日产2500吨水泥熟料生产线熟料冷却系统设计 毕业设计说明书.doc

日产 2500 吨水泥熟料生产线熟料冷却系统设计 设计总说明 随着我国现代工业的急速发展带动了建筑工业的快速发展，从而要求水泥 工业以同样的速度发展，以满足建筑工业的发展要求。水泥生产工艺中最重要 的就是熟料的烧成、熟料的冷却和水泥的粉磨 1。现代的水泥生产技术以新型 干法技术最为先进，在新型干法水泥生产中熟料的冷却技术是生产工艺中的一 个重要的环节，这一环节是提高这个生产系统生产能力的重中之重，如果冷却 机的效率跟不上回转窑的生产能力则整个生产系统的生产能力也就只能屈就篦 冷机的生产能力而降低。本设计的内容就是利用现代水泥工业中最先进的第三 代篦冷机来设计一个先进的冷却系统以达到冷却熟料的同时最大限度的回收利 用冷却熟料是产生的热量，以达到现代工业中节能减排的要求。再加上电收尘 器的作用，回收余风中的熟料粉尘回收熟料的同时达到保护环境的作用，以达 到生态生产的目的。 关键词：新型干法 熟料冷却 余热回收 节能减排 design specification of clinker cooling system for cement plant with clinker output of 2500 tpd with the rapid development of chinas modern industry drove the rapid development of building industry，thereby requiring cement industry to develop at the same pace， inorder to meet the requirements of the development of construction industry.cement production process is the most important of the clinker， cement clinker cooling and grinding.modern cement production technology in new dry process cement production technology the most advanced， in new dry process cement production cement clinker cooling technology is in the process of an important link， the link is to raise the production system capacity is heavy， if the cooling machine efficiency can not keep up with the production capacity of the rotary kiln is the entire production system production capacity will only give the production capacity and reduce the grate cooler.the content of this design is the use of modern cement industry s most advanced third generation grate cooler to design an advanced cooling system to achieve cooling clinker while maximizing recycling cooling cement clinker is the heat generated in the modern industry， in order to achieve energy-saving emission reduction requirements.coupled with the electric dust collector， recycling it in clinker dust recycling clinker and protect environment， so as to achieve the purpose of ecological production. key words: new dry， clinker cooling， waste heat recovery， energy saving and emission reduction 第 i 页 目录 1 绪论 1 1.1 新型干法水泥生产的特点 1 1.2 新型干法水泥生产的发展 2 1.2.1 国际水泥技术的发展趋势 2 1.2.2 我国新型干法水泥技术的发展趋势 3 1.3 悬浮预热预分解技术 4 2 设备介绍 .5 2.1 熟料冷却机的发展史 5 2.2 熟料冷却机的功能及其在预热分解窑系统中的作用 5 2.3 熟料冷却机的工作原理 6 2.3.1 单筒冷却机的工作原理 6 2.3.2 多筒冷却机的工作原理 6 2.4 冷却机性能评价指标 