水泥工艺课程设计.doc

唐山学院课程设计唐 山 学 院 水泥工艺 课 程 设 计 题 目 水泥工艺课程设计 系 (部) 环境与化学工程系 班 级 姓 名 学 号 指导教师 2012 年 12月 24 日至 2013 年 01 月11 日 共 3 周2013 年 01月 11 日课程设计成绩评定表出勤情况出勤天数 缺勤天数成绩评定出勤情况及设计过程表现（20分）课设答辩（20分）设计成果（60分）总成绩（100分）提问（答辩）问题情况综合评定 指导教师签名： 年 月 日目录目录21新型干法水泥生产简述31.1新型干法水泥的生产现状及前景31.1.1新型干法水泥的生产现状31.1.2新型干法水泥的发展前景41.2新型干法水泥的生产特点62配料方案的确定72.1熟料热耗的确定72.2熟料率值的确定82.3熟料标号的确定92.4石膏加入量、混合材加入量的确定102.4.1混合材加入量的确定102.4.2石膏加入量的确定103物料平衡计算103.1配料计算103.1.1原料及燃料化学成分10表3-2煤的工业分析（%）11表3-3生产损失113.1.2煤灰掺入量113.1.3计算干燥原料的配合比113.1.4熟料的化学成分123.1.5熟料率值的计算123.1.6熟料矿物组成123.1.7计算湿物料的配合比133.2物料平衡计算133.2.1窑产量的标定和生产能力133.2.2原料消耗定额144全厂工艺流程的确定以及主机设备选型和储库堆场计算174.1流程论述174.1.1石灰石、石膏、煤的破碎工艺174.1.2石灰石、煤的预均化措施184.1.3生料制备系统184.1.4生料粉均化系统194.1.5煤粉制备系统204.1.6熟料烧成系统的选择204.1.7水泥制备系统204.1.8水泥库及包装系统的确定214.2主机设备选型、储库堆场计算214.2.1各种主机小时产量214.2.2主机平衡表254.2.3全厂堆场、储库计算264.3全厂工艺流程方框图324.4全厂的质量控制点及控制指标335结论356谢辞367参考文献371新型干法水泥生产简述1.1新型干法水泥的生产现状及前景1.1.1新型干法水泥的生产现状对于我国来说,发展新型干法水泥生产将是实现水泥工业现代化的必由之路。我国水泥工业目前正处于技术结构和产品结构调整的关键时期。根据国家产业结构调整政策，近几年要加大力度淘汰技术落后、消耗高、污染和资源浪费严重、产品质量差的小水泥生产线，在总量调控的原则下发展新型干法水泥生产。同时随着实施与国际标准接轨的水泥强度检验方法以及等同于150的水泥产品标准等政策，也为发展新型干法水泥生产创造了有利的条件。新型干法水泥生产技术是以预分解技术和悬浮预热为核心,在水泥干法生产 的过程中综合应用 IT 技术、多功能挤压粉磨新技术、新型耐磨、耐热和耐火材料及新型机械粉体输送装置等现代科学新技术和成果的一种现代化的水泥生产技术。 其生产过程可以实现生产控制的自动化、工艺装备的大型化、科学管理等,且具有优质、环保、清洁生产、高效、有害物排放量低和节约能源等一系列优点。近年来，经过不断地技术创新，我国已实现了20005000t/d熟料新型干法水泥生产线成套装备基本能自给，5000t/d水泥生产线装备国产化率已达95%以上，且装备的性能也达到了国际先进水平。实现“低投资，国产化”是中国全面进入新型干法水泥时代的关键，海螺集团、山水集团是实践这一过程的先行者。我国新型干法水泥的飞速发展，源于对新型干法水泥工艺技术的研究和装备的开发、设计、制造取得的重大进展。在过去开发和研制2000t/d成套技术装备的基础上，采取自行研制与引进吸收相结合的方式，进一步开发了5000t/d、8000 t/d、10000 t/d级的新型干法水泥生产成套技术装备。由于技术的先进、成熟、可靠，使得新型干法水泥生产线的各项主要技术经济指标达到国际同类生产线的先进水平，制造成本明显下降，企业竞争力明显增强3。据中国水泥协会统计，截止2009年底，全国已有1113条新型干法水泥生产线在运行，年设计熟料产能95859万吨。其中日产700吨900吨生产线41条；日产2000吨生产线76条；日产2500吨生产线324条；日产30003500吨生产线53条；日产40004200吨生产线46条；日产5000吨及以上生产线270条。日产5000吨及以上生产线设计水泥熟料产能占总新型干法水泥熟料产能的比重为45.27%。新型干法水泥所占比重已达到76.88%。