富强水泥厂日产4000吨水泥熟料窑尾系统工艺设计

*毕业设计 摘 要为了对大学本科所学知识进行系统的考查和实践，我选择了“富强水泥厂日产4000吨水泥熟料窑尾系统工艺设计”这个课题。该课题是在贵州省贵阳市郊区建一座日产4000吨熟料水泥厂，重点车间是窑尾系统。我在设计过程中参考了许多水泥厂设计实例，并通过理论和经验数据相结合的方法完成了整个设计。 课程的主要内容包括生料配料计算，全厂工艺平衡计算，重点车间的设计计算，进而给出一个全厂工艺流程图和全厂工艺布置图。在设计中，我尽可能的使用比较新的技术和思想，比如采用高效立式辊磨，利用窑尾废气预热物料，使用工业矿渣作为原料等。此外，我本着合理可行、经济高效、环保的原则设计了全厂总平面布置图。在符合最新生产发展要求的基础上，达到最大程度节约资源、能源，做到既降低生产成本又能稳定生产，经济效益和社会效益双赢的可持续生产。关键词：水泥厂；窑尾系统；新型干法窑ABSTRACTIn order to examine and practice the university knowledge , I chose “Technological design of kiln system with 4000 tons cement clinker ouput per day for FuQiang cement plant” as my project .The graduating project is constructing a production lined with 4000 tons cement clinker per day in the suburban district of Guiyang City of Guizhou Province,and the key workshop is kiln rear system. In the designed process, I referenced many designed examples of cement plant , and completed this design through combining theory and empirical data .The main contents of this design are the calculation of raw mix proportions, the process equilibrium calculation, and the calculation of the key workshop, and then,giving a flow chart of the process and process arrangement layout plans.In this design, I trying to work with relatively new technologies and conception such as adopting high efficiency vertical roller mill, utilizing the waste gas in the rotary kiln to preheat raw materials，and using industrial waste slag as raw meal, etc.Furthermore，I follow the principle in reasonable and achievable，economical and efficient , and environmental in my work for general layout of power plant. In accorded with the requirements of the development of the latest production, we reach maximum conservation resources and energies, and to meet both reduce production cost and stable production,thus benefiting both economic and social to win-win sustainable production.Key words：Cement