水泥粉磨课程设计说明书-.doc

安徽理工大学课程设计说明书目 录摘 要1前 言21. 工艺设计的指导思想与原则31.1指导思想31.2设计原则32. 粉磨车间工艺流程52.1粉磨车间的系统分类52.2粉磨流程特点62.3粉磨流程简图63. 水泥粉磨车间物料计算73.1原始数据及资料73.1.1 原料及煤灰化学成分73.1.2原燃材料资源73.2配料计算83.2.1确定原料配比83.2.2率值计算8 3.2.3计算湿原料配合比.83.3全厂生产能力计算93.3.1窑的台数确定103.3.2烧成系统生产能力计算103.3.3工厂生产能力计算103.4原料、燃料、材料消耗定额的计算113.4.1考虑煤灰参入量时，1t熟料的干生料理论消耗量113.4.2考虑煤灰参入量时，1t熟料的干生料消耗额113.4.3各种干物料的消耗定额113.4.4含天然水分的湿物料消耗定额12 3.4.5熟料及水泥消耗定额计算.133.5物料平衡表的编制133.5.1水泥厂物料平衡表134. 水泥粉磨车间重点设备的选型154.1 窑的选型154.2 粉磨车间设备选型154.2.1辊压机154.2.2磨机的选型154.2.3选粉机的选型154.2.4收尘器的选型16结束语17参考文献18附录一19致 谢2019摘 要本次设计的题目是设计一条日产熟料2500t/d水泥粉磨生产线本次设计的主要内容包括：1. 配料计算2. 物料平衡计算3. 生产过程及设备选型4. 最后设计水泥粉磨车间的工艺布局并画出图纸设计水泥粉磨车间时采用带辊压机的混合式粉磨系统，在保证水泥质量的前提下，尽可能地节约电能，其主要设备有辊压机、水泥磨、选粉机、收尘器、风机等。该粉磨系统系将物料先经辊压机辊压后送入后续球磨机粉磨成成品。该系统目前运用技术已日趋成熟，具有节能高效等特点，为大多数大型水泥厂家所接受。前 言课程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，它是在教师指导下，由学生综合运用所学过的基础知识和实践生产知识，查找工具书和各种技术资料达到计算、绘图、编写说明书等来解决实际生产技术问题的教学环节。也是从事技术工作的一次演习，与先前的教学过程相比，具有较强的综合性、实践性和探索性。通过课程设计不仅使学过的知识得以巩固、提高，而且进一步培养我们独立思考、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很大的进步，为下学期的毕业设计打好基础。在水泥的生产过程中，磨制生料、制备煤粉和制成水泥都要进行粉磨作业。水泥粉磨正是水泥工业工业生产中耗电最多的一个工序，因此合理的选择和设计粉磨流程和设备对保证产品质量，降低电耗具有极其重要的意义。近年来随着新型干法水泥生产的发展，为提高粉磨效率，节约能源，提高经济效益，水泥粉磨趋向于闭路流程，特别是大型磨机更是如此在闭路流程中又趋向于球磨机、辊压机及高级选粉机不同组合的粉磨流程。其中，辊压机混合型粉末系统是当今水泥行业最盛行的水泥粉磨系统。1. 工艺设计的指导思想与原则1.1指导思想1、贯彻“一切从实际出发”的指导思想，认真执行国家有关方针、政策。2、总体设计原则是“先进适用，生产可靠，节省投资，提高效益”。3、工艺系统在保证产品质量的前提下力求简单，提高系统的运转率，降低建设投资，并便于管理维修。4、强化经济观念并贯穿在整个设计过程中。1.2设计原则1、根据计划任务书规定的产品品种、质量、规模进行设计。计划任务书规定的产品规模往往有一定的范围，设计规模在该范围之内或略超出该范围，都认为是合适的；但如限于设备选型，设计达到的规模略低于该范围，则说明原因，取得上级同意后，才能继续设计。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。如在原料的破碎方面，采用一级反击式反击式锤式破碎机代替二级或三级破碎系统；在干法生料粉磨工序普遍采用烘干兼粉磨系统；在水泥粉磨系统采用辊压、机球磨、高效选粉机（如OSEPA选粉机等）的混合粉磨系统。对于新技术、新工艺、新设备，必须经过生产实践鉴定合格后，才可应用于新建厂的设计中。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、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。我国水泥生产最高容许排放浓度为50mg/m3 。今后，由于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。2. 粉磨车间工艺流程2.1粉磨车间的系统分类按一定粉磨流程配置的主机和辅助组成的系统称作粉末系统。