毕业设计（论文）-日产3000吨水泥熟料窑尾预热器与分解炉系统设计.doc

1 前言1.1 水泥产业发展概述我国是水泥生产大国，水泥工业是我国国民经济建设的重要基础材料产业，在国民经济可持续发展中具有举足轻重的地位。随着现代化建设的持续、稳定发展，我国水泥工业正面临着更好更快地发展、完善自身、节能环保的重任1。水泥生产过程中，最重要的工艺环节是将化学成分合格的生料煅烧成既定矿物组成的熟料的过程2。此过程所使用的设备包括旋风筒预热器、分解炉、回转窑和篦冷机等，这些设备即为构成窑尾系统的主要设备。伴随着水泥工业生产技术的发展，熟料煅烧设备经历了立窑、干法中空窑、湿法窑、立波尔窑、预热器窑以及预分解窑的变化。对于水泥工业窑炉，国内外主要研究机构均依据水泥熟料形成热、动力学机制，研究水泥窑炉工艺过程，并对各设备子系统工作机理和料气运动、换热规律进行探讨3。通过建立单级和多级粉体悬浮热交换器热力学理论模型和分解炉系统热稳定性理论模型，建立全系统的热效率模型，系统研究了悬浮预热器和分解炉的热效率及其影响因素、悬浮预热器系统特性组合流程、流场、温度场、浓度场的合理分布和碳酸盐分解及固液相反应动力学特性，并以此为理论指导，开发出新型干法水泥熟料生产技术装备4。1.2国内外研究现状天津水泥工业设计研究院有限公司开发的TDF分解炉，具有三喷腾和碰顶效应、湍流回流作用强、固气停留时间比大、温度场及浓度场均匀、物料分散及换热效果好、阻力系数低等特点5。交叉料流型预分解法在保证全系统固气比不变的前提下，可使每级预热器单体的固气比提高，从而提高系统的热效率。采用这种生产方法可提高生料入窑分解率，降低预热器出口气体温度及分解炉操作温度6。整个系统在相对低温下操作可以减少钾、钠、氯盐及一些低熔点矿物形成，有利于系统稳定操作，减少预热器及分解炉结皮堵塞。如西安建筑科技大学徐德龙院士团队发明的悬浮态高固气比预热分解技术7。以Prepol和Pyroclon型炉8为代表的管道式分解炉，主要依靠“悬浮效应”加强气固换热，炉内湍流强度较小，一般以增大炉容为主要措施，保证分解炉的功效发挥，故其单位容积热负荷及单位容积产量相对其他炉型来说，都是比较小的。三菱公司设计的N一MFC预分解系统所用的旋风筒则采用了出口内筒加装导向叶片的方式，以减少循环气体量，从而在不降低收尘效率的前提下降低旋风筒阻力损失。由于采用了这种低阻旋风筒，其五级旋风预热器的阻力损失相当于或略 低于四级旋风预热器的水平9。南京化工学院近年来开发的SWP喷旋预热器是通过轴流取代折流而使阻力损失降至普通旋风筒的三分之一左右。采用半椭圆截面结构，利用旋流板产生气流旋转，并通过加装弧形挡板使旋流空间与沉料空间分开。宇部型旋风筒的出风内筒呈靴形结构，在其进口装设导流板，从而使循环气流量及“缩流”减少，大大降低了旋风筒阻力损失10。天津水泥工业设计研究院在燕山水泥厂窑尾系统采用类似结构的旋风筒，使五级筒和分解炉全系统的阻力损失低于4500Pa，达到了比较优异的指标。神户制钢公司的KoLBoc筒为例，加装导向叶片，使旋风筒阻力损失降低了近30%，并且能适当改善分离效果11。为了降低阻力损失，川崎型旋风筒采用一种顶部呈锥形、进口按一定水平角倾斜下降的结构，其阻力损失仅为洪堡型旋风筒的65%左右，分离效率可以满足作为中间级旋风筒的要求12。我国新型干法技术的发展已经处于比较完善的时期，但国产装备的能耗、控制水平、运转率及可靠性仍有待提高。结合我国国情来看，水泥工业无疑是重污染行业。2013年，河北省因雾霾问题压减了钢铁、水泥、玻璃等工业的产量。所以，水泥行业务必朝着节能减排的方向发展，加快产业结构调整步伐，大力推广新型干法水泥生产工艺的节能技术。1.3本次设计的内容及特点本次毕业设计的内容，是依据给定的建厂条件，设计日产3000吨水泥熟料的水泥厂。水泥生产工艺设计是工厂建设的基础，是设计是工厂设计的主要环节，是决定全局的关键。本次毕业设计的有以下几个任务：第一，参照同类型厂家进行数据的选择，包括适当的率值，热耗，进行配料计算。第二，根据配料计算进行全厂工艺平衡计算，具体内容包括：根据产量计算回转窑尺寸、标定产量，然后参考同类型厂家选择回转窑窑型；进行全场物料平衡计算；根据计算出的物料平衡进行主机平衡计算，并选择出主要设备的规格和型号；根据全厂物料平衡计算出储库和堆场的尺寸。