plant；Kiln system；New dry process kiln目 录摘 要IABSTRACTII1 前言11.1 国际现状11.2 国内现状21.3 选题的目的及意义32 基础资料42.1 设计题目42.2 建厂条件42.3 原始数据43 配料计算63.1 计算目的63.2 率值确定63.3 热耗确定73.4 计算过程73.4.1 根据燃料组成计算发热量73.4.2 计算煤灰掺入量73.4.3 计算要求熟料的化学成分83.4.4 生料配料计算93.4.5 计算干原料料耗93.4.6 计算生料的干原料配合比93.4.7 根据原料配合比验证率值104 全厂工艺平衡计算114.1 窑规格的设计及产量标定114.1.1 窑尺寸的计算114.1.2 产量标定124.2 全厂物料平衡计算134.2.1 计算窑的台数134.2.2 烧成系统的生产能力144.2.3 水泥的生产能力144.2.4 原、燃料消耗定额计算144.2.5 编制物料平衡表194.3 全厂主机平衡计算和主机选型204.3.1 破碎机选型204.3.2 回转窑设备选型224.3.3 烘干机选型224.3.4 磨机选型224.3.5主机平衡表254.4 储存设施的计算254.4.1 堆场的设计264.4.2 堆棚的设计294.4.3 圆库的设计304.4.4 物料储存库、堆场选型表355 全厂工艺布置和工艺流程图365.1 全厂工艺布置365.2 工艺流程图376 重点车间的设计计算386.1烧成车间的工艺流程386.2窑尾系统的物料平衡计算396.2.1 收入物料406.2.5 支出物料446.3 窑尾系统的热量平衡计算496.3.1 收入热量496.3.2 支出热量516.3.3 燃料消耗量526.4 物料平衡表与热量平衡表536.5 窑尾系统烟气平衡计算546.5.1 系统各部位烟气量计算556.6 窑尾系统预热器与分解炉的选型及尺寸确定596.6.1 悬浮预热器596.6.2 分解炉61参 考 文 献62致 谢63- 64 -1 前言水泥是当今世界上最重要的建筑材料之一。水泥窑的发展经历了五个阶段,分别是立窑、干法中空窑、湿法窑、悬浮预热器窑、预分解窑。如今以预分解窑为代表的新型干法水泥生产技术是国际公认的代表当代技术发展水平的水泥生产技术。它凭借着生产能力大、自动化程度高、产品质量高、低能耗、有害物排放低、广业废弃物利用量大等一系列优点成为世界水泥工业生产的主要技术。1.1 国际现状20世纪90年代，国际上围绕着预分解烧成技术，对系统内各单项装备技术进一步优化，提高产量和质量，降低热耗和电耗，进而提高劳动生产率，降低产品成本，增加经济效益，同时扩大原料试用范围，减少粉尘及有害气体的排放，以保持可持续发展1。新型干法窑大型化发展，自动化水平不断提高，单机最大能力达12000t/d，吨水泥综合电耗已降低到90kWh以下，熟料热耗低于2827kJ/kg（700kcal/kg），劳动生产率（水泥）提高到1500020000t/（人年）2。环保日益受到重视，在德国、英国、法国等一些环保标准较高的国家，对新建水泥厂污染物排放的限值为：粉尘（标准状态下）40mg/m3，SO2（标准状态下）200mg/m3，NOx（标准状态下）500mg/m3。在烧废料方面，1999年德国和瑞典已取代了熟料煅烧用燃料的18%20%，北欧各国为10%14%，英国为8%，美国为5%。在瑞典和美国的个别水泥企业中，烧废料的比例已有高达80%的实例，瑞典计划2008年全国达到50%以上，2020年基本实现100%3。回转窑的平均规模不断扩大，尤其是20世纪90年代以来，投产了较多的5500t/d和7500t/d以及少数10000t/d级的回转窑。进入21世纪以来，国际水泥工业的发展特点主要表现在：（1）设备大型化。回转窑的单机最大能力达12000吨/天，用于生料粉磨辊式磨的最大能力可达800吨/小时，且运转率与窑匹配，与之相适应的材料及加工方法同步发展，计算机辅助设计、有限元分析、计算流体力学、计算机仿真手段可确保大型化设备的设计更可靠有效。（2）操作及维护成本低。大型化烧成熟料热耗可低于2717kJ/kg（650kcal/kg）。吨水泥电耗可低于80kWh/t（水泥）。余热、替代原料的利用、有害有毒废物利用，使产品成本进一步降低，扩大了资源的有效利用4,5。（3）自动化程度高。生产过程控制（各种专家系统），产品质量的全方位控制，生产、销售的网络化管理、使工厂资本运作达到最佳化。