5000td新型干法水泥厂煤粉制备车间工艺设计

1、不得用于商业用途唐山学院毕业设计设计题目：5000t/d新型干法水泥厂煤粉制备车间工艺设计系别：环境与化学工程系班级：10材料工程技术（1）班姓名：指导教师：刘臻2013年6月6日5000t/d新型干法水泥厂煤粉制备车间工艺设计摘要毕业设计题目是5000t/d新型干法水泥厂煤粉制备车间的设计。主要包括总体设计和车间设计两部分。进行了配料方案的确定、物料平衡的计算、全厂工艺流程的确定、全厂主机设备的选型、堆场储库的设计、全厂总平面布置、煤粉制备车间的设计等。生料磨为立磨，熟料煅烧采用風.8x72m的窑外分解窑烧成系统，设计的重点车间是煤粉制备车间。煤粉制备采用的是立磨粉磨系统，碎煤在煤磨内由窑尾

2、的热气进行烘干，通过磨辊与磨盘的挤压进行粉磨，磨内气体夹带着煤粉入磨内的高效选粉机进行分选。粗粒落回磨盘，气体夹带着成品煤粉入袋收尘器，收集后存于煤粉仓。关键字：水泥新型干法生产工艺煤粉制备5000t/dProcessDesignofpulverizedCoalPreparationPlantinNewDryProcessCementPlantAbstractThegraduationdesigntopicisthedesignof5000t/dnewdryprocesscementplantpulverizedcoalpreparationplan.Mainlyincludesoverall

3、designandworkshopdesign.Thedesignoftheburden,materialbalancecalculation,thedeterminingofthewholeprocessofhostplant,equipmentselection,storagedesign,factorylayout,thedesignofcoalpreparationplant.Forverticalmillgrindingclinkerrawmaterials,usingof(p72mkilnsystem,focusonthedesignoftheworkshopispulverize

4、dcoalpreparationplant.Pulverizedcoalpreparationisusinggrindingsystemofverticalmill,coalinthecoalmilldrybythekilnheat,grindingthroughtheextrusionrollerandgrinding,thegasinthegrindingcoalwithhighefficiencyseparatorforseparatingmill.Coarsegrainfallbacktothedisk,withrefinedcoalgasintothebagdustcollector

5、,collectedandstoredinthepulverizedcoalbunker.Keywords:CementNewdryprocessproductionpulverizedcoalpreparation目录TOC o 1-5 h z1引言1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 2全厂设计3 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 2.1配料方案的确定3 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 2.1.1熟料率值的确定3 HYPERLINK l bo

6、okmark20 o Current Document 2.1.2熟料热耗的确定42.1.3熟料标号的确定4 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 2.1.4矿渣与石膏掺入量的确定5 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 2.2配料计算5 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 2.2.1计算煤灰的掺入量6 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 2.2.2计算干燥原料的配合比62.2.3计算湿物料的配合比8 HYP

7、ERLINK l bookmark54 o Current Document 2.3物料平衡8 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 2.3.1工厂生产能力8 HYPERLINK l bookmark80 o Current Document 2.3.2原料消耗定额9 HYPERLINK l bookmark116 o Current Document 2.4确定全厂工艺流程11 HYPERLINK l bookmark118 o Current Document 2.4.1全厂工艺流程的选择11 HYPERLINK l bookmark120 o

8、 Current Document 2.4.2主机设备选型计算172.4.3全厂堆场和储库的计算222.4.4全厂工艺流程方框图30 HYPERLINK l bookmark258 o Current Document 2.5全厂的质量控制点及控制指标32 HYPERLINK l bookmark260 o Current Document 2.6全厂总平面布置图的设计要点33 HYPERLINK l bookmark262 o Current Document 3车间设计34 HYPERLINK l bookmark264 o Current Document 3.1煤粉制备系统车间流程的确

9、定343.1.1车间流程的确定343.1.2煤磨设备的技术参数353.1.3喂料及计量设备363.1.4粗煤仓和细煤仓的设计373.1.5输送设备373.1.6通风和收尘383.1.7煤粉制备系统的安全要求39 HYPERLINK l bookmark296 o Current Document 3.2提高煤粉制备系统产质量的措施40 HYPERLINK l bookmark298 o Current Document 3.3煤粉制备车间工艺布置图的设计思路与要点414结论42 HYPERLINK l bookmark300 o Current Document 谢辞43 HYPERLINK

10、l bookmark302 o Current Document 参考文献441引言新型干法水泥生产技术已经经历了五大阶段。第一阶段：20世纪50年代初期至70年代初期。伴随悬浮预热技术突破并成功应用于工业生产，新型干法水泥生产诞生，并随着悬浮预热窑的大型化而发展。第二阶段：20世纪70年代初期至中、后期。伴随预分解窑诞生与发展，新型干法水泥技术向水泥生产全过程发展。同时，随着预分解技术日趋成熟，各种类型的旋风预热器与各种不同的预分解方法相结合，发展成为许多类型的预分解窑。在本阶段中，悬浮预热窑的发展优势逐渐被预分解窑所代替。至今各种新型旋风预热器在预分解窑发展的同时，仍在继续发展完善，发挥着

