要石膏的含量=4，即石膏的摻入量為4%。2.2熟料率值的確定2.2.1率值的定義我國目前硅酸鹽水泥熟料采用飽和比(KH)、硅酸率（SM）、鋁酸率（IM）三個率值控制熟料質(zhì)量。KH表示熟料中SiO2被CaO飽和成C3S的程度，KH值高，硅酸鹽礦物多，溶劑礦物少，熟料中C3S含量越高，強度越高；SM表示熟料中硅酸

36、鹽礦物與溶劑礦物的比值，SM高，煅燒時液相量減少，出現(xiàn)飛砂料的可能性增大，增加煅燒難度；IM表示熟料中溶劑礦物C3A和C4AF的比值，IM高，液相粘度大，難燒，但明顯提高了熟料的三天強度和擴大了燒成范圍，IM低時粘度較小，對形成C3S有利，但燒成范圍窄，不利于窯的操作。2.2.2熟料率值的選取表2-3 國內(nèi)外預分解窯熟料率值、礦物組成范圍生產(chǎn)統(tǒng)計率值范圍礦物組成國內(nèi)國外率值國內(nèi)“設計規(guī)范”“新型干法水泥技術”C3S%546165KH0.870.910.860.900.880.91C2S%172313SM 2.32.72.402.802.402.70C3A%798IM1.41.81.401.90

37、1.401.80C4AF%91110我國硅酸鹽水泥一般采用“兩高一中”的配料方案表2-4 硅酸鹽水泥熟料配料率值和礦物組成建議范圍窯型KHSMIMC3S%C2S%C3A%C4AF%濕法窯0.880.921.92.51.01.8515916245111117干法窯0.860.892.02.351.01.6464719286111118立波爾窯0.850.881.92.31.01.8445322305111117預分解窯0.870.922.22.61.31.8486214287101012機械立窯適宜范圍0.860.932.02.51.11.5有礦化劑0.920.961.62.01.11.3556

38、318221216610預分解窯推薦值0.882.501.60適宜范圍0.860.902.402.801.401.90根據(jù)統(tǒng)計資料，為保證熟料正常燒成（易燒結(jié)而不結(jié)塊）和水泥良好的物理性能（凝結(jié)正常、快硬高強和安定性良好），硅酸鹽水泥熟料的主要氧化物控制范圍應是：CaO：62%67%，SiO2:20%27%；Al2O3:4%7%；Fe2O3：2.5%2.7%。查新型干法水泥工藝設計手冊新型干法生產(chǎn)的熟料率值一般控制在：KH=0.88±0.02 SM=2.5±0.1 IM=1.5±0.1綜上所述，最終率值的確定如下：KH=0.88 SM=2.5 IM=1.52.3配

39、料計算已知條件如表2-5所示：表2-5原料化學成分名稱燒矢量其他合計石灰石52.902.460.410.411.0643.00100.24粘土1.1568.5414.025.561.414.9195.59鐵礦1.1621.637.9566.000.353.53100.82煤灰2.0848.1037.915.080.98.1.402.3595.88要求熟料三個率值為KH=0.88，SM=2.5，IM=1.5，單位熟料熱耗為3000KJ/Kg熟料。2.3.1計算煤灰摻入量本設計燃料采用權臺原煤，100Kg熟料的煤灰摻入量可按下式近似計算：=3.00 （2-1）式中：Ga熟料中煤灰摻入量，%；q單位

40、熟料熱耗，KJ/kg熟料；Q煤的應用基低熱值，KJ/kg煤；A煤的應用基灰分含量，%；S煤灰沉落率，%(設有電收塵器，沉落率為100%）。煤灰沉落率因窯型而異，如表2-6所示：表2-6 不同窯型煤灰沉落率（%)窯型無電收塵器有電收塵器濕法長窯（L/D=3050）有鏈條濕法短窯（L/D<30）有鏈條濕法短窯帶料漿蒸發(fā)機干法短窯帶立筒、旋風預熱器窯外分解窯立波爾窯立筒10080709090801001001001001001001001002.3.2根據(jù)熟料率值估算熟料化學成分要求熟料三個率值KH=0.88，SM=2.5，IM=1.5，假設熟料中四個主要氧化物含量總和T=97.5%，則熟料化