第三，根据配料计算和全厂工艺平衡计算设计全厂工艺布置和工艺流程图。第四，根据全厂工艺平衡进行重点车间的设计计算：包括烧成车间的工艺流程、窑尾系统的物料平衡计算、窑尾系统的热量平衡计算、窑尾系统的烟气平衡计算、窑尾系统预热器与分解炉的选型及尺寸确定。最后依据以上内容完成毕业设计说明书及毕业设计图纸。水泥工业每年要消耗大量的石灰石、粘土等天然资源, 排放大量的、及粉尘等有害物质，对环境造成污染。而粘土本身水分含量高，需要加设烘干设备，增加煤耗；铁粉的成本比较高，使用铁粉作为配合省料是一种资源的浪费13。所以本次设计利用砂岩和硫酸渣分别代替粘土和铁粉。一方面减小水泥生产的成本，减少煤耗和燃煤排放的污染物；另一方面，硫酸渣是工业废渣，在水泥生产中得到了利用和处理，可以减少固体工业垃圾的排放，此做法也是按照国家节能减排的要求，走可持续发展之路14。本次毕业设计，旨在让学生整合大学期间所学习的专业知识，同时参阅资料掌握国内外发展研究现状，与生产实践有机的结合起来。通过这次实际的训练，使学生进一步了解水泥生产从原料配合、工艺平衡、设备选型、堆场储库计算到熟料烧成、水泥产出的整个过程，提高学生运用知识、查阅资料、处理数据和识图、绘图技术水平，加强优化方案、统筹安排的能力；结合生产实际，提高分析和解决问题的能力。同时掌握所学专业的发展前景及就业前景，为将来的的自身发展和提升打下坚实的基础。2 设计基础2.1 原料化学成分生产水泥熟料所用的原料、燃料的成分如下：表2.1 原料与煤灰的化学成分（%）名称Loss其他石灰石39.527.201.300.4648.541.5698.581.42砂岩11.5257.6111.504.6410.600.8896.753.25铁铝土9.8030.5237.3815.491.550.3095.044.96硫酸渣6.9120.406.3848.549.333.8095.364.64煤灰50.6829.854.397.392.6094.915.092.2 原、燃料水分生产水泥熟料所用的原料、燃料水分如下表2.2 原、燃料的操作水分（%）物料石灰石砂岩铁铝土硫酸渣煤水分33.520462.3 燃料的元素分析和工业分析生产水泥熟料所用的燃料的元素及工业分析如下表2.4 燃料的元素分析(%)元素分析（%）工业分析（%）67.48 4.08 0.25 1.19 10.92 1.14 29.20 20.06 49.60 25616.00 2.4 建厂条件2.4.1 建厂地点及自然条件 (1)建厂地点：某市郊区、靠国道 (2)厂区地形：厂区地势较平坦， (3)交通情况：便利，附近有公路、铁路等，有利于原料、水泥等运输。 (4)气温：最高40，最低10，月平均25 (5)降雨量：年总降雨量800mm,最大日降雨量100mm(6)主导风向：东北风，平均风速1.5m/s (7)地耐力：17.5吨/平方米，压力：750mm汞柱2.4.2 建厂的原燃料条件 (1)石灰石：工厂自备矿山，储量丰富，火车运入 (2)砂岩：外运，储量丰富，火车运入 (3)铁铝土：外运，储量丰富，火车运入 (4)硫酸渣：某钢厂供应，汽车运入 (5)石膏：石膏矿供应，成分稳定，汽车运入 (6)混合材：某钢厂供应，汽车运入 (7)烟煤：煤矿供应，火车运入3 配料计算配料计算，顾名思义就是在配合生料之前，先进行配合比的计算。在水泥生料生产过程中，配料计算为各种生料的配合，提供基础的理论依据。只有准确的的配料计算，才能配合出合格的生料，从而煅烧出质量合格的熟料。而生料的有效化学成分或者说能够提供出的所需矿物百分比以及三率值，则是配料计算主要影响因素。配料计算首先要确定率值，率值的确定方法将会在下文中提到。其次是根据建厂的原、燃料条件，通过确定好的率值，计算出配合比。由于燃煤的沉落率为100%，所以在原料配合中要考虑煤灰的成分和掺入量；由于生料配合不是一次就能既符合熟料成分要求，又符合率值的要求，所以本次设计中配合干生料的计算运用了试凑法，即在理论值的基础上变动很小的幅度，重新计算出配合料比例，最终得到既符合熟料成分要求，又符合率值的要求的配比。