年產(chǎn)萬t熟料的水泥廠設(shè)計

1、本科畢業(yè)設(shè)計說明書設(shè)計一條年產(chǎn)160萬噸熟料的銅山水泥廠THE DESIGN TO PRODUCE 160 MILLION TONS OF CEMENT CLINKER FOE TONGSHAN學院（部）：×××專業(yè)班級： ×××學生姓名： ×××指導教師： ××× 2011年 6 月 1 日設(shè)計一條年產(chǎn)160萬噸熟料的銅山水泥廠（重點車間水泥粉磨）摘要本次設(shè)計的任務是一條日產(chǎn)5000t水泥熟料生產(chǎn)線。設(shè)計的內(nèi)容包括廠址選擇、全廠布局、窯的選型、配料計算、物料平衡計算、各生產(chǎn)

2、車間工藝設(shè)計及主機選型、物料的儲存和均化、重點車間設(shè)計等。設(shè)計的生料磨采用立磨之王MLS4513，其主要特點是粉磨能耗低，占地少，結(jié)構(gòu)簡單，可露天化布置。它發(fā)粉磨效率高，烘干能力大，入磨物料粒度大，大中型立磨可以省掉二級破碎；產(chǎn)品的化學成份穩(wěn)定，顆料級配均齊，產(chǎn)品料度均齊，有利于煅燒；工藝流程簡單，噪音低，揚塵少，操作環(huán)境清潔； 金屬損耗小，利用率高，使用經(jīng)濟。水泥粉磨環(huán)節(jié)，采用目前較為廣泛使用的輥壓機預粉磨系統(tǒng)，該粉磨系統(tǒng)系將物料先經(jīng)輥壓機輥壓后送入后續(xù)球磨機粉磨成成品。本次設(shè)計采用了利用窯尾廢氣預熱生料和粉煤灰的有效方法來降低系統(tǒng)熱耗，把篦冷機出來的多余熱氣體作為熱源來烘干煤粉。關(guān)鍵字：配

3、料，選型，物料平衡，立磨，預粉磨系統(tǒng)THE DESIGN TO PRODUCE 160 MILLION TONS OF CEMENT CLINKER FOE TONGSHANABSTRACTThe task is to design a cement which product clinker of 5000t everday.This design contents site selection，the whole plant layout，the selection of rotary kiln，the burden calculation，maturial balance calcula

4、tions，the production workshop process design and host selection, storage and materials are of the workshop focused on the design steps.Design of raw material grinding using the biggest of vertical millwhich names MLS4513.Its main features is less of grinding energy，small footprint，simple structure，a

5、nd layout in the outside.It have a big gringingefficiency，a better drying capacity，the large particle size into the mill，Medium-sized of vertical mill can save the second broken.The chemical composition of its products is very stable，The size distribution of Granule is uniform.The moreproducts are h

6、omogeneous Liaoduo，the better for conducive to burning；It has a simple process，low noise，less dust，cleanlyoperating environment，loss of small metal，highly utilization rate，and more cheaper to use.When in the Aspects of cement grinding，its more widely used by the current pre-grinding system with roll

7、er press.，Department of the grinding system before the material after rolling by the roller press grinding mill into finished products into the follow-up.The design uses a kiln exhaust gas by preheating the raw material and fly ash and effective way to reduce system heat dissipation，Out of the coole

8、r gas as the source of excess heat to dry coal.KEYWARDS：ingredients，model selction，Material balance，vertical Mill，Pro-Grinding System目錄摘要（中文）I摘要（英文）II前言11總論21.1 設(shè)計的任務、目標、意義21.2 廠址分析21.3 廠址選擇41.4 結(jié)束語52生產(chǎn)數(shù)據(jù)的計算72.1 回轉(zhuǎn)窯簡介72.2 窯選型及標定的意義72.3 窯選型計算72.4 確定熟料的燒成熱耗82.5 確定熟料的三率值92.6 水泥粉磨時添加物的計算112.6.1 石膏摻量的計算1

9、12.6.2 混合材的摻量122.7 工廠的生產(chǎn)能力計算132.8 原材料消耗定額132.9 物料平衡表153生產(chǎn)車間工藝設(shè)計及主機設(shè)備選型163.1 破碎概論173.1.1 破碎系統(tǒng)的發(fā)展狀況173.1.2 破碎設(shè)備的工作原理173.1.3 影響破碎系統(tǒng)的選擇因素183.1.4 石灰石破碎193.2 物料的破碎203.2.1 石灰石的破碎203.2.2 砂巖的破碎213.2.3 石膏的破碎223.3 物料的粉磨243.3.1 生料的粉磨243.3.2 水泥粉磨253.3.3 煤磨的選擇283.4 熟料燒成系統(tǒng)303.5 水泥包裝車間313.6 主機平衡表324物料的儲存與均化334.1 物料

10、儲存考慮的事項334.2 物料儲存方式的選擇354.2.1 石灰石均化庫354.2.2 砂巖堆場354.2.3 石膏堆棚364.2.4 原煤預均化堆場384.2.5 鐵粉矩形堆場384.2.6 混合材堆棚394.3 儲存庫、調(diào)配庫的選型404.3.1 圓庫404.3.2 原料調(diào)配庫的選型414.3.3 生料均化庫434.3.4 熟料庫454.3.5 水泥粉磨外加物料調(diào)配庫的選型454.3.6 水泥庫464.3.7 成品庫474.3.8 物料儲庫平衡表485 總平面布置和工藝流程495.1 水泥總平面設(shè)計的步驟49初步設(shè)計49施工圖設(shè)計495.2 工藝設(shè)計的基本原則和程序505.2.1 工藝設(shè)計

