日产5000吨熟料水泥厂设计

精品文档 洛阳理工学院材料科学与工程系洛阳理工学院材料科学与工程系 0510405104 班毕业设计任务书班毕业设计任务书 设计时间：设计时间：2008 年年 0404 月月 2828 日日20082008 年年 0606 月月 9 9 日日 设计题目：日产设计题目：日产 50005000 吨熟料水泥厂设计吨熟料水泥厂设计 重点车间：烧成窑尾重点车间：烧成窑尾 品种：品种：P.O32.5P.O32.5 50%50% P.O42.5P.O42.5 50%50% 袋散比袋散比:30%:70%:30%:70% 设计内容及要求设计内容及要求: : 一一. . 总体设计总体设计 二二. . 重点车间重点车间 1.1.熟料矿物组成设计及配料计算熟料矿物组成设计及配料计算 1.1.工艺计算及设备选型工艺计算及设备选型 2.2.工艺平衡计算工艺平衡计算 2.2.车间工艺布置图车间工艺布置图 3.3.生产工艺流程图生产工艺流程图 3.3.工艺设备表及定货单编制工艺设备表及定货单编制 4.4.生产质量控制系统说明生产质量控制系统说明 4.4.本设计评述及展望本设计评述及展望 5.5.全全 场平面布置图场平面布置图 学生姓名学生姓名: : 李新峰李新峰 班班 级级: : 0510405104 教研室主任：教研室主任： 指导教师指导教师: : 郭献军郭献军 系系 主主 任任: : 20082008 年年 4 4 月月 2828 日日 精品文档 目目 录录 摘 要5 ABSTRACT .6 第一章 绪论7 1.1 总体设计1.8 1.2 工艺设计的指导思想与原则：9 1.2.1 指导思想 9 1.2.2 设计原则2.10 1.2.3 进行车间工艺布置时应注意的问题2.11 1.3 厂址选择2： 11 1.3.1 影响厂址选择的主要因素2:11 1.4 原燃材料分析：13 第二章 工艺计算13 2.1.配料计算:14 2.1.1.设计内容: 14 2.1.2 原始数据： .14 2.1.3 计算步骤： 15 2.2 物料平衡:20 2.2.1 物料平衡计算的目的 .20 2.2.2 烧成车间生产能力和工厂能力的计算: .21 2.3.主机平衡26 精品文档 2.3.1 石灰石破碎机选型 .27 2.3.2 生料磨选型 27 2.3.3 窑外分解窑选型 29 2.3.4 煤磨选型 30 2.3.5 水泥磨机选型 31 2.3.6 石膏、沸石破碎的选型 32 2.3.7 包装机选型 33 2.4 储库平衡91034 2.4.1 石灰石预均化堆场 .35 2.4.2 铁粉、碎煤库采用联合堆棚 .36 2.4.3 石膏库 36 2.4.4 粉煤灰库 36 2.4.5 生料库 37 2.4.6 熟料库 37 2.4.7 水泥库 37 2.4.8 水泥包装袋库 37 2.4.9 成品库 38 第三章 重点车间：烧成窑尾41 3.1.熟料烧成窑尾系统及其主机设备选型41 3.2 主要数据计算42 3.2.1 生料料耗 42 3.2.2 预热器飞灰量 42 3.2.3 出收尘器飞灰量 42 3.2.4 收尘器的收下灰量 42 3.2.5 实际料耗 42 3.2.6 预热器喂料量 43 3.2.7 气体量计算 43 3.2.8 窑尾排出废气量 44 精品文档 3.2.9 三次风管抽风量 44 3.2.10 分解炉内废气量 45 3.2.11 五级预热器废气量 45 3.2.12 四级预热器废气量 46 3.2.13 三级预热器废气量 46 3.2.14 二级预热器废气量 46 3.2.15 一级预热器废气量 47 3.2.16 入高温风机废气量 47 3.4. 确定预热器型号49 3.3.生产质量控制网54 本次设计评述与展望55 致 谢56 参考书目57 附 录一58 精品文档 日产日产 50005000 吨熟料水泥厂设计吨熟料水泥厂设计 重点车间：烧成窑尾重点车间：烧成窑尾 摘摘 要要 精品文档 本次毕业设计的题目是设计一条日产 5000 吨水泥熟料的新型干 法水泥生产线。该生产线年运转 310 天，水泥品种是 PO.32.5，PO.42.5 水泥。 本次设计的主要内容包括： 1. 厂址选择和配料计算。 2. 生产过程和主机选型。 3. 计算和确定带悬浮预热器的新型回转窑和悬浮预热器的型号及规 格，以及窑尾气体平衡得计算,同时还编写了全厂工艺流程概述、 全厂质量控制表和本次毕业设计的评述及展望等。 4. 最后设计了整个水泥厂的工艺布局。 在本次设计中，还采用了一些新的工艺技术，例如：高效率立式磨和 高效选粉机等。本次设计采用了利用窑尾热废气预热生料和粉煤灰的 有效方法来降低系统热耗。把篦冷机出来的多余热气体作为热源来烘 干粉煤灰。本次设计所有的工艺设备都能有效地降低系统热耗 。 