日产2500吨熟料某水泥厂的毕业设计.doc

第一章文献综述1.1水泥概述1824年英国工程师阿斯普丁（AsPdih）获得第一份水泥专利标志着水泥的发明。水泥的发明为建筑工程的发展提供了物质基 础，使其由陆地工程发展到水中、地下工程一。水泥发明至今已有一 百多年的历史，它始终是用途最广、用量最多的一种胶凝材料。 水泥呈粉末状，与水混合后，经过物理化学过程能由可塑性浆 体变成坚硬的石状体，并能将散粒材料胶结成为整体，是一种良好 o 的矿物胶凝材料。水泥不仅能在空气中硬化，还能更好地在水中硬 化，保持并发展强度，所以水泥属于水硬性胶凝材料，它可以用于 地上、地下、水中的工程。 为了适应不同建筑工程的需要，水泥品种不断增加，已达200多种。因此水泥常按以下几个方面的特点分类。 (1）按照水泥的主要水硬性物质分：硅酸盐类水泥（主要水硬 性物质是硅酸钙）、铝酸盐类水泥（主要水硬性物质是铝酸钙）、硫 铝酸盐水泥（主要水硬性物质是硫铝酸钙）等。因为它们的水硬性 物质不同，它们的性质也各异，如铝酸盐类水泥凝结速度快。早期 强度高，耐热性能好而且耐硫酸盐腐蚀；硫铝酸盐水泥硬化后体积 会膨胀等。 （2）按照水泥的用途分为：通用水泥（用于一般的建筑工程，主 要是硅酸盐类的五种水泥）、专用水泥（是指适应于专门用途的水 泥，有大坝水泥、油井水泥、砌筑水泥等特种水泥（具有比较突出的某种性能的水泥，如膨胀水泥、低热水泥、彩色水泥、白水泥等）。 在诸多的水泥品种中，硅酸盐类水泥是最基本且用量最多的 一类水泥，在进行室内装饰装修中也常用到这类水泥。此外，装修 中还用到的是白水泥和彩色水泥陈全德（2004年）在新型干法水泥技术原理及应用中讲解了有关新型干法是水泥生产技术的应用，并叙述其原理解答了有关生产技术，如：生料均化技术、生料粉磨技术、悬浮预热技术、预分解技术、回转窑等。郝令旗、张浩云、齐国彤(2004年)在新型干法水泥生产技术的现状与发展中指出虽然我国的新型干法水泥生产技术已达到国际较先进水平，但要想取得更大的进步就必须做到在努力提高新型干法生产的水泥所占比例的同时，继续将强技术研发，不断优化设计。严生、常捷、程麟（2007年）在新型干法水泥厂工艺设计手册中介绍了新型干法水泥生产的新工艺、新技术、新设备，并对工艺设计计算作了详尽叙述，附有计算实例，对工艺设计所需的专业知识和附属设备选型也作了详细介绍，有助于后期设计。张庆今（2003年）在硅酸盐工业机械及设备中介绍了硅酸盐工业生产过程中常用的机械设备，其中包括粉碎理论及粉碎机械，筛分过程及筛分机械、两相流体力学及其设备、混合过程及混合机械设备等。金容容(1993年)在水泥厂工艺设计概论中提到烧成车间的工艺流程和设备的选择是根据工艺设计的原则进行的，并在设计时综合考虑各种因素。本设计中窑尾废气被充分利用来烘干生料，窑尾废气一部分入生料磨对生料进行烘干，另一部分则与生料磨的旋风分离器的废气在收尘器进口处汇合，从而减少基建投资，降低能耗，获得最大经济效益。胡道和(1992年)在水泥工业热工设备中阐述了新型干法窑系统中预煅烧过程、回转窑的结构及其设计计算、以及煅烧过程及特点。刘志江（2005年）在新型干法水泥技术中介绍了国内外水泥发展情况，水泥的分类及水泥标准的要求，新型干法水泥生产中的原料、燃材料及配料，新型干法水泥生产工艺及其主要设备等和设计相关的内容。王君伟、李祖尚（2001年）在水泥生产工艺计算手册中介绍了有关工艺平衡的计算和热平衡计算，回转窑的煅烧及冷却，还有其相关数据的记载，对熟料计算很有帮助。李海涛（2006年）在新型干法水泥生产技术与设备中详细介绍了水泥生产过程所用设备、性能与操作参数，还介绍了水泥熟料形成过程、回转窑结构及耐火衬料的选用和注意事项。孙晋涛（2005年）在硅酸盐工业热工基础中阐明了窑炉内有关燃料燃烧、气体流动和传热等基本规律，对设计中的有关热平衡计算有很大帮助。艾晗松（2001年）在CDC预热预分解系统设备的开发运用中介绍了CDC预热预分解系统的设备原理、结构情况，也精述了CDC系统在干法生产线中的应用情况。高长明（2006年）在预分解窑水泥生产技术及进展中涵盖了预分解窑水泥技术的五个部分的内容：水泥生料均化链及其设备；先进的粉磨技术与装备；熟料煅烧的预分解窑系统；国际国内水泥生产技术述评与展望；水泥工业可持续发展战略级实践。编写组（1976年）在水泥厂工艺设计手册中概要的总述了水泥厂工艺设计中有关系统的选择、设备的选型等方面的经验，并收集了有关计算公式和设备的规格、性能等资料。郭俊才（2000年）在水泥工厂实用技改新技术中荟萃了90年代尤其是中后期以来众多的新型技术技改，具有极强的广泛性、实用性和操作性。