日产5000吨熟料水泥厂设计（重点车间：烧成窑尾）

洛阳理工学院毕业设计 日产5000吨熟料水泥厂设计（重点车间烧成窑尾） 摘 要 本设计是针对5000t/d熟料新型干法生产线烧成车间（窑尾部分）的工艺设计，窑尾系统是由TDF分解炉、旋风筒、连接管道及附件（空气炮、撒料盒、翻板阀、吹堵系统等组成。 本次设计在配料计算基础上，进行了物料平衡、储库平衡、主机平衡计算，并以此为依据，对全厂主机、储库进行了选型；重点对烧成窑尾进行了工艺计算、设备规格选型、工艺布置。整个设计中采用了目前国内外水泥行业较为先进的技术和设备（如第四代篦冷机、低压损预热器等），最大限度地降低能耗，设计熟料烧成热耗2970kJ/kg，水泥综合电耗小于85kwh/t，减少基建投资，最大限度的保证产量、质量，做到环保。 关键词水泥厂设计, 烧成窑尾，悬浮预热器，TDF分解炉 5000t/d CEMENT CLINKER DESIGN （KEY WORKSHOP KILN TAIL） ABSTRACT This design is aim at the end of kiln technics for 5000t/d ripe material new type dry process calcinations workshop. The end of kiln is composed of TDF break down furnace, cyclone canister , joint pipeline and attachment box for sprinkling powder/flap trap/system of blow and block up, and so on. This design carried on the material balance, reservoir balance and host balance calculation which were based on the calculation of the ingredients, and as a basis, the whole plant reservoir, main and auxiliary machinery having been selected and carried on the layout process; and then it was carried on the process calculation, equipment specification design, process layout design which were focus on the firing kiln. The whole design choose the technology and equipment which are relatively advanced in national and international cement industrysuch as the fourth generation of cooler, Low pressure drop preheater , it could maximum decrease the energy consumption, energy consumption for clinker design 2970kJ/kg, cement integrated power consumption is less than 85 kwh/t and investment of capital construction, in the same time, it also maximum enhance the yield and quality, satisfy the requirement of protecting environment . KEY WORDS cement clinker design, firing kiln, suspension preheater, TDF break furnace 61 目 录 前 言1 第1章 水泥厂工艺设计的特点与指导原则2 1.1水泥厂工艺设计特点2 1.2设计指导原则3 1.3工厂总平面布置基本原则5 第2章 配料计算6 2.1毕业设计原始资料6 2.3 熟料率值确定7 2.4 熟料热耗的确定7 2.5 计算煤灰掺入量8 2.6 用EXCEL计算干生料的配合比9 2.6.2 将干料配比折算成湿料配比13 2.6.3 有害组分的计算和评定13 第3章 物料平衡17 3.1烧成车间生产能力和工厂能力的计算17 3.1.1 窑型和规格的选取17 3.1.2窑的台时产量标定18 3.2 原、燃材料消耗定额的计算18 3.2.1 生料消耗定额18 3.2.2 干石膏消耗定额19 3.2.3 干混合材消耗定额20 3.2.4 干煤的消耗定额量20 3.2.5 水泥产量21 第4章 