11、的基本原則505.2.2 工藝設(shè)計的程序505.3 工藝流程51生料制備51熟料燒成525.3.3 水泥粉磨536重點車間設(shè)計水泥粉磨546.1概述546.2 磨機和的選型及產(chǎn)品的標定556.3 循環(huán)負荷、選粉效率、選粉設(shè)備556.3.1 循環(huán)負荷和選粉效率556.3.2 輥壓機的選型566.3.3 選粉設(shè)備的選型566.4 磨機的通風586.5 除塵系統(tǒng)586.5.1 除塵設(shè)施586.5.2 除塵系統(tǒng)的計算586.5.3 袋式除塵器的選型596.6 除塵風管直徑和管道阻力計算616.6.1 除塵風管直徑計算616.6.2 管網(wǎng)的局部阻力計算626.6.3 風機選型646.6.4 廢氣排放濃度

12、656.7 輸送設(shè)備選型656.7.1 斗式提升機的選型656.7.2 空氣輸送斜槽的選型66參考文獻68附錄一：江蘇銅山地形圖69致謝70前言20世紀5070年代出現(xiàn)的懸浮預熱和預分解技術(shù)（即新型干法水泥技術(shù)）大大提高了水泥窯的熱效率和單機生產(chǎn)能力，以其技術(shù)先進性、設(shè)備可靠性、生產(chǎn)適應性和工藝性能優(yōu)良等特點，促進水泥工業(yè)向大型化進一步發(fā)展，也是實現(xiàn)水泥工業(yè)現(xiàn)代化的必經(jīng)之路。 我國預熱分解技術(shù)起步晚，但在“控制總量、調(diào)整結(jié)構(gòu)、上大改小”的產(chǎn)業(yè)政策指導下和貫徹“發(fā)展與淘汰”相結(jié)合的結(jié)構(gòu)調(diào)整機制下，大力開發(fā)、發(fā)展預熱分解技術(shù)，大大提升了新型干法預分解窯（PC）的結(jié)構(gòu)比例，截止到2005年12月底，

13、我國預分解窯已投產(chǎn)615條（不包括香港、澳門、臺灣）。 水泥生產(chǎn)主要工藝過程簡要包括為“兩磨一燒”。按主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)論述為：礦山采運（自備礦山時，包括礦山開采、破碎、均化）、生料制備（包括物料破碎、原料預均化、原料的配比、生料的粉磨和均化等）、熟料煅燒（包括煤粉制備、熟料煅燒和冷卻等）、水泥的粉磨（包括粉磨站）與水泥包裝（包括散裝）等。 新型干法是以懸浮預熱和預分解技術(shù)裝備為核心，以先進的環(huán)保、熱工、粉磨、均化、儲運、在線檢測、信息化等技術(shù)裝備未能基礎(chǔ)；采用新技術(shù)和新材料；節(jié)約資源和能源，充分利用廢料、礦渣，促進環(huán)境經(jīng)濟，實現(xiàn)人與自然和諧相處的現(xiàn)代化水泥生產(chǎn)方法。本設(shè)計為順應水泥發(fā)展趨勢，提高我

14、專業(yè)學生的綜合素質(zhì)和適應能力，設(shè)計帶分解爐預熱器窯。預分解窯是在懸浮預熱器窯的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由預熱器、分解爐、回轉(zhuǎn)窯和高效篦式冷卻機等幾部分組成。預分解窯的特點在于將碳酸鹽的分解過程轉(zhuǎn)移至窯外分解爐中進行，生料顆粒在預熱器系統(tǒng)處于懸浮狀態(tài)易于熱交換，而且速度快，使生料迅速發(fā)生分解反應，入窯生料的分解率可達85-90%，從而大大減輕了窯的負荷。1總論1.1 設(shè)計的任務、目標、意義（1）設(shè)計任務：設(shè)計日產(chǎn)熟料5000噸銅山水泥廠,重點設(shè)計水泥粉磨車間。（2）生產(chǎn)產(chǎn)品的種類及定義硅酸鹽水泥主要成分：凡由硅酸鹽水泥熟料，05%石灰石或粒化高爐礦渣，適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥（

15、即國外通稱的波特蘭水泥）。在硅酸鹽水泥粉磨時參加不超過水泥質(zhì)量5%石灰石或粒化高爐礦渣混合材料的成為型硅酸鹽水泥，代號P·。適用范圍：工業(yè)與民用建筑的鋼筋混凝土工程，高強、快硬早強結(jié)構(gòu)和抗凍的混凝土工程。（3）設(shè)計的原則和產(chǎn)品的意義水泥作為膠凝材料，除水硬性外，水泥還有許多優(yōu)點：水泥漿有很好的可塑性，與石膏拌合后仍能使混合物具有和易性，可澆注成各種形狀尺寸的構(gòu)件，以滿足設(shè)計的不同要求，適應性強；還可以用于海上、地下、深水或者嚴寒、干熱的地區(qū)，以及耐侵蝕、防輻射核電站等特殊要求的工程；硬化后可以獲得較高的強度，并且改變水泥的組成，可以適當調(diào)節(jié)其性能，滿足一些工程的不同的需要；還可與纖維