为设计中技术提供了参考价值。陈涛（2003年）在5000t/dCDC预分解系统的开发与设计中改善了炉内浓度和温度分布的均匀性，提高了炉容利用率，料气停留时间比在优化设计中得以提高，有利劣质煤的利用。证实了该系统的先进性和可靠性。马保国（2007年）在新型干法水泥生产工艺中详细阐述了悬浮预热系统的发展与工艺原理、分解炉、回转窑、冷却机、燃料燃烧器、低环境负荷型水泥熟料的制备技术、新型干法水泥系统结皮堵塞及水泥工业处理危险废弃物可行性研究。1.2水泥生产方法水泥的生产方法按照生料制备方法的不同，有干法和湿法两种。将原料同时烘干与粉磨或先烘干后粉磨成生料粉，而后喂入干法窑内煅烧成熟料，称为干法生产。将生料粉加入适量水分制成生料球，而后喂入立窑或立波尔窑内煅烧成熟料的生产方法，亦可归入干法，但也可将立波尔窑的生产方法称之为半干法。将原料加水粉磨成生料浆后喂入湿法回转窑煅烧成熟料，则称为湿法生产。将湿法制备的生料浆脱水后，制成生料块入窑煅烧，称为半湿法生产，亦可归入湿法，但一般均称为湿磨干烧。将脱水生料块经烘干粉碎后，入预热器窑、窑外分解窑等干法窑中煅烧者，一般亦称为湿磨干烧。湿法生产热耗较高，但电耗较低，生料易于均化，成分均匀，熟料质量较高，且输送方便，粉尘少，所以在20世纪30年代得以迅速发展。随着技术发展，如烘干兼粉磨机的出现均化技术的发展、收尘设备的改进等，在20世纪30年代到40年代，在一些煤价高、电价低的国家，立波尔窑得到进一步发展。20世纪50年代末60年代初期，我国对湿法长窑和立波尔窑的技术经济指标进行了比较。当时曾确定南方以湿法生产为主，北方以干法生产为主。20世纪50年代出现的悬浮预热器窑，在60年代得到了大量发展，大大降低了熟料热耗。70年代出现了窑外分解技术，水泥的生产方法出现了向干法发展的趋势。从世界各国的情况统计，干法生产比湿法长窑仍可以节省能耗，而且经济上也是合理的。 沈威水泥工艺学新型干法水泥生产自问世以来倍受世界各国的关注，特别是80年代以来得到了突飞猛进的发展，国际水泥工业以预分解技术为核心，将现代科学技术和工业化生产的最新成果广泛应用于水泥生产的全过程，形成了一套具有现代高科技为特征和符合优质、高效、节能、环保以及大型化、自动化的现代生产方法。新型干法水泥技术代表了现阶段最高的水泥烧成技术，可以提高窑单位容积产量，提高窑砖衬寿命和运转率，且自动化水平高、生产规模大，可以选用低质燃料或低价废物燃料，节省燃料，降低热耗和电耗，减小设备和基建设资费用、废气生成量少、事故率低和操作稳定。发展新型干法水泥技术是环境保护和资源综合利用的必然结果。同时，新型干法水泥技术涵盖了许多丰富的理论好科研成果，指导着水泥工业设计、研发、生产等工作的不断完善、优化和提升。 新型干法水泥生产技术以其独特的优越性赢得了国际的认可，是最能代表当今科技发展水平的水泥生产方法。新型干法水泥生产将是实现我国水泥工业现代化的必由之路。新型干法水泥生产，就是以悬浮预热和窑外分解技术为核心，把现代科学技术和工业生产成就，如原料预均化、生料气力均化、烘干粉磨、各种新型耐热耐磨耐火材料以及电子计算机、自控技术等等，广泛的应用于水泥干法生产的全过程，使水泥生产具有高效、优质、最大限度的降低能耗、降低基建投资，又最大限度的提高产品质量符合环保要求和大型化，自动化的特征的现代水泥生产方法。新型干法生产包含了一整套现代化水泥生产新技术和与之相适应的现代化科学管理方法。具有均化、节能、环保、自动控制、长期安全运转和科学管理六大保证体系，是当代高新技术在水泥工业的集成，与传统的湿法、干法、半水法水泥生产相比，新型干法水泥生产特点如下：1. 生料制备全过程广泛采用现代化均化技术。使矿山采运原料预均化生料粉磨生料均化过程，成为生料制备过程完整的均化链。2. 采用高效多功能挤压粉磨技术和新型机械粉体输送装置。3. 工艺装备大型化，使水泥工业向集约化方向发展。4. 用悬浮预热及预分解技术改变传统回转窑内物料堆积态的预热和分解方法；5. 重视消音除尘，满足环境保护要求。6. 生产控制实现自动化。7. 采用新型耐热、耐磨、耐火材料。 8. 实行现代化科学管理等。 陈全德.新型干法水泥技术原理与应用悬浮预热技术：指低温粉体物料均匀分散在高温气流之中，在悬浮状态进行交换，使物料得到迅速加热升温的技术。悬浮预热窑的特点：在长度较短的回转窑后装设了悬浮预热器，使原来在窑内以堆积态进行的物料预热及部分碳酸盐分解过程，移到悬浮预热器内以悬浮态进行，因此呈悬浮状态的生料粉能与热气流充分接触，气、固接触面大，传热速度快，维修比较简单，占地面积较小，投资费用较低等优点。 陈全德.