现场管理_新型干法水泥厂煤粉制备车间工艺设计

唐 山 学 院毕 业 设 计设计题目：5000t/d新型干法水泥厂煤粉制备车间工艺设计 环境与化学工程系09无机非金属材料（2）班 系 别：_ 班 级：_刘臻姓 名：_指 导 教 师：_2013年6月13日5000t/d新型干法水泥厂煤粉制备车间工艺设计摘 要本设计的任务是设计日产熟料5000吨的水泥厂。设计过程包括厂址的选择、全厂的布局、窑的选型、物料的平衡计算、各车间工艺设计以及主机选型、物料的储存、物料的预均化和重点车间设计等内容。重点设计的车间是煤粉制备车间。采用的是目前较为广泛使用的立磨粉磨系统，此粉磨系统是将物料喂入辊式磨后，在磨内粉磨成品。该粉磨系统目前的运用技术已经成熟，具有高效节能等特点，被许多大型的水泥厂家所青睐。关键字：工艺设计 新型干法 煤粉粉磨The Daily 5,000 Ton Clinker NSP Cement Powered Coal Prepares The Workshop Technological DesignAbstractThe design task is to design 5,000 tons of clinker cement factory.Design process including site selection, layout of the entire plant, the Selection kiln, the material balance calculations, the production workshop process design and host selection, material storage ,material homogenizing and the key workshop design etc. Focus on the design of the workshop is pulverized coal preparation plant, we use the more widespread use of vertical mill grinding system ,the grinding system is the material after roller press rolling and powder into the finished product. The system is currently using technology has become increasingly mature, a highly efficient energy-saving features such as large-scale cement factory home to the majority to accept.Key word：technological design; NSP; coal grinding目 录第一部分：总体设计11 新型干法水泥生产的发展与特点11.1新型干法水泥生产的发展11.2新型干法水泥生产的特点22 参数的确定42.1熟料率值的确定42.2熟料热耗的确定52.3熟料标号的确定52.4矿渣及石膏掺加量的确定63 物料平衡的计算83.1 配料计算83.1.1计算煤灰掺入量83.1.2 计算干燥原料的配合比93.1.3熟料矿物组成93.1.4计算湿物料的配合比103.2 物料平衡103.2.1工厂生产能力103.2.2原料消耗定额114 全厂流程的确定154.1流程论述154.2主机设备选型计算194.2.1各种主机小时产量204.2.2主机平衡表254.2.3全厂堆场及储库计算254.4全厂工艺流程方框图345 全厂的质量控制点及控制指标356 全厂总平面布置图的设计376.1全场总平面设计的基本原则37第二部分：煤粉制备车间设计381 车间工艺流程的确定381.1车间流程的确定381.2煤磨设备的技术参数391.3煤粉的计量及喂料设备411.4粗煤仓与细煤仓的设计421.5输送设备的选择421.6煤粉车间的通风和收尘431.6.1 通风的作用431.6.2 除尘设施441.7车间安全设施的设计442 提高煤粉制备系统产质量的措施473 煤粉制备车间工艺布置图的设计思路与要点48结论49参考文献50结束语51谢辞52我们总羡慕别人的幸福，却常常忽略自己生活中的美好。其实，幸福很平凡也很简单，它就藏在看似琐碎的生活中。幸福的人，并非拿到了世界上最好的东西，而是珍惜了生命中的点点滴滴，用感恩的心态看待生活，用乐观的态度闯过磨难。