3.1 率值确定率值是水泥熟料中各主要氧化物含量之间的比例关系，包括石灰饱和系数（KH）、硅率（SM）、铝率（IM）。石灰饱和系数是熟料中总的含量减去饱和和所需的氧化钙，与化合的的含量，比上全部化合成所需的的含量，即被饱和成的程度。从实际的熟料成分来说，它表示的了和的百分含量比例。石灰饱和系数值越大，即硅酸盐矿物中的的含量越多，则熟料的强度就越大；然而，石灰饱和系数过高的话，熟料的煅烧过程就必须时间要长，因为这个值偏高会使熟料煅烧变得困难，否则游离氧化钙就会出行，从而影响产量和窑内工作条件。所以，石灰饱和系数的值需要提高，担忧不能过高，实际生产中一般规定在0.840.92之间。硅率，又称硅酸率。它反映了熟料中含量和与相加的和的比值，反映了熟料中硅酸盐矿物与熔剂矿物的相对含量。硅率值偏低，熔剂矿物所占比例大导致液相量较大，易结大块，煅烧过程变得困难；硅率值偏低，则与上述情况相反，同样会使煅烧过程困难，所以，硅率必须有适当的取值范围，一般为1.82.5.铝率，又称铁率，表示熟料中和含量的比值。它反映了熟料中和的相对含量。铝率值偏大，也就是含量偏多，会使的形成变得困难；铝率值偏小，虽然有助于的形成，但同样易结大块，对窑造成损害。因此，实际生产中一般取0.91.8。本次设计参考同类型水泥生产厂家，取值如下15：3.2 熟料热耗和掺入煤灰量3.2.1 熟料热耗熟料热耗是指烧成每千克熟料索要消耗的热量。新型干法生产线熟料热耗约为，不超过。本设计设定熟料烧成热耗为：。3.2.2 掺入煤灰量熟料中的煤灰掺入量可按下式计算： （3.1）式中 熟料中的煤灰掺入量，； 单位熟料热耗，熟料；煤的应用基低热值，煤；煤的应用基灰分含量，； 煤灰沉落率，；煤耗，熟料。计算煤灰沉落率据式3.1： （3.2）3.3 配料计算过程3.3.1 要求熟料化学成分（1） 由式计算要求熟料的化学成分设：（为熟料中四种氧化物的总量估计值） （3.3） （3.4） （3.5） （3.6）（2） 以熟料为基准，列累加试凑表，见表3.1。表3.1 累加试凑表计算步骤其他合计备注要求熟料成分22.7615.6033.50265.63597.500煤灰（+2.48）1.2610.7430.1090.1840.0650.127石灰石（+134.84)9.7081.7530.62065.4512.1031.915(65.635-0.184)/48.54%=134.84砂岩（+20.468）11.7912.3540.9502.1700.1800.665(22.716-1.261-9.708)/57.61%=20.468铁铝土（+2.015）0.6150.7530.3120.0310.0060.100(5.603-0.743-1.753-2.354)/37.38%=2.015硫酸渣（+3.111）0.6350.1991.5100.2900.1180.144(3.502-0.109-0.62-0.95-0.312)/48.54%=3.111累计熟料成分24.0115.8013.50268.1262.4732.951106.863,热耗=1003177/106.863=2972.969石灰石（-8.040)9.1301.6480.58361.5481.9781.801,热耗=1003177/99.952=热耗=1003177/106.863=3178.519砂岩（-2.417）10.3992.0760.8381.9130.1590.587铁铝土（+0.023）0.6220.7620.3160.0320.0060.101硫酸渣（+0.075）0.6500.2031.5470.2970.1210.148累计熟料成分22.0615.4323.39263.9752.3292.76399.9523.3.2 干原料料耗计算干原料料耗（熟料料耗）由表可知，配制100熟料所需的干原料如下：干石灰石干砂 岩干铁铝土干硫酸渣生料的干原料配合比：干石灰石干砂 岩干铁铝土干硫酸渣表3.2 