新型干法水泥技术原理与应用 悬浮预热器(SP)的主要功能在于充分利用回转窑及分解炉内排出的炙热气流中所具有的热焓加热生料，使之进行预热及部分碳酸盐分解，然后进入分解炉或回转窑内继续加热分解，完成熟料烧成任务。因此它必须具备使气固两相能充分分散均布、迅速换热、高效率分离等三个功能。只有具备着三个功能，并且尽力使之高效化，方可最大限度地提高换热效率，为全窑系统优质、高效、低耗、和稳定生产创造条件。各种悬浮预热器的不同特性，主要取决于它的结构及换热方式。构成各种悬浮预热器的热交换单元设备有旋风筒（包括连接管道）及立筒（蜗室）两种，所有悬浮预热器窑都是由这两种热交换单元设备中的一种单独或混合组成。悬浮预热器主要由旋风预热器及立筒预热器两种。现在立筒预热器已趋于淘汰。预分解窑采用旋风预热器作为预热单元装备。 窑外分解技术：该技术又称预分解技术，是新型干法水泥生产技术，用预分解技术建造的预分解窑日产量高、热耗低、工艺先进，一般用于大型预分解窑。其含义是指将已经经过悬浮预热后的生料，在到达分解温度前，进入到分解炉内与进入到炉内的燃料进行混合，在悬浮状态下迅速吸收燃料燃烧，使生料中的碳酸钙迅速分解成氧化钙的技术。预分解窑的特点：是在悬浮预热器与回转窑之间增设一个分解炉或利用窑尾上升烟道，原有预热器装设燃料喷入装置，使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程，在其中以悬浮态或流化态下及其迅速的进行，从而使入窑生料的分解率从悬浮预热窑的30%左右提高到85%90%。 马保国. 新型干法水泥生产工艺 预分解窑的的关键技术装备有旋风筒、换热管道、分解炉、回转窑、冷却机（简称筒管炉窑机）等。这五组关键技术装备五位一体，彼此关联，互相制约，形成一个完整的热工体系，承担着水泥熟料预热、分解、煅烧、冷却任务。1.3新型干法水泥生产工艺流程简述1.3.1、水泥生产原料及配料 生产硅酸盐水泥的主要原料为石灰质原料（主要提供氧化钙）和粘土质原料主要提供氧化硅和氧化铝，也提供部分氧化铁），有时还要根据燃料品质和水泥品种，掺加校正原料以补充某些成分的不足，还可以利用工业废渣作为水泥的原料或混合材料进行生产。 （1）石灰质原料 石灰质原料是指以碳酸钙为主要成分的石灰岩、泥灰岩、白垩和贝壳等。石灰石是水泥生产的主要原料，每生产一吨熟料大约需要1.3吨石灰石，生料中80%以上是石灰石。 （2）黏土质原料 含碱和碱土的铝硅酸盐，主要成分为SiO2，其次为Al2O3，少量Fe2O3。一吨熟料约需0.30.4吨粘土质原料，在生料中约占1117%。 天然黏土质原料有黄土、黏土、页岩、粉砂岩及河泥等。其中黄土和黏土用得最多。此外，还有粉煤灰、煤矸石等工业废渣。黏土质为细分散的沉积岩，由不同矿物组成，如高岭土、蒙脱石、水云母及其它水化铝硅酸盐。 （3）校正原料 当石灰质原料和黏土质原料配合所得生料成分不能满足配料方案要求时（有的Si含量不足，有的 Al和Fe含量不足）必须根据所缺少的组分，掺加相应的校正原料： 铁质校正原料：补充生料中FeO的不足，主要为硫铁矿渣和铅矿渣等。 硅质校正原料：补充生料中SiO的不足，主要有硅藻土等。 铝质校正原料：补充生料中AlO的不足，主要有铝钒土、煤矸石、铁钒土等。(4)主要原料中的有害成分 MgO：影响水泥的安定性。水泥熟料中要求MgO5%，原料中要求MgO3% 碱含量（KO、NaO）：对正常生产和熟料质量有不利影响。水泥熟料中要求RO1.3%，原料中要求RO4%。 PO：水泥熟料中含少量的PO对水泥的水化和硬化有益。当水泥熟料中PO含量在0.3%时，效果最好，但超过1%时，熟料强度便显著下降。PO含量应限制。 TiO：水泥熟料中含有适量的TiO，对水泥的硬化过程有强化作用。当TiO含量达0.51.0%，强化作用最显著，超过3%时，水泥强度就要降低。如果含量继续增加，水泥就会溃裂。因此在石灰石原料中应控制TiO2.0%。 （5）工业废渣的利用 赤泥：烧结法生产氧化铝排出的赤色废渣，以CaO、SiO为主。掺加石灰质原料可配制成生料。 电石渣：以CaO为主。可替代部分石灰石生产水泥。 煤矸石：以SiO、AlO为主。可替代粘土生产水泥。 粉煤灰：以SiO、AlO为主。可替代粘土配制生料，也可作混合材料。 石煤：以SiO、AlO为主。可作不粘土质原料，也可作燃料。1.3.2、硅酸盐水泥熟料的矿物组成 硅酸盐水泥熟料的矿物主要由硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙组成。1.3.3、工艺流程（1）破碎及预均化 破碎 水泥生产过程中，大部分原料要进行破碎，如石灰石、砂岩、煤、熟料、混合材和石膏等。