11、重要作用。第三阶段：20世纪70年代中后期至80年代中期。1973年国际石油危机之后，油源短缺，许多预分解窑被迫以煤代油，通过总结改进，各种第二代、第三代分解炉应运而生，改善和提高预分解系统的功效。第四个阶段：20世纪80年代中期至90年代中期。随着悬浮预热和预分解技术的发展，预分解窑旋风筒换热管道分解炉回转窑篦冷机以及挤压粉磨，和同它们配套的耐热、耐磨、耐火、隔热材料，自动控制，环保技术等全面发展和提高，使新型干法水泥生产的各项技术经济指标得到进一步优化。第五个阶段：20世纪90年代中期至今。生产工艺得到进一步优化，环境负荷进一步降低，并且成功研发降解各种替代原、燃料及废弃物技术，以新型干法

12、生产为切入点和支柱，水泥工业向生态环境材料型产业转型1。随着技术的发展，设备的不断的优化和改进，新型干法水泥生产技术的可靠性得到了根本上的改善。其中最具有代表性的是原料均化技术、粉碎粉磨工艺、预分解窑锻烧工艺、自动控制技术和环保技术。目前应用的原料预均化技术有，矿化模型系统应用于矿山的开采。原燃料的烘干粉磨系统具有节能、流程简单、烘干能力强等特点。随着辊式磨的发展，磨机的节电效果、使用寿命、可靠性都得到了提升。并且对原材料的适应性强，由于采用了高效选粉机，简化了流程，使电耗和成本得到了大幅降低，提高了产量。预分解窑节能煅烧工艺，开发出了二支撑和三支撑的回转窑系列产品以满足不同生产规模的需要，开

13、发了燃烧器系列产品以满足不同性能燃料的燃烧需求。由于新型干法水泥生产线上有很多的设备，为了保证产品质量的优良和系统运行的稳定性，就必须通过自动化控制来实现。新型干法水泥生产技术节能、高效、几乎无污染，且能最大程度的利用工业废渣等作为原材料。新型干法生产具有均化、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，其特征如下：（1）生料制备全过程广泛采用现代均化技术。使矿山采运原料预均化生料粉磨生料均化过程，成为生料制备过程中完整的“均化链”。（2）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。（3）采用高效多功能挤压粉磨技术和新型机械粉

14、体输送装置。（4）工艺装备大型化，使水泥工业向集约化方向发展。（5）为“清洁生产和广泛利用废渣、废料、再生燃料和降解有毒有害危险废弃物创造了有利条件。传统的水泥生产过程会排放大量有害的气体、粉尘、废水等污染源，而新型干法水泥生产技术就相对环保的多。（6）生产控制自动化。为了保证产品质量的优良和系统运行的稳定性，必须生产控制自动化。（7）广泛采用新型耐热、耐磨、隔热和配套耐火材料。（8）应用IT技术，实行现代化科学管理。采用新型干法生产1吨熟料，由于原料、生料成分及工艺设备的不同，一般在100130kg之间，燃料费用约占水泥生产成本的15%。生产水泥使用的煤炭，一般来说必须磨制成煤粉，而煤粉的质

15、量直接影响着熟料的质量。在煤粉制备、贮存、输送和使用过程中，处理不当，又容易污染环境，甚至发生安全事故，造成人身伤害和设备的损坏。因此，在水泥生产中，煤粉制备系统的可靠性经济性安全性以及环境保护条件自动化水平都是非常重要的。2全厂设计2.1配料方案的确定2.1.1熟料率值的确定水泥熟料是一种多矿物集合体，而这些矿物是由四种主要氧化物化合而成。因此，在生产控制过程中，不仅要控制熟料氧化物的含量，还应控制各氧化物之间的比例即率值。这样，可以方便的表示化学成分和矿物之间的关系，明确的表示出对水泥熟料的性能和煅烧的影响。因此在生产中，常用率值作为生产控制的一种指标。我国目前采用的是石灰饱和系数KH、硅

16、率SM和铝率IM三个率值。”CaO-1.65AlO-0.35FeO2.8SiO2石灰饱和系数KH值为熟料中全部氧化硅生成硅酸钙（硅酸二钙和硅酸三钙）所需的氧化钙含量与全部氧化硅生成硅酸三钙所需氧化钙最大含量的比值，也表示熟料中氧化硅被氧化钙饱和形成硅酸三钙的程度。当石灰饱和系数等于1.0时，此时形成的矿物组成是C3S、C3A、C4AF，无C2S生成；当石灰饱和系数等于0.667时，形成的矿物组成为C2S、C3A和C4AF，无C3S生成。并且KH的计算式只适用于IM0.64的熟料。如IMV0.64，则熟料的矿物组成为C3S、C2S、C2F和C4AF,故由此导出的是一个不同的式子。同时，在煅烧熟料