主机平衡23 4.1 主机所在车间工作制度23 4.2 要求主机小时产量23 4.3 主机选型25 第5章 储库平衡28 5.1库的预计储期及储量28 5.2 储库平衡28 5.2.1储库选取28 5.2.2储库平衡表31 第6章 烧成窑尾工艺计算33 6.1 理论消耗料耗33 6.1.1 生料料耗34 6.1.2 预热器飞灰量34 6.1.3 收尘器收入灰量34 6.1.4 出收尘器的飞灰量34 6.1.5 实际料耗34 6.1.6 预热器喂料量34 6.2 预热器及分解炉工艺计算34 6.2.1窑尾、分解炉气体量计算34 6.2.2 C5废气量36 6.2.3 C4废气量37 6.2.4 C3废气量37 6.2.5 C2废气量38 6.2.6 C1废气量38 第7章 烧成窑尾40 7.1窑尾烧成系统的热工设备简介40 7.1.1预热器40 7.1.2 TDF型分解炉40 7.2 风速选择41 7.3 分解炉规格的确定42 7.3.1分解炉规格42 7.3.3 五级预热器规格的确定44 7.2.4 四级预热器规格的确定45 7.3.5 三级预热器规格的确定45 7.3.6 二级预热器规格的确定46 7.3.7 一级预热器规格的确定46 7.2.8 烧成窑尾工艺设备表47 第8章 全厂工艺流程简述51 8.1 原料工段51 8.2 烧成工段52 8.3 水泥磨工段52 8.4 辅助流程53 第9章 全厂生产质量控制系统54 9.1全厂生产质量控制网点图54 9.2全厂生产质量控制表55 结 论57 谢 辞58 参考文献59 附 录61 外文翻译资料62 前 言 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，它在教师的指导下，由学生综合运用学过的专业基础理论和实践生产知识，查阅工具书和各种技术资料以达到计算绘图编写说明书等来解决实际技术问题的教学环节，也是从事技术工作的一次技术演习，与先前教学过程相比，具有较强的综合性、实践性和探索性，是学生在校学习的最高阶段。 通过毕业设计，不仅要使学过的知识得以巩固，提高，而且要进一步培养、检查我们的独立思考、独立设计及解决实际技术问题的能力，使自己的学识和工程实践能力有一个长足的提高，最终完成水泥专业技术人员在校的训练。 本次设计是为了顺应水泥发展的趋势，提高我校水泥工艺专业毕业生的综合素质和适应能力，因此设计的预分解窑。预分解窑是在悬浮预热器窑基础上发展起来的，是水泥工业继悬浮预热窑后的一次重大革新。预分解窑系统由预热器、分解炉、回转窑和篦式冷却机等几部分组成，分解炉处于预热器与窑尾之间，是系统提供二次热并进行分解反应的区域，入窑生料的分解率可达90以上，从而大大减轻了窑的负荷。预分解窑与其他窑型相比有其独特的优点[9] 1预分解窑生产的熟料单位热耗低，单机生产能力大，并可利用窑尾余热烘干物料，虽电耗略高，但其综合能耗很低。 2由于原料预均化和生料均化技术的发展，使熟料质量得到了保证，并由于采用新技术措施，并不断改进燃烧系统，增强了新型干法生产对原料的适应性。 3由于收尘设备及技术发展，使干法厂在环境污染方面有了很大的改善。 4与产量相同的湿法窑相比,预分解窑的工艺流程简捷、紧凑、设备质量轻、占地面积小、基建投资省等优点。 鉴于以上原因,我这次毕业设计的题目是日产5000吨熟料的预分解窑，以达到熟悉整个工艺流程和整个生产过程，做到学以致用[24]。 第1章 水泥厂工艺设计的特点与指导原则 1.1水泥厂工艺设计特点 水泥工业及水泥工厂设计有如下几个特点 1、水泥厂需要用大量的矿物原料（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，且价格底，因此要求要有良好的运输条件。 3、水泥工业能耗和电耗较大，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趋向大型化和自动化。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。 水泥工业及水泥工厂设计的这些特点可以作为工艺设计的指导思想。从水泥厂的整体设计来说，工艺设计是主体，它的主要任务是确定工艺流程，进行工艺设计的选型和布置。但工厂设计是各专业共同完成的一个整体。因此，工业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形式和尺寸。因此，工艺人员只有与其他人员相互配合，共同研究，才能产生交好的方案。 1.2设计指导原则 1、根据计划任务书规定的产品品种和产量进行设计。 对于产品品种，如果认为计划任务书的规定在技术上或经济上有不当之处，也应阐明理由，建议调整，并取得上级部门的同意。 窑、磨等主机的产量，除了参考设备说明书和经验公式计算外，还应根据国内同类型主机的生产数据并参考国内外近似规格的主机产品进行标定。在工厂建成后的较短时期内，主机应能达到标定的产量，同时标定的主机产量应符合优质、高产、低消耗和设备长期安全运转的要求。