1.1.2新型干法水泥的发展前景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,但就整体上来看,还是存在很大的差距。要想使这一技术取得更大的进步,赶超发达国家的先进水平,就必须做到在努力提高新型干法生产的水泥所占的比例的同时,继续加强技术研发和信息化建设,鼓励企业自主创新,引进新技术,做好人才培养,不断推行优化设计。多年来，在消化吸收的基础上，科研设计单位对从原料开采到水泥成品出厂的整个生产过程的工艺技术和成套装备进行了不断的优化和改进，从而使生产线的可靠性先进性得到了根本性的改善。经过几代人近半个世纪的努力，我国新型干法水泥生产技术和装备的先进水平已与国际先进水平相接近。但我们的整体水平还很差。据国家统计局公布的2010年的统计资料，我国代表先进技术的新型干法窑水泥仅占总产量的14%(发达国家的新型干法窑水泥占总量的90%以上)，而且这些新型干法水泥生产线的技术水平参差不齐，平均规模只有46万吨/年，因此，必须继续加强技术开发，在努力提高新型干法水泥所占比例的同时，力争到2015年，5000t/d级及以下规模生产线的技术经济指标达到当时国际先进水平，并完成10000t/d生产线的开发和建设，力求在环境保护和生态化方面达到国际上二十世纪末的水平。生料制备全过程广泛采用现代化均化技术;采用悬浮预热及预分解技术;工艺设备大型化，使水泥工业向集约化方向发展;优质、环保、清洁生产、高效、有害物排放量低和节约能源;广泛采用新型耐火材料等;新型干法水泥生产使水泥生产更加的“高产优质低消耗”，也更加的均质稳定4。面对国际水泥贸易市场萎缩及发展中国家大兴水泥项目工程建设的局面，我国水泥(含熟料)出口量连续四年呈下降趋势，由最高2006年的3613万吨(占当年总产量的2.91%)，下降为2009年的1561万吨(占当年总产量的0.95%)。在国家鼓励水泥企业“走出去”战略的支持下，中国中材集团、中国建材集团，在水泥成套装备出口和工程总承包方面已做出了骄人的业绩。承包的工程项目，不但有5000t/d、6000t/d，还有10000t/d。与外国承包商相比,中国承包的海外水泥厂工程，其造价降低25%35%，工期缩短20%30%，具有很强的竞争力，目前中国企业在国际水泥建设工程承包市场所占份额已达40%以上。 在废渣资源化利用方面，是我国水泥工业的又一个显著特点。自上世纪5060年代，就已经开始利用工业废渣，7080年代利用工业废渣的种类和数量在不断增加，除矿渣外，粉煤灰、煤矸石、电石渣、钢渣、磷渣、铜渣、赤泥、糖渣、排烟脱硫石膏等相继进入水泥生产领域，不但用做水泥混合材，还用做熟料生产配料。节能减排成效显著，2009年水泥产品综合能耗大大降低，吨熟料能耗124.15千克标准煤，比2008年降低4.85%；吨水泥能耗95.08千克标准煤，比2008年降低8.11%。截止2009年全国已有498条2000t/d以上新型干法生产线安装了余热发电，总装机容量3316MW，年发电能力222亿度，节能800多万吨标煤，减排2000万吨CO2。2009年全国水泥工业投资共1,700.72亿元，增速61.75%。其中，东部地区投资415.25亿元，增速54.37%，所占比重24.42%；中部地区投资558.89亿元，增速41.39%，所占比重32.86%；西部地区投资726.59亿元，增速87.66%，所占比重42.72%。进入新世纪以来，水泥工业发展循环经济的路子越走越宽，优惠的政策导向和良好的经济效益，吸引更多的企业进入发展循环经济行列。相信开始的“十二五”规划，必将把发展循环经济，建设资源节约型、环境友好型社会，走新型工业化道路作为一项战略要求提出。从过度依赖资金、自然资源和环境投人、以量的扩张实现增长，转向更多依靠发展循环经济和技术进步、以提高产品质量和效率获取水泥工业的经济增长。1.2新型干法水泥的生产特点进入新世纪以来，我国水泥工业发生了突破性的变化。从单纯的数量增长型转向质量效益增长型，从技术装备落后型转向技术装备先进型，从劳动密集型转向投资密集型，从管理粗放型转向管理集约型，从资源浪费型转向资源节约型，从满足国内市场需求型转向面向国内外两个市场需求型。实现上述根本转变的原因，是进入新世纪以来新型干法水泥生产技术的快速发展和应用。水泥工业是国民经济发展、生产建设和人民生活不可缺少的基础原材料工业。随着我国经济的发展，水泥产业已达到相当大的规模，2009年我国水泥产量16.5亿吨，占世界水泥总产量50%以上，已连续20多年居世界第一位。