日產(chǎn)4000噸水泥課程工藝設計

1、目錄1新型干法水泥生產(chǎn)的簡述11.1新型干法水泥生產(chǎn)的特點11.2 新型干法水泥生產(chǎn)的發(fā)展41.3復合水泥的特點與發(fā)展52配料方案的確定62.1熟料熱耗的確定62.2熟料率值的確定72.3熟料標號的確定82.4混合材（礦渣、粉煤灰）石膏加入量的確定93物料平衡計算103.1配料計算10熟料熱耗q=3100kJ/kg熟料103.2物料平衡計算124全廠工藝流程的確定、主機設備選型、儲庫堆場計算164.1流程論述164.2主機設備選型、儲庫堆場計算194.3全廠工藝流程方塊圖304.4全廠的質(zhì)量控制點及控制指標325結(jié)論346謝辭357參考文獻361新型干法水泥生產(chǎn)的簡述1.1新型干法水泥生產(chǎn)的特

2、點進入新世紀以來，隨著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國新型干法水泥生產(chǎn)的發(fā)展進入了快車道，達到了令人刮目相看的速度。新型干法水泥生產(chǎn)的特點就是“高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)低消耗”。其實，這只是預分解工藝所表現(xiàn)出的先進水平，是它必將取代其它傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)工藝的原因1。當前不同新型干法水泥生產(chǎn)線的管理與操作水平存在較大差異的根源，正在于這種認識上的差異，而且這種差異還將更為深刻長久地影響著該類工藝線所創(chuàng)造效益的大小。新型干法水泥生產(chǎn)需要從基本建設階段直到生產(chǎn)階段，在原燃料管理、操作控制、質(zhì)量檢驗、設備維護、儀表自動化等每個環(huán)節(jié)都要滿足均質(zhì)穩(wěn)定的要求。 新型干法水泥生產(chǎn)必須均質(zhì)穩(wěn)定凡是化工產(chǎn)品都有“均質(zhì)穩(wěn)定”的要求，水泥也

3、不例外，因此，在水泥的使用中，對水泥的均質(zhì)穩(wěn)定既是基本要求，也是最高要求。之所以是基本，是因為任何一家水泥產(chǎn)品如不能做到均質(zhì)穩(wěn)定，就不會有用戶敢使用;之所以是最高，是因為均質(zhì)穩(wěn)定程度的提高并不是輕而易舉的事，尤其對于像水泥這種固態(tài)的粉狀產(chǎn)品，比液態(tài)或氣態(tài)的化工產(chǎn)品的均質(zhì)要難得多。評價水泥質(zhì)量不能只是強度、泌水性等物理指標的高低，更是這些指標的穩(wěn)定性。它決定了混凝土及砂漿性能的均質(zhì)穩(wěn)定，并由此決定建筑物的整體耐久性。隨著現(xiàn)代建設的發(fā)展，不但水泥生產(chǎn)大型化，而且建筑物越來越大，因此，對水泥生產(chǎn)的管理與操作就需要更加重視均質(zhì)穩(wěn)定的精細要求，傳統(tǒng)工藝無法適應，新型干法生產(chǎn)工藝正是面對這種要求，在不斷地

4、發(fā)展和完善。實現(xiàn)新型干法水泥高產(chǎn)的需要新型干法生產(chǎn)線的生產(chǎn)規(guī)模越大，設備能力對各種參數(shù)的波動承受能力會增大，即同樣的風、煤、料的絕對波動值，5000t/d生產(chǎn)線比2000t/d生產(chǎn)線要顯得穩(wěn)定得多。但決不意味對生產(chǎn)中每個環(huán)節(jié)的控制穩(wěn)定程度的要求就可降低，因為如果是相同的相對波動值，則大規(guī)模生產(chǎn)線的絕對波動值要大得多。 (1)要想在最大允許喂料量下運行，生料喂料量就不能波動，因為向上的波動就會出現(xiàn)竄生料、塌料的問題；而生料成分的向高波動，就需要更多的熱量，不但鍛燒溫度難以穩(wěn)定、窯皮難以保住，而巨還使喂料量難以維持恒定。  (2)隨著原燃料的不穩(wěn)定，喂料、喂煤、用風的任意一項不穩(wěn)定都會造

5、成堵塞、塌料、結(jié)圈等工藝事故發(fā)生，直接影響生產(chǎn)穩(wěn)定。(3)由于風、煤、料等參數(shù)的互相影響牽制，系統(tǒng)的不穩(wěn)定加劇了操作難度，增加了錯誤操作的可能性。比如，喂煤量波動造成的窯內(nèi)溫度不穩(wěn)定，使喂料量必須隨之調(diào)整。如果用風量波動，即使喂煤量穩(wěn)定，煤的燃燒也不能正常。這些都會制約產(chǎn)量的提高。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)熟料的需要因為生料成分與煤粉的灰分都是化學反應的參加者，其中任何一者的變動都會直接使配料三率值改變因此，不論是生料成分的不穩(wěn)定，還是煤粉成分的不穩(wěn)定，都會對熟料鍛燒制度產(chǎn)生干擾，更無法保證熟料質(zhì)量的均質(zhì)穩(wěn)定。因此只有熟料的礦物組成保持穩(wěn)定，熟料標號才能穩(wěn)定在高水平上。降低能耗的需要如果系統(tǒng)在不穩(wěn)定的狀態(tài)下運行

6、，喂煤量、喂料量、通風量加減頻繁，最佳風、煤、料的配合就無法獲取，就會發(fā)生:     (1)過剩的風量消耗更多的熱量，不足的風量使燃料燃燒不完全，兩種情況都要消耗更多的燃料，而恰到好處的風量使用，在不穩(wěn)定的窯中是很難實現(xiàn)的。 (2)加煤過多，不會有完全燃燒;加煤過少，溫度就會降低。窯內(nèi)溫度的變化，不論是由高溫變成低溫，還是低溫升為高溫，都要消耗更多的燃料。而且用煤量的改變直接要求燃燒器的一次用風量及風速與之相符，如果喂煤量不穩(wěn)定，這種相符很難達到。 (3)影響下料量波動的因素更多，這種波動不僅造成窯內(nèi)溫度的變化，而且直接影響風、煤、料的配比，使煤耗增加2。長期安全

