年產(chǎn)60萬噸礦渣粉生產(chǎn)線烘干粉磨系統(tǒng)設(shè)計

第PAGEV頁共Ⅲ頁年產(chǎn)60萬噸礦渣粉生產(chǎn)線烘干粉磨系統(tǒng)設(shè)計摘要：礦渣粉可以改善混凝土的耐久性和工作性，是一種性能優(yōu)良的礦物細(xì)摻料，制造礦渣粉是實現(xiàn)高爐礦渣高效利用的有效途徑。本設(shè)計為一條年產(chǎn)60萬噸礦渣粉生產(chǎn)線。經(jīng)考察了解，并分析振動磨、球磨機、輥壓機及立磨系統(tǒng)工藝粉磨效率、能耗、成本等優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，選用了立磨系統(tǒng)工藝。通過對比國內(nèi)外立磨的使用情況和規(guī)模，選用了國外立磨系統(tǒng)，又對比了國外幾種立磨的生產(chǎn)和使用情況，選用了德國萊歇公司生產(chǎn)的LM46.2+2。對物料平衡、主機平衡、儲庫平衡、熱平衡、熱風(fēng)爐和礦渣粉磨系統(tǒng)的設(shè)備選型進(jìn)行了計算，并據(jù)此對礦渣粉磨系統(tǒng)的主要設(shè)備以及其相關(guān)的附屬設(shè)備的規(guī)格型號進(jìn)行了選擇。本次設(shè)計秉著力求使產(chǎn)品達(dá)到“優(yōu)質(zhì)、環(huán)保、節(jié)能”的原則，對生產(chǎn)工藝技術(shù)方案以及粉磨車間設(shè)備進(jìn)行了仔細(xì)的斟酌與取舍，并做出了生產(chǎn)總體布置平面圖和礦渣粉磨系統(tǒng)工藝布置圖。關(guān)鍵詞：高爐礦渣，立磨系統(tǒng)，礦渣粉磨Thedesignerofdryinggrindingsystemof600000t/aSlagpowderproductionlineAbstract：Slagpowercanimprovesthedurabilityandworkperformanceofconcrete,isabettermineralcomponentinconcreteandtheeffectivewaytorealizeefficientuseofmetallurgyblastfurnaceslag.SoThegraduationprojectDesignedaproductionlineof600000t/asuperfineslag.Byseeingabout,wechosetheverticaltechnologyanddeterminedthequalityindexesandprocessparametersaftercomparingthegrindingefficiency,energyconsumptionandfinalcostofvibromill,ballmill,rollingpressandverticalmill.Bycomparingtheuseofrollermillathomeandabroadandscale,verticalmillsystemusedabroad,butalsocomparedseveralverticalmillofforeignproductionanduse,selectionoftheGermanLoescheproducedLM46.2+2.Idesignandcalculatetheslagburdenplan,materialbalance,mainenginebalance，storehousebalance,heatbalanceandthechoiceofthetypeofequipmentsusedintheslaggrindingplant.Stickingtotheprincipleofmakingtheproducthigh-qualified,greenandenergy-saving,wehaveathroughconsiderationofthetechnicalcraftplanandthealternativeequipmentsintheslaggrindingplant,andmakeourchoiceprudently.

Keywords：blastfurnaceslag,verticalmillsystem,slaggrindingplant目錄1引言 11.1概述 11.2礦渣粉用途和應(yīng)用范圍 21.3礦渣粉的性能 31.4礦渣粉的市場前景 51.5礦渣粉的應(yīng)用前景 51.6礦渣粉的生產(chǎn)工藝 61.6.1礦渣粉磨方式 61.6.2礦渣粉磨設(shè)備 71.6.3立磨與球磨生產(chǎn)礦渣粉的工藝比較 81.6.4立式輥磨的選型 101.7設(shè)計原則及指導(dǎo)思想 142建設(shè)條件 152.1原、燃材料 152.2地震 152.3工程地質(zhì) 152.4地下水位 152.5氣象環(huán)境 153技術(shù)方案 173.1設(shè)計任務(wù) 173.2工廠的平衡計算 173.2.1計算內(nèi)容 173.2.2產(chǎn)品方案及原燃料材料 173.2.3配料方案 173.2.4主機平衡及主機選型 183.2.5礦渣粉磨系統(tǒng)主機選型 183.2.6石膏的破碎設(shè)備選型 193.2.7物料平衡表 213.2.8水淬粒化高爐礦渣和石膏露天儲存設(shè)施的選擇 213.2.9礦渣和石膏的室內(nèi)儲備庫選擇 233.2.10成品庫的選擇 243.3立磨系統(tǒng)熱平衡計算 243.3.1水分平衡 243.3.2質(zhì)量平衡 263.3.3熱量平衡 273.3.4熱風(fēng)爐熱平衡計算 293.3.5核算 333.3.6煤耗量 363.4工廠粉磨流程設(shè)計 363.5輔組機械選型 373.5.1原始資料和設(shè)計參數(shù) 373.5.2磨機通風(fēng)量 373.5.3斗式提升機的排風(fēng)量 373.5.4循環(huán)流化床鍋爐引風(fēng)機選型 383.5.5輸送設(shè)備選型 383.5.6袋式除塵器的選型 403.5.7除塵風(fēng)管直徑計算 413.5.8散裝機選型 423.5.9熱風(fēng)爐選型 423.6廢氣排放濃度 424節(jié)約及合理利用資源 444.1取代水泥節(jié)約的能耗 444.2節(jié)約輸送能耗 444.3減少熱損失 444.4水源節(jié)約 444.5電氣節(jié)能 445組織機構(gòu)及勞動定員 455.1組織機構(gòu) 455.2勞動定員 455.3勞動生產(chǎn)率 455.4職工培訓(xùn) 45參考文獻(xiàn) 47致謝 49附錄第52頁共49頁1引言1.1概述礦渣微粉起源于歐美等國家，其技術(shù)的發(fā)展已近十年。近年來隨著鋼鐵工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及粉磨部位材質(zhì)的不斷改善，礦渣微粉的生產(chǎn)和應(yīng)用越來越大。由于立式磨在生料粉磨和煤粉制備領(lǐng)域內(nèi)的突破以及材料科學(xué)、液壓技術(shù)、自動控制方面的不斷發(fā)展，逐步克服了影響立式磨大量推廣使用中的普遍存在的震動、磨輥和磨盤磨損、除鐵難等不利因素，逐步在水泥粉磨、礦渣粉磨等領(lǐng)域中推廣開來。目前立式磨在礦渣粉磨生產(chǎn)設(shè)備中占絕對優(yōu)勢，成為礦渣微粉生產(chǎn)線的首選設(shè)備。但是，由于立磨機集多功能于一體，加之在系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與機械式鎖風(fēng)喂料裝置性能不好等諸方面原因，致使立磨系統(tǒng)存在著工藝系統(tǒng)不完備，系統(tǒng)漏風(fēng)嚴(yán)重、能耗高、選粉效率低、操作的可調(diào)節(jié)性能下降"以及高濃度氣流導(dǎo)致收塵器負(fù)荷過重造成環(huán)境污染等問題。