既要充分发挥设备的能力，但又不能过分追求强化操作。 2、主要设备的能力应与工厂规模相适应 大型工厂应配套与之相适应的大型设备，否则将造成工艺线过多的现象。在现代大中型水泥厂的设计中，一般只采用一条或两条由大型设备组成的工艺线。 3、选择技术先进经济、合理的工艺流程和设备 工厂的工艺流程和主要设备确定以后，整个工厂设计可谓大局已定。在选择生产工艺流程和设备时，应尽量考虑节省能源，采用国内外较成熟的先进经验和先进技术。对工艺流程和设备的选择应进行方案比较，以达到技术先进、经济合理的目的。 在进行具体设备的选型时，应注意下列一些问题尽量选用结构新、体型小、质量轻、效率高、消耗省且操作可靠维修方便、供应有保证或能自行加工制造的设备。各种附属设备的型号、规格应尽量统一，以便于生产管理和减少配、备件的种类。 4、全面解决工厂生产、厂外运输和各种物料储备的关系 由于工厂生产要求长期连续运转，而回转窑、磨机和破碎机等设备则需一定的时间进行计划检修；同时受各种复杂条件如厂外运输等因素的制约，所以各种物料都应有适当的储备。各种堆场、储库的容量，应满足各种物料储存期的要求。储存期的确定应使生产有一定的机动性，以利于工厂均衡连续地生产。但储存期也不应太长，以免增加基建工程量和费用及占用工厂的流动资金。 5、注意考虑工厂建成后生产挖潜的可能和留有工厂发展余地 工厂从设计到建成投产往往要好几年时间，而生产技术却是向前发展的。因此设备能力应能切实满足生产要求并留有余地。此外应结合设计的国内外未来时期水泥需求情况的预测，以及当前国民经济发展的方针政策，考虑在设计中是否需要或应留有多大的扩建余地。 考虑工厂扩建的原则是既要便于今后的扩建，使工厂扩建时尽量不影响原有的生产，又要尽可能不增加当前建厂的占地面积的投资。 6、合理考虑机械化和自动化装备水平 机械化水平应与工厂规模和装备水平相适应，特别是连续生产过程中大宗物料的装、运、卸，必须实现机械化。重大设备的检修、起重以及需要减轻繁重体力劳动的场合，也应尽可能实现机械化。 生产控制自动化，具有反应灵敏控制及时调整精确的特点，是保证现代化连续性大生产安全稳定进行的必不可少的手段。如在原料配料和粉磨过程中，新型干法生产广泛地采用电子秤-X荧光分析仪-电子计算机自动调节系统，控制原料配料，实现了原料配料的自动控制。在水泥粉磨系统已广泛采用电子定量喂料秤、自动化仪表、电子计算机控制生产。其主要利用电耳、提升机负荷和选粉机回料量等进行磨机负荷控制。 7、重视消音除尘，满足环保要求 贯彻执行国家环保、工业卫生等方面的规定，对环保要求愈睐愈高，应采取积极措施，减少环境污染，以保护职工身体健康和延长设备生产寿命。 为减少环境污染，应广泛的采用新型高效除尘设备，在物料储存设计上采用以“圆库”为主方案。与此同时，也应重视噪音防治、污水治理、绿化环境，使水泥厂工业实现文明生产 8、方便施工、安装、方便生产、维修 工艺布置做到生产流程顺畅、紧凑、便捷。力求缩短物料的运输距离，并充分考虑设备安装、操作、检修和通行的方便，以及其它专业对工艺布置的要求。 1.3工厂总平面布置基本原则 1、 厂区内的建筑物、构筑物及交通运输线路的布置应使工艺流程简捷，并保证合理的流程作业线； 2、原料、燃料、半成品、成品的运输应当是连续的短距离运输、避免交叉往返； 3、 建筑物、构筑物的外形应简单、布置紧凑，以使厂区的利用率达到最大限度； 4、 辅助车间及仓库应尽可能的靠近它所服务的主要车间； 5、 厂内人行道应尽量最短，并尽可能避免与货运线路交叉，特别是在工作紧张及行人往返较多的地段； 6、 厂区管线网布置尽可能取直，不应在铁路和道路路基下铺设各种管线，集中埋放地下管线地带应位于建筑物和道路之间； 7、 布置建筑物时应考虑日照方位及主风向，应保证室内采光、自然通风，防止日照辐射热的投入，若有向大气中大量排放煤气、灰尘及不良气体的建筑物，当主导风向非常明显时，该建筑物需布置在其他建筑物的下风向； 第2章 配料计算 2.1毕业设计原始资料 原、燃、材料化学成分如表2-1。 表2-1 原、燃、材料化学成分（） 项目 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O K2O Cl- 天然水分 石灰石 42.10 3.00 0.28 0.2 52.82 0.49 0.13 0.36 0.60 0.004 1.0 砂岩 1.95 85.67 0.94 8.33 1.25 0.17 1.40 0.02 0.08 0.006 1.0 铁矿石 0.52 15.00 1.83 73.00 1.27 1.28 1.25 3 粉煤灰 6.46 53.57 18.88 9.14 4.94 3.01 1.16 0.88 2.01 0.002 石膏 0.66 0.39 33.27 0.39 36.3 结晶水 15.58 煤灰 49.60 19.79 10.69 8.82 3.23 3.58 1.19 1.31 0.006 煤的工业分析如表2-2。 