7、運轉(zhuǎn)的需要影響窯的運轉(zhuǎn)率的主要因素一是窯襯壽命的長短，二是設備運轉(zhuǎn)的可靠性。二者也相互影響。(1)窯襯壽命的影響:在生料成分及煤粉成分不穩(wěn)定時，燒成系統(tǒng)溫度無法穩(wěn)定，必然導致窯皮頻繁長落，加劇消耗燒成帶及其前后的窯磚，使壽命大為縮短。   (2)設備安全運轉(zhuǎn)的影響:在系統(tǒng)溫度不穩(wěn)定時，無法保證窯體及托輪的正常上下竄動;如果發(fā)生窯內(nèi)局部溫度過高紅窯，還會導致筒體變形; 而筒體變形更不利于窯襯的穩(wěn)定，加劇了運轉(zhuǎn)周期的縮短。   綜上所述，對于某一設備及原燃料相對固定的生產(chǎn)線而言，實現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、安全運轉(zhuǎn)要求的最佳參數(shù)只會有一組，而該組參數(shù)只有在系統(tǒng)穩(wěn)定

8、時才能通過不斷摸索而獲得。新型干法工藝的核心技術(shù)預分解窯預分解窯是新型干水泥工藝的核心技術(shù)，它主要是指:懸浮狀態(tài)的預熱器及分解爐，高窯速的回轉(zhuǎn)窯以及高效快速冷卻的篦冷機3。   (1)分解爐。新型干法水泥生產(chǎn)工藝的核心技術(shù)是熟料鍛燒前采取懸浮狀態(tài)的預分解技術(shù)，其核心裝備是各種類型的分解爐，它使煤粉在懸浮狀態(tài)下燃燒釋放出熱量，而生料同樣在懸浮狀態(tài)下接受這些熱量而分解，它不僅能快速地為生料的鍛燒創(chuàng)造最好的石灰石分解狀態(tài)，而且是提供了最為理想的均質(zhì)穩(wěn)定分解過程，化學反應過程能做到如此均質(zhì)穩(wěn)定的程度是任何傳統(tǒng)的水泥生產(chǎn)方法所望塵莫及的。比如，立窯因生料與煤粉的緊密接觸，其熱耗也不高

9、，但它無法使傳熱及分解在懸浮狀態(tài)下進行，因而它所生產(chǎn)的熟料質(zhì)量很難實現(xiàn)均質(zhì)穩(wěn)定，這種本質(zhì)上的差異不僅是立窯質(zhì)量提高的難題，也是其大型化的致命弱點。   (2)多級預熱器系統(tǒng)。采取懸浮狀態(tài)利用鍛燒的余熱預熱生料，而且是采取最多達六級的多級預熱方式，同樣不僅提高熱傳導效率，強化預熱效果，而巨也是均質(zhì)穩(wěn)定的過程。這同樣是其它窯型無法與之比擬的。   (3)高速運轉(zhuǎn)的窯。懸浮狀態(tài)下高分解率的物料，為較大幅度提高窯的轉(zhuǎn)速創(chuàng)造了可能，而恰恰是這種高而穩(wěn)的窯速大大改善了熟料鍛燒階段均質(zhì)穩(wěn)定的效果，從而使熟料的受熱均勻程度及礦物之間的反應均勻程度都有明顯地改善。相對于中

10、空干法窯、濕法窯及立波爾窯，這就是預分解窯熟料質(zhì)量有得天獨厚優(yōu)勢的原因。當然，要想從根本上改變鍛燒的均質(zhì)穩(wěn)定條件，應當使熟料鍛燒過程也處于懸浮狀態(tài)，這種試圖進一步提高質(zhì)量、降低熱耗的研究從未停止過，但畢竟這種技術(shù)的難度要大得多，目前世界上還沒有生產(chǎn)成功應用的先例。     (4)篦冷機。熟料用空氣急冷是保證熟料質(zhì)量的必要手段，受熟料加熱的高溫空氣則對煤粉的燃燒速度及火焰的質(zhì)量有著決定的影響，篦冷機的不斷更新?lián)Q代就是為了改善這種效果。篦板的類型、有效控制冷卻空氣量是開發(fā)蓖冷機的核心內(nèi)容。輔助技術(shù)裝置與懸浮狀態(tài)下預熱、分解、高窯速及快速冷卻相配的其它設備，被視為新型干

11、法技術(shù)不可缺少的輔助設施，也無不為均質(zhì)穩(wěn)定做出了貢獻。比如原燃料的均化堆場、裝置，在線的質(zhì)量檢驗設施，多風道燃燒器、自動化儀表等。它們的應用為保證最終產(chǎn)品的均質(zhì)穩(wěn)定做出了貢獻。但是這些設備并不為預分解窯所獨有，當前的JT立窯技術(shù)正是建立在這些設備的基礎上4。   (1)原燃料的均化堆場。均化設施的原理是:讓同一時間進場的物料不同時間出場，而不同時間進場的物料同一時間出場。用于均化石灰石、輔料、原煤在內(nèi)的各種類型的均化堆場、裝置是生產(chǎn)線上第一道均質(zhì)穩(wěn)定的設施，它們無非是讓天然的非均質(zhì)礦石以均質(zhì)的成分進人生產(chǎn)線。     (2)生料均化庫

12、。為了進一步克服配料成分波動及生料系統(tǒng)控制的波動，提高人窯生料成分的穩(wěn)定性，水泥專家們在開發(fā)生料均化庫上也曾花費大量精力。它的原理與均化堆場完全一致，但設施完全不同，管理與操作方法也各有特點。在線分析儀的投人使用可以減輕生料庫的均化壓力，甚至可以適當減少庫容量，以降低基建投資。 (3)多風道燃燒器。如果煤粉的燃燒能使火焰穩(wěn)定，均勻地傳遞熱量，這對于鍛燒均質(zhì)穩(wěn)定的熟料非常有益。三風道與四風道燃燒器的開發(fā)就是實現(xiàn)這個要求最好的裝備。它不僅根據(jù)需要可以調(diào)節(jié)火焰的形狀，更重要的是能用最少的一次風使煤粉快速燃燒，能在回轉(zhuǎn)窯的高溫帶放出熱能，這是非常重要的。尤其當使用含揮發(fā)分低的煤質(zhì)時，這種能力