石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石的破碎在水泥厂的物料破碎中占有比较重要的地位。常用的破碎机形式有颚式破碎机、锤式破碎机、反击式破碎机等。大型水泥企业，只要石灰石不属于很难破碎和高磨蚀性的类别，单段破碎以简化生产环节。实现单段破碎的破碎机有锤式破碎机和反击式破碎机。反击式破碎机适合于破碎石灰石等脆性物料，对含土量高的矿石不适应。锤式破碎机是20世纪50年代才出现的新机型，破碎比大，能将大块矿石一次破碎成磨机需要的粒度。对于硬质、磨蚀性大的石灰岩或其它物料，宜采用两级破碎，一级选用颚式破碎机等，二级选用锤式破碎机或反击式破碎机。 原料预均化 预均化技术就是在原料的存、取过程中，运用科学的堆取料技术，实现原料的初步均化，使原料堆场同时具备贮存与均化的功能。预均化堆场的布置形式有矩形和圆形两种，堆料和取料大多采用的都是“平铺直取”法。矩形堆场有两个料堆，一个堆料，另一个取料，互相交替。进料皮带在堆场顶部轴线上，用活动皮带堆料。取料机在两个料堆中间，可向两个料堆分别取料。出料皮带在堆场的另一侧将取出的物料送到原料磨头的料仓内。圆形堆场中的堆、取料机一前一后，保持一定间隔，围绕中心运转。 原料预均化的基本原理就是在物料堆放时，由堆料机把进来的原料连续地按一定的方式堆成尽可能多的相互平行、上下重叠和相同厚度的料层。取料时，在垂直于料层的方向，尽可能同时切取所有料层，依次切取，直到取完，即“平铺直取”。（2）生料制备 水泥生产过程中，每生产1吨硅酸盐水泥至少要粉磨3吨物料（包括各种原料、燃料、熟料、混合料、石膏），据统计，干法水泥生产线粉磨作业需要消耗的动力约占全厂动力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤磨占约3%，水泥粉磨约占40%。因此，合理选择粉磨设备和工艺流程，优化工艺参数，正确操作，控制作业制度，对保证产品质量、降低能耗具有重大意义。大多数水泥厂采用烘干兼粉磨系统，即在粉磨物料的同时，也向磨机通入一定量的废热气体，与湿物料进行热交换，边烘干边粉磨。随着新型干法水泥技术的发展，烘干兼粉磨系统也在不断的改进和提升。球磨机是目前应用最广泛的一种粉磨设备，球磨机的主体是一个回转的筒体，两端装有带空心轴的端盖，空心轴有主轴承支撑，整个磨机借传动装置运转，并伴随着冲击声，把约20左右的块状物料磨成细粉。(3)生料均化新型干法水泥生产过程中，稳定入窖生料成分是稳定熟料烧成热工制度的前提，生料均化系统起着稳定入窖生料成分的最后一道把关作用。均化原理：拌，重力作用，产生“漏斗效应”，使生料粉在向下卸落时，尽量切割多层料面，充分混合。利用不同的流化空气，使库内平行料面发生大小不同的流化膨胀作用，有的区域卸料，有的区域流化，从而使库内料面产生倾斜，进行径向混合均化。 (4)预热分解 把生料的预热和部分分解由预热器来完成，代替回转窑部分功能，达到缩短回窑长度，同时使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出的炽热气体充分混合，增大了气料接触面积，传热速度快，热交换效率高，达到提高窑系统生产效率、降低熟料烧成热耗的目的。 工作原理：预热器的主要功能是充分利用回转窑和分解炉排出的废气余热加热生料，使生料预热及部分碳酸盐分解。为了最大限度提高气固间的换热效率，实现整个煅烧系统的优质、高产、低消耗，必需具备气固分散均匀、换热迅速和高效分离三个功能。 物料分散 换热80%在入口管道内进行的。喂入预热器管道中的生料，在与高速上升气流的冲击下，物料折转向上随气流运动，同时被分散。气固分离 当气流携带料粉进入旋风筒后，被迫在旋风筒筒体与内筒（排气管）之间的环状空间内做旋转流动，并且一边旋转一边向下运动，由筒体到锥体，一直可以延伸到锥体的端部，然后转而向上旋转上升，由排气管排出。预分解 预分解技术的出现是水泥煅烧工艺的一次技术飞跃。它是在悬浮预热器和回转窑窑尾之间增设一个分解炉（或利用窑尾上升烟道）,在其中喷入3060的燃料，使其放热过程与生料的碳酸盐分解吸热过程同时在分解炉内以悬浮态或流化态下迅速进行，使入窑生料碳酸钙分解率提高到90%以上。将原来在回转窑内进行的碳酸盐分解任务，移到分解炉内进行；燃料大部分从分解炉内加入，少部分由窑头加入，减轻了窑内煅烧带的热负荷，延长了衬料寿命，有利于生产大型化；由于燃料与生料混合均匀，燃料燃烧热及时传递给物料，使燃烧、换热及碳酸盐分解过程得到优化。因而具有优质、高效、低耗等一系列优良性能及特点。本次设计采用RSP预分解窑。