表2-2 煤的工业分析 工业分析（） 发热量Qnet.ad KJ/Kg Mad FCad Aad Vad Mar 2.21 50.51 19.91 27.37 4 22472 2.2 原料评价 石灰石是水泥生产的主要原料，含量至少达到45。原料中的石灰石中的CaO含量为52.82，符合石灰石中氧化钙的含量要求；且其中的氧化镁含量、碱含量较低，也都符合要求。所以此品种的石灰石可以使用。 砂岩主要是提供水泥熟料中的SiO2的粘土材料，其SiO2 的含量至少达到55。原料中的砂岩SiO2 的含量为85.67，氧化镁含量为0.17，低于氧化镁的最高极小值3，且其碱含量低于4，可以保证熟料生料的碱含量小于1.3。所以此品种的砂岩可以使用。 铁矿石属于铁质校正原料，由于石灰石和砂岩的铁含量较低不足以提供足够的熟料中的三氧化二铁。此种铁矿石含有丰富的三氧化二铁（含量为73.00），是理想的铁质校正原料。 粉煤灰属于铝质校正原料，原料中的粉煤灰中的SiO2和Al2O3的含量都较高，符合含量的一般要求。 2.3 熟料率值确定 为了获得较高的熟料强度，良好的物料易烧性以及控制生产，选择适宜的熟料三率值是非常必要的。对于新型干法水泥生工艺，水泥熟料率值大致为KH0.88～0.91，SM2.4～2.7，IM1.4～1.8。 三率值的选取参考； 表2-3 三率值的实例参考 登封蹬电 洛阳万基 熟料目标KH 0.92 0.90 熟料目标SM 2.7 2.682.7 熟料目标IM 1.51.7 1.61.62 故根据生产实践和设计工艺条件确定熟料的率值KH0.90±0.02； SM2.50±0.1；IM1.5±0.1。 2.4 熟料热耗的确定 随着新型干法水泥煅烧技术的不断提高，熟料的热耗不断降低，单位熟料热耗依国内外新型干法厂现状（如表2-4）。 表2-4 国内和国外部分预分解窑的单位熟料热耗kJ/kg 国内 冀东NSF 宁国MFC 柳州SLC 江西RSP 淮海NFC 新疆RSP 熟料热耗 3385 3323 3439 3573 3650 862 国外 日本东谷厂N-MFC 丹麦FLSSLC 日本小野田RSP 比利时CCBProPol-AS 奥地利 PASEC 墨西哥Fuller-N-SF 熟料热耗 2994 3191 3078 2948 2897 2910 熟料热耗取2970KJ/kg熟料。 2.5 计算煤灰掺入量 AadAar（100-Mad）÷（100-Mar） 式中Aad空气干燥基灰分 Aar收到基灰分 Mar收到基水分 已知Aad19.91 Mar4 Mad2.21 得 Aar19.55 Qnet.ar（Qnet.ad25Mad）（100-Mar）÷（100-Mad）-25Mar 式中Qnet.ar收到基低位发热值 Qnet.ad空气干燥基低位发热值 Mad空气干燥基水分。 已知Qnet.ad22472 Mad 2.21 Mar4 得Qnet.ar22019KJ/Kg 最后得出煤灰掺入量 GA 297019.55100÷220192.64 式中Qar煤的收到基低位发热值 Q熟料的热耗 Aar煤收到基灰分 S煤灰沉降率一般取100 2.6 用EXCEL计算干生料的配合比 2.6.1 干生料配合比 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，难以达到结果最优，而各种简化计算方法不容易掌握，采用办公软件EXCEL做配料计算，可直接通过表格计算求解，几秒钟就可算得最优解，操作简便，结果准确，本设计参考用办公软件做配料计算（南京化工大学材料学院 简淼夫，张薇水泥2001 10））等资料采用这种方法进行计算[11]。 1、在Excel表中输入数据 在Excel表中输入上述数据,本设计为四组份配料，因此可以控制三个率值KH、SM、IM。 2、假设原料配比 在Excel表中填入假设的各原料配比，可以将初始配比设为石灰石20、页岩20、铁矿20,最后砂岩一项应填上“＝100-（鼠标点）石灰石配比的单元格-页岩配比的单元格-铁矿配比的单元格”，再敲回车键，这样才能保证配比之和为100。 3、计算生料成分 在Excel表中适当的位置计算根据假设的原料配比而得到的生料成分。生料化学成分各原料化学成分与其配比的乘积之和。方法是在生料化学成分对应的Loss单元格中输入“sumproductB5B8,I5I8/100”回车。其中B5B8为各原料Loss含量所在的单元格，I5I8为各原料配比所在的单元格。生料的其他化学成分可以通过对生料Loss单元格的拖拉来获得。方法是点击生料Loss单元格,将鼠标移到该单元格的右下角，将光标变为黑十字时，按下鼠标左键，向右拖拉至生料成分对应的SO3单元格H9,松开鼠标左键即可。 4、计算灼烧基生料成分 水泥生料在煅烧后，原料中的Loss就没有了，因此为了计算熟料成分，就必须计算生料去除Loss后的化学成分，即灼烧基生料成分。生料灼烧基成分原生料成分/1-Loss/100。