第一部分：总体设计1 新型干法水泥生产的发展与特点1.1新型干法水泥生产的发展近年来，代表最新水泥生产技术水平的新型干法水泥生产技术和装备，具有单位容积大、热利用率好、电耗低、污染小、生产效率高、产品质量稳定、规模经济效益好等特点，使工厂在生产规模和技术装备大型化、生产工艺节能化、操作管理自动化、环境保护生态化等方面取得了很大的进步。 一、生产规模和技术装备大型化新型干法技术的发展，使水泥生产装备的单机能力和性能的可靠性大大提高，而设备的大型化又是实现先进工艺技术的手段和途径。目前世界上已有日产1000012000t的水泥熟料生产线和600t/h以上的生料磨，大型的现代化水泥生产线和生产企业，大大提高了水泥生产效率，降低了生产成本。 二、生产工艺节能化高效低压损预热器，理想流场的预分解炉，超短窑应用，三通道燃烧器，可控流第三代篦冷机，中低温余热发电，无烟煤资源利用，立磨、辊压机、辊筒磨终粉系统代替传统球磨，高效选粉机使用，机械输送取代气力输送，变频调速代替风门开度等等，在水泥工业生产中推广与应用。进入90年代以来，立磨及辊压机技术得到进一步发展。各制造商都在提高设备可靠性，提高耐磨衬板（衬套）的使用寿命，改进磨盘、送粉机及其它部件结构，提高粉磨效率，进一步降低电耗等方面做出了很大努力。 由于生料配合原料的易磨性比熟料好的多，对机械性能要求不是很高，加之原料有烘干要求，立磨终粉磨技术在原料粉磨方面应用的更为广泛。对于水泥粉磨，和辊压机相比，立磨用于熟料粉磨的主要优点在于要求的磨辊压力低，因而对轴承及磨损件的要求低，即采用同样的材质，立磨的设备可靠性、磨损件的寿命等优于辊压机。立磨终粉磨系统也大量用于矿渣粉磨。三、操作管理自动化计算机控制技术、高速通讯技术、图形动态显示技术的飞速发展，为生产过程实现自动化操作管理提供了方便；DCS集散控制技术，QCS生料质量管理控制系统，回转窑模糊逻辑控制系统，磨机负荷控制系统，窑筒体温度检测系统等得到广泛应用。劳动定员大大地减少。 使用磨前在线元素分析仪质量控制系统有望采用简易预均化堆场，取代昂贵的原料预均化堆场，降低预均化设施投资。由于在线分析仪能实时、连续、在线在磨前进行物料成分的分析和控制，使出磨生料成分均匀性得到提高，使生料储存库取代生料均化库成为可能。 四、环保生态化对水泥工业生产中产生的粉尘和有害气体的排放标准要求将更加严格，粉尘收集设备的效率可达到99.9%以上，排放量小于0.01%；而有害气体的排放标准在发展中国家要求小于100mg/Bm3，在发达国家已达到50mg/Bm3。 除此之外，在一些发达国家的水泥工业生产中，正在利用废料、垃圾作为燃料、原料或混合材生产水泥，变废为宝，保护生态环境。 20世纪80年代初，我国开始引进国外先进技术装备。1984年4月，河北省冀东建成投产第一条日产4000吨新型干法水泥生产线，开创了新型干法水泥发展的先河。20世纪90年代，我国对引进的日产2000吨、3200吨、4000吨、7200吨不断地消化吸收，优化设计，使其逐步实现了国产化。到2000年末国产化率达到85%90%，其中日产20002500吨的技术装备国产化率达到100%，这就为我国新型干法水泥生产线建设朝着低投资、国产化和大型化方向发展奠定了可靠的技术和装备基础。21世纪在“结构调整为主线”、“以科技进步为动力”、“以经济效益为中心”的产业方针政策推动下，我国新型干法水泥工业开始朝着“科技含量高、资源消耗低、经济效益”的新型工业化道路的方向迈进。安徽海螺水泥率先加快调整的步伐，闯出了一条低投资、国产化的道路。他们计划五年之内建设22条生产线，跻身世界水泥10强之列。海螺集团的发展也促进了其他大型水泥集团的快速发展。2003年全国新型干法水泥产量折合P.O42.5级水泥约9460万吨，约占全国水泥产量的13.22%，比2000年高6.25的百分点。新世纪以来，2004年是水泥新型干法发展历程的第一个高峰，当年投产新型干法生产线166条，新增熟料生产能力1.43亿吨。2008年全国新投产新型干法生产线132条，新增熟料生产能力1.61亿吨，由于大吨位水泥窑数量增加，新增能力为历年之最2。1.2新型干法水泥生产的特点(1)优质 生料制备的全过程广泛采用了现代均化技术。矿山开采、原料预均化、原料配料及粉磨、生料空气搅拌均化四个关键环节互相衔接，紧密配合，形成生料制备全过程的均化控制保证体系，即“均化链”。满足了悬浮预热、预分解窑新技术以及大型化对生料质量提出的严格要求，其产品质量可与湿法相媲美，使干法生产的熟料质量得到了可靠地保证。 (2)低耗 采用高效多功能的挤压粉磨、新型粉体输送装置，大大节约了粉磨和输送的能耗；悬浮预热以及预分解技术改变了传统的回转窑内物料堆积态的预热和分解方法，熟料的煅烧所需要的能耗有所下降。总体来说，熟料热耗低，烧成热耗可降到 3000kJ/kg 以下，水泥单位电耗降低到90 110kWh/t 以下。 (3)高效 悬浮预热、预分解窑技术从根本上改变了物料预热、分解过程的传热状态，传热、传质快，大幅度提高了热效率和生产效率。操作基本实现自动化，单位容积产量可达 110 270kg /m2，劳动生产率高达 1000 4000t/ 年人。 (4) 环保 由于“均化链”技术的采用，可有效地利用在传统开采方式下须丢弃的石灰石资源；悬浮、预分解技术及新型多通道燃烧器的应用，有利于低质燃料以及再生燃料的利用，同时也可降低系统的废气排放量、排放的温度和还原窑气中产生的 NOx 含量，减少对环境的污染。为“清洁生产” 以及广泛利用废渣、再生燃料、废料及降解有害危险废弃物创造条件。 (5)装备大型化 装备的大型化、单机生产能力大，使水泥工业向节约化方向发展。水泥熟料烧成系统单机生产能力最高可以达到 10000t/d ，有可能建成年产数百万吨规模的大型水泥厂，进一步提高水泥生产效率。 (6) 生产控制自动化 利用各种检测仪表、计算机、控制装置以及执行机构等对生产过程自动测量、检验、控制、计算、监测，保证生产的“均衡稳定”与设备的安全运行，生产过程经常处于最优状态，从而实现优质、高效、低消耗。 (7) 管理科学化 应用 IT 技术进行有效管理，信息获取、分析、处理的方法科学现代化。 (8)投资大建设周期较长 技术含量高，资源、地质、交通运输等条件要求比较高，耐火材料的消耗也较大，整体投资大。 2 参数的确定2.1熟料率值的确定水泥熟料是一种多矿物集合体，而这些矿物是由四种主要氧化物化合而成。因此，在生产控制过程中，不但要控制熟料氧化物的含量，而且还要控制各氧化物之间的比例，即率值。这样，便可以方便的表示化学成分和矿物之间的关系，明确的表示出对水泥熟料的性能和煅烧的影响。因此在生产中，常用率值作为生产控制的一种指标。目前我国采用的是石灰饱和系数KH、硅率SM和铝率IM三个率值。KH石灰饱和系数KH值是熟料中全部氧化硅生成硅酸钙（硅酸二钙和硅酸三钙）所需的氧化钙含量与全部氧化硅生成硅酸三钙所需氧化钙最大含量的比值，也表示熟料中氧化硅被氧化钙饱和形成硅酸三钙的程度。当石灰饱和系数等于1.0时，此时形成的矿物组成是C3S、C3A、C4AF，无C2S生成；当石灰饱和系数等于0.667时，形成的矿物组成为C2S、C3A和C4AF，无C3S生成。为使熟料顺利的形成，不致因过多游离石灰而影响熟料质量，通常在工厂条件下，石灰饱和系数控制在0.820.94之间。硅率表示熟料中氧化硅含量与氧化铝、氧化铁之和的质量比，也表示熟料中硅酸盐矿物与溶剂矿物的比例。硅率和氧化物之间关系的表达式是：SM硅率会随着硅酸盐矿物与溶剂矿物之比的大小而增（减）。如果熟料中硅率过高，在煅烧时液相量会显著减少，熟料煅烧困难；特别是当氧化钙含量低硅酸二钙含量多时，熟料易于粉化。硅率过低，则会导致熟料中硅酸盐矿物太少而影响水泥强度，且由于液相过多，容易出现结大块、结炉瘤、结圈等现象，影响窑的操作。铝率表示的是熟料中氧化铝和氧化铁含量的质量比，也表示熟料溶剂矿物中铝酸三钙和氯酸四钙的比值。铝率的表达式是：IM铝率的高低，在一定程度上反映了水泥煅烧过程中高温液相的黏度。铝率高，熟料中铝酸三钙多，相应的铁铝酸四钙就较少，液相黏度大，物料就难烧；铝率过低，虽然液相黏度小了，液相中质点易于扩散，对硅酸三钙的形成有利，但烧结的范围变窄了，窑内易结大块，不利于窑的操作。确定KH=0.860.90，SM=2.12.5，IM=1.21.7。2.2熟料热耗的确定影响熟料热耗的因素很多，国内系统热耗较高的主要原因是：结皮堵塞现象严重，还有设备故障较频繁，从而导致窑的运转率不高。而国外水泥厂家通过采用低阻高效的多级预热系统，以及新型篦式冷却机和多通道喷煤管等先进工艺，降低了水泥生产的熟料热耗4。根据新型干法水泥厂工艺设计手册，见表2-1。