（4）环境效应。水泥工业进一步与环境相容，不但降低粉尘的排放，而且采用新技术使气体中得CO2、NOx、SO2的排放量达到最小。21世纪水泥企业在环保上的目标做到“三零一负”，即在水泥生产过程中实现对环境的零污染；对电能和天然矿物燃料的零消耗；对废渣、废料的零排放，最大限度减轻社会环境负荷。此外，水泥企业还能治理和循环利用部分有毒，有害废弃物和城市垃圾等作为二次原料，减轻全社会的环境问题，实现水泥工业可持续发展6。1.2 国内现状21世纪以来，我国新型干法水泥生产技术飞速发展。2004年水泥总产量公报数为9.7亿吨，同比增长12.4%。经中国水泥协会统计计算，其中新型干法水泥产量为3.15亿吨，同比增长67.9%。占水泥总产量的比例达到32.5%。就是说新型干法水泥产量达到了总量的三分之一7。2010年底我国新型干法生产线已达到1432条，产能总量占水泥总产量的80%左右8，到2012年底，我国新型干法生产线将达到1600条9。在新型干法水泥生产线所占比重快速增长同时，我国新型干法水泥技术的发展也从单纯的数量增长型不断地向质量效益型转变。在原料预均化技术，预分解窑节能煅烧工艺和技术装备，节能粉碎粉磨技术与装备，自动控制技术，环境保护等方面取得了很大进步。例如，天津院在4000t/d规模新型干法水泥工程设计和装备开发上，系统的开发了具有自主知识产权的、完整的5000t/d水泥生产的技术与装备10。以安徽海螺集团池州一线5000t/d项目为代表的国产化示范生产线于2002年6月顺利投产以后，河北冀东，亚泰明城、中国联合水泥等三十余条5000t/d国产化生产线相继投产11。大批5000t/d 新型干法水泥生产线的建成、投产，标志着我国新型干法水泥生产技术已经成熟。在国家产业技术政策指导下，近10年，以预分解技术为核心的新型干法水泥生产技术得到迅速发展。我国成功研发出具有自主知识产权的新型高效、低阻、低NOx的预分解系统，主要技术指标达到国际先进水平，全面提升了中国新型干法水泥熟料烧成系统的国产化、大型化技术水平12。预热器作为预分解技术的主要部分。现如今，为实现节能、高效，降低预热器的压损，提高分高效率，预热器不断地从结构或工作参数上进行优化，采用的多级预热器结构形式13。旋风预热器系统是目前普遍采用一种预热器，一般采用双列五级旋风筒结构，大型窑系统还采用双列六级旋风筒结构，其中间级旋风筒为低阻高效旋风筒，这可有效地降低旋风筒的压损，从而对于提高旋风筒的风速有利（目前先进的旋风筒内表面截面风速已达6m/s）14。同时，旋风筒内筒陶瓷化，使用碳化硅陶瓷做成内筒，有效的降低了热耗并使旋风筒的内筒长寿化15。随着分解技术的进步和煤粉燃烧力学的研究，为适应不同燃料燃烧的需要和低NOx排放，作为预分解系统核心的分解炉炉型，已达数10种之多，使入窑物料碳酸钙分解率达到909516。为适低挥发省质煤和无烟煤的燃烧，出现了多种在主炉外增加预燃炉或后燃烧装置的组合型分解炉。为减少Nox排放，采用在分解炉初始段造成还原气氛的技术手段17。分解炉的容积可使物料在其内的平均停留时间一般达到12秒以上，从而保证燃料完全燃烧与生料从分分解，也能适应利用劣质燃料和可燃废弃物的需求18。随着新型干法生产工艺各环节的不断发展、完善与优化，我国新型干法水泥生产技术和装备水平已与国际水平相接近。尽管如此，在整体水平上我国还存在较大差距。原料均化技术，预热预分解系统的技术性能改进，生料粉磨系统以及用于水泥预粉磨、终粉磨的粉磨系统的开发推广，电耗降低，现代信息化管理系统的推广，个性化设计方案，技术装备的开发和应用，功能材料，生态化工程设计，替代燃料，环境保护，水泥相关产品，新装备等仍是我国水泥工业面临的重要研究课题。1.3 选题的目的及意义在环境保护问题越来越受到社会的重视的今天，一个产业的环境保护意识和环保效率已成为衡量其社会效益的重要标准之一。水泥工业是污染环境最为严重的工业部门之一，其主要污染物是粉尘。水泥厂最大的粉尘污染源是回转窑生产系统，包括窑的喂料、锻烧和熟料冷却等。新型干法水泥生产技术均将窑尾烟气用来烘干原料，并与窑尾共用一台收尘器。因而，窑尾系统的粉尘排放量占到整个生产线的二分之一，是水泥厂环保控制的重点19。新型干法水泥生产技术的发展，使得水泥生产新工艺、新技术、新设备及操作控制手段日益更新。新型干法水泥生产技术代表着当今世界水泥生产的潮流，其生产能力已达到世界水泥生产能力的60%20。