关键词关键词：5000t/d 熟料生产线设计 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. 精品文档 2. Manufacturing process and selection of the main machines. 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 精品文档 第一章第一章 绪论绪论 水泥是国民经济的基础原材料，水泥工业与经济建设密切相关， 在未来相当长的时期内，水泥仍将是人类社会的主要建筑材料。改革 开放以来，我国水泥工业得到较快的发展，整体素质明显提高，产量 已多年居世界第一位。党的十七大提出了建设和谐社会的宏伟目标， 提出了节能减排的要求，积极倡导大水泥吸收小水泥的政策，以达到 “十一五”规划中要求的“十一五”末万元产值能耗下降 20%的目标。 这对新型干法水泥的发展提 供了机遇也提出了挑战。 本设计为新型干法 5000t/d 熟料水泥厂设计重点车间：烧成窑尾， 烧成系统采用预分解窑。鉴于毕业设计是学生完成所有理论课和实验 实习课程后的一个教学环节，是从事技术工作的一次技术演习。本人 在设计过程中参考了水泥专业刊物上近几年来提出的新的设计理论和 计算方法，突出了毕业设计的先进性和研究性特点。 由于本人知识结构和实际生产经验有限，在设计中难免有错误和欠 缺之处，恳请各位老师同学批评指正。 1.1 总体设计1 任何工艺都有其特点，这些特点必然会贯穿在工大厂设计之中。 水泥工业及水泥工厂设计的特点可概括如下： 1、水泥工业需用大量矿物原料(如石灰石）等，因此水泥厂大都 自行开采矿山，并靠近矿源建厂。 2、产品（水泥）.燃料(煤)等物料运输量大,且价格低,因此必然 有良好的交通条件。 精品文档 3、水泥工业能耗较大，燃料消耗和电耗较多。因此，在水泥厂 设计中要注意确保能源供应，并充分重视节约能源的问题。 4、水泥厂采用的主机多属重型设备，重量大，建构筑物荷重也 大。因此，一般要求在工程地质条件良好的场地建厂。 5、水泥厂设备种类多，布置复杂。因此，工艺布置应同土建设 计紧密结合。 6、水泥厂用水量大，且用水无卫生要求。因此，一般水泥厂多 建在远离城市的地方，且自备水源。 7、水泥厂存在粉尘和噪音两大污染。因此，设计时必须加强收 尘.除尘措施，尽量搞好厂区绿化。 8、从发展来看，水泥工业的发展逐渐向大型化和自动化。因此 在设计时，应尽量采用新技术、新方案，并要重点考虑节约能源。 从水泥厂的整个设计来说，工艺专业是主体，它的主要任务是确 定工艺流程，进行工艺设备的选型和布置。但工厂设计是各专业共同 完成的一个整体。因此，工艺设计与其它专业的设计有着密切的联系， 特别是工艺布置和其土建的关系更密切。生产设备的布置直接影响到 建筑物的结构型式和尺寸。因此，工艺人员只有与其他人员相互配合， 共同研究，才能产生较好的设计方案。 1.2 工艺设计的指导思想与原则： 1.2.11.2.1 指导思想指导思想 1、贯彻“生产可靠、技术先进、节省投资、提高效益”的设计 指导方针。以生产可靠为前提，尽可能采用先进的生产工艺和技术方 案，以降低产品成本，取得较好的经济效益。 精品文档 2、充分挖掘和利用现有生产设施的潜力，以进一步发挥投资效 益。 3、汲取相类似项目的经验和教训，确保实现“低投资、低成本、 高可靠性、高效益”的目标。 4、选用国内成熟、可靠、先进的技术和设备，除一些国内制造 提条件尚不成熟的关键设备，其余设备均采用国产，或引进技术、国 内制造的产品。 5、重视节能，采用节能工艺过程和国家推荐的节能机电设备， 以降低产品成本。 6、在满足生产要求的前提下，以及充分考虑当地气象条件，通 过设备露天化布置，优化建筑结构设计等措施，降低土建工程造价。 7、采用先进、可靠的 DCS 集散计算机控制系统，以达到高效、 节能、稳定生产、优化控制的目的。并最大程度地减少操作岗位定员， 以降低成本。 8、贯彻执行国家和地区对环保、劳动安全、工业卫生、计量、 消防等方面的有关现行规定和标准。 1.2.21.2.2 设计原则设计原则2 2 在新型干法水泥厂的设计中，建立采用先进技术，超前控制和连 续生产的设计新概念，用技术创新来改造生产工艺，提高产品质量， 降低投资，降低成本，利用三废，追求工厂建成后的最大经济效益。 进行工厂总体布置设计时应注意: 1、应充分利用地形，适当选择标高, 减少土石方工程量, 长形 车间注意顺着等高线布置, 如地形变化大, 应按生产流程利用地形来 分段布置 精品文档 2、注意粉尘流向，扬尘点设在水泥厂的下风向，避免对其它车 间发生影响。 3、生产流程顺畅，避免物料倒流。 4、各车间应设在有利于生产的适当位置，相关建构物应尽可能 相邻或者接近。如原料车间应接近矿山来料的方向，水泥库包装车间， 材料库最好设计在进厂的铁路专用线附近，压缩空气机.