表2-1 国内部分预分解窑的规格和特性窑型熟料烧成热耗窑型熟料烧成热耗kJ/kg熟料kg熟料kJ/kg熟料kg熟料湿法长窑5000590012001400旋风预热器窑33003600780850干法长窑4600500011001200预分解窑31003300740780带预热锅炉窑5900670014001600立 窑36003800850900立波尔窑36003800850900实际厂家的例子如表2-2所示：表2-2 实际厂家的例子厂名设计能力（t/d）设计热耗（kJ/kg熟料）回转窑规格（m）分解炉型式分解炉规格（m）冀东水泥厂40003308NSF宁国水泥厂40003349MFC 从以上两个表可以看出，熟料烧成过程所消耗的实际热量与煅烧全过程有关，除涉及到原燃料性质和回转窑（包括分解炉）外，还与废气热回收装置（各类预热器或余热锅炉、余热烘干等）和熟料余热回收装置（各类冷却机）等有关。结合水泥厂设计规范的相关要求后，综合考虑确定热耗为3200kJ/kg。2.3熟料标号的确定熟料强度是决定水泥质量的重要因素。熟料标号是以其28天抗压强度的值来划分等级的。熟料标号与原料的品质、燃料的品质、燃料的性能、熟料的率值以及生料成分的均匀性、窑型与规格、生料的易烧性有关。如果原料中石灰石品位低而粘土的氧化硅的含量又不高，这样就无法提高KH和SM，导致熟料强度难以提高，只有采用高品位的石灰石和氧化硅含量高的粘土才能提高KH和SM的值，烧出高标号水泥。燃料的品质影响煅烧过程中熟料的质量。气体与液体燃料着火快，燃烧时间短，回转窑中热力集中，易造成短焰急烧，熟料反应时间短，但基本上无灰分掺入熟料。用煤作燃料时，煤的灰分大部分掺入熟料中。燃料质量差，除了火焰温度低还会因煤灰降落的不均匀，降低熟料的质量，影响熟料标号。生料易烧性的好坏直接影响石灰饱系数，硅率，铝率的高低，从而影响熟料的标号5。 众所周知，水泥熟料是由SiO2 、Al203、Fe203、CaO等主要氧化物， 按一定比例化合而成的多矿物集合体。一般用C3S、C2S、C3A、C4AF、f-CaO等来表示。作为熟料组成主体的这些矿物，它们与熟料率有如下关系： 将式 ( +1)整理，得： 图2.1 熟料28d抗压强度与L值相关图2.4矿渣及石膏掺加量的确定 矿渣的作用：矿渣是一种具有潜在水硬活性的材料，已成为水泥工业活性混合材的重要原料。具有扩大水泥品种，改进水泥性能，调节水泥标号，增加水泥产量，改善水泥安定性能等性能。石膏的作用：一般水泥熟料磨成细粉后与水相遇会很快凝结，无法施工。掺加适量的石膏不仅可调节凝结时间，还能提高水泥的早期强度，降低干缩变形，改善耐蚀性，抗渗性，抗冻性等一系列性能。混合材的活性较高时，可以适当增加混合材掺加量。熟料的标号越高，要求混合材含量就越多；反之则越少。水泥标号不同，强度的等级也不同，从而掺入的矿渣不同。水泥粉磨细度不同，比表面积不同，水泥的强度相应也有所差别，从而要求掺入的矿渣量也不同。根据国家标准GB1752007，普通硅酸盐水泥掺加活性混合材不得超过15%。我国生产的普通水泥，其石膏掺量一般波动于SO3含量为1.5%2.5%间。石膏中SO3含量为42.10%， , ，由此算出石膏的掺量为3.56%5.94%。本设计要求的水泥品种是42.5R的普通硅酸盐水泥40%，52.5R矿渣硅酸盐水泥60%，由此确定：42.5R普通硅酸盐水泥矿渣掺量为10%，粉煤灰掺量为5%，石膏掺量为5%，52.5R矿渣硅酸盐水泥矿渣掺量为35%，石膏掺量为5%。设计配合比如表2-3所示。表2-3 设计配合比品种粉煤灰（%）矿渣（%）石膏（%）42.5R普通硅酸盐水泥510552.5R矿渣硅酸盐水泥3553 物料平衡的计算3.1 配料计算原料的化学成分如下表3-1所示。表3-1 原料的化学成分原料Loss结晶水SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3W石灰石42.231.790.500.2354.140.541.58粘 土8.5661.5913.325.076.811.9212.30镁 渣2.0822.801.413.6551.3717.203.3铁 渣0.5121.459.4556.109.580.215.5煤 灰63.86 25.54 3.54 0.42 0.73 粉煤灰3.9349.3531.844.4724.620.95矿 渣38.587.621.2543.466.0820.00无水石膏3.541.4212.512.881.2332.3542.102.00所用煤的工业分析如表3-2所示。表3-2 煤的工业分析（%）名称水分Mar/%挥发分Var/%灰分Aar/%固定碳Car/%热值Oar/KJkg烟煤1.6517.6423.4257.2922283.13各种物料的生产损失表3-3所示。