使有些立磨運轉(zhuǎn)率僅為60%,達(dá)產(chǎn)率僅為70%-80%，制約了生產(chǎn)的正常進(jìn)行[1]。因此，為了節(jié)約投資和我國礦渣粉磨設(shè)備中出現(xiàn)的問題，本文從我國現(xiàn)在礦渣微粉生產(chǎn)線現(xiàn)狀、生產(chǎn)工藝及綜合利用方面進(jìn)行淺述，然選擇出合理的年產(chǎn)60萬噸的礦渣粉生產(chǎn)線烘干粉磨系統(tǒng)。水淬?；郀t礦渣(水渣)是煉鐵高爐中以熔融態(tài)流出的熔渣經(jīng)水淬急冷處理而成，水淬后的礦渣為微晶狀態(tài)，活性好，含有80-90%的玻璃相，其主要組份為C2AS、CAS2、CS、C2S等活性礦物。具有“潛在水硬性”的礦渣是生產(chǎn)水泥最好的混合材。資料表明，我國50%以上礦渣用作生產(chǎn)水泥的混合材[2]。礦渣作為混合材可生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥(P·O)和礦渣硅酸鹽水泥(P·S)。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：P·O中礦渣摻量不能超過15%，而P·S中礦渣摻量可為20%-70%[3]。因此，P·S對最大限度地利用礦渣和降低水泥生產(chǎn)成本更有意義。但是，傳統(tǒng)P·S的生產(chǎn)方法是將水泥熟料和礦渣在粉磨設(shè)備(主要為球磨機)內(nèi)混合粉磨而成，因熟料和礦渣兩者易磨性差別較大，所得水泥中礦渣平均粒度偏大，細(xì)粉含量低，其潛在活性得不到有效發(fā)揮，影響了水泥的早期強度等性能，也制約著礦渣摻量的提高。研究表明：細(xì)磨的礦渣粉不僅顯著地改變水泥和混凝土的性能，而且大幅度地提高了水泥中礦渣的摻量。以前從廢物利用及節(jié)能環(huán)保角度將礦渣作為“經(jīng)濟組分”摻入水泥中，如今，隨著對其材性的深入研究，細(xì)磨的礦渣具有更大的水硬活性和優(yōu)越的施工性能，而將其發(fā)展成為“功能組分”加以利用。礦渣細(xì)粉改性的深入研究為其在水泥和混凝土中的應(yīng)用開辟了新的途徑，而高效低耗的礦渣超細(xì)粉磨技術(shù)的不斷進(jìn)展又為其實際應(yīng)用提供了可能。水淬?；郀t礦渣作為煉鐵工業(yè)的副產(chǎn)品，價格低廉，而細(xì)磨的礦渣粉，不論是作為中間產(chǎn)品和熟料一起生產(chǎn)礦渣水泥，還是作為產(chǎn)品銷售，用于混凝土的制備，其市場前景廣闊。本項目不僅具有很好的經(jīng)濟效益和社會效益，還具有顯著的生態(tài)效益。據(jù)測算，細(xì)磨的礦渣細(xì)粉每替代1t水泥熟料，約減少標(biāo)準(zhǔn)煤消耗110kg，減排CO2約1t。由此可見，礦渣粉磨項目非常有益于溫室氣體的減排，符合清潔發(fā)展機制（CDM）項目的要求，有機會獲得發(fā)達(dá)國家給予實現(xiàn)減排所需資金和技術(shù)的援助。利用水淬粒化高爐礦渣生產(chǎn)礦渣粉，即可以解決了以往鋼廠排除的礦渣對環(huán)境的污染，又會給社會帶來了可觀的收入，同時還能為礦渣生產(chǎn)大型化，國產(chǎn)化做出重大貢獻(xiàn)。首先，礦渣再綜合高效利用是鋼鐵企業(yè)落實科學(xué)發(fā)展觀、建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的新亮點，對企業(yè)實現(xiàn)工業(yè)渣“零”排放，進(jìn)行“清潔生產(chǎn)”，節(jié)能降耗，降低產(chǎn)品成本，提高經(jīng)濟效益，都具有重大意義；其次，研究立磨的烘干粉磨系統(tǒng)，就會減少因立磨烘干系統(tǒng)不完善而浪費大量燃料，從而降低向空氣中排放大量煙塵的問題而對環(huán)境的污染；再次，立磨的較好應(yīng)用會給社會帶來較大的收益。所以說研究我國礦渣粉生產(chǎn)線烘干粉磨系統(tǒng)具有重大意義。綜上所述，礦渣粉可以改善混凝土的耐久性和工作性，是一種性能優(yōu)良的礦物細(xì)摻料。使用礦渣粉能產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益，顯著的節(jié)能和環(huán)保效益，符合我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。礦渣粉具有十分誘人的發(fā)展應(yīng)用前景。近些年來，我國眾多鋼鐵企業(yè)紛紛建設(shè)礦渣粉生產(chǎn)線，如上海寶鋼、江蘇沙鋼、山西太鋼、四川川威、山西長鋼、湖北武鋼等多家二十余條生產(chǎn)線相繼投產(chǎn)。1.2礦渣粉用途和應(yīng)用范圍（1）礦渣粉用途礦渣粉是近年才興起的一種新型建材，發(fā)展較快。利用礦渣粉制備高性能混凝土作為一項新技術(shù)，其廣泛應(yīng)用是在本世紀(jì)。眾多研究資料表明[3-4]：礦渣作為混泥土的摻合料，高爐礦渣具有較高的潛在活性，但要求將其單獨粉磨至400㎡/kg以上的細(xì)度后，混合制成水泥或直接替代部分水泥，可使礦渣的活性得到充分發(fā)揮。因此，礦渣粉最重要的應(yīng)用是等量替代混凝土中的水泥和生產(chǎn)綠色合成水泥。它不僅可用于配制普通混凝土，而且還是高性能混凝土中必不可少的最常用礦物細(xì)摻料之一。高性能混凝土是近期混凝土技術(shù)發(fā)展的主要方向。在混凝土中摻加適量的礦渣粉，能顯著地改善新拌混凝土的工作性和硬化混凝土的耐久性。礦渣粉還可作農(nóng)田硅肥、道路材料和礦渣棉、鑄石、微晶玻璃原料，但不普及且用量較少。（2）礦渣粉的應(yīng)用范圍①適用于與高標(biāo)號水泥混合摻入；②適用于大體積混凝土；③適用于商品混凝土攪拌站；④適用于高性能混凝土；⑤適用于受硫酸鹽侵蝕的海洋工程、碼頭、水庫、隧道工程；⑥適用于環(huán)境惡劣的基礎(chǔ)工程。1.3礦渣粉的性能（1）水淬?；郀t礦渣的化學(xué)成分和礦物組成水淬?；郀t礦渣是鋼鐵廠煉鐵時的副產(chǎn)品，它是熔融高爐渣經(jīng)水急冷后得到的一種粒狀物，由于經(jīng)水淬急冷，礦物質(zhì)來不及潔晶，因此大部分為玻璃體，保持了較高的潛在活性[5]。高爐礦渣是在高爐煉鐵過程中，由礦石中的脈石、燃料中的灰分和助熔劑（石灰石）等爐料中的非揮發(fā)組分形成的廢渣。其化學(xué)成分主要是CaO、MgO、SiO2、Al2O3、CuO、FeO、MnO、S等，其中CaO、MgO、SiO2占90%左右。礦渣的化學(xué)組成一般為CaO：32-45%；SiO2：22-41%；Al2O3：5-15%；MgO：2-15%；FeO：0.5-1.0%；MnO：0.1-1.0%；TiO2：＜2.0%；S：0.5-1.5%。礦渣的礦物組成在CaO-SiO2-Al2O3三元相圖上處于C2AS、CAS2、和C2S的結(jié)晶區(qū)。一般鋼鐵工業(yè)排出的礦渣在急冷時形成無定性玻璃體。在堿性礦渣中，一般形成硅酸二鈣(C2S)、鈣鋁黃長石(C2AS)、鈣鎂黃長石(C2MS2)、鈣長石(CAS2)、硫化鈣、鎂橄欖石(MgO·SiO2)、硅鈣石、硅灰石和尖晶石等晶體。在酸性礦渣中，主要是甲型硅灰石和鈣長石。其中C2AS和C2S活性較好，CAS2和CS活性較差，即CaO、Al2O3含量高，SiO2含量低時活性高。礦渣的活性受其理化組成及微觀結(jié)構(gòu)、冶煉工藝、鋼種、水淬質(zhì)量等因素的影響而變，急冷越快，活性越高，當(dāng)?shù)V渣中玻璃相含量高（80-90%）時，礦渣為微晶狀態(tài)，活性好[6]。水淬粒化高爐礦渣的質(zhì)量好壞取決于主要化學(xué)成分和礦物組成，可用水渣活性率Mc或質(zhì)量系數(shù)K來表示。在堿性礦物中的C2S，在不同溫度下可形成α、αˊ、β、γ四種變體，前面三種在急冷時形成，具有較高的活性；酸性水渣中的Al2O3含量較高，因而在急冷時形成玻璃體的含量較高。MgO能夠降低熔渣粘度，有利于形成玻璃體，因而對活性有利，MnO不利于形成玻璃體，對水渣活性不利。