变电所及配 电所最好在负荷的中心,修理车间.材料库及车间办公室应设在与各车 间联系方便的位置。 5、较大荷重的建构筑物,如水泥库、生料库、熟料库及大型设备 基础等,在满足生产要求的前提下,尽量选择在工程和地质条件较好的 地方。 6、工厂布置要求集中紧凑，运输简捷方便，避免平面交叉。但 也要注意防火.采光.通风的要求,在节约的原则下,适当地顾全工厂的 整齐.美观。 7、尽量考虑本车间的发展余地，相邻两车间应向外侧发展，水 泥库的发展应留在铁路的尽头方向，以减少扩建时对生产的影响。 1.2.31.2.3 进行车间工艺布置时应注意的问题进行车间工艺布置时应注意的问题2 2 1、保证生产需要，例如磨头仓有适当的高低大小，回转窑应有 一定的斜度，设备操作开关和指示控制仪表应邻近操作岗位。 2、便于检修，车间位置应有足够的检修面积和起重设备。 3、安全措施，车间应有足够宽度的走道，安全平台和通道，并 设置防爆阀和安全罩。 4、便于施工，车间设计应考虑施工条件，考虑扩建。 5、下雨作业，车间应考虑到防雨措施及设备在下雨天的工作情 况。 6、注意节约，尽量避免浪费。 精品文档 1.3 厂址选择2： 工业企业及其所属工人村场地选择是工厂建设的重要环节。厂址 选择的合理与否，将直接影响工厂建设的投资.建设进度,同时也将长 期影响工厂投产后的生产.管理和工厂今后的发展。因此，新建项目 根据生产建筑要求，进行经济技术比较，抓住主要条件，认真做好厂 址选择的工作。 1.3.11.3.1 影响厂址选择的主要因素影响厂址选择的主要因素2 2: : 1、厂址要靠近主要原料基地。生产水泥的主要原料是石灰石和 粘土（本设计中不采用粘土），故水泥厂应靠近石灰石矿山，以缩短 石灰石运输距离，方便采用经济可靠的运输方式，以节约投资和运输 费用。但应注意厂区和住宅区不得建在有用矿藏上或处于爆破危险范 围内。 2、厂址有良好的交通条件。水泥生产因物料吞吐量很大，故大 中型水泥厂应力求靠近铁路线，小型水泥厂靠近公路线，也应考虑敷 设专用的有利地形，避免架桥和开通隧道。 3、厂址尽量靠近水源。水泥厂是耗水量较大的企业，水源必须 充足，水泥质量合格，保证不间断供水。 4、厂址尽量靠近电源。水泥厂是耗电量很大的企业，故厂址最 好靠近电力网，并有方便的供电条件和措施，以保证供电和减少输电 线路的投资。 5、厂址应有足够的建厂场地，但必须坚持贯彻国家节约用地方 针政策，不占良田，少占良田，尽可能利用荒山野地。厂区应考虑有 发展的可能，但不应过早占地。在工厂及矿山基建时，土石方的排除 不得有害于农业，相反，应尽可能采取结合施工造田造地措施以支援 农业。 6、厂址地形。厂址地形最好宽阔平坦，并稍带倾斜，以利简化 工厂的竖向布置与减少平整场的土石方量，并利于排水。矿山、厂区 和住宅区应尽可能布置在铁路.公路.河流的同一侧。 精品文档 7、工程地质条件。应有良好的工程地质条件，土壤深度在地下 1.52m 处的耐力最好在于 200kpa 以上,厂址下面要避免有用矿藏, 没有活断层,并应尽量避免死断层,溶洞,滑坡等. 8、厂址应有良好的水文地质条件.地下水位在地表以下 5m 为好, 且厂址不应处在水库、堤坝附近的下游.并应注意地下水位对建厂的 影响.若厂址有淹没的可能时,要考虑防洪措施. 9、厂址的选择必须考虑工厂的雨水、污排出厂外的方便条件,并 遵守环境保护卫生规范 10、选择厂址是必须确定该地区的地震烈度.一般 6 度以下地区 可不考虑防震措施,6 度以上地区要考虑设防震措施,9 度以上地区不 宜建厂. 11、厂址选择中.必须落实大件设备的运输问题. 12、合理确定工人村建设场地.一般将工人村设置在附近大城镇工 厂之间为好，尽量靠近工厂. 13、与其它方面的协作,最好有与临近城镇企业相互协作和充分 利用各种生活设施的可能.厂址不应跨越高压输电路和各种工程管线, 厂址应避开名胜、古迹、文物所在地,并应满足飞机场的通讯设施和 部队驻地所要求的间距. 综上所述,在选择厂址时需要同时考虑多方面的问题,而实际上却 很难找到各方都较理想的厂址.因此必须在多方面综合比较的基础上 加以选择,从而得到相对而言较为理想的厂址. 1.4 原燃材料分析： 石灰质原料：石灰石中氧化钙含量不低于 48%，石灰石中不含或 少含粘土杂质，为不影响水泥的安定性，石灰石中氧化镁含量不大于 3.0%，为不影响煅烧和熟料质量石灰石中碱含量应小于 1.0%。 粘土质原料：为便于配料，要求粘土质原料硅率为 2.53.5，铝 率为 1.53.0。同时，粘土中碱含量小于 4.0%，氧化镁含量应小于 3.0%。 精品文档 铁质校正原料：要求氧化铁的含量大于 50%。 硅质校正原料：要求氧化硅的含量大于 80%。 铝质校正原料：要求氧化铝的含量大于 30%。 回转窑用烟煤：要求干燥基灰分小于 28%；挥发分为 1830%； 低热值大于 20934KJ/Kg 熟料。 