新型干法水泥熟料生产工艺设计分析.doc

论文题目： 新型干法水泥熟料生产工艺设计 年级专业： 级无机非金属材料工程 学号姓名： 老师姓名： 新型干法水泥熟料生产线工艺流程设计一、 设计概述1、设计任务新型干法水泥熟料生产线工艺流程设计2、设计范围从原燃料进厂、石灰石破碎起至熟料散装出厂为止的熟料生产线工艺流程设计。3、基本条件和数据基本条件：1）采用窑外分解窑生产熟料；2）物料参数见表1-11-3；3）要求熟料三个率值：KH=0.890.01、SM=2.600.10、IM=1.600.10；4）单位熟料热耗：3178kJ/kg；5）生产损失：生料按1%计算，其它按3%计算。表11 原燃料化学成分（%）名称烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其它石灰石41.823.080.670.4652.540.680.75100.00粘土5.0469.9814.055.920.470.973.57100.00铁 粉4.1516.064.1859.748.482.434.96100.00煤灰52.4729.675.046.341.844.64100.00表12 进厂原燃料水分及粒度物料名称石灰石粘土铁粉原煤水分（%）11538粒度（mm）6004010100表13 煤的工业分析挥发分固定碳灰 分热 值25.92%45.92%26.28%22920kJ/kg4、要求完成的主要任务设计计算说明书应包括以下内容：设计的目的和意义；干法水泥生产技术综述、场址选择(可结合有关信息做一定假设)、配料计算、物料平衡计算（编制物料平衡表）、设计方案的选择、主机设备的选型计算（有关性能指标一览表）、。总平面布置图和全厂工艺流程图的说明、设计评述、参考资料。5、参考资料1水泥工艺学，沈威编，武汉工业大学出版社，1991年2新型干法水泥技术，刘志江主编，中国建材工业出版社，2005年3水泥厂工艺设计概论，金容容主编，武汉理工大学出版社，2000年4水泥厂工艺设计手册，严生主编，中国建材工业出版社，2007年5水泥生产工艺计算手册，王君伟主编，中国建材工业出版社，2001年6粉磨工艺与设备，王仲春主编，化学工业出版社，2005年二、工艺流程水泥生产过程可概括为生料制备、熟料煅烧、水泥粉磨。生产方法依生料制备方法不同分为干法和湿法。湿法生产产量低、熟料热好高、耗水量大，逐渐被干法生产取代。干法生产主要包括干法回转窑生产、悬浮预热窑生产、预分解窑生产，其熟料的煅烧大致分为预热、分解及烧成三个过程。其中窑外分解技术是将水泥煅烧过程中的不同阶段分别在旋风预热器、分解炉和回转窑内进行，把烧成用煤的5060%放在窑外分解炉内，是燃料燃烧过程与生料吸热同时在悬浮状态下极其迅速的进行，时入窑物料的分解率达到90%以上，使生料入窑前基本完成硅酸盐的分解。预热分解窑生产工艺，煅烧系统的热工布局更加合理、窑生产效率高、产品质量好、能源消耗低、窑内衬体寿命长，环境保护诸多方面具有更加优越的性能。本水泥生产工艺采用先进的预分解窑干法生产工艺，其工艺流程简述如下：1 、生料制备（1） 原料破碎、输送及均化石灰石破碎车间设在矿区，采用一段破碎。自卸汽车将石灰石倒入板式喂料机，再喂入PCF-2022锤式破碎机破碎，破碎后，由长带式输送机送到厂区80m的圆形石灰石均化库，由悬臂堆料皮带机人字形堆料，由桥式刮板取料机取料将预均化后的石灰石由带式输送机送至7.018的石灰石调备库。砂岩由汽车运进厂先入砂岩堆场储存，由铲车卸入破碎机破碎，选用一台PCF-1412锤式破碎机，经破碎后的砂岩由带式输送机送入7.013的砂岩库。粉煤灰由专用罐车运进厂后送入8.022的粉煤灰库储存。铁粉矿由汽车运进厂先入铁粉堆棚储存，由铲车卸入下料仓后经带式输送机送入5.514的铁粉库。各物料的配料在各自的调备库内进行，配料采用多种元素荧光分析仪和微机组成的生料质量控制系统、自动调节的定量给料机。四种原料由各自的定量给料机计量后，由带式输送机送入生料磨。所有物料破碎与转运点设有除尘器，确保粉尘达标排放。（2） 生料粉磨与废气处理生料粉磨采用带外循环的立式磨系统，利用窑尾排出的高温废气作为烘干热源。