可根据入磨物料的性能、产品种类、产品细度、产量、电耗、投资以及是否便于操作与维护等因素，通过进行经济技术的比较选择合适的粉磨系统。根据生产方法的不同，水泥粉磨可分为：干法和湿法两种。干法生产水泥是将原料配合入魔，粉磨为生料干粉，然后喂入干法回转窑或立窑内煅烧为水泥熟料。干法生产水泥热耗低，随着现在新型干法水泥生产技术的发展与完善，干法生产已成为水泥粉磨方法的发展方向。常用的水泥粉磨流程有：1.开路流程：管磨、康必丹磨。2.闭路流程：一级管磨闭路、二级球磨闭路、中卸磨一级闭路、康必丹管一级闭路、辊式磨和辊压机。辊压机用在水泥粉磨方面由五种粉磨流程形式：（1）预粉磨：在闭路流程上辊压机装在球磨机前面，用以降低入磨物料粒度。（2）混合式粉磨：在闭路系统上辊压机装在球磨机前面，选粉机一部分粗粉回到辊压机。（3）联合粉磨：辊压机和选粉机自成一个闭路系统，后面再串接球磨机。（4）部分终粉磨：辊压机与选粉机组成闭路流程，选粉机一部分粗粉回球磨机。（5）终粉磨：只用辊压机和选粉机；不接球磨机。本次设计，水泥粉磨车间系统流程选用目前技术较为成熟的带辊压机混合粉磨系统，主要设备有辊压机、水泥磨、选粉机、收尘器、风机、斗提等。该流程简介如下：熟料、石膏和矿渣由各自的调备库经定量给料机配好后，由带式输送机输送入磨前斗式提升机，再由斗提机送至稳流称重仓，这一过程物料经除铁器去掉磁性物质。接着混合料喂入辊压机，经辊压机预粉磨后，粗粉回料入磨前斗提机再进稳流仓，细粉则进入水泥磨粉磨。出磨物料送入高效选粉机，选粉后粗粉不是全部返回磨头重新粉磨，而是将部分粗粉返回辊压机重新挤压，细粉则由气箱脉冲袋式收尘器收集下来，由斜槽、提升机送至各个水泥库。2.2粉磨流程特点（1）原料的烘干和粉磨一体化，烘干兼粉磨流程得到了广泛的应用，并由于结构和材质方面的改进，辊式磨获得了快速发展，粉磨电耗明显降低。（2）磨机与新型高效选粉机、输送设备相匹配，组成了各种新型干法闭路粉磨系统，提高了粉磨效率，降低了电耗。（3）设备日趋大型化，以简化设备和工艺流程，与窑的大型化相匹配。（4）新型节能粉磨设备辊压机，不但应用在生料粉磨系统中，而且也应用在水泥粉磨系统中。（5）采用预烘干形式组成烘干粉磨联合机组。（6）磨机系统采用自动化操作，生产稳定。（7）该工艺增加了物料在辊压机中挤压的次数，与传统球磨机相比，节点达30%，还可以确保产品质量。2.3粉磨流程简图图2-1 粉磨流程简图3. 水泥粉磨车间物料计算3.1原始数据及资料3.1.1 原料及煤灰化学成分表3-1 原料及煤灰化学成分：名称烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO总和石灰石40.042.521.561.6751.970.7298.48粘土5.7867.2815.775.561.741.4997.62砂页岩3.2388.562.442.081.850.4698.62粉煤灰3.2850.0829.437.923.871.3095.88铁矿石2.9551.476.2030.761.951.8995.22烟煤煤灰0.0049.1927.828.525.292.3193.13无烟煤煤灰0.0048.2735.495.124.401.7395.013.1.2原燃材料资源1.石灰石:自备矿山，中硬，含水量1%。2.粘土：自备矿山，含水量4%。3.砂页岩：自备矿山，含水量2%。4铁矿石：外购，铁矿尾砂，含水量15%。5.粉煤灰：外购，含水量0.5%。6.矿渣（混合材）：外购，碱性矿渣，含水量15%。7.石膏：外购，SO3：40%；W：少量；块度300毫米。8.燃料：外购，烟煤或无烟煤，易磨性系数1.36，块度80毫米。9.烟煤、无烟煤工业分析（见表3-2）表3-2 烟煤、无烟煤工业分析名称水分（Mar%）挥发分（Var%）灰分（Aar%）固定碳（Car%）热值（Qar/KJ/Kg）烟煤2.1627.0918.7751.9824593.27无烟煤1.594.6416.0377.7427283.303.2配料计算3.2.1确定原料配比根据实际经验值，石灰石配合比在80%左右，砂页岩10%左右，粉煤灰6%左右，铁粉4%左右，据此可以设定干燥原料配合比为：石灰石84.20%，砂页岩10.33%，粉煤灰5.33%，铁矿石0.13%，以此计算生料的化学成分。