熟料化学成分及率值校核表名称配合比%Loss其他石灰石84.4933.396.081.100.3941.011.321.2084.49砂岩12.031.396.931.380.561.270.110.3912.03铁铝土1.360.130.410.510.210.020.000.071.36硫酸渣2.120.150.430.141.030.200.080.102.12生料100.0035.0613.863.122.1942.511.511.76100.00灼烧生料100.0021.344.813.3765.452.322.70100.00灼烧生料97.5120.814.693.2863.822.272.6497.51煤灰2.491.260.740.110.180.060.132.49熟料100.0022.075.433.3964.012.332.76100.004 全厂工艺平衡计算就整个水泥厂的设计而言，全厂工艺平衡计算属于设计资料中的设计技术资料，是水泥厂设计和建设的基础。全厂工艺平衡计算是以工厂规模（即水泥年产量或者熟料日产量，本设计为熟料日产量）、生产工艺流程、以及同类型厂家的生产资料为基础，进行工艺参数的选择，必须根据合理的、经过实践的理论依据，才能得出合理设计资料。全厂工艺平衡计算包括：回转窑的相关计算、全厂物料平衡计算、全厂主机平衡及主机设备选型和储库及堆场的计算。有了这些计算结果，才能为即将建设的水泥厂提供理论依据和全厂工艺布置图及工艺流程图。4.1 回转窑的相关计算4.1.1 窑规格及设计产量标定 （4.1）式中 窑的日产量窑的有效内径，回转窑的有效内径和回转窑的筒体内径之间的关系：，一般来说回转窑耐火衬砖的厚度为：。因此，取，则 参照国内部分回转窑的规格，本次设计采用回转窑规格为。本次设计选用河南中材水泥装备有限公司日产3000吨水泥熟料回转窑。运用经验公式验证要的产量： （4.2）4.1.2 窑的台数 （4.3）式中 窑的台数；要求的熟料日产量；每日小时数。4.1.3 烧成系统的生产能力（1） 熟料小时产量： 熟料日产量：熟料周产量：（2） 水泥产量水泥小时产量：水泥日产量：水泥周产量：式中 水泥中石膏的掺入量（）水泥中混合材的掺入量（），取水泥的生产损失（），取。4.2 全厂物料平衡计算物料平衡计算是指计算从原料进厂到成品的各个环节需要处理的物料量。它是以生产规模，工艺流程、参数等为基础，同时参考同类型生产厂家的生产实践经验，对于总物料量进行一个理论值的计算，包括所有原料、燃料、半成品的量，并且表达为年需要量，日需要量和小时需要量。物料平衡计算的目的是为进行主机平衡计算和储库容量的计算提供依据；为原料开采和运输提供依据；为厂内外总图设计提供依据；以及后续的重点车间的设计计算提供依据。4.2.1 原料消耗定额根据本次设计要求，全厂物料平衡计算以一台3000t/d熟料窑外预分解窑为基础，生产普通硅酸盐水泥，水泥40%包装，60%散装出厂。（1） 原料、燃料、材料消耗定额1t熟料的干生料理论消耗量：（熟料） （4.4）式中 干生料理论消耗量（熟料）干生料的烧失量（）煤灰掺入量，以熟料百分数表示（）。1t熟料的干生料消耗定额：（熟料） （4.5）式中干生料消耗定额（熟料）水泥的生产损失（），取。干原料消耗定额 （4.6）式中 某种干原料的消耗定额（熟料）干生料中该原料的配合比（） 代入数据得（熟料）（熟料）(熟料)(熟料)（2） 干石膏的消耗定额（熟料） （4.7）式中 干石膏消耗定额（熟料）（3） 干混合材消耗定额（熟料） （4.8）式中 干混合材消耗定额（熟料）（4） 烧成用干煤消耗定额（熟料） （4.9）式中 烧成用干煤消耗定额（熟料）熟料烧成消耗（熟料）干煤低位热值（熟料）煤的生产损失，一般取3。（5） 烘干用干煤消耗定额 （4.10）式中 烘干用干煤消耗定额（熟料），需烘干的湿物料量（）；烧成系统的生产能力，用周平衡法时以熟料周产量表示（）；分别表示烘干前后物料的含水量（）；蒸发 水分的耗热量（）。 上述各种干物料消耗定额换算为含天然水分的湿物料消耗定额时，可用下式： （4.11）式中 分别表示湿物料、干物料消耗定额（）； 该湿物料的天然水分（）。所以各湿物料的消耗定额：湿石灰石（）湿砂 岩（）湿铁铝土（）湿硫酸渣（）4.2.2 物料平衡表原料、燃料。材料需要量的计算和的编制 将各种物料消耗定额乘以烧成系统生产能力，可求出各种物料的需要量。