生料由锁风阀进入磨内，经磨辊碾磨后的物料在风环处被高速气流带起，经分离器分离后，粗物料落回磨内继续被碾压，细粉随气流出磨，经电收尘收集，收下的成品经空气输送斜槽、斗式提升机送入生料均化库。出电收尘的废气经循环风机后，一部分废气作为循环风重新回磨；剩下的含尘废气进入磨废气处理系统，经净化后排入大气。当生料磨停磨而烧成系统运转时，窑尾废气经增湿塔作调质处理后，直接进入窑尾收尘器净化处理，增湿塔喷水量根据增湿塔出口废气温度自动控制，使废气温度处进窑尾袋收尘器的最佳范围内，废气经净化后排入大气。由袋收尘器收下的粉尘，经链运机、空气输送斜槽，由提升机送入生料库。增湿塔下的窑灰直接与出库生料搭配，喂入预热器系统。（3） 生料均化及生料入窑生料均化采用22.554M3型库，库内分4个卸料口，生料按一定顺序分别由各自的卸料区卸出进入均化小库，由库内重力切割和均化小库的搅拌实现均化，均化后的生料由斗式提升机、空气输送斜槽送入生料缓冲仓，经计量器计量后由空气输送斜槽送入气力提升泵再送至窑尾预热器的进口2、 熟料烧成（1） 烧成系统由五级旋风预热器、分解炉、回转窑、篦冷机组成。喂入预热器的生料经预热器预热、在分解炉内分解后，喂入窑内煅烧；出窑高温熟料在水平推动篦式冷却机内得到冷却，大块熟料经冷却机出口处锤式破碎机破碎后，汇同出冷却机的小粒熟料经盘式输送机送至熟料库。篦冷机排出的热空气部分作为高温风入窑和三次风送往分解炉，部分作为煤粉制备的烘干热源，剩余废气经电收尘净化后排入大气。（2） 熟料储存、输送和散装熟料库规格1826m，熟料经库底卸出后，由带式输送机分别送往水泥磨前的熟料调备库和汽车散装熟料库。熟料散装库顶采用多点盘式输送机卸料。（3） 原煤预均化及输送原煤由火车运输进厂卸入原煤堆场，由铲车卸入下料仓后，经定量给料机喂入煤磨。（4） 煤粉制备及输送煤粉制备采用立式煤磨，利用窑头高温废气作为烘干热源。原煤由定量给料机喂入磨内烘干与粉磨。通过各阀门的调节改变磨内的风速，配合调整分离器的转速，从而实现合格煤粉与粗煤粉的分离，使细粉随气流进防爆型袋收尘器，粗粉继续在磨内循环，重新被粉碎。经袋收尘器收集下的煤粉通过锁风阀和螺旋输送机送入窑头、分解炉、回转烘干机供应其燃煤，废气经收尘器净化后排入大气。煤粉制备系统设有防爆阀、CO浓度检测仪、N2自动灭火系统等安全措施。3 、水泥粉磨（1） 混合材备料 石膏由汽车运进厂先入堆棚内储存，由铲车卸入破碎机破碎，选用一台PF-080型反击式破碎机，经破碎后的石膏由带式输送机送入6.018石膏库。 按不同水泥品种，设定相应的物量配比，经定量给料机配好的物料由带式输送机输送至水泥粉磨系统。水泥磨采用一套由辊压机、4.213水泥磨机和O-Sepa选粉机组成的闭路预粉磨系统，物料经辊压机预粉碎后粗粉回料，细粉进水泥磨粉磨，出磨物料由斗式提升机送入选粉机中分选，粗粉返回磨内再次粉磨，成品随出选粉机气流进入袋收尘器后被收集下来，由斜槽、提升机送至水泥库储存。废气经净化后排入大气。（2） 水泥储存、散装、包装 设4座1536的IBAU型储存兼均化库，每库库底各设两台移动式散装机。水泥由库底充气卸料系统卸出后由空气输送斜槽、斗提机送往包装车间包装或送入水泥汽车散装库进行汽车散装，或送入散装机进行火车散装。 水泥包装采用一台RA-12型回转包装机，包装成的袋装水泥直接装车发送或送成品库储存。 水泥库顶、库底均化仓等分别设气箱脉冲袋收尘器处理系统中的含尘气体。包装车间用脉冲袋收尘器对个扬尘点进行收尘。建厂的原始资料1、 石灰石：青龙山石灰石矿山。2、 砂岩：自备矿山，含水量3%。3、 铁矿石（粉）：外购，含水量4%。4、 粉煤灰：外购，含水量0.5%。5、 石膏：山东产SO3，40%；含水量少量，块度300毫米。10、电源：从彭场变电所接线进厂。35KV11、水源：可采用地下水或不牢河水。