球磨機工廠設計

1、水泥粉磨車間工藝設計一、設計內容及目的水泥與經濟建設密切相關，它是國民經濟的基礎原材料，在未來相當長的時期 內，水泥仍將是人類社會的主要建筑材料。水泥工業(yè)作為我國建材產業(yè)的重要組 成部分，是我國重要的原材料工業(yè)，為我國經濟、社會可持續(xù)發(fā)展和提高人民生 活質量提供了強大的物質基礎。水泥粉磨是水泥成品制備的重要工藝過程，它直接影響水泥質量的好壞，因此 水泥粉磨車間的設計在整個的水泥廠的設計中是很重要的一個環(huán)節(jié)。本論文就 2500 t/d（日產2500噸）熟料新型十法窯水泥粉磨車間進行設計，根據(jù)相關文 獻以及對產量要求對水泥的配料方案、三大平衡（物料平衡、主機平衡、儲庫平 衡）和水泥粉磨車間系統(tǒng)設備

2、的選型進行設計與計算，并據(jù)此對水泥粉磨車間的 主要粉磨設設備以及其相關的附屬設備（選粉機、收塵器等）的型號進行了選擇。 本次設計秉著力求使產品達到“優(yōu)質、環(huán)保、節(jié)能”的原則，對生產工藝技術方 案以及粉磨車間設備進行了仔細的斟酌與取舍，并做出了生產總體布置平面圖和 水泥粉磨系統(tǒng)工藝布置圖。二、設計過程水泥粉磨系統(tǒng)的選擇與比較（1）開路粉磨熟料經配料進入球磨機粉磨后即為成品。是水泥粉磨的一種簡單工藝形式，工 藝流程見圖1。這種工藝流程簡單，設備投資少，操作控制相對容易。但由于成 品完全依賴于磨機一次粉磨完成，要滿足現(xiàn)行國家標準規(guī)定的細度和比表面積， 其產量往往偏低，電耗較高。國內許多水泥廠目前實際

3、控制的水泥比面積已達 350-380m2/kg，顯然，這種工藝在細粉磨條件下難于達到增產節(jié)能的目的。（2）閉路粉磨閉路粉磨先由磨機將物料粉磨到一定的細度，再由選粉機分選出成品，粗粉返 回磨機繼續(xù)粉磨，工藝流程見圖2。該工藝流程較之圖1相對復雜，設備投資較 大，但產量較高，產品細度可控性好，是水泥生產的普遍應用形式。需要注意的 是由于成品主要通過選粉機產生，因此，系統(tǒng)增產節(jié)能對于選粉機設備選非常關 鍵。早期的離心式、旋風式選粉機已逐步趨于淘汰，以O-Sepa結構性能為特征 的高效節(jié)能選粉機成為現(xiàn)代水泥廠新建或改擴建的主要選型點。開流高細高產磨粉磨高細高產磨是針對普通球磨機進行內部結構改造，并采用

4、微型研磨體實施粉磨 的一項技術成果，其主要通過襯板，隔倉板，篦板等改造，起到將大顆粒消除在 球倉，以攔截其進入下一倉的作用，原理類似于一級閉路粉磨。高細高產磨工藝 形式以開流為主，既保持了開流粉磨的諸多優(yōu)勢，而實質上則具有閉路系統(tǒng)的產 量高，電耗省，細度好等特點，使其開流粉磨的增產節(jié)能效果更加突出。現(xiàn)在使 用的高細高產磨開流系統(tǒng)，普遍達到增產35%，節(jié)電25%-30%的水平。擠壓聯(lián)合粉磨輥壓機是水泥生產線廣泛采用的一種節(jié)能粉磨設備，可以進行多種工藝組合。如： 擠壓預粉磨、擠壓混合粉磨、擠壓半終粉磨和擠壓聯(lián)合粉磨等。混合粉磨多用于 水泥生料，預粉磨在國內外早期的應用較多。根據(jù)生產經驗，認為預粉磨