本次设计为四组分配料：石灰石、砂岩、粉煤灰、铁粉。 石灰石氧化钙平均含量为 52.0% ，属于高品位石灰石，同时，石 灰石中氧化镁含量为小于 1.59%，杂质含量为小于 1.06%，符合要求。 砂岩 SiO2含量为 93.1%，MgO 含量为 0.36%，粉煤灰中 SiO2含量 为 51.9%，MgO 含量为 1.12%，砂岩的硅率、铝率分别为 41.84、0.98；粉煤灰的硅率、铝率分别为 1.66、3.04；两者搭配可 以达到粘土质原料的要求，故两者可代替粘土；铁粉中氧化铁含量为 51%，品位相当高，由此可见原料完全符合配料要求。同时用煤也满 足预分解窑要求，灰分为 24.20%（小于 28%），挥发分 23.85%（在 18%30%之间），煤的热值为 24485KJ/Kg 煤（大于 20900KJ/Kg 煤）， 故满足设计要求。 第二章第二章 工艺计算工艺计算 精品文档 2.1.配料计算: 2.1.1.2.1.1.设计内容设计内容: : 毕业设计题目为:新型干法水泥厂 5000t/d 总体工艺设计、重 点车间：5000t/d 烧成窑尾系统工艺设计。 2.1.22.1.2 原始数据：原始数据：(煤的工业分析已转化为空气干燥基)：见表 2-1- 1 表 2-1-2 表 2-1-1 配料设计所用的原燃料的化学成分（%） 项目 Los s SiO 2 Al2O3 Fe2O 3 Ca O Mg O SO 2 合计 天然水 分 石灰 石 42 1.7 7 0.790.29520.83 97.6 8 1.6 砂岩1.1 93. 1 0.670.62 0.7 1 0.36 96.5 6 0.06 铁粉 1.0 2 391.9513.31.8 98.0 2 1.5 粉煤 灰 1.7 6 51. 9 32.042.51 5.2 5 1.12 94.5 8 3 石膏3535 煤灰 54. 2 31.194.32 3.5 2 1.56 94.7 9 表 2-1-2：煤的工业分析 项 目 MarCarAarVar 发热量 Qnet ar kJ/kg 吨熟料热 耗 kJ/kg 100kg 煤灰 掺入量% 煤灰 沉降 率 精品文档 251.6124.0123.66244852967.8 2.91100 % 2.1.32.1.3 计算步骤：计算步骤： 为了获得较高的熟料强度，良好的物料易烧性以及易于控制生产，选 择适宜的熟料三率值是非常必要的。由于其牵涉到非线性方程的求解， 用手工计算 需反复试凑，难以得到最优解，而各种简化计算方法不容易为大多数 人掌握，一些专用的计算程序也难以满足广大水泥生产厂的要求。采 用通用办公软件 Excel 做配料计算，可直接通过表格计算求解，这种 方法在普通个人微机上，几秒钟即可算得最优解，操作简便，结果准 确、极易推广。本设计配料计算参考用办公软件 Excel 作配料计算 （南京化工大学材料学院 简淼夫，张薇水泥2000 10） EXCEL 电子表格在水泥配料中的应用 （洛阳工业高等专科学校教务处 刘孟 贺 孙孟乐 许茂伟洛阳工业高等专科学校学报第 11 卷第 2 期 2001 年 6 月） 用 Excel 计算如下表34： 1.建立原料化学成分表 表 2-1-3 表 2-1-4 2.建立计算表中各组分的配料表 表 2-1-5 在计算表格中填入设定的掺入量初值，在对应的各种组分的格 子中填入相应的计算公式，即可得到相应的数值。如 在石灰石栏中. SiO2和 Al2O3组分的单元格 C16 和 D16 中分别填入下列公式：(C16)=C5*G16/$G$ 20 (D16)= D5*G16/$G$ 20 这表示用石灰石栏中 SiO2、 Al2O3组分等于乘以掺入量 G16，再除以生料总量$G$ 20，即为生料中来自石 灰石的 SiO2 、Al2O3组分的量。余下类推得生料和熟料中各 化学成分量的数值。 表中的生料化学成分数值为 4 组分的累计值。灼烧生料值为减去烧失 精品文档 量、考虑配入煤灰后计算得出。熟料化学成分为灼烧生料化学成分加 入煤灰化 学成分得出。 .3 在计算表中加入率值计算公式：表 2-1-6 率值目标量 在 C26、 D26 、E26 加入率值计算公式 Sc FcAcCc KH 8 . 2 35 . 0 65 . 1 Fc Ac Sc SM Fc Ac IM (C26) =(F23-1.65*D23-0.35*E23)/2.8/C23 (D26) =C23/(D23+E23) (E26) =D23/E23 4. 计算率值偏差和规划求解 在 C27、D27 和 E27 中计算率值目标值与计算值 的偏差绝对值，同样建立总量的目标值和偏差，在 C28 中填入三率值偏差和总量偏差的平方和。 C28 =C27*C27+D27*D27+E27*E27 然后在 Excel 菜单中拉下工具,找到规划求解后,用鼠标双击. 