毕业设计（论文）-年产160万吨熟料干法生产线设计.doc

I 年产 160 万吨熟料干法生产线设计 摘要 随着近年来我国社会经济发展迅速 水泥需求量连年递增 水泥市场呈现出供 不应求的现象 为了满足徐州市及其周边广大地区水泥需求 充分利用当地自然资 源 促进当地经济发展 增加就业岗位 经过严密的分析考察 决定在徐州市青龙 山建设年产 160 万吨熟料生产线 根据当地实际情况 进行水泥厂设计 本次设计的主要内容包括 1 选择厂址 确定石膏 混合材掺量 计算要求塾料生产能力 确定窑的 n 计 算烧成车间生产能力和工厂生产能力 确定配料指标 配料计算 确定各工序物料生 产损失 计算各物料消耗定额 编制物料平衡表 2 确全厂生产流程 进行主机平衡计算 确定全厂物料的储存方案 各物料储存 期的确定 选择和计算储存 绘制全厂生产流程图和全厂总平面布置图 3 重点车间设计 4 整理设计文件 本次设计采用了利用窑尾废气预热生料和粉煤灰的方法 降低系统热耗 把从篦 冷机出来的热气体用来作为热源烘干煤粉 本次设计的工艺设备可有效地降低系统热 耗 考虑到实际情况与理论相结合 经过缜密的计算 本设计选用了 4 8 74 的回转 窑 在水泥粉磨系统方面 选用的是辊压机联合粉磨系统 该系统是当今世界上应用 最广泛的水泥粉磨系统 其大大提高了水泥产量和粉磨效率 有效地节约了电耗和设 备投资 现在已经成为水泥粉磨得发展趋势 关键词 新型干法生产线 配料计算 物料平衡 水泥粉磨关键词 新型干法生产线 配料计算 物料平衡 水泥粉磨 II 1600000 TONS PER YEAR CLINKER PRODUCTION OF DRY PROCESS CEMENT PRODUCTION LINE DESIGN ABSTRACT In recent years China s rapid socio economic development cement demand increased year after year cement market is showing a shortage phenomenon In order to meet the needs of Xuzhou city and the surrounding areas of cement demand make full use of local natural resources promote local economic development increase employment opportunities through rigorous analysis and observation the decision in Xuzhou City Qinglongshan construction with an annual output of 1600000tons of clinker production line according to the local actual situation to cement plant design The design of the main contents include 1 Selection of plant site Determination of gypsum the admixture computational requirements Sook feed production capacity determine the kiln firing workshop n calculation of production capacity and production capacity determine the burden index burden calculation the process of determining the material production loss calculation of the material consumption quota preparation of material balance table 2 Ensure entire factory production process host balance calculation determine the whole plant material storage solutions the material storage period determination calculation and selection of storage Mapping the entire plant production flow chart and the whole plant general layout 3 Key design workshop 4 Finishing the design document This design using the utilization of kiln exhaust gas preheating raw material and fly ash method decrease the heat rate of the system from the grate cooler out of the hot gas is used as a