将计算结果汇总成物料平衡表：表4.1 全厂物料平衡表物料名称水分%生产损失%消耗定额熟料物料平衡量/t干料湿料干料湿料小时日周小时日周石灰石351.3211.361201.18482833798207.21497334812砂岩3.550.1880.19528.64687481129.647114980铁铝土2050.2120.0253.23785433.8893652硫酸渣450.3320.0355.061218495.26126883配合生料1.5641.616238.10571440001245.99590441326熟料152.24365425576石膏330.06250.06519.52228.41598.59.91237.91665.1掺合料2030.1880.24428.55685.14795.637.07889.76228.0水泥182.69438530692烧成用煤630.1290.13919.64471.33299.321.12506.83547.7合计用煤630.1290.13919.64471.33299.321.12506.83547.74.3 工艺设备的选型与计算工艺设备的选型与计算是工厂设计的重要组成部分之一，在确定生产工艺流程并完成物料平衡后进行。工艺设备选型计算的任务是：根据配方、生产性质、产量大小和工艺流程选择设备的型式，然后确定设备的规格大小，最后根据各工序的加工量和设备的生产能力进行计算，确定所需设备台数。4.3.1相关车间主机周运转小时数设定及工作班制安排根据相关资料及同类型厂家的实践经验得到相关车间主机周运转小时数设定及工作班制安排见表4.2表4.2 车间主机周运转小时数及工作班制安排主机名称每日运转时间（h/d）每周运转时间（t/周）生产周制（d/周）生产班制石灰石破碎机6726每日两班生料磨221547每日一班回转窑241687每日一班煤磨221547每日一班水泥磨221547每日一班包装机6847每日两班4.3.2水泥厂主机设备的确定水泥厂主机设备的选型计算称为主机平衡。设计平衡即在物料平衡计算和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，为选定各车间主机的型号、规格和台数提供依据。本次设计利用周平衡法。根据车间工作制度，定出主机每周运转小时数，并根据物料周平衡量，求出该主机要求的小时产量： （4.12）式中 要求主机小时产量；物料周平衡量；主机每周运转小时数。主机的数量可按式计算： （4.12）式中 主机台数；要求主机小时产量（）；主机标定台时产量（）。核算主机的实际利用率： （4.13）式中 主机每周实际运转小时数；主机平衡计算时的每周运转小时产量。（1） 石灰石破碎机 在水泥生产线上，大部分原料是需要进行破碎的。最需要破碎的原料是石灰石，因为生料中所占比例最大的原料是石灰石，同时石灰石刚开采后粒径很大且其自身硬度较高，因此为石灰石选择合适的破碎机十分重要18。破碎机械的作用是使大块无聊碎裂成小块物料，其种类有：颚式破碎机、圆锥式破碎机、辊式破碎机、锤式破碎机、反击式破碎机、复合式破碎机等颚式破碎机主要用于对各种矿石与大块物料的中等粒度破碎，广泛运用于矿山，冶炼，建材，公路，铁路，水利和化工等行业。被破碎物料的最高抗压强度为320MPa。颚式破碎机性能特点：破碎比大，产品粒度均匀，结构简单，性能可靠，维修简便，运营费用低。反击式破碎机可分为普通型反击式破碎机和大腔型反击式破碎机两种，大腔型具有锤式和反击式两种破碎机的特点，对于大块物料可省去鄂式破碎机具有“一台顶两台”的作用,它还具有以下特点：进料口大，破碎腔高，进料粒度大；物料悬空，破碎功率小，产品石粉少；产品粒度可控，颗粒形状好；机体磨损小，生产效率高。锤式破碎机是冶金、建材、化工和水电等工业部门中细碎石灰石、煤或其他中等硬度以下脆性物料的主要设备之一，具有破碎比大，生产能力高，产品粒度均匀等特点。锤式反击破碎机系列产品是吸收锤式破碎机和反击式破碎机两种破碎机的优点:进料口大,破碎腔高，适应物料硬度高、块度大，产品石粉少。物料悬空,破碎功耗小；新颖锤头，冲击力大；锤轴安装可调，锤头寿命长；栅格尺寸可调，产品粒度可控，颗粒形状好；机箱可翻转，检修更方便；方柄螺栓，抗冲击、抗磨损；结构紧凑，机器刚性强；拼体结构,搬运、安装方便；冲击、反击、撞击(石打石)破碎功能全,生产效率高,机件磨耗小,综合效益显著。