7 2.5 收尘器的发展特点 8 3 设计计算 .11 3.1 配料计算 11 3.1.1 计算方法简介 11 3.1.2 配料计算 11 3.2 物料平衡计算 15 3.3 贮库平衡计算 17 3.4 系统平衡计算 21 4 设备选型 .24 4.1 篦冷机的选型 24 4.2 减速机、电动机的选型 24 4.3 熟料破碎机和其电动机的选型 24 4.4 冷却风机的选型 25 4.5 袋收尘器的选型 26 4.6 熟料输送机的选型 26 5 总结 30 参考文献 31 致谢 32 第 1 页 1 绪论 1.1 新型干法水泥生产的特点 新型干法水泥生产具有均化、节能、环保、自动控制、长期安全运转和科 学管理六大保证体系，是当代高新技术在水泥工业的集成，其特征如下： （1）生料制备全过程广泛采用现代化均化技术。使矿山开采原料预均 化生料粉磨生料均化过程，成为生料制备过程中完整的“均化链” 。 （2）用悬浮预热及预分解技术改变传统回转窑内物料堆积态的预热和分 解方法。 （3）采用高效多功能挤压粉磨技术和新型机械粉体输送装置。 （4）工艺装备大型化，使水泥工业向大型化方向发展。 （5）为“ 清洁生产” 和广泛利用废渣、废料、再生燃料和降解有毒有害危 险废弃物创造了有力条件。 （6）生产控制自动化。 （7）广泛采用新型耐热、耐磨、隔热、和配套耐火材料。 （8）应用 it 技术，实行现代化科学管理等。 2 “均衡稳定 ”：是提高原料预均化效果的要求；是实现原料配料和烘干粉磨 的必须；是保持预分解窑最佳热工制度的前提；是实现生产过程自动化的基础 和目的；是提高收尘设备效率的需要；是降解利用二次燃料和废弃物的最佳条 件。 “均衡稳定 ”是新型干法水泥生产过程中最为重要的问题，它不但关系到生 产能否正常进行，也直接影响到产品质量、产量、消耗，生产的安全、成本、 效益和环境保护工作。 3 第 2 页 1.2 新型干法水泥生产的发展 1.2.1 国际水泥技术的发展趋势 新型干法生产技术和装备，具有单位容积产量高、热利用效率好、电耗低、 污染小、劳动生产效率高、产品质量稳定、规模经济效益良好等特点，使工厂 在生产规模和技术装备上大型化、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和发展。 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 1000012000 吨的水泥熟料生产线和 600 吨/小时以上的生料磨；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。 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，四通道燃烧器，可控制流固定篦床式第四代篦冷机，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。 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，原料元素在线质量分析控制系统，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。 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 99.99%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 100 毫克/标准立方米，在发达国 家已达到了 50 毫克/标准立方米以下。 4 第 3 页 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。 5 1.2.2 我国新型干法水泥技术的发展趋势 虽然我国的新型干法水泥生产技术已达到国际较先进水平，但就整体上来 看，还是存在很大的差距。要想使这一技术取得更大的进步，赶超发达国家的 先进水平，就必须做到在努力提高新型干法生产的水泥所占的比例的同时，继 续加强技术研发和信息化建设，鼓励企业自主创新，引进新技术，做好人才培 养，不断推行优化设计。 6 为此，我国的新型干法水泥生产技术在今后的发展过程中应做好以下几点: (1)在完善和提高工艺装备和技术的基础上，力求不断的进行优化，通过科 学的管理和规范的工程设计施工，进一步降低生产线的建设成本。 (2)深入研究原料均化技术，进一步扩大对工业废渣和生活垃圾的利用率。 并强化从原材料开采到粉磨前均化的手段和措施，以减少投资。 (3)加大对辊式磨系统、水泥预粉磨、终粉磨的辊压机和生料辊式磨系统的 研发力度，并加快其推广应用进程，降低水泥生产的能耗。 (4)加大对一些关键技术装备的研发力度，如新一代的熟料冷却机和高性能 回转窑。加强对废弃塑料、轮胎、劣质煤的再利用研究，扩大替代燃料和燃料 品种的范围。 (5)研发效率更高的能够降低有害气体和粉尘排放浓度的技术，将污染物的 排放量控制到最低限度。 (6)进一步优化生产工艺过程，并做好个性化设计，以满足多种功能水泥生 产的需要，力求以最低的成本和能耗，最大限度的满足市场的需求。 (7)在开发专用软件的基础上，研发生产工艺过程的自动化控制软件，并不 断的进行推广和应用。 (8)加大对重要技术装备的研发力度，缩短其应用周期，实现高生产率。 第 4 页 (9)加强功能材料及与水泥生产相关的管理方法、产品、仪器、替代材料等 的研究和推广应用，以提高装备的综合性能，获取最佳的经济和社会效益。 (10)重视生态化工程的研究、设计和建设，以期实现与环境的自然融合。 7 本设计主要的设计内容是新型干法水泥生产工艺中的熟料冷却系统，该系统与 悬浮预热系统和回转窑系统紧密结合在一起就是现在最为先进的悬浮预热分解 技术。本设计的主要内容就是熟料冷却及的计算选型、风机的计算选型、收尘 器的选型等。 1.3 悬浮预热预分解技术 悬浮预热技术是指低温粉体物料均匀分散在高温气流中，在悬浮状态下进 热交换，使物料得到迅速加热升温的技术。由于物料悬浮在热气流中，与气接 触面积大幅度增加，因此传热速度极快，传热效率很高。同时，生料粉与在悬 浮状态下，均匀混合，燃料燃烧热以及传给物料，使之迅速分解 设置旋风预热器的目的就是为了实现其（废气） 、固（生料粉） 、之间的高 效换热，从而达到提高生料温度，降低排出废气温度的目的。 旋风预热器是由若干个换热单元所组成。每个换热单元的都是由旋风筒及 其联接管道构成。各个旋风筒之间的联接管道在换热方面起着主要作用，所以 被称为“换热管道 ”。 此技术主要是回收利用熟料冷却时的产生热量。 第 5 页 2 设备介绍 2.1 熟料冷却机的发展史 水泥熟料冷却机的用途是将回转窑卸出的高温熟料冷却到下游输送及、储 存库，以及水泥磨所能承受的温度，同时把高温熟料湿热回收进烧成系统，提 高整个烧成系统热效率。水泥工业的回转窑诞生之初，并没有任何熟料的冷却 设备，热的熟料倾斜卸于露天堆场自然冷却。19 世纪末期出现了单筒冷却机； 大约 30 年后才开发出多同冷却机；直到 20 世纪 40 年代才出现篦式冷却机。 8 100 多年来，在国际水泥工业科技进步的大潮中，有的不断改进，更新换 代，长足发展；有的已经淘汰。目前，熟料冷却机在水泥工业生产过程中，已 经不再是当初仅仅为了冷却熟料的设备，而在当代预分解要系统中与旋风筒、 换热管道、分解炉、回转窑等密切结合，组成了一个完整的新型水泥熟料煅烧 装置体系，成为一个不可缺少的具有多重功能的重要装备。 我国解放后独立自行设计制造熟料冷却机也是走的类似的路，刚解放是恢 复东北水泥老厂建设时就采用单筒冷却机；后来在 20 世纪 50 年代末期，设计 2.5m78m 窑时，采用的是多筒冷却机；在 20 世纪 60 年代初期，设计 3.5m145m 湿法长窑和 4m60m立波尔窑时，开始设计各种篦式冷却机，包 括振动篦式冷却机，回转篦式冷却机和往复推动篦式冷却机；现在我国水泥熟 料烧成方法已经赶上世界先进水平，采用带分解炉旋风预热器回转窑烧成系统， 为满足这种新型干法回转窑烧出熟料的冷却及回收余热要求，设计出新型单筒 冷却机、多筒冷却机，第二代、第三代推动篦式冷却机。 9 2.2 熟料冷却机的功能及其在预热分解窑系统中的作用 （1）作为一个工艺设备，它承担着对高温熟料的骤冷任务。骤冷可阻止 第 6 页 熟料矿物晶体长大，特别是组织 c3s 晶体长大，有利于熟料强度及易磨性能的 改善；同时，骤冷可使液相凝固成玻璃体，使 mgo 及 c3a 大部分固定在玻璃 体内，有利于熟料的安定性的改善及抗化学侵蚀性能。 （2）作为热工设备，在对熟料骤冷的同时，承担着对入窑二次风及入炉 三次风的加热升温任务。在预分解要系统中，尽可能地使二、三次风加热到较 高温度，不仅可有效地回收熟料中的热量，并且对燃料（特别是中低质燃料） 起火预热、提高燃料燃尽率和保持全窑系统有一个优化的热力分布都有着重要 作用。 （3）作为热回收装备，它承担着对出窑熟料携出的大量热焓的回收任务。 一般来说，其回收的热量为 12501650kj/kg.cl。这些热量以高温热随二、三次 风进入窑、炉之内，有利于降低系统煅烧耗热，以低温热形式回收以有利于预 热发电。否则，这些热量回收率差，必然增大燃料用量，同时亦增大系统气流 通过量，对于设备优化选型、生产效率和节能降耗都是不利的。 （4）作为熟料输送设备，它承担着对高温熟料的输送任务。对高温熟料 进行冷却有利于熟料输送和贮存。 2.3 熟料冷却机的工作原理 2.3.1 单筒冷却机的工作原理 熟料在扬料区被多次扬起，并均匀地抛撒，冷却空气与热熟料进行强烈的 热交换。特别是在低温区，可以通过改善扬料板结构、布置形式以及调整筒体 的斜度和转速，来增加熟料与冷却空气的接触时间，控制熟料的移动速度，使 熟料内部的热量有充足的时间向表面传导，从而对温度较低熟料的热量充分回 收。 2.3.2 多筒冷却机的工作原理 该机属于对流缓冷式的冷却装置。回转窑卸出的高温熟料(料温约为 10001300) ，分流进入各冷却简，随着窑体的回转而翻动，扬料板将熟料 第 7 页 反复提升与撒落，与窑尾排烟机吸入的冷空气流相遇，充分进行热交换，使熟 料冷却，被加热的空气作为二次空气进入窑内。由于简体较短且散热面积大， 故二次空气温度一般仅达 350550。 2.33、篦式冷却机的工作原理： 热熟料从窑口卸落到篦床上，在往复推动的篦板推送下，沿篦床全长分布 开，形成一定厚度的料床，冷却风从料床下方向上吹入料层内，渗透扩散，对 热熟料进行冷却。