三、设计内容1、设计任务：2500吨熟料水泥厂设计2、确定率值烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其他比例石灰石41.823.080.670.4652.540.680.75100.00 83.02 粘土5.0469.9814.055.920.470.973.57100.00 15.63 铁粉4.1516.064.1859.748.482.434.96100.00 1.35 生料35.564 13.711 2.809 2.111 43.809 0.749 0.000 0.00 灼烧生料21.279 4.359 3.276 67.988 1.162 0.000 0.00 96.36 煤成分0.000 52.470 29.670 5.040 6.340 1.840 4.640 100.00 3.64 熟料22.415 5.281 3.340 65.742 1.187 0.169 熟料热耗（KJ/Kg）3178煤热值（KJ/Kg）22920煤灰分%26.28 熟料率值目标计算熟料KH0.890.89熟料SM2.62.6熟料IM1.61.58 综上所述，最终率值的确定如下：KH=0.89，SM=2.60，IM=1.58。3、计算煤灰掺入量挥发分固定碳灰 分热 值25.92%45.92%26.28%22920kJ/kg4、烧成车间生产能力和工厂生产能力的计算 4.1.窑的选型及标定制造商窑规格（mm）窑产量（t/d）宇部兴产4752600 资料来源（新型干法水泥厂设备选用使用手册） 4.2.窑的年利用率 =300/365=0.82 4.3. 确定窑的台数 n= =0.96，故窑的台数取1台。烧成系统的生产能力熟料小时产量：Qh=nQh.l t/h=1108.33=108.33t/h熟料日产量：Qd=24Qh t/d=24108.33=2600t/d熟料年产量：Qw=300Qh t/y=3002600=780000t/y工厂的生产能力水泥时产量：Gh=Qh(100-p)/(100-d-e) =108.33(100-3)/100=105.08t/h水泥日产量：Gd=24Gh t/d=24105.08=2521.92t/d水泥年产量：Qy=300Gh t/y=3002521.92=756576.72t/y4.4.原、燃材料消耗定额的确定理论料耗式中 G-煤粉掺入量 % L-生料烧失量 % -生料的生产损失干基实际消耗定额实际料耗定额=（实际料耗K百分比）/(1-生产损失) 干基石灰石（1.510583.02%）/(1-3%)=1.2928kg/kg熟料干基粘土 （1.510515.63%）/(1-3%)=0.2434kg/kg熟料干基铁粉 （1.51051.35%）/(1-3%)=0.0210kg/kg熟料 湿基实际消耗定额湿基石灰石= 干基石灰石/(1-石灰石含水率)=1.2928/(1-1%)= 1.3059kg湿基石灰石/kg熟料湿基粘土= 干基粘土/(1-粘土含水率)=0.2423/(1-15%)= 0.2851kg湿基粘土/kg熟料湿基铁粉= 干基铁粉/(1-铁粉含水率)=0.0210/(1-3%)= 0.0216kg湿基铁粉/kg熟料湿基煤粉= 干基煤粉/(1-煤粉含水率)=0.1430/(1-8%)= 0.1554kg湿基煤粉/kg熟料4.5.物料平衡表物料名称配合比%含水率%生产损失%消耗定额（t/t熟料） 总物料（t）干基湿基干基物料湿基物料时日年时日年石灰石83.02131.29281.3059134.45123232969600135.81363264.75979425粘土15.631530.24340.285125.3136608.518255029.6504712.75213825铁粉1.35330.02100.02162.18452.5157502.24645416200煤灰3.64830.14300.155414.875357.510725016.1304387.75116325生料1911.51051.8648157.0923776.251132875193.9414662.0371398611.111熟料108.332600780000水泥3105.082521.92756576.725、主机设备选型表5-1水泥厂最大入磨物料的粒度物料种类石灰石粘土熟料石膏混合材煤最大粒度255030503030（资料来源：新型干法水泥技术与设备） 5.1.石灰石破碎设备选型（1）确定破碎车间的工作制度 石灰石破碎车间采用2班制，每班工作7小时，6日/周，每年工作300天。