heat source for drying pulverized coal the design of the process equipment can effectively reduce the system energy consumption Considering the actual conditions and the theory unifies after careful calculation the design chooses a 4 8 74rotary kiln In cement grinding system is the III selection of combined grinding system with roller press the system is one of the world s most widely used in cement grinding system greatly increasing the output of cement and grinding efficiency effectively saves the energy consumption and equipment investment has now become the development trend of cement mill KEYWORDS new dry production line burden calculation material balance cement grinding 安徽理工大学毕业设计 i 目录 摘要 中文 I 摘要 英文 II 目录 i 1 总论 1 1 1 引言 1 1 2 厂址选择 2 1 2 1 设计任务 2 1 2 2 建设水泥厂的原始资料 2 1 2 3 厂址及其选择 3 1 3 生产产品 5 1 3 1 生产产品的意义和价值 5 1 3 2 生产方法 5 1 3 3 煅烧方法 6 1 3 4 水泥标号 6 1 3 5 粉煤灰掺量 6 1 3 6 石膏掺量 7 2 全厂物料平衡计算 8 2 1 窑的选型和标定 8 2 2 原 燃料的选择及确定原料配比 10 2 2 1 原 燃料选择 10 2 2 2 确定原料配比 11 2 3 率值计算 12 2 4 物料消耗定额计算 13 2 4 1 原料消耗定额计算 13 2 4 2 石膏和混合材消耗定额计算 15 2 4 3 燃料消耗定额计算 15 2 4 4 熟料及水泥消耗定额 16 2 4 5 编制物料平衡表 16 3 全厂生产流程选择及主机设备选型 18 3 1 物料的破碎 19 3 1 1 石灰石破碎 20 3 1 2 砂页岩破碎 21 3 1 3 石膏破碎 22 3 1 4 烟煤破碎 23 3 2 物料粉磨 24 3 2 1 生料粉磨 25 3 2 2 煤粉制备 26 3 2 3 水泥粉磨 27 3 3 水泥包装车间 29 3 4 回转窑 30 3 5 主机平衡表 31 安徽理工大学毕业设计 ii 3 6 物料的储存和均化 32 3 6 1 概述 32 3 6 2 石灰石预均化库 34 3 6 3 砂页岩堆棚 34 3 6 4 石膏堆场 35 3 6 5 原煤堆棚 35 3 6 6 原煤预均化堆场 36 3 6 7 石灰石配料库 37 3 6 8 熟料用粉煤灰库 37 3 6 9 铁矿石库 38 3 6 10 砂页岩库 38 3 6 11 混合材用粉煤灰库 38 3 6 12 石膏库 39 3 6 13 熟料库 39 3 6 14 熟料配料库 39 3 6 15 生料均化库 40 3 6 16 水泥库 40 3 6 17 成品库 41 4 总平面布置和工艺流程 43 4 1 水泥总平面设计的步骤 43 4 1 1 初步设计 43 4 1 2 施工图设计 43 4 2 工艺设计的基本原则和程序 44 4 2 1 工艺设计的基本原则 44 4 2 2 工艺设计的程序 44 4 3 工艺流程 45 4 3 1 生料制备 45 4 3 2 熟料烧成 46 4 3 3 水泥粉磨 47 5 重点车间设计 水泥粉磨 48 5 1 概述 48 5 2 磨机和的选型及产品的标定 49 5 3 循环负荷 选粉效率 选粉设备 49 5 3 1 循环负荷和选粉效率 49 5 3 2 选粉设备的选型 50 5 4 辊压机的选型 51 5 5 V 型选粉机选型 52 5 6 除尘系统 52 5 6 1 除尘设施 52 5 6 2 除尘系统的计算 52 5 6 3 袋式除尘器的选型 53 5 7 旋风分离器选型 55 5 8 输送设备选型 56 5 8 1 斗式提升机的选型 56 安徽理工大学毕业设计 iii 5 8 2 空气输送斜槽的选型 57 5 9 除尘风管直径和管道阻力计算 59 5 9 1 除尘风管直径计算 59 5 9 2 管网的局部阻力计算 62 5 9 3 风机选型 63 5 9 4 废气排放浓度 64 结束语 65 参考文献与附录 66 致谢 67 附图 68 安徽理工大学毕业设计 1 1 总论 1 1 引言 我国是水泥生产大国 水泥是一种常用的建筑材料 2012 年产量达 20 6 亿吨 占 全球水泥总产量的 1 2 以上 中国水泥工业存在的主要问题是产业结构不合理 在产品 结构上优质水泥仅占 10 许多立窑水泥按欧洲标准衡量为不合格废料 在技术结构 上 