RSP是强化悬浮预热器的英文名称的缩写，它是日本小野田水泥公司与川崎重工业公司共同研制的。RSP窑分为两种类型:即普通型（CRSP）及改进型（MRSP）。CRSP属产量倍增型，窑及分解炉之间的燃料比为4060，单位容积产量高，有的系统使用四级旋风筒，也有的使用五级旋风筒；MRSP是改造悬浮预热窑的一种形式，一般将原有SP窑的产量增加20%25%，全部使用四级旋风筒。20世纪90年代初期，针对不同用户需要，已发展烧油烧煤及使用各种燃料类型的系列分解炉。RSP型分解炉主要由旋涡燃烧室室、旋涡分解室SC室及混合室MC室三部分组成。旋涡燃烧室内主燃料喷管旁设有辅助燃烧喷管做点火之用。由于SB室很小，温度易于升高。燃烧时，在三次风下部，沿SC室圆周设有四个烧油喷管。旋涡分解室在SC室内，煤粉与新鲜三次风混合燃烧，故燃烧速度较快，是主要燃区，使50的煤粉完成燃烧。而随切向三次风进来的生料汇在SC炉内壁形成一层料幕，对炉壁耐火砖起保护作用。同时吸收火焰热量，大约有40生料分解。混合室是主要功能室，完成大部分生料分解任务。由SC室下来的热气流、生料粉及未燃烧完的燃料进入MC室后，与呈喷腾状态进入高温窑的烟气相混合，使燃料继续燃烧，生料进一步分解。 (5)水泥熟料的烧成熟料煅烧设备有立窑和回转窑两类。立窑多用于中小型水泥厂，各种湿法回转窑、干法回转窑特别是新型干法回转窑多用于大中型水泥厂。 生料在旋风预热器中完成预热和预分解后，下一道工序是进入回转窑中进行熟料的烧成。 在回转窑中碳酸盐进一步的迅速分解并发生一系列的固相反应，生成水泥熟料中的CS,CA等矿物。随着物料温度升高时，CA、CAF等矿物会变成液相，溶解于液相中的 CS和 CaO进行反应生成大量 CS（熟料）。熟料烧成后，温度开始降低。最后由水泥熟料冷却机将回转窑卸出的高温熟料冷却到下游输送、贮存库和水泥磨所能承受的温度，同时回收高温熟料的显热，提高系统的热效率和熟料质量。 (6)水泥粉磨 水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗电最多的工序。它是把熟料、石膏、混合材等没有水硬性的块状物料转变成具有水硬性的粉状物料。其主要功能在于将水泥熟料（及胶凝剂、性能调节材料等）粉磨至适宜的粒度（以细度、比表面积等表示），形成一定的颗粒级配，增大其水化面积，加速水化速度，满足水泥浆体凝结、硬化要求。生料、水泥粉磨应用的设备主要有球磨机、立式磨机、辊压机与打散机等主机以及在闭路粉磨系统中与之相配套的选粉机、输送和收尘等辅助设备。球磨机是目前应用最广泛的一种粉磨设备。(7)水泥包装水泥出厂有袋装和散装两种发运方式。本次设计的重点车间为生料粉磨车间。无论是粉磨生料还是粉磨水泥，都可以分为开路和闭路粉磨系统。开路粉磨工艺系统也是直进直出式，物料一次通过磨机粉磨就成为产品。此工艺系统的流程简单，设备少，投资少，占地少。其缺点是若要保证被粉磨物料全部达到细度合格后才能卸出，那么被粉磨物料从入磨到出磨的流速就慢，磨得时间长，这样台时产量就低，相对电耗高。而且部分已经磨细的物料颗粒要等较粗的物料颗粒磨细后一同卸出，大部分细粉不能及时排除，在磨内继续受到研磨，就出现了过粉磨现象，并形成缓冲垫层，妨碍粗颗粒得进一步磨细。多用于小型磨机的水泥粉磨系统。如果让被磨物料在磨内的流速快些，就能把部分已经磨细的物料颗粒及时送到磨外，可以基本消除“过粉磨”现象和缓冲垫层，有利于提高磨机产量、降低电耗，一般闭路系统比开路系统产量高1525，不过这样一来部部分还没有磨细的粗颗粒也随之出磨，使得细度不合格。因此需要加一台分级设备，把出磨物料通过提升机送到分级设备中，将细粉筛选出来作为合格生料送到下一道工序，粗粉再送入磨内重磨。闭路粉磨系统涉及到的设备较多，工艺复杂，占地面积大，因此投资大，操作、维护、管理等技术要求较高。多用于大型磨机生料或水泥的粉磨系统。马保国.新型干法水泥生产工艺 陈全德.新型干法水泥技术原理与应用 芮君渭，彭宝利.水泥粉磨工艺及设备 王君伟新型干法水泥生产工艺读本肖争鸣，李坚利.水泥工艺技术 彭宝利水泥工艺流程及设备参考图金容容.水泥厂工艺设计概论 沈威.水泥工艺学参考文献：1 严生，常捷等.新型干法水泥工艺设计手册M.中国建材工业水泥出版社，20072金容容.水泥厂工艺设计概论M.武汉：武汉理工大学出版社，19933陈绍龙，张朝长等.水泥生产破碎与粉磨工艺技术及设备M.北京：化学工业出版社，20074陈全德.新型干法水泥技术原理与应用M.北京：中国建材工业水泥出版社，20045 芮君渭，彭宝利.水泥粉磨工艺及设备M.化学工业出版社，20066沈威.水泥工艺学M.