5、僅經過 一次擠壓的出機粒度分布較寬，使進入球磨機的物料粒度很不均勻，從而導致過 粉磨或欠粉磨的現(xiàn)象相當突出，系統(tǒng)運行及其產量的周期性波動加重。因此，早 期的預粉磨多由一次擠壓改為閉路循環(huán)多次擠壓或直接采用擠壓聯(lián)合粉磨更顯 得經濟和實用，工藝流程見圖3。魅圖3擠反聯(lián)合粉磨工芝流程不同工藝流程圖的技術參數(shù)比較流程刃案開路粉磨閉路粉磨開路高產磨擠出鄧冶粉磨Lt 夜 |fl浪(irf?屈)340 + 1034010310103 10+ w系統(tǒng)產員45部5噸水泥系統(tǒng)電耗(kWh/O36擠壓機地而稅(nO7.5X 12.5水泥磨陰T地而積3)12.5X31.512P5X31.512. 5X31.，不同工藝

6、流程的主要設備配置不同工藝流程的主要設備配置工藝流程開路粉磨閉路粉磨開流高產磨擠壓聯(lián)合磨W(n)0 3. 2X 13皿13(P3.2X13申3. 2X13球磨系統(tǒng)(kW)1饑16001600|研磨體裝載量1251251251肘|系統(tǒng)收塵器PPW96-5prae-s11叫96T系統(tǒng)收生 系統(tǒng)收邸1.9-25N011. 2D9-26X01 1.211G4-73-XOIDD功率啊3T| Q20003755系統(tǒng)裝機刈宇(U)1.0017002300根據(jù)各自的優(yōu)缺點，一方面開路磨可以制成多形狀、顆粒組成合理的粉體，但磨制電耗相對 較高；一方面閉路磨細度調節(jié)靈活，但顆粒組成不合理。其實，只要根據(jù)物料情況做

7、好調整， 效果差別不大。一般認為：普通開流磨在現(xiàn)代水泥生產中已不再適宜，新建廠大多已不采用。 許多在線生產工藝通過高細高產磨或新型選粉機的應用，也改普通開流工藝為帶高細高產磨 的開流系統(tǒng)或選粉機閉路系統(tǒng)。這里選粉磨機閉路系統(tǒng)?？傮w設計配料計算根據(jù)水泥品種、原燃料品質、工廠具體生產條件等選擇合理的熟料礦物組成或 率值，并由此計算所用原料及燃料的配合比，稱為生料配料，簡稱配料。配料計 算的依據(jù)是物料平衡，即反應物的量應等于生成物的量，它應遵循以下三個基本 原則：燒出的熟料具有較高的強度和良好的物理化學性能。配制的生料易于粉磨和煅燒；生產過程易于控制，便于生產操作管理，盡量簡化工藝流程。并結合工廠

8、生產條件，經濟、合理地使用礦山資源。由配料計算得出的原料和燃料配比，是確定原料和燃料需要量以及進行工廠三 大平衡(物料、主機、儲庫平衡)計算的主要依據(jù)，也是工廠質量控制和生產計 劃管理以及物料采購的基本數(shù)據(jù)來源。a.率值的確定水泥熟料率值是熟料中各種氧化物質量分數(shù)的比例關系，是質量控制和配料計算的主要依據(jù)，該指標直接決定水泥熟料的化學成分和礦物組成甚至熟料煅燒的 難易程度。我國常用飽和比KH、硅率SM和鋁率IM表示率值。不同通用硅酸鹽水泥不同齡期的強度標準（單位為兆帕）iiii 種強煩輾抗1K強度扣折強度3d28d3d28ilC2.認332.05=5,5普通硅酸插水泥4217.0342.53.