16、或者聚合物等多種有機、無機材料匹配，制成各種水泥基復合材料，有效發(fā)揮材料的潛力；與普通的鋼鐵相比，水泥制品不會生銹，也沒有木材這類材料易于腐朽的特點，更不會有塑性年久老化的問題，耐久性好，維修工作量小等等。因此水泥不但大量用于工業(yè)和民用建筑，還廣泛應用于交通、城市建設(shè)、農(nóng)林、水利及海港等工程，制成各種形式的混凝土，鋼筋混凝土的構(gòu)件和構(gòu)件物，而使水泥管、水泥船等各種特殊功能的建筑物、構(gòu)筑物的出現(xiàn)成了可能。此外，如宇宙工業(yè)、核工業(yè)以及其他新型工業(yè)的建設(shè)也需要各種無機非金屬材料，其中最為基本的是以水泥為主的新型復合材料。因此，水泥工業(yè)的發(fā)展對保證國家建設(shè)計劃順利進行，人民生活水平提高具有十分重要的意

17、義，而且，其他領(lǐng)域的新技術(shù)也必須滲透到水泥工業(yè)中來，傳統(tǒng)的水泥工業(yè)勢必隨著科學技術(shù)的發(fā)展而帶來新的工藝變革和品種演變，應用領(lǐng)域必將有新的開拓，從而使其在國民經(jīng)濟中起到重要的作用。1.2 廠址分析（1）原料開采概述青銅山石灰石礦區(qū)位于徐州市東北14公里，屬銅山縣茅村公社管轄。津浦鐵路在礦區(qū)東部通過，相距兩公里余。茅村至柳新公路經(jīng)過礦區(qū)南緣，交通十分方便。礦區(qū)西南有王莊、龐莊煤礦，東有權(quán)臺煤礦，相距約在十一公里。3.5萬11萬伏高壓輸電線在礦區(qū)南東35公里處通過。礦區(qū)南緣有經(jīng)過水文勘測的豐富地下水源。可見礦山經(jīng)濟地理情況很好。礦區(qū)地行屬低山丘陵，青龍山最高海拔標高138米，相對標高106米左右，山

18、體呈攏狀沿北東方向分布，東坡較陡，坡角2060度；西坡較緩，坡角1540度，山壟間洼地地面標高3235米，浮土厚度0.519米。礦區(qū)南緣有不勞河流經(jīng)，河床寬150300米。水深0.73米。屬季節(jié)性河流?？菟粯烁?5.60米。歷年洪水水位最大標高33.58米（63年9月8日）。最近幾年人工開挖，河床加寬加深，在其南3公里已修成京杭大運河，可能這行船、京杭大運河在蘭家壩筑有節(jié)制閘，近年不勞河最高洪水水位為32.73米。（2）礦區(qū)地質(zhì)簡介礦區(qū)水泥原料石灰石系中寒武夏組鮞狀灰?guī)r、薄層灰?guī)r和快狀灰?guī)r相間分布、共有五層組成，構(gòu)成青龍山主體。下寒武統(tǒng)饅頭組紫紅色云母質(zhì)砂巖和泥灰?guī)r。在青龍山東坡下緣一帶分布

19、、構(gòu)成礦體底版。上寒武統(tǒng)炒米店組薄層灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r及薄層竹葉狀灰?guī)r相間分布在礦區(qū)西南角和礦區(qū)西北角，構(gòu)成礦層之頂板。第四系灰黑色亞粘土、灰黃色亞粘土分布在青龍山東西兩側(cè)之川里湖、劉武湖洼地中及不牢河以南山前平地寧，為湖沼相沉積。山坡腳處堆積少量坡積紅土。礦區(qū)中寒武統(tǒng)張夏組石灰?guī)r氧化鈣含量大多在51%53%。僅個別樣品氧化鈣含量為49%。氧化鎂含量多在0.51.3%。而以1%左右為多，僅第四層白云質(zhì)鮞狀灰?guī)r在青龍山北部這一段氧化鎂含量高、變化大。最高達5.21%，最低為2.06%，平均達3.58%。（未圈入礦體）。其他地段只個別樣品氧化鎂含量大于2.5%。但沿走向伸延不大、呈小透鏡體產(chǎn)出。由于山

20、坡角大于地層傾角，部分勘探線可在山西坡沿傾向控制礦層。如第三層灰?guī)r，其氧化鎂在11.5%，說明沿傾向是穩(wěn)定的。石灰?guī)r寧O及含量極小，K2O僅含0.010.04；為0.000.004%，為0.0090.15%。都符合水泥生產(chǎn)要求。（3）綜合分析 礦床中寒武統(tǒng)海相陸臺型沉淀、構(gòu)造簡單、地層傾角平緩，一般為15°25°。其工業(yè)類型屬穩(wěn)定的傾斜層狀礦床。 礦石質(zhì)量良好，化學成分穩(wěn)定，一般氧化鈣含量多在52%以上，氧化鎂含量多低于1.5%，其他有害雜質(zhì)含量甚低，礦石中未發(fā)現(xiàn)游離二氧化硅及其礦物。 礦床儲量大，已探明的C1+C2級儲量9488萬噸（其中C2級6503萬噸）。所探明的儲量

21、和工作程度完全可滿足銅山縣辦水泥廠的要求，對于建設(shè)年產(chǎn)50萬噸以上的大型水泥廠，就其探明的儲量來說也可滿足百年以上。 礦山開采條件好、礦層連續(xù)穩(wěn)定，基本無蓋層和非礦夾層，礦石物理機械性能好，礦床體位于地下水面以上，因此適合于大規(guī)模露天開采。 水文隊在礦山附近為徐州發(fā)電廠尋找地下水源查明礦區(qū)南緣之不勞河為一北一西一南方向斷裂帶，蘊藏豐富的地下水。臨近礦區(qū)有TM1、TM2、TM3、TM4、TM5五個供水孔，最大涌水量：TM1：262300噸/小時，最近的TM4涌水量為180210噸/小時，孔口除TM2外，都下管封存。經(jīng)化驗水質(zhì)良好。據(jù)此完全能滿足水泥生產(chǎn)用水要求。1.3 廠址選擇（1） 概述廠址選