生产班制：每周工作6天，每天2班，每班6小时.选择其产量为250t/h根据台时产量和入料粒度要求及生料入磨要求,综合以上各破碎机优点，选择河南中材水泥装备有限公司的锤式反击破碎机，具体参数见表4.3表4.3 锤式反击式破碎机参数型号辊子直径(mm)辊子长度(mm)转子转数(转/分)进料粒度(mm)处理能力（t/h）功率(kw)重量(不包括电机Kg)外型尺寸PFC-1616160016005801000220-300400567002640x3014x3572确定台数：取（台）核算周实际运转小时数：（2） 烘干机的选择目前的生料磨都带有烘干设备，所以选择烘干机之间，首先要计算生料是否符合入生料磨的水分要求。湿物料中所含水分比例=每种湿物料中所含水分比例每种湿物料的配合比由此可得每种湿物料中所含水分比例分别为：湿石灰石湿砂 岩湿铁铝土湿硫酸渣湿物料中所含水分比例根据下文中所选择的生料磨参数要求：生料水分%=3.3605%10%，可得出结论：经计算，入磨生料的水分含量均小于所选生料磨的原料水分要求10%，而生料磨本身自带烘干功能，故无需选择烘干设备。（3） 生料磨的选择水泥生产过程中，生料磨即为“二磨一烧”的其中“一磨”。每种生料在都符合入磨要求后，就要进入生料磨内粉磨以及烘干了，其的作用就是将混合后的生料粉磨到可以入窑煅烧的细度，同时带走一部分生料中的水分，是生料的水分含量也能达到入窑要求。 目前的粉磨设备有球磨机、莱歇磨、立式磨、雷蒙磨、振动磨等类型。最常用的两种生料磨是球磨机和立式磨。而由于生料要求成品细度不高，所以大部分近几年以内建设的大厂都在用立式磨。与球磨机相比，立式磨有以下特点：入磨物料粒度大，大中型立磨可以省掉二级破碎；带烘干装置；有选粉装置；结构紧凑，体积小；噪声小，扬尘少；能耗低，产量高；系统运行稳定。生产班制：每周工作7天，每天1班，每班22小时.选择其产量为270t/h本次设计选择黎明重工科技规格型号为LM-3700的磨机，具体参数见表4.4表4.4 生料磨参数规格型号处理能力原料水分生料细度（RO.08）生料水分主电机功率LM-3700240-29010%15%2240确定台数：取（台）核算周实际运转小时数：（4） 回转窑的选择水泥生产过程可以用“两磨一烧”这个词来概括，其中的一烧就是指水泥生料在回转窑中煅烧为熟料的过程。水泥回转窑是将水泥生料在高温状态下煅烧成熟料的热工设备，是熟料生产的极为重要的关键设备。所以水泥熟料的质量好坏，与回转窑的选择息息相关19。 水泥窑回转窑主要用于煅烧水泥熟料，分干法生产水泥窑和湿法生产水泥窑两大类，现在湿法生产水泥窑已经逐渐淡出各个大中小型水泥厂了。尔干法生产水泥窑包括：干法中空回转窑、湿法回转窑、立波尔窑、悬浮预热器窑和窑外分解窑。最后两者又称为新型干法水泥回转窑系统，也是我国目前大多数水泥生产企业所使用的窑系统。按计划任务书对工厂规模的要求，本次设计任务为日产3000吨水泥预分解窑，选择河南中材水泥装备有限公司日产3000吨回转窑，具体参数见表4.5表4.5 回转窑相关参数厂名产品规格()生产能力窑体斜度主电机型号额定功率主减速机型号主减速机速比河南中材水泥装备有限公司30003.5ZSN4-355-12420ZSY710-35.535.714式中 窑的日产量窑的有效内径，回转窑的有效内径和回转窑的筒体内径之间的关系：，一般来说回转窑耐火衬砖的厚度为：。因此，取，则 参照以上三家预分解窑的规格，本次设计采用长城机械的回转窑，规格为。核算周实际运转小时数：（5） 煤磨的选择要使煤能够充分燃烧释放热量，必须要将煤块粉磨，因为煤矿供应的煤是块状的，而煤块的燃烧放热会会是一个很慢的过程。煤粉分为两部分进去窑尾系统：小部分煤粉（本次设计约为40%）进入回转窑，燃烧后为熟料煅烧提供热量；大部分煤粉（约为60%）被送去分解炉，为碳酸钙的分解提供热量。煤粉细度越大，越容易着火，燃烧越完全，飞灰含量越低，但是过细的煤粉会增加磨机负荷，增加用电量，所以要根据工艺要求选择适当的煤磨。能用来进行对煤炭磨粉作业的磨粉机都可称为磨煤机，其种类有立式磨粉机、高压悬辊磨、中速微粉磨、超压梯形磨、雷蒙磨等。