水渣活性用活性率Mc或質(zhì)量系數(shù)K表示：Mc=Al2O3/SiO2，Mc>0.25為活性礦渣；Mc<0.25為低活性水渣。K=CaO·MgO·Al2O3/（SiO2+MgO），K>1.9為高活性水渣；K=1.6-1.9為中活性水渣；K<1.6為低活性礦渣。不同廠的水渣化學(xué)組成差別較大，易磨性差異也較大，但總體上來講，礦渣易磨性差、磨蝕性大、粉磨特性復(fù)雜。在球磨機生產(chǎn)中，平均電耗是粉磨水泥的2～3倍，系統(tǒng)電耗在75～90kwh/t之間。粉磨過程中，水渣的比表面積增長十分緩慢，當(dāng)水渣比表面積大于450m2/kg時，產(chǎn)量大幅降低，電耗大幅增加，但活性增加幅度較小，因此目前在實際生產(chǎn)中，礦渣微粉比表面積一般控制在420-450m2/kg之間。但如果用水渣生產(chǎn)摻合料時，則礦渣粉比表面積要求在500m2/kg以上。當(dāng)出磨礦渣粉細(xì)度相同，活性不同的礦渣產(chǎn)量相差近30%，電耗也相差30%，因此，水泥企業(yè)在有條件時，選擇活性好的礦渣是一種最簡單實用的節(jié)能措施，當(dāng)鋼鐵企業(yè)確定礦渣微粉生產(chǎn)線規(guī)模時，一定要先做好本企業(yè)礦渣的易磨性實驗，這樣才能合理選擇工藝設(shè)備，以達(dá)到節(jié)能和節(jié)省投資的效果。（2）礦渣粉的性能礦渣粉作為混凝土的第六組分——礦物外加劑，可等量代替水泥，直接摻加在商品混凝土中，根據(jù)活性和比表面積的不同，一般摻加量在20～70%。影響礦渣粉摻量的主要原因：熟料和水渣混合粉磨時，由于水渣相對難磨，水泥中的礦渣粉組分比熟料組分粗，活性難于提高，從而影響水泥的強度[7]。一般地，礦渣摻量<30%可以采用混合粉磨。摻入礦渣微粉的混凝土，性能明顯得到改善，它具有以下優(yōu)點：①攪拌初期易于控制混凝土的流變性，提高混凝土的流動度，泵送性能好；②降低水化熱；③減少混凝土中水泥的需求量，增加混凝土的后期強度；④抗硫酸鹽侵蝕性強，因為摻加了礦渣微粉的混凝土中C3A含量降低，相應(yīng)的，水化時減少了Ca(OH)2的含量，因而抗硫酸鹽侵蝕性能增加；⑤抗堿骨料反應(yīng)；⑥抗微縮，與鋼筋結(jié)合力強。以上性能決定了礦渣微粉特別適用于高層建筑、大壩、機場、水下及地下建筑等特殊工程。（3）礦渣粉的特點①工作性好：新拌混凝土塌落度高，保水性、可塑性好，泌水少。②耐久性好：抗硫酸鹽侵蝕，抗微縮，抗氯鹽滲析、抗海水侵蝕，抗碳化，抗堿集料反應(yīng)。③水化熱低：水化熱速度慢，有利于防止大體積混凝土內(nèi)部溫升引起的裂縫，可用于配制大體積混凝土。④混凝土后期強度高，耐磨性能好，與鋼筋結(jié)合力強，可用于配制高性能混凝土。⑤環(huán)境性能優(yōu)異：替代水泥，可大大節(jié)約能源，減少二氧化碳排放,減少大氣污染。⑥美觀混凝土：可顯著改善水泥混凝土外觀顏色，使混凝土外觀顏色均勻一致。1.4礦渣粉的市場前景礦渣是高爐煉鐵的廢渣，煉制一噸鋼大約產(chǎn)生0.4噸礦渣，2010年我國的粗鋼產(chǎn)量將達(dá)到5.5億噸，將產(chǎn)生2.2億噸礦渣[8]。過去，除部分礦渣用于傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的水泥外，絕大部分礦渣只能“堆積如山”，占用大量的土地資源，不僅讓鋼鐵企業(yè)的經(jīng)營成本升高，而且污染嚴(yán)重。礦渣是水泥最好的混合物，大多用作生產(chǎn)波特蘭水泥的摻合料或以生產(chǎn)礦渣水泥，利用礦渣，特別是微細(xì)礦渣（比表面積≥400㎡/kg）制備高性能混凝土（HPC）則是近10年來才研發(fā)應(yīng)用的新技術(shù)，也已引起世界各國廣泛關(guān)注。礦渣水泥中礦渣摻量可達(dá)20%～70%，普通水泥也可摻15%，礦渣粉磨后售價比礦渣價格可提高3～4倍。鋼廠高爐礦渣的利用，在國內(nèi)鋼鐵企業(yè)具有很大的市場潛力。1.5礦渣粉的應(yīng)用前景礦渣粉最重要的應(yīng)用是等量替代混凝土中的水泥進(jìn)行混凝土生產(chǎn)。它不僅可用于配制普通混凝土，而且還是高性能混凝土中必不可少的最常用礦物細(xì)摻料之一。高性能混凝土是經(jīng)過漫長時間的發(fā)展，在長期研究和實踐中創(chuàng)造的至今最完善的混凝土。它具有高耐久性、工作性、各種良好的力學(xué)性能、適用性、體積穩(wěn)定性以及經(jīng)濟合理性。十多年來，它已在很多重要的工程中得到成功的應(yīng)用，并正在逐漸取代近百年來常用的普通混凝土，并在絕大多數(shù)的各類建筑物中使用。高性能混凝土是21世紀(jì)的混凝土，是近期混凝土技術(shù)發(fā)展的主要方向。在混凝土中摻加適量的礦渣粉，能顯著的改善新拌混凝土的工作性和硬化混凝土的耐久性。改善新拌混凝土工作性主要表現(xiàn)在可以降低水化熱峰值，延遲水化熱峰值出現(xiàn)時間，從而減少溫差裂縫的產(chǎn)生；提高新拌混凝土的和易性、可泵性；減少坍落度的經(jīng)時損失；并具有一定的減水作用。改善硬化混凝土的耐久性主要表現(xiàn)在提高密實度，改善內(nèi)部結(jié)構(gòu)；提高抗?jié)B性、抗凍性、抗腐蝕能力，抑制堿—集料反應(yīng)，提高了后期強度，從而增強了耐久性。耐久性是目前混凝土各項性能中最重要的指標(biāo)之一?；炷林惺褂玫V渣粉會給混凝土生產(chǎn)企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益?；炷林械V渣粉可等量替代20%～70%水泥，在粉煤灰、礦渣粉雙摻時礦渣粉依然可等量替代30%～40%水泥。在實際應(yīng)用中，混凝土中礦渣粉平均摻量一般在30%左右，即每立方混凝土中可摻加100kg左右。按山西目前水泥和礦渣粉的差價約100元計算，每立方混凝土可節(jié)約成本約10元，一個年產(chǎn)30萬m的混凝土攪拌站每年就可節(jié)約成本約300萬元。在混凝土中使用礦渣粉最重要的是具有較大的節(jié)能和環(huán)境保護(hù)效益。水泥是混凝土中的膠凝材料，是最重要的組成。水泥生產(chǎn)企業(yè)歷來是一個比較大的污染源。水泥生產(chǎn)會排放大量的粉塵、NxO、SO、CO等有害氣體，產(chǎn)生噪聲污染，消耗大量的石灰石、粘土資源。每生產(chǎn)1t水泥熟料，大約將產(chǎn)生1tCO。此外，生產(chǎn)水泥將消耗大量的能源，每生產(chǎn)1t熟料，需要大約100kg～130kg標(biāo)煤、90度電。采用立磨系統(tǒng)生產(chǎn)礦渣粉的電耗大約在45度/噸～55度/噸。平均每立方混凝土使用水泥約300kg。每立方混凝土中礦渣粉平均可以替代約100kg水泥。我國水泥的年產(chǎn)量已達(dá)8億噸，若按礦渣粉每年替代1億噸水泥，可以少向大氣排放0.8億噸CO，節(jié)約0.1億噸標(biāo)煤的燃料、40億度電。節(jié)能和環(huán)保效益明顯。目前，山西大概有200多家混凝土攪拌站，年銷售量2500萬m左右。若每方混凝土礦渣粉替代100kg水泥，每年將會有250萬噸礦渣粉的需求。市場前景十分樂觀。1.6礦渣粉的生產(chǎn)工藝1.6.1礦渣粉磨方式目前礦渣粉磨方式大致有：（1）礦渣與熟料、石膏及其它混合材的共同粉磨；（2）礦渣單獨粉磨，再與熟料、石膏的細(xì)粉混合成水泥；（3）礦渣單獨預(yù)粉磨，再與熟料、石膏共同粉磨；（4）礦渣與石膏共同粉磨。但由于采用（1）粉磨工藝技術(shù)粉磨時礦渣易集中在粗粉中，僅起混合材作用，礦渣粉的潛在活性得不到充分發(fā)揮。第（2）、（3）單獨粉磨礦渣不僅可生產(chǎn)高比表面積礦渣粉，而且節(jié)能非常明顯，這兩種方式適合建有水泥廠的企業(yè)選用。（4）是現(xiàn)在大多數(shù)粉磨站采用的，加石膏可以使“小磨條件下，摻石膏的礦渣粉磨效率比不摻石膏者低6%～10%左右，但在大磨條件下，摻石膏的礦渣粉磨效率反而高10%左右。