22、擇工作，一般是由負責編制可行性研究的單位按廠址選擇不同階段的要求，提出工程水文地質(zhì)初堪、地形的測量、環(huán)境影響初評、廠外交通供水供電供油等。具備以上條件后，由籌建單位組織各有關(guān)部門進行廠址預選工作?？尚行詧蟾婢幹茊挝粦鶕?jù)項目建設(shè)和生產(chǎn)的各項要求進行技術(shù)、經(jīng)濟和社會等因素的全面分析論證，經(jīng)多方案比較后，推薦最佳廠址方案和后備廠址方案以及生活區(qū)位置，提交廠址選擇報告，報主管部門終審。廠址選擇一般包括：技術(shù)經(jīng)濟專業(yè)、總圖運輸專業(yè)、原料專業(yè)、采礦專業(yè)、工藝專業(yè)、水道專業(yè)、環(huán)保專業(yè)、電氣專業(yè)等。a、工廠總平面布置應有以下指標： 工廠和工人村占地面積； 用水及用電量； 生產(chǎn)用的基本原料、燃料數(shù)量； 運入及

23、運出的物料周轉(zhuǎn)量； 建廠用的主要建筑材料用量； 工廠及工人村的基建投資以及必要的各項擴大技術(shù)經(jīng)濟指標等。b、影響廠址選擇的主要因素： 廠址靠近主要原料基地； 廠址靠近鐵路接軌車站； 在有水運條件的地區(qū)，應盡量考慮利用水運及建設(shè)碼頭的可能性，廠址最好靠近主航道的一側(cè)； 廠址盡量靠近水源； 廠址應靠近電源； 廠址應有足夠的建廠場地，但必須堅持貫徹國家節(jié)約用地方針政策。盡可能利用荒山野地。 廠址地形最好是寬闊平坦，并捎帶傾斜，以利簡化工廠的豎向布置與減少平地的土石方量，并利于排水； 工程地址條件。盡量避免死斷層、溶洞、滑坡等； 水文地質(zhì)條件； 雨水、污水排出的可能； 地震，一般6級以下地區(qū)不考慮防震

24、措施，6度以上地區(qū)要考慮設(shè)防震和抗震措施。9度以上地區(qū)不宜建廠； 大件設(shè)備的運輸； 合理確定工人村建設(shè)場地； 與其他方面協(xié)作。c、 廠址選擇報告的內(nèi)容和深度要求： 廠址選擇的依據(jù)； 各廠址的具體位置、地形、地勢和占用土地情況； 各廠址的建設(shè)條件、交通情況、工程、水文地質(zhì)、地震烈度、供電供水、防洪要求和施工條件等； 工廠的位置和居民區(qū)、車站、礦山、附近居民點或企業(yè)之間的關(guān)系是否合理； 對環(huán)境保護和生態(tài)平衡的預評價； 協(xié)作條件； 各廠址建設(shè)投資和經(jīng)營費用的比較； 各廠址建設(shè)工期的估算； 各廠址優(yōu)點和缺點的綜合評論； 推薦方案及其理由；1.4 結(jié)束語（1）、礦床中寒武統(tǒng)海相陸臺型沉淀、構(gòu)造簡單、地層

25、傾角平緩，一般為15°25°。其工業(yè)類型屬穩(wěn)定的傾斜層狀礦床。（2）、礦石質(zhì)量良好，化學成分穩(wěn)定，一般氧化鈣含量多在52%以上，氧化鎂含量多低于1.5%，其他有害雜質(zhì)含量甚低，礦石中未發(fā)現(xiàn)游離二氧化硅及其礦物。（3）、礦床儲量大，已探明的C1+C2級儲量9488萬噸（其中C2級6503萬噸）。所探明的儲量和工作程度完全可滿足銅山縣辦水泥廠的要求，對于建設(shè)年產(chǎn)50萬噸以上的大型水泥廠，就其探明的儲量來說也可滿足百年以上。（4）、礦山開采條件好、礦層連續(xù)穩(wěn)定，基本無蓋層和非礦夾層，礦石物理機械性能好，礦床體位于地下水面以上，因此適合于大規(guī)模露天開采。（5）、水文隊在礦山附近查明

26、礦區(qū)南緣之不勞河為一北一西一南方向斷裂帶，蘊藏豐富的地下水。臨近礦區(qū)有TM1、TM2、TM3、TM4、TM5五個供水孔，最大涌水量：TM1：262300噸/小時，最近的TM4涌水量為180210噸/小時，孔口除TM2外，都下管封存。經(jīng)化驗水質(zhì)良好。據(jù)此完全能滿足水泥生產(chǎn)用水要求。綜上所述，石灰?guī)r具有儲量大，質(zhì)量好，交通方便，電力、燃料、供水等經(jīng)濟條件好，開采容易等特點，是一個比較理想的水泥原料基地。表1-1 礦石物理性質(zhì)試驗數(shù)據(jù)：巖石名稱數(shù)值抗壓強度（公斤/厘米）耐磨強度(g/cm)比重(t/m3)體重(t/m3)抗剪斷強度垂直（風干）垂直風干平行風干內(nèi)摩擦角凝聚力(kg/cm)鮞狀灰 巖平均