17、时使用氟、硫等矿化剂的情况下，由于会生成另外的一些含铝相，计算式也必须做出相应的调整。为使熟料顺利的形成，不致因过多游离石灰而影响熟料质量，通常在工厂条件下，石灰饱和系数控制在0.820.94之间。硅率是表示熟料中氧化硅含量与氧化铝、氧化铁之和的质量比，也表示熟料中硅酸盐矿物与溶剂矿物的比例。硅率和氧化物之间关系的数学式是：SiOSM=2AlO+FeO2323硅率会随着硅酸盐矿物与溶剂矿物之比的变化而变化。如果熟料中硅率过高，在煅烧时液相量会显著减少，熟料煅烧困难；特别是当氧化钙含量低硅酸二钙含量多时，熟料易于粉化。硅率过低，则会导致熟料中硅酸盐矿物太少而影响水泥强度，且由于液相过多，容易出现

18、结大块、结炉瘤、结圈等现象，影响窑的操作。铝率表示的是熟料中氧化铝和氧化铁含量的质量比，也表示熟料溶剂矿物中铝酸三钙和铁铝酸四钙的比值。铝率的表达式是：IM=AlO23FeO23铝率的高低，在一定程度上反映了水泥煅烧过程中高温液相的黏度。铝率高，熟料中铝酸三钙多，相应的铁铝酸四钙就较少，液相黏度大，物料就难烧；铝率过低，虽然液相黏度小了，液相中质点易于扩散，对硅酸三钙的形成有利，但烧结的范围变窄了，窑内易结大块，不利于窑的操作2。确定KH=0.870.91,SM=2.02.1,IM=1.21.4。2.1.2熟料热耗的确定水泥厂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

19、重,还有设备故障较频繁,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3。工厂实例如表2-1所示：表2-1实际厂家的例子厂名设计能力（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）冀东水泥厂40003308申4.7x74NSF申7.5x45.88宁国水泥厂40003349申4.7x75MFC申7.4x43.2从上表可以看出,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、燃料性质和回转窑（包括分解炉）外,还与废气热回收装置（各类预热器或余热锅炉、余热烘干等）和熟料

20、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3350kJ/kg。2.1.3熟料标号的确定熟料强度是决定水泥质量的重要因素。熟料标号是以其28天抗压强度的值来划分等级的。熟料标号与原料的品质、燃料的品质、燃料的性能、熟料的率值以及生料成分的均匀性、窑型与规格、生料的易烧性有关。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：TZTTCS+0.8838CSKH=CS+1.3256CS32

21、SM=CS+1.3254CS321.4341CA+2.0464CAF341.1501IM=+0.6383CAF4将式xx（+1）整理，得：CSCSL=1.25KHxnx（p+1丿=-+0.8838-CAFCAF44图2-1熟料28d抗压强度与L值相关图通过计算确定熟料的标号为62.5。2.1.4矿渣与石膏掺入量的确定矿渣是一种可以在碱性激发剂，硫酸盐激发剂的作用下表现出水硬性且活性指标要超过国家标准的活性混合材，已成为水泥工业活性混合材的重要原料。具有扩大水泥品种，改进水泥性能，调节水泥标号，增加水泥产量，改善水泥安定性能等性能4。根据国家标准GB1752007，普通硅酸盐水泥掺加活性混合材5

22、%且S20%。设计的水泥品种是42.5R的普通硅酸盐水泥则矿渣的掺入量定为15%。一般水泥熟料磨成细粉后与水相遇会很快凝结，无法施工。掺加适量的石膏不仅可调节凝结时间，还能提高水泥的早期强度，降低干缩变形，改善耐蚀性，抗渗性，抗冻性等一系列性能。我国生产的普通水泥，其石膏掺量一般波动于so3含量为1.5%2.5%间。石膏中SO3含量为42.10%，由此算出石膏的掺量为3.6%5.9%。设计的水泥品种是42.5R的普通硅酸盐水泥则石膏的掺入量定为5.2%。2.2配料计算原始数据包括：原料的化学组成如表2-2所示、煤的工业分析如表2-3所示以及煤灰的沉降率为100%，熟料的热耗为3350KJ/Kg

23、。表2-2原料的化学成分原料Loss结晶水SiO2AlO23FeO23CaOMgOSO3W石灰石42.231.790.500.2354.140.541.58粘土8.5661.5913.325.076.811.9212.30镁渣2.0822.801.413.6551.3717.203.3铁渣0.5121.459.4556.109.580.215.5煤灰63.8625.543.540.420.73粉煤灰3.9349.3531.844.4724.620.95矿渣38.587.621.2543.466.0820.00无水石膏3.541.4212.512.881.2332.3542.102.00表2-3

24、煤的工业分析名称水分Mar/%挥发分Var/%灰分Aar/%固定碳Car/%热值Oar/KJkg烟煤1.6517.6423.4257.2922283.132.2.1计算煤灰的掺入量根据以下公式计算煤灰的掺入量：qAYS23.42x100 x3350o“力=3.52%Qyx10022283.13x1002.2.2计算干燥原料的配合比设定干燥物料的配合比为：石灰石75.10%、粘土13.80%、镁渣3.90%铁渣3.70%粉煤灰3.50%，以此计算生料的化学成分，如表2-4所示。表2-4生料的化学成分原料配合比烧失量氧化硅氧化铝氧化铁氧化钙水石灰石75.1031.711.340.380.1740.