表3-3 生产损失 名称石膏粉煤灰硫酸渣生料水泥生产损失/338533.1.1计算煤灰掺入量根据以下公式计算煤灰的掺入量： 3.1.2 计算干燥原料的配合比设定干燥物料的配合比为：石灰石76.40%、粘土17.60%、镁渣3.00%、铁渣3.00%，以此计算生料的化学成分，如表3-4所示。表3-4 生料的化学成分原料配合比烧失量氧化硅氧化铝氧化铁氧化钙石灰石76.4032.261.370.380.1841.36粘 土17.601.5110.842.340.891.20镁渣3.000.060.680.040.111.54铁渣3.000.020.640.281.680.29生 料100.0033.8513.533.042.8644.39灼烧生料20.454.604.3267.11煤灰掺入量3.34%，则灼烧生料配合比为100%-3.34%=96.66%。按此计算的熟料的化学成分，如表3-5所示。表 3-5 熟料的化学成分 名 称配合比氧化硅氧化铝氧化铁氧化钙灼烧生料96.6619.774.454.1864.87煤 灰3.342.130.850.120.014熟 料10021.905.304.3064.884则熟料的率值计算如下：3.1.3熟料矿物组成C3S=3.8(3KH-2)SiO2=3.8(30.891-2)21.90%=56.01%C2S=8.60(1KH)SiO2=8.60(10.891)21.90%=20.53%C3A=2.65(Al2O30.64Fe2O3)=2.65(5.300.644.30)=6.75%C4AF=3.04Fe2O3=3.044.30=13.07%则根据熟料28d抗压强度与L值相关图，L=5.67所对应的熟料28d抗压强度为70MPa，所以确定熟料标号为70。3.1.4计算湿物料的配合比原料的水分为：石灰石为1.58%，粘土为12.30%，镁渣为3.3%，铁渣为5.5%，则湿原料质量配合比为：湿石灰石=湿粘土=湿镁渣=湿铁渣=将上述质量比换算成百分比：湿石灰石=湿粘土=湿镁渣=湿铁渣=3.2 物料平衡3.2.1工厂生产能力窑的台数的计算：本设计采用周平衡法计算，参照冀东水泥厂，选用4.774m的回转窑，台时产量为208.33 t/台h，本设计标定产量为209t/台h。式中 n窑的台数； Qd 要求的熟料日产量（t/d）Qh,l所选窑的标定台时产量t/(台h)。因此本设计选用4.774m窑一台。熟料周产量：Qw=168 Qh =168209=35112 (t/周)用于生产42.5R普通硅酸盐水泥的熟料占总熟料的比例： 42.5R %=用于生产52.5R矿渣硅酸盐水泥的熟料占总熟料的比例：52.5R %=1-42.5R %=1-47.06%=52.94%水泥小时产量：用于生产42.5R普通硅酸盐水泥的熟料的水泥小时产量：G42.5R= Qh42.5R %=20947.06%= 119.26(t/h)用于生产52.5R矿渣硅酸盐水泥的熟料的水泥小时产量：G52.5R= Qh52.5R %=20952.94%= 178.88(t/h)式中： p水泥的生产损失；d水泥中石膏的掺入量(%)；e水泥中矿渣的掺入量(%)。水泥的小时产量Gh = G42.5R+G52.5R =178.88+119.26=298.14(t/h)水泥周产量Gw =168Gh=168298.14=50087.52(t/周)3.2.2原料消耗定额（1）考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料理论消耗量：=（t/t熟料）式中 KT干生料理论消耗量（t/t熟料）；l干生料的烧失量（%）；s煤灰掺入量，以熟料百分数表示（%）。（2）考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料消耗定额：（t/t熟料）式中： K生干生料消耗定额（t/t熟料）；P生生料的生产损失（%）。（3）各种干原料消耗定额：K原=K生x式中： K原各种干原料的消耗定额（t/t熟料）；K生干生料消耗定额（t/t熟料）；x干生料中该原料的配合比（%）。K石灰石=K生x石灰石=1.600.764=1.222（t/t熟料）K粘土=K生x粘土=1.600.176=0.282（t/t熟料）K镁渣=K生x镁渣=1.600.03=0.048（t/t熟料）K镁渣=K生x镁渣=1.600.03=0.048（t/t熟料）(4) 干石膏消耗定额：用于生产42.5R普通硅酸盐水泥的熟料的干石膏消耗定额：Kd1=（kg/kg熟料）式中： Kd1干石膏的消耗定额（kg/kg熟料）；Pd石膏的生产损失（%）。