武汉：武汉理工大学出版社，19917 GB175-2007,通用硅酸盐水泥标准S8熊会思.新型干法烧成水泥熟料设备设计、制造、安装与使用M.北京：中国材工业水泥出版社，19959陈全德，曹辰.新型干法水泥技术M.北京：中国建材工业水泥出版社，198710胡道和.水泥工业热工设备M. 武汉：武汉工业大学出版社，199211于润如，严生.水泥厂工业设计M.北京：中国建材工业水泥出版社，199512黄书谋.第五届全国新型干法水泥生产技术交流会论文集C. 北京：中国建材工业水泥出版社，200313 王伟君.新型干法水泥生产工艺读本M. 北京：化学工业出版社，200714韩仲琦.现代水泥粉磨技术的发展J.山西建材，2000，（3）：8-1215廖正光.TkPC与TkLPC单段锤式破碎机J.新世纪水泥导报,1998，(3)16肖争鸣，李坚利.水泥工艺技术M.化学工业社，200617 李海涛，郭献军，吴武伟.新型干法水泥技术与设备M.北京：化学工艺出，200518马保国.新型干法水泥生产工艺M.化学工业出版社，200719GB4915-2004,水泥工业大气污染物排放标准S第二章 配料计算2.1 配料计算的目的和意义（1）计算从原料进厂至成品出厂各工序所需处理的物料量，作为确定车间生产任务、设备选型、及人员编制的依据。（2）计算各种原料、辅助材料及燃料需要量作为总图设计中确定的运输量、运输设备、及计算各种堆场、料仓面积的依据。 2.2 主要计算参数的确定2.2.1熟料率值的选择我国目前硅酸盐水泥熟料采用饱和比（KH）、硅酸率（SM）、铝酸率（IM）三个率值控制熟料质量。KH表示熟料中SiO2被CaO饱和成C3S的程度，KH值高，硅酸盐矿物多，熟料中C3S含量越高，强度越高；SM表示熟料中硅酸盐矿物与溶剂矿物的比值，SM高，煅烧时液相量减少，出现飞砂料的可能性增大，增加煅烧难度；IM表示熟料中溶剂矿物C3A和C4AF的比值，IM高，液相黏度大，难烧IM低时黏度较小，对形成C3S有利，但烧成范围窄，不利于窑的操作。硅酸盐水泥熟料配料率值和矿物组成建议范围见表3-1。表2-1 硅酸盐水泥熟料配料率值和矿物组成窑型KHSMIMC3S%C2S%C3A%C4AF%湿法窑0.88-0.921.9-2.51.0-1.851-5916-245-1111-17干法窑0.86-0.892.0-2.351.0-1.646-6719-286-1111-18立波尔窑0.85-0.881.9-2.31.0-1.844-5322-305-1111-17预分解窑0.87-0.922.2-2.61.3-1.848-6214-287-1010-12机立窑适宜范围0.86-0.932.0-2.51.1-1.5有矿化剂0.92-0.961.6-2.01.1-1.355-6318-2212-166-10预分解窑推荐值0.882.501.60适宜范围0.86-0.902.4-2.81.4-1.92.2.2 原料、燃料的原始数据表2-2 原始熟料率值的选取范围KHSM(n)IM(P)0.86-0.942.3-2.71.3-1.7表2-3 原料及煤灰化学成分表2-4煤的工业分析表(%)(%) (%) (%) (kJ/kg)1.3622.8928.3547.4023162LossSiOAlOFeOCaOMgOKOSOCl石灰石43.211.260.410.2352.241.30.110.050.010.003泥灰岩1.6489.293.451.621.891.281.080.150.0050.02铁粉8.8313.908.3255.082.386.570.380.500.4970.0253铝矾土3.3149.2834.587.702.130.990.550.080.0060.23煤灰59.5019.509.503.602.500.920.27-表2-5原燃料的粒度(mm)和水分(%)名称石灰石泥灰岩铁粉铝矾土烟煤粒度(mm)25(90%)25(90%)25.025(90%)水分(%)1.01.08.015.08.02.3 配料计算2.3.1水泥厂物料平衡计算（1）查新型干法水泥工艺设计手册新型干法生产的熟料率值一般控制在：KH=0.900.02，SM(n)=2.60.1， IM(p)=1.60.1。综上所述，最终率值的确定如下：KH=0.90，SM=2.5，IM=1.5。（2）设 设计熟料过程中Al2O3、Fe2O3、CaO、SiO2四种氧化物含量的总和，一般在97%左右。（3）计算煤灰掺入量利用下列公式， q的取值设计任务书已确定，取 q=3137kJ/kg熟料。 