水泥工业总产值5000多亿元，占我国建材行业总产值的三分之一以上。新型干法水泥生产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、燃料均化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生产的高效、优质、低耗、环保。该技术优点是传热迅速，热效率高，单位容积较湿法水泥产量大，热耗低。新型干法水泥生产技术是以预分解技术和悬浮预热为核心,在水泥干法生产的过程中综合应用IT技术、多功能挤压粉磨新技术、新型耐磨、耐热和耐火材料及新型机械粉体输送装置等现代科学新技术和成果的一种现代化的水泥生产技术。新型干法水泥生产技术的问世与发展，为水泥生产线大幅度提高产量和降低能耗提供了技术保障。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700950。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17131828kcal，而且灰尘大，污染严重3。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100150，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。 2配料方案的确定2.1熟料热耗的确定 水泥厂中影响熟料热耗的因素很多，国内系统热耗较高的主要原因是：结皮堵塞现象严重，还有设备故障比较频繁，从而导致窑的运转率不高。而国外水泥厂家通过采用低阻高效的多级预热系统，以及新型篦式冷却机和多通道喷煤管等先进工艺，降低了水泥生产的熟料热耗。根据新型干法水泥厂工艺设计手册，见表2-1表 2-1 国内部分预分解窑的规格和特性厂名设计能力（t/d）设计热耗（kJ/kg熟料）回转窑规格（m）分解炉型式分解炉规格（m）冀东40003308NSF宁国40003429MFC由上表可以看出，熟料烧成过程所消耗的实际热量与煅烧全过程有关，除涉及到原料、燃料性质和回转窑（包括分解窑）外、还与废气回收装置有关（各类预热器和余热锅炉、余热烘干等）和熟料余热回收装置（各类冷却机）等有关。结合水泥厂设计规范的相关要求后，综合考虑确定热耗为3300kJ/kg。2.2熟料率值的确定表2-2国内外预分解窑熟料率值、矿物组成范围生产统计率值范围矿物组成国内国外率值国内设计规范新型干法水泥技术C3S%546165KH0.870.910.860.900.880.91C2S%172313SM2.502.702.402.802.402.70C3A%798IM1.401.801.401.901.41.80C4AF%91110我国硅酸盐工业一般采用“两高一中”的配料方案 注：习惯提法，高饱和比（KH=0.940.02）、中饱和比（KH=0.900.02），高硅酸率（SM=2.42.8）、中硅酸率值（SM=2.02.3）、低硅酸率值（SM=1.61.9），高铝氧率（IM=1.41.6）、低铝氧率（IM=1.01.3）。参见表2-3：表2-3窑型与率值的范围、矿物组成范围窑型KHSMIMC3S%C2S%C3A%C4AF%湿法窑0.880.921.92.51.01.8515916245111117干法窑0.860.892.02.351.01.6466719286111118预分解窑0.870.922.22.61.31.8142814287101012预分解窑推荐值0.882.51.60适宜范围0.860.902.402.801.401.90查新型干法水泥生产工艺设计手册 新型干法水泥生产的熟料率值一般控制在：KH=0.900.02，SM=2.60.1，IM=1.40.1。综上所述，最终率值的确定如下：KH=0.900.01，SM=2.50.1，IM=1.40.1。2.3熟料标号的确定熟料标号是以其28天抗压强度值来划分等级的。生产42.5级粉煤灰水泥要求熟料标号大于42.5R，但工厂不能等到28天强度结果出来后再决定混合材掺量、粉磨细度等生产控制指标。因此，迅速而准确地查知熟料强度情况，对生产厂无疑具有重要的实用价值。众所周知，水泥熟料是由SiO2 ,Al203、Fe203、CaO等主要氧化物， 按一定比例化合而成的多矿物集合体。一般用C3S、C2S、C3A、C4AF、f-CaO等来表示。