立磨机，粉磨效率高；烘干能力大；入磨物料料度大，大中型立磨可以省掉二级破碎；产品的化学成份稳定；颗料级配均齐，产品料度均齐，有利于煅烧；工艺流程简单；噪音低、扬尘少、操作环境清洁； 金属损耗小，利用率高；使用经济。综合以上特点，在本次设计中选择立磨。生产班制：每周工作7天，每天1班，每班22小时.选择其产量为25t/h本次设计选择河南中材水泥装备有限公司型号为HRM1300的立磨，具体参数见表4.6表4.6 煤磨主要参数技术参数/型号产量（t/h）入磨物料粒度(mm）入磨物料水分（%）产品细度（R0.08）产品水分（%）主电机功率（KW）入磨风温出磨风温出磨风量（M3/h）磨机差压（pa）设备重量（t）HRM130020250351012%1220350709545000500043确定台数：取（台）核算周实际运转小时数：（6） 水泥磨的选择 经过煅烧后的熟料，需要添加石膏和外加剂后，在经过水泥磨的粉磨，才能在建筑工程中使用。水泥磨是将水泥细化的一种设备。如果粉磨后的水泥颗粒过细，也就是比表面积过大，则水泥与水发生水化反应速度较快，早期强度较高，但是在空气中硬化后，其收缩率较大；水泥颗粒过粗，则降低了水泥的活性。所以水泥粉磨时要根据所要生产的水泥的性质来控制细度。本次设计所选择的，除具有开流磨一切优点之外，与同规格的球磨机相比，磨机产量有了大幅度的提高，且粉细、比表面积增大，高产量、高细度，同时磨机运转平稳，使用寿命长，提高了粉磨效率。生产班制：每周工作7天，每天1班，每班22小时.选择其产量为100t/h江苏鹏飞集团股份有限公司水泥磨，具体参数见表4.7表4.7 水泥磨主要参数规格（直径长度）转速（r/min）入料粒度（mm）生产能力（t/h）研磨体装载量（t）主电机重量（t）型号功率（kw）转速（r.p.m）4.211（主轴承式）15.825100110182190YR2800-8/178302800740350确定台数：取（台）核算周实际运转小时数：（7） 包装机的选择本次设计采用40%袋装，60%散装。包装车间生产班制：每周7天，每天2班，每班6小时选择其产量为80 t/h本次设计选择郑州宏林机械有限公司DGH-50系列旋转式水泥包装机具有以下特点：适应面广，凡流动性能较好的粉状、颗粒物料都可使用本包装机进行包装；基本实现自动化，灌装、计量、掉袋等动作均自动连续完成；工作环境洁净环保，不插袋不灌装，袋重达不到标定值不掉袋，袋子意外脱落；闸板立刻自动关闭停止灌装；维修简单，易损件少，无液压、气动元件。表4.8 包装机主要参数序号参数名称单位型号DGH-5061出料嘴数个62装袋能力t/h60-803称量精度单袋重量kg50袋重合格率%9520袋总重kg10004出料嘴距地面高度mm13505旋转筒转速R/min056电源电压V38010%确定台数：取(台)核算周实际运转小时数：表4.9 全厂主机设备表主机名称主机型号规格主机产量t/(台*h)主机台数要求主机小时产量t/h主机生产能力t/h每周实际运转小时数h石灰石破碎机PFC-1616220-3002483.525069.7生料磨LM-3700240-2901268.4270153.1回转窑152.241152.24152.24168煤磨HR125142.3水泥磨4.211（主轴承式）1001102199.3100153.3包装机DGH-50660-802142.28076.84.4 储库和堆厂的计算通常在进行水泥厂储库计算时，首先要确定各种物料的储存期，依据物料平衡表中每天需要的物料量计算各种物料需要的储存量。各种物料储存期应根据工厂规模、生产方法、窑型、物料来源、物料性能、运输方式、储库型式、工厂控制水平、市场因素等具体情况确定。原料和燃料的储俘期应考虑外部运输条件、设备检修、质量控制要求。当石灰石和粘土类原料为自备矿山，由本厂自行运输而且运输距离又较近时，其储存期可考虑短些。为外购石灰石，运输距离较长，则储存期应长些。煤、铁粉、石膏和混合材，对水泥厂来说，往往运输距离较长而且不能求得均衡供应，其储存期应更长些。生产过程中某一环节的设备进行检修，这一环节的生产将暂时中断，贮存一定的物料，就能使下道工序不受上道工序停产检修的影响而继续正常生产。