呼色勒科研训练报告.doc

学校代码：10128学 号：200980591008科研训练报告题 目：1.5kt/d水泥熟料水泥厂制成车间工艺设计学生姓名：呼色勒 学生学号：200980591008学 院：化工学院班 级：非金属093指导教师：白雪 2013年 3月 27日内蒙古工业大学科研训练报告1. 选题背景意义和目的经过本次设计任务源于水泥生产实践，是对水泥生产实际情况的认识及模拟，侧重制成车间设计计算。旨在训练我们的综合能力同时强化自己对基本知识和基本技能的理解和掌握，培养自己收集资料和调查研究的能力，使我们能进一步巩固、深化、拓展所学的基础知识及专业知识，提高自学能力和独立工作的能力，提高观察能力和创造能力，有助于以后工作；能理论结合实际，运用所学知识分析解决水泥生产实践工程技术方面的问题，为将来从事本专业工作做好准备，为更好地实现自我价值。首先要把在准备工作当中搜集的资料整理出来，包括课题名称、课题内容、课题的理论依据、参加人员、组织安排和分工、大概需要的时间、经费的估算等等。第一是标题的拟定。课题在准备工作中已经确立了，所以开题报告的标题是不成问题的，把你研究的课题直接写上就行了。第二就是内容的撰写。开题报告的主要内容包括以下几个部分：一、课题研究的背景。 所谓课题背景，主要指的是为什么要对这个课题进行研究，所以有的课题干脆把这一部分称为“问题的提出”，意思就是说为什么要提出这个问题，或者说提出这个课题。当然背景所叙述的内容还有很多，既可以是社会背景，也可以是自然背景。关键在于我们所确定的课题是什么。二、课题研究的内容。课题研究的内容，顾名思义，就是我们的课题要研究的是什么。三、课题研究的目的和意义。课题研究的目的，应该叙述自己在这次研究中想要达到的境地或想要得到的结果。1、通过小组同学间的分工合作、交流、展示、解说，培养合作参与精神和自我展示能力。2、通过本次活动，使同学的信息技术得到提高，进一步提高信息素养。四、课题研究的方法。在“课题研究的方法”这一部分，应该提出本课题组关于解决本课题问题的门路或者说程序等。一般来说，研究性学习的课题研究方法有：实地调查考察法(通过组织学生到所研究的处所实地调查，从而得出结论的方法)、问卷调查法（根据本课题的情况和自己要了解的内容设置一些问题，以问卷的形式向相关人员调查的方法）、人物采访法（直接向有关人员采访，以掌握第一手材料的方法）、文献法（通过查阅各类资料、图表等,分析、比较得出结论）等等。在课题研究中，应该根据自己课题的实际情况提出相关的课题研究方法，不一定面面俱到，只要实用就行。2 .国内外相关研究现状、发展趋势及研究意义（一）水泥行业发展概况 水泥是国民经济建设的重要基础原材料，其产值约占建材工业的40。改革开放以来，随着经济建设规模的扩大，我国水泥工业快速发展，从1985年开始我国水泥产量已连续24年居世界第1位，目前产量占世界总产量的近50%左右。水泥工业的快速发展，基本满足了国民经济持续快速发展和大规模经济建设的需要。 2011年是“十二五”开局之年，大项目开工支撑水泥需求增长，整个宏观大环境为水泥行业提供比较宽松的需求空间。水泥作为典型的投资拉动型行业，国家为保民生、保增长而采取积极的财政政策是利于投资的，多项长期重大工程项目开工建设如1000万套保障住房建设、未来10年每年近4000亿元的水利投资规模、8500亿元的铁路投资、为解决城市拥堵问题而加快进行的轨道交通建设以及区域振兴规划推出等基础设施建设均支撑水泥需求增长。 2011年全年，我国累计生产水泥20.63亿吨，同比增长11%，中国水泥产量约占全球产量60%；生产熟料13.07亿吨，同比增长10%。2011年末，全国水泥产能28.97亿吨，同比增长6%；熟料产能13.07亿吨，同比增长13.65%。 2008年1月2010年12月我国水泥行业产量情况图单位：万吨 近年来，水泥行业重组整合加速开展，区域性龙头企业在行业地位将进一步加强，水泥行业的重组也将愈演愈烈。