方法是在Excel表中相应灼烧生料SiO2的单元格中C10输入“C9/1-B9/100”回车。其中C9为原生料SiO2的单元格位置，B9为原生料Loss的单元格位置。灼烧生料的其他化学成分也可通过对SiO2单元格的拖拉来获得。 5、计算煤灰掺入量 组成熟料的一小部分是燃料燃烧后产生的煤灰。煤灰掺入量计算公式是煤灰掺入量（煤灰占熟料的百分比）烧成热耗÷煤热值煤灰分。于是在对应的煤灰比例中（本例为I11）输入“A15/A17A19”回车。其中A15为烧成热耗所在单元格，A17为煤热值所在单元格，A19为煤灰分所在单元格。熟料的另一部分为灼烧生料，其比例为100-煤灰比例。于是在对应的灼烧生料比例中I10输入“100-I11”回车，得到灼烧生料在熟料中的比例。其中I11为煤灰比例所在单元格。 6、计算熟料成分和率值 有了灼烧生料、煤灰的化学成分和比例就可以方便地算出熟料成分。方法是在Excel表中相应熟料SiO2的单元格中C12输入“sumproductC10C11,I10I11/100”回车。其中C10C11为灼烧生料、煤灰的SiO2单元格位置，I11I12为它们的比例单元格位置。得到熟料的SiO2值，再通过对SiO2单元格的拖拉可以获得熟料其他化学成分。 在Excel表中适当的位置计算熟料的率值，计算KH时输入“F12-1.65D12-0.35E12/2.8/C12”回车，计算SM时输入“C12/（D12E12）”回车，计算IM时输入“D12/E12”回车。 7、求解原料配比 点击菜单“工具”，选择“规划求解”弹出窗口，清空“设置目标单元格（E）”,在“可变单元格（B）”中选择Excel表中石灰石、砂岩、铁粉比例单元格，即为I5I7。 按“添加A”加约束条件KH，在“单元格引用位置”选择熟料实际KH值单元格C21,中间约束符选“”，约束值选Excel表中熟料目标KH单元格A21。再按“添加A”加另一约束条件SM，于“单元格引用位置”选实际SM单元格C23，中间约束符选“”，约束值选熟料目标SM单元格A23。再按“添加A”加又一约束条件IM，于“单元格引用位置”选实际IM单元格C25，中间约束符选“”，约束值选熟料目标IM单元格A25。 按“确定”返回，再按“求解”就会得到最后的求解结果。点击“确定”保存规划求解结果。还可在Excel表中的适当位置输入其他参数（如白生料理论料耗、生料配煤量、干湿基换算、生料CaCO3滴定值）的计算公式，就可得到相应的参数。 配料计算表如表2-5。 表2-5 配料计算表 A B C D E F G H I 原料化学成分（） 1 项目 LOSS SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 比例 2 石灰石 42.10 3.00 0.28 0.20 52.82 0.50 0.13 80.62 3 砂岩 1.95 85.67 0.94 8.33 1.25 0.17 1.40 3.18 4 铁矿石 0.52 15.00 1.83 73.00 1.27 1.28 1.25 0.43 5 粉煤灰 6.46 53.57 18.88 9.14 4.94 3.01 2.01 15.77 6 生料 35.02 13.66 3.24 2.18 43.41 0.89 0.47 7 灼烧生料 21.02 4.99 3.36 66.81 1.37 0.73 97.36 8 煤灰 49.60 19.79 10.69 8.89 3.23 3.58 2.64 9 熟料 21.77 5.38 3.55 65.28 1.42 0.80 10 11 烧成热耗（KJ/Kg熟料） 12 2970 13 煤发热量（KJ） 14 22019 15 煤灰分 16 19.55 17 熟料目标KH 熟料实际KH 18 0.90 0.905 19 熟料目标SM 熟料实际SM 20 2.50 2.438 21 熟料目标IM 熟料实际IM 22 1.50 1.5150 2.6.2 将干料配比折算成湿料配比 原料天然水分含量石灰石1.0 砂岩为1.0 铁矿石3.0 粉煤灰0 则湿原料质量配比是 湿石灰石80.62÷（100－1.0）81.43 湿砂岩3.18÷（100－1.0）3.21 湿铁矿石0.43÷（100－3.0）0.44 粉煤灰15.77 合计100.85 将上述质量比换算为百分比 湿石灰石81.43÷100.8580.74 湿砂岩3.21÷100.853.18 湿铁矿石0.44÷100.850.44 粉煤灰15.77÷100.8515.64 2.6.3 有害组分的计算和评定 1、生料中有害组分的控制范围 表2-6有害组分的范围 R2O Cl- MgO SO3 硫碱比 ≤1.0 0.015 5 ≤1.5 ≤1.0 2. 