对于材料科学与工程专业的大四学生，通过对“富强水泥厂日产4000吨水泥熟料窑尾系统工艺设计”课题的实践，模拟工艺设计的基本内容进行一次较为深入的专业的训练，将帮助我全面了解水泥生产新技术、新设备和新工艺，综合运用所学专业知识，熟练掌握设计过程中所涉及的理论与实际知识。提高查阅文件资料，处理数据和识图、绘图技术水平。为今后的学习和工作打下良好的基础。而且基于窑尾系统工艺流程所具有的多样性，以及水泥工厂设计复杂、涉及专业多、知识面广、各环节相互制约、生产连续化的特点。这个课程设计更有助于培养我综合运用该学科基本理论、基本技能和专业知识的能力。提高我结合生产，分析和解决问题的能力。促使我养成理论联系实际，注重调查研究的良好作风。2 基础资料2.1 设计题目富强水泥厂日产4000吨水泥熟料窑尾系统工艺设计2.2 建厂条件建厂地点：贵州省贵阳市郊区，靠国道；厂区地形：厂区地势较平坦；交通情况：便利，有国道、铁路等，有利于原料、水泥等运输；气温：年平均气温15.3，月平均最低气温4.6，月平均最高气温24；降雨量：年平均总降雨量1129.5mm；主导风向：东南风，平均风速2.1m/s；地耐力：17.5吨/平方米，压力：750mm汞柱。2.3 原始数据石灰石：工厂自备矿山，储量丰富，火车运入；砂岩：外运，储量丰富，火车运入；硫酸渣：某厂供应，汽车运入；石膏：石膏矿供应，成分稳定，汽车运入；矿渣：某钢厂供应，汽车运入；烟煤：煤矿供应，火车运入。表2.1 原、燃料化学成分（%）名称烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OSO3Cl-合计石灰石40.286.161.260.6748.432.000.530.010.020.0099.37砂岩5.7970.6012.223.243.221.451.801.400.280.00100.00硫酸渣2.2223.0018.1147.493.991.682.430.590.150.0099.66煤灰0.0054.5825.325.267.314.730.000.002.440.0099.64表2.2 原、燃料水分（%）原料石灰石砂岩硫酸渣矿渣石膏煤天然水分1.52.561031.5表2.3 燃料组成（%）MadAadVadCad工业分析1.623.3613.5761.47表2.4 元素分析（%）CarHarOarNarSarAarMar元素分析61.534.227.401.620.3023.381.5099.953 配料计算3.1 计算目的制造水泥熟料的主要原料是石灰石（主要提供氧化钙）、黏土或砂岩（主要提供氧化硅、氧化铝）、铁矿石或硫酸渣（主要提供氧化铁）。为了准确地控制熟料的矿物组成，这些原料必须按一定的配比进行混合、粉磨。配料计算的目的就是根据水泥品种、原燃料条件、生料制备与煅烧工艺确定水泥熟料的率值，求出合乎熟料率值要求的原料配合比。3.2 率值确定水泥熟料是一种由四种主要氧化物化合而成的多矿物集合体，因此在生产中要控制熟料中各氧化物含量和各氧化物之间的比例，即率值。我国目前采用的是石灰饱和系数KH、硅率SM和铝率IM三个率值。KH值表示熟料中SiO2被CaO饱和形成C3S的程度。水泥熟料强度主要来源于硅酸盐矿物，而C3S又是硅酸盐矿物强度的主要提供者。在实际生产中，为了使水泥具有较好的力学性能，应适当提高C3S在熟料中的含量，KH一般控制在0.820.94。SM值表示熟料中氧化硅含量与氧化铝、氧化铁之和的质量比，也表示了熟料中氧化盐矿物与溶剂矿物的比例。如果熟料中硅率过高，煅烧时由于液相量显著减少，熟料煅烧困难。特别当氧化钙含量低，硅酸二钙含量多时，熟料易于粉化。硅率过低，则熟料中硅酸盐矿物太少而影响水泥强度，且由于液相过多，易出现结大块、结炉瘤、结圈等，影响窑的操作。通常硅酸盐水泥熟料的硅率在1.72.7之间。IM值表示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与铁酸四钙的比例。铝率高，熟料中铝酸三钙多，相应铁铝酸四钙就较少，则液相黏度大，物料难烧；铝率过低，虽然液相黏度较小，液相中质点易于扩散，对硅酸三钙的形成有利，但烧结范围变窄，窑内易结大块，不利于窑的操作。硅酸盐水泥的铝率在0.81.7之间。为使熟料既顺利烧成，又保证质量，保持矿物组成稳定，应根据各厂的原料、燃料和设备等具体条件来选择三个率值，使之互相适当配合，不能单独强调某一率值。