如贮存一定量破碎后的石灰石，就是为了不因破碎机检修影晌生料磨的正常“供料”。又如贮存足够的均化后生料，就是为了使窑的运转持续而稳定。为保证产品质量，生料、熟料和水泥都要按要求进行物理、化学的检验。因此，必须储存足够的物料量，满足检验工作所需要的天数。表4.10 各物料的储存期设定值物料名称日储量t预定储期d储量t容积密度t/m3休止角存储方式石灰石4973.0 629838.0 1.45 35 矩形均化堆场砂岩711.0 13 9243.0 1.70 33 矩形堆棚铁铝土93.0 25 2325.0 1.40 42 矩形堆棚硫酸渣126.0 30 3780.0 1.50 35 矩形堆棚煤506.8 25 5068.0 0.85 35 预均化堆场生料5904.0 317712.0 1.2030生料均化库熟料3654.0 5 18270.0 1.30 33 熟料库石膏237.9 25 5947.5 1.40 35 矩形均化堆场水泥4385.0 7 30695.0 1.40 30 水泥库4.4.1 堆场的计算根据料堆高度、宽度可计算料堆的长度： （4.14）公式适用条件：式中 某种物料料堆的底边长度； 该物料在露天堆场的储存量； 料堆高度； 料堆底边宽度； 该物料的堆积密度； 该物料的休止角。 （4.15）式中 堆场面积利用系数一般为0.600.75，取（1） 石灰石的要求储量为：取堆料高度，。由于 取取， 堆场面积：设计堆场实际规格为：，（2） 煤的要求储量为：取堆料高度 由于 取取， 堆场面积：设计堆场实际规格为：，（3） 石膏的要求储量为：取堆料高度，由于 取取， 堆场面积：设计堆场实际规格为：，4.4.2 堆棚的设计 （4.16）式中 原料的存放面积； 原料的储存量； 原料堆的高度； 料堆的有效体积系数，一般为0.70.8，; 原料的堆积密度。（1）要求砂岩的储存量：取料堆高度，取堆棚规格：， 实际储存期：（2）要求铁铝土的储存量：取料堆高度，取堆棚规格：， 实际储存期：（3）要求硫酸渣的储存量：取料堆高度，取堆棚规格：， 实际储存期：4.4.2 圆库的设计水泥厂工艺设计P394物料要求储存量可按下式计算： （4.17）式中 某物料的要求储存量，；该物料的日平衡量（见物料平衡表），； 该物料的储存期，；圆库的数量可按下式计算： （4.18）式中 圆库的个数，个；一个圆库的储存量，； 该物料的容积密度，；（1）石灰石库石灰石的储存期取1d选择平底库，对直径1015m的圆库，按料装到距库顶2m计算，所以有效容积为取计算实际储存期：（2）砂岩库砂岩的储存期取1d选择平底库，对直径58m的圆库，按料装到距库顶1.5m计算，所以有效容积为取计算实际储存期：（3）铁铝土库矿渣的储存期取2d选择平底库，对直径5.58m的圆库，按料装到距库顶2m计算，所以有效容积为取计算实际储存期：（4）硫酸渣库硫酸渣的储存期取2d选择平底库，对直径5.58m的圆库，按料装到距库顶2m计算，所以有效容积为取计算实际储存期：（5）煤库煤的储存期取6d选择平底库，对直径1015m的圆库，按料装到距库顶2m计算，所以有效容积为取计算实际储存期：（6）生料均化库生料的储存期取3d选择生料平底库，有效容积为取计算实际储存期：（7）熟料库熟料的储存期取5d选择平底库，对直径1015m的圆库，按料装到距库顶2m计算，所以有效容积为取计算实际储存期：（8）石膏库石膏的储存期取5d选择平底库，对直径5.58m的圆库，按料装到距库顶2m计算，所以有效容积为取计算实际储存期：（9）水泥库水泥的储存期取7d选择带减压仓水泥库，有效容积为取计算实际储存期：（10）成品库成品库面积用以下公式计算： （4.19）式中 要求成品库的面积；成品库的有效利用系数，一般取0.7；储存水泥总量；单位面积上水泥堆入量，一般取2t/m2；袋装水泥量占日产水泥的百分量，取40%。考虑储存期为3d，则取成品库的大小为，则可以选用规格为成品库。实际储存期为：表4.11 全厂堆场一览表堆场名称储存期规格个数石灰石预均化堆库61煤预均化堆库251石膏堆库251砂岩堆棚13.51铁铝土堆棚28.31硫酸渣堆棚31.31表4.11 原燃料储库储库名称规格数量单位库容m2总库容m2储存期d石灰石库1472047201.