（见表3-3）表3-3烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO石灰石33.712.121.311.4143.760.61砂页岩0.339.150.250.210.190.05粉煤灰0.172.671.570.420.210.07铁矿石0.0040.070.0080.040.0030.002生料34.2114.013.142.0844.160.73灼烧生料21.304.773.1667.121.11对于日产熟料2500t的窑其单位熟料热耗可以取3100KJ/Kg，即q=3100KJ/Kg，则有：煤灰掺量GA=(qAyS)/(Qy100)，其中S粉尘的沉落度，有收尘设备时S=100；代入数据有GA=2.37%。煤灰掺量为GA=2.37%时，灼烧生料配合比=100%-2.37%=97.63%，可得表3-4配合比SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO灼烧生料97.6320.804.663.0965.531.08烟煤煤灰2.371.170.660.200.130.05孰料100.0021.975.323.2965.661.13生料的化学成分如表3-4所示。3.2.2 率值计算根据率值计算公式有：KH=W(cao)-1.65W(Al2O3)-0.35W(Fe2O3)/(2.8W(SiO2)=0.91 SM=W(SiO2)/W(Al2O3)+W(Fe2O3)=2.55 IM= W(Al2O3)/W(Fe2O3)=1.62由计算的率值可以进一步所设定的原料配比是合理的。3.2.3计算湿原料配合比由原料资料知，各原料含水量：石灰石1%；砂岩2%；粉煤灰0.5%；铁矿石15%湿石灰石 = 84.20/（100%-1%）100% = 85.05%湿砂页岩 = 10.33/（100%-2%）100% = 10.54%湿粉煤灰 = 5.33/（100%-0.5%）100% = 5.36% 湿铁矿石 = 0.13/（100%-15%）100% = 0.15% = 85.05%+10.54%+5.36%+0.15%= 101.1%设计熟料过程中Al2O3、Fe2O3、CaO、SiO2四种氧化物含量的总和将上式质量比换算为百分比： 湿石灰石 = 85.05/101.1100%= 84.12% 湿砂页岩 = 10.54/101.1100%= 10.43% 湿粉煤灰 = 5.36/101.1100%= 5.30%湿铁矿石 = 0.15/101.1100%= 0.15%3.3全厂生产能力计算设计任务要求设计日产P硅酸盐水泥孰料2500吨，由于P硅酸盐水泥中混合材掺入不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣，设计中取5%，石膏掺量根据水泥中SO3含量确定，设计中取5%。根据新型干法水泥厂工艺设计手册以及近年来一些厂的生产实际，选择460m的预分解窑。根据经验公式：G=0.37743Di2.5185L0.51861，Di=D2得G=0.377433.72.5185600.51861 =86.36t/h(2072t/d)由于经验公式都是80年代以前总结的，现在随着设备和管理的完善，其产量已经达到2500t/d2800t/d。故据此标定窑的产量为2600t/d即108.3t/h.3.3.1窑的台数确定3.3.2烧成系统生产能力计算熟料小时产量 熟料日产量 熟料周产量 3.3.3工厂生产能力计算水泥小时产量水泥日产量 水泥周产量 式中： d水泥中石膏的掺入量，为5% e水泥中混合材的掺入量，为5% p水泥的生产损失（%）可以取为13%，取2%3.4原料、燃料、材料消耗定额的计算3.4.1考虑煤灰参入量时，1t熟料的干生料理论消耗量煤灰掺入量 I表示生料烧失量 S表示煤灰掺入量3.4.2考虑煤灰参入量时，1t熟料的干生料消耗额P表示生料的生产损失一般取1%3%,取2%3.4.3各种干物料的消耗定额1、干原料消耗定额用公式K干=K生 * x来计算各种干原料的消耗定额，其中x表示该干原料在生料中所占百分比，计算如下：2、干石膏消耗定额3、干混合材消耗定额4、烧成用干煤消耗定额3.4.4含天然水分的湿物料消耗定额对于含天然水分的湿物料消耗定额可用以下公式计算：石灰石 砂页岩粉煤灰 铁矿石 混合材 烧成用煤 式中0表示各物料中的含水量3.4.5 熟料及水泥消耗定额计算熟料的干消耗定额：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）。水泥的干消耗定额：K水泥=K熟+Kd+Ke=1.114（t/t熟料）；水泥湿消耗定额：K湿水泥=K湿熟+K湿d+ K湿e=1.124（t/t熟料）。