（2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率： 式中：每年工作日数，每日工作班数，每班主机运转小时数。（3）主机要求小时产量：t/h式中 -破碎机产量，t/h -原料/熟料的比率 -窑每周工作时间，h -破碎机每周工作时间，h f-原料含水率，%规格最大进料粒度（mm）生产能力（t/h）出料粒度（mm）PPC161670016024025（新型干法水泥厂设备选用使用手册） 主机产量标定：240t/h 选1台 式中：n主机台数； GH要求主机小时产量t/h； Gh,1主机标定台时产量t/h。6. 物料的粉磨系统6.1生料磨（1）确定粉磨车间的工作制度：22h/日，154h/周，工作43周（2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率：（3）主机要求小时产量： （t/h）（4） 设备的选型：型号产量（t/h）MPS3150立磨150（资料来源新型干法水泥生产技术与设备）（5）计算主机的数量 , 选1台。式中：n主机台数；GH要求主机小时产量t/h；Gh,1主机标定台时产量t/h。（6）核算主机的年利用率 6.2煤磨 （1）确定煤粉制备车间的工作制度：22h/日，154h/周，工作43周（2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率（3）主机要求小时产量： （t/h）（4） 设备的选型：规格生产能力（t/h）磨辊直径(mm)磨盘工作直径（mm）MP14102410191400 （新型干法水泥厂设备选型使用手册）（5）生产能力的标定： 结合上述资料，标定该机的台时产量为24t/h。（6）计算主机的数量 ， 故选取1台。式中：主机台数， 要求主机小时产量（t/h）， 主机标定台时产量（t/h）。（7）核算主机的年利用率 式中：主机的实际年利用率， 预定的主机年利用率。7、熟料烧成系统 表7-1 4.075回转窑配套设备规模t/d2500回转窑475预热器C1250504030C2255104100C3255104100C4255106470C5260606910 (资料来源新型干法水泥厂设备选型手册， )8、冷却机选型（1）确定工作制度：采用一班制，每班工作8小时，每年工作321天。（2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率： 式中：每年工作日数， 每日工作班数， 每班主机运转小时数。（3）主机要求小时产量： t/h日产量为选择合肥院HCFC型篦式冷却机型号H1067产量(t/h)额定2500最大2750段数2有效面积(）63面积产量39.7-45出料粒度（mm）25进料温度（）1371出料温度（）65+环境温度传动模式机械传动（新型干法水泥厂设备选型使用手册)（5）生产能力的标定：标定该机的台时产量为2500t/d ,则小时产量为:t/h（6）计算主机的数量 ,故先1台冷却机.（7）核算主机的年利用率 式中 主机的实际年利用率 预定的主机年利用率主机平衡表主机名称主机型号规格主机产量（t/h）主机台数要求产量（t/h）主机生产能力（t/h）主机工作制度，实际年利用率石灰石破碎机PPC1616 24012212400.48生料磨MPS3150立磨1501105.081500.58煤磨MP141024117.625240.59冷却机H1067104.171101.18104.170.906回转窑475108.331165.74108.330.829、物料的储存和均化表9-1 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515石膏3020粘土107生料粉(浆)24燃料1010熟料57混合材料1010水泥77铁粉1020（资料来源：新型干法水泥技术与设备）表9-2 须用物料的密度和休止角物料名称密度(t/m3)休止角物料名称密度(t/m3)休止角生产用含水15%的粘土2.025铁矿石（粉）1.535煤0.927300mm以下的二水石膏1.440粉磨后生料粉1.035回转窑熟料1.4533粉磨后