日产5000吨水泥熟料水泥厂生料粉磨系统设计

摘要本次设计的任务是日产5000吨水泥熟料水泥厂生料粉磨系统工艺设计。近年来随着我国装备制造业技术水平和生产能力的不断提高，水泥生产线的规模大型化已渐成趋势。从国内外诸多水泥厂建设过程的经历来看，主机选型特别是生料磨的选型合理与否是影响项目投资，工程进度和投产后经济效益的重要因素。目前国内采用的生料磨系统主要有球磨烘干兼粉磨，立磨和辊压机终粉磨这三种系统。粉磨效率低，能耗大是球磨机系统的缺点。辊压机系统在粒度级配，操作维修等方面有缺陷。而立磨在粉磨和烘干能力，能耗及喂料粒度等方面性能都很优越。所以立式磨属当代水泥工业原料粉磨系统的首选。基于物料平衡计算和设备选型计算，此次设计选择了产量为400t/h的MLS4531立磨。关键字：工艺设计 生料粉磨系统 立磨系统 物料平衡 设备选型AbstractThe design of the task is to produce 5,000 tons of cement clinker on cement raw material grinding system process design.As Chinas equipment manufacturing industry in recent years, technological level and production capacity continues to improve, large scale cement production line technology has become the trend. The process of building a lot of cement from foreign experience point of view, the host selection in particular the selection of raw mill is reasonable or not is the impact of project investment, project progress and put into operation an important factor in economic. At present, raw mill system used in the main drying and grinding ball mill, vertical mill and roller press finish grinding these three systems. Grinding efficiency is low, energy consumption is the ball mill system shortcomings. Roller press system in the particle size, operation and maintenance and so flawed. Standing mill in grinding and drying capacity, energy consumption and feed particle size, etc. are all excellent performance. So are modern cement vertical mill grinding system of choice for industrial raw materials. Based on material balance calculations and equipment sizing, the design options of the output of 400t / h of MLS4531 vertical mill.Keyword：Process Design Raw material grinding system Roller mill system Material balance Equipment Selection目录摘要IAbstract前言1第一章 总述61.1 设计任务：日产5000吨水泥熟料水泥厂生料粉磨系统工艺设计61.2 生产所需原材料分析：61.3新型干法水泥生产工艺流程：61.3.1新型干法水泥生产工艺流程简述61.3.2工艺流程简述9第二章 