工艺落后的立窑数量比例很大 技术先进的新型干法窑比例很小 新型干法水泥是指采用窑外分解新工艺生产的水泥 其生产以悬浮预热器和窑外 分解技术为核心 采用新型原料 燃料预均化技术和节能粉磨技术及装备 全线采用 计算机集散控制 实现水泥生产过程自动化和高效 优质 低耗 环保 新型干法水泥 生产技术是 20 世纪 50 年代发展起来 到目前为止 日本德国等发达国家 以悬浮预 热和预分解为核心的新型干法水泥熟料生产设备率占 95 我国第一套悬浮预热和预 分解窑 1976 年投产 该技术优点 传热迅速 热效率高 单位容积较湿法水泥产量大 热耗低 发展阶段 第一阶段 20 世纪 50 年代 70 年代初 是悬浮预热技术诞生和发展阶 段 第二阶段 20 世纪 70 年代初期 是预分解技术诞生和发展阶段 新型干法水泥的主要特点 干法回转窑是 18 世纪末 19 世纪初的窑型 它比立窑生产前进了一大步 由 于它所用生料是干粉 含水量 1 比湿法生产减少了用于蒸发水分的大部分热量 而且也比湿法生产短 但干法中空窑无余热利用装置 窑尾温度一般都在 700 950 有些厂可看到烟囱冒火现象 热能浪费严重 每千克熟料热耗高达 1713 1828kcal 而且灰尘大 污染严重 生料均化差 质量低 产量也不高 均与湿法生产相比 曾 一度被湿法生产所取代 20 世纪 30 年代初 出现了立波尔窑 在窑的尾部加装了炉篦 子加热机 对含水分为 12 14 的生料球进行加热 使余热得到较好利用 窑尾温 度从 700 以上降到 100 150 热耗大幅度下降 产量和质量都得到很大提高 20 世纪 50 年代又出现了带旋风预热器窑 窑尾余热得到更好的利用 尤其是 20 世纪 70 年代初出现的带窑外分解炉的新型窑生产线 将干法生产推向一个新阶段 这种能耗 低 产量高 质量好 技术新的窑已成为世界各国水泥生产的发展方向 安徽理工大学毕业设计 2 1 2 厂址选择 1 2 1 设计任务 本次设计的任务为在江苏徐州市铜山县兴建一座年产 160 万吨熟料水泥厂生产线 设计 重点车间为水泥粉磨车间 1 2 2 建设水泥厂的原始资料 1 原料资源 1 石灰石 铜山县青龙山石灰石矿山 含水量 1 2 粘土 在石灰石矿山附近孔家村 含水量 8 3 砂岩 自备矿山 含水量 3 4 石灰石 粘土 砂岩矿山的位置见 江苏省铜山县青龙山地区地质图 5 铁矿石 外购 铁矿尾砂 含水量 10 6 矿渣 混合材 徐州钢铁厂碱性矿渣 含水量 15 7 粉煤灰 外购 含水量 0 5 8 石膏 山东产 SO3 40 含水量少量 块度 300 毫米 9 燃料 权台煤矿烟煤 易磨性系数 1 36 块度 80 毫米 10 燃料 河南焦作无烟煤 块度 80 毫米 11 电源 从彭场变电所接线进厂 35KV 12 水源 可采用地下水或不牢河水 13 交通 见 青龙山矿区交通位置图 铁路可在茅村车站或前亭车站与津浦 线接轨 14 原材料化学成份 见表 2 3 所示 15 烟煤及无烟煤工业分析 见表 2 2 所示 16 徐州钢铁厂矿渣化学成份如表 1 1 所示 表表 1 1 徐州钢铁厂矿渣化学成份徐州钢铁厂矿渣化学成份 成份SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO W 32 7812 000 6543 1610 7899 3715 00 2 气象条件 1 气温 绝对最低温度 22 6 绝对最高温度 40 6 平均气温 14 降雨量 年平均降雨量 689 9mm 最大月降雨量 445 6mm 雨量主要集中在 6 8 月份 2 相对温度 最高 100 最低 1 4 平均 72 安徽理工大学毕业设计 3 3 最大冻土深度 24cm 4 最大积雪深度 25cm 5 风向 本地区风向年频率见 风玫瑰图 夏季多东南东风向 最大风速 19 3 米 6 秒 3 水文 工程地质资料 1 洪水位最大标高 海拔 33 58 米 1963 年 9 月 8 日 地区水利部门下达设计指 标为 34 米 2 经钻孔勘测未发现溶洞 裂隙和断层 3 地震等级 国家地震局 武汉地震大队 71 年 6 7 调查 该地区几十年内地地 震烈度定为 7 度 4 附图及附件 青龙山矿区交通位置图 江苏省铜山县青龙山地区地形图工 1 10000 风玫瑰 图 5 矿区概述 青龙山石灰石矿区位于徐州市东北 14 公里 属铜山县茅村公社管辖 津浦铁路在 矿东部通过 相距两公里余 茅村至柳新公路经过矿区南缘 交通甚方便 矿区西南有王庄 庞庄煤矿 东有权台煤矿 相距约在十一公里 3 5 万 11 万伏 高压输电线在矿区南东 3 5 公里处通过 矿区南缘有经过水文勘探的丰富地下水源 可见矿山经济地理情况很好 矿区地形属低山丘陵 青龙山最高处海拔标高 138 米 相对标高 106 米左右 山 体呈拢状沿北北东方向分布 东坡较陡 坡角 20 60 度 西坡较缓 坡角 15 40 度 山垄间洼地地面标高 32 35 米 浮土厚度 0 5 19 米 矿区南缘有不牢河流经 河床宽 150 300 米 水深 0 7 3 米 属李节性河流 枯 水位标高 25 60 米 历年洪水位最大标高 33 58 米 63 年 9 月 8 日 最近几年人工开 挖 河床加宽加深 在其南 3 公里已修成京杭大运河 可能这行船只 京杭大运河在 蔺家坝筑有节制闸 近年不牢河最高洪水位为 32 73 米 1 2 3 厂址及其选择 