9、5K542.5R電,034.0*.；）23.052.5孑4. Dgo噸.：）1:(J河0礦渣硅酸鹽水櫥火山荻硅酸鹽水泥 粉煤灰牡酸牡水泥 以合芯酸甘水非32.:)Ml。,。32.5混一 532. 5R 15.05=3.542.，315.05=42.55=3,5K542.5RMI9, 0京4.0&2. 521.052.534.052. 5R24, 5本設計生產的水泥品種是水泥品種是強度等級達32.5R粉煤灰硅酸鹽水泥50%和 強度等級達42.5R粉煤灰硅酸鹽水泥50%。從通用硅酸鹽水泥標準上查得不 同各齡期所要生產的水泥的強度標準（如表1所示），知其早期（抗壓和抗折） 強度以及長期（抗壓和抗折）

10、強度要求較高，所以必須選取高的飽和系數(shù) b確定熟料組成，設定熟料率值：熟料率值設定為 KH=0.890.02SM=2.70.1 IM=1.60.1 2.1.計算煤灰摻入量：_ q/yS _ 3400 x20.5x100 _ co/ j 5.36 /oJ 1000“13000 x100式中：G：熟料中煤灰的摻入量,； A_q：熟料燒成熱耗，q = 3400 KJ/kg熟料；QyDw:煤的應用基底位熱值，QyDw = 13000 KJ/kg煤（原始數(shù)據(jù)）；Ay：應用基煤的灰分含量，Ay =20.5 （原始數(shù)據(jù)）；、：煤灰沉降率，由于采用電收塵，故取S = 100%；計算干燥原料配合比通常，石灰石配

11、合比例為80%，粘土配合比例為15%土，粉配合比例為5；不妨設定干燥原料配合比為：石灰石86.4%，粘土 12.1%，鐵粉1.5%。名稱配合比燒失量SiOQAl O -3FeO 3CaO石灰石86.433.835.311.630.5943.15粘土12.100.988.310.950.490.92鐵粉1.500.010.390.031.020.02生料100.0034.8214.012.612.1044.09灼燒生料21.504.003.2367.64煤灰摻入量Ga =5.36%，則灼燒生三料配合比為94.64%。J安此計算熟料的化學成名稱配合比SiO 2Al O -3FeO -3CaO灼燒生

12、料94.6420.353.793.0664.01煤灰5.362.351.650.030.38熟料10022.705.443.0964.39m _C(._1.694 _Q.35F(.= 0.851率值為: S， 22.70SM = = 2.664+5.44 + 3.09由結果，SM偏高，KH、IM已經十分接近了，如果增加粘土，又引起KH和IM 變動?？紤]到生產波動，熟料值的控制指標可以定為：KH = 0.890.02; SM =2.7 0.1; KH=1.60.1。所以原料配合比為：石灰石86.4%，粘土 12.1%，鐵粉1.5%。 4.計算濕原料配比：a.換算為含水分的濕原料：原料操作水分：石

13、灰石0.80%；黏土 8.00%；鐵粉5.00%，則濕原料質量配比為:濕行灰石= 河4 、x 100 = 87. 10100 0.&濕黏 t=J!Lx 100 = 13. 15100-8濕鐵粉=XIuu=l.58100-5總用量 87. 10 - 13. 15 - I. 5R =101,83換算為百分配比：濕石灰石=里四_100%=1. 56%101,8.35.礦物組成計算:C S-:75%)，所以符合要求，并且可預知該水泥的強度較高。C A的含量通常 在7%-15%范圍之間，其中10%左右尤佳，它的水化速度快，放熱多，凝結硬化也 很快，早期強度高，但是絕對值不大，且后期強度幾乎不再延長，甚至

14、倒縮。干 縮變形大，抵抗硫酸鹽性能差CAF的含量影響液相的粘度：含量多，液相粘度 低，有利于液相離子的擴散，促進CS的形成；但過多，易使燒結范圍變窄，不 利于窯的操作，其次它有很高的密度，是水泥質量的主要來源。綜合以上分析可 知，本設計的配料數(shù)據(jù)是合理的。料平衡計算配料計算的各種原料配合比是工廠物料平衡計算的主要依據(jù)。根據(jù)規(guī)定的水泥 品種和工廠規(guī)模，對水泥生產過程中需要的各種原料、燃料、半成品、成品的物 料量分別按照干料和濕料計算出其每小時、每天和每年的需要量，編成物料平衡 表，作為選擇工藝設備、計算各種儲庫容量和確定工廠運輸量的依據(jù)。因而，物 料平衡計算是水泥廠設計必不可少的工藝計算內容之一