25、661.58粘土13.801.188.501.840.700.9412.30镁渣3.900.080.890.050.142.003.3铁渣3.700.020.790.352.080.355.5粉煤灰3.500.151.731.110.160.16生料10033.1313.253.733.2544.11灼烧生料19.815.584.8665.96煤灰掺入量3.52%，则灼烧生料配合比为100%3.52%=96.48%。按此计算的熟料的化学成分，如表2-5所示。表2-5熟料的化学成分名称配合比氧化硅氧化铝氧化铁氧化钙灼烧生料96.4819.115.584.8665.96煤灰3.522.250.90

26、0.121.48熟料10021.366.284.8165.12则熟料的率值计算如下：KH65.121.65x6.280.35x4.81=0.8872.8x21.36C-1.65A-0.35F二一CCC=2.8SCS21.36SM=g=1.93A+F6.28+4.81CCIM=6.284.81=1.31由以上的结果可知KH,IM接近，SM偏低。为此根据经验统计，每增减1%1X石灰石相应减增1%粘土，约增减KH=0.05,J则=-则X=0.06,配比:0.050.89-0.87石灰石75.1%，粘土14.3%，煤渣3.9%，铁渣3.7%，粉煤灰3.0%。此时生料的化学成分如表2-6所示。表2-6生

27、料的化学成分原料配合比烧失量氧化硅氧化铝氧化铁氧化钙水石灰石75.1031.711.340.380.1740.661.58粘土14.301.228.811.900.730.9712.30煤渣3.900.080.890.050.142.003.3铁渣3.700.020.790.352.080.355.5粉煤灰3.000.121.480.960.130.14生料100.0033.1513.313.643.2544.12灼烧生料19.915.454.8666.00煤灰掺入量3.52%，则灼烧生料配合比为100%3.52%=96.48%。按此计算的熟料的化学成分，如表2-7所示。表2-7熟料的化学成分

28、名称配合比氧化硅氧化铝氧化铁氧化钙灼烧生料96.4819.215.264.6963.68煤灰3.522.250.900.121.48熟料10021.466.164.8165.16则熟料的率值计算如下：KHC-1.65A-0.35F二一CCC=2.8SC65.161.65x6.160.35x4.81=0.892.8x21.46SM=21.466.164.81=2.0IM=6.164.81=1.3率值符合设计的要求可按此比例生产。2.2.3计算湿物料的配合比铁渣为5.5%原料的水分为：石灰石为1.58%，粘土为12.30%，镁渣为3.3%，则湿原料质量配合比为：湿石灰石=75.10X100%=76

29、.31%1001.5814.30湿粘土=X100%=16.31%10012.303.90湿镁渣=X100%=4.03%1003.33.70湿铁渣=X100%=3.92%1005.5将上述质量比换算成百分比：UaO1湿石灰石=X100%=73.68%+16.31+4.03+3.92+3.0湿粘土=16里X100%=15.75%湿镁渣=+16.31+4.03+3.92+3.0+16.31+4.03+3.92+3.0X1%_彳砂湿铁渣=76.31+16.31+4.03+3.92+3.0X1%_3.78%湿粉煤灰=3.076.31+16.31+4.03+3.92+3.0X100%=2.90%2.3物料

30、平衡2.3.1工厂生产能力窑的台数的计算：本设计采用周平衡法计算，参照石家庄冀中水泥有限公司，选用回转窑，台时产量为222.92t/台h，本设计标定产量为223t/台h。(p4.8x72mi勺n=Qd24Qhi500024x223=0.9342al式中：n窑的台数；Qd要求的熟料日产量（t/d）Qh1所选窑的标定台时产量t/（台h）。故本设计选用94.8x72m窑一台。熟料周产量：Qw=168Qh1=168x223=37464（t/周）水泥小时产量：用于生产42.5R普通硅酸盐水泥的熟料的水泥小时产量：G=100-P42.5R一100de=Qh110031005.215x223=271.07（

31、t/h）式中：p水泥的生产损失；d水泥中石膏的掺入量（）；e水泥中矿渣的掺入量（）。水泥的小时产量：Gh=G42.5R=271.07（t/h）水泥周产量：Gw=168Gh=168x271.07=45539.76（t/周）2.3.2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:100s1003.52Kt=T100l10036.58=1.52（t/t熟料）式中：kt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（）。（2）考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料消耗定额:”100K100 x1.52K=t生100P一1005生式中：K干生料消耗定额（t

32、/t熟料）；生P生料的生产损失（%）。生（3）各种干原料消耗定额：=1.60（t/t熟料）式中：K原x生各种干原料的消耗定额（t/t熟料）;K干生料消耗定额（t/t熟料）；生x干生料中该原料的配合比（）。K=Kx=1.60 x0.7510=1.20(t/t熟料)石灰石生石灰石K=Kx=1.60 x0.1430=0.23(t/t熟料)粘土生粘土K=Kx=1.60 x0.0390=0.06(t/t熟料)镁渣镁渣镁渣K=Kx=1.60 x0.0300=0.05(t/t熟料)粉煤灰粉煤灰粉煤灰K=Kx=1.60 x0.0370=0.06(t/t熟料)铁渣生铁渣干石膏消耗定额：Kd1100d(100-d