27、值9309302.602.7322.62400215最大值1010960最小值810680致密塊狀灰?guī)r平均值134010101.7327.32.68390225最大值14501060最小值1180950表1-2附近水文孔成果表：項目孔號結(jié)果TM1TM2TM3TM4TM5水文地質(zhì)孔深（m）220.96270.76270.28225.19233.21水位埋深（m）1.130.940.491.032.15實際降深（m）1.922.842.725.651.35實際涌水量（t/h）33.60110.3076.314.848.2推斷降深（m）15.2015.2015.2015.2015.20推斷涌水量（t

28、/h）262-300255-290180-210154-182160-175物理性質(zhì)顏色嗅味口味渾濁度沉淀物無色無嗅無味黃色沉淀2生產(chǎn)數(shù)據(jù)的計算2.1 回轉(zhuǎn)窯簡介水泥回轉(zhuǎn)窯是水泥熟料干法和濕法生產(chǎn)線的主要設(shè)備?；剞D(zhuǎn)窯廣泛用于冶金、化工、建筑耐火材料、環(huán)保等工業(yè)?；剞D(zhuǎn)窯由筒體，支承裝置，帶擋輪支承裝置，傳動裝置，活動窯頭，窯尾密封裝置，噴煤管裝置等部件組成。2.2 窯選型及標定的意義回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)量是確定工廠生產(chǎn)規(guī)模、原料、燃料消耗定額和全廠設(shè)備選型設(shè)計的依據(jù)，因而是水泥廠設(shè)計的重要指標。除了窯的類型和尺寸外，影響回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量的因素很多，特別是近年來，隨著生料預均化系統(tǒng)的完善，懸浮預熱與窯外分解技術(shù)的

29、不斷發(fā)展，電子計算機過程控制的廣泛應用和科學管理的加強，使窯的單位產(chǎn)量指標有所提高。因此對設(shè)計中已確定的回轉(zhuǎn)窯，必須進行產(chǎn)量的標定。產(chǎn)量的標定應該是在確保優(yōu)質(zhì)、低消耗、長期安全運轉(zhuǎn)的情況下，窯所能達到的合理產(chǎn)量。如果對窯的產(chǎn)量標定過低或過高，均會使整個系統(tǒng)不配套，生產(chǎn)操作出現(xiàn)不平衡。利用經(jīng)驗公式計算窯的產(chǎn)量，是標定產(chǎn)量的主要方法，另外還需要根據(jù)工廠具體條件和我國實際生產(chǎn)水平進行綜合考慮。水泥廠設(shè)計過程中，當窯型與規(guī)格一旦確定之后，窯產(chǎn)量的標定是選擇生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備，計算工廠的燒成能力，和熟料年產(chǎn)量的依據(jù)，同類窯在不同的生產(chǎn)條件下，其產(chǎn)量差異相當大，即使同一規(guī)格的窯，由于煅燒制度不同，產(chǎn)量也有較大的

30、差別。2.3 窯選型計算（1）窯尺寸的選擇可供選擇的回轉(zhuǎn)窯型號如下：表2-1 部分回轉(zhuǎn)窯型號規(guī)格（m）4×604.3×644.8×724.8×745.0×74生產(chǎn)能力（t/d）25003500500050006000（資料來源：上海明工重型設(shè)備公司）考慮到本次設(shè)計的任務，故選擇的窯型為：4.8×72m由水泥工業(yè)熱工設(shè)備查得：當D4m時，=0.15m當4mD5m時，=0.18m當5mD6m時，=0.2m當D6m時， =0.23m所以Di=D-2=4.8-20.18=4.44m由南京水泥設(shè)計院的經(jīng)驗公式：窯的日量：（K為經(jīng)驗系數(shù)，取506

31、0，本次取57.186）窯的臺時產(chǎn)量（2）計算所需窯的臺數(shù)式中：要求熟料的年產(chǎn)量任務書中要求的水泥年產(chǎn)量d石膏摻量，4.5%e混合材摻量，10%p水泥的生產(chǎn)損失，取3%（d、e、p下文有具體計算）所需窯的臺數(shù)為：取n=1熟料的時產(chǎn)量：熟料的日產(chǎn)量：熟料的年產(chǎn)量：2.4 確定熟料的燒成熱耗（1）燃煤消耗量所需的燃料窯用燃料量分解爐用燃料量燃煤消耗熱不同水泥廠的燃料消耗量不同，以下是部分廠的燃料消耗數(shù)據(jù)：表2-2 部分廠燃料消耗量廠名冀東NSF寧國MFC柳州SLC江西RSP淮海NFCmr（t/t熟料）0.13560.14970.16470.15380.1679考慮技術(shù)的發(fā)展，煤耗逐漸降低，故本次設(shè)

32、計取為0.13502 以下是個別廠的熱耗表2-3 部分廠的熱耗廠名窯型（m）生產(chǎn)能力（t/d）熱耗（kJ/kg熟料）遼寧工源水泥廠4.8×7250002968.9安徽銅陵海螺4.8×74m50002970湖南11海螺4.0×72m50003100鑒于以上數(shù)據(jù)，本次設(shè)計取熱耗為3100kJ/kg熟料2.5 確定熟料的三率值1什么是率值我國目前硅酸鹽水泥熟料采用飽和比（KH）、硅酸率（SM）、鋁酸率（IM）三個率值控制熟料質(zhì)量。KH表示熟料中SiO2被CaO飽和成C3S的程度，KH值高，硅酸鹽礦物多，溶劑礦物少，熟料中C3S含量越高，強度越高；SM表示熟料中硅酸鹽礦物