原料带入的有害成分及生料中的有害成分 K2ONa2O 石灰石 80.74（0.360.60）0.774 砂岩 3.18（0.020.08）0.0032 粉煤灰 15.64（0.882.01）0.452 生料 1.23 MgO 石灰石 80.740.490.395 砂岩 粉煤灰 15.643.010.471 铁矿石 0.441.280.0056 生料 0.9256 石灰石 80.740.130.1048 砂岩 3.181.400.04452 粉煤灰 15.641.160.1814 铁矿石 0.441.250.00055 生料 0.7369 Cl- 石灰石 80.740.0040.003224 砂岩 3.180.0060.00019 粉煤灰 15.640.0020.000313 生料 0.003727 3. 有害组分评价 碱性氧化物（K2ONa2O）含量稍高于最大极限。 氧化镁（MgO）含量处于最佳范围。 硫的氧化物处于低限，合适。 氯化物的氧化物（Cl-）低于极限值，合适。 以上有害成分除R2O略高外均在极限范围内，【生产中加强操作，预防堵塞】。【生产中预防R2O量高引起堵塞的措施】 2.3.6水泥配比 水泥品种为42.5普通硅酸盐水泥20,32.5粉煤灰水泥80。 混合材的掺加原则 a.符合国家标准规定（见表3-3）； b.混合材的掺加量不得在规定范围的边缘； c.在规定的混合材掺加量范围内，尽量提高水泥的强度 混合材的掺加量 因设计要求生产P.O 42.5（50、P.F 32.550 两种水泥，根据任务书给的原材料，两种水泥的混合材都选用粉煤灰。 表2-7 2007年4月最新颁布的水泥国标对以上两种水泥的质量要求 项目 SO3 细度 强度（3d、28d） 混合材掺加量 P.O42.5 ≤3.5 比表面积不小于300m2/kg 17MPa、42.5MPa 520 P.F32.5 ≤3.5 比表面积不小于300m2/kg 10MPa、32.5MPa 2040 普通硅酸盐水泥P.O 80≤熟料石膏≤95 5≤混合材≤20 粉煤灰硅酸盐水泥P.F 60≤熟料石膏≤80 20≤混合材≤40 以100㎏普通硅酸盐水泥为基准，按国家标准规定，普通硅酸盐水泥中的三氧化硫含量不得超过3.5，假设100㎏普通硅酸盐水泥掺入的石膏为X，则X36.32≤1003.5，由此可得X9.64㎏，即100㎏普通硅酸盐水泥中掺加的石膏量最多不得超过9.64kg。 设定掺入量为P.O 42.5石膏7kg和混合材（粉煤灰）15kg，其中石膏的百分含量为1005.74，混合材（粉煤灰）的为10012.30；P.F.32.5石膏7kg和混合材（粉煤灰）30kg，其中石膏的百分含量为1005.11，混合材（粉煤灰）的为10021.90。 两种水泥配比如表28。 表2-8 水泥成分含量（） 种类 熟料 石膏 混合材（粉煤灰） P.O 42.5 81.96 5.74 12.30 P.F.32.5 72.99 5.11 21.90 第3章 物料平衡 通过物料平衡可计算得到各种原料燃烧的需要量以及从原料进厂直至成品出厂，各工序所需处理的物料量，依据这些数据可以进一步确定工厂的物料运输量、工艺设备选型以及堆场储库等设施的规模，因此，物料平衡计算是主机平衡与储库平衡计算的基础和依据。 3.1烧成车间生产能力和工厂能力的计算 3.1.1 窑型和规格的选取 1、NSP窑的直径 设计工厂生产能力为5000t/d熟料，有经验公式 G53.5Di3.14 （3-1） 式中，Gt/d窑产量，Di为窑筒体有效内径（m） （3-2） 取窑内耐火砖的厚度δ230mm 则DDi2δ4.24220.234.702m （3-3） 根据建材行业标准JC331-91，D值取4.8m。则回转窑有效内经为4.34m。 2、NSP窑的长度 L 预分解窑的长径比为L/D≈10-20，且其长度还应该按GB321优先数系列选配。综合最近投产的5000t/d水泥生产线情况，L值取72米，此时 L/D15。 另外，一些实际厂选用的窑型和规格如表3-1[23]。 表3-1 一些水泥厂5000t/d生产线窑规格 厂名 池州海螺 铜陵海螺 华新 黄河同力 窑直径（m） 4.8 4.8 4.8 4.8 窑长（m） 74 74 74 72 设计产量（t/d） 5000 5000 5000 5000 实际产量（t/d） 5400 5540 5360 5400 据此，窑规格定为Φ4.872m窑型。 3.1.2窑的台时产量标定 一些厂家5000t/d生产线台时产量如表3-2[23]。 表3-2 一些厂家5000t/d生产线台时产量 厂名 池州海螺 铜陵海螺 华新水泥厂 黄河同力 设计产量（t/d） 5000 5000 5000 5000 设计窑台时（t/h） 208.3 208.3 208.3 208.3 实际窑台时（t/h） 218.75 229.17 208.5 ＞208.3 根据我国目前水泥生产情况，标定窑台时产量为227.5t/h。 