3.10式中： S煤灰掺入量，以熟料百分数表示（100%）煤的应用基低热值（kJ/kg煤）煤的应用基灰分含量（%）q熟料烧成热耗（kJ/kg熟料） R煤灰沉落度（%），当窑后有电收尘且窑灰入窑时取100%，当窑后不设电收尘且窑灰不入窑时，可参考表2-6选择煤灰沉落率：表2-6不同窑型不设电收尘时的煤灰沉落率窑型煤灰沉落率窑型煤灰沉落率湿法长窑（L/D=3050）有链条100%干法中空窑3040%湿法短窑（L/D30）有链条80%干法短窑带立筒式旋风预热器90%湿法短窑带料浆蒸发机70%预分解窑90%立波尔窑80%立窑100%注： 以上煤灰沉落率均为无电收尘器时的数值。 有电收尘器时，煤灰沉落率为100%（以上均是）。（4）以100kg熟料为基准列表2-7用递减式凑法计算如下：表2-7 熟料平衡计算表计算步骤SiO2Al2O3Fe2O3CaO其他备注要求熟料组成 22.072285.2973473.53156565.598813.50-3.10kg煤灰1.84450.60450.29450.11160.11438差20.227784.6928473.23706565.487213.38562石灰石=125.36 Kg-123.50kg石灰石1.55610.506350.2840564.51641.819155差18.67174.1293472.95360.970811.566465泥灰岩=20.91Kg-14.30kg泥灰岩 12.768470.493350.231660.270270.3432差5.903233.6359972.721940.700541.223265铝矾土=11.98Kg -9.50kg铝矾土4.68163.28510.73150.202350.17632差1.221630.3508971.990440.498191.046945铁粉=3.61Kg-3.60kg铁粉0.50040.299521.982880.085680.286992差0.721230.0513770.007560.412510.759953 相差不大, 不必再算所以：石灰石：123.50kg，泥灰岩=14.30kg，铝矾土=9.50kg ，铁粉=3.60kg 。干石灰石=123.50/（123.50+14.30+9.50+3.60）100%=81.84%干泥灰岩=14.30/（123.50+14.30+9.50+3.60）100%=9.48%干铝矾土=9.50/（123.50+14.30+9.50+3.60）100%=6.30%干铁粉=3.60/（123.50+14.30+9.50+3.60）100%=2.39 %表2-8 熟料平衡计算检验名称配合比烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaO石灰石81.8435.361.0311840.3355440.18823242.753216泥灰岩9.480.168.464692 0.3270600.1535760.179172铝矾土6.300.213.0872.178540.48510.13419铁粉2.390.210.332210.1988481.3164120.056882生料10035.9412.9150863.0399922.1433243.12346灼烧生料20.160924.74553853.345867.31729煤灰掺量为 S=3.10%，则灼烧生料配合比为（100-3.10）%=96.90%。表2-9 误差的计算检验名称配合比SiO2Al2O3Fe2O3CaO灼烧生料96.9019.535931484.5984268073.242080265.23045401煤灰3.101.84450.60450.29450.1116熟料10021.380435.202933.5365865.34645则熟料的率值计算如下：经过以上计算过程，三个率值均在允许的误差范围内，所以计算结果正确。=0.93 =2.45 = =1.47 经过以上计算过程，三个率值均在允许的误差范围内，所以计算结果正确。（5）计算熟料矿物组成： （6）干原料质量比为：干石灰石=81.84%干泥灰岩=9.48%干铝矾土=6.30%干铁粉= 2.39 %（7）有害成分计算和评定：MgO含量：石灰石中：81.58%1.3%=0.0106%泥灰岩中：9.62%1.28%=0.1213%铝矾土中：6.43%0.99%=0.0624%铁粉中：2.37 %6.57%=0.1570%=0.0106%+0.1213%+0.0624%+0.1570%=0.3513%，符合GB175-2007通用硅酸盐水泥标准中规定的水泥中MgO含量不得大于5%（通过水泥压蒸试验并合格可放宽至6%），所以该配料方案可取。