33、與溶劑礦物的比值，SM高，煅燒時液相量減少，出現(xiàn)飛砂料的可能性增大，增加煅燒難度；IM表示熟料中溶劑礦物C3A和C4AF的比值，IM高，液相黏度大，難燒，但明顯提高了熟料的三天強度和擴大了燒成范圍，IM低時黏度較小，對形成C3S有利，但燒成范圍窄，不利于窯的操作。預分解窯的熱工特點，一是回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速高，物料翻滾次數(shù)多，具有傳熱傳質(zhì)速度快的特點；而是采用預熱預分解系統(tǒng)，物料預燒好，固相反應集中；三是采用高效冷卻機，使熟料冷卻速度快，熟料質(zhì)量高。根據(jù)統(tǒng)計資料，為保證熟料正常燒成（易燒結(jié)而不結(jié)塊)和水泥良好的物理性能（凝結(jié)正常、快硬高強和安定性良好），硅酸鹽水泥熟料的主要氧化物控制范圍應是：CaO：6

34、2%67%，SiO2：20%27%，Al2O3：4%7%，F(xiàn)e2O3：2.5%7%。2 計算煤灰摻入量3 用Excel進行規(guī)劃求解表2-4 原始數(shù)據(jù)名稱燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO總和石灰石41.552.971.860.84 50.650.7698.63 砂頁巖2.2989.032.382.55 2.180.6599.08 粉煤灰2.4952.9830.295.42 4.60.5196.29 鐵礦石2.7951.396.1730.19 1.861.8894.28 煙煤煤灰04934.097.68 2.391.694.76設(shè)定比例為：石灰石0.844 砂巖0.090 粉煤灰0.

35、032 鐵礦石0.0354 計算灼燒生料數(shù)值如下表表2-5 灼燒生料的計算名稱燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO設(shè)定比例石灰石35.07 2.51 1.57 0.71 42.74 0.64 0.844 砂頁巖0.21 8.00 0.21 0.23 0.20 0.06 0.090 粉煤灰0.08 1.67 0.96 0.17 0.15 0.02 0.032 鐵礦石0.10 1.78 0.21 1.05 0.06 0.07 0.035 生料35.45 13.96 2.95 2.16 43.15 0.78 灼燒生料21.62 4.58 3.34 66.84 1.21 5 計算熟料化學成分

36、由煤灰的摻入量GA=2.511%,得灼燒生料的配合比為：12.511%=97.489%表2-6 熟料的化學成分名稱配合比SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO灼燒生料97.4921.084.463.2565.171.18煤灰2.511.230.860.190.060.04孰料100.0022.315.323.4565.231.226 計算率值表2-7 熟料的率值率值目標率值計算率值偏差KH0.892 0.887 0.005 n2.542 2.546 0.004 p1.552 1.542 0.010 7 各物料含水量及百分比見下表表2-8 各物料含水量及及百分比濕物料名稱含水率%濕原料質(zhì)量配合

37、比%濕原料質(zhì)量百分比%石灰石185.2483.96砂巖39.269.12粉煤灰0.53.173.12鐵礦石103.853.792.6 水泥粉磨時添加物的計算2.6.1 石膏摻量的計算 石膏摻量決定了水泥的凝結(jié)時間，也會對水泥溫度造成很大影響。當石膏摻量（以SO3計）小于約1.3%時，水泥會產(chǎn)生快凝，而超過2.5%時，凝結(jié)時間不再增長，而且會影響水泥的強度。下圖是石膏摻量對水泥凝結(jié)時間和水泥強度的影響,圖2-1 凝結(jié)時間隨石膏摻量的變圖2-2 石膏摻量對水泥強度的影響綜合上圖，取石膏摻量為（以SO3計）/%為1.8%，本次設(shè)計的石膏中SO3含量為40%，則應加入的石膏量為：2.6.2 混合材的摻

38、量參考21世紀建筑材料第2卷第2期 混合材摻量對硅酸鹽水泥混凝土氯離子滲透的影響，其實驗用的材料為1：1的礦渣粉煤灰混合材。部分數(shù)據(jù)如下：（1）坍落度與混合材摻量的關(guān)系表2-9 混凝土坍落度隨混合材摻量的變化編號水灰比w/c混合材摻量/%坍落度/mm10.37021020.371023030.372022040.373020050.3740165實驗數(shù)據(jù)表明，水灰比相同時，當混合材摻量大于10%時，坍落度隨混合材摻量的增大而減小。（2）氯離子的滲透系數(shù)于混合材摻量的關(guān)系圖2-3 混凝土試樣的氯離子滲透系數(shù)上述數(shù)據(jù)表明，隨著混合材摻量的增大，氯離子滲透系數(shù)也相應的提高。國標規(guī)定，生產(chǎn)普通硅酸鹽水

39、泥時，混合材摻量15%。結(jié)合上述數(shù)據(jù)，本次設(shè)計摻的混合材為礦渣混合材，摻量為10%。2.7 工廠的生產(chǎn)能力計算水泥的小時產(chǎn)量：水泥的日產(chǎn)量：水泥的年產(chǎn)量：式中：d石膏摻量，4.5%e混合材摻量，10%p水泥的生產(chǎn)損失，取3%2.8 原材料消耗定額（1）考慮煤灰摻入時，1t熟料的干生料理論消耗量：式中：干生料消耗定額（t/t熟料），生料的生產(chǎn)損失（%），取3%。干生料的燒失量（%），煤灰摻入量，以熟料百分數(shù)表示（%）。（2） 各種干原料和濕原料的消耗定額：（3） 干石膏消耗定額式中：Kd干石膏消耗定額d石膏摻量，4.5%e混合材摻量，10%Pd石膏生產(chǎn)損失，取1%（4） 混合材消耗定額濕混合材的