设定目 标单元格为率值偏差平方和单元 C28，设定可变单元格为各组分掺入 量$ $G$ $16$ $G$ $19，在约束条件中点击相应率值单元设定率值误差限, 对应 KH1.38 1338 L=6.1F=6.1*3.31=20.19% 1450 L=3A+2.25F=3*5.3+2.25*3.31=23.35% 基本符合预分解窑 L=21%24%范围 如需调整三率值，只要在 C25、D25、E25 中输入目标率值，重新规划 求解 即可 表 2-1-3 原料化学成分表 表 2-1-4 煤的工业分析 ABCDEFGHIJ 4 项目 Los s SiO2 Al2O3Fe2O3CaOMgOSO2 合计 天然水 分 5 石灰 石 42 1.7 7 0.790.2952 0.8 3 97.6 8 1.6 6 砂岩 1.1 93. 1 0.670.62 0.7 1 0.3 6 96.5 6 0.06 7 铁粉 1.0 2 391.9513.31.8 98.0 2 1.5 8 粉煤 灰 1.7 6 51. 9 32.042.51 5.2 5 1.1 2 94.5 8 3 9 石膏 3535 1 0 煤灰 54. 2 31.194.32 3.5 2 1.5 6 94.7 9 精品文档 ABCDEFGHI 1 2 项项 目目 M Ma a r r C Car ar A Aar ar V Var ar 发热量发热量 Q Qnet net arar kJ/kgkJ/kg 吨熟料热吨熟料热 耗耗kJ/kg kJ/kg 100100kg kg煤 煤 灰掺入灰掺入 量量% % 煤灰煤灰 沉降沉降 率率 1 3 2 51.6 1 24.0 1 23.6 6 244852967.8 2.91 100% 精品文档 表 2-1-5 配料计算表 ABCDEFG 1 5 项项 目目 LossSiO2 Al2 O3 Fe2O3CaO 掺入量掺入量% 1 6 石 灰 石 34.63087 279 1.4594439 25 0.65 139 0.2391179 31 42.876 31869 82.45445 903 1 7 砂 岩 0.084017 349 7.1109229 1 0.05 1174 0.0473552 33 0.0542 2938 7.637940 827 1 8 铁 粉 0.033625 284 1.2856726 41 0.06 2635 1.6812642 23 0.1087 87685 3.296596 515 1 9 粉 煤 灰 0.119904 458 3.5358189 57 2.18 2806 0.1710001 08 0.3576 69548 6.812753 29 2 0 生 料 34.86841 988 13.391858 43 2.94 8006 2.1387374 95 43.397 00531 100 2 1 灼 烧 生 料 19.962858 41 4.39 4508 3.1881545 04 64.690 66834 97.08977 423 2 2 煤 灰 1.5773423 68 0.90 7699 0.1257217 53 0.1024 39947 2.910225 771 2 3 熟 料 21.540200 78 5.30 2207 3.3138762 57 64.793 10828 100 精品文档 表 2-1-6 率值目标量 表 2-1-7 矿物组成 FGHIJ 2 4 矿物组 成 C 3 S C 2 SC 3 AC 4 AF 2 5 计算值 59.7532429 1 16.6715677 5 8.4305146 7 10.0741838 2 表 2-1-8 湿基配比 BCD 30 项目湿基用量湿基配比 31 石灰石 83.7951819482.3071 32 砂岩 7.6425263437.50681 33 铁粉 3.3467984933.28736 34 粉煤灰 7.0234576.89873 35 合计 101.8079638100 BCDE 24目标量 25 目标值 0.912.51.6 26 计算值 0.9100029562.51.600001535 27 率值误差 -2.95636E-068.8E-07-1.53463E-06 28 方差 1.1875E-11 精品文档 精品文档 2.2 物料平衡: 56物料平衡计算是质量守恒定律在水泥工厂工艺设计中的具体 应用。工艺设计之初，必须先进行物料平衡计算。 2.2.12.2.1 物料平衡计算的目的物料平衡计算的目的 (1)计算出水泥工厂物料进厂和产品出厂的需要量和 生产量; (2)作为工艺设计中选择主机和辅机规格的依据; (3)作为原料矿山开采和运输设计的依据; (4)作为厂内外总图运输设计的依据; (5)作为技术经济计算产品成本的依据; (6)作为工厂原料、燃料以及其它材料供应量和工厂 产品出厂量建厂初期的参数。 