為達(dá)到相同活性指數(shù)，摻石膏混磨的礦渣粉比表面積應(yīng)提高20～30㎡/kg，其能耗與不摻石膏的礦渣粉大致相同。同比表面積的礦渣粉，摻與不摻石膏對混凝土強度、收縮和抗硫酸鹽性能無明顯影響”[9]。1.6.2礦渣粉磨設(shè)備目前，礦渣粉磨工藝按粉磨設(shè)備分主要有：振動磨系統(tǒng)、球磨機系統(tǒng)、輥壓機系統(tǒng)、立磨系統(tǒng)等。（1）振動磨系統(tǒng)主要設(shè)備是振動磨，工藝比較簡單。粉磨比表面積為450㎡/kg的礦渣粉的單位電耗約為80kWh/t～90kWh/t[10]。該系統(tǒng)單機生產(chǎn)能力小，維修費用較高，產(chǎn)品細(xì)度調(diào)節(jié)困難，質(zhì)量不穩(wěn)定。此種粉磨工藝在礦渣粉發(fā)展初期起到了一定作用，現(xiàn)在基本上已沒有企業(yè)采用此種工藝進(jìn)行礦渣粉磨。（2）球磨機系統(tǒng)此種系統(tǒng)分為開流工藝和圈流工藝。①開流粉磨工藝物料經(jīng)計量喂入球磨機，出球磨機的物料即為成品。該工藝是最早應(yīng)用的礦渣粉粉磨技術(shù)，具有工藝簡單，生產(chǎn)可靠，對操作人員技術(shù)要求低，投資省的特點。粉磨450㎡/kg比表面積礦渣粉的單位電耗約為100kWh/t左右。該工藝粉磨效率低，能耗大，單位產(chǎn)品成本高，單機能力小，而且產(chǎn)品細(xì)度調(diào)節(jié)困難。目前這種高能耗的粉磨方式不適合現(xiàn)代化企業(yè)的發(fā)展方向。②圈流粉磨工藝與開流粉磨工藝相比，具有產(chǎn)品細(xì)度調(diào)節(jié)方便，可以減少物料過粉磨現(xiàn)象，粉磨效率相對開流磨有所提高，單機能力有所增加，但系統(tǒng)復(fù)雜，單機能力小效率低的問題仍然存在。粉磨450㎡/kg比表面積礦渣粉的單位電耗約75kWh/t[11]左右。研磨體消耗量在300g/t以上，經(jīng)營成本較高。（3）輥壓機系統(tǒng)此系統(tǒng)可分為終粉磨工藝和半終粉磨工藝。該系統(tǒng)充分利用了輥壓機的高效粉碎機理，粉磨效率高，能耗低于球磨機粉磨系統(tǒng)。該工藝粉磨比表面積450㎡/kg的礦渣粉單位電耗約為50～60（kW·h）/t。但經(jīng)輥壓機擠壓粉磨的物料中細(xì)粉含量相對較少，因而循環(huán)負(fù)荷很大（一般在8倍喂料量以上），存在設(shè)備振動問題。而且成品中微粉量不夠多，成品質(zhì)量雖能滿足要求，但相同比表面積的產(chǎn)品質(zhì)量比球磨機及立磨粉磨的產(chǎn)品質(zhì)量差。（4）立磨系統(tǒng)立磨最初是用來粉磨煤粉，其規(guī)格也較小，20世紀(jì)70年代后期開始應(yīng)用于粉磨水泥生料，規(guī)格也越來越大，20世紀(jì)80年代中期以來，隨著立磨的不斷改進(jìn)和新型耐磨材料的研究發(fā)展，立磨粉磨水泥熟料取得了成功，與其它粉磨系統(tǒng)相比，立磨工藝具有集烘干、粉磨、選粉于一體，系統(tǒng)簡單，單機產(chǎn)量高的優(yōu)點，對于粉磨高水分的物料可以不單設(shè)烘干設(shè)備，因而系統(tǒng)投資和運行維護(hù)費用較低，系統(tǒng)可靠性高，系統(tǒng)的粉磨電耗低，粉磨450㎡/kg比表面積礦渣粉的單位電耗約為45kWh/t左右[12]。而粉磨產(chǎn)品的顆粒形狀優(yōu)于輥壓機終粉磨系統(tǒng)生產(chǎn)的產(chǎn)品，因此在相同的比表面積下，其產(chǎn)品性能較好。20世紀(jì)80年代后期以來，世界各國的立磨制造商在立磨粉磨礦渣工藝上做了大量的研究工作，取得了豐碩的技術(shù)成果，十幾年來的使用情況表明，立磨粉磨礦渣工藝已是一種成熟且先進(jìn)的礦渣粉磨技術(shù)。目前德國Polysius和Loesch公司，日本的川崎、三菱、宇部公司都擁有成熟可靠的立磨粉磨礦渣技術(shù)。目前，各大鋼鐵企業(yè)大都采用此種系統(tǒng)進(jìn)行礦渣粉生產(chǎn)。1.6.3立磨與球磨生產(chǎn)礦渣粉的工藝比較從以上幾種比較工藝可以看出，從單純電耗來講，立式磨終粉磨和輥壓機終粉磨電耗較低，均在40～50kWh/t之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于球磨機電耗的75～90kWh/t；從工藝流程和占地面來講，以立式磨流程最為簡單，占地最省，輥壓機終粉磨系統(tǒng)生產(chǎn)控制較為復(fù)雜；從產(chǎn)品多樣性來講，球磨機生產(chǎn)工藝盡管電耗高，但適應(yīng)性廣，它可以生產(chǎn)較高比表面積的礦渣粉，且其產(chǎn)品顆粒級配較為合理，同時可以在磨頭加入石膏、粉煤灰等，和礦渣一起粉磨，生產(chǎn)摻合料；振動磨不宜用來大規(guī)模生產(chǎn)礦渣粉，但可用來生產(chǎn)規(guī)模較小的超細(xì)礦渣微粉生產(chǎn)線和實驗室使用；從國內(nèi)目前的情況來說，大多數(shù)企業(yè)采用的是球磨機和立磨來粉磨礦渣，但因其球磨機粉磨礦渣電耗比較大，使其大多數(shù)企業(yè)轉(zhuǎn)向使用立磨來生產(chǎn)礦渣粉。國內(nèi)礦渣粉的設(shè)備也相繼得到了較快速的發(fā)展。由于礦渣易磨性差[13]，產(chǎn)品細(xì)度要求高，因此，選用合適的粉磨設(shè)備，提高粉磨效率，是實現(xiàn)生產(chǎn)成本控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前，國內(nèi)粉磨礦渣的主要設(shè)備有球磨和立磨兩大類。下面看一下它們的一些參數(shù)對比如表3.1。從表3.1可以看出：立磨系統(tǒng)單機產(chǎn)量高、電耗低、燃料消耗低，具有較高的投資價值，但是立磨系統(tǒng)一次性投資較高，在一億以上，建設(shè)期長，一般企業(yè)難以接受；球磨機圈流系統(tǒng)單機產(chǎn)量較高，而且產(chǎn)品質(zhì)量容易調(diào)節(jié)，但電耗較高，建設(shè)期稍長，一次性投資也較高；球磨機開路系統(tǒng)現(xiàn)在幾乎沒有企業(yè)采用，國家環(huán)保局也不讓這種系統(tǒng)再投入使用?？傊?，立磨與傳統(tǒng)球磨相比,工程量小,節(jié)能顯著，此外,由于立磨比球磨的噪音低,粉塵污染少,操作維修與控制均較簡單,故還有很好的社會效益，立磨作為高效節(jié)能的粉磨設(shè)備，已成功在水泥行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。立磨設(shè)備集烘干、粉磨、分級多重功能于一體，體積緊湊，單機生產(chǎn)能力大，適應(yīng)礦渣水分高達(dá)18％，采用負(fù)壓操作，無粉塵外逸，生產(chǎn)噪音只有85dB(A)，單位礦渣微粉產(chǎn)品的電耗僅為40—60kW·h／t。所以本次設(shè)計選擇立式磨終粉磨工藝在作為年產(chǎn)60萬噸的礦渣粉生產(chǎn)線烘干粉磨系統(tǒng)，其中烘干粉磨部分的熱源由熱風(fēng)爐來提供。表3.1球磨機和立磨粉磨礦渣的技術(shù)比較[14]粉磨系統(tǒng)開路系統(tǒng)Φ2.6×13m球磨機閉路系統(tǒng)Φ3×11m球磨機立磨系統(tǒng)LM46.2+2臺時產(chǎn)量(t/h)161990比表面積(㎡/kg)≥400≥400≥400系統(tǒng)電耗(kwh/t)657535煤燃料消耗(kg/t)353512產(chǎn)品質(zhì)量符合GBT18046-2000S95級產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)廠房一層三層二層建設(shè)期/月4812投資/萬元500（包括烘干系統(tǒng)）2000100001.6.4立式輥磨的選型立磨的選型主要考慮生產(chǎn)線規(guī)模、物料性能、粉磨功耗等眾多因素。