冷却熟产后的冷却风成为热风，热端高温热风作为燃烧空气 入窑及分解炉（预分解窑系统） ，部分热风还可作烘干之用。热风利用可达到 热回收，从而降低系统热耗的目的；多余的热风将经过收尘处理后排入大气。 冷却后的小块熟料经过栅筛落入篦冷机后的输送机中；大块熟料则经过破碎、 再冷却后汇入输送机中；细粒熟料及粉尘通过篦床的篦缝及篦孔漏下进入集料 斗，当斗中料位达到一定高度时，由料位传感系统控制的锁风阀门自动打开， 漏下的细料便进入机下的漏料拉链机中而被输送走。当斗中残存的细料尚能封 住锁风阀门时，阀板即已关闭而保证不会漏风。 2.4 冷却机性能评价指标 （1）热效率（c）高。即从出窑熟料中回收并用于熟料煅烧过程的热量 （o 收）与出窑熟料带入冷却机的热量（q 出）之比大。各种冷却机热效率一 般在 40%80%之间。 （2）冷却效率（l ）高。即出窑熟料被回收的总热量与出窑熟料带人冷 却机的热量之比值大。各种冷却机冷却效率一般在 8095%。 （3）空气升温效率（i）高。即鼓入各室的冷却空气与离开熟料料层空 气温度的升高值同该室区熟料平均温度之比值大。本指标为篦冷机评价指标之 一，一般 i 0.9。 （4）进入冷却机的熟料温度与离开冷却机的入窑二次风及去分解炉的三 次风温度之间的差值小。 第 8 页 （5）离开冷却机的熟料温度低。此值随不同形式冷却机有较大差异，一 般在 50300c之间。单筒及多筒冷却机该项温度较高。 （6）冷却机及其附属设备电耗低。 （7）投资少，电耗低，磨耗小，运转率高等。 2.5 收尘器的发展特点 收尘器的种类很多，如袋式收尘器、旋风式收尘器和电收尘器。袋式收尘 器是一种高效的除尘设备，对粒度小于 0.5 的粉尘，收尘效率可达 95-99%。袋 式收尘器所采用的过滤材料通常有以下几种纤维： 天然纤维：羊毛、棉； 化学纤维：聚乙烯醇、聚酯、聚丙烯等； 矿物纤维：玻璃、 过滤风速是选择袋式收尘器的一项重要指标，视布袋材料和气体含尘浓度 而定。一般可参照下列数值：毛、棉织品：1.0-1.5；人造纤维：0.6-1.2；玻璃 纤维：0.5-0.7。气体含尘浓度高时取低值，气体含尘浓度低时取高值。过滤风 速过大，虽然相应的过滤面积可以小些，但过滤阻力却随之增大，风机负荷也 增大，布袋使用寿命随之缩短，但整个设备运转费用增加。袋式收尘器的使用 温度随布袋材质不同而已，棉织品：60-70；毛织品：90-100；聚酯： 140-160;玻璃纤维：250-300。收尘器内的气体温度最低应该高于露点 10- 15，以免结露。袋式收尘器的流体阻力与气体含尘浓度、过滤风速、布袋材 料等有关。一般可按如下考虑：在含尘浓度不超过 70g/m3 的情况下，当风速 w=1.5m/min 时，可取 900-1200pa；当风速 w=1.0m/min 时，可取 700-1000pa。 袋式收尘器的清灰方式近年来发展较快，常用的有：回转反吹、压缩空气 脉冲喷吹、大气反吹、风机反吹、机械振打等。 在进行袋收尘器选型时，一般要求气体含尘量不超过 40-70g/m3，若含尘浓度 高时要考虑先通过第一级收尘。 第 9 页 旋风机收尘器是应用较广的收尘器。它利用含尘气体沿切线方向进入旋风 筒时所产生的离心力，使粉尘从气体中分离出来。旋风除尘器本身没有运动部 件，结构简单，维护运转费用小。一般用作一级收尘，与袋收尘或电收尘配合 组成二级收尘，也可单独用作一级收尘器。 旋风收尘器有简单和多筒两种形式。单筒旋风收尘器的直径较大，可收下 的最小颗粒约为 20 微米。也可由几个单筒组合成双筒或多筒，以增加收尘器 的净化能力。多管收尘器由多个直径较小的旋风管组成，也收下 10 微米左右 的颗粒。 旋风收尘器进口风速一般在 12-22m/s 之间。风速过低时，除尘效率不高； 风速过高时。除尘效率提高有限却明显增加，因而使风机的负荷增加。旋风除 尘器的除尘效率岁粉尘性质、浓度及适度而异。它还与收尘器的本身的密封性 能的好坏密切相关，如卸料口漏风风量可达 15%时，则收尘效率几乎为零；如 下卸料口密封良好时，则除尘效率可达 60-90%。因此，在集灰斗下配用闪动 阀或转下料器，防止卸料时漏风，以保证除尘效率。 电收尘是利用电场的作用使含尘气体中的粉尘与气体分离。电收尘器的 规格要求处理的烟气量来决定。 电收尘器是适用于收集 0.01-20 微米的粉尘颗粒，小于 0.01 微米的颗粒不 易收集下来，而收集大于 20 微米的颗粒则不经济。进入普通电收尘的气体含 尘浓度，一般不超过 40-60g/m3。若含尘浓度过高，电场电流会减小，甚至使 电场电流趋于零，产生电晕封闭。当粉尘中含尘粗颗粒较多，切气体含尘浓度 较大时，宜采用旋风除尘器作一级收尘。 当含尘气体通过电场的速度过快时将降低收尘效率，风速过慢时则不经济。 电场风速一般控制在 0.6-1.3m/s 的范围内。除气流速度外，粉尘的比电阻对电 收尘的除尘效率也有较大影响。一般电收尘适用于收集的粉尘其比电阻值为 104 -21012。干法回转窑的废气一般通过增湿塔增湿来降低粉尘的比电阻值， 以达到提高除尘器除尘效率的目的。但当窑的废气用作烘干磨的热介质时，则 第 10 页 不必经过增湿，而出磨废气可直接通入电收尘净化。