用于生产52.5R矿渣硅酸盐水泥的熟料的干石膏消耗定额：Kd2=0.086（kg/kg熟料）式中： Kd2干石膏的消耗定额（kg/kg熟料）；Pd石膏的生产损失（%）。干石膏消耗定额：Kd= Kd142.5R %+ Kd232.5R %=0.06447.06%+0.08652.94%=0.076（kg/kg熟料）(5)干混合材消耗定额：用于生产42.5R普通硅酸盐水泥的熟料的干矿渣和干粉煤灰消耗定额分别为：K矿渣=0.13（kg/kg熟料）K粉煤灰=（kg/kg熟料）式中： K矿渣干矿渣的消耗定额（kg/kg熟料）； K粉煤灰干粉煤灰的消耗定额（kg/kg熟料）；Pe矿渣的生产损失（%）。用于生产52.5R矿渣硅酸盐水泥的熟料的干矿渣消耗定额：Ke2=0.63（kg/kg熟料）式中： Ke2干矿渣的消耗定额（kg/kg熟料）；Pe矿渣的生产损失（%）。干矿渣消耗定额：Ke= Ke142.5R %+ Ke252.5R %=0.1347.06%+0.6352.94%=0.395（kg/kg熟料）(7)烧成用干煤消耗定额：Q=(Q+25W) =(22283.13+251.65) =22698.91（kJ/kg干煤）Kf1=0.15（kg/kg熟料）式中： Kf1烧成用干煤消耗定额（kg/kg熟料）；q熟料烧成热耗（kg/kg熟料）；干煤低位热值（kg/kg熟料）；Pf煤的生产损失（%），一般取3%；Q煤的应用基低位发热量（kg/kg熟料）；W煤的水分。(8)湿物料消耗定额：K湿= 式中： W0物料天然含水量（%）； K湿石灰石=1.24（t/t熟料） K湿粘土=0.32（t/t熟料） K湿镁渣=0.05（t/t熟料） K湿铁渣=0.051（t/t熟料） K湿石膏=0.08（t/t熟料） K湿矿渣=0.494（t/t熟料） K f湿煤=0.153（t/t熟料）（8）物料平衡表将各物料消耗定额乘以烧成系统生产能力，可求出各种物料的需求量。将计算结果汇总成物料平衡表，如表3-6所示。表3-6 物料平衡表消耗定额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时日周小时日周石灰石1.22 1.24 254.98 6119.52 42836.64259.16 6219.8443538.88粘土0.28 0.32 58.52 1404.489831.3666.881605.1211235.84镁渣0.0480.05 10.032 240.771685.3810.45250.801755.60铁渣0.0480.05110.032240.771685.3810.66255.821790.71生料1.601.66 334.408025.6056179.20346.948326.5658285.92熟料1.001.00209.005000.00 35000无水石膏0.0760.08 15.88381.222668.5116.72401.282808.96矿渣0.395 0.494 82.561981.3213869.24103.252477.9017345.33粉煤灰0.11524.04576.844037.8842.5R PO119.262862.2420035.6852.5R PS 178.884293.1230051.84烧成用煤0.15 0.153 31.35 752.405266.8031.98767.455372.14燃煤合计0.150.15331.35 752.405266.80 31.98767.45.5372.144 全厂流程的确定4.1流程论述1. 原料及燃料的破碎工艺石灰石破碎系统的流程应根据石灰石的物理性质、不同的进料粒度、原料磨要求的入磨粒度和生产能力, 以及所选用的破碎设备来确定破碎系统工艺流程。目前, 国内大部分水泥厂采用单段破碎的工艺流程。单段大型化破碎机被广泛应用且有很好的效果。参考水泥厂设计手册及冀东水泥厂破碎工艺，本设计石灰石破碎采用一段破碎系统，单转子反击式破碎机，其特点是流程简单，占地少，投资小。石膏、煤共用一条破碎生产线，采用一段破碎系统，细碎颚式破碎机。石膏经汽车运输进厂后，由铲车送入板式喂料机入口，一部分颗粒较细的合格物料从输送机下部漏出落在带式输送机上，由带式输送机送入提升机，最后进入储料仓，另一部分比较大的物料随板式喂料机送入破碎机，在破碎机作用下，物料得到充分破碎合格，物料由破碎机底部卸出，落在皮带上，由皮带送入提升机，最后进入储料仓。