13、就變得必須具備和更加寶貴。 (4)自動化儀表。儀表準確地反映系統(tǒng)狀態(tài)，當測定值偏離給定要求時，根據(jù)設計的自控回路將實際值自動調(diào)整到給定值，這個過程遠比人為操作要精細、可靠、及時得多，使操作參數(shù)都能穩(wěn)定在理想水平上。因此，只將自動化理解為可以節(jié)約勞動力，提高勞動效率，是一種片面認識應該明確，只有自動化，才能使系統(tǒng)的均質(zhì)穩(wěn)定程度提高到新的水平，這才是自動化重大而深遠的意義。1.2 新型干法水泥生產(chǎn)的發(fā)展干法回轉(zhuǎn)窯是18世紀末、19世紀初的窯型，它比立窯生產(chǎn)前進了一大步。由于它所用生料是干粉，含水量<1%，比濕法生產(chǎn)減少了用于蒸發(fā)水分的大部分熱量，而且也比濕法生產(chǎn)短，但干法中空窯無余熱利用裝置

14、，窯尾溫度一般都在700950。有些廠可看到煙囪冒火現(xiàn)象，熱能浪費嚴重，每千克熟料熱耗高達17131828kcal，而且灰塵大，污染嚴重。生料均化差，質(zhì)量低，產(chǎn)量也不高（均與濕法生產(chǎn)相比），曾一度被濕法生產(chǎn)所取代。20世紀30年代初，出現(xiàn)了立波爾窯，在窯的尾部加裝了爐篦子加熱機，對含水分為12%14%的生料球進行加熱，使余熱得到較好利用，窯尾溫度從700以上降到100150，熱耗大幅度下降，產(chǎn)量和質(zhì)量都得到很大提高。20世紀50年代又出現(xiàn)了帶旋風預熱器窯，窯尾余熱得到更好的利用。尤其是20世紀70年代初出現(xiàn)的帶窯 。外分解爐的新型窯生產(chǎn)線，將干法生產(chǎn)推向一個新階段。這種能耗低、產(chǎn)量高、質(zhì)量好、

15、技術(shù)新的窯已成為世界各國水泥生產(chǎn)的發(fā)展方向。在論證新型干法水泥生產(chǎn)均質(zhì)穩(wěn)定的必要性及可能性的同時，必須清醒地認識到水泥生產(chǎn)中滿足均質(zhì)穩(wěn)定條件的難度。相對于技術(shù)措施及現(xiàn)有的裝備水平的難度而言，更大的難度將來自于傳統(tǒng)管理的習慣思維。滿足均質(zhì)穩(wěn)定要求既是新型干法水泥企業(yè)真正通向最高效益的捷徑，又是企業(yè)管理與操作從此擺脫被動局面的鑰匙。我國新型干法水泥起步于20世紀70年代，至今已30多年，但發(fā)展步伐較小，速度緩慢。90年代，在建設一批引進技術(shù)或主機設備的新型干法生產(chǎn)線外，建設了一批不同規(guī)模的全國產(chǎn)化(自己開發(fā)設計、自行設備制造)新型干法水泥生產(chǎn)線，標志著我國進入了大型化干法水泥生產(chǎn)的發(fā)展軌道。隨著新

16、型干法水泥技術(shù)的不斷創(chuàng)新和技術(shù)的不斷成熟，困擾我國水泥工業(yè)發(fā)展的上述問題也隨之得到了解決。新型干法水泥以其質(zhì)量好、消耗低、污染少、自動化程度高等優(yōu)勢，得到了社會與市場的認可；同時，也有效地解決了技術(shù)進步與經(jīng)濟效益的統(tǒng)一，使這個曾經(jīng)一度阻礙新型干法水泥發(fā)展的致命問題得到了有效地解決。1.3復合水泥的特點與發(fā)展隨著大型鋼鐵廠及火力發(fā)電廠的建成與投資，如何處理及綜合利用燃煤發(fā)電機組年復一年排放出的大量礦渣、粉煤灰及灰渣，使其對周圍環(huán)境的污染降到最低限度，并進而變廢為寶，使其造福于社會是擺在項目的決策者、設計者及建設者面前亟待解決的問題。粉煤灰是火力發(fā)電廠燃煤粉鍋爐排除的廢渣，我國電力工業(yè)是以燃煤為主

17、，每年排出量已達5000萬t以上，隨著電力工業(yè)的發(fā)展，其排出量還在逐步增加，如不加以很好的利用，就會占用農(nóng)田，堵塞江河，污染環(huán)境。粉煤灰即可增產(chǎn)水泥，降低成本，又可改善水泥的某些性能，變廢為寶，化害為利。原材料用了電廠的灰渣，原料費用投資少。礦渣尤其是高爐?；V渣是由鋼鐵廠排出的廢棄物，但在水泥行業(yè)卻有著重要作用。水泥工業(yè)被稱為能源適用大戶，在當前越來越嚴峻的環(huán)境問題下，如何降低能耗、減少廢物備受重視。尤其將粉煤灰，礦渣等工業(yè)廢物變廢為寶的研究上更加引起人們的關(guān)注。我國的復合水泥行業(yè)今后幾年的發(fā)展前景看好，使眾多投資者在水泥工業(yè)利潤下降、水泥產(chǎn)量過剩的時期仍然會加大對復合水泥的投資，加快我國水