作为熟料组成主体的这些矿物，它们与熟料率有如下关系： KH= SM= IM=+0.6383 将式 ( +1)整理，得：L=图2-1 熟料28d抗压强度与L值相关图2.4石膏加入量、混合材加入量的确定2.4.1混合材加入量的确定国家标准（GB1752007）对粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰加入量有明确的规定：在粉煤灰硅酸盐水泥中，粉煤灰掺入量为20%40%。综合考虑，确定粉煤灰的加入量为30%。2.4.2石膏加入量的确定适当加入石膏，是生产水泥的重要措施之一，这可保证在水泥硬化之前形成足够的钙矾石，有利于水泥强度的发展。粉煤灰硅酸盐水泥中的三氧化硫含量不能超过3%，因此确定石膏的加入量为4%。根据石膏的化学成分，石膏中的三氧化硫含量为42.10%。则加入石膏后水泥中的三氧化硫含量为1.68%，符合普通硅酸盐水泥的指标。3物料平衡计算3.1配料计算3.1.1原料及燃料化学成分表3-1 原料化学成分(%)原料烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3W石灰石42.86.5.371.410.8848.531.972.10炉渣0.164.0416.4720.9336.2111.602.88矿渣1.3028.7720.8920.8932.5411.8612.54砂岩1.2691.083.581.620.590.3615.41煤灰45.2836.988.356.123.27粉煤灰3.9349.3531.844.4724.620.958.00无水石膏3.541.4212.512.881.2332.3542.102.00表3-2煤的工业分析（%）名称Fc.ar/%V.ar/%A.ar/%M.ar/%Qnet.ar/(kJ/kg)烟煤57.2917.6423.421.6522283.13无烟煤79.914.6014.441.0525576.80表3-3生产损失名称石膏矿渣生料水泥生产损失(%)38533.1.2煤灰掺入量熟料热耗q=3300kJ/kg熟料根据公式求得： 式中：熟料中煤灰掺入量(%)； 单位熟料热耗(kJ/kg熟料)；煤的应用基低热值(kJ/kg煤)； S 煤灰掺入量(%)； Qy煤耗(kJ/kg熟料)。3.1.3计算干燥原料的配合比设定干燥物料的配合比为：石灰石84%、炉渣5%、矿渣1.5%、砂岩9.5%，以此计算生料的化学成分，如表3.5所示表3-5 生料的化学成分原料配合比（%）烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaO石灰石8436.00 4.511.180.7440.77炉渣50.010.200.821.051.81矿渣1.50.020.430.310.130.49砂岩9.50.128.650.340.150.06生料10036.1513.802.662.2543.12灼烧生料21.614.173.5267.533.1.4熟料的化学成分煤灰掺入量3.47%，则灼烧生料配合比为100%3.47%=96.53%。按此计算的熟料的化学成分，如表3-6所示表3-6 熟料的化学成分原料配合比（%）SiO2Al2O3Fe2O3CaO灼烧生料96.5321.614.173.5267.53煤灰3.471.571.280.290.21熟料10023.185.453.8167.743.1.5熟料率值的计算熟料的率值计算如下：0.8852.51.43计算的率值KH=0.885，SM=2.50，IM=1.43在设定的范围之内，所以配比合适。3.1.6熟料矿物组成C3S=3.8(3KH2)SiO2=3.8(30.8852)23.18%=57.69%C2S=8.60(1KH)SiO2=8.60(10.885)23.18%=22.92 %C3A=2.65(A2O30.64Fe2O3)=2.65(5.450.643.81)=8.22%C4AF=3.04Fe2O3=3.043.81=11.58%则 L= =6.723.1.7计算湿物料的配合比原料的水分为：石灰石为2.10%，炉渣为2.88%，矿渣为12.54%，砂岩为15.41%，则湿原料质量配合比为：湿石灰石=湿炉渣=湿矿渣=湿砂岩=将上述质量比换算成百分比：湿石灰石=湿炉渣=湿矿渣=湿砂岩=3.2物料平衡计算3.2.1窑产量的标定和生产能力3.2.1.1窑产量的标定 窑的产量是水泥工厂设计中一个重要的工艺指标，它是确定工厂生产规模、物料消耗量和全厂设备选型的依据。