40、消耗定額式中：Ke干混合材消耗定額Kes濕混合材消耗定額Ps混合材生產(chǎn)損失，取15%（5） 煤的消耗定額式中：Kf干燒成用干煤消耗定額（t/t熟料），Kf濕燒成用濕煤消耗定額（t/t熟料） 熟料燒成熱耗（kJ/kg熟料），干煤低位熱值（kJ/kg熟料），煤的生產(chǎn)損失%，取1%。2.9 物料平衡表表2-10 物料平衡表欄原 目料水分%損失%消耗定額（t/t熟料）物料平衡表（t）干 料濕 料干料濕料時日年時日年1234567891011石灰石111.3141.327274.056577210468827766422125510粉煤灰310.050.0510.428250.27280087.0410

41、.482250.380087.0砂巖0.510.1440.14429.198700.762224243.730.033720.82300650鐵粉1010.0540.06111.262270.2948649412.722305.397706.2生料31.5581.582324.947798.4762495512329.9479192533953石膏111.05265.2984892.26混合材1210.1180.13924.61590.642189005.428.99695.8222642熟料208.56005.441601740.8水泥3236.615678.691817200燒成用煤1.0

42、410.1260.127626.279630.69201819.3426.61638.72043823生產(chǎn)車間工藝設(shè)計及主機設(shè)備選型水泥生產(chǎn)的工藝流程，生產(chǎn)車間工藝流程的選擇，工藝設(shè)備選型與生產(chǎn)車間的工藝布置密切相關(guān)。因為工藝布置直接取決于所選定的工藝流程和設(shè)備；同時，工藝布置對工藝流程和設(shè)備的選擇又有很大的影響。車間設(shè)備選型一般步驟如下：1、確定車間的工作制度，確定設(shè)備的年利用率。2、選擇主機的型式和規(guī)格，根據(jù)車間要求的小時產(chǎn)量、進料性質(zhì)、產(chǎn)品質(zhì)量要求以及其他技術(shù)條件，選擇適當型式和規(guī)格的主機設(shè)備，務必使所選的主機技術(shù)先進，管理方便，能適應進料的情況，能生產(chǎn)出質(zhì)量符合要求的產(chǎn)品。同時，還應考

43、慮設(shè)備的來源和保證。3、標定主機的生產(chǎn)能力，同類型規(guī)格的設(shè)備，在不同的生產(chǎn)條件下（如物料的易磨性、易燒性、產(chǎn)品質(zhì)量要求以及具體操作條件等），其產(chǎn)量可以有很大的差異。所以，在確定了主機的型式和規(guī)格后，應對主機的小時生產(chǎn)能力進行標定。即根據(jù)設(shè)計中的具體技術(shù)條件，確定設(shè)備的小時生產(chǎn)能力。標定設(shè)備生產(chǎn)能力的主要依據(jù)是：定型設(shè)備的技術(shù)性能說明；經(jīng)驗公式（理論公式）的推算；與同類型同規(guī)格生產(chǎn)設(shè)備的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比。4、計算主機的數(shù)量 式中：主機臺數(shù)，要求主機小時產(chǎn)量（t/h），主機標定臺時產(chǎn)量（t/h）。5、核算主機的年利用率主機的實際年利用率和每周實際運轉(zhuǎn)小時數(shù)，可用公式 式中：主機的實際年利用率，預定

44、的主機年利用率。水泥廠主機年利用率選擇參考表3-1表3-1 水泥廠主機年利用率（以小數(shù)表示）主機名稱周別每日工作班數(shù)適宜利用率備注石灰石破碎不連續(xù)周10.240.28也可連續(xù)周20.480.58回轉(zhuǎn)烘干機連續(xù)周30.700.80生料磨圈流連續(xù)周30.700.78開流連續(xù)周30.700.80機械立窯連續(xù)周30.800.85旋窯連續(xù)周30.820.88水泥磨圈流連續(xù)周30.700.82開流連續(xù)周30.750.85水泥包裝不連續(xù)周10.240.28水泥散裝不連續(xù)周20.480.563.1 破碎概論生產(chǎn)水泥的原料，大部分都要經(jīng)過預先破碎，因為從礦山開采回來的石灰石，砂巖，石膏，混合材料以及煤等原料，燃

45、料塊度較大，給運輸，貯存，粉磨帶來一定的困難。從窯中煅燒得到的熟料，其中有些塊度較大的必須進行破碎。物料經(jīng)過破碎后，其粒度減小，表面積增加，在一定程度上可以提高粉磨和烘干的效率。3.1.1 破碎系統(tǒng)的發(fā)展狀況近年來，隨著窯，磨等設(shè)備單機生產(chǎn)能力的大型化以及礦山開采技術(shù)的發(fā)展，破碎流程和破碎設(shè)備也隨著有了很大的發(fā)展。主要反映以下幾個方面：（1）破碎設(shè)備大型化（2）破碎流程單段化（3）破碎設(shè)備移動化（4）破碎設(shè)備多功能化3.1.2 破碎設(shè)備的工作原理利用擠壓和沖擊等機械作用的外力，使大塊物料產(chǎn)生應力和形變，從而導致破裂。根據(jù)破碎后的粒度不同，破碎作業(yè)大致可分為粗碎，中碎和細碎三個等級（見表3-2）

46、。表3-2 各級粉碎所對應的粒度破碎等級喂料粒度（mm）出料粒度（mm）粗碎300550100中碎10030020100細碎501000203.1.3 影響破碎系統(tǒng)的選擇因素（1）物料的性質(zhì)物料的硬度，水分，形式和雜質(zhì)含量均將直接影響破碎系統(tǒng)的技術(shù)，經(jīng)濟指標。各原料的物理性質(zhì)如表3-3所示，表3-3 物料的物理性質(zhì)序號物料名稱主要性質(zhì)1中硬石灰石抗壓強度80160MPa，水分1%2粘土，粉砂巖抗壓強度20 MPa水分1020%3硬質(zhì)砂頁巖抗壓強度20 MPa水分10%4熟料磨損，腐蝕性強，溫度703005煤，石膏抗壓強度40 MPa水分10%（2）物料的粒度對破碎系統(tǒng)的物料粒度，組成有充分的了