18、泥工業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整，這也是宏觀政策影響的結(jié)果。復合水泥工業(yè)調(diào)整的內(nèi)在因素是技術(shù)的升級換代，這個早就已經(jīng)具備；外在因素是由于新技術(shù)介入后，生產(chǎn)能力的大量過剩，這個將在未來幾年逐步顯現(xiàn)出來。因此，我們可以斷言，隨著復合水泥實際生產(chǎn)能力的不斷過剩，我國復合水泥行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整將不斷加快。由于電力等因素的影響，復合水泥生產(chǎn)實際過剩的部分將小于理論過剩量，隨著國家對于電力供應等影響水泥實際生產(chǎn)能力的因素的改善，結(jié)構(gòu)調(diào)整的力度將進一步加大。因此，在加快結(jié)構(gòu)調(diào)整過程中，規(guī)范促進整個水泥行業(yè)的健康發(fā)展，已成為當務之急。一是復合水泥企業(yè)應在行業(yè)協(xié)會的指導下，在速度和質(zhì)量、規(guī)模和效益的關(guān)系的把握上，為行業(yè)的健康發(fā)展和

19、良性發(fā)展付諸努力、率先垂范、做出表率。以自律誠信為本，在競爭中加強合作，在合作中共謀發(fā)展，勇敢擔當起應有的社會責任，共同營造和推動良好的市場經(jīng)濟秩序，同時通過盈利能力的不斷提升，使企業(yè)的發(fā)展成果惠及職工；二是國家政府部門應加強復合水泥產(chǎn)能總量控制，尤其是對熱點地區(qū)的新增產(chǎn)能要在評估審批和總量控制上進一步加大力度，提高投資的技術(shù)、管理、產(chǎn)能、環(huán)保等進入門檻，使復合水泥行業(yè)的區(qū)域布局更加科學、新增投資更加合理。國家一方面加大了對礦渣及粉煤灰等廢棄物綜合利用基礎研究方面投入，使其綜合利用途徑不多擴大，工藝技術(shù)日臻完善；另一方面有制定了一系列的政策和法規(guī)，強調(diào)要依靠經(jīng)濟手段、行政手段和法律手段共同發(fā)揮

20、調(diào)控與導向的作用。所以作為水泥混合材的礦渣及粉煤灰的綜合利用的前景必然越來越廣2配料方案的確定2.1熟料熱耗的確定水泥廠中影響熟料熱耗的因素很多，國內(nèi)系統(tǒng)熱耗較高的主要原因是：結(jié)皮堵塞現(xiàn)象嚴重，還有設備故障比較頻繁，從而導致窯的運轉(zhuǎn)率不高。而國外水泥廠家通過采用低阻高效的多級預熱系統(tǒng)，以及新型篦式冷卻機和多通道噴煤管等先進工藝，降低了水泥生產(chǎn)的熟料熱耗。根據(jù)新型干法水泥廠工藝設計手冊表 2-1 國內(nèi)部分預分解窯的規(guī)格和特性廠名設計能力（t/d）設計熱耗（kJ/kg熟料）回轉(zhuǎn)窯規(guī)格（m）分解爐型式分解爐規(guī)格（m）冀東水泥廠40003308NSF寧國水泥廠40003349MFC故本設計熟料熱耗確定

21、為3100kJ/kg熟料。2.2熟料率值的確定生產(chǎn)實踐表明：預分解窯的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，除了要有一個生料質(zhì)量保障系統(tǒng)外，還要有一個適合其熱工特性的配料方案。我國有不少預分解窯水泥廠僅通過“兩高一中”配料方案，就獲得了提高水泥產(chǎn)、質(zhì)量和回轉(zhuǎn)窯運轉(zhuǎn)率的明顯效果。從表2-2可以看出：國內(nèi)新型干法窯生產(chǎn)水泥熟料4大礦物組成與國外水泥近似，但KH、SM、IM三個率值都比國外水泥稍低一些，國內(nèi)重點水泥企業(yè)的窯型包括濕法、干法和立波爾窯，雖有較大差別，但均屬低硅、高鐵配料方案。國內(nèi)立窯廠家多，但大多數(shù)采用低硅、高鐵、高飽合比配料方案。我國水泥配料方案的重要特征是低硅、高鐵。這對提高硅酸鹽礦物含量和活性是不利的。從提

22、高水泥熟料強度考慮，應盡量提高硅酸鹽礦物含量（73%）、提高早強礦物含量（9%10%）、降低鐵鋁酸四鈣含量（13%）。歐洲通用水泥標準ENV197-1-92對波特蘭水泥熟料提出這樣規(guī)定“波特蘭水泥熟料是一種水硬性材料，其中至少2/3是硅酸鈣，其余為Al2O3、Fe2O3和其他氧化物。CaO/SiO2重量比應不小于2.0”。ENV197-1-92標準特別強調(diào)了硅酸鹽礦物在4大礦物中所占比例，在Al2O3和Fe2O3的關(guān)系中更重視Al2O3的作用。所以為提高水泥強度，適應新標準要求，回轉(zhuǎn)窯企業(yè)改進配料方案，向高硅、低鐵型轉(zhuǎn)變和采用與此配料方案相適應的燒成技術(shù)尤為重要。表2-2國內(nèi)外水泥熟料成分及礦

23、物組成類別SiO2AI2O3 Fe2O3 CaOf-CaOKHSM IMC3SC2SC3AC4AF國外水泥（23個）21.224.803.0164.130.920.8952.731.615720810國內(nèi)新型干法（20個）22.005.293.4464.390.960.8772.531.545324810國內(nèi)重點水泥企業(yè)（56個）21.145.594.4474.741.140.8892.121.275420714國內(nèi)立窯20.625.634.6864.07230.922.01.25914714考慮上述各種情況，結(jié)合目前率值的大致范圍：KH=0.90±0.