33、-e)(100-Pd)100 x5.2(100-5.2-15)x(100-3)=0.07(kg/kg熟料)式中：Kd1干石膏的消耗定额（kg/kg熟料）;Pd石膏的生产损失（）。d（5）干矿渣消耗定额：e1100e(100-d-e)(100-Pe)100 x15(100-5.2-15)x(100-8)=0.20(kg/kg熟料)式中：Ke1干矿渣的消耗定额（kg/kg熟料）;P矿渣的生产损失（）。e（6）烧成用干煤消耗定额：Qg=(Qy+25Wy)DwDw100100-Wy=(22283.13+25x1.65)x100100-1.65=22698.912kJ/kg干煤Kf1=qQgDW100

34、x100-Pf3350 x10022698.912x(100-3)=0.15(kg/kg熟料)式中：Kf1烧成用干煤消耗定额（kg/kg熟料）；q熟料烧成热耗（kg/kg熟料）；QDw干煤低位热值（kg/kg熟料）；Pf煤的生产损失（）,般取3%；Qy煤的应用基低位发热量（kg/kg熟料）;DwWy煤的水分。（7）湿物料消耗定额：K=100K干湿100-W0式中：W0物料天然含水量（）;K=100 x1.20=1.22（t/t熟料）湿石灰石100-1.58寸100 x0.23八cz.吉z、K=0.26（t/t熟料）湿粘土100-12.30100 x0.06K=0.06（t/t熟料）镁渣1003

35、.3100 x0.06K=0.06（t/t熟料）铁渣100-5.5Kd=100 x0.09=0.09（t/t熟料）湿d100-2K=100 x0.25=0.31（t/t熟料）湿e100-208）物料平衡表表2-8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1.201.22267.606422.4044956.80272.066529.4445706.08粘土0.230.2651.291230.968616.7257.981391.529740.64镁渣0.060.0613.38321.122247.8413.38321.122247.84铁

36、渣0.060.0613.38321.122247.8413.38321.122247.84粉煤灰0.0511.15267.601873.2生料1.60356.808563.2059942.4熟料1.001.002235352.0037464无水石膏0.070.0915.61374.642622.4820.07481.683371.76矿渣0.200.3144.601070.47492.8069.131659.1211613.84水泥283.216797.0447579.28用煤0.150.1533.45802.805619.6033.45802.805619.602.4确定全厂工艺流程2.4.

37、1全厂工艺流程的选择石灰石与石膏和煤的破碎工艺石灰石破碎系统有以下几种形式：一段破碎系统，石灰石只经过一次破碎即能达到入磨粒度要求的选用一段破碎系统。二段破碎系统，对规模较大，矿石提供的块度也大，对选择一段破碎工艺有困难的，可采用二段破碎工艺5。由于二段破碎系统占地面积大，设备投资大，噪声污染大，因此通过控制进场原料的粒度来尽可能的多采用一段破碎。并且参考水泥厂设计手册，本设计石灰石破碎采用一段破碎系统，单转子反击式破碎机，其特点是流程简单，占地少，投资小。石膏和煤采用一段破碎系统，细碎颚式破碎机。石灰石和煤的预均化原料的预均化有利于稳定水泥窑入窑生料成分稳定，有利于扩大资源利用范围，有利于利

38、用矿山夹层废石、扩大矿山使用年限，满足矿山储存及均化双重要求，节约建设资源。煤的预均化有利于稳定入窑煤粉质量有利于扩大资源利用的范围，有利于利用低品质的煤粉。原燃料预均化的基本原理在于“平铺直取”。即在进行原料堆放时，尽可能以最多的相互平行和上下重叠的同厚度的料层构成料堆；取料时则设法垂直于料层的方向，尽可能同时切取所有料层，依次切取，直到取尽。预均化堆场的布置形式有矩形和圆形两种。矩形和圆形预均化堆场的比较：（1）占地面积：同样的有效储存容积，矩形堆场的占地面积比圆形堆场多30%40%。（2）需要投资：圆形堆场设备购置费较低，比距形堆场节约25%，总投资可减少30%40%。（3）均化效果：矩

39、形堆场的布料比较均匀，而且可以用各种堆料方法，圆形堆场一般都用人字形或圆锥体和人字形料堆结合的方法。由于料堆呈圆环形，内外圈相差很大，物料分布不如矩形对称和均匀。（4）设备操作和维护使用：矩形堆场的堆、取料机分别对两个堆场作业，操作不方便，操作不当，容易发生事故。圆形堆场的堆、取料机永远不用移动场地，总是一前一后，保持一定的距离，连续围绕中心运转。操作简单，有利于自动控制，但由于圆形堆场的出料经中心卸料斗转运，在均化粘性物料时，要防止发生堵塞。（5）企业建设扩建：矩形堆场可以根据需要和场地条件予以扩建，而圆形堆场无法在原有基础上扩大，只能另建新堆场。经过上面的比较，本设计石灰石和煤均选择矩形预