水泥行业的联合重组将以形成区域龙头企业为主：一方面，国内有实力的水泥企业对目标市场周边的中小水泥企业进行各种层次的“联合”，以期形成区域水泥龙头企业；另一方面，外资水泥巨头在国内水泥市场积极布局设点，对国内水泥企业形成压力，加速上述区域龙头企业进一步联合重组的步伐。大中型企业在市场中拥有更大的市场份额，小型企业生存空间进一步缩小，区域市场龙头将占有区域内主要市场份额。2（二）水泥行业未来发展方向 在当前“低碳经济”发展规律和国家政策趋势下，预期水泥产品会向“高标号化”和“多样化”发展。现在我国32.5水泥使用量占总用量的60%70%，42.5水泥只占30%左右，这和我国经济发展及建筑质量的要求很不匹配，更重要的是和国家的节能减排政策不匹配。 目前，我国混凝土的等级也较低，以C30为主，而发达国家基本是C50，预期未来我国水泥行业会逐渐推行高标号化。 在特种水泥方面，我国的特种水泥用量正在逐渐增加，如桥梁、核电站、高铁、大坝等，不同的施工环境需要用不同的水泥。同时，由于政策限制导致企业不能大幅扩大产量，促使企业加大创新力度，大力开发特种水泥，使产品向多样化发展。故中国水泥企业未来会进一步提升技术含量，细分市场，研发各种特种水泥，增加产品附加值。 若将今年全球预期生产的水泥以某种方式倾注到美国纽约的曼哈顿岛上，这34亿吨的水泥会凝固成一个约14米高的庞然巨石。考虑到像中国和印度这样的发展中国家的建筑业正在急速发展，如果将明年全年的水泥倾注凝固，这个石块会更大。水泥是人类文明发展中一种至关重要的原材料，可以将有2000年历史的罗马万神庙文物和现代摩天大楼及高速公路维系起来。然而它对地球的气候来说却是不幸的。如今这种材料最广泛的使用形式波特兰水泥是在大窑炉中焙烧石灰石和粘土形成的，每生成1吨波特兰水泥，就会有近1吨二氧化碳排放到空气中。在人为排放的温室气体中，大约有5%来自于波特兰水泥的生产。更糟糕的是，研究人员在寻找方法以减少温室气体排放时发现，水泥不仅是大批量使用的一种司空见惯的商品，更是材料科学中一种有着最复杂结构的物质。从它的结构组成到其与水混合发生反应并在模具中成形的过程，“科学家还不能对有些关于水泥最基本的问题进行解答”，美国麻省理工学院(MIT)混凝土可持续发展中心主任Hamlin Jennings说。“水和水泥粉末接触发生反应的细节是具有争议性的。”美国国家标准与技术研究所的水泥专家说，“关于这个问题的争论，简直像是宗教战争。”尽管如此，碳税以及总量限制和排放交易市场的前景使全世界的水泥生产商开始采用绿色或可持续发展的水泥项目。它们的措施包括支持基础研究来推动国际建筑规范改革，一旦成功，最终将会使水泥行业的二氧化碳足迹减少一半。3. 研究内容与预期研究成果（一）水泥工业产业发展政策根据水泥工业产业发展政策明确提出的要求，产业政策目标为：“推动企业跨部门、跨区域的重组联合，向集团化方向发展，逐步实现集约化经营和资源的合理配置，提高水泥企业的生产集中度和竞争能力。2010年，新型干法水泥比重达到70%以上。日产4000吨以上大型新型干法水泥生产线技术经济指标达到吨水泥综合电耗小于95KWH，熟料热耗小于740千卡/千克。到2020年，企业数量由目前5000家减少到2000家，生产规模3000万吨以上的达到10家，500万吨以上的达到40家。基本实现水泥工业现代化，技术经济指标和环保达到同期国际先进水平”；“2008年底前，各地要淘汰各种规格的干法中空窑、湿法窑等落后工艺技术装备，进一步消减机立窑生产能力，有条件的地区要淘汰全部机立窑。地方各级人民政府要依法关停并转规模小于20万吨环保或水泥质量不达标的企业。”“加快技术进步，鼓励采用先进的工艺和装备提升技术水平，缩小与世界先进水平的差距。污染物排放要符合国家和地方排放标准，满足国家或地方污染物排放总量控制要求。”产业发展重点为：“国家鼓励地方和企业以淘汰落后生产能力方式发展新型干法水泥，重点支持在有资源的地区建设日产4000吨及以上规模新型干法水泥项目，建设大型熟料基地；在靠近市场的地区建设大型水泥粉磨站。”