24、02, SM=2.6±0.1，IM=1.6±0.1確定本次設計的率值是：KH=0.885， SM=2.51，IM=1.542.3熟料標號的確定熟料標號是以其28天抗壓強度值來劃分等級的。生產(chǎn)42.5級普通水泥要求熟料標號大于42.5，但工廠不能等到28天強度結(jié)果出來后再決定混合材摻量、粉磨細度等生產(chǎn)控制指標。因此，迅速而準確地查知熟料強度情況，對生產(chǎn)廠無疑具有重要的實用價值。眾所周知，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礦物集合體。一般用C3S、C2S、C3A、C4AF、f-CaO等來表示。作為熟料組成主體的這些礦物，它

25、們與熟料率有如下關(guān)系：KH= SM= IM=+0.6383 將式 × ×( +1)整理，得：L=7.06故本設計的熟料標號為62.5。 圖 2-1 28天抗壓強度與L值的關(guān)系2.4混合材（礦渣、粉煤灰）石膏加入量的確定本設計是復合水泥，其混合材的摻入量為20%50%，設定混合材摻入量為45%（礦渣量為20%、粉煤灰摻入量為25%）；設定石膏摻入量為5%（水泥中的SO3不能超過3.5%，再根據(jù)任務書中石膏的SO3含量計算得石膏加入量應小于8%）。水泥中粉煤灰的摻加量按質(zhì)量百分比計為20%40%。允許摻加不超過混合材總摻量的1/3的?；郀t礦渣。此時混合材摻量可達50%，但粉煤

26、灰量仍不得少于20%或超過40%。 粉煤灰的摻加量，通常與水泥熟料的質(zhì)量、粉煤灰的活性和要求生產(chǎn)的水泥標號等因素有關(guān)，主要有強度試驗結(jié)果來確定。粉煤灰的早期強度很低，因此，粉煤灰水泥的強度（尤其是早期強度)隨粉煤灰的摻加量增加而降低。本次設計采用粉煤灰摻加量為30%。水泥中石膏的加入量由SO3的含量確定。按照國家標準規(guī)定，硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥中SO3含量不大于3.5%，快硬水泥的品質(zhì)標準與普通硅酸鹽水泥略有差別，SO3的最大含量為4.0%。普通硅酸鹽水泥中的SO3含量一般波動在1.5%2.5%，而在快硬硅酸鹽水泥中，一般波動在3%3.5%。本次采用的石膏中SO3含量為42.10%，設石膏

27、摻加量為X，則有42.10%X4.0%，得X9.5%。故本次設計取石膏含量為5%。3物料平衡計算3.1配料計算原料及燃料化學成分表3-1 原料化學成分(%)名稱燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO石灰石39.834.350.300.7953.541.31粘土5.3867.9614.215.942.011.26砂頁巖3.3388.032.842.091.140.91鐵礦石2.8149.815.7032.533.071.71粉煤灰 3.9349.3531.844.4724.620.95表3-2 煤的工業(yè)分析（%）名稱水分Mar/%揮發(fā)分Var/%灰分Aar/%固定碳Car/%熱值Oar/

28、KJkg煙煤1.6517.6423.4257.2922283.13煤灰摻入量 熟料熱耗q=3100kJ/kg熟料根據(jù)公式求得： 式中：熟料中煤灰摻入量(%)；單位熟料熱耗(kJ/kg熟料)；煤的應用基低熱值(kJ/kg煤)；S煤灰摻入量(%)；計算干燥原料的配合比設定干燥物料的配合比為；石灰石83%、粘土8.5%、砂頁巖1.5%、鐵礦石粉煤灰4.5%，以此計算生料的化學成分，如表3-3所示：表3.3 生料的化學成分（%）原料配合比燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO石灰石82.933.013.600.250.6544.381.09粘土8.60.465.841.220.510.170.

29、10砂頁巖1.50.051.320.040.030.020.02鐵礦石2.50.071.250.140.810.080.04粉煤灰4.50.182.221.430.200.210.04生料10033.7714.233.082.2044.861.29灼燒生料21.494.653.3267.730.02熟料的化學成分煤灰摻入量3.26%，則灼燒生料配合比為100%-3.26%=96.74%。按此計算的熟料的化學成分，如表3-4所示：表3.4熟料的化學成分原料配合比SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO灼燒生料96.7420.784.503.2165.520.02煤灰3.261.620.920.3

30、00.160.06熟料10022.405.423.5165.680.08熟料率值確定熟料的率值計算如下：0.8852.511.54計算的率值KH=0.885，SM=2.51，IM=1.54在確定的范圍之內(nèi)，所以配比合適。熟料礦物組成C3S=3.8(3KH-2)SiO2=3.8×(3×0.885-2)×22.40%=55.75%C2S=8.60(1KH)SiO2=8.60×(10.885)×22.40%=22.15%C3A=2.65(A2O30.64Fe2O3)=2.65×(5.420.64×3.51)=8.41%C4AF=3

31、.04Fe2O3=3.04×3.51=10.67%計算濕物料的配合比原料的水分為：石灰石為2%，粘土為10%，鐵礦石8%、礦渣20%，則濕原料質(zhì)量配合比為：濕石灰石=84.59%濕粘土=9.55%砂頁巖濕鐵礦石=2.72%粉煤灰=4.5%將上述質(zhì)量比換算成百分比：濕石灰石=濕粘土=砂頁巖=濕鐵礦石=粉煤灰=3.2物料平衡計算生產(chǎn)能力窯型的確定：選用4.8×72m的回轉(zhuǎn)窯，由公式算得其產(chǎn)量為：Qh=0.37743D2.5585 L0.51861=0.37743×(4.8-0.026×2)2.5585 ×720.51861=186.60t/h回轉(zhuǎn)窯

32、產(chǎn)量的標定:標定產(chǎn)量應低于其產(chǎn)量但小于10%，本設計的標定產(chǎn)量為 Qh,1 =182.0t/(臺·h)熟料小時產(chǎn)量Qh= n Qh,l=1×182.0=182.0(t/h)式中： n窯的臺數(shù)；Qh,l所選窯的標定臺時產(chǎn)量t/(臺·h)。熟料日產(chǎn)量Qd =24 Qh=24×182.0=4368.0(t/d)熟料周產(chǎn)量Qw=168 Qh =168×182.0=30576(t/周)水泥小時產(chǎn)量Gh= Qh=×180.0= 375.62(t/h)式中： p水泥的生產(chǎn)損失；d水泥中石膏的摻入量(%)；e水泥中混合材的摻入量(%)。水泥日產(chǎn)量Gd