40、均化堆场。生料制备系统生料粉磨系统按粉磨设备不同可以分成三类，即钢球磨系统路、立式磨系统、气落磨系统。由于气落磨的应用很少，立式磨与钢球磨相比，立式磨具有以下优点：（1）物料在磨内停留时间一般为24min（球磨1520min）,故粉磨效率较高,能耗较低。从整个磨机系统来讲，电耗可降低10%30%。（2）入磨热风从环缝喷入,风速大,磨内通风截面也大,阻力小,通风能力强,烘干效率较高。（3）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。（4）物料在磨内停留时间短,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

41、动化。（5）生产适应性强,可处理粗细混杂及掺有金属杂物的物料。（6）设备布置紧凑，建筑空间小，可露天设置或采用轻结构的简易厂棚。（7）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。（8）磨机结构合理，整体密闭好，扬尘少，噪音低，有利于环境保护。目前，新开发的系统已将选粉机单独设置，构成完整的闭路系统，外循环系统利用提升机将物料送至选粉机来进行。由于这一系统其成品大部分是由提升机送至选粉机选取出来的，仅有少量成品是利用烘干热风带至收尘系统，从而对出立磨的风速要求相对低一些，从而大大降低了立磨的阻力，节约了电耗6。本设生料粉磨采用立磨，来自配料站的原料经金属探测仪和喂料器喂入生料

42、磨，磨后的物料大部分由提升机送到选粉机进行选粉，选出合格的产品少量利用烘干热风帯至收尘系统。具体流程如2-2图所示。图2-2生料粉磨流程示意图生料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链环。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。生料的均化有间歇均化系统和连续均化系统。连续均化系统具有流程简单、操作管理方便和便于自动控制等优点；而间歇均化系统的均化效果则较好。连续式均化库兼备储存和均化的功能但是生料卸空率较低，电耗较高。间歇式均化库库容一般较小，个数较多，动力消耗大。选择何种均化系统主要

43、取决于出磨生料成分的波动幅度和频率、工厂的规模、自动控制的水平及对入窑生料质量的要求，并综合考虑生料制备系统其他均化环节的合理匹配。一般来说，当出磨生料成分波动不大，特别是设有预均化堆场的工厂，计测和控制水平较高时，磨机出料均化周期较短，则可采用连续均化系统。当出磨生料成分波动较大，计测和控制水平不高时，磨机出料均化周期较长，则采用间歇均化系统7。本设计生料均化系统采用连续均化系统。矿渣烘干粉磨系统粉磨混合物料有两种方法分别粉磨和混合粉磨，不同质量配比的水泥熟料和矿渣混合粉磨时对产品比表面积和功耗指标有一定的影响。矿渣的功耗指标较大，因为它比较难磨。水泥熟料掺入少量的矿渣，功耗指标增大，产品的

44、比表面积增大。产品比表面积的增大是以功耗指标的增大为代价换回来的，粉磨要消耗更多的能量。本设计采用立磨粉磨矿渣系统，流程简单、烘干、粉磨、选粉的全部过程均在磨中完成。由于是料床粉磨，粉磨效率高，单位电耗低，特别是磨内空间大，环隙处风速高，传热快，因此烘干能强。这些特点非常适合矿渣水分高、难磨的要求。矿渣露天堆场的原料经过提升机进入到磨机内，通过磨辊与磨盘的挤压进行粉磨，粉磨后的物料在磨内进行选粉，不合格的落回磨内接着粉磨，合格的随着气体进入袋收尘收集于矿渣磨中。其流程如2-3图所示。图2-3立磨矿渣粉磨系统煤粉制备系统煤粉制备系统有风扫磨系统和立磨系统。随着水泥行业的大型化发展，和立式磨系统的

45、发展，越来越多的水泥厂采用立式磨系统作为煤粉制备系统，立磨具有，烘干能力强，允许入磨物料的粒度较大，生产适应性强，占地面积小，噪音小，扬尘少，有利于环境保护，生产操作灵活，细度易于调节等优点。因此本设计采用立磨系统，车间流程图见重点车间设计。熟料烧成系统的选择本设计采用预分解窑，预分解窑是一种能显著提高水泥回转窑产量的煅烧工艺设备。其主要特点是把大量吸热的碳酸钙分解反应从窑内传热速率较低的区域移到悬浮预热器与窑之间的分解炉中进行。生料颗粒分散在分解炉中，处于悬浮或沸腾状态，在燃料燃烧的同时，以最小的温度差进行高速传热过程，使生料迅速发生分解反应。入窑生料中碳酸钙的分解率由悬浮预热器的40%50

46、%提高到85%95%，从而大大减轻了回转窑的负荷，使回转窑的生产能力成倍的增加8。其基本流程如下图2-4所示：图2-4预分解窑流程水泥制备系统水泥粉磨系统有开路和闭路两种。在粉磨过程中，当物料一次通过磨机后即为产品时，称为开路系统；当物料出磨后经过分级设备选出产品，粗粉返回磨机内再磨，称为闭路系统。开路系统的优点是：流程简单，设备少，投资省，操作维护方便，但物料必须全部达到产品细度后才能出磨。因此，当要求产品细度较细时，已被磨细的物料将会产生过粉磨现象，并在磨内形成缓冲垫层，妨碍粗料进一步粉磨，有时会出现细粉包球现象，降低粉磨效率，产量低，电耗高。闭路系统可以减少过粉磨现象，同时出磨物料经过输