产业组织政策为：“水泥工业产业组织结构调整的重点是，进一步提高企业集中度，促进水泥工业的企业集团化，生产专业化，管理现代化。充分利用我国水泥工业现有基础和企业的积极性，推进改组改制，优化产业组织结构。”“国家鼓励水泥工业通过资产重组、联合以及股份制等形式发展跨部门、跨地区的企业集团。重组水泥企业要坚持以市场为导向，以资产为纽带，以优势企业为龙头，推进强强联合和联合重组小企业。”1 （二）关于抑制部分行业产能过剩和重复建设引导产业健康发展若干意见水泥：严格控制新增水泥产能，执行等量淘汰落后产能的原则，对2009年9月30日前尚未开工水泥项目一律暂停建设并进行一次认真清理，对不符合上述原则的项目严禁开工建设。各省（区、市）必须尽快制定三年内彻底淘汰落后产能时间表。支持企业在现有生产线上进行余热发电、粉磨系统节能改造和处置工业废弃物、城市污泥及垃圾等。新项目水泥熟料烧成热耗要低于105公斤标煤/吨熟料，水泥综合电耗小于90千瓦时/吨水泥；石灰石储量服务年限必须满足30年以上；废气粉尘排放浓度小于50毫克/标准立方米。落后水泥产能比较多的省份，要加大对企业联合重组的支持力度，通过等量置换落后产能建设新线，推动淘汰落后工作。2（三）水泥行业准入条件2010年11月30日，工信部发布水泥行业准入条件的公告，鼓励现有水泥企业兼并重组，支持不以新增产能为目的的技术改造项目，严格控制新建水泥生产线项目，投资水泥新、改、扩、迁建项目自由资本金的比例不得低于项目总投资的35%。同时对生产线规模装备，能源消耗和资源综合利用，环境保护和产品质量方面进行了严格规定，促进水泥行业的节能减排，淘汰落后和结构调整。1（四）行业发展前景“十二五”规划对水泥行业发展的影响 今年是“十二五”开局之年，整个宏观大环境为水泥行业提供比较宽松的需求空间。水泥作为典型的投资拉动型行业，为抑制通胀及房地产价格所采取适度从紧的货币政策环境会给投资带来一定的不利影响，但是为保民生、保增长而采取积极的财政政策是利于投资的。从以往的财政政策环境和水泥需求相关性看，呈正相关关系。行业需求增长是非常明确的，保障住房加快、水利投资、高铁和城镇轨道交通建设加快、区域振兴规划推出带来的基础设施改善等均支撑水泥需求增长。 等，预计全年固定资产投资增速会在20%左右。5（五）行业竞争态势 随着国家相继发布一系列水泥行业相关专业政策，水泥行业的竞争格局正逐步趋于优化，产业结构和产业布局趋于合理，水泥行业的竞争正从无序的恶性竞争向有序的区域化竞争转变。而近期区域性龙头企业显著加快了行业重组整合的速度，大型水泥集团在行业的引领作用和控制地位日趋显现，随着经营规模和市场份额的不断增大，其对目标市场的控制力和影响力明显增强，正逐步拥有市场竞争的话语权；小型水泥企业的市场空间和生存空间不断被压缩，因此小型水泥企业大多选择主动与大型水泥集团“联合”及市场协作，小企业在市场上一般选择跟随战略。在全国的水泥行业竞争版图上，呈现多个区域龙头并存的局面，大型水泥集团企业之间一般不会在同一区域进行恶性竞争。中国联合水泥在主要经营区域内的市场占有率都较高，局部无较强竞争对手，市场竞争环境较好。64. 研究目标一.掌握有关水泥制成技术的基本知识；二.了解目前我国水泥生产中常用的粉磨机械和选粉设备；三.学会水泥制成车间的工艺平衡计算,通过从原料配料、物料的平衡计算、设备的选型、储库计算与制成车间的工艺布置设计；四.认识水泥制成粉磨系统的一些优化应用实例、节能高产途径、常见故障分析及其处理；五.通过这次设计,根据自己选定的各个设备,更好地掌握它们的原理以及水泥制成车间的工艺流程；六.毕业设计提供了一次很好的锻炼机会,通过自己的动手设计，提高了自己的动手能力和综合能力，进一步巩固、深化、拓展所学的基础知识及专业知识，提高自学能力和独立工作的能力，理论结合实际能力，运用所学知识分析解决水泥生产实践工程技术方面的问题，为将来从事本专业工作做好准备。5. 