配料及配料平衡计算122.1基本条件：122.2假设原料配比122.3计算白生料化学成分122.4 计算灼烧基生料化学成分132.5 计算熟料标准煤耗132.6 计算煤灰掺入量132.7 计算熟料化学成分（%）132.8 计算率值132.9 计算熟料料耗142.10计算实物煤耗142.11 计算干基实际消耗定额142.12 计算湿基实际消耗定额142.13计算湿物料配合比142.14根据以上内容编制物料平衡表如下：15第三章 总平面布置163.1总平面布置16第四章 重点车间设计17生料粉磨车间设计174.1 生料粉磨184.1.1 生料粉磨的意义184.1.2 粉磨的基本原理18第五章 主机设备选型计算195.1石灰石破碎系统195.2生料磨系统205.3 收尘系统225.3.1 旋风收尘器225.3.2 电收尘器235.3.3 增湿塔255.4 输送设备265.4.1 带式输送机265.4.2螺旋输送机275.4.3 斗式提升机275.4.4空气输送斜槽285.4.5链式输送机295.5 主机能力平衡表30结束语31致谢32参考文献33前言本设计的课题是：日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法生产线生料磨系统工艺设计。本次设计的主要内容是日产5000吨水泥熟料水泥厂配料设计、物料平衡计算；水泥厂设备选型计算和主机生产能力平衡计算；水泥厂生料磨系统工艺设计说明书的编制；水泥厂工艺流程图及生料磨系统工艺布置图设计，因此有必要对生料磨系统及其发展进行了解。本设计的目的和意义为培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能，提高分析、解决实际问题能力；提高查阅文献和收集资料的能力，计算机技术和外语应用能力；使学生系统而又熟练地掌握水泥厂工艺流程，具有进行水泥厂主要车间初步设计计算、编写设计说明书等工作能力；进而培养学生创新精神和实践能力，为今后的实际工作打基础。因本设计为日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法生产线生料磨系统工艺设计，所以重点介绍关于日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法生产线生料磨系统。近年来随着我国装备制造业技术水平和生产能力的不断提高，水泥生产线的规模大型化已渐成趋势。从国内外诸多水泥厂建设过程的经历来看，主机选型特别是生料磨的选型合理与否是影响项目投资，工程进度和投产后经济效益的重要因素。在出口国外的水泥项目中，以中大型水泥生产线为主。在设备选型时，合理选择各系统的主机，降低项目投资，可提升我国对外水泥单位的竞争力。水泥厂项目因地区不同，各自的自然条件也有差别，生料粉磨系统方案选择也不尽相同。在当代水泥工业生料粉磨装备的选择中，球磨系统已明显减少，现在仅剩的一个使用范围就是水泥粉磨了，即使在这个范围内球磨的选用已缩减到50%（国际）和70%（国内），下降的趋势仍在继续。立式磨属当代水泥工业原料粉磨系统的首选，国际上多年的实践足以佐证。经过近一个世纪的发展，立式磨技术已经十分成熟。特别是六十年代以来，随着窑外分解技术的诞生并向大型化发展，立式磨在国内外水泥工业中得到了广泛应用，其技术水平得到了进一步的提高和完善。国内外十多家公司相继研制了各种类型的立式磨，均取得了成功。在国外，德国LOESCHE公司研制了LM立式磨、Pfeiffer公司研制了MPS立式磨、Krupp Polysius公司研制了RM立式磨、丹麦F.L.Smith公司研制了Atox立式磨；日本宇部公司生产引进德国LOESCHE公司技术，生产UB-LM立式磨.。德国LOESCHE公司目前正在制造LM69.40立式磨，主机装机容量为7000Kw，产量可达1200吨/时，将用于印度与日产10000吨熟料的水泥生产线配套粉磨水泥原料，是世界上最大的立式磨。而国内几种国产大型立式磨分别为1：HRM型立式磨：HRM型立式磨立式磨是合肥水泥研究设计院研制的能广泛用于建材、冶金、电力、化工、非矿等行业粉磨各种非金属物料的高效节能的烘干兼粉磨设备，首台HRM1250立式磨于1989年用于安徽省蒙城县水泥厂，2008年10月，中国最大的立式磨HRM4800立式磨在浙江虎山集团5000吨/日水泥熟料生产线上投入运行；2.TRM型立式磨与LGM型立式磨：TRM型立式磨和LGM型立式磨的结构与LM型立式磨相同。