目前，对窑的产量，一般采用经验公式计算。本设计采用如下经验公式计算：式中：Di回转窑的内径，m；L回转窑的有效长度，m。为保留增产余地，选型时一般比保证产量高10%左右，所以本设计标定窑的产量为4300 t/d，则窑的小时产量为179.2 t/h。3.1.1.2生产能力的计算熟料小时产Qh= n Qh,l=1(t/h)式中： n窑的台数；Qh,l所选窑的标定台时产量t/(台h)。熟料日产量Qd =24 Qh=24179.2=4300(t/d)熟料周产量Qw=168 Qh =168179.2=30100(t/周)水泥小时产量Gh= Qh= (t/h)式中： p水泥的生产损失,3%；d水泥中石膏的掺入量,(%)；e水泥中粉煤灰的掺入量,(%)。水泥日产量Gd =24 Gh=24263.4=6321.6(t/d)水泥周产量Gw =168 Gh=168263.4=44251.2(t/周)3.2.2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：=（t/t熟料）式中： 干生料理论消耗量（t/t熟料）； l 干生料的烧失量（%）； s煤灰掺入量，以熟料百分数表示（%）。煤灰掺入量s可按下式计算：（2）考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料消耗定额（t/t熟料）式中： K生干生料消耗定额（t/t熟料）；P生生料的生产损失（%）。（3）各种干原料消耗定额K原=K生x式中： K原各种干原料的消耗定额（t/t熟料）；K生干生料消耗定额（t/t熟料）；x干生料中该原料的配合比（%）。K石灰石=K生x石灰石=1.16284%=0.976（t/t熟料）K炉渣=K生x炉渣=1.1625%=0.058（t/t熟料）K矿渣=K生x矿渣=1.1621.5%=0.017（t/t熟料）K砂岩=K生x砂岩=1.1629.5%=0.110（t/t熟料）(4)干石膏消耗定额 Kd=（kg/kg熟料）式中： Kd干石膏的消耗定额（kg/kg熟料）；Pd石膏的生产损失（%）。(5)干混合材（粉煤灰）消耗定额 Ke=（kg/kg熟料）式中： Ke干粉煤灰的消耗定额（kg/kg熟料）；Pe粉煤灰的生产损失（%）。(6)烧成用干煤消耗定额 Q=(Q+25W)=(22283.13+251.65) =22698.91（kJ/kg干煤） Kf1=（kg/kg熟料）式中： Kf烧成用干煤消耗定额（kg/kg熟料）；q熟料烧成热耗（kg/kg熟料）；干煤低位热值（kg/kg熟料）；Pf煤的生产损失（%），一般取3%；Q煤的应用基低位发热量（kg/kg熟料）；W煤的水分。(7)湿物料消耗定额： K湿=式中： W0物料天然含水量（%）；K湿石灰石=（t/t熟料）K湿炉渣=（t/t熟料）K湿砂岩=（t/t熟料）K湿矿渣=（t/t熟料）K湿石膏=（t/t熟料）K湿混合材=（t/t熟料）K f湿煤=（t/t熟料）（8）物料平衡表表3-7 物料平衡表消耗定额t/t熟料物料平衡表(t)干料含天然水分料干料含天然水分料小时日周小时日周石灰石0.9760.997174.904197.6029383.20178.664287.930015.28炉渣0.0580.06010.40249.601747.2010.75258.051806.34矿渣0.1100.13019.71473.043311.2823.30559.103913.73砂岩0.0170.0193.0573.20512.403.4081.72572.01生料1.1611.206208.054993.2034952.40石膏0.0620.06311.11266.641866.4811.29270.951896.65粉煤灰0.4690.51084.042016.9614118.7291.392193.4115353.86熟料179.204300.0030100.00水泥263.406321.6044251.20烧成用煤0.1500.15326.88645.124515.8427.42658.024606.164全厂工艺流程的确定以及主机设备选型和储库堆场计算4.1流程论述4.1.1石灰石、石膏、煤的破碎工艺由于石灰石、石膏、煤进厂后都成块状，所以必须先经过破碎，使之块度达到各工段的要求。其中石灰石破碎采用单转子锤式破碎机，原料进厂破碎后用皮带运到石灰石预均化堆场进行均化。