（1）國內(nèi)立磨我國礦渣粉的生產(chǎn)和應(yīng)用起始于1996年，礦渣粉生產(chǎn)工藝從最初的振動超細(xì)磨系統(tǒng)、改造原有的球磨機系統(tǒng)到現(xiàn)在的大型進(jìn)口的立磨系統(tǒng)。目前國內(nèi)已建成十多條采用從國外引進(jìn)立磨的大規(guī)?，F(xiàn)代化礦渣粉生產(chǎn)線。礦渣粉磨也從原來的混合粉磨逐漸向單獨粉磨轉(zhuǎn)變。我國在這方面的研究、開發(fā)和利用較晚，1996年，上海寶鋼企業(yè)開發(fā)總公司籌建國內(nèi)首條年產(chǎn)50萬噸礦渣微粉生產(chǎn)線，后由于受東南亞經(jīng)濟危機的影響，于1998年開始建設(shè)，2000年8月份投產(chǎn)。后又于2003年8月建成第二條年產(chǎn)50萬噸的生產(chǎn)線，各項指標(biāo)基本達(dá)到設(shè)計要求，設(shè)備運轉(zhuǎn)正常，企業(yè)經(jīng)濟效益較好。目前在正在建設(shè)第三條線[15]。我國目前有三種立磨。合肥水泥研究設(shè)計院自行研究設(shè)計的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的HRM型立磨，天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院研制的TRM型立磨和沈陽重型機器廠引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的MPS立磨(現(xiàn)改為MLS立磨)[16]。①合肥院：經(jīng)過20多年不斷地研究發(fā)展，目前已形成四個系列30多個規(guī)格的產(chǎn)品，能與各種規(guī)模的水泥生產(chǎn)線配套粉磨水泥原料，已經(jīng)投入生產(chǎn)運行的最大規(guī)格為HRM3700立磨(出口巴基斯坦6臺、國內(nèi)l臺)，用于廣西華潤紅水河的HRM3700立磨產(chǎn)量達(dá)到了340t／h，粉磨系統(tǒng)電耗僅為l1～12kWh／t。HRM型立式磨是合肥水泥研究設(shè)計院在廣泛吸收國外先進(jìn)技術(shù)，總結(jié)國內(nèi)外立式磨應(yīng)用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上研布出的一種高效節(jié)能烘干兼粉磨設(shè)備。它既有萊歇磨可翻輥檢修的優(yōu)點，又具有MPS磨輥套可翻面使用、壽命長的特點。集細(xì)碎、烘干、粉磨、選粉、輸送為一體，具有粉磨效率高、電耗低、烘干能力大、產(chǎn)品細(xì)度易于調(diào)節(jié)、工藝流程簡單、占地面積小、噪音低、無粉塵污染、磨耗低、檢修方便、運行可靠高效及環(huán)保等優(yōu)點[17]。②天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院研制的TRM型立磨，其主要結(jié)構(gòu)形式與萊歇磨相同。已經(jīng)投人使用的最大規(guī)格型號為TRM36，產(chǎn)量達(dá)200～220t／h，能與2500t／d的水泥熟料生產(chǎn)線配套粉磨原料，現(xiàn)已研制出與5000t／d生產(chǎn)線配套的立磨。礦渣立磨的基礎(chǔ)是原料用TRM立磨技術(shù)。天津院從80年代初開始了立磨的開發(fā)研制工作，在不斷總結(jié)經(jīng)驗、吸收國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，先后開發(fā)設(shè)計了TRM14、TRM17、TRM22、TRM25、TRM3641、等規(guī)格的生料立磨系列產(chǎn)品。特別在近年，2500t-3000t／d生產(chǎn)線配套的TRM立磨取得新的進(jìn)展。礦渣磨和生料磨在整體結(jié)果方面相近，但是在具體細(xì)節(jié)參數(shù)方面還存在較大差別。2005年推出的TRMS32.3礦渣立磨，目前市場占有率達(dá)60%以上。TRMS43.4礦渣立磨是天津院自主研制的首臺用于礦渣生產(chǎn)年產(chǎn)60萬噸的礦渣立磨，2007年開始科研立項，2009年設(shè)計完成，2010年2月2日簽訂合同后，到12月就累計售出7臺。12月天津仕名粉體技術(shù)裝備有限公司自主研發(fā)的國內(nèi)首臺年產(chǎn)60萬噸TRMS43.4礦渣立磨就在廣西魚峰水泥股份有限公司順利投產(chǎn)后被授予本項工程中惟一一項“優(yōu)質(zhì)設(shè)備”獎[18]。③沈陽重型機器廠引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的MPS立磨．最大的規(guī)格為MLS4531，能與5000t／d水泥熟料生產(chǎn)線配套粉磨原料。沈重在吸收國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，自主開發(fā)的用于粉磨礦渣的MLK系列立式輥磨機，解決了“穩(wěn)定料床防止振動”、“磨內(nèi)除鐵”、“磨輥和磨盤的磨損”、“高效選粉”等關(guān)鍵技術(shù)難點[19]。（2）國外立磨 國外對礦渣粉磨的開發(fā)與應(yīng)用較早，礦渣粉磨已經(jīng)比較成熟，國外的礦渣粉磨通常占水泥生產(chǎn)的一個車間，其生產(chǎn)礦渣粉的磨機主要有德國萊歇公司研制了LM立磨、非凡公司研制了MPS立磨、伯利休斯公司研制了RM立磨；丹麥?zhǔn)访芩构狙兄屏薃tox立磨；日本宇部公司生產(chǎn)了UB—LM立磨；日本川崎公司生產(chǎn)的ＣＫ磨。目前世界上最大的立磨單臺產(chǎn)量可達(dá)600t／h，能與8000t／d熟料的水泥生產(chǎn)線配套粉磨水泥原料。LM輥磨：由ErnstCurtLoesche在Raymond磨的技術(shù)基礎(chǔ)上經(jīng)過多次改進(jìn)而成，采用平盤圓錐棍結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)磨盤直徑的大小設(shè)有2～6個磨輥，磨輥軸線與水平成15度夾角，磨輥可翻出機外方便檢修，磨盤襯板可翻面使用，各磨輥可單獨加壓[20]。MPS輥磨：由SiegfriedSchauer對Berz磨進(jìn)行二次開發(fā)而成，其實Berz磨采納了Fuller輥磨Loesche輥磨的一些特點。MPS輥磨采用碗式磨盤和輪胎磨輥的結(jié)構(gòu)形式，統(tǒng)一設(shè)計3個磨輥，裝在同一輥架上統(tǒng)一施壓，磨輥與水平成12度夾角，磨輥靠檢修機構(gòu)移出磨外，可翻面使用[21]。RM輥磨：Krupp晚于SiegfriedSchauer也在Berz的基礎(chǔ)上發(fā)展了Polysius輥磨，采用溝槽型磨盤和輪胎分半直輥的結(jié)構(gòu)形式。2對磨輥，統(tǒng)一施壓，磨輥允許在一定的范圍內(nèi)擺動，磨輥也可以翻面使用[22]。Atox輥磨：史密斯(FLS)在使用MPS專利到期以后開發(fā)了Atox輥磨，起步較晚，采平盤和圓柱形磨輥的結(jié)構(gòu)形式，3個磨輥，統(tǒng)一施壓[23]。（3）國內(nèi)外磨機生產(chǎn)規(guī)模對比近年來我國立式輥磨技術(shù)在引進(jìn)消化的基礎(chǔ)上取得了較大的發(fā)展，目前規(guī)格已經(jīng)達(dá)到5.3米直徑，具有代表性的TRM5341輥式磨（天津院），HRM4800型原料立式磨（合肥院），LGMS4624立式水泥礦渣磨（中信重工），還有沈陽重型機器廠的MPS立式磨。雖然在年產(chǎn)60萬噸的礦渣粉這個項目可以選擇國產(chǎn)立磨，但是由于國產(chǎn)立磨是最近幾年才開發(fā)出來的，在國內(nèi)僅有少數(shù)幾家在使用，由于是參照國外技術(shù)，實現(xiàn)國產(chǎn)化，所以技術(shù)的完善性有待觀察，所以選擇進(jìn)口立磨。