进入电除尘器的气体温度 一般不宜超过 300，同时气体温度应高于露点温度，防止水蒸气在电极上冷 凝。 电除尘器有立式和卧式两种，目前多趋于采用卧式，它一般在负压下操作， 设备高度低，维修方便，且可以通过增加电场数目来提高除尘效率；但它占地 面积较大，设备质量较大，投资较多，需专设排气烟筒。电除尘器的流体阻力， 立式一般为 50-100pa，卧式一般为 100-300pa。 第 11 页 3 设计计算 3.1 配料计算 3.1.1 计算方法简介 本计算所选用烧制普通硅酸盐水泥熟料所用的三率值，即 kh、sm（n） 和 im（p） 。 本计算采用的是规划求解法，其具体步骤如下。 列出原料、粉煤灰的化学成分和煤的工业分析资料 (1) 假定出熟料目标三率值。 (2) 应用 excel 规划求解工具，选择生料配比为可变量既决策变量，各个配 比总和等于 100 为目标值，设定熟料理论率值等于熟料目标率值（或 二者误差5%）为约束条件，通过改变熟料目标率值得到生料配比。 (3) 用 2）中得到的生料配比计算出生料的化学组成。 (4) 计算出灼烧生料的化学组成。 (5) 计算出煤灰的掺入量。 (6) 计算出灼烧生料的掺入量。 (7) 计算出熟料的化学组成。 (8) 用 7）中所得熟料的化学组成结果计算出熟料理论三率值。 (9) 若熟料理论三率值与目标率值误差过大，说明原配比不符合条件，则 需重新设定目标熟料率值，应用规划求解，如此反复，直至找到能满 足条件的生料配比。 (10)将所得的最佳生料配比换算成包含煤灰在内的生料配比。 3.1.2 配料计算 以石灰石、粘土、铁粉为生料比组成为例，进行配料计算，计算步骤如下： 第 12 页 列出原料、粉煤灰的化学成分和煤的工业分析资料。 表 3.1 原料、粉煤灰的化学成分/% loss cao sio2 al2o3 fe2o3 mgo na2o k2o so3 石灰石 42.06 51.91 3.23 0.34 0.29 0.97 0.00 0.00 0.00 98.80 粘土 11.50 6.71 59.74 13.43 4.31 1.92 0.00 0.00 0.00 97.61 铁粉 1.91 4.14 35.39 9.27 39.12 0.34 1.00 0.85 0.20 92.22 煤灰 - 9.17 45.27 26.74 8.82 3.17 0.00 0.00 1.13 94.30 表 3.2 煤的工业分析/% mad(%) aad(%) vad(%) fcad (%) sad(%) qnet.ad(kj/kg) 0.26 18.78 19.81 58.78 1.67 22956 表 3.3 煤的热耗 熟料热耗 3135kj/kg 煤灰沉降率 100% 第一步：假定出熟料目标三率值如表所示 表 3.4 kh 0.0890.02 sm 2.5000.1 im 1.6000.1 第二步：应用 excel 规划求解工具，选择生料配比为可变量既决策变量，各个 配比总和等于 100 为目标值，设定熟料理论率值等于熟料目标率值（或二者误 差5%）为约束条件，通过改变熟料目标率值得到生料配比如下： 石灰石：79.88% 第 13 页 粘 土：17.36% 铁 粉：2.76% 第三步：计算出生料的化学组成 生料 cao=石灰石 cao79.88%+粘土 cao17.36%+铁粉 cao2.76% =42.75 重复使用上述计算方法可求出生料化学组成如下： 表 3.5 生料化学组成/% loss cao sio 2 al2o3 fe2o3 mgo na2o k2o so3 生料 35.65 42.75 13.93 2.86 2.06 1.12 0.03 0.02 0.01 98.41 第四步：计算出灼烧生料的化学组成 灼烧生料 cao=生料 cao/（1-loss/100 ） =64.96 重复使用上述计算方法可求出灼烧生料的化学组成如下： 表 3.6 灼烧生料的化学组成 /% % loss cao sio2 al2o3 fe2o3 mgo na2o k2o so3 灼烧 生料 66.43 21.64 4.44 3.20 1.74 0.04 0.04 0.01 97.53 第五步：计算出煤灰的掺入量 煤灰掺入量 =（熟料热值/煤热值） 煤灰份 =（3135kj/kg / 22956kj/kg ） 18.78 =2.57 第六步：计算出灼烧生料的掺入量 灼烧生料掺入量=100-煤灰掺入量 =100-2.57 =97.43 第七步：计算出熟料的化学组成 10煤 灰 掺 入 量煤 灰灼 烧 生 料 掺 入 量灼 烧 生 料熟 料 caocaoa 第 14 页 =（66.4397.53+9.172.57）/100 =64.69 重复使用上述计算方法可求的熟料的化学组成如下： 表 3.7 熟料的化学组成/% 组成 loss cao sio2 al2o3 fe2o3 mgo na2o k2o so3 含量% - 64.96 22.25 5.01 3.34 1.77 0.04 0.04 0.04 97.45 第八步：计算出熟料理论三率值 sm=sio2/（al 2o3+fe2o3) =22.25/(5.01+3.34) =2.662 