在徐州市铜山县青龙山蕴含有丰富的石灰石资源 估计达到超过五亿吨 可用百 年以上 这里石灰石量不仅大而且碳酸钙含量很高 很适合煅烧水泥 石灰质原料和 粘土质原料是煅烧水泥的主要原料 因此在青龙山有建设水泥厂的潜力 且青龙山石 灰石矿区附近不远处庞庄煤矿 在东约十一公里处有权台煤矿 这些煤矿不仅储煤量 大 而且煤质优良 很适合作为煅烧水泥的燃料 在石灰石矿区交通方便 水路 陆 路四通八达 津浦铁路从矿区东部穿过 相距仅两公里左右 茅村至柳新公路经过矿 安徽理工大学毕业设计 4 区南缘 交通十分便利 很有利于生产的水泥的运输 在矿区南部有丰富的地下水资 源 可供水泥生产的需求 在矿区东南 3 5 公路处有 3 5 至 11 万伏的高压输电线路 距矿区较近 可为日后水泥的正常生产提供充足的电力 在矿区南缘有不劳河流过 该河水量大 不仅可为水泥生产提供生活水源 亦可作为水泥销售运输通道 在矿区 南部 3 公里处已修成了京杭大运河 这里可通行 1000 吨以上船舶 为今后水泥运输提 供了有利条件 青龙山矿区地形属于低山丘陵 这里年降水量不大 不会出现山体滑 坡和泥石流等自然灾害 众所周知 江苏省经济发展迅速 城市建设飞速发展 而徐 州地区今年更是异军突起 社会经济空前发展 铜山县位于鲁豫皖苏的交界处 地理 位置十分重要 不仅交通方便 而且距离水泥需求地区也很近 在青龙山建设水泥厂 可有很广阔的销售市场 此外该地建设水泥厂不仅可以促进当地经济的发展 增加地 方政府的财政收入 还能解决大量下岗职工的就业问题 这里人口稀疏 地处荒僻 很适合像水泥厂这样的重污染企业落座 在社会发展方面 青龙山水泥厂的建设不仅 为周围广大地区提供每年数百万吨的水泥 满足社会发展的需要 而且充分利用当地 资源 达到资源的优化配置 依据厂址选择的有关原则 一下三个方案进行比较如表 1 2 所示 表表 1 2 方案比较方案比较 项目A 方案B 方案C 方案 距离石灰石矿山1 0KM0 5KM1 0KM 距离津浦铁路2 4KM2 0KM1 6KM 距离不劳河2 0KM1 6KM1 6KM 距离矿区南缘地下水源1 8KM1 4KM1 5KM 距离高压输电线2 5KM2 6KM2 5KM 场地情况宽阔 平坦 斜度小狭窄斜度大宽阔 平坦 稍倾斜 地质情况 地震烈度 7 度 无溶洞 裂隙 断层 地震烈度 7 度 无溶洞 裂隙 断层 地震烈度 7 度 无溶洞 裂隙 断层 雨水 污水排出情况不方便较方便方便 距离公路1 9KM1 5KM1 5KM 距离权台煤矿11KM10 7KM10 5KM 大件设备运输方便方便方便 距离居民区1 5KM1 2KM1 0KM 标高35KM35KM36KM 距离爆破点远最近远 根据以上三种方案分析 得出 C 地为最佳厂址 安徽理工大学毕业设计 5 1 3 生产产品 1 3 1 生产产品的意义和价值 自改革开发以来 我国经济发展迅速 社会建设日新月异 用电量年年递增 而 我国主要以煤来发电 煤燃烧后产生大量粉煤灰 粉煤灰不仅有毒 污染环境且难以 处理 对人类生存和发展构成严重威胁 每年在我国都有上亿吨粉煤灰产生 粉煤灰 一旦堆积在环境中 后果将不堪设想 因此粉煤灰的回收利用已经成为当今时代研究 的主要课题 而水泥厂就是一个消化吸收粉煤灰 变废为宝的理想场所 经研究 粉 煤灰所含成分可作为水泥原料及混合材使用 生产处的粉煤灰水泥性能良好 粉煤灰 的有效利用不仅减轻了对自然环境的破坏 而且节约了大量自然资源 符合我国社会 经济的可持续发展 把粉煤灰在水泥生产中还可以增加水泥产量 降低生产成本 得 到国家补助 粉煤灰水泥 全称粉煤灰硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料 粉煤灰 粉煤灰的 掺量为 20 40 适量石膏共同磨细而制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰水泥 按现 行国家标准 粉煤灰水泥的强度等级有 32 5 32 5R 42 5 42 5R 52 5 52 5R 粉煤灰水泥实质上也是一种火山灰水泥 虽然 它们之间有很多相似的性能 如 比重小 水化热较低 抗腐蚀性较强等 但是由于粉煤灰的化学组成和物理结构特征 与其它火山灰质混合材料有一定的差异 比如 从矿物内部结构上分析 粉煤灰是一 种密实的玻璃质球 结构比较致密且稳定 内比表面积小 对水的吸附能力小 不易 水化 所以 粉煤灰水泥就具有了一系列的性能特点 由上可知 粉煤灰水泥具有一般火山灰水泥的共性 但与表面粗糙 多孔的火山 灰质混合材的水泥相比 在性质上确有更为显著的特点 它不仅结构比较致密 内比 表面积较小 而且对水的吸附能力小得多 同时水泥水化的需水量又小 所以粉煤灰 水泥的干缩性就小 抗裂性也好 此外 与一般掺活性混合材的水泥相似 水化热低 抗腐蚀能力较强等 抗冻性也好于其它火山灰水泥 长期以来 粉煤灰水泥广泛用于工业与民用建筑 尤其适用于大体积水工混凝土 水工建筑 海港工程等 但应注意 粉煤灰水泥混凝土泌水较快 容易引起失水裂缝 施工过程中 要适当增加抹面次数 在硬化早期宜加强养护 以保证粉煤灰水泥混凝 土强度的正常发展 1 3 2 生产方法 本设计采用新型干法水泥技术 新型干法水泥技术是指悬浮预热器窑和预分解窑 安徽理工大学毕业设计 6 工艺 它是当代水泥的最新技术 新型干法水泥生产就是以悬浮预热和预分解为技术 