生產(chǎn)規(guī)模較小的工程可以采用國產(chǎn)輥式立磨，其中有從德國引進(jìn)非凡公司技術(shù)，由沈陽重型機械廠制造的MPS磨；有合肥院設(shè)計開發(fā)的HRM磨；引進(jìn)日本宇部技術(shù)，天津院自主開發(fā)的國產(chǎn)輥式磨等。規(guī)模比較大的（≧60萬噸）的工程宜采用國外公司的產(chǎn)品。包括德國非凡公司的MPS磨、丹麥?zhǔn)访芩构镜腁TOX磨、德國萊歇公司的LM磨以及佰力鳩公司的RM磨，日本宇部、川崎。（4）國外立磨粉磨性能對比①從生產(chǎn)規(guī)模來看，不論選擇國外任何一種立磨，都能滿足年產(chǎn)60萬噸礦渣粉的生產(chǎn)。②粉磨物料的性質(zhì)輥式磨的選型受物料性質(zhì)的影響有二個方面：其一是易磨性，也就是需要多少力，消耗多少功來粉磨；其二是磨蝕性，也就是在粉磨過程中物料對設(shè)備造成多大的磨耗。這反映相應(yīng)的在設(shè)備上就是粉磨的功耗和磨耗。所謂功耗是指把被粉磨的原料粉磨到要求的細(xì)度時的電耗（單位：kwh/t）；而磨耗是指把被粉磨的原料粉磨到要求的細(xì)度時，造成磨輥和磨盤上的襯板磨耗量。與生產(chǎn)技術(shù)比較成熟的萊歇磨相比較，ATOX磨經(jīng)常出現(xiàn)以下問題：液壓系統(tǒng)不能正常工作、磨機振動跳停磨輥潤滑油站不能正常工作、磨盤下面減速機底座上散落大量物料、磨機產(chǎn)量突然降低、磨輥潤滑油站油位下降嚴(yán)重；RM磨：磨機短時間內(nèi)振動停車、磨機較長時間內(nèi)振動停車、磨機臺時產(chǎn)量低、外循環(huán)翻板閥漏風(fēng)大；ＭＰＳ磨：易磨件損耗較大、檢修費用高、振動大跳停、減速機止推軸承壓力低保護(hù)停機、減速機油箱油位低油溫高保護(hù)停機、液壓站操作壓力高操作壓力低保護(hù)停機、三道鎖封閥備妥運行丟失、三道鎖封閥油箱油位低、油箱油溫高。以上這些問題都會嚴(yán)重影響礦渣粉的產(chǎn)量，因此，引進(jìn)國外立磨時，通常不考慮這幾種立磨。所以，引進(jìn)國外立磨方案時可供選擇的有三家：日本宇部、川崎、德國萊歇。但是，UM立磨比LM立磨的外循環(huán)量(吐渣量)大很多，導(dǎo)致UM立磨配套的吐渣系統(tǒng)(皮帶機、提升機等)整個的能力都加大了，這就提高了整個原料磨系統(tǒng)的工程造價以及今后的運行和維護(hù)成本，另外由于其返料量(吐渣量)大，所以工藝上不得不考慮增設(shè)一個緩沖倉來進(jìn)行緩沖，這就提升了真?zhèn)€喂料樓的高度，造成其配套的吐渣斗提的高度也不得不增加。因此UM立磨比LM立磨的一次性投入的成本要高很多。還有UM立磨的液壓系統(tǒng)加壓不如LM立磨的加壓系統(tǒng)設(shè)計合理，UM立磨在調(diào)試過程經(jīng)常出現(xiàn)報警情況。而LM立磨則要好的多。另外由于其配套的輔機(電機，配套設(shè)備等)都比LM立磨的能力要大，所以其電耗和運行維護(hù)成本都比LM立磨要高?？傊?，單從性能考慮方面來看，LM立磨的確是比UM立磨優(yōu)越很多。這也是萊歇磨應(yīng)用在我國內(nèi)比較廣的原因；還有，其中宇部與川崎的供貨期均為18個月，萊歇供貨期為12個月，并且考慮到川崎的CK磨還在試生產(chǎn)階段，為了保證本項目的投資快速實施及項目投產(chǎn)后產(chǎn)品穩(wěn)定性與主機運行可靠性等方面的因素，本設(shè)計選擇一臺LM立式輥磨方案。（4）LM立式輥磨具有的優(yōu)點①單位產(chǎn)品電耗低，與傳統(tǒng)的球磨相比，粉磨水泥時能耗降低30-40%，粉磨礦渣時則降低40-50%。②該裝置集烘干、粉磨和選粉工藝工程一體，從而簡化了工廠的布置，節(jié)省空間，降低土建投資。由于其噪音低，使得戶外安裝露天布置可行，顯著降低土建費用和改善工作環(huán)境。布置簡單，設(shè)備較少，有利于提高系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)率。③該裝置具有很強的烘干能力，可以粉磨綜合水分高達(dá)18%的潮濕物。④機構(gòu)優(yōu)點：LM立式輥磨，即磨機的主輥輔輥，它們的液壓裝置緊壓在旋轉(zhuǎn)磨盤的料床上。已取得專利的帶槽的磨輥外形在外軌上產(chǎn)生高而集中的碾磨壓力，使空氣由中間凹槽外逸出。內(nèi)軌的作用是在物料被下一個磨輥繼續(xù)碾磨之前使料床平坦并壓實。⑤粉徑分布、細(xì)度容易調(diào)節(jié)通過調(diào)節(jié)選粉機轉(zhuǎn)子速度、磨機氣流量和碾磨壓力，并與合適的擋料圈高度相結(jié)合，可獲得要求的粒徑分布曲線及其粒度，已達(dá)到要求產(chǎn)品質(zhì)量。具有良好的個性化與多樣性的服務(wù)功能。⑥工藝簡單因為該磨機系統(tǒng)對礦渣的入磨水分最大可放寬到18%，因此可不設(shè)烘干設(shè)備對其進(jìn)行預(yù)烘干，在堆場內(nèi)保持一定礦渣堆存量，自然干燥，使物料水分達(dá)到18%以下即可滿足生產(chǎn)要求：其余水分在立磨中通入熱分烘干。配高溫?zé)犸L(fēng)爐，該系統(tǒng)產(chǎn)量較高，熱效率可達(dá)85-90%。1.7設(shè)計原則及指導(dǎo)思想（1）在滿足年產(chǎn)60萬t礦渣細(xì)粉生產(chǎn)能力的基礎(chǔ)上，考慮市場需求的變化，留有生產(chǎn)水泥的余地。（2）環(huán)保、節(jié)能、計量、生產(chǎn)安全和工業(yè)衛(wèi)生等方面執(zhí)行國家有關(guān)部委頒發(fā)的相關(guān)政策、標(biāo)準(zhǔn)，保證工廠安全生產(chǎn)、文明生產(chǎn)、清潔生產(chǎn)。（4）堅持生產(chǎn)可靠、技術(shù)先進(jìn)、節(jié)約投資、提高經(jīng)濟效益的原則。（5）采用先進(jìn)的節(jié)能機電設(shè)備，降低能耗和運行費用，提高工程經(jīng)濟效益。（6）采用先進(jìn)適用的自動化控制技術(shù)，減少勞動定員，提高勞動生產(chǎn)率。（7）立式輥磨設(shè)備從國外引進(jìn)，其中部分部件及配套設(shè)備由國外公司提供圖紙，國內(nèi)加工采購，以減低設(shè)備總投資。2建設(shè)條件2.1原、燃材料（1）礦渣本工程年需高爐水淬礦渣為669158t(濕基)。（2）石膏本工程年需石膏約24730t，可就地開采。（3）燃料本項目礦渣烘干熱源采用燃煤熱風(fēng)爐，年需求17400.64t。2.2地震抗震設(shè)防烈度為8級，筑物抗8級地震。2.3工程地質(zhì)擬建廠地形平坦，擬建廠場地未發(fā)現(xiàn)影響建筑物穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用，適宜建筑，其他各方面都滿足建設(shè)條件。2.4地下水位地下水屬上層潛水，水位埋深約18.2m，含水層厚度26-30m，對混凝土無侵蝕性。2.5氣象環(huán)境最冷月平均溫度：-6.5℃；最熱月平均溫度：23.4℃；計算時年平均溫度：15℃；極端最高溫度：39.4℃；極端最低溫度：-25.5℃；最冷月平均相對濕度：46%；最熱月平均相對濕度：73%；冬季平均風(fēng)速：2.6m/s；夏季平均風(fēng)速：2.1m/s；基本風(fēng)壓力：30kg/m2；常年主導(dǎo)風(fēng)向：夏季西北風(fēng)冬季北；年平均降水量：494.5mm；一月最大降水量：99.4mm；一小時最大降水量：32.9mm；基本雪壓：20kg/m2；最大土壤凍結(jié)深度：100cm；冬季氣壓：98.29kPa；夏季氣壓：95.92kPa。3技術(shù)方案3.1設(shè)計任務(wù) 設(shè)計年產(chǎn)60萬噸礦渣粉生產(chǎn)線烘干粉磨系統(tǒng)設(shè)計。