33、 =24 Gh=24×375.62=9014.8(t/d)水泥周產(chǎn)量Gw =168 Gh=168×379.62=63103.6(t/周) 原料消耗定額（1）考慮煤灰摻入時。1t熟料的干生料理論消耗量熟料=（t/t熟料）式中： 干生料理論消耗量（t/t熟料）；l干生料的燒失量（%）；s煤灰摻入量，以熟料百分數(shù)表示（%）。（2）考慮煤灰摻入時，1t熟料的干生料消耗定額（t/t熟料）式中： K生干生料消耗定額（t/t熟料）；P生生料的生產(chǎn)損失（%）。（3）各種干原料消耗定額K原=K生X式中： K原各種干原料的消耗定額（t/t熟料）；K生干生料消耗定額（t/t熟料）；X干生料中該原

34、料的配合比（%）。K石灰石=K生x石灰石=1.61×0.83=1.34（t/t熟料）K粘土=K生x粘土=1.61×0.086=0.14（t/t熟料）K砂頁巖=K生x砂頁巖=1.61×0.014=0.02（t/t熟料）K鐵礦石=K生x鐵礦石=1.61×0.025=0.04（t/t熟料）K粉煤灰=K生x粉煤灰=1.61×0.045=0.07（t/t熟料）(4)干石膏消耗定額 Kd=0.10（kg/kg熟料）式中： Kd干石膏的消耗定額（kg/kg熟料）；Pd石膏的生產(chǎn)損失（%）。(5)干礦渣消耗定額 Ke，=0.39（kg/kg熟料）式中： Ke，

35、干礦渣的消耗定額（kg/kg熟料）；Pe礦渣的生產(chǎn)損失（%）。(6)干粉煤灰消耗定額 Kf=0.41（kg/kg熟料）式中： Kf粉煤灰的消耗定額（kg/kg熟料）；Pf粉煤灰的生產(chǎn)損失（%）。(7)燒成用干煤消耗定額 Q=(Q+25W)=(22283.13+25×1.65) ×=22698.91（kJ/kg干煤） Kf1=×=0.14（kg/kg熟料）式中： Kf燒成用干煤消耗定額（kg/kg熟料）；q熟料燒成熱耗（kg/kg熟料）；干煤低位熱值（kg/kg熟料）；Pf煤的生產(chǎn)損失（%），一般取3%；Q煤的應用基低位發(fā)熱量（kg/kg熟料）；Wy煤的水分。 (7

36、)濕物料消耗定額： K濕=式中： W0物料天然含水量（%）；K濕石灰石=1.37（t/t熟料）K濕粘土=0.16 （t/t熟料）K濕砂頁巖=0.02（t/t熟料）K濕鐵礦石=0.04（t/t熟料）K濕鐵礦石=0.04（t/t熟料）K濕礦渣=0.36（t/t熟料）K f濕煤=0.14（t/t熟料）（8）物料平衡表表3-5物料平衡表消耗定額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時日周小時日周石灰石1.34 1.37 243.885853.12 40971.84 249.345984.16 41889.12粘土0.14 0.16 25.48611.52 4280.64 29.1

37、2 648.88 4892.16 砂頁巖0.02 0.023.64129.6 611.52 3.64129.6 611.52 鐵礦石0.07 0.07 12.74305.762140.32 12.74305.762140.32粉煤灰0.040.047.28174.721223.047.28174.721223.04生料1.61 1.61 293.027032.48 49927.36 熟料182.0 436830576 石膏0.11 0.11 20.02 480.48 3383.36 20.02 480.48 3383.36 粉煤灰0.39 0.3970.981703.5211924.6470.

38、981703.5211924.4礦渣0.410.5174.621790.8812536.1692.822227.6815593.76水泥375.629014.863103.6 燒成用煤0.14 0.14 25.48 611.524280.6425.48 611.524280.64 4全廠工藝流程的確定4.1流程論述4.1.1石灰石、煤、石膏的破碎工藝石灰石是經(jīng)礦山粗破碎送到石灰石預均化堆場，采用一次破碎即達到所要求的粒度。石灰石破碎機選用反擊式破碎機，流程簡單，占地少，投資少。煤、石膏一起破碎，選用細碎顎式破碎機，處理能力適當且可共用一臺破碎機。石灰石破碎系統(tǒng)有以下幾種形式：一段破碎，石灰石只

39、經(jīng)過一次破碎即達到入磨粒度要求的為一段破碎系統(tǒng)。二段破碎系統(tǒng)，對規(guī)模較大，石礦提供的塊度也大，對一段破碎 工藝有困難時，可用二段破碎系統(tǒng)。4.1.2石灰石的預均化措施CaC03含量波動±10的石灰石，均化后可縮小至±1。生料均化得好，不僅可以提高熟料的質(zhì)量，而且對穩(wěn)定窯的熱工制度、提高窯的運轉(zhuǎn)率、提高產(chǎn)量、降低能耗大有好處。由于水泥廠規(guī)模趨向大型化以及水泥其他工業(yè)發(fā)展，對石灰石的需求量日益增長，從而使石灰石高品位的原料不能滿足生產(chǎn)的需要，勢必要采用高低品味搭配或由數(shù)個礦山的礦石搭配的方法，以充分利用礦山資源。因此，生產(chǎn)中對生料有效的均化措施相當必要。本設計選擇矩形的石灰石預

40、均化堆場。入磨破碎機出磨破碎機圖4-1 石灰石破碎系統(tǒng)4.1.3生料粉均化系統(tǒng)均化不好的生料，影響熟料質(zhì)量，減少產(chǎn)量，給燒成帶來困難，使窯運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，并引起窯皮脫落等內(nèi)部擾動，縮短窯的運轉(zhuǎn)周期和增加窯襯材料的消耗。若均化效果不好，熟料質(zhì)量通常會比濕法低半個標號，產(chǎn)量平均下降7左右。所以，生料均化程度是影響生料易燒性的穩(wěn)定與熟料產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵。在干法水泥廠中生料均化是不可缺少的重要工藝環(huán)節(jié)。生料的均化分為間歇均化和連續(xù)均化系統(tǒng)。連續(xù)均化系統(tǒng)具有流程簡單、操作管理方便和便于自動化控制等；而間歇均化系統(tǒng)的均化效果好。選擇哪種系統(tǒng)應根據(jù)工長的規(guī)模、生料成分的波動及入窯生料的要求。本設計采用連續(xù)均化系