物料平衡计算一般是以窑的生产能力(t/t)为基准的，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产量。参考 水泥厂工艺设计中物料平衡的计算方法（北京建筑材料工业学校 硅工科 龚文虎 水泥技术2000 .1）和水泥工厂工艺设计中物 料平衡计算的探讨（袁振基水泥技术2003.1）对所谓的“内掺 法”和“外掺法”的讨论，“内掺法”在计算过程中以“熟料(%)+混 合材料(%)+石膏(%)=100(%)水泥,另外以分别考虑一些生产损失为出 发点。此种观点以水泥厂工艺设计概论(1982 年版,何俊元编)和 水泥厂工艺设计概论(1993 年版,金容容主编)两本高校教材为代 表。 “外掺法”在计算过程中以“熟料(%)+混合材料(%)=100(%)水泥,石 膏用量抵作水泥生产中所有的生产损失”为出发点。此种观点以水 泥厂工艺设计手册上册(1976 年版)为代表。两篇论文都倾向 精品文档 “外掺法”，认为“内掺法”的计算基准不统一。基于此本设计采用 “外掺法”计算。 2.2.22.2.2 烧成车间生产能力和工厂能力的计算烧成车间生产能力和工厂能力的计算: : .1.1 NSP 窑规格的确定2 .(1)NSP 窑的直径 要设计生产能力 5000t/d 熟料的回转窑 由经验公式： G=53.5Di3.14 其中 G(t/t)窑产量，Di为窑筒体有效内径（m） )m(242. 4 5 . 53 5000 5 . 53 G D 14 . 3 14 . 3 i 取窑内耐火砖的厚度=200mm 则窑内径 D= 2 i D =4.242+20.20=4.642(m) (2)NSP 窑的长度 将 Di =4.2 带入经验公式 ： 2.3280.680 i G=8.491DL )m(.0678 2 . 4491 . 8 5000 491D . 8 G L 680 . 0 328. 2 680 . 0 328 . 2 i 考虑各个水泥设备公司提供的产品，初步确定窑的规格为 4.8m72m 即 D=4.8 米 L=72 米 2.NSP 窑产量的标定 （1）根据经验公式核准窑产量，将 Di =4.8 米，L=72 米代入 2.3280.680 i G=8.491DL =8.4914.82.382720.680 =5996t/t （2）根据生产实际 2006 年 6 月 26 日投产的义马煤业集团水泥有限 责任公司的 5000t/t 生产线，2005 年投产的河南省鹤壁豫鹤同力、 精品文档 洛阳黄河同力、新乡平原同力，驻马店豫龙同力 5000t/d 水泥熟料新 型水泥生产线，湖南浏阳公司 5000t/d 水泥熟料新型干法线均采用 4.8m72m 的回转窑，且均超过设计产量。考虑经验公式受数量、 地域、工艺、时间限制，以及产量受窑规格、原燃料、操作等影响极 大，可以确定同类型窑的实际产量完全可以达到 5000t/d 水泥熟料。 （3）确定窑的规格为 4.8m72m 的回转窑熟料产量完全可以达到 设计要求 5000t/t. 3.窑的台时产量标定 采用年平衡法不直观，不能一目了然，不能为主机平衡计算创造方便 条件。因主机一般是按周平衡的，所以采用周平衡法比较符合实际。 根据公式标定的产量和实际生产情况取=5200t/t 标 Q 窑的台数按水泥工艺设计概论（1993 版 金容容 主编）3-12 计 算: n=/=5000/5200=0.96(台) 取 n=1 d Q 标 Q 要求的熟料日产量 t/t d Q n 窑的台数 4.计算烧成系统的生产能力,计算按水泥工艺设计概论3-6、3-7 熟料小时产量: =n/24=15200/24 (t/h)=216.7t/h h Q 标 Q 熟料日产量: =24=24216.7=5200(t/t) d Q 标 Q 熟料周产量: =168=168216.7=36405.6 (t/w) w Q 标 Q 5.工厂的生产能力 按水泥厂工艺设计概论3-9、3-10、3-11 计 算 石膏掺入量的计算: 参考无机材料基础（洛阳工业高等专科学校），水泥中 SO3 的控制范围为 1.5%2.5%,取 SO3含量为 2.2 %,由熟料带入的 SO3量 精品文档 为 0.19%,则石膏掺加量 d=(2.2 -0.19)/35=5.74% 取 d=5.74%.水泥 的生产损失 P=0.8% 6.原燃材料消耗定额的计算 (1).