日產(chǎn)2500噸熟料某水泥廠畢業(yè)設(shè)計

第一章文獻綜述1.1水泥概述1824年英國工程師阿斯普?。ˋsPdih）獲得第一份水泥專利標(biāo)志著水泥的發(fā)明。水泥的發(fā)明為建筑工程的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，使其由陸地工程發(fā)展到水中、地下工程一。水泥發(fā)明至今已有一百多年的歷史，它始終是用途最廣、用量最多的一種膠凝材料。

水泥呈粉末狀，與水混合后，經(jīng)過物理化學(xué)過程能由可塑性漿體變成堅硬的石狀體，并能將散粒材料膠結(jié)成為整體，是一種良好o的礦物膠凝材料。水泥不僅能在空氣中硬化，還能更好地在水中硬化，保持并發(fā)展強度，所以水泥屬于水硬性膠凝材料，它可以用于地上、地下、水中的工程。為了適應(yīng)不同建筑工程的需要，水泥品種不斷增加，已達200多種。因此水泥常按以下幾個方面的特點分類。

(1）按照水泥的主要水硬性物質(zhì)分：硅酸鹽類水泥（主要水硬性物質(zhì)是硅酸鈣）、鋁酸鹽類水泥（主要水硬性物質(zhì)是鋁酸鈣）、硫鋁酸鹽水泥（主要水硬性物質(zhì)是硫鋁酸鈣）等。因為它們的水硬性物質(zhì)不同，它們的性質(zhì)也各異，如鋁酸鹽類水泥凝結(jié)速度快。早期強度高，耐熱性能好而且耐硫酸鹽腐蝕；硫鋁酸鹽水泥硬化后體積會膨脹等。

（2）按照水泥的用途分為：通用水泥（用于一般的建筑工程，主要是硅酸鹽類的五種水泥）、專用水泥（是指適應(yīng)于專門用途的水泥，有大壩水泥、油井水泥、砌筑水泥等》特種水泥（具有比較突出的某種性能的水泥，如膨脹水泥、低熱水泥、彩色水泥、白水泥等）。