47、送和分级可散失一部分热量，粗粉回磨时可以降低磨内温度，有利于提高磨机产量并降低热耗。产品细度可以通过调节分级设备的方法来控制，操作方便。但是闭路系统流程较复杂，设备多，系统设备利用率较低，投资较大，操作、维护、管理较复杂。开路系统的产品颗粒分布较宽；而闭路系统产品的颗粒组成较均匀，粗粒少，微粒少，有利于熟料的煅烧。经过比较本采用一级管磨闭路系统，其流程如图2-5。图2-5水泥磨基本流程图9.水泥库及包装系统的确定图2-6包装散装工艺流程图散装库1.rr水泥库的圆库型式较多，主要区别在于库底的形状不同。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。

48、本设计水泥库采用底部中心设置减压仓的圆库。水泥包装机是水泥生产必需的一种专用设备，用于完成对水泥的自动包装。水泥包装机大都分为固定式和旋转式，固定式水泥包装机是指1-4嘴包装机，由人工移动插袋来完成水泥的灌装，旋转式水泥包装机是指6-14嘴，人工不动，包装机旋转来完成插袋灌装。除了通常的包装机喂料、卸包、计量、破包设备外，全自动系统在包装机前增加了自动插袋机破包机后增加了自动堆垛机和打包机。由于固定式包装机劳动条件差，粉尘浓度大、包装能力低，大型水泥厂很少采用。全自动水泥包装机目前市场上有120t/h的8嘴包装机，150t/h的10嘴包装机，180t/h的12嘴包装机即已经使用了自动插袋、堆垛

49、、打包装置。本设计采用回转式的8嘴包装机。2.4.2主机设备选型计算参考生产厂家设备，水泥厂主机年利用率表如表2-9：表2-9水泥厂主机年利用率主机名称年利用率生产周制（日/周）生产班制0.180.215每日一班，每班67小时0.400.486每日两班，每班67小时生料磨闭路0.787每日三班，每班6小时生料磨开路0.807每日三班，每班67小时窑0.857煤磨0.650.757每日三班，每班56小时水泥磨闭路0.827水泥磨开路2Hctga式中：L某种物料料堆的底边长度，m；Q该物料在露天堆场的储存量，t；H料堆高度，m；B料堆底边宽度，m；Y该物料的堆积密度，t/m3；a该物料的休止角，度

50、。如采用推土机堆料的露天堆场，料堆高度H为67米，选H=6米。(1)粘土露天堆场由物料平衡表中得到日消耗粘土量为：G=1391.52t/d,预设粘土的储存期2d,得粘土在露天堆场的储存量：G2=1391.52x2=2783.04t。Y=2.0，a=25粘土粘土根据厂区面积、总平面图布置，确定料堆底边宽度B=12.5，则料堆的底边长4H(B-Hctga)Q+yH2ctga(BHctga)L二342783.04+2.0 x36xctg25。x(12.5-丁x6xctg25。)6x2.0 x(12.5-6xctg25O)=27.19m则：4Q=LHy(B-Hctgu)-yH2ctga(B-Hctgu

51、)4=27.19x6x2.0 x(12.5-6xctg25。)-2.0 x36xctg25。x(12.5-x6xctg25。)=2782.49t粘土堆场的实际储存期：2782.49/1391.52=2.00d(2)铁渣露天堆场由物料平衡表中得到日消耗铁渣量为：G=321.12t/d,预设铁渣的储存期2d,得铁渣在露天堆场的储存量：G2=321.12x2=642.24t。Y=1.5，a=35铁粉铁粉根据厂区面积、总平面图布置，确定料堆底边宽度B=10，则料堆的底边长：4Q+yH2ctga(B-一Hctga)L=3贝y：Hy(B-Hctga)4642.24+1.5x36xctg35。x(10-x6

52、xctg35。)6x1.5x(12.5-6xctg35。)=21.46m则：4Q=LHy(B-Hctga)-yH2ctga(B-Hctga)=21.46x6x1.5x(10-6xctg35。)-2.0 x36xctg35。x(10-x6xctg35。)=1141.39t因为铁渣和镁渣的用量和储存期设计相同则其实际储存期：1141.39/321.12=3.6d。(3)煤露天堆场由物料平衡表中得到日消耗煤量为：G2=893.78t/d,预设煤的储存期2d，得煤在露天堆场的储存量：Q=893.78x2=1787.56t。Y=0.9，a=27煤煤4Q+yH2ctga(BHctga)L二2根据厂区面积、

53、总平面图布置，确定料堆底边宽度B=12.5，则料堆的底边长：H(B-Hctga)1787.56+0.9x36xctg27。x(12.5-4x6xctg27。)6x1.5x(12.5-6xctg25。)=25.73m则：4Q=LHy(B-Hctga)-yH2ctga(B-Hctga)4=25.73x6x1.5x(12.5-6xctg27。)-1.5x36xctg27ox(12.5-x6xctg27。)=1683.94t煤堆场的实际储存期：1683.94/893.78=1.9d(4)矿渣露天堆场由物料平衡表中得到矿渣日消耗量为:G=1659.12t/d,预设矿渣的储存期2d,得矿渣在露天堆场的储存

54、量：G2=1659.12x2=3318.24tor=0.65，a=39矿渣矿渣根据厂区面积、总平面图布置，确定料堆底边宽度B=15，则料堆的底边长：4Hy(B-Hctga)Q+yH2ctga(BHctga)L=34331&24+0.65x36xctg39。x(15-x6xctg39。)6x1.5x(156xctg39。)=50.74m则：4Q=LHy(B-Hctga)-yH2ctga(B-_Hctga)4=50.74x6x0.65x(15-6xctg39o)-0.65x36xctg39ox(15-3x6xctg39o)=1354.10t矿渣堆场的实际储存期：1354.10/1659.12=0.