im=al2o3/fe2o3 =5.01/3.34 =1.5 kh=(cao-1.65al2o3-0.35fe2o3)/2.8sio2 =(64.96-1.655.01 -0.353.34)/2.822.25 =0.981 所以有： 表 3.8 三率值表 率值 目标值 实际值 kh 0.890 0.891 sm（n） 2.600 2.662 im(p) 1.500 1.500 理论值与目标值的验算： sm 值 ：（2.662-2.6）/2.6=0.025 5% im 值 :(1.5-1.5)/1.5=0.00 5% kh 值：（0.891-0.89）/0.89=0.011 5% 理论率值与目标率值之间误差小于 5%，故上述生料配比即为符合条件的 配比，可以用来配料。 第九步：将所得的最佳生料配比换算成包含煤在内的生料配比. 以 100 克熟料为基准计算： 第 15 页 因为 100g 生料能烧出的熟料=100-loss =100-35.65 =64.35g 有 100g 熟料中有 2.57g 来自于煤灰即生料烧出熟料=100-2.57=97.43g 所需的生料=（10097.43）/64.35 =151.41g 石灰石=151.41 79.88%=120.95g 粘 土=151.4117.36%=26.65g 铁 粉=151.412.76%=4.19g 煤的掺入量=（熟料热耗/煤的热值） 煤的灰分 =（3135/22956 ）18.78 =13.66g 总的生料=151.41+13.68 =165.07g 各生料配比为 石灰石：120.95/165.07=73.27% 粘 土：26.65/165.07=16.14% 铁 粉：4.19/165.07=2.54% 煤 ：13.66/165.07=8.28% 3.2 物料平衡计算 由生产 100kg 熟料需要 165.07kg 生料可得： 日产 2500t 熟料所用的干生料=（2500165.07 ）/100=4126.75t 第 16 页 每天所用的干生料的各组分为： 石灰石=4126.75 73.27%=3023.67t 粘土=4126.75 16.14%=666.06t 铁粉=4126.75 2.54%=104.82t 煤=4126.758.28%=431.70t 水泥配料站的配比为水泥熟料 88%、石膏 3%、粉煤灰 15%。则水泥生产线的 日产量可计算出来： 水泥日产量=2500/88%=2840.91t 日产 2840.91t 水泥所用的石膏和粉煤灰干料的配比可计算为 石膏=2840.91 3%=85.23t 粉煤灰=2480.9115%=426.14t 那么每日所需要的湿料的配比就可以根据水分含量的多少计算出来，所用 干料量与干料所占的比率的比值计算出湿料量的多少。各组分的含水率为 石 灰石 5%、粘土 10%、铁粉 10%、煤 10%、石膏 10%、粉煤灰 10%。 则日用湿料的各用量为： 石灰石=3023.67/ （1-5%）=3182.81t 粘土=666.06/ （1-10%）=740.07t 铁粉=104.82/ （1-10%）=116.47t 煤=431.70/（ 1-10%）=479.67t 石膏=85.23 /（ 1-10%）=94.70t 粉煤灰=426.14 /（1-10%）=473.49t 物料平衡表： 第 17 页 物料平衡表 表 3.9 物料平衡表（t） 干 料 湿料原料 含水 量 （%） 小时 日 周 小时 日 周 石灰石 5 125.99 3023.67 21165.69 132.62 3182.81 22279.67 粘土 10 27.75 666.06 4662.42 30.84 740.07 5180.49 铁粉 10 4.37 104.82 733.74 4.85 116.47 815.29 生料 171.95 4126.75 28887.25 石膏 10 3.55 85.23 596.61 3.95 94.70 662.9 粉煤灰 10 17.76 426.14 2982.98 19.73 473.49 3314.43 熟料 104.17 2500 17500 水泥 118.37 2840.91 19886.37 煤 10 17.99 431.70 3021.9 19.99 479.67 3357.69 3.3 贮库平衡计算 （1）物料的储存期 某物料的储存量所能满足工厂生产需要的天数，称为该物料的储存期。各 种物料存期的确定，需要考虑到许多因素。物料储存期的长短应适当，过长则 会增加基建投资和经营费用，过短将影响生产。水泥厂各种物料的最低储存期 如下表 3.10。 确定石灰石储存期为 5 天，粘土为 10 天，铁粉为 30 天，石膏为 30 天，粉煤灰为 10 天，煤为 10 天，生料为 2 天，熟料为 5d，水泥 7 天。 表 3.10 水泥厂各种物料的最低储存期(d) 物料名称 大、中型水泥 厂 小型水泥厂 物料名称 大、中型水泥 厂 小型水泥厂 石灰石 5 15 砂岩 10 7 粘土 10 7 石膏 30 20 煤 10 10 生料粉 2 4 硫酸渣 10 20 熟料 5 7 氧化铁皮屑 30 10 水泥 7 7 （2）储存量计算 第 18 页 1、需要储存石灰石量：g=3182.815=15914.05t 棚式人字型 350-400 层，36mw142.5 ml12.6mh2 堆，42600t1 堆。 