石膏和煤同样采用单转子锤式破碎机，由于破碎机种类一样，这样选择设备，有利于设备的维修和维护。4.1.2石灰石、煤的预均化措施水泥生料化学成分的均齐性，不仅直接影响熟料质量，而且对窑的产量、热耗、运转周期及窑用耐火材料的消耗都有很大影响。这种影响对新型干法水泥生产尤为突出，因此新型干法水泥生产都采用预均化措施。原料预均化的意义主要表现在以下几个方面：（1）有利于稳定入窑生料成分的稳定。保证均衡稳定生产，对于提高产品质量及生产率，降低能耗，长期安全运转起着重要作用。我国是一个产煤大国，水泥生产几乎全部以煤为燃料，而煤质差别大、波动大，如果不采用预均化措施，很难稳定生产。（2）有利于扩大资源利用范围。对石灰石矿产资源采用高低品位搭配使用，有利于扩大资源利用范围。（3）有利于利用矿山夹层废石，扩大矿山使用年限，提高经济效益。（4）满足矿山储存及均化双重要求，节约建设投资。现代大型水泥厂大多采用矩形预均化堆场，而且矩形堆场有利于工厂扩建，综合以上考虑，本设计采用矩形预均化堆场。4.1.3生料制备系统（1）生料制备系统目前按设备分为立磨和球磨。立磨与球磨相比，具有以下优点：由于立磨属厚床粉磨，粉磨方式合理，并且磨内气流可将磨细的物料及时带出，避免了过粉碎现象，故粉磨效率高，能耗较低。整个粉磨系统电耗可降低10%30%，其降低值随原料的水分增加而增加，而且它将破碎、粉磨、烘干、分级等工序集中为一体，大大简化了生产流程和设备台数。允许入磨物料粒度较大，一般可达磨辊直径的5%，大型磨入磨物料粒度可高达100150mm，因而可省略第二段破碎，节约投资。入磨热风从环缝中进入，风速可高达80m/s以上，磨内通风截面也大，阻力小，通风能力强，烘干效率高。利用窑尾低温废气可烘干8%水分的物料，如采用热风炉烘干可烘干15%20%水分的物料。物料在磨内停留时间短，仅24min（球磨1520min），故生产调节反应快，易于对生料成分及细度调节控制，也便于实现操作自动化。金属消耗省，检修时间少，不需要清球，设备运转率可高达95%以上。磨机结构合理，整体密闭好（漏风可降到10%以内），扬尘少，噪音低，有利于环境保护。设备布置紧凑，建筑空间小，且可以露天布置，投资低。（2） 立磨工艺流程介绍 石灰石经石灰石取料机取料后,通过胶带送入石灰石调配仓；粘土、砂岩、铁质原料储 存联合储库，经两台行车抓至粘土调配仓、砂岩调配仓、铁质原料调配仓，各调配仓通过板喂机、皮带秤按给定比例送入辅助原料皮带输送至入磨皮带。石灰石调配仓通过板式给料机、定量喂料机喂入入磨皮带。各原料经过入磨皮带混合后通过回转阀喂入磨内。入磨皮带上设有除铁器和金属探测仪，当金属探测仪探测到物料中大块金属件时，打至废料仓。 入磨物料经磨辊研磨后，随着入磨热风一起进入选粉机，经选粉机分级筛选，粗物料回到磨内重新粉磨，生料出选粉机进入四旋风筒组，经四旋风筒组收尘后通过主路入库斜槽 进入入库斗提，经入库斗提输送至均化库；经四旋风筒收尘后的剩余生料通过窑尾电收尘 再次收尘，收集的生料通过旁路拉链机输送至入库斗提或入窑斗提；从磨内刮板腔吐出的物料，通过振动给料机、吐渣斗提输送至入磨皮带，可以随新原料一起入磨，也可进入废料仓储存后通过废料仓下皮带机再次入吐渣斗提或外排。 窑尾预热器的热废气通过高温风机抽吸后，通过增湿塔增湿后进入立磨作为烘干热源，也可不经过增湿塔直接进入立磨。增湿塔收集的回灰经过拉链机进入生料旁路拉链机。 旋风筒组排出的废气，通过立磨循环风机进入窑尾电收尘，也可通过循环风管再次入磨；窑尾电收尘排出的废气通过窑尾主排风机抽吸进入窑尾烟囱排入大气。本设计采用立磨加球磨闭路系统，综合利用两种磨机的优点，生产出的产品细度高，质量好，能耗低。4.1.4生料粉均化系统在水泥工业生料制备过程的“均化链”中，生料均化是最重要的环节。在生料制备四个主要链环中，生料均化年平均均化周期较短，均化效果良好，又是生料入窑前的最后一个均化环节，其重要地位十分显著。在新型干法水泥生产中，生料均化能够保证生产均衡稳定的进行，在生料均化中占有重要地位。生料均化库主要有两类，间歇式生料均化库、连续式生料均化库。考虑到连续生产，本设计采用连续式生料均化库。4.1.5煤粉制备系统制备煤粉所用的设备，目前大都采用烘干磨，主要有风扫球磨、辊式磨和风扇磨三种。在水泥厂中使用辊式磨和风扫球磨。其中立磨有占地面积小、节约能耗、生产操作灵活、细度易于调节等优点。所以本设计采用立磨系统。