41、學成分可計算如下：=3.61%=5.42%22.58%65.89%2.3.3遞減試湊計算以100kg熟料為基準列表用遞減試湊法計算如下：表2-7 熟料平衡計算公式遞減試湊法過程，以100kg孰料為基準計算步驟CaOSiO2Al2O3Fe2O3其他備注要求孰料組成65.522.55.43.63首先扣煤灰中的成分-3kg煤灰0.061.441.140.15 0.03差額65.44 21.06 4.26 3.45 2.97 65.44/52.9×100=123.7-123kg石灰石65.07 3.03 0.50 0.50 1.30 差額0.37 18.03 3.76 2.951.5718.

42、03/68.54×100=26.3-26kg粘土0.30 17.82 3.65 1.45 1.51 差額0.07 0.21 0.111.50 0.06 1.50/66×100=2.3-2.3kg鐵礦0.03 0.50 0.18 1.52 0.01 差額0.04-0.29 -0.07 -0.02 0.05 偏差已經(jīng)很小計算結(jié)果表明，熟料中CaO略低，但若增加石灰石，則SiO2偏高，故暫停遞減計算，檢驗配合生料和熟料的三個率值是否和設定值一致。2.3.4計算生料配合比由表2-7可得，配制100Kg熟料所需的干原料（即熟料料耗）如下：石灰石 123.06Kg，粘土26.01Kg，

43、鐵粉2.30Kg。石灰石=×100%=81.30%粘土=×100%=17.18%鐵粉=×100%=1.52%2.3.5計算熟料率值1. 計算熟料成分表2-8 熟料計算檢驗 名稱配合比燒失量CaOSiO2Al2O3Fe2O3MgO+SO4合計石灰石81.3034.9643.012.000.330.330.8681.16粘土17.200.840.2011.792.410.960.2416.44鐵粉1.500.050.020.320.120.990.001.50生料粉100.0035.8543.2314.112.862.281.1099.10灼燒生料100.000.00

44、67.3922.004.463.551.7199.11灼燒生料97.000.0065.3721.344.333.441.6696.14煤灰3.0000.061.441.140.150.072.86熟料100.000.0065.4322.785.473.591.7397.002. 則熟料率值如下：KH=0.87SM=2.51IM=1.52將以上計算結(jié)果與設定的目標率值KH=0.88，SM=2.5，IM=1.5相比較，偏差小于容范圍，說明上述計算是成功的，可以終止遞減計算。3. 有害成分計算和評定MgO含量：石灰石中：81.30%×1.06%=0.867%粘土中：17.20%×

45、1.41%=0.243%鐵粉中：1.5%×0.35%=0.005%煤灰中：3.0%×0.98%=0.029%0.867%+0.243%+0.005%+0.029%=1.144%符合GB175-2007通用硅酸鹽水泥標準中規(guī)定的水泥中MgO含量不得大于5%（通過水泥壓蒸實驗并合格可放寬至6%），所以該配料方案可取。2.3.6 濕原料的配合比故濕石灰石：（Kg）濕粘土：（Kg）濕鐵粉：（Kg）濕料百分數(shù)如下：濕石灰石：濕粘土：濕鐵粉：所以濕原料的配合比例為：78.78: 19.42: 1.80綜上，干料配比：石灰石：粘土：鐵粉=81.30: 17.20: 1.50濕料配比：石灰

46、石：粘土：鐵粉=78.78: 19.42: 1.802.4物料平衡計算2.4.1燒成車間生產(chǎn)能力和工程生產(chǎn)能力的計算1. 要求的熟料年產(chǎn)量（參考水泥廠工藝設計概論P3742）： 式中 :要求的熟料年產(chǎn)量，萬噸/年；：所選窯標定日產(chǎn)量，t/d；n：窯臺數(shù)：窯的年利用率（此時取0.90）。則，=365×1×0.90×5000=164.25（萬噸/年）2. 燒成車間生產(chǎn)能力熟料小時產(chǎn)量：Q燒時=208.33（t/h)熟料的日產(chǎn)量：Q燒日=5000（t/d)熟料的年產(chǎn)量：Q燒年=164.25×104（t/y）3. 工廠生產(chǎn)能力式中QY：水泥年產(chǎn)量，萬噸/年；P：