需要料堆个数： 15914.05/42600=0.37，考虑生产的连续性，选 2 堆。 石灰石预均化堆场的实际储存期： =预均化堆场储量（= 单个料堆储量 料堆个数）/日消耗某原料量 =426002/3182.81=26.77d 2、粘土的储存量：q=740.07 10=7400.7t 室内式人字型，10000t，24.2mw23.5ml9.14mh(7143m3)1 堆， 10000t1 堆。 需要料堆个数：7400.7/10000=0.74 ，考虑生产的连续性，选 1 堆。 粘土预均化堆场的实际储存期： =预均化堆场储量（= 单个料堆储量 料堆个数）/日消耗某原料量 =1000027/7400.7=13.5d 3、煤储存量：g=479.6710=4796.7t 室内人字型 10000t1 座， 30mw88.5 ml10.5mh2 堆，10000t1 堆。 需要料堆个数：4796.7/10000=0.48 ，考虑生产的连续性，选 1 堆。 煤预均化堆场的实际储存期： =预均化堆场储量（= 单个料堆储量 料堆个数）/日消耗某原料量 =100002/479.67=20.4d 4、煤的露天堆场 因为煤进厂后还需破碎、均化粉磨，所以在此之前需设置露天堆场。 煤日消耗煤量：g 1=479.67t/d， 预设煤的储存期：10d， 煤的储存量：q=479.6710=4796.7t 由水泥厂工艺设计概论p289 附录表常用物料的密度和休止角，查得： 煤 =0.9， 煤 =27 l= hctgb tq342 第 19 页 = 244796.073072.9ctgctgt =82.9m 取 l=100m，则 q= hctgbctghtbl342 = 27340279.07309.710 ctgtt =9233.77t 煤的实际储存期=9233.77/479.67=19.3d 煤堆场规格： mhlw7103 5、石膏储存量：q=94.70 30=2841t 露天堆场，20000t，30mw40ml7mh1 堆，20000t1 堆。 需要料堆个数：2841/20000=0.14 ，考虑生产的连续性，选 1 堆。 石膏预均化堆场的实际储存期： =预均化堆场储量（= 单个料堆储量 料堆个数）/日消耗某原料量 =20000/94.70=211d 6、粉煤灰储存量：q=473.49 10=4734.9t 露天堆场，62000t，50mw350ml7mh1 堆，62000t1 堆 需要料堆个数：4734.9/62000=0.076 ，考虑生产的连续性，选 1 堆。 氧化铁皮屑预均化堆场的实际储存期： =预均化堆场储量（= 单个料堆储量 料堆个数）/日消耗某原料量 =62000/4734.9=130d 7、铁粉储存量：q=116.47 30=3494.1t 室内式人字型，5000t，23.87mw12.5ml10.8mh1 堆，5000t1 堆。 需要料堆个数：3494.1/5000=0.70 ，考虑生产的连续性，选 1 堆。 氧化铁皮屑预均化堆场的实际储存期： =预均化堆场储量（= 单个料堆储量 料堆个数）/日消耗某原料量 =5000/112.4=42.9d 第 20 页 8、生料库 需要储存生料量：g=4126.752=8253.5t 采用混凝土侧卸式带混合室，1847m 型生料均化库，单个储库储量 10000t。 需储库个数：8253.5/10000=0.83 ，考虑生产的连续性，选 1 个。 生料库实际储存期： =生料库储量（= 单个库储量 库个数）/日消耗某原料量 =100001/4126.75=2.4d 9、熟料库 需要储存熟料量：g=2500 5=12500t 采用锥顶圆库，2030m ，单个熟料库容量为 12400t。 熟料库的个数：12500/12400=1.01 ，考虑生产的连续性，选 1 个。 熟料库实际储存期： =熟料库储量（= 单个库储量 库个数）/日消耗某原料量 =124001/4080=4.45d 10、水泥库 需要储存水泥量：g=2840.917=19886.37t 采用底部带减压仓的圆库，1843m ，单个水泥库容量为 10000t。 水泥库的个数：19886.37/10000=2.0 ，考虑生产的连续性，选 6 个。 水泥库实际储存期： =水泥库储量（= 单个库储量 库个数）/日消耗某原料量 =100006/2840.91=21d 表 3.11 储库一览表 库容量 储库名称 规格 数量 单个 （t） 总共 （t） 预设 储存 期 （d ） 实际 储存 期 （d ） 石灰石预均化堆 场 棚式人字型 350-400 层， 36mw142.5 ml12.6mh2 堆 1 42600 85200 5 26.77 煤预均化堆场 室内人字型 10000t1 座， 1 10000 10000 10 20.4 第 21 页 30mw88.5 ml10.5mh2 堆 石膏露天堆场 30mw40ml7mh 1 20000 20000 30 211 粉煤灰露天堆场 50mw350ml7mh 1 62000 62000 10 130 铁粉堆棚 室内式人字型， 5000t，23.87mw12.5ml10. 