3.2 原、燃材料消耗定额的计算 3.2.1 生料消耗定额 生料消耗定额方法[18]如下 由表2-3可知 干生料烧失量35.02 煤灰的掺入量2.64 则 Kt1.51（） 式中Kt干生料消耗定额， S煤灰掺入量, I干生料的烧失量, P生产损失,取0.5 石灰石消耗定额K1KtX11.5180.741.2172 砂岩消耗定额 K2KtX21.513.180.0479 粉煤灰消耗定额K3KtX31.5115.770.2381 铁矿石消耗定额K4KtX41.510.460.0069 含自然水分时 石灰石消耗定额K1K1÷（100－1）1001.2295（） 砂岩消耗定额K2K2÷（100－1）1000.0484（） 粉煤灰消耗定额K3K3÷（100-0）1000.2381（） 铁粉消耗定额K4K4÷（100-3）1000.0070（） 3.2.2 干石膏消耗定额 在水泥厂工艺设计概论1982年版[22]中，关于石膏和混合材的单位消耗定额公式如下 P.O 42.5 7÷[1007－151－0.5] 0.0902 P.F 32.5 7÷[100－7－301－0.5] 0.112（ 所以干石膏的消耗定额 0.0902500.11250 0.1011 3.2.3 干混合材消耗定额 式中Ke干混合材消耗定额,t/t熟料 Pe混合材的生产损失, P.O 42.5 15÷[1007－151－0.5] 0.1933 P.F 32.5 30÷[1007－301－0.5] 0.4786 所以干混合材消耗定额 0.1933500.4786500.3360 3.2.4 干煤的消耗定额量 式中烧成用干煤消耗定额（）； 煤的生产损失，一般取0.5； q熟料烧成热耗; 干煤低位热值。 含水分煤KKm÷100-P1000.141 3.2.5 水泥产量 P.O 42.5 Gk Q熟50 227.50.5 145.10t/h） P.F 32.5 GkQ熟50 227.50.5 179.65t/h） 根据结果可确定单位时间的水泥产量为 145.10179.65324.75t/h） 物料平衡表如表3-3 表3-3 物料平衡表 物料 天然水分 生产埙失 消耗定额 物料需要量 干料 湿料 干料 含水分 时 日 周 时 日 周 石灰石 1.0 0.5 1.2172 1.2263 246.19 6625.56 46399.92 278.98 6695.52 46868.64 砂岩 1.0 0.5 0.0479 0.0484 10.90 261.6 1831.2 11.01 264.24 1849.68 铁矿石 3.0 0.5 0.0069 0.0070 1.48 35.52 248.64 1.52 36.48 255.36 粉煤灰 0.5 0.2381 0.2375 54.03 1296.72 9077.04 54.03 1296.72 9077.04 燃煤 4.0 0.5 0.136 0.13 30.94 742.56 5179.92 32.08 769.92 5389.44 生料 ---- 0.5 1.5058 ----- 342.60 7790.4 54532.8 ------- ------- ------- 石膏 0.5 0.1011 ----- 23.00 552 3864 ------- ------- ------- 混合材 0.5 0.336 ---- 76.46 1835.04 12845.28 ------- ------- ------- 熟料 0.5 1.0 ----- 227.5 5460 38220 ------- ------- ------- 水泥 0.5 1.442 ----- 324.75 7794 54558 ------- ------- ------- 第4章 主机平衡 在物料平衡计算选定车间工作制度的基础上，根据各种设备工作情况，为选定各车间的型号、规格和台数提供依据。 4.1 主机所在车间工作制度 水泥厂主机工作时间及班制如表4-1。 表4-1 水泥厂参考主机工作时间及班制[9] 主机名称 每日运转时间（h/日） 每周运转时间h/周 生产周期（日/周） 生产班制 年利用率 石灰石 破碎机 12-14 60-70 5 每日两班， 每班6-7小时 0.3 生料磨 24 154 7 三班8小时 0.75 窑 24 168 7 三班8小时 0.85 水泥磨闭路 24 168 7 三班8小时 0.8 煤磨 20 140 7 三班8小时 0.7 包装机 12-14 84-98 7 每日两班，每班6-7小时 0.4 4.2 要求主机小时产量 根据水泥厂工艺设计概论（1993版 金容容 主编）P43公式3-27 式中 －要求主机小时产量（t/h）； －物料周平衡量（t/h）； －主机每周运转小时数。 石灰石破碎机669.552781.144（t/h） 生 料 磨354.1（t/h） 回 转 窑227.5（t/h） 煤 磨 38.496（t/h） 水泥磨闭路324.75（t/h） 包 装 机194.85167.01（t/h） （包装按生产总量的30进行） 主机周平衡表如表4-2。 