原料消耗定额 考虑煤灰掺入时，1t 熟料的干生料理论消耗量 根据水泥厂工艺设计概论（1993 版 金容容 主编）P-39 公式 315 ， KT=(100-S)/(100-I)=(100-2.91)/(100-34.87)=1.49t/t 熟料 式中 KT干生料理论消耗量 t/t 熟料 S煤灰掺入量 % I干生料的烧失量 % (2) 干生料消耗定额： 考虑生料生产时的损失：根据水泥厂工艺设计概论（1993 版 金 容容 主编）P-40 式 317 K生100KT/（100-P生）=1001.49/(100-0.8)=1.5 t/t 熟 料. K生干生料的消耗定额 t/t 熟料 P生生料的生产损失取 0.8 (3)各种干原料消耗定额： 由式 318： K原石灰石=K生X1=1.582.45%=1.24 t/t 熟料 K原砂岩 =K生X2=1.57.64% =0.115 t/t 熟料 K原铁粉=K生X3=1.53.3% =0.0495t/t 熟料 K原粉煤灰=K生X4=1.56.8% =0.102 t/t 熟料 (4) 干石膏消耗定额 参考水泥厂工艺设计中物料平衡的计算方法 （北京建筑材料工业学校硅工科 龚文虎 水泥技术2000 .1）提 供的公式 e d Kd 100 Kd干石膏消耗定额 /熟料 精品文档 t水泥中石膏的掺入量,% e水泥中混合材的掺入量,% /熟料033 . 0 %50* 14100 74 . 5 5 . 32 d K /熟料032 . 0 %50 10100 74 . 5 5 . 42 d K =Kd32.5+Kd42.5=0.033+0.032=0.065/熟料 d K (5) 干混合材料消耗定额5 e e Ke 100 Ke干混合材料消耗定额 /熟料 e水泥中混合材的掺入量,% /熟料08 . 0 %50* 14100 14 5 . 32 e K /熟料06 . 0 %50* 10100 10 5 . 42 e K =+=0.14/熟料 e K 5 . 32e K 5 . 42e K (6) 烧成用干煤消耗定额 根据水泥厂工艺设计概论（1993 版 金容容 主编）P41 3-21 Kf1= )p-(100 *arQnet q *100 f =0.125/熟料 )3100(*24485 8 . 2967 *100 Kf1烧成用干煤消耗定额/熟料 q熟料烧成热耗/熟料 Qnet ar干煤低位热值 pf煤的生产损失 3% Kf1 湿=1000.125/（100-2）=0.128/熟料 (7) 湿料消耗定额 精品文档 K湿料=100K干/（100-原料水分） （3-23） K湿石灰石=1.24100/（100-1.6）=1.26t/t 熟料 K湿砂岩=0.115100/（100-0.06）=0.115 t/t 熟料 K湿铁粉=0.0495100/（100-1.5）=0.05 t/t 熟料 K湿粉煤灰=0.102100/（100-3）=0.105t/t 熟料 K湿石膏=0.065100/（100-0）=0.065/熟料 K湿混合材=0.14100/（100-3）=0.144/熟料 精品文档 表 2-2.1 物料平衡表 物料需要量（T）消耗定额 （Kg/Kg 熟料） 干料湿料 物料名 称 天然 水分% 生产 损失% 干料湿料时日周时日周 石灰石1.61.241.26268.708 6448.99 2 45142.944 273.04 2 6553.00 8 45871.05 6 砂岩0.060.1150.11524.9205598.0924186.644 24.920 5 598.0924186.644 铁粉1.50.04950.05 10.7266 5 257.439 6 1802.077210.835260.041820.28 粉煤灰30.1020.10522.1034 530.481 6 12731.558 4 22.753 5 546.0843822.588 生料1.51.5325.057801.254608.4325.057801.254608.4 熟料 0.8 216.7520036400 P.O32. 5 0.0330.0337.1511 171.626 4 1201.3848 P.O42. 5 0.0320.0326.9344 166.425 6 1164.9792 石石 膏膏 总量2366.364 P.O32. 5 133.923214.0822498.56 P.O42. 5 127.563061.4421430.08 水水 泥泥 总量43928.64 总 煤 量 230.1250.12827.0875650.14550.7 33.497 6 803.942 4 5627.596 8 精品文档 P.O32.50.080.08217.336416.0642912.448 17.769 4 426.465 6 2985.259 2 混 合 材P.O42.5 3 0.060.06113.002312.0482184.336 13.218 7 317.248 8 2220.741 6 精品文档 2.3.