在输送和破碎过程中所产生的粉在风机的抽吸下通过管道进入收尘器收集，最后送入储料仓。汽车运输进厂的原煤可直接卸入原煤卸车坑，经板式喂料机喂入胶带输送机输送至预均化堆场，由悬臂式堆料机堆料，桥式刮板机取料机取煤，经胶带输送机送至原煤仓。原煤有原煤仓下定量给料机喂入磨内烘干并粉磨，烘干并粉碎后的煤粉随同气流从窑尾排出，经动态选粉机分离出粗粉，粗粉由螺旋输送机送入煤粉仓。工艺流程图如下图4.1所示。图4.1原料破碎工艺流程图2. 石灰石的预均化措施水泥生料化学成分的均匀性，不仅直接影响熟料质量，而且对窑的产量、热耗、运转周期及窑的耐火材料消耗等都有较大的影响。这些影响对大型干法回转窑尤其敏感。由于水泥生料是以天然矿物做原料配制而成，随着矿山开采层位及开采地段的不同，原料成分波动在所难免。另一方面，由于水泥厂规模趋向于大型化以及水泥其它工业发展，对石灰石的需求量日益增长，从而使石灰石高品位的原料不能满足生产的需求，势必要采用高低品味矿石搭配或由数个矿山的矿石搭配方法，以充分利用矿山资源。因此生产中对原料、生料采取有效地均化措施，以满足生料化学成分均齐性的要求。现在大多数水泥厂尤其是新厂采用的是矩形预均化堆场，本设计厂区地形是矩形，所以选择的是矩形预均化堆场。3. 生料制备系统生料制备系统目前按设备分为立磨和球磨。图4.2 立磨生料粉磨系统目前，新开发的系统已将选粉机单独设置，构成完整的闭路系统，外循环系统利用提升机将物料送至选粉机来进行。由于这一系统其成品大部分是由提升机送至选粉机选取出来的，仅有少量成品是利用烘干热风带至收尘系统，从而对出立磨的风速要求相对低一些，从而大大降低了立磨的阻力，节约了电耗9。本设生料粉磨采用立磨，来自生料配料站的原料经金属探测仪（除铁器）及三通阀经回转喂料器喂入生料磨，粉磨合格的生料随废气一起进入旋风筒进行气固分离，分离出来的合格生料经斜槽及提升机送至生料均化库，在斜槽风机出口处设置一袋收尘器，将扬尘回收。出排风机的废气一部分作为磨机循环风，剩余部分入袋收尘器具体流程如4.2图所示。4. 生料粉均化系统在水泥生产过程中，均化是保证物料成分均齐、稳定，达到配料方案的要求，进而保证产品质量的重要手段。因此，生料的均化在水泥生产的全过程中是很重要的。随着工程对水泥质量和强度提出了较高的要求，一系列物料均化技术的出现，大宗物料的成分均齐和稳定成为可能，水泥生产工艺线的大型化才有了强化的物料处理技术支撑，现代干法水泥生产技术亦得到了快速发展。因此，均化工艺是现代水泥生产工艺过程中必不可少的技术环节。生料的均化有间歇均化系统和连续均化系统。连续均化系统具有流程简单、操作管理方便和便于自动控制等优点；而间歇均化系统的均化效果则较好。选择何种均化系统主要取决于出磨生料成分的波动情况、工厂的规模、自动控制的水平及对入窑生料质量的要求，并综合考虑生料制备系统其他均化环节的合理匹配。生料磨出料均化周期是生料均化系统选择的重要依据之一。一般来说，当出磨生料成分波动不大，特别是设有预均化堆场的工厂，计测和控制水平较高时，磨机出料均化周期较短，则可采用连续均化系统。当出磨生料成分波动较大，计测和控制水平不高时，磨机出料均化周期较长，则采用间歇均化系统10。本设计生料均化系统采用连续均化系统。5. 煤粉制备系统制备煤粉所用的设备，目前大都采用烘干磨，主要有风扫球磨、辊式磨和风扇磨三种。在水泥厂中使用辊式磨和风扫球磨。其中立磨有占地面积小、节约能耗、生产操作灵活、细度易于调节等优点。所以本设计采用立磨系统。煤粉制备系统的流程：原煤仓中的原煤由定量给料机、三道锁风阀喂人立式磨煤机，通过定量给料机可以定量地控制人磨煤量。粉磨后的煤粉随气流带入选粉机，分选后，粗粉落回磨盘重新进行粉磨，合格的煤粉随气流一起进入防爆型高浓度气箱脉冲袋式收尘器，被收集下来的煤粉由螺旋输送机分别送入窑和分解炉用煤的煤粉仓中。废气由风机排人大气。其工艺流程图如图4.3所示。6. 熟料烧成系统的选择本设计采用预分解窑，预分解技术的特点是在预热器和窑之间增设分解炉，在分解炉中加入占总用量5060%的燃料，使燃料燃烧的过程与生料的预热和分解过程，在悬浮状态或沸腾状态下迅速地进行，入窑的生料分解率可达90%左右，因此窑的热负荷大为减轻，而产量却成倍增长11。其基本流程如下图4.3所示：7. 水泥制备系统 水泥粉磨工艺流程总的来说可以分为开路流程和闭路流程两种，其中闭路系统又可分为多种不同的子类。在水泥粉磨中，开路系统主要应用在管磨机上，广泛使用高细管磨机。