核心 把现代科学技术和工业生产最新成就广泛应用于干法水泥生产全过程 使水泥 生产具有高效 优质 节能 低耗 环保和装备大型化 生产控制自动化及科学管理 等特征的现代化水泥生产方法 当今世界水泥工业发展的总趋势是向新型广泛水泥生 产工艺技术发展 由于资源市场及交通运输各方面条件限制 我国水泥工业小水泥厂仍占相当比重 而其中又以小型立窑厂占大多数 立窑厂存在着机械化程度低 技术力量及经营管理 力量差 产品质量不高 成本高等缺点 在有些边远地区 还存在着一些热耗相当高 的中空干法小窑 对于众多的小立窑 及中空干法小窑来说 如何提高生产技术 改 造设备提高水泥质量 降低水泥生产成本 才是当前水泥工业需要重视的问题 目前 结合我国水泥工业具体情况 在大中型厂建设中生产方法的选择应尽可能选择新型干 法生产 1 3 3 煅烧方法 本设计采用预分解窑 预分解窑是 20 世纪 70 年代发展起来的一种煅烧工艺设备 它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 30 60 的燃料 使燃料的燃烧放热过程与生料的吸热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钙的分解反应 因而窑系统 的煅烧效率大幅度提高 这种将碳酸钙分解过程从窑内移到窑外的煅烧技术称窑外分 解技术 简称预分解窑 特点 1 在一般分解炉中 当分解温度为 820 900 的入窑物料的分解率可达 85 95 需要分解时间平均为 4 10s 而在窑内分解则需要 30 多分钟 效率很高 2 由于碳酸钙的分解从窑内移到窑外 所以窑的长度可大大缩短 减少占地面积 3 由于在分解炉内是悬浮状态传热面积增大 传热效率提高 从而使燃料热耗大大降 低 4 由于减轻了回转窑的热负荷 延长耐火材料的使用寿命 提高窑的运转率 同 时提高窑的容积产量 1 3 4 水泥标号 根据国家标准规定粉煤灰硅酸盐水泥允许生产的水泥标号有 325 325R 425 425R 525 525R 六个标号 对应强度等级分别为 32 5 32 5R 42 5 42 5R 52 5 52 5R 425 粉煤灰水泥在社会建设中应用广泛 可用于民用建筑 工业建筑 以及其他广 泛领域 标号低强度下降 标号太高 生产成本会增加 1 3 5 粉煤灰掺量 安徽理工大学毕业设计 7 当粉煤灰掺加量为 25 时水泥强度较大 可以大大 42 5MPa 这种水泥早期强度 下降不会太大 后期强度也能够持续增长 改善了水泥多方面的性质 具有较好的和 易性 抗裂性和耐腐蚀性等优良特性 既实现了废物的大量回收利用 又实现了优质 水泥产量的增产 节省了大量自然资源 为社会经济的健康发展起了推动作用 1 3 6 石膏掺量 石膏掺量决定了水泥的凝结时间 也会对水泥温度造成很大影响 当石膏掺量 以计 小于约 1 3 时 水泥会产生快凝 而超过 2 5 时 凝结时间不再增长 3 SO 而且影响水泥的强度 石膏掺量对水泥凝结时间和水泥强度的影响如图 1 1 所示 图图 1 1 凝结时间随石膏掺量的变凝结时间随石膏掺量的变 国家规定粉煤灰水泥中含量不得高于 3 5 故 40 X 3 5 得到 X 8 75 3 SO 石膏掺量选择为 5 0 加入适量石膏有利于提高水泥强度 但加入过量 则会使水泥 产生体积膨胀而使强度降低 石膏可以调节水泥凝结时间 掺量过少会造成快凝 增 加达到一定量时对水泥缓凝影响不大 当石膏掺量为 5 0 时对水泥安定性和粉煤灰的 水化活性均有较好的作用 安徽理工大学毕业设计 8 2 全厂物料平衡计算 2 1 窑的选型和标定 一般对预分解窑年利用率为 85 95 因为新建生产线是新设备 操作人员 经验丰富 技术水平较高 故可取窑一年正常运转 325 天 于是年利用率 89 0 365 325 要求年熟料处理 160 万吨 有 Qy 365 Qd 得到日产熟料 2 35 4925 89 0 365 1600000 dtQd 1 查 新型干法水泥厂工艺设计手册 得到几种日产 5000 吨熟料的窑型如表 2 1 所 示 表表 2 1 日产日产 5000 吨熟料的几种窑型吨熟料的几种窑型 产量 t d 500050005000 回转窑 m 4 8 74 4 8 72 5 72 为搜集和整理大量现代干法预分解窑的基础上 采用统计分析的方法 获得了适 合现代新型干法生产的经验公式 2 328 2 491 8 i DG 2 2 14 3 5 53 i DG 3 G 窑的台产量 t d L 窑的长度 m Di 窑筒体衬砖内径 m D 窑筒体内径 m 由 水泥工业热工设备 查得 当 D 4m 时 0 15m 当 4m D 5m 时 0 18m 当 5m D 6m 时 0 2m 当 D 6m 时 0 23m Di D 2 窑衬砖厚度 按经验值计算 故在此取 0 18m DI1 Di2 D2 2 4 8 2 0 18 4 44m Di3 D3 2 5 2 0 18 4 64 安徽理工大学毕业设计 9 将各窑型的规格数据分别代入以上经验公式得 2 09 5003491 8 328 2 11 dtDG i 4 2 48 5769 5 53 14 3 12 dtDG i 5 2 19 5097491 8 328 2 21 dtDG i 6 2 48 5769 5 53 14 3 22 dtDG i 7 2 51 5543491 