47、解，有利于合理的選擇破碎系統(tǒng)和破碎設(shè)備。各種水泥廠型對各原料的進料粒度要求如表3-4、3-5所示，表3-4 各種物料的進料粒度序號物料名稱最大進料粒度備注大型廠中型廠小型廠1石灰石80010006508003502粘土，砂頁巖4004002503熟料100100200300操作不正常時出現(xiàn)300mm4石膏3003003005煤300300300許多廠均為碎煤，少許大快表3-5 水泥廠最大入磨物料的粒度物料種類石灰石粘土熟料石膏混合材煤最大粒度255030503030表3-6 各種物料的進料粒度序號物料名稱最大進料粒度備注大型廠中型廠小型廠1石灰石80010006508003502粘土40040

48、0250砂頁巖3熟料100100200300操作不正常時出現(xiàn)300mm4石膏3003003005煤300300300許多廠均為碎煤，少許大快表3-7 水泥廠最大入磨物料的粒度物料種類石灰石粘土熟料石膏混合材煤最大粒度2550305030303.1.4 石灰石破碎我國的石灰石大多屬于中等硬度，可選的破碎設(shè)備類型很多。表3-8是常見破碎設(shè)備及其性能。表3-8 常見破碎機及其性能序號破碎機型式破碎原理破碎比（i）適用破碎階段允許物料含水率%適宜破碎的物料1顎式擠壓46粗、中碎10石灰石、熟料、石膏2錘式?jīng)_壓1015中、細碎10同上3立軸錘式?jīng)_壓1020細碎12同上4反擊式?jīng)_擊1040中、細碎12石灰

49、石、熟料5沖擊式?jīng)_壓1030細碎10石灰石青龍山礦區(qū)石灰石屬于中硬，為了實現(xiàn)破碎設(shè)備的大型化，破碎流程的單段化，優(yōu)化生產(chǎn)流程，減低熱耗，減少環(huán)境污染，盡可能選擇單段破碎機。 單段錘式破碎機性能特點： 破碎比大：最大進料粒度可達1.31.5m 出料粒度3150mm范圍可調(diào)整 出料細 工藝簡化：原二級或三級破碎減少為一級 運行成本低：系統(tǒng)配套功率少，大大降低生產(chǎn)成本石灰石破碎車間設(shè)在礦區(qū)，自卸汽車將石灰石倒入板式喂料機，再經(jīng)錘式破碎機破碎后，由長帶式輸送機送到廠區(qū)圓形預均化庫，由懸臂堆料皮帶機人字形堆料，由橋式刮板取料機將預均化后的石灰石放帶式輸送機送至石灰石調(diào)備庫。3.2 物料的破碎3.2.1

50、石灰石的破碎（1）確定破碎車間的工作制度 石灰石破碎車間采用二班制，每班工作6小時，每年工作300天。（2）根據(jù)車間運作班制和主機運轉(zhuǎn)小時數(shù)，確定主機的年利用率：式中：每年工作日數(shù)，每日工作班數(shù)，每班主機運轉(zhuǎn)小時數(shù)。（3）主機要求小時產(chǎn)量：式中：（4）設(shè)備的選型：我國在上世紀80年代，引進了16項國外技術(shù)，其引進的MAMMUT錘式破碎機系列，其破碎物料的種類多，產(chǎn)量高，電耗低，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，可以破碎抗壓強度不超過250MPa的各種物料，可以用于水泥廠破碎石灰石、砂巖等。破碎的階段屬于中細碎，適合破碎石灰石等物料。部分型號和性能如下：表3-9 部分MAMMUT破碎機型號及其類型型號喂料口（

51、mm）允許物料最大長度（mm）產(chǎn)量范圍（t/h）裝機容量（kw）MB44/751500×18801500250450600MB56/751500×23301500500600900MB70/901730×248018006008001200MB34/1351860×2800180080010001500進過對比，綜合考慮到電耗和小時產(chǎn)量，故本次設(shè)計選擇MB56/75單段錘式破碎機。（5）生產(chǎn)能力的標定： 根據(jù)破碎機的規(guī)格和性能，一般出料粒度小，生產(chǎn)能力低，MB56/75單段錘式破碎機 最大進料和出料都能滿足要求，標定該機的臺時產(chǎn)量時也要考慮到經(jīng)驗公式的計算結(jié)果和實際例子。標定該機的臺時產(chǎn)量為580t/h。（6） 計算主機的數(shù)式中：主機臺數(shù)，要求主機小時產(chǎn)量（t/h），主機標定臺時產(chǎn)量（t/h）。 故選取一臺。（7）核算主機的年利用率式中：主機的實際年利用率，預定的主機年利用率。3.2.2 砂巖的破碎（1）確定砂巖破碎車間的工作制度 砂巖破碎車間采用1班制，每班工作6小時，每年工320天。（2）根據(jù)車間運作班制和主機運轉(zhuǎn)小時數(shù)，確定主機的年利用率：式中：每年工作日數(shù)，每日工作班數(shù)，每班主機運轉(zhuǎn)小時數(shù)。（3） 主機要求小時產(chǎn)量： 式中：g每t熟料所需的砂巖含量，t/t熟料 d每年工