通常，不能三个率值同时都高，或同时都低。本设计采用新型干法生产，预分解窑生料预热好，分解率高。另外，由于单位产量窑筒体散热损失少，以及耗热量最大的碳酸盐分解带已移到窑外，因此窑内气流温度高。为了有利于挂窑皮和防止结皮、堵塞、结大块，目前趋于低液相量的配料方案。我国大型预分解窑大多采用高硅率、高铝率、中饱和比的配料方案。根据新型干法窑的生产实践,建议为：KH：0.890.02；SM：2.50.2；IM：1.60.2。因而本设计选取率值 KH=0.890.02 ，SM=2.60.1 ，IM=1.60.1 21。3.3 热耗确定如今我国已经拥有较成熟、可靠的熟料煅烧系统,且新型干法生产技术仍在不断发展。我国4000/新型干法水泥生产线不论是从装备水平上、还是从所达到的技术经济指标上来看,与国外提供的生产线相比已经没有太大差距。本设计中取单位熟料热耗q=3150kJ/kg（熟料）。3.4 计算过程3.4.1 根据燃料组成计算发热量对于固体（液体）燃料，当已知燃料元素分析值时，有以下经验公式： （3.1）式中：Qnet,ar煤收到基低热值，kJ/kg；Car、Har、Oar、Sar、Mar收到基时燃料中C、H、O、S及水的百分含量。所以：3.4.2 计算煤灰掺入量熟料中煤灰掺入量可按下式计算: （3.2）式中:GA熟料中煤灰掺入量，%；q单位熟料热耗，kJ/kg；Qnet,ar煤收到基低热值，kJ/kg；Aar 煤收到基灰分含量，%；S煤灰沉落率，该设计中使用电收尘器装置，煤灰沉落率S=100%。所以：3.4.3 计算要求熟料的化学成分为熟料中CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3四种氧化物的总量估计值，一般在9597%，这里设=98%。 （3.3） （3.4） （3.5） （3.6）3.4.4 生料配料计算以100kg熟料为基准，列累加试凑表：表 2.1 累加试凑表（%）计算步骤SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其他合计备注要求熟料成分22.585.563.4766.3898.00煤灰（+3.02）1.6480.7650.1590.2210.1430.074石灰石（+137）8.4161.7210.91566.1642.7320.773砂岩（+17.7）12.5182.1670.5740.5710.2570.617硫酸渣（+3.84）0.8840.6961.8260.1530.0650.122KH=0.869，SM=2.660，IM=1.540；热耗=3024 kJ/kg熟料累计熟料成分23.4665.3493.47467.1093.1971.586104.18砂岩（-0.5）0.3530.0610.0160.0160.0070.017KH=0.883，SM=2.643，IM=1.529；热耗=3037kJ/kg熟料累计熟料成分23.1135.2883.45867.0933.1901.569103.71表2.1中，第一个累计熟料值所对应的KH值偏低，经过在excel表格中试凑，最后减少表中所示的砂岩量，得到最后一个累计熟料成分，也即是所配熟料的实际化学成分，备注栏中得三个率值和热耗即为所配熟料的实际率值和热耗，可见此时完全满足要求值。3.4.5 计算干原料料耗由表2.1可知，配制100kg熟料所需的干原料如下：石灰石=137100/103.71=131.73(kg)砂岩=（17.7-1）100/103.71=16.61(kg)硫酸渣=3.84100/103.71=3.71(kg)3.4.6 计算生料的干原料配合比石灰石=131.73/(131.73+16.61+3.71)=86.64%砂岩=16.61/(131.73+16.61+3.71)=10.93%硫酸渣=3.71/(131.73+16.61+3.71)=2.44%3.4.7 根据原料配合比验证率值表 6 