由于开路系统中常常出现过分磨现象严重，且水泥温度超标的问题，因而从节能的角度考虑，闭路系统受到推崇。在目前的流程组合上，总的来说，人们一方面希望得到简单的工艺流程，但是由于简单的流程又不能最大可能地降低单位成本和提高产品质量，因而人们往往不得不在简化流程和提高效益中寻求最佳的平衡。这也形成了目前粉磨系统发展的两个方面：一是寻求单一的粉磨设备以尽可能地简化流程，节省投资，并在此基础上降低粉磨能耗，如各类高细磨的开发以及发展立磨、辊压机终粉磨系统；二是在现有的粉磨设备的基础上开发出能够尽可能降低粉磨能耗的粉磨流程，如各种预粉磨、联合粉磨系统12。参考冀东水泥厂粉磨系统，本设计采用一级管磨闭路系统，其流程如图4.4。袋收尘原煤仓细煤仓去分解炉去窑头来自窑头来自窑尾热废气袋收尘 尘来自煤预均化堆场图4.3 煤粉制备车间工艺流程图细煤仓图4.5 水泥粉磨系统基本流程8. 水泥库及包装系统的确定水泥库的圆库型式较多，主要区别在于库底的形状不同。水泥厂采用圆库储存物料时，圆库的直径规格不宜太多，采用库群布置时，库的高度和直径尽可能统一。本设计水泥库采用底部中心设置减压仓的圆库。水泥发运系统包括水泥散装系统和水泥包装系统。水泥散装是水泥供应和运输方面的重大改革，是发展水泥发展生产、力行增产节约的重大措施，也是水泥发运系统的发展方向。在选择水泥发运系统时，应尽量考虑采用水泥散装。暂时无条件采用水泥散装的，也应考虑留有发展水泥散装的余地。目前水泥包装机可分两大类，一类是固定式包装机，一类是回转式包装机。我国固定式包装机有单嘴、二嘴、四嘴。其包装能力分别为1520、30、60。这类包装机劳动条件差，粉尘浓度大、包装能力低，主要用于小型水泥厂及一些较老的中型水泥厂。我国回转式包装机有6、10、14嘴等数种，其包装能力分别为4053、85、96t/h13。因此本设计采用回转式包装机。 图4.4 预分解窑流程4.2主机设备选型计算水泥厂主机年利用率可参考表4-1：表4-1 水泥厂主机年利用率主机名称年利用率生产周制（日/周）生产班制石灰石破碎机0.20.246每日一班，每班67小时0.40.486每日两班，每班67小时生料磨闭路0.787生料磨开路窑煤磨0.800.850.650.75777水泥磨闭路0.827水泥磨开路0.85包装机0.200.246每日一班，每班67小时0.400.486每日两班，每班67小时0.230.287每日一班，每班67小时0.460.567每日两班，每班67小时4.2.1各种主机小时产量要求主机小时产量公式：GH=(1) 石灰石破碎机 预设石灰石破碎机的周运转小时数H：由表4-1选H=72h GH=604.71t/h 参考新型干法水泥厂设备选型使用手册选用PF-162216002250mm反击式破碎机，台时产量为500600，标定产量为590。PF-162216002250mm反击式破碎机的破碎系统主机配置及技术指标参考参数如表4-2。表4-2主机配置及技术指标型号项目数据PF-162216002250mm反击式破碎机台时产量（t/h）500600进料口尺寸（mm）12902270最大进料边长（mm）800功率（kW）450500石灰石破碎机的台数：式中：n主机台数；Gh要求主机小时产量t/h；Gh =GHGh,1主机标定台时产量t/h。 , 可适当增加工作时间，选一台石灰石破碎机的每周实际运转小时数：式中：H0主机每周实际运转小时数；H预设主机的周运转小时数。(2) 石膏、煤破碎机 预设石膏破碎机的周运转小时数H：由表4-1选H=36h 石膏 GH=t/h参考新型干法水泥厂设备选型使用手册选用石膏破碎选用XP-2501200mm颚式破碎机，台时产量为4085，标定产量为80。XP-2501200型细碎颚式破碎机的技术参数见表4-3。表4-3 XP-2501200型细碎颚式破碎机的规格性能进料口尺寸处理能力（t/h）偏心轴转速（r/min）质量（kg）最大进料粒度（mm）排料口调节范围（mm）电动机功率（kW）2501200408530013220210205060石膏破碎机的台数：，选一台。式中：n主机台数；Gh要求主机小时产量t/h；Gh =GHGh,1主机标定台时产量t/h。石膏破碎机的每周实际运转小时数：式中：H0主机每周实际运转小时数；H预设主机的周运转小时数。预设石膏破碎机的周运转小时数72h煤 GH=t/h煤破碎机的台数：，选一台。式中：n主机台数；Gh要求主机小时产量t/h；Gh =GHGh,1主机标定台时产量t/h。煤破碎机的每周实际运转小时数： 式中：H0主机每周实际运