8 328 2 31 dtDG i 8 2 52 6625 5 53 14 3 32 dtDG i 9 根据设计任务 要求日产熟料达 4925 35t 和实际窑型生产能力相比 本人选择窑 型为 4 8 74 标定产量为 5500t 比较合适 既满足了生产要求 也不是很大 为以后 工厂的超产创造了必要条件 窑型优缺点 水泥回转窑是煅烧水泥熟料的主要设备 已被广泛用于水泥 冶金 化工 建筑耐火材料 环保等工业 该设备由筒体 支承装置 带挡轮支承装置 传 动装置 活动窑头 窑尾密封装置 燃烧装置等部件组成 该回转窑具有结构简单 运转可靠 生产过程容易控制等特点 回转窑的窑体与水平呈一定的倾斜 整个窑体 由托轮装置支承 并有控制窑体上下窜动的挡轮装置 传动系统除设置主传动外 还 设置了在主电源中源断时仍能使窑体转动 防止窑体弯曲变形的辅助传动装置 窑头 窑尾密封装置采用了先进的技术 保证了密封的可靠性 此窑型回转窑煅烧系统装备 通过技术创新 在该系统中采用国内外最先进的液压挡轮装置 采用计量精度很高的 计量柱塞泵 高精度的调速阀和接触式石墨块密封装置等国内先进技术 为了提高自 动化程度 窑头采用工业电视看火 工艺流程模拟荧光屏 煅烧带采用红外线扫描仪 把煅烧带的煅烧情况直接反映在计算机上 这些新技术的使用直观感强 操作方便 使用可靠 稳定了热工制度 提高了设备运转率 与同规格设备相比 运转率提高了 10 产量提高了 5 10 热耗降低 15 窑的台数 2 896 0 5500 35 4925 lh h G G n 10 故选用一台窑 安徽理工大学毕业设计 10 对于日产熟料 5500t 的窑 熟料小时产量产量 2 17 229 24 ht Q Q d h 11 熟料年产量 2 1786675550089 0 365ytQy 12 相对应的水泥小时产量 2 03 304 100 100 htQ ed p G hh 13 水泥日产量 2 67 7296 100 100 dtQ ed p G dd 14 水泥年产量 2 2370322 100 100 ytQ ed p G Yy 15 2 2 原 燃料的选择及确定原料配比 2 2 1 原 燃料选择 1 烟煤及无烟煤的工业分析如表 2 2 所示 表表 2 2 烟煤及无烟煤的工业分析烟煤及无烟煤的工业分析 名称水分 Mar 挥发份 Var 灰分 Aar 固定碳 Car 热值 Qar 烟煤1 4619 0819 4660 0024269 24 无烟煤1 444 7914 2579 5227077 60 2 原料及煤灰的化学成分如表 2 3 所示 表表 2 3 原料及煤灰的化学成分原料及煤灰的化学成分 名称烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO总和 石灰石40 073 540 890 4253 860 6799 45 粘土4 9969 3815 625 481 822 0999 38 砂页岩2 6188 262 571 832 161 3698 79 粉煤灰2 9448 9432 138 153 481 0496 68 铁矿石2 3951 234 8033 821 821 7595 81 安徽理工大学毕业设计 11 烟煤煤灰0 0051 4527 497 725 071 3393 06 无烟煤煤灰0 0048 8933 057 523 551 8894 89 众所周知 粘土是煅烧水泥的很好原料 但是水泥需要量很大 使用大量粘土煅 烧水泥会破坏大量耕地 从而影响我国农业的发展与稳定 粉煤灰是从煤燃烧后的烟 气中收捕下来的细灰 粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物 我国火电厂粉煤灰的 主要氧化物组成为 SiO2 Al2O3 FeO Fe2O3 CaO 等 粉煤灰是我国当前排量较大的 工业废渣之一 随着电力工业的发展 燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加 大量的粉 煤灰不加处理 就会产生扬尘 污染大气 若排入水系会造成河流淤塞 而其中的有 毒化学物质还会对人体和生物造成危害 把粉煤灰在水泥生产中可以增加水泥产量 降低生产成本 减少环境污染 得到国家支持 且根据国家保护耕地政策和可持续发 展战略 本设计原料可选择石灰石 砂页岩 粉煤灰 铁矿石四种 而不选用粘土 烟煤发热量较高 燃烧时火焰较无烟煤长 且无烟煤的燃点较烟煤高 在中国 烟煤储量远高于无烟煤 在回转窑窑头燃烧器上使用无烟煤则必须保证如下条件 1 煤粉能达到足够的符合要求的细度 以保证燃烧和火焰形成 2 控制可靠稳定的煤粉喂料 3 燃烧器的一次分必须具有足够的推动力并可调节 4 燃烧器必须能够在燃烧带产生有充分内部循环空气的火焰 以保证无烟煤尽 快点燃 5 在启动冷窑或窑况不正常时利用烟煤或燃油辅助燃烧 尽管无烟煤发热量较烟煤高 燃烧时无烟 减少了对环境的污染 但是其原来煅 烧水泥仍需要注意多种条件因素 从而增加了投资和操作的复杂程度 考虑实际情况 权台煤矿生产的是烟煤 距离水泥厂较近 运输费用低 虽然焦作生产的是无烟煤 但因为焦作距离水泥厂较远 煤的运输费用较高 考虑到节约生产成本 提高经济效 益 本设计燃料选用烟煤 2 2 2 确定原料配比 对于新型干法水泥生产工艺 水泥熟料率值大致为 KH 0 