8mh1 堆 1 5000 5000 30 42.9 煤的露天堆场 mhlw71031 9233.7 7 9233.7 7 10 19.3 粘土堆棚 室内式人字型， 10000t，24.2mw23.5ml9.1 4mh1 堆 1 10000 10000 10 13.5 生料库 采用混凝土侧卸式带混合室 1847m 1 10000 20000 2 2.4 熟料库 锥顶圆库，2030m 1 124000 124000 5 9.9 水泥库 底部带减压仓的园库 1843m 6 10000 40000 7 14.1 煤库 底部带减压仓的园库 1843m 1 10000 10000 10 20.4 3.4 系统平衡计算 以 1kg 熟料，0为计算基准： 出窑熟料温度为 1350c；出冷却机熟料温度为 100c；出冷却机二次风 和三次风温度为 1000c；冷却 1kg 熟料的理论用风量为 2 nm3；出冷却机的 风含尘量为 15g/nm3；根据产量可知窑尾和窑头的送煤风量均为 5000nm3/h。 根据条件差查表得到以下参数： 熟料的不同温度的比热容 10： 表 3.41 熟料热容表 温度（c） 100c 1000c 1300c 1400c c(kj/kg.c) 0.782 0.991 1.058 1.092 用插入法计算 1350c 的熟料比热 （1400-1350）/（1.092-c）=（1350-1300 ）/（c-1.058 ） 得 c=1.075 kj/kg.c 空气的不同温度的比热容: 表 3.42 空气热容表 温度（c） 0c 100c 200c 1000c c(kj/kg.c) 1.296 1.301 1.309 1.409 第 22 页 用插入法计算出 30c 的料比热 c=1.298kj/kg.c 燃烧煤的空气理论值： 单位空气用量=1.01q net /4181.6+0.5nm3 =1.0122956/4181.6+0.5 =6.045kg/nm3 烧成 1kg 熟料用煤量为 136.6g，窑尾窑头用煤量比为 6 比 4，即窑头用煤 为 54.64g，窑尾用煤量为 81.96g。 二次风量=6.04554.64/1000=0.330nm 3 三次风量=6.04581.96/1000=0.496nm 3 窑头和窑尾的送煤风量均为 5000nm3/h，则 1kg 熟料的送煤风量为： 窑头=窑尾 =5000/（25001000/24）=0.048nm 3 理论总风量=0.33+0.496=0.826nm 3 实际总风量=0.8261.05=0.867nm 3 除去送煤风量=0.867-0.048-0.046=0.771nm 3 余风风量=2-0.771=1.229nm 3 （1）热量平衡计算： 熟料带入的热量 q 入 = cmt =11.0761350=1451.25kj 30c 风带入的热量 q 入 2=cvt =21.29830=77.88kj 二三次风的含尘量=0.7710.015=0.012kg 二三次 q 尘 = cmt =0.0120.9911000=11.89kj 二三次 q 风 = cmt =0.7711.4091000=1086.34kj 余风含尘量=1.2290.015=0.018kg 出冷却机熟料量=1-0.018-0.012=0.97kg 熟料带出热量 q 料 = cmt =0.970.782100=75.85kj 散热损失 q 散热 =(q 入 +q 入 2)10%=152.91kj 以系统热量平衡计算有： q 入 +q 入 2=q 出 =q 尘 +q 风 + q 料 +q 余风 +q 损失 1451.25+77.88=11.89+1086.34+75.85+152.91+q 余风 q 余风 =202.14kj 假定余风的温度为 200c，则比热为 1.309kj/nm3.c q 余风 = cvt =1.3011.229t t=200.29c （2）质量平衡计算: m 料 =1 kg m 入 =m 料 +m 风 m 入风 = v=1.2932=2.586kg 二三次风的质量 m 风出 1= v=0.7711.293=0.997kg 第 23 页 二三次风含尘的量 m 尘 1=0.012kg 余风的质量 m 风出 2=v= 1.2931.229=1.589kg 余风含尘质量 m 尘 2=0.018kg m 入 =m 料 +m 风 =1+2.586=3.585kg m 出 =m 料 +m 尘 1+m 尘 2+m 风 +m 余风 =0.97+0.012+0.018+0.997+1.589=3.585kg 即 m 入 =m 出 则可做： 表 3.43 系统平衡表 入机组分名称 质量 m（kg) 温度（） 比热（kj/kg） 热量 q（kj） 熟料 1 1350 1.075 1451.25 冷风 2.586 30 1.298 77.88 3.585 1529.13 出机组分名称 二三次风 0.997 1000 1.409 1086.34 二三次风含尘 0.012 1000 0.991 11.89 余风