3.2工廠的平衡計算3.2.1計算內(nèi)容工廠的平衡計算主要包括主機平衡、物料平衡和儲庫平衡，還有立磨系統(tǒng)的熱平衡。3.2.2產(chǎn)品方案及原燃料材料本次礦渣粉的生產(chǎn)采用水渣和石膏共同粉磨，加石膏是為了提高礦渣粉磨的比表面積。 按照GB/T18046-2000《用于水泥和混泥土中的?；郀t礦渣粉》國家標(biāo)準(zhǔn)的礦渣細(xì)粉有關(guān)指標(biāo)要求，產(chǎn)品方案按S95級設(shè)計，比表面積450±20m2（1）粒化高爐礦渣表3.1礦渣的易磨性實驗結(jié)果名稱粉磨功指數(shù)（kw·h/t）易磨性判斷水淬高爐礦渣33.8特難磨（2）石膏在大磨條件下，摻石膏的礦渣粉磨效率比單獨粉磨礦渣高10%左右。在礦渣粉中石膏起著特殊的作用，它在礦渣粉水化過程中起著硫酸鹽激發(fā)作用，加速水泥和砼的強度發(fā)揮和硬化過程，國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定S95礦渣粉及礦渣水泥中SO含量≦4%，本設(shè)計按4%預(yù)算。石膏的化學(xué)成分見表3.2。表3.2石膏的化學(xué)成分見下表Loss22.980.670.210.2432.342.2040.56（3）燃料本工程所用燃料主要用于礦渣粉的烘干，采用煤粉。發(fā)熱量20053.3kJ/kg。3.2.3配料方案本設(shè)計中確定如下配料方案，最終配比以生產(chǎn)試驗結(jié)果為準(zhǔn)。表3.3配料方案品種礦渣石膏S95級礦渣粉96%4%3.2.4主機平衡及主機選型生產(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(jìn)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(dāng)型式和規(guī)格的主機設(shè)備，務(wù)必使所選的主機技術(shù)先進(jìn)，管理方便，能適應(yīng)進(jìn)料的情況，能生產(chǎn)出質(zhì)量符合要求的產(chǎn)品。同時，還應(yīng)考慮設(shè)備的來源和保證。（3）標(biāo)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、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(yīng)對主機的小時生產(chǎn)能力進(jìn)行標(biāo)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(biāo)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。3.2.5礦渣粉磨系統(tǒng)主機選型本設(shè)計中采用年平衡法計算，在第二部分已經(jīng)確定采用立磨系統(tǒng)，這一部分將通過計算，選出合適的立磨系統(tǒng)。原始數(shù)據(jù)：年產(chǎn)60萬噸礦渣粉，主機要求產(chǎn)量90t/h。設(shè)全廠生產(chǎn)礦渣時礦渣損失為1%（1）計算年礦渣生產(chǎn)指標(biāo)Gy==60.61（萬t） （式3.1）（2）確定主機的年利用率由得==0.7688（式3.2）（3）確定粉磨車間的工作制度礦渣粉磨車間采用三班制，每班工作8小時。（4）根據(jù)車間運作班制、主機的年利用率和主機運轉(zhuǎn)小時數(shù)，確定一年主機用多少天。由得k===280.612（式3.3）因此取k=281式中k——每年工作日數(shù)；k2——每日工作班數(shù)；k3——每班主機運轉(zhuǎn)小時數(shù)。（5）主機選型最終選擇由萊歇公司生產(chǎn)的LM46.2+2[24]主要性能及技術(shù)參數(shù)如表3.4表3.4LM46.2+2規(guī)格型號生產(chǎn)能力（t/h）電動機機功率（kW/t）成品比表面積（m2/kg）入磨水分要求出磨水分LM46.2+29037450<15%<0.5%3.2.6石膏的破碎設(shè)備選型 礦渣進(jìn)廠時，細(xì)度已經(jīng)達(dá)到生產(chǎn)需求，所以不需要破碎設(shè)備。這兒的破碎主要指的是石膏的的破碎。年平衡法：根據(jù)車間工作制度，取主機的年利用率，并根據(jù)物料年平衡產(chǎn)量，求出該主機要求的小時產(chǎn)量。主機小時產(chǎn)量Gh=（式3.4）式中Gy——物料年平衡量，t/年； Gh——主機小時產(chǎn)量，t/h；——年利用率（以小數(shù)表示）。年利用率（式3.5）式中——每年工作周數(shù)，周/年；——每周工作日數(shù)，日/周；——每日工作班數(shù)，班/日；——每班主機運轉(zhuǎn)小時數(shù)，小時/班；——每年工作日數(shù)，日/年。生產(chǎn)的原料，大部分都要經(jīng)過預(yù)先破碎，因為從礦山開采回來的石膏原料，燃料塊度較大，給運輸，貯存，粉磨帶來一定的困難。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。（1）年需要石膏量60.61×4%=2.4244（萬t）（式3.6）（2）確定破碎車間的工作制度石膏破碎車間采用一班制，每班工作6小時，每年工作281天。（3）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3.7）式中k——每年工作日數(shù)；k2——每日工作班數(shù)；k3——每班主機運轉(zhuǎn)小時數(shù)。（4）主機要求小時產(chǎn)量（式3.8）式中Gy——物料年平衡量，t/年；Gh——主機小時產(chǎn)量，t/h；——年利用率。（5）設(shè)備選型根據(jù)石膏生產(chǎn)需求，查《水泥廠設(shè)計手冊》知，選擇JC250×1000型鄂式破碎機，部分技術(shù)性能見表3.5。表3.5JC250×1000型鄂式破碎機規(guī)格[29]型號進(jìn)料口尺寸(mm)最大進(jìn)料邊長(mm)出料粒度(mm)產(chǎn)量(t/h)電機功率(kw)重量(t)JC250×1000250×10002200-4015-5530-3物料平衡表當(dāng)工廠全年生產(chǎn)S95級礦渣粉時全程物料平衡見表3.6。表3.6物料平衡表礦渣石膏礦渣粉煤粉最終礦渣粉水份（%）152≦0.5600060.配比（%）964物料平衡（t）干基每小時86.43.6901.290每天2073.686.4216030.962每年581877242456061228700濕基每小時99.363.672103.032每天2384.6488.1282472.77每年66915824730693888注：1.主機年利用率為0.7688，即年運轉(zhuǎn)率為281天；2.全廠礦渣粉損失按1%計算。3.2.8水淬?；郀t礦渣和石膏露天儲存設(shè)施的選擇結(jié)合當(dāng)?shù)厮懔；郀t礦渣的供應(yīng)情況，本次設(shè)計水淬?；郀t礦渣的儲存選擇露天堆場。堆場內(nèi)的料堆應(yīng)整齊排列，料堆的寬度應(yīng)一致。當(dāng)堆場的型式確定后，料堆的高度及寬度即已確定。對于長方形布置的料堆，由于物料休止角的關(guān)系，一般形成四棱臺形料堆，料堆的形式如圖3.1所示，根據(jù)料堆高度、寬度可計算料堆的長度：求出堆場內(nèi)各種物料料堆的占地面積之和并考慮堆場面積利用系數(shù)(一般為0.60～0.75)后即可計算出露天堆場占地總面積。圖3.1水渣露天堆場V=[H(B.Hctgα)+Hctgα]L（式3.9）有效容積—V、長—L、高—H、寬—BL=露天堆場適用于塊、粒狀物料儲存、倒運的設(shè)施。采用露天堆場儲存物料具有儲存量大、投資省的優(yōu)點。（1）水淬?