86 0 90 SM 2 2 2 6 IM 1 3 1 8 根据 新型干法水泥厂工艺设计手册 确定 KH 0 89 0 01 SM 2 5 0 1 IM 1 4 0 1 熟料单位热耗确定为 2960KJ Kg 熟料 煤灰掺入量 2 37 2 100 10024 24269 46 192960 y A Q qAyS G 16 S 为粉尘沉落度 有收尘设备时取 100 安徽理工大学毕业设计 12 设 97 5 2 75 3 35 1 65 2 1 18 2 32 IMSMIMKH OFew 17 2 25 5 3232 OFeIMwOAlw w 18 2 50 22 32322 OFeOAlwSMSiOw 19 2 00 66 323232 OFewOAlwOSiwCaOw 20 对于新型干法水泥生产工艺 水泥熟料率值大致为 根据以上计算得到的各成分进行配料计算 配料计算过程如表 2 4 所示 表表 2 4 配料计算过程配料计算过程 计算步骤SiO2Al2O3Fe2O3CaO其他备注 所要求熟料组成22 505 253 7566 002 50 2 37Kg 煤灰成分1 220 650 180 120 20 差21 284 603 5765 882 30 122Kg 石灰石4 321 090 5165 711 49 干石灰石 65 88 53 86 100Kg 122 32Kg 差16 963 513 060 170 81 10Kg 粉煤灰4 893 210 820 350 44干粉煤 3 51 32 13 100Kg 10 92Kg 差12 070 302 24 0 180 37 6Kg 铁矿石3 070 292 030 110 36干铁矿 2 24 33 82 100Kg 6 62Kg 差9 00 010 21 0 290 01 安徽理工大学毕业设计 13 10Kg 砂页岩8 830 260 180 220 26干砂页 9 00 88 26 100Kg 10 20Kg 差0 17 0 250 03 0 51 0 25 1Kg 粉煤灰0 490 320 080 030 04干粉煤 0 25 32 13 100Kg 0 78Kg 和0 660 070 11 0 48 0 21 0 8Kg 砂页岩0 710 020 010 020 02干砂页 0 66 88 26 100Kg 0 75Kg 差 0 050 050 10 0 50 0 23 1Kg 石灰石0 040 0100 540 01干石灰 0 50 53 86 100Kg 0 93Kg 和 0 010 060 100 04 0 22 各干原料配比 干石灰石 2 43 82 100 8 146 121 100 18 0111010122 1122 21 干砂页岩 2 36 7 100 8 146 8 010 22 干粉煤灰 2 13 6 100 8 146 110 23 干铁矿石 2 09 4 100 8 146 6 24 2 3 率值计算 根据各原料配比进行熟料各成分计算 计算过程如表 2 5 所示 表表 2 5 熟料各成分计算过程熟料各成分计算过程 名称配合比 烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaO 石灰石82 4333 032 920 730 3544 40 砂页岩7 360 196 500 190 130 16 粉煤灰6 130 183 01 970 500 21 铁矿石4 090 102 010 201 380 07 生料10033 514 523 092 3644 84 灼烧生料100 21 834 653 5567 43 安徽理工大学毕业设计 14 灼烧生料100 21 314 543 4765 83 煤灰2 37 1 220 650 180 12 熟料100 22 535 193 6565 95 由计算得到的熟料各成分得到以下三率值 2 889 0 35 0 65 1 3232 OFeOAlCaKH 25 2 549 2 3232 2 OFeOAl SiO n 26 2 422 1 32 32 OFe OAl p 27 计算所得率值大小在所设定的波动范围内 因此符合设计要求 可以采用 2 4 物料消耗定额计算 2 4 1 原料消耗定额计算 考虑煤灰掺入量时 1t 熟料的干生料理论消耗量 2 I K 100 s100 干 28 式中 KT 干生料理论消耗量 t t 熟料 I 干生料的烧失量 s 煤灰掺入量 以熟料百分数表示 则有 2 468 1 50 33100 2 37100 熟料 干 ttK 29 考虑煤灰掺入量时 1t 熟料的干生料消耗定额 2 生 干 生 p100 K100 K 30 式中 K生 干生料消耗定额 t t 熟料 P生 生料的生产损失 取 0 5 则有 2 熟料 生 t t475 1 5 0100 468 1 100 K 31 安徽理工大学毕业设计 15 各种干原料消耗定额 K原 K生 X 2 32 式中 K原 某种干原料的消耗定额 t t 熟料 X 干生料中该原料的配合比 则有 2 熟料 生干石 t t216 1 43 82475 1 43 82KK 33 2 熟料 生干砂 t t1086 0 36 7 475 1 36 7 KK 34 2 熟料 生干粉 t t09042 0 13 6 475 1 13 6 KK 35 2 熟料 生干铁 t