47、水泥生產(chǎn)損失，取為1%；d：水泥中石膏摻入量，水泥中石膏摻入量4%；e：水泥中礦渣摻入量，水泥中礦渣摻入量5%。所以QY=×164.25.=178.69（萬噸/年）則工廠生產(chǎn)能力計算如下：水泥年產(chǎn)量：QY=178.69（萬噸/年）水泥小時產(chǎn)量：QH=215.32（t/h）水泥日產(chǎn)量：QD=5167.67（t/d）2.4.2原料需要量計算2.4.2.1 原料消耗定額計算1. 考慮煤灰摻入，一頓熟料干生料理論耗量：KT=式中，KT ：干生料理論耗量，t/t熟料；I：干生料燒失量，%；S：煤灰摻入量，%。KT=1.512（t/t熟料)2. 考慮煤灰摻入，一頓熟料干生料消耗定額：K生=式中，

48、K生：干生料消耗定額，t/t熟料；P生：干生料生產(chǎn)損失，取1%；K生=1.527（t/t熟料)3. 各種干原料消耗定額：K原：某種干原料消耗定額，t/t熟料；K生：干生產(chǎn)消耗定額，t/t熟料；x ：干生料中改原料配合比，%。K石灰石=1.527×0.8130=1.241（t/t熟料）K粘土=1.527×0.1720=0.263（t/t熟料）K鐵粉=1.527×0.015=0.023 （t/t熟料） 4. 含天然水份原料消耗定額 K石灰石 =1.241×=1.254（t/t熟料） K粘土=0.263×=0.309（t/t熟料）K鐵粉=0.023&

49、#215;=0.029（t/t熟料）2.4.2.2 原料需要量計算1. 干原料需要量石灰石：208.33×1.241=258.53（t/h） 173.38×1.241=215.16（萬噸/年） 5000×1.241=6205（t/d）粘土：208.33×0.263=54.79（t/h） 173.38×0.263=45.60（萬噸/年） 5000×0.263=1315（t/d）鐵粉：208.33×0.023=4.79（t/h） 173.38×0.023=3.99（萬噸/年） 5000×0.023=115（t

50、/d）2. 含天然水分原料需要量石灰石：208.33×1.254=261.25（t/h） 173.38×1.254=217.42（萬噸/年） 5000×1.254=6270（t/d）粘土：208.33×0.309=64.37（t/h） 173.38×0.309=53.57（萬噸/年） 5000×0.309=1545（t/d）鐵粉：208.33×0.029=6.04（t/h） 173.38×0.029=5.03（萬噸/年） 5000×0.029=145（t/d）2.4.3石膏需要量計算2.4.3.1石膏消耗

51、定額計算1. 干石膏消耗定額式中：干石膏消耗定額（t/t熟料）d、e：分別表示水泥中石膏、混合材的摻入量（%）：石膏的生產(chǎn)損失，取1.5%；則，=（t/t熟料）2. 含天然水份石膏消耗定額Kd=（t/t熟料）2.4.3.2石膏需要量計算1. 干石膏需要量每年需干石膏：D年=0.0446×178.69=7.97（萬噸/年）每時干石膏需要量：（t/h）每日干石膏需要量：（t/d）2. 含天然水份石膏需要量每年需含天然水份石膏量=0.0460×178.69=8.22（萬噸/年）每時需含天然水份石膏量（t/h）每日需含天然水份石膏量：（t/h）2.4.礦渣需要量計算2.4.4.1礦渣消耗定額計算1. 干礦渣消耗定額：式中，：干混合材消耗定額（t/t熟料） ：混合材的生產(chǎn)損失率 ，取1.5%。 （t/t熟料）2. 含天然水份礦渣消耗定額Ke=（t/t熟料）2.4.4.2礦渣需要量計算1. 干礦渣需要量每年需礦渣量：E年=0.0558×178.69=9.97（萬噸/年）