主机平衡 在物料平衡计算选定车间工作制度的基础上,计算各车间主机要 求的生产能力（要求主机小时产量）,为选定各车间主机的型号、规 格和台数提供依据. 根据水泥厂工艺设计概论（1993 版 金容容 主编）P43 公 式 3-27 Gn=Gw/H 式中 Gn要求主机小时产量 Gw物料周平衡量 H 主机每周运转小时数 表 2-3-1 水泥厂主机每周运转小时数 主机名称每日运转时 间 h/日 每周运转时 间 h/周 生产周制 日/周 生产班制 石灰石破 碎机 12147284 7 每日两班每班 67 小时 生料磨 221547 三班 8 小时 窑 241687 三班 8 小时 煤磨 201407 三班 8 小时 水泥磨 221547 三班 8 小时 包装机12148498 7 二班 67 小时 石灰石破碎机要求小时产量:GH=45871.056/（7284） =637.1546.09t/h 生料磨要求小时产量: GH=54608.4/154=354.6 t/h 窑要求小时产量: GH=36400/168=216.7 t/h 煤磨要求小时产量: GH=5627.5968/140=40.2 t/h 水泥磨要求小时产量:GH=（22498.56+21430.08）/154=285.25 t/h 精品文档 包装机要求小时产量:GH=43928.6430%/（8498） =13178.59/（8498） =156.89134.48t/h 注：包装按生产总量的 30%进行。 表 2-3-2 主机要求生产能力平衡表（按周平衡法） 主机名称周平衡量台数主机每周运转时间要求主机小时产量 石灰石破碎机45871.0617284637.1546.09 生料磨54608.41154354.6 回转窑364001168216.7 煤磨5627.6114040.2 水泥磨43928.642154285.25 包装机13178.5928498156.89134.48 2.3.12.3.1 石灰石破碎机选型石灰石破碎机选型 选型计算: 破碎机要求产量 G1=637.1546.09T/H 采用连续周三班制. 根据原料开采粒度小于 1500mm，出料粒度小于 25mm，所需破碎物料 为水分小于 1%的中硬石灰石，为简化生产流程,选用高效能、大破碎 比德国 KHD 公司生产的（HDS 型）双转子锤式破碎机。 规格: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.（参考豫鹤同力水泥厂设备选型） 每周每台运转的小时数:H=45871.056/800=57.34h 工作制度为三班 制 精品文档 2.3.22.3.2 生料磨选型生料磨选型 生料磨要求产量度 G2=354.6T/H 生料磨选型计算 新型干法水泥厂在生料粉磨系统方面有两种方案:采用烘干兼粉 磨的中卸磨和立磨,普遍认为球磨机对原料的适应性好.设备投资省, 便于掌握操作,流程简单,并有烘干功能,产品粒度级配合理,粉磨效率 高等优点.海螺集团白马山水泥厂,济南建材集团三号线,吉林亚泰集 团,双阳二线都采用这种系统,但能耗较高,能量利用率低.从节能降耗,简 化流程及设备大型化等发展来看,原料粉磨系统首选立磨,此系统流程 简单,设备布置紧凑,占地少,噪音小,电耗低,设备运转率高,在粉磨砂 岩等磨蚀性大的物料时,应控制游离石英含量不宜超过 4%. 综合上所述考虑，并参考豫鹤同力水泥厂的原料粉磨设备的选型， 本次设计选用德国 Polysius 的第三代立磨，主要指标如下： 规格: RMR57/28/555。 生产能力: 400 t/h 允许入磨物料最大粒度: 75mm 允许入磨物料最大水分: 8% 成品细度:80m 筛筛余12% 出磨物料水分: 0.5% 磨盘直径: 5700mm 磨辊个数: 2 对 规格:2800x820 mm 主电动机型号: YRKK900-6(IP54/F) 额定功率: 4200kW 转速: 994 r/min 电压: 10000 V 配套设备：（选粉机、旋风分离器、废气处理排风机、原料磨循环风 机） 选粉机: 型号: SEPOL-555-RMR 选粉风量: 930000m3/h 转子直径: 5550mm 精品文档 转速: 1376 r/min 功率: 340kW 旋风分离器： 筒体直径:45000 mm 处理风量:930000m3/h 气体温度:8090 C 废气处理排风机：型号: Y4-2x73No27.5F（出口逆 55,进口逆 135） 风量: 965000 m3/h 全压: 3500 Pa 风温:130150 C( Max.260C) 电动机型号:YRKK710-8(IP54/F) 功率: 1400 kW 转速： 720r/min 电压： 10 kV 原料磨循环风机：型号: MC6-2x39No31.5F 风量: 930000m3/h 静压: 9000Pa 风温: 90C