表4-2 主机周平衡表 主机名称 型号 台数 主机产量 [t/台·h] 要求主机小时产量 t/h 主机生产能力t/h 每周实际运转小时 石灰石 破碎机 DLPC2022-1 1 600-800 781.144-669.52 780 60-70 生料磨 ATOX50 1 400 354.1 400 154 回转窑 Φ4.872 1 208.3 227.5 227.5 168 煤磨 HRM2200 1 35-45 38.50 0.8 140 水泥磨 Φ4.213 2 110-180 324.75 330 168 包装机 HB-50 2 90-120 180 0.4 84-98 4.3 主机选型 主机设备如表4-3。 表4-3 主机设备及工作制度[20] 序号 车间名称 主机名称 型号、性能 数量（台） 年利用率 1 石灰石破碎 单段锤式破碎机 型号DLPC2022-1 生产能力800t/h 进料块度1500mm 出料粒度75mm 占90 1 24.3 2 石灰石圆形预均化堆场 堆料机 堆料能力2000t/h 1 24.3 取料机 取料能力500t/h 38.9 3 砂岩、铁矿石破碎 反击式破碎机 生产能力300 t/h 进料块度≤500mm 出料粒度≤70mm 占90 1 14.3 4 原煤破碎 锤式破碎机 生产能力300 t/h 进料块度≤500mm 出料粒度≤70mm 占90 1 14.2 5 辅助原料、原煤预均化场 侧式悬臂堆料机 堆料能力350t/h 1 28.8 侧式刮板取料机辅助原料 取料能力110t/h 1 39.1 桥式刮板取料机原煤 取料能力110t/h 1 38.8 6 原料粉磨与废气处理 立磨 生产能力 410t/h 入磨水分12 出磨水分0.5 入磨粒度≤75mm 出磨细度80μm 筛余12 1 56.5 窑尾高温风机 风量900000m3/h 风压7500Pa 1 85 原料磨风机 风量820000m3/h 风压10200Pa 1 56.5 袋收尘器 处理风量900000m3/h 烟气温度90150 oC 入口含尘量≤80g/Nm3 出口含尘量≤50mg/Nm3 1 85 排风机 风量900000m3/h 风压2000Pa 1 85 7 烧成系统 预热器与分解炉 TDF型五级双系列预 热器在线分解炉 C14Φ4.5m C22Φ6.7m C32Φ6.7m C42Φ7.1m C52Φ7.1m 分解炉Φ7.530m 1套 85 回转窑 Φ4.872m 斜度4 转速0.35-4 r/min 1 85 篦式冷却机 篦床面积121.20m2 入料温度1400℃ 出料温度65℃环境温 度 1 85 8 煤粉制备 立磨 生产能力≥40t/h 入磨水分10 出磨水分1 入磨粒度50mm 出磨粒度80μm 筛余12-14 1 53.5 9 水泥粉磨 Φ4.213m圈流磨 生产能力180t/h 入磨粒度25mm 成品细度360m2/kg380m2/kg 2 64.7 10 水泥包装 回转式包装机 包转能力120 t/h 平均计量精度 50kg0.3kg,-80g 2 40.4 11 熟料汽车散装 散装机 能力300 t/h 3 33.4 12 水泥汽车散装 散装机 能力120 t/h 4 20.2 第5章 储库平衡 为保证工厂生产的连续进行和水泥的均衡出厂，为满足生产过程中质量控制的需要水泥厂必须设置各种物料储备库。 物料名称 石灰石 砂岩 粉煤灰 铁矿石 煤 混合材 生料 熟料 水泥 石膏 一般储存期 5-10 10-30 10 20-40 10 20-30 3-5 7-10 6-10 30-45 储期d 5 10 7 30 10 5 3 5 7 30 储量t 33478 2642.4 9077.04 1094.4 76992 9175.2 23371.2 27300 54558 16560 5.1库的预计储期及储量 表5-1 物料储期储量表 5.2 储库平衡 5.2.1储库选取 1、石灰石预均化库 石灰石采用带盖Ø90m 圆形预均化堆场，堆场最低储量47000t。来自破碎车间的石灰石由堆料机进行分层堆料，堆料机能力2000 t/h；取料机能力500 t/h；取出的石灰石由带式输送机送至原料配料站石灰石配料库。 2、原燃料预均化堆场 石灰石预均化堆场参照豫鹤同力等公司5000t/d生产线采用￠90m 堆场；煤粉预均化堆场采用232337m矩形堆场 3、生料均化库 生料库应满足储存期至少3天的用量.取豫鹤同力生料库高52米库存密度1.3所以库存容积V17978m3 由此可计算出生料库的半径 R10.49m 考虑到富裕容量,取R12m,所以直径取24m. 设置一座Φ24m 连续式生料均化库储存和均化生料，其储存量为30000t。 4、铁矿石堆场 铁矿石储存期为30天,储存量为2572.8吨.铁粉堆积密度2.2,所以库存容积休止角为45°设料堆高度为8米.则料堆宽度为16米,所以长 考虑富余容量取25米,所以铁矿石的的储存为堆棚场.料堆底边长25米,宽16米.高8米。 5、砂岩库 砂岩的储存期为10天.储量5699.1吨.堆积密度为2.5,休止角为250