都是采用立磨制备，煤粉工艺流程同4.1.3中立磨工艺流程相似。4.1.6熟料烧成系统的选择图4-1 预分解窑流程本设计采用预分解窑，预分解技术的特点是在预热器和窑之间增设分解炉，在分解炉中加入占总用量5060%的燃料，使燃料燃烧的过程与生料的预热和分解过程，在悬浮状态或沸腾状态下迅速地进行，入窑的生料分解率可达90%左右，因此窑的热负荷大为减轻，而产量却成倍增长。其基本流程如图4-1：4.1.7水泥制备系统水泥粉磨工艺流程大体上可以分为开路流程和闭路流程两种，各有利弊，其中闭路系统又可分为多种不同的子类。在水泥粉磨中，开路系统主要应用在管磨机上，广泛使用高细管磨机。由于开路系统中往往过分磨现象严重，且水泥温度超标的问题，因而从节能的角度考虑，闭路系统受到推崇。在目前的流程组合上，总的来说，人们一方面希望得到简单的工艺流程，但是由于简单的流程又不能最大可能地降低单位成本和提高产品质量，因而人们往往不得不在简化流程和提高效益中寻求最佳的平衡。这也形成了目前粉磨系统发展的两个方面：一是寻求单一的粉磨设备以尽可能地简化流程，节省投资，并在此基础上降低粉磨能耗，如各类高细磨的开发以及发展立磨、辊压机终粉磨系统；二是在现有的粉磨设备的基础上开发出能够尽可能降低粉磨能耗的粉磨流程，如各种预粉磨、联合粉磨系统。本次设计选用带O-Sepa选粉机的立磨加球磨闭路系统。下面介绍一下O-Sepa选粉机的工作原理及工艺流程：先将待选物料由上部的两个进料口喂入选粉机内，通过撒料盘、缓冲板充分分散开，落入选粉区。选粉气流大部分来自磨机，通过切向一次风进口和二次风进口进入，经导向叶片水平进入选粉区。在选粉机内由垂直叶片和水平叶片组成的笼子，回转时使内外压差在整个选粉区高度上下维持一定，从而使气流稳定均匀，为精确选粉创造了良好的条件。物料自上而下，为每个颗粒提供了多次重复分选的机会，而且每次分选都是在精确的离心力和水平风力的平衡条件下进行。细粉从外向内克服了边壁效应的不利影响。由于选粉距离延长，最后落入锥体部分的颗粒又经过三次风再次风选，选粉效率大为提高。4.1.8水泥库及包装系统的确定水泥库的圆库型式较多，主要区别在于库低的形状不同。水泥厂采用圆库储存物料时，圆库的直径规格不宜太多，采用库群布置时，库的高度和直径尽可能的统一。本设计为底部带减压仓的圆库1840m，库容量为9800t，6个。水泥发运系统包括水泥散装系统和水泥包装系统。水泥散装是水泥供应和运输方面的重大改革，是发展水泥发展生产、厉行增产节约的重大措施，也是水泥发运系统的发展方向。在选择水泥发运系统时，应尽量考虑采用水泥散装。目前水泥包装机可分两大类，一类是固定式包装机，一类是回转式包装机。我国固定式包装机有单嘴、二嘴、四嘴。其包装能力分别为1520、30、60t/h 。这类包装机劳动条件差，粉尘浓度大、包装能力低，主要用于小型水泥厂及一些较老的中型水泥厂。我国回转式包装机有6、10、14嘴等数种，其包装能力分别为4053、85、96t/h 。本设计包装机采用回转式12嘴包装机，包装能力220t/h 。4.2主机设备选型、储库堆场计算4.2.1各种主机小时产量表4-1 水泥厂主机每周运转小时数主机名称每日运转时间（h/日）每周运转时间（h/周）成产周期（日/周）生产班制石灰石破碎机6736426每日一班，每班67小时121472846每日两班，每班67小时生料磨221547窑241687煤磨221547241687水泥磨22154回转烘干机22154包装机6736426每日一班，每班67小时121472846每日两班，每班67小时6742497每日一班，每班67小时121484987每日两班，每班67小时要求主机的小时产量计算公式为: GH= GH要求主机小时产量（t/h） Gw物料周平衡量（t/周） H 主机每周运转小时数（注：物料周平衡量来自物料平衡表）(1)石灰石破碎机预设石灰石破碎机的周运转小时数H：由表4-1选择H=626=72h GH= t/h 参考峨胜水泥厂设备选型，选用PC-241524001500mm冲击式破碎机，设计台时产量为300500，标定产量为450。石灰石破碎机的台数： 式中：n主机台数；Gh要求主机小时产量t/h；Gh =GHGh,1主机标定台时产量t/h。, 所以选一台破碎机。石灰石破碎机的每周实际运转小时数：式中：H0主机每周实际运转小时数；H预设主机的周运转小时数。 (2)石膏破碎机 预设石膏破碎机的周运转小时数H：由表4-1选择H=616=36h要求主机的小时产量计算公式为: GH= = t/h 参考新型干法水泥厂工艺设计手册第67页表4-11，选用XP-2501200mm颚式破碎机，设计台时产量为4085，标定产量为60。石膏破碎机的台数： , 选一台破碎机。石膏破碎机的每周实际运转小时数： (3)生料磨 预设生料磨的周运转小时数H：由表4-1选择H=227=154h要求主机的小时产量计算公式为: GH= = 参考冀东水泥设备选型，选用MLS4230立磨，设计台时产量为330，标定产量为330。生料磨的台数： , 选一台生料磨。生料磨机机的每周实际运转小时数： （4）煤磨预设煤磨的周运转小时数H：由表4-1选择H=168h要求主机的小时产量计算公式为: GH= = 参考冀东设备选型，选用MPF2217立磨，设计台时产量为45，标定产量为40。煤磨的台数： , 选一台煤磨。煤磨的每周实际运转小时数： (5) 水泥磨 预设水泥磨的周运转小时数H：由表4-1选择H=154h要求主机的小时产量计算公式为: GH= = 参考峨胜水泥一线，选用两套带O-Sepa N2000选粉机的闭路球磨机粉磨系统，水泥磨4.213m，设计台时产量为155，标定产量为150。水泥磨的台数： , 所以需要选2台水泥磨。水泥磨机的每周实际运转小时数： (6)包装机 预设包装机机的周运转小时数H：由表4-1选择H=716=42h要求主机的小时产量计算公式为: GH= 因为设计20%出厂，所以Gw =44251.220%=8850.24t GH=参考新型干法水泥厂工艺设计手册第441页表10-1，选用德国Haver&Boecker Rs回转式12嘴包装机，台时产量为220，标定产量为220。包装机的台数： , 选1台包装机。包装机的每周实际运转小时数： 4.2.2主机平衡表如图表4-2主机名称主机型号规 格主机产量（）标定产量（）主机数(台)要求主机小时产量（）主机生产能力（）每周实际运转小时数（h）石灰石破碎机PC-2415 24001500mm3005004501416.8830050066.7石膏破碎机XP-2501200mm408580151408531.61生料磨MLS4230立磨3303301226.96330105.91煤磨MPF2217立磨4545127.4245115.16回转窑4.774m184.4184.41179.2184.4163.24水泥磨4.213m1551502287.35300147.5包装机回转式12嘴2202201210.7222040.234.2.3全厂堆场、储库计算(1)物料的储存期某物料的储存量所能满足工厂生产需要的天数，称为该物料的储存期。各种物料存期的确定，需要考虑到许多因素。物料储存期的长短应适当，过长则会增加基建投资和经营费用，过短将影响生产。水泥厂各种物料的最低储存期如下表：表4-3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砂岩107粘土107石膏3020煤1010生料粉24硫酸渣1020熟料57氧化铁皮屑3010水泥77(2)预均化堆场的设计石灰石预均化堆场预设石灰石储存天数为：6d 石灰石日消耗量G1=4287.9t/d(来自物料平衡表)石灰石储存量G2=4287.96=25121.4t查得：石灰石=1.45，石灰石=30根据厂区面积、总平面图布置，确定料堆底边宽度B。如选B=30m，则料堆的底边长度：采用棚室人字型设计，一般料堆边缘与围墙有3m左右过道，所以确定堆场长140m，宽35m。 煤预均化堆场预设煤预均化堆场的煤的储存期为：5d煤的日消耗量G1=658.02t/d煤储存量G2=658.025=3290.1t查得：块煤=0.9，块煤=27根据厂区面积、总平面图布置，煤的预均化堆场有两个料堆，每个料堆储存量1645.05t。确定料堆底边宽度B，选B=30m，则料堆的高度和底边长度为：采用棚室人字型设计，一般料堆边缘与围墙有3m左右过道，所以确定堆场长70m，宽20m。炉渣预均化堆场的计算由物料平衡表中得到日消耗炉渣量G1=258.02t/d, 预设炉渣堆场的储存期10d，得粘土堆场的储存量：Q=258.0210=2580.2t。查得：炉渣=0.7，炉渣=45根据厂区面积、总平面图布置，确定料堆底边宽度B。如选B=20m，则料堆的底边长度： 矿渣预均化堆场的计算由物料平衡表中得到日消耗矿渣量G1=559.10t/d, 预设矿渣堆场的储存期13d，得矿渣堆场的储存量：Q=559.10