t06033 0 09 4 475 1 09 4 KK 36 各物料的湿消耗定额 2 0 w100 K100 干 湿 K 37 式中 K湿 K干 分别表示湿 干物料消耗定额 t t 熟料 W0 该湿物料的天然水分 则有 2 497 1 48 1 100 475 1 100 w100 K100 0 熟料 干 湿生 ttK 38 其中 2 49 1 100 1009 4 5 013 6 336 7 113 82 w 生 39 2 228 1 1100 216 1 100 w100 K100 0 熟料 干石 湿石 ttK 40 2 1120 0 3100 1086 0 100 w100 K100 0 熟料 干砂 湿砂 ttK 41 2 09087 0 5 0100 09042 0 100 w100 K100 0 熟料 干粉 湿粉 ttK 42 安徽理工大学毕业设计 16 2 06703 0 10100 06033 0100 w100 K100 0 熟料 干铁 湿铁 ttK 43 湿原料质量百分比 石灰石 2 03 82 100 497 1 228 1 44 砂页岩 2 48 7 100 497 1 1120 0 45 粉煤灰 2 07 6 100 497 1 09087 0 46 铁矿石 2 48 4 100 497 1 06703 0 47 2 4 2 石膏和混合材消耗定额计算 干石膏消耗定额 2 100 100 100 Kd d ped d 48 式中 Kd 干石膏消耗定额 t t 熟料 d e 分别表示水泥中石膏 混合材掺入量 Pd 干石膏的生产损失 可取 0 5 则有 2 07179 0 5 0100 250 5100 0 5100 Kd熟料tt 49 干混合材消耗定额 2 100 100 100 Ke e ped e 50 式中 Ke 干石膏消耗定额 t t 熟料 d e 分别表示水泥中石膏 混合材掺入量 Pe 干石膏的生产损失 可取 0 5 则有 2 3589 0 5 0100 250 5100 25100 100 100 100 Ke熟料tt ped e e 安徽理工大学毕业设计 17 51 湿混合材消耗定额 2 3609 0 5 0100 3589 0 100 100 100 K 0 e 熟料 湿 tt w Ke 52 2 4 3 燃料消耗定额计算 烧成用干煤消耗定额 2 100 100 f f PQ q K 53 式中 烧成用干煤消耗定额 t t 熟料 f K q 熟料烧成消耗 kJ kg 熟料 Q 干煤低位热值 kJ kg 干煤 煤的生产损失 一般取 2 f p 其中 2 86 24665 46 1 100 46 1 2524 24269 100 100 20 100 干煤KgKJ W WQ Q y yy 54 2 1225 0 2100 86 24665 2960100 Kf熟料 干 tt 55 烧成用湿煤消耗定额 2 1243 0 46 1 100 1225 0 100 w10 K100 K 0 f f 熟料 干 湿 tt 56 2 4 4 熟料及水泥消耗定额 熟料的干消耗定额 K熟 1 000 t t 熟料 由于熟料中几乎不含水分 因此其湿 消耗定额 K湿熟 K熟 1 000 t t 熟料 水泥的干消耗 2 4863 1 3589 0 07179 0 000 1 KKK d 熟料 熟料水泥 ttKe 安徽理工大学毕业设计 18 57 水泥湿消耗定额 2 43049 1 5281 0 03779 0 000 1 KKK d 熟料 湿湿熟料湿水泥 ttK e 58 2 4 5 编制物料平衡表 根据前面所求数据绘制出该生产线的物料平衡表如表 2 6 所示 表表 2 6 水泥厂物料平衡表水泥厂物料平衡表 物料平衡量 t 消耗定额 t t 熟料 干料含天然水分料 物料名称 天 然 水 分 生 产 损 失 干料 含天然 水分料 时日年时日年 备注 石灰石10 51 2161 228278 766882172597281 467542194037 砂页岩80 50 10860 112024 959719403325 7616200108 粉煤灰0 50 50 090420 0908720 749716155120 8500162355 铁矿石100 50 060330 0670313 833210779015 4369119761 石膏 0 50 071790 0717916 5395128265 混合材0 50 50 35890 360982 3191464123882 91985644811 生料1 490 51 4751 497338 081132635346343 182342674652 熟料 229 255001786675 安徽理工大学毕业设计 19 水泥 0 5 304 072972370322 袋装水泥 0 5 60 81460474064 散装水泥 0 5 243 258371896258 烧成用煤1 4620 12250 124328 167421886828 5684222084 安徽理工大学毕业设计 20 3 全厂生产流程选择及主机设备选型 生产车间工艺流程的选择 工艺设备选型与生产车间的工艺布置密切相关 因为 工艺布置直接取决于所选定的工艺流程和设备 同时工艺布置对工艺流程和设备的选 择又有很大的影响 水泥厂主机年利用率选择参考如表 3 1 所示 表表 3 1 主机