；郀t礦渣儲存設(shè)施的選擇根據(jù)以上介紹，再結(jié)合本次設(shè)計的年產(chǎn)60萬噸礦渣粉概況，本次設(shè)計礦渣的儲存選擇露天堆場。因礦渣來自附近的鋼廠，所以取儲期為2天,儲量V=2384.64×2=4769.28t,取H=4m、B=20m，得 （式3.10）取L=160，則礦渣堆場：20×160×4m（2）石膏儲存設(shè)施的選擇本次石膏就地開采，所以來源比較廣泛，石膏的使用量也不大，不需要長期儲存，又因為石膏的含水量不大，所以選擇露天堆場。設(shè)石膏儲期10天,則儲量V=10×88.128=881.28t,取H=3m、B=8m，得：（式3.11）取L=30m，則石膏堆場：8×30×3m（3）物料露天儲存表表3.7物料露天儲存表物料名稱儲存量(t)露天儲存(d)堆場規(guī)格（m）備注石膏881.28108×30×3礦渣露天儲存時間長了容易結(jié)塊礦渣4769.28220×160×43.2.9礦渣和石膏的室內(nèi)儲備庫選擇（1）礦渣室內(nèi)儲備庫的選擇 本次設(shè)計經(jīng)過大量的考察和劉紅兵院長的指導(dǎo)，礦渣的均化庫選擇圓庫，設(shè)兩座圓庫儲存礦渣。取料機械選擇橋式刮板取料機。礦渣調(diào)備庫的計算如下：①要求儲存量，取礦渣的儲存期為3h（式3.12）式中Gh——該物料的小時平衡量，t/h；T——該物料的儲存期，h。②庫的選型選二個Φ6×10m的配料圓庫，單個儲存能力為300t,其總儲存量為600t。③實際儲期（式3.13）（2）石膏室內(nèi)儲備庫的選擇本次設(shè)計石膏庫因石膏用量不大，并且石膏可就地開采，來源廣泛，所以選擇一個庫儲存石膏就夠了，石膏庫的計算如下：①要求儲存量（式3.14）式中Gd——該物料的日平衡量，t/d；T——該物料的儲存期，d。②庫的選型選用一個Φ8×24的配料圓庫，其其儲存能力為1200t。③實際儲期（式3.15）3.2.10成品庫的選擇本廠的礦渣粉全部散裝出廠，成品庫是用來儲存散裝礦渣的倉庫，其面積決定于需要散裝礦渣的儲存時間，礦渣的儲存時間一般不少于1天。在這里的設(shè)計結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件和劉院長的指導(dǎo)，礦渣粉的儲存期按8天來計算。則總儲存量（式3.16）根據(jù)儲存量，最后計劃建4個Φ15×40m的圓庫。4個總儲存量為19000t3.2.11綜合上述對各物料儲庫選型，見表3.8。表3.8儲庫一覽表儲庫名稱規(guī)格(m)數(shù)量庫容量儲存期單個總共礦渣庫φ6×1023006002.013h石膏庫Φ8×241120012003.41d成品庫Φ15×4044750190008d3.3立磨系統(tǒng)熱平衡計算3.3.1水分平衡時間基準(zhǔn)為1小時（1）風(fēng)機后氣體的含水量①風(fēng)機后空氣的濕含量設(shè)定風(fēng)機后的露點溫度（50℃），由已知條件當(dāng)?shù)卮髿鈮号c標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相差不大，且大氣壓對露點的影響較小，故由設(shè)定的露點溫度以及標(biāo)準(zhǔn)大氣壓P時不同溫度下的飽和水蒸氣壓力表查得該露點的飽和水蒸氣壓力Pd.。則風(fēng)機后空氣的濕含量：（式3.17）==0.086②風(fēng)機后的氣體總量由已知條件，工況下出磨氣體量為370000m3（式3.18）==2.3×105式中T——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度273kP——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)壓力101325paTG——工況溫度94℃ ΔP=P－P=96825－101325=-4500pa（式3.19）PG：工況壓力=89329.62.4500=84829.62pa（式3.20）PA：環(huán)境壓力=89329.62pa（式3.21）風(fēng)機后的標(biāo)況氣體量（式3.21）=2.3×105×（1+0.02+0.01）=2.369×105m3式中——收塵器的漏風(fēng)系數(shù)（=0.02）——風(fēng)機的漏風(fēng)系數(shù)（=0.01）③風(fēng)機后氣體的含水量（式3.22）=236900×0.086×=25158.32㎏式中——風(fēng)機后熱煙氣的密度（2）系統(tǒng)收入的水量①物料帶入水量:（式3.23）=90×103×=15352.94㎏式中G——磨機產(chǎn)量；W1——入磨物料水分；W2——出磨物料水分。②系統(tǒng)漏風(fēng)帶入水量:（式3.24）==696.14㎏式中K1——立磨漏風(fēng)系數(shù)（K1=0.07）；TA——環(huán)境空氣溫度；PA——環(huán)境空氣壓力；WA——環(huán)境空氣中的水分含量。③循環(huán)風(fēng)帶入水量:=0.086×1.4Vc=0.12Vc（式3.25）式中Vc——循環(huán)風(fēng)量；——循環(huán)風(fēng)容重，1.4。④熱風(fēng)爐帶入水量(Wr):根據(jù)60萬噸礦渣熱風(fēng)爐帶入水分設(shè)為2500kg（3）水分平衡25158.32㎏=15352㎏+696.14㎏+0.12Vc+2500kg（式3.26）解等式，即可求出循環(huán)風(fēng)量Vc=55084.83m33.3.2質(zhì)量平衡（1）立磨出口風(fēng)量 （式3.27）==3.052×105式中T——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度；P——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)壓力；TG——工況溫度。PG——工況壓力（2）系統(tǒng)收入風(fēng)量：①循環(huán)風(fēng)：Vc②物料水分蒸發(fā)為水蒸氣：==19104.7m3（式3.28）③立磨漏風(fēng)量：（式3.29）==28664.42m3 ④熱風(fēng)爐帶入熱風(fēng)：Vf（3）風(fēng)量平衡（式3.30）3.052×105=55084.83+19104.7+28664.42+Vf解方程式，即可求出熱風(fēng)爐帶入熱量Vf=202303.22m33.3.3熱量平衡（1）收入熱量①熱風(fēng)爐熱風(fēng)帶入熱量：=202303.22×1.33×Tr（式3.31）=269063.28Tf式中Cf——熱風(fēng)爐熱風(fēng)比熱；Tr——熱風(fēng)爐熱風(fēng)溫度。②入磨濕物料帶入熱量：（式3.32）==2513457.8KJ式中Cs——磨機產(chǎn)品比熱；CW——水的比熱；T1——入磨濕物料溫度。③磨機漏風(fēng)帶入熱量：=28664.42×1.30×15（式3.33）=558956.19KJ式中CA——環(huán)境空氣比熱；TA——環(huán)境空氣溫度。 ④磨機工作產(chǎn)生熱量：=90000×97.9=8811000KJ（式3.34）式中R——磨機工作時單位產(chǎn)品產(chǎn)生熱量，97.9kJ/kg。⑤循環(huán)風(fēng)帶入熱量=55084.83×1.35×84=6246619.72KJ（式3.35）式中Cc——循環(huán)風(fēng)比熱；Tc——循環(huán)風(fēng)溫度。（2）支出熱量①出磨廢氣帶走熱量（式3.36）=3.052×10×1.361×110=39045456.8KJ式中Cm——出磨廢煙氣的比熱；Tm——出磨廢煙氣的溫度。②出磨物料帶走熱量（式3.37）==9689661KJ式中T2——出磨物料的溫度。③蒸發(fā)水分帶走熱量。（式3.38）==43322929.41KJ式中2490——每kg水在0℃④立磨筒體散熱立磨筒體的散熱約占收入熱量的4%，用公式表示如下Q4%=(Qt+Qs+Ql+Qo+Qc)×