生料、熟料的化学成分（%）配合比烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3其他合计石灰石86.6434.905.341.090.5841.961.730.010.4786.08砂岩10.930.637.711.340.350.350.160.150.3511.05硫酸渣2.440.050.560.441.160.100.040.010.072.44生料100.0035.5813.612.872.0942.411.930.180.8999.57灼烧生料100.0021.274.483.2766.283.020.281.40100.00灼烧生料96.9820.634.353.1764.282.930.271.3596.98煤灰3.021.650.760.160.220.140.000.022.96熟料100.0022.285.113.3364.503.070.271.3899.94熟料率值：KH=0.90，SM=2.64，IM=1.54，符合设计要求。4 全厂工艺平衡计算4.1 窑规格的设计及产量标定本设计采用预分解窑，该技术是在悬浮预热器和回转窑之间，增设一个分解炉或利用窑尾烟室管道，在其中加入3060%的燃料，使燃料的燃烧放热过程与生料的吸热分解过程同时在悬浮态或流化态下极其迅速地进行，使生料在入回转窑之前基本上完成碳酸盐的分解反应，因而窑系统的煅烧效率大幅度提高。窑的热负荷大为减轻，而产量却成倍的增长。4.1.1 窑尺寸的计算（1）回转窑的基本要求回转窑的额定产量：G=4000（t/d）回转窑的最大连续产量Gmax=1.2G=1.24000=4800(t/d)回转窑的最小连续产量Gmin=0.95G=0.954000=3800(t/d)（2）回转窑的规格回转窑的有效内径: （4.1）式中： Di回转窑的有效内径，单位m；G回转窑的额定产量，单位t/d；K与回转窑有关的系数，本设计使用预分解窑，取55，单位(t/dm3)。回转窑的直径: （4.2）式中： D回转窑的直径；Di回转窑有效内径；耐火砖的厚度，参考现有同类型窑的实际情况取220mm。基于设计过程中所掌握的回转窑技术参数，以及华新水泥有限公司4000t/d，主、辅机设备均按5000t/d熟料能力来配置的实例，本设计选用的回转窑规格为4.874，斜度4.0%，转速3.5r/min，有效内径为4.31m。4.1.2 产量标定天津水泥设计研究院公式22： （4.2）南京水泥工业设计研究院统计分析结果，窑径为3.756.2m时，熟料产量为250013000t/d，公式： （4.4） （4.5）根据窑内物料的负荷率反求计算，公式： （4.6）式中：窑内物料负荷率，参考水泥预分解技术与热工系统工程，当斜度=4%时，一般取10%；M窑的小时产量t/h；Di窑的有效内径；Vm物料在窑内运行的速度，Vm =L/（60）=0.035(m/s)，为物料在窑内停留时间，取35min；R燃烧每千克熟料所需窑内物料量，kg/(kg cl)； （4.7）为表观分解率（预分解窑的表观分解率为0.850.95，取0.95）,Ks为生料料耗，这里取1.5计算，即 （4.8）m窑内物料平均容重，/m3； （4.9）那么当=10%时，由： （4.10）知M=195.12（t/h）所以Gd=M24=4682.9（t/d）反求计算是根据近年来窑的实际生产能力来标定窑的产量的计算方法，并且有一定的生产基础，可靠性较大。依据理论熟料产量5255.5（t/d）与反求计算结果4682.9（t/d），最后选定4.874的窑型。并根据前面几种公式的计算结果综合考虑，最终标定熟料产量为195（t/h），即4680（t/d）。4.2 全厂物料平衡计算物料平衡计算是计算从原料进厂到成品出厂各个生产环节需要处理的物料量，包括所有原料、燃料、半成品、成品的量，并表达为小时、日、周、需要量，作为确定工厂各种物料需要量、运输量、工艺设备选型和计算储存设施容量的依据。物料平衡计算是以熟料产量为基准的。4.2.1 计算窑的台数采用周平衡法： （4.11）式中：n回转窑的台数；Qd要求熟料的日产量，t/d；Qh1所选窑型的时产量，195 t/h。即：4.2.2 烧成系统的生产能力熟料的小时产量：熟料的日产量：熟料的周产量：4.2.3 水泥的生产能力设计生产普通硅酸盐水泥，标号为42.5#，水泥的小时产量： （4.12）式中：P水泥的生产损失，取4%；d水泥中石膏掺量，取4%；e水泥中混合材掺量，取10%；Qh熟料的小时产量为195 t。所以：4.2.4 原、燃料消耗定额计算（1）原料消耗定额考虑煤灰掺入量，干生料消耗定额： （4.13）式中：K生干生料消耗定额，t/t熟料；S煤灰掺入量，%；l干生料的烧失量，%；P生干生料的生产损失，取3.5%；所以：各种干原料的消耗定额： （4.14）式中：Kx干原料的消耗定额，t/t熟料；X干生料中该原料的配合比；K生干生料的消耗定额，t/t熟料。