55、8d石膏露天堆场由物料平衡表中得到日消耗石膏量为:G2=481.68t/d,预设石膏的储存期15d,得石膏在露天堆场的储存量：Q=481.68x15=7225.2t。Y=1.4，a=39石膏石膏根据厂区面积、总平面图布置，确定料堆底边宽度B=30，则料堆的底边长度:4Q+yH2ctga(BHctga)L二H(B-Hctga)47225.2+1.4x36xctg9x(30-3x6xctg9)6x1.4x(30-6xct390)=44.35m则：Q=LHy(B-Hctga)-yH2ctga(B-4Hctga)=44.35x6x1.4x(30-6xctg39。)-1.4x36xctg39Ox(30-

56、4x6xctg39)=7224.88t石膏堆场的实际储存期：7224.88/481.68=15.0d3.原料预均化堆场的设计(1)石灰石预均化堆场由物料平衡表中得到日消耗石灰石量G=6529.44t/d,预设石灰石的储存期5d，得石灰石储存量=6529.44x5=32647.2t参考冀东水泥厂石灰石预均化堆场，棚式人字型350-400层，36mWx142.5mLx12.6mHx2堆，单位料堆42600t。需要料堆个数：32647.4/42600=0.77，考虑生产的连续性，选2堆。石灰石预均化堆场的实际储存期：=预均化堆场储量(=单个料堆储量x料堆个数)/日消耗某原料量=42600 x2/65

57、29.44=13.1d(2)煤预均化堆场：由物料平衡表中得到日消耗煤粉量G=802.80t/d,预设煤粉的储存期10d，煤储存量=802.80 x10=8028.0t参考冀东水泥厂矿渣预均化堆场，采用棚式10000tx1座，料堆规格(单位：m)宽x长x高为：30mWx88.5mLxlO.5mHx2堆需要料堆个数：8028.0/10000=0.80，考虑生产的连续性，选2堆。煤预均化堆场的实际储存期：=预均化堆场储量(=单个料堆储量x料堆个数)/日消耗某原料量=l0000 x2/893.78=22.4d4.圆库的设计石灰石库由物料平衡表中得到日消耗石灰石量6529.44t/d，预设石灰石的储存期

58、2d，得要求石灰石库的储存量：G2=6529.44x2=l30988.8t。参考冀东水泥厂石灰石库形式，底部带减压仓的圆库，申18x43m，单个储量10000t,需要厂石灰石库个数：13098.8/10000=1.30988个。考虑工厂的实际情况，选2个。石灰石库实际储存期：10000 x2/6529.44=3.1d粘土库由物料平衡表中得到日消耗粘土量G1=1391.52t/d，预设粘土的储存期10d，得需要储存粘土量：G2=1391.52x10=13915.2t。参考冀东水泥厂粘土库形式，底部带减压仓的圆库，(p18x43m，单个储量10000t，需要厂粘土库个数：13915.2/10000

59、=1.39152个。考虑生产的连续性，选2个。粘土库实际储存期：10000 x2/1391.52=14.4d铁渣库和镁渣库通过配料计算得知铁渣和镁渣的用量相同，镁渣库同铁渣库的计算也相同。由物料平衡表中得到日消耗铁渣量G=321.12t/d,预设铁渣的储存期30d,得需要储存铁渣量：G2=321.12x30=9633.6t。参考冀东水泥厂铁渣均化库形式，底部带减压仓的圆库，申18x43m，单个储量10000t，需要厂铁渣均化库个数：9633.6/10000=0.96个。考虑生产的连续性，选1个。铁渣均化库实际储存期：10000 x1/321.12=31.1d粉煤灰库由物料平衡表中得到日消耗粉煤

60、灰量G=267.6t/d,预设粉煤灰的储存期10d，得需要储存粉煤灰量：G2=267.6x10=2676t。参考冀东水泥厂粉煤灰均化库形式，底部带减压仓的圆库，918x43m，单个储量10000t，需要厂粉煤灰均化库个数：2676/10000=0.27个。考虑生产的连续性，选1个。粉煤灰均化库实际储存期：10000 x1/267.6=37.4d(4)生料均化库由物料平衡表中得到日产生料8991.36t/d,预设生料的储存期2d,得要求生料库的储存量：Q=8991.36x2=17982.72t。参考冀东水泥厂生料库形式，底部带减压仓的圆库，(pl8x43m,单个储量10000t,需要厂生料库个数