式中K湿d= Kd=0.057（t/t熟料）（石膏含水量很少）3.5物料平衡表的编制3.5.1水泥厂物料平衡表物料名称天然水分生产损失消耗定额（t/t熟料）干料（t）含天然水分料(t)干料含水料小时日周小时日周石灰石11.2711.284137.6493303.58323125.082139.0573337.37323361.610砂页岩20.1560.15916.895405.4752838.32617.220413.2732892.910粉煤灰0.50.0800.0808.664207.9361455.5528.664207.9361455.552铁矿石150.0020.0020.2175.19836.3890.2175.19836.389生料21.510163.5333924.79227473.544石膏50.0576.173148.1541037.081混合材1550.0570.0676.173148.1541037.0817.256174.1461219.025熟料1.0001.000108.3002599.20018194.400108.3002599.20018194.400烧成用煤2.1620.1260.12913.646327.4992292.49413.971335.2972347.0784. 水泥粉磨车间重点设备的选型4.1 窑的选型由于现阶段生产能力的提高和对环境的要求限制，基本上淘汰了湿法生产和立窑等生产方法，考虑种种因素，此次日产2500t孰料的生产采用新型回转窑干法生产，具体选型如表4-1：表4-1中信重型大型回转窑规格（m）转速(r/min)斜度产量(t/d)主电动机功率(Kw)4x600.3963.963.5%25003154.2 粉磨车间设备选型4.2.1辊压机查新型干法水泥厂设备选型使用手册（P243页）得知辊压机参数，见表4-2：表4-2 辊压机的参数主机名称规格处理量（t/h）装机功率（kw）入料粒度（mm）设备质量（t）辊压机HFCG120-40115-1502220 7060 4.2.2磨机的选型（1）计算主机数量查新型干法水泥厂设备选型使用手册(P225页)得知球磨机参数，见表4-3：表4-3 球磨机的参数主机名称规格(m)额定产量（t/h）转速（r/min）双仓磨5.2x1416014.664.2.3选粉机的选型根据球磨机的产量得知,查新型干法水泥厂设备选型使用手册（P191页）得知O-Sepa高效选粉机参数，选择的O-Sepa高效选粉机规格（见表4-4）：表4-4 选粉机参数型号产量（t/h）喂料量（t/h）风量（m3/ min）电动功率（Kw）主轴转速（r/min）N-300013517054030001601351704.2.4收尘器的选型查新型干法水泥厂设备选型使用手册(P674页)得袋式收尘器的参数，选择袋式收尘器规格：表4-5袋式收尘器的参数主机名称处理风量（m3/h）收尘阻力（Pa）总过滤面积（m2）条袋过滤面积（m2）1区96袋气箱脉冲 2476001.22.096.06.97结束语历时4周的课程设计已接近尾声，在这次设计中收获颇多，为了更好地完成设计，我查阅了大量书籍和资料，浏览了有关水泥配方和水泥粉磨的诸多网页。虽然过程非常艰辛，任务量也很大，但正是在这个追求成功地过程中，逐渐加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在整个设计过程中，包括配料计算，物料平衡计算，水泥工艺流程图的绘制，这也是我们第一次花费这么长的时间绘画1号图纸，不仅锻炼了我们对整张图纸的整体把握，也让我们充分的了解了整个工艺流程的细节和过程的复杂性，在设计过程中，经常会遇到一些这样那样的问题，比如说物料平衡表的绘制就有些数据资料需要你借助图书馆的资源进行主动查阅，每个人有时对某一个参数查得的数据不一样，就要进行激烈讨论，最后选取最佳答案。在这次设计中，学到许多的专业方面的知识，但是，如果只是仅仅学到一些专业方面的知识的话，那么这次的设计不能说的上是十分有意义的。在设计过程中，遇到的问题可以算得上以前几年从未碰到的难题。在手工绘制水泥粉磨流程图时，我发现必须有细心、耐心和恒心才能做好事情，首先要把整张工艺流程图合理规划，一定要理解整个过程的各个部分，物料流与气流的方向，在完成这张图纸中，让我对整个流程由模糊到十分清晰，另外，也对以前很多不曾遇到的问题的了解。过程是痛苦的，碰到的问题可以让人挠破脑皮，有时候甚至可以让人心情低沉，自信全无。在面对问题和困难的时候，是选择勇敢面对还是懦弱逃避，这是人生面对的最大抉择。记得在此次设计过程中，曾经有多少时候想逃避与放弃，可是老师谆谆的教诲市场历历在目，逃避和懦弱只能是自取灭亡，就是消极，就是失败，只有勇敢面对人生中的种种挑战和困难才能成为生活中的强者。参考文献1.肖争鸣、李坚利.水泥工艺技术.化学工业出版社，2006.42.严生、常捷、程麟.新型干法水泥厂工艺设计手册.中国建材工业出版社，2007.13.熊会