所以：干石灰石消耗定额，干砂岩消耗定额，干硫酸渣消耗定额，各种湿原料的消耗定额：式中：K湿、K干表示湿、干物料的消耗定额，t/t熟料；W0该物料的水分含量，%。所以：湿石灰石消耗定额，湿砂岩消耗定额，湿硫酸渣消耗定额，（2）石膏消耗定额干石膏： （4.15）式中：Kd干石膏消耗额，t/t熟料；Pd石膏生产损失，取3%；d、e分别表示石膏、混合材掺入量，%。所以：湿石膏： （4.16）式中：K湿、Kd表示湿、干石膏消耗定额，t/t熟料；W0石膏的水分含量，%；所以：（3）混合材（矿渣）的消耗定额干混合材： （4.17）式中：Ke干混合材消耗额，t/t熟料；Pe混合材生产损失，取3%；d、e分别表示石膏、混合材掺入量，%；所以：湿混合材： （4.18）式中：K湿、Ke表示湿、干混合材消耗定额，t/t熟料；W0混合材的水分含量，%；所以：（4）烧成用煤消耗定额烧成用干煤消耗定额： （4.19） （4.20）式中：Kf烧成用干煤消耗定额，t/t熟料；q熟料烧成热耗，3150kJ/kg熟料；Qnet,d、Qnet,ar煤的干燥基低位热值、煤的收到基低位热值，kJ/kg煤；Pf煤的生产损失，取3%。所以：烧成用湿煤消耗定额： （4.21）式中： K湿烧成用干煤消耗定额，t/t熟料；Pf煤生产损失，取3%；Qnet,ar煤的收到基低位热值，KJ/kg煤。所以：（5）烘干用煤消耗定额 （4.22）式中：Kf2烘干用干煤消耗定额，t/t熟料；K湿需烘干的湿物料消耗定额，t/熟料；w1、w2分别表示需烘干的湿物料烘干前、后的含水量，%；q烘蒸发1Kg水分的耗热量，kJ/kg水分；Qnet,d煤的干燥基低位热值，KJ/kg煤；Pf煤生产损失，取3%。本设计选用的原、燃料有石灰石、砂岩、硫酸渣、矿渣、石膏、煤（水分含量见表2）。目前，随着预热器窑和预分解窑的不断发展，干法水泥厂的原料烘干与粉磨，广泛采用烘干磨，充分利用窑尾废气作为烘干介质。物料在磨内进行研磨、烘干，因此在本设计中只需单独烘干矿渣。参考烘干机热工指标，这里的q烘=4750 kJ/kg水分。所以，烘干用干煤消耗定额：同理，烘干用湿煤消耗定额：4.2.5 编制物料平衡表将各种物料（干、湿）消耗定额分别乘以相应的熟料产量，即求出各种物料的小时、日年的需要量，结果汇总成下面的物料平衡表。表4.1物料平衡表项目名称水分%生产损失%消耗定额物料平衡量（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1.53.51.3601.381265.26364.844553.6269.36463.145241.6砂岩2.53.50.1720.17633.5805.05634.734.3823.75765.8硫酸渣63.50.0380.0407.4177.81244.97.8187.21310.4配合生料3.51.5701.597306.27347.651433.2311.47474.052317.7熟料195.04680.032760.0石膏33.00.0480.0499.4224.61572.59.6229.31605.2混合材103.00.1200.12423.4561.63931.224.2580.34062.2水泥217.75224.136568.6烧成用煤1.53.00.1310.13325.5613.14291.625.9622.44357.1烘干用煤1.53.00.0020.0020.49.465.50.49.465.5用煤合计1.53.00.1330.13525.9622.44357.126.3631.84422.64.3 全厂主机平衡计算和主机选型主机平衡计算是根据物料平衡计算的结果和车间（或生产环节）的工作制度（或年利用率），计算各车间（或生产环节）要求主机小时产量，然后确定车间的工艺流程，选定主机的型号、规格、标定主机的产量和需用台数。计算方法：根据车间工作制度，定出主机每周运转小时数，并根据物料周平衡，求出该主机要求的小时数23。主机产量计算公式： （4.23）式中：GH要求主机产量，t/h；GW物料平衡量；H主机每周运转小时数。4.3.1 破碎机选型（1）石灰石破碎设备选型石灰石破碎机系统产量计算：生产班制：每周工作6天，每天2班，每班6小时。选用型号为DLPC 2022-2的单段锤式破碎机。