41、統(tǒng)。4.1.4生料制備系統(tǒng)圖4-2 生料制備系統(tǒng)煤粉制備系統(tǒng)煤粉的制備主要是采用帶烘干設備的煤磨，也是立磨，其占地面積小、節(jié)約能耗、細度易于調(diào)節(jié)等。熟料燒成系統(tǒng)的選擇熟料燒成設備主要有回轉(zhuǎn)窯和立窯，對于一些大型且采用新型干法系統(tǒng)的水泥廠大都采用回轉(zhuǎn)窯。新型干法懸浮預熱器和預分解窯越來越受到大家的推崇。本設計采用預分解窯，預分解技術(shù)的特點是在預熱器和窯之間增設分解爐，在分解爐中加入占總用量50%60%的燃料，是燃料燃燒過程與生料的預熱和分解過程，在懸浮狀態(tài)或沸騰狀態(tài)下迅速的進行，入窯的生料分解率可達90%左右，因此，窯的熱負荷大為減少，而產(chǎn)量卻成倍增長。其基本流程如圖4-3：礦渣磨系統(tǒng) 本設計采

42、用立磨粉磨礦渣系統(tǒng)，流程簡單、烘干、粉磨、選粉的全過程都在磨中完成。由于是料床粉磨，粉磨效率高，單位電耗低，磨內(nèi)空間大，傳熱快，烘干能力強。這些特點適合礦渣水分高、難磨的要求。 圖4-3 預分解窯流程水泥制備系統(tǒng) 水泥粉磨工藝流程可分為開路流程和閉路流程兩種。 開路流程比閉路流程簡單，但粉磨電耗較高。開路棒球磨比開路管磨具有較高的產(chǎn)量和較低的電耗，對高硬度原料的適應性較好，進磨物料粒度可以稍粗，但裝卸鋼棒比裝卸鋼球麻煩。目前國內(nèi)粉磨生料常采用開路棒球磨系統(tǒng)。閉路流程粉磨電耗比開路流程的低，但閉路流程及其操作復雜。帶把式分級機時，粉磨產(chǎn)品的水分達80%左右，需設占地面積大的厚漿池加以濃縮，對原料

43、適應性差?；⌒魏Y的占地面積小，但篩條易磨損。本設計采用閉路流程，如圖4-4：水泥庫及包裝系統(tǒng)的確定 水泥庫的圓庫型式較多，主要區(qū)別在于庫底的形狀不同。水泥廠采用圓庫儲存物料時，圓庫的直徑規(guī)格不易太多，采用庫群布置時，庫的高度和直徑盡可能一致。本設計采用底部帶減壓倉的圓庫，庫容量為10000t。 水泥有散裝和袋裝兩種。水泥散裝是水泥供應和運輸方面的重大改革，是水泥發(fā)展生產(chǎn)、例行增產(chǎn)節(jié)約的有效措施，也是發(fā)展綠色水泥的重要途徑。 本設計要求有80%的散裝水泥和20%的袋裝水泥。采用回轉(zhuǎn)式6嘴包裝機，包裝袋裝水泥。圖4-4水泥粉磨系統(tǒng)流程4.2主機設備選型、儲庫堆場計算主機選型計算：（周平衡法）公式:

44、GH=(1)石灰石破碎機 GH=581.8t/h 選用PF-16221600×2250mm反擊式破碎機，臺時產(chǎn)量為500600，標定產(chǎn)量為590。石灰石破碎機的臺數(shù)： 式中：n主機臺數(shù)；Gh要求主機小時產(chǎn)量t/h；Gh =GHGh,1主機標定臺時產(chǎn)量t/h。, 選一臺。石灰石破碎機的每周實際運轉(zhuǎn)小時數(shù)：式中：H0主機每周實際運轉(zhuǎn)小時數(shù)；H預設主機的周運轉(zhuǎn)小時數(shù)。(2)石膏破碎機選用XP-250×1200m破碎機，臺時產(chǎn)量為40-85，標定產(chǎn)量為85。石膏破碎機的臺數(shù)： 選一臺。式中：n主機臺數(shù)；Gh要求主機小時產(chǎn)量t/h；Gh =GHGh,1主機標定臺時產(chǎn)量t/h。石膏破碎

45、機的每周實際運轉(zhuǎn)小時數(shù)：(3)煤破碎機選用XP-250×1200m破碎機，臺時產(chǎn)量為40-85，標定產(chǎn)量為80。煤破碎機的臺數(shù)： 選一臺。式中：n主機臺數(shù)；Gh要求主機小時產(chǎn)量t/h；Gh =GHGh,1主機標定臺時產(chǎn)量t/h。破碎機的每周實際運轉(zhuǎn)小時數(shù)：(4)煤磨選用MPF 2217立磨，臺時產(chǎn)量為45，標定產(chǎn)量為40。煤磨的臺數(shù)： 選一臺。式中：n主機臺數(shù)；Gh要求主機小時產(chǎn)量t/h；Gh =GHGh,1主機標定臺時產(chǎn)量t/h。煤磨的每周實際運轉(zhuǎn)小時數(shù)：(5)生料磨選用MLS 4230立磨，臺時產(chǎn)量為330，標定產(chǎn)量為330。生料磨的臺數(shù)： 選一臺。式中：n主機臺數(shù)；Gh要求主機

46、小時產(chǎn)量t/h；Gh =GHGh,1主機標定臺時產(chǎn)量t/h。生料磨的每周實際運轉(zhuǎn)小時數(shù)：(6)礦渣磨機選用OK36-4立磨，臺時產(chǎn)量為108，標定產(chǎn)量為105。礦渣磨機的臺數(shù)： 選一臺。式中：n主機臺數(shù)；Gh要求主機小時產(chǎn)量t/h；Gh =GHGh,1主機標定臺時產(chǎn)量t/h。礦渣磨機的每周實際運轉(zhuǎn)小時數(shù)：(7)水泥磨選用4.5×15.11m球磨，臺時產(chǎn)量為118，標定產(chǎn)量為183。水泥磨的臺數(shù)： 選二臺。式中：n主機臺數(shù)；Gh要求主機小時產(chǎn)量t/h；Gh =GHGh,1主機標定臺時產(chǎn)量t/h。水泥磨的每周實際運轉(zhuǎn)小時數(shù)：(8)包裝機選用回轉(zhuǎn)式6嘴包裝機，臺時產(chǎn)量為85，標定產(chǎn)量為80