TRM型立式磨是天津水泥工业设计研究院研制的立式磨。与日产5000吨水泥熟料生产线配套粉磨原料的TRM53.40立式磨于2008年9月投入运行；3.MLS（MPS）型立式磨：MPS型立式磨是沈阳重型机器厂引进德国非凡公司于一九八五年十二月从西德PFEIFFER公司引进技术生产的立式磨。合同规定转让八种规格产品的全部设计、制造和检验技术，以及试验选型用MPS磨机全套试验室设备，以满足700t/d、1000t/d、2000 t/d水泥厂需要。 由于合同已经到期，沈阳重型机器厂将该立式磨产品改为MLS型立式磨，并开发设计了MLS3626、MLS3626加强型以及MLS4531原料立式磨，分别与2500t/d、3000 t/d和5000 t/d水泥熟料生产线配套粉磨原料。国产立式磨存在问题及其解决方案：通过几台与5000t/d水泥熟料生产线配套的大型立式磨配国产减速机的使用情况证明：国产立式磨及减速机设计、制造技术基本成熟，能够满足5000t/d水泥熟料生产线的需要，供货周期较短、价格较低。进口立式磨供货周期长、价格昂贵（比国产减速机贵50%以上），且国内以前进口的立式磨减速机在使用35年后也先后出现故障，维修周期长、更换配件费用高且难以及时到货，使整条生产线停产数月的情况也时有发生；所以建议国内生产线优先选用国产立式磨及减速机。本设计的指导思想和设计路线：我国水泥工业立式磨的选用率也在不断提高之中。因此我国应加紧自主创新大型生料磨（5000t/d线）的研制、改进与完善，确保其可靠性，提高国产大型立磨的市场竞争力。此次设计为日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法生产线生料磨系统工艺设计，经过慎重考虑，生料磨系统首选确定为国产立式磨，相应的几种国产大型立式磨分别为HRM型立式磨、 TRM型立式磨与LGM型立式磨、MLS（MPS）型立式磨；HRM型立式磨的磨盘为盘形、磨辊为轮胎形，组成合理的研磨区域，粉磨效率高、电耗低。磨辊可以翻出机外检修，辊套可以翻面使用，能延长使用寿命，有防止磨辊辊套与磨盘衬板直接接触的限位装置，能避免磨机运行时因断料引起的剧烈振动。磨辊轴承采用稀油循环强制润滑、在机外自然密封，轴承能得到良好的润滑和冷却，大大提高了轴承的使用寿命。磨辊横轴采用滚动轴承支撑，可免维护。加压油缸设计为快速拆分结构，维护、检修十分方便。HRM4800立式磨每只磨辊采用双油缸加压，减小了油缸直径，增加了油缸的可靠性。分离器为动静态高效分离器，选粉效率高、阻力小。到目前为止HRM型立式磨已经生产600多台套，而且正以100台套/年的速度高速增长。不仅能够用于粉磨水泥原料，而且能够用于磨煤、矿渣、非矿等各种非金属物料，共有水泥原料磨、煤磨、矿渣/水泥磨和非矿超细磨四个系列、三十多种规格的产品，广泛用于建材、化工、电力、冶金、非矿等行业，并出口到巴基斯坦、土耳其、埃及、印度、越南、阿尔及尼亚、阿联酋等国家；HRM4800立式磨研磨区域中径为Ø4800，研磨区域外径为Ø5600，磨盘外径为 Ø6100。在粉磨原料易磨性Bond指数为15.2kWh/t的难磨物料情况下，产量仍然达到了450t/h，系统粉磨电耗为13.5kWh/t。HRM4800立式磨是按照与日产50007000吨水泥熟料生产线配套粉磨原料而设计的，只需配备不同的减速机与电机，就能满足不同水泥生产线的需要，是目前我国最大的立式磨；TRM型立式磨和LGM型立式磨主要特点与德国LOESCHE 磨相同，其磨盘为平盘、磨辊为锥台型，磨辊能翻出机外检修，分离器也为动静态分离器。其特点是磨盘转速较快，因而与其他型式的立式磨相比，在规格相同条件下，产量较高，而在同样能力的条件下，规格较小，设备重量较轻，能适应于风扫式和部分物料外循环系统；MLS（MPS）型立式磨MPS型立式磨研磨区域为环槽型、磨辊为轮胎型、辊套为分瓣型结构，每台磨有3个磨辊，由液压缸通过压力框架对3个磨辊加压，而其中MLS4531立式辊磨被原国家经贸委列为国家重点新产品，该机采用了国产新技术、新结构，增强了设备运行的可靠性；增加了磨辊测温装置，起到监测磨辊内轴承温度的变化、保护磨辊轴承的作用；分离器传动采用变频电机驱动，主动、静态分离器代替了动态分离器，提高了设备的选粉能力和选粉效率；进料口及喷口环处衬板采用了特殊耐磨材质，延长了磨机的使用寿命，提高了运转率。