设备优点：破碎比大，锤头寿命长，防堵性好，电耗低。技术参数：生产能力700900 t/h，功率800kW，进料块度1500mm，出料粒度75mm （占90%）。核算每周实际运转小时数：式中：GH、G M要求石灰石的小时产量、所选破碎设备的小时产量。（2）砂岩破碎设备选型生产班制：每周工作6天，每天1班，每班7小时。选用型号为PF-1315V的反击式破碎机。设备优点：破碎腔高、适应物料硬度高，块度大、产品石粉少；反击板与板锤间隙能方便调节，有效控制出料粒度，颗粒形状好；结构紧凑、机器刚性强、转子具有大的转动惯量；反击破高铬板锤，抗冲击、抗磨损、冲击力大；无键连接，检修方便，经济可靠；破碎功能全、生产率高、机件磨耗小、综合效益高。技术参数：生产能力150220 t/h，功率200kW，进料块度250mm，出料粒度50mm。核算每周实际运转小时数：式中：GH、GM要求砂岩的小时产量、所选破碎设备的小时产量。（3）石膏破碎设备选型生产班制：每周工作6天，每天1班，每班6小时。选用型号为PCH0808的锤式破碎机。设备优点：工作锤头耐磨、耐冲击；锤破可根据需要调节需要的粒度；机体结构密封，解决了破碎车间的粉尘污染和机体漏灰问题；易损件少，维修方便。技术参数：生产能力70105 t/h，功率45kW，进料块度200mm，出料粒度30mm。核算每周实际运转小时数：式中：GH、GM要求石膏的小时产量、所选破碎设备的小时产量。4.3.2 回转窑设备选型采用华新水泥厂4.7574回转窑，单传动，功率630kW。（详见4.1.1）4.3.3 烘干机选型含水的物料一般都要进行烘干才能保证粉磨正常工作。烘干系统可分为两种：一种是烘干磨，即物料在粉磨过程中同时进行烘干，另一种是用单独的烘干设备烘干。本设计采用烘干磨系统，需单独烘干的物料只有矿渣，其水分含量是10%。要求矿渣的小时产量：生产班制：每周工作7天，每天22小时。选用2.420m回转烘干机。技术参数：生产能力3236 t/h，功率37kW，物料终水分1%，转速3 r/min。核算每周实际运转小时数：式中：GH、GM要求矿渣的小时产量、所选烘干机的小时产量。4.3.4 磨机选型（1）生料磨选型目前辊式磨作为较理想的原料粉磨设备已在国内外得到共识。这种集研磨、烘干、选粉于一体的设备，具有土建费用省、占地面积小、粉磨效率高、运行噪音低、系统操作简便、节能、低消耗等多种优点，尤其适宜于磨蚀性小、易磨性差、综合水分高的脆性原料，是粉磨工艺重要的发展方向。 生产班制：每周工作7天，每天22小时。选择Atox50辊式磨。技术参数：生产能力351 t/h，入料粒度175mm，入磨水分12%，出磨水分0.5%。核算每周实际运转小时数： 式中：GH、GM要求生料的小时产量、所选辊式磨的小时产量。（2）煤磨选型生产班制：每周工作7天，每天22小时。选用规格为3.45.25的风扫煤磨。技术参数：生产能力30 t/h，入料粒度30mm，物料入磨水分8%，出磨水分1%。核算每周实际运转小时数：（3）水泥磨选型水泥粉磨分为开路和闭路粉磨工艺流程。在开路工艺流程中水泥通过磨机后即为产品，流程简单、设备少、投资少，但容易产生过粉磨现象。在闭路粉磨工艺流程中，物料出磨后经过选粉机系统选出产品，粗粉返回磨机再磨。减少过粉磨现象，可以提高产量、降低电耗，产品细度易控制，但系统设备投资大，操作维护较复杂。生产班制：每周工作7天，每天22小时。选用2台规格为3.81.2管磨机（配合2台N-3500选粉机）。技术参数：生产能力133 t/d，功率2000kW，转速16.6 r/min，入料粒度25mm。核算每周实际运转小时数：（4）水泥包装机选型水泥的出厂水泥形式有两种，袋装和散装。目前水泥包装机可分两大类，一类是回转式包装机，一类是固定式包装机。在本次设计中，40%的水泥袋装出厂，60%散装。生产班制：每周工作7天，每天2班，每班7小时。选取2台RS14嘴回转包装机，生产能力为96t/h。核算每周实际运转小时数：4.3.5主机平衡表表4.2 主机设备及工作制度名称型号、规格产量（t/h）数量（台）要求小时产量（t/h）工作制度每周实际运行时间（小时）石灰石破碎机单段锤式破碎机7009001628.4每周工作6天，每天2班，每班6小时64.6砂岩破碎机反击式破碎机1502201137.3每周工作6天，每天1班，每班7小时38.4石膏破碎机锤式破碎机70105144.6每周工作6天，每天一班，