15、，是主機平衡和儲庫平衡 的基礎和依據(jù)。物料平衡計算以窯的熟料產量作為基準，可采用年平衡法和周平衡法兩種方 法：當工廠規(guī)模以熟料的年產量表示時，用年平衡法；當工廠規(guī)模以熟料日產量 表示時，用熟料的周產量為計算標準。本設計采用的是年平衡法。石膏摻入量計算摻加石膏的意義：調節(jié)水泥凝結時間；提高早強，降低干縮性，改善耐蝕性、抗凍性、抗?jié)B性等一系列性能。 摻入量的確定：一般水泥熟料磨成細粉之后，與水相遇會很快凝結而導致無法正常施工。摻 入的石膏的緩凝作用在水泥顆粒表面形成鈣磯石保護膜，阻止了水分子等的移 動。石膏的摻入僅在一定范圍內有意義，超過此范圍反而會起快凝(假凝)作用。 試驗證明石膏摻加量在SO

16、1.3%時也不足起緩凝作用，只有進一步增加SO的 含量，石膏才有明顯的緩凝作用。當石膏的摻加量使得SO的含量超過2.5%時， 延長水泥凝結時間的效果并不明顯。由此可見，石膏對水泥的凝結時間的影響與 其摻量并不成正比。值得注意的是如果石膏摻入過多，不但緩凝作用不大，反而 對后期強度產生不利的影響，它在后期繼續(xù)形成的鈣磯石，會產生膨脹應力，削 弱漿體強度，嚴重時會造成安定性的不良，為此應很好地控制石膏的摻入量，以 便達到理想的效果。粉煤灰水泥的石膏除了起調節(jié)(一般為加快)凝結速度的作用。參照以上經驗公式，普硅中SO摻量取3.0%,粉煤灰硅酸鹽水泥的石膏含量應略 高于普通硅酸鹽水泥，所以本設計SO取

17、4,采用的石膏中的SO為36.29%，則 根據(jù)石膏化學成分折算為石膏摻量：33粉煤灰水泥：石膏摻量=璞碧=睛7%不同粉煤灰摻量的粉煤灰水泥強度粉煤灰摻入量抗壓強度(MPa)3d7d28d045.7852.1767.361839.5849.7265.482532.2740.7657.52摻入量確定總結:在混凝土中摻入粉煤灰會導致混凝土前期強度發(fā)展緩慢后期強度發(fā)展速率 有所提高。II級粉煤灰在混凝土中的摻量從10%8%對混凝土強度發(fā)展影響 較小，摻量較為合理粉煤灰摻量過多對混凝土抗壓強度影響較大。在混凝土中摻入粉煤灰可以改善新拌混凝土的和易性提高混凝土的泵送性 混凝土需水量減少混凝土的泌水與離析現(xiàn)

18、象。當粉煤灰摻量大于等于30%時 混凝土拌合物的流動性增大，具有高的施工性。根據(jù)國內水泥廠的經驗數(shù)據(jù)，可初步設定普通硅酸鹽水泥中摻入粉煤灰量為 10%,粉煤灰水泥中摻入量為30%。具體合理摻量，應在生產實際中測定檢驗后 方能確定。三、車間生產能力和工廠生產能力計算設計任務要求設計日產粉煤灰硅酸鹽水泥孰料2500噸，由于粉煤灰硅酸鹽水泥中混合材摻人量為20%40%,設計中取30%,石膏摻量根據(jù)水泥中 SO3含量確定，設計中取8.27%。根據(jù)新型干法水泥廠工藝設計手冊以及近年來一些廠的生產實際，選擇Q 4X60m的預分解窯。根據(jù)經驗公式：G=0.37743Di2.5i85L0.5i86i, Di=