经鉴定委员会专家评审一致认为：MLS4531立式辊磨机结构设计合理、配置先进，粉磨效率高、烘干能力强、粉磨电耗低，允许入磨粒度大、流程简单、电气控制系统先进，自动化水平高，噪音低、环保节能效果好，设备运行可靠、维修费用低，满足了新型干法水泥生产大型化的要求，填补了我国大型立式辊磨机的空白，其主要性能指标达到了当代国际同类产品先进水平，性能价格比优于国外产品，可以替代进口。对应课题日产5000吨水泥熟料水泥厂新型干法生产线生料磨系统的几种立式磨分别为HRM4800、 TRM53.40、 MLS453，其中HRM4800立式磨2008年10月在浙江虎山集团5000吨/日水泥熟料生产线上投入运行，主要技术经济指标达到了国际同类产品先进水平，而TRM53.40立式磨于2008年9月投入运行。MLS453立式磨在芜湖白马山海螺水泥厂投产。所以，从性能可靠，技术先进，经济实用，节能降耗,以及地理位置各方面考虑，在确保设备运行稳妥可靠,确保产品质量和环保水平的前提下，本设计初步选型方案定位为MLS453立式磨，该型号辊磨的性能参数为：生产能力: 400t/h, 入磨粒度: 90%5确定磨机台数N班数M根据台时产量和要求的主机小时产量N=1M=3N=1M=36综合分析、比较参照国内磨机使用情况，MLS在国产设备中价格较低，运行结果良好，综合考虑选择方案7结论通过以上综合比较决定采用方案表5.3 MLS4531 立式磨技术性能参数磨机型号MLS4531入磨物料粒度mm110入磨物料综合水分%小于12%产量t/h360-400产品细度(R0.08)%12%产品水分%小于0.5%出磨风温90磨盘最大外径mm5850磨辊直径mm3150出磨风量m3/h磨辊数量3个磨盘转速r/min21.6主减速机型号FlenderKMP710主电机功率kW36005.3 收尘系统5.3.1 旋风收尘器收尘器是一种应用比较广泛的除尘设备。分类有袋式收尘器、脉冲袋式收尘器、电收尘器，旋风收尘器。粉磨选用辊式磨导致磨的出口风量比较大，一所以选用旋风收尘器。同时由磨机排风量，计算出筒径大小，由此确定旋风筒的型号。表5.5 旋风收尘器选型计算序号项目单位计算公式及依据计算结果1进入旋风收尘器的气体性质磨机通风量Qmm3/h表5.4磨机出口处气温T190进入旋风筒气温T285进入收尘器气流量QJm3/h实际进入收尘器气流量Qm3/h2选择收尘器型号、规格、名称组合式旋风收尘器XLT/A4旋风收尘器直径D0mmD0=(QV/2826vp)0.55000.02653除尘器处理风量QVm3/h筒体截面平均速度vpm/s一般vp=2.54.0 m/s33选择旋风收尘器直径Dmm56004需用旋风筒个数N个4风速m/s16.13处理风量m3/h过滤风压Pa995收尘效率%90循环风机型号SL5-2*4828.5F风量m3/h废气温度805.3.2 电收尘器一级收尘旋风收尘器得出的风量为 m3/h，因为出旋风收尘器气体排放量大于国家排放量标准，即一级收尘满足不了国家标准，所以还需要进行二级收尘，二级收尘采用电收尘器，使用电收尘器将旋风收尘器排出的含尘气流净化以满足国家标准。表5.6 电收尘器选型计算序号项 目单位计算公式及依据计算结果1设备通风量循环风机出风量Qm3/h参照表5.5窑尾风量Q2 2系统漏风量Q3m3/h设备通风量的1030%3处理风量Qm3/hQ=Q1+ Q2+ Q34气体温度循环风机出风温参照表5.580窑尾风温（经增湿塔降温）1202505含尘浓度g/m 3306选择收尘器根据以上参数选择序号项目单位计算公式及依据计算结果7净过滤速度VNm/s0.668净过滤面积ANm 2AN=Q/60VN503039选择型号根据产品目录性能参数表选择型号2*28/12.5/5*7/0.410实际处理风量m3/h11横断面积m 229012室数个2每室电场数个813电场风速 m/s0.64214出口废气浓度mg/Nm 35015设计压力pa1150016国家排放浓度标准mg/Nm 35017确定电收尘器台数台15.7 电收尘器的技术性能参数规格型号处理废气量(m3/h)废气温度()入口废气浓度（g/m 3）出口废气浓度（mg/N m3）电场风速（m/s）横断面积（m 2）室数（个）每室电场数（个）设计压力（pa）2*28/12.5/5*7/0.490120730500.64229028-115005.3.3 增