主要研究内容条件及参数（1）生产方法：新型干法；（2）原 料：石灰石、粘土、铁矿石、粉煤灰；（3）建设规模：1.5kt/d；（4）产品等级：符合JC/T 8531999水泥熟料中华人民共和国建材行业标准。内容1，配料计算及物料平衡2，全场主机及辅机的选型 （破碎机，烘干机，收尘器，粉磨机，冷却机，窑，包装机）3，烧成车间工艺设计 （1），窑的选择及产量标定 （2），窑的功率计算 （3），窑的热工计算（物料平衡及热量平衡） （4），系统风量计算 (5),分解炉的设计 （6），预热器主要结构及参数确定 （7），各级要预热器结构尺寸计算 （8），窑尾喂料系统的确定 （9），喷水装置的计算 （10），窑尾风机的选型 （11），窑尾收尘器的选型 （12），烟囱的确定水泥制成车间（1) 化学成分主要由CaO.SiO2 .Al2O3和Fe2O3组成，其含量总和通常都在95%以上。（2）矿物组成熟料中CaO.SiO2. Al2O3和Fe2O3不是以单独的氧化物存在的，而是两种或两种以上的氧化物经高温化学反应生成的多种矿物的集合体，主要有： 硅酸三钙3CaO.SiO2 硅酸二钙 2CaO.SiO2 铝酸三钙 3CaO. Al2O3 铁铝酸四钙 4CaO.Al2O3.Fe2O3 通常熟料中硅酸三钙和硅酸二钙含量约占75%左右，铝酸三钙和铁铝酸四钙的理论含量约占22%左右。（3）水泥熟料的形成过程1、水分蒸发：自由水分随物料温度而逐渐蒸发，当温度升高至100150时，生料中自由水分全部被排除。湿法生产中，料浆可达3240%，故此干燥过程对产量、质量及热耗影响极大。2、粘土质原料脱水：生料温度升至450时，高岭土脱去化学结合水。在900950时，无定形物质又转变为晶体，同时放出热量。3、碳酸盐分解：碳酸钙与碳酸镁在600都开始分解，碳酸镁在750时分解即剧烈进行，而碳酸钙约在900时才快速分解。MgCO3=MgO+CO2CaCO3=CaO+CO24、固相反应：水泥熟料中的主要矿物在8001300时可以由固相物质相互反应而生成。800900时,CaO与Al2O3、Fe2O3反应，生成CA、CF；9001100时, 生成C12A7、C2F、C2S；11001300时, 生成C3A、C4AF。以上反应进行时放出一定热量，物料本身温度上升很快。5、硅酸三钙（C3S）的形成和烧成反应：硅酸三钙要在液相中才能大量形成。当温度升高到近1300时，C3A、C4AF、R2O等熔剂矿物变成液相，C2S与CaO溶解在高温液相中，互相反应生成C3S；C3S的生成速度与烧成温度和反应时间有关。其生成温度范围一般为130014501300。熟料烧成后，温度开始下降，C3S形成速度减慢直至液相凝固。6、熟料的冷却过程：在冷却过程中，将有部分熔剂矿物形成晶体析出，另一部分来不及析晶而呈玻璃态存在。C3S在1250时容易分解，所以要求在1300以下熟料要快冷，使C3S来不及分解，越过1250以后，C3S就比较稳定了。C2S在500时，由C2S转变为C2S，密度减少而使体积增大10%左右，从而使熟料块变成粉末状。粉化后的C2S与水反应时，几乎没有水硬性，因此在500温度段时应急冷，使其来不及转化。除此之外，熟料快冷还有以下优点：（1）防止C3S晶体长大或熟料矿物完全变成晶体。晶体粗大的C3S将使熟料强度下降，矿物完全晶化使熟料难磨。（2）使MgO凝结于玻璃体中或以细小晶体析出，能加快MgO的水化速度，改善安定性。（3）使C3A晶体减少，避免快凝现象，且有利于提高抗硫酸盐性能。(4）使熟料块内部产生应力，增大了熟料的易磨性。在熟料冷却过程中，可部分回收熟料带出窑的热量，从而降低热耗。46. 研究方案及技术路线(一)方案 水泥生产是连续的，要按照连续加工和运输过程。建筑物与建筑物之间的位置及其系统和各种设备的布置，因该按照过程，保证有合理的生产作业线，工艺流程顺畅，充分满足工艺生产要求。是原料，燃料，半成品，成品的运输连续，从而节省运输费用，降低运输成本。本设计采用目前国内外水泥行业相对先进的技术设