47、。包裝機的臺數(shù)： 選二臺。式中：n主機臺數(shù)；Gh要求主機小時產(chǎn)量t/h；Gh =GHGh,1主機標定臺時產(chǎn)量t/h。包裝機的每周實際運轉(zhuǎn)小時數(shù)：主機平衡表如表4-1，4-2全廠堆場、儲庫計算(1)物料堆場和儲庫的作用 原料堆場的使用不僅是物料連續(xù)性保證的基礎，而且有利于物料的成分穩(wěn)定。經(jīng)過破碎后的物料儲存于儲庫內(nèi)，且大部分是有均化效果的圓庫，使物料預均化完全，有利于原料化學成分穩(wěn)定和均勻，從而提高熟料煅燒質(zhì)量。(2)物料的儲存期某物料的儲存量所能滿足工廠生產(chǎn)需要的天數(shù)，稱為該物料的儲存期。各種物料存期的確定，需要考慮到許多因素。物料儲存期的長短應適當，過長則會增加基建投資和經(jīng)營費用，過短將影響

48、生產(chǎn)。水泥廠各種物料的最低儲存期如表4-3表4-1冀東水泥廠主機平衡表,主機名稱主機型號規(guī) 格主機產(chǎn)量（）標定產(chǎn)量（）主機臺數(shù)（臺）要求主機小時產(chǎn)量（）主機生產(chǎn)能力（）實際利用率（%）石灰石破碎機PF-1621600×2250mm 500600590153350060042.9石膏破碎機XP-250×1200mm408580151408521.4礦渣磨機CK-26立磨58581465879.3生料磨MLS4230立磨330330129833090.3煤磨MPF2217立磨45451304566.7回轉(zhuǎn)窯4.7×74m166.67166.671166.67166.6

49、7 0.85水泥磨4.5 ×15.11m118118222123682.0包裝機回轉(zhuǎn)式6嘴8585169.28550.0表4-2 主機平衡表主機名稱主機型號規(guī) 格主機產(chǎn)量（）標定產(chǎn)量（）主機臺數(shù)（臺）要求主機小時產(chǎn)量（）主機實際每周運轉(zhuǎn)小時（h）石灰石破碎機PF-1621600×2250mm5006005901581.8500600表4-2 主機平衡表續(xù)表主機名稱主機型號規(guī) 格主機產(chǎn)量（）標定產(chǎn)量（）主機臺數(shù)（臺）要求主機小時產(chǎn)量（）主機實際每周運轉(zhuǎn)小時（h）石膏破碎機XP-250×1200mm408585180.539.8煤破碎機XP-250×1200

50、mm408580127.7952.9煤磨MPF2217立磨4540127.79107生料磨MLS4230立磨3303301329153.8礦渣磨機OK36-4立磨終粉磨1081051101154水泥磨4.5×15.11m1181832357164包裝機回轉(zhuǎn)式6嘴8580214375.1表4-3 水泥廠各種物料的最低儲存期(d)物料名稱大、中型水泥廠小型水泥廠物料名稱大、中型水泥廠小型水泥廠石灰石515砂頁巖107粘土107石膏3020煤1010生料粉24礦渣1020熟料57粉煤灰1010水泥77鐵礦石2010 (3)原料的預均化設施的設計石灰石儲存量=5853.12×7=4

51、1889.12t棚式人字型350-400層，36mW×142.5 mL×12.6mH×2堆，單位料堆42600t。需要料堆個數(shù)：41889.12/42600=0.98，考慮生產(chǎn)的連續(xù)性，選2堆。石灰石預均化堆場的實際儲存期：=42600×2/5984.16=14d粘土儲存量=611.52×15=9720t室內(nèi)式人字型，10000t，24.2mW×23.5mL×9.14mH(7143m3)×1座，10000t×1堆。需要料堆個數(shù)：9720/10000=0.97，考慮生產(chǎn)的連續(xù)性，選1堆。粘土預均化堆場的實際

52、儲存期：=10000/648.88=15.4d砂頁巖儲存量=87.36×55=4801.5t棚式，5000t，23.87mW×12.5mL×10.8mH×1座，5000t×1座。需要料堆個數(shù)：4801.5/5000=0.96，考慮生產(chǎn)的連續(xù)性，選1堆。砂巖預均化堆場的實際儲存期：=5000/87.36=57d鐵礦石儲存量=305.76×15=4536t棚式，5000t，23.87mW×12.5mL×10.8mH×1座，5000t×1座。需要料堆個數(shù)：4536/5000=0.9，考慮生產(chǎn)的連續(xù)性，

53、選1堆。砂巖預均化堆場的實際儲存期：=5000/305.76=16.5d粉煤灰儲存量=1703.52×10=17035.2t棚式人字型，10000t，30mW×88.5mL×10.5mH(800m3) ×2座10000t×2堆。需要料堆個數(shù)：17035.2/10000=1.7，考慮生產(chǎn)的連續(xù)性，選2堆。煤儲存量=611.52×20=12230.4t室內(nèi)人字型10000t×1座，30mW×70 mL×12.6mH×1堆。需要料堆個數(shù)：12230.4/10000=1.2，考慮生產(chǎn)的連續(xù)性，選2堆。煤預均化堆場的實際儲存期：=20000/12230.4=32.7d參考冀東水泥廠儲庫表：4-5冀東水泥廠儲庫一覽表儲庫名稱規(guī)格數(shù)量庫容量儲存期（d）實際儲存期（d）單個（t）總共（t）石灰石預均化堆場棚式人字型350-400層36mW×142.5 mL×12.6 mH×2堆24260086200714鐵粉堆場粘土堆場室內(nèi)人字型鐵粉：5000t，23.87mW×12.5mL×10.8mH(3300m3)×2座粘土：10000t，24.2mW×23.5mL×9.14mH(7143m3)×2