19、D-2o 得G=0.37743X3.7 2.5185 X 600 .51861=86.36t/h(2072t/d)由于經驗公式都是80年代以前總結的，現(xiàn)在隨著設備和管理的完善，其產 量已經達到2500t/d2800t/d。故據(jù)此標定窯的產量為2600t/d即108.3t/h.窯爐臺數(shù)確定：n = d 24。心=0.96-1（臺）燒成系統(tǒng)生產能力計算 熟料小時產量Qh=nQh,l= 108.3(t/h)熟料日產量Qd=24Qh=2599.2 (t/d)熟料周產量Qw =168Qh= 18194.4 (t/ 周)工廠生產能力計算水泥小時產量八 100-P 八 100-2C IF C Gh = Q

20、=x 108.3= 171.9t/hh 100-d-e h 100-8.27-30水泥日產量Gd = 24Gh = 24 x 171.9=4126.4 t/d水泥周產量G“ =168Gh =168x171.9=28879.21/ 周式中：d水泥中石膏的摻入量，為8.27%e水泥中混合材的摻入量，為30%p水泥的生產損失（%）可以取為13%，取2%全場物料平衡計算：1.考慮煤灰參入量時，1t熟料的十生料理論消耗量 煤灰摻入量q.Ay.s100Qy=2.37%100-S干=100-I=1.48 (t/t熟料)I 表小生料燒失量S表小煤灰摻入量2考慮煤灰參入量時，1t熟料的干生料消耗額K _ 1K干

21、生1-P牛生=1.51 （t/t 熟料）P表示生料的生產損失一般取1%3%,取2%3各種干物料的消耗定額1、干原料消耗定額用公式K干=K生* x來計算各種干原料的消耗定額，其中x表示該干原 料在生料中所占百分比，計算如下：K石灰石=K生* x石灰石= 1.271 （t/t 熟料）K砂頁巖=K生* x砂頁巖=0.156 （t/t熟料）K粉煤灰=K生* x粉煤灰=.8 （t/t熟料）K鐵礦石=K生* x鐵礦石=.2 （t/t熟料）2、干石膏消耗定額K = 1d /(1 - P ) d 1-d-e d=.57 (t/t熟料)3、干混合材消耗定額K = 1e /(1 - p) e 1-d-e e=.5

22、7 (t/t熟料)4、燒成用干煤消耗定額1qKf1 Q(1-Pf)=.126 (t/t熟料)4含天然水分的濕物料消耗定額對于含天然水分的濕物料消耗定額可用以下公式計算:叱 100K干 一 二濕100-0石灰石叱 100K. K =干濕 100-1= 1.284 （t/t熟料）砂頁巖100KK 一 =干濕 100-2= 0.159 （t/t熟料）粉煤灰100KK 一 =干一濕 100-0.5=0.080 （t/t熟料）鐵礦石100KK 一 =干濕 100-15=0.002 （t/t熟料）混合材100KK 一 =干濕 100-15=0.067 （t/t熟料）燒成用煤100KK 一 =干一濕 100

23、-1.16= 0.129 （t/t熟料）式中0表示各物料中的含水量5熟料及水泥消耗定額計算熟料的干消耗定額：K孰=1.000（t/t熟料），由于熟料中幾乎不含水分，因此 其濕消耗定額：K濕孰=凡丸=1.000（t/t熟料）。水泥的十消耗定額：K水泥=K熟+Kd+Ke=1.114 （t/t熟料）；水泥濕消耗定額： K濕水泥=K濕熟+K濕d+ K濕e=1.124 （t/：熟料廣式中K濕質Kd=0.057 （t/t熟料）（石膏含水量很少）3.5水泥廠物料平衡表物料名稱天然水分生產損失消耗定額（t/t熟料）干料（t）含天然水分料（t）干料含水料小時日周小時日周石灰石11.2711.284137.649

24、3303.58323125.082139.0573337.37323361.610砂頁巖20.1560.15916.895405.4752838.32617.220413.2732892.910粉煤灰0.50.0800.0808.664207.9361455.5528.664207.9361455.552鐵礦石150.0020.0020.2175.19836.3890.2175.19836.389生料21.510163.5333924.79227473.544石膏50.0576.173148.1541037.081混合材1550.0570.0676.173148.1541037.0817.256174.1461219.025熟料1.0001.000108.3002599.20018194.4001