（8）各原料的含水量：石灰石1.0%，泥灰岩1.0%，铝矾土15.0%，铁粉8%。 所以：湿石灰石=81.84100/（100-1.0）=82.67 Kg湿泥灰岩=9.48100/（100-1.0）=9.58Kg湿铝矾土=6.30100/（100-15.0）=7.41Kg湿铁粉=2.39100/（100-8）=2.60Kg将上式质量换算为百分比（计算结果四舍五入取值）：湿原料的质量和=82.67+9.58+7.41+2.60=102.26Kg湿石灰石=82.67/102.26100%=80.84%湿硅矿=9.58/102.26100%=9.37%湿铁粉=7.41/102.26100%=7.25%湿页岩=2.60/102.26100%=2.54%（9）烧成系统的生产能力计算熟料的小时产量 熟料的日产量 熟料的年产量窑的年利率，以小数表示。不同窑的年利率可参考下列数值：湿法窑 0.90，传统干法窑0.85，机立窑0.80.85，悬浮预热器窑、预分解窑0.85。（10）工厂的生产能力水泥小时产量 水泥日产量 水泥年产量 式中：d水泥中石膏的掺入量，为4%，e水泥中混合材（矿渣）的掺入量，为40%p水泥的生产损失（%）可以取为13%，取3%。2.3.2原燃料消耗定额的计算2.3.2.1 原料消耗定额（1）考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料理论消耗量：式中：干生料理论消耗量（t/t熟料），干生料的烧失量（%），S煤灰掺入量，以熟料百分数表示。（2） 考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料消耗定额： 式中：干生料消耗定额（t/t熟料），生料的生产损失（%），回转窑有电收尘时35%，回转窑无收尘设备时610%；立窑6%。因此取5%。（3） 各种干原料的消耗定额： 2.3.2.3 干石膏消耗定额： 式中：干石膏消耗定额，表示石膏掺入量（4%），混合材掺入量（40%），石膏的生产损失，取1%。2.3.2.4 干混合材的消耗定额矿渣： 式中：矿渣消耗定额， ，表示石膏掺入量，混合材掺入量， 矿渣的生产损失，取1%。2.3.2.5 烧成用干煤消耗定额和烘干用煤消耗定额（1）烧成用干煤消耗定额（单位：t/t熟料）式中：烧成用干煤消耗定额（t/t熟料）， 熟料烧成热耗（kJ/kg熟料），干煤低位热值（kJ/kg熟料），煤的生产损失%，取1%。在新型干法的实际生产过程中，回转窑的用煤量为总烧成用量的40%左右，而分解炉的为60%左右，则推出（t/t熟料）式中表示回转窑用的煤则分解炉中所用的煤为0.08197（t/t熟料）（2）烘干用煤（单位：t/t熟料）： 式中： 烘干用煤消耗定额（t/t熟料）， 须烘干的湿物料量，用年平衡法时以t/年表示， 烧成系统的生产能力， 分别表示烘干前，烘干后物料的含水量， 蒸发1kg水分的热量（kJ/kg水分）。2.3.2.6物料平衡表（见表2-10）表2-10 物料平衡表栏原 目料水分%损失%消耗定额t/t熟料物料平衡表（t）干 料湿 料干料湿料时日年时日年1234567891011石灰石1.011.30371 1.36880135.853259.281011548.6142.633422.01062052泥灰岩1.010.151020.1525415.74377.55117176.4215.89381.35 118355.8铝矾土15.010.100360.1180710.46250.9077869.3212.30295.1891610.51铁粉8.010.038070.041383.9795.1829538.514.31103.4532106.74生料2.1951.5931.629165.993982.501236008.7169.744072.51263941石膏少量10.072156.01010144.344754.645混合材1510.721500.8488260.10101443447546.4570.70671697.6526523.0熟料104.22500775900水泥3180.494331.761343900烧成用煤1.3610.134750.1366114.04336.88104552.514.23341.53105995.7烘干用煤1.3610.001820.001850.194.551412.140.1934.631435.42第三章生产车间工艺设计及主机设备选型3.1石灰石破碎机3.1.1破碎机的简介及发展生产水泥的原料