在諸多的水泥品種中，硅酸鹽類水泥是最基本且用量最多的一類水泥，在進行室內(nèi)裝飾裝修中也常用到這類水泥。此外，裝修中還用到的是白水泥和彩色水泥陳全德（2004年）在《新型干法水泥技術(shù)原理及應(yīng)用》中講解了有關(guān)新型干法是水泥生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用，并敘述其原理解答了有關(guān)生產(chǎn)技術(shù)，如：生料均化技術(shù)、生料粉磨技術(shù)、懸浮預(yù)熱技術(shù)、預(yù)分解技術(shù)、回轉(zhuǎn)窯等。郝令旗、張浩云、齊國彤(2004年)在《新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展》中指出雖然我國的新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)已達到國際較先進水平，但要想取得更大的進步就必須做到在努力提高新型干法生產(chǎn)的水泥所占比例的同時，繼續(xù)將強技術(shù)研發(fā)，不斷優(yōu)化設(shè)計。嚴(yán)生、常捷、程麟（2007年）在《新型干法水泥廠工藝設(shè)計手冊》中介紹了新型干法水泥生產(chǎn)的新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備，并對工藝設(shè)計計算作了詳盡敘述，附有計算實例，對工藝設(shè)計所需的專業(yè)知識和附屬設(shè)備選型也作了詳細介紹，有助于后期設(shè)計。張慶今（2003年）在《硅酸鹽工業(yè)機械及設(shè)備》中介紹了硅酸鹽工業(yè)生產(chǎn)過程中常用的機械設(shè)備，其中包括粉碎理論及粉碎機械，篩分過程及篩分機械、兩相流體力學(xué)及其設(shè)備、混合過程及混合機械設(shè)備等。金容容(1993年)在《水泥廠工藝設(shè)計概論》中提到燒成車間的工藝流程和設(shè)備的選擇是根據(jù)工藝設(shè)計的原則進行的，并在設(shè)計時綜合考慮各種因素。本設(shè)計中窯尾廢氣被充分利用來烘干生料，窯尾廢氣一部分入生料磨對生料進行烘干，另一部分則與生料磨的旋風(fēng)分離器的廢氣在收塵器進口處匯合，從而減少基建投資，降低能耗，獲得最大經(jīng)濟效益。胡道和(1992年)在《水泥工業(yè)熱工設(shè)備》中闡述了新型干法窯系統(tǒng)中預(yù)煅燒過程、回轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu)及其設(shè)計計算、以及煅燒過程及特點。劉志江（2005年）在《新型干法水泥技術(shù)》中介紹了國內(nèi)外水泥發(fā)展情況，水泥的分類及水泥標(biāo)準(zhǔn)的要求，新型干法水泥生產(chǎn)中的原料、燃材料及配料，新型干法水泥生產(chǎn)工藝及其主要設(shè)備等和設(shè)計相關(guān)的內(nèi)容。王君偉、李祖尚（2001年）在《水泥生產(chǎn)工藝計算手冊》中介紹了有關(guān)工藝平衡的計算和熱平衡計算，回轉(zhuǎn)窯的煅燒及冷卻，還有其相關(guān)數(shù)據(jù)的記載，對熟料計算很有幫助。李海濤（2006年）在《新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備》中詳細介紹了水泥生產(chǎn)過程所用設(shè)備、性能與操作參數(shù)，還介紹了水泥熟料形成過程、回轉(zhuǎn)窯結(jié)構(gòu)及耐火襯料的選用和注意事項。孫晉濤（2005年）在《硅酸鹽工業(yè)熱工基礎(chǔ)》中闡明了窯爐內(nèi)有關(guān)燃料燃燒、氣體流動和傳熱等基本規(guī)律，對設(shè)計中的有關(guān)熱平衡計算有很大幫助。艾晗松（2001年）在《CDC預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)設(shè)備的開發(fā)運用》中介紹了CDC預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)的設(shè)備原理、結(jié)構(gòu)情況，也精述了CDC系統(tǒng)在干法生產(chǎn)線中的應(yīng)用情況。高長明（2006年）在《預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)技術(shù)及進展》中涵蓋了預(yù)分解窯水泥技術(shù)的五個部分的內(nèi)容：水泥生料均化鏈及其設(shè)備；先進的粉磨技術(shù)與裝備；熟料煅燒的預(yù)分解窯系統(tǒng)；國際國內(nèi)水泥生產(chǎn)技術(shù)述評與展望；水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略級實踐。編寫組（1976年）在《水泥廠工藝設(shè)計手冊》中概要的總述了水泥廠工藝設(shè)計中有關(guān)系統(tǒng)的選擇、設(shè)備的選型等方面的經(jīng)驗，并收集了有關(guān)計算公式和設(shè)備的規(guī)格、性能等資料。郭俊才（2000年）在《水泥工廠實用技改新技術(shù)》中薈萃了90年代尤其是中后期以來眾多的新型技術(shù)技改，具有極強的廣泛性、實用性和操作性。為設(shè)計中技術(shù)提供了參考價值。陳濤（2003年）在《5000t/dCDC預(yù)分解系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計》中改善了爐內(nèi)濃度和溫度分布的均勻性，提高了爐容利用率，料氣停留時間比在優(yōu)化設(shè)計中得以提高，有利劣質(zhì)煤的利用。證實了該系統(tǒng)的先進性和可靠性。馬保國（2007年）在《新型干法水泥生產(chǎn)工藝》中詳細闡述了懸浮預(yù)熱系統(tǒng)的發(fā)展與工藝原理、分解爐、回轉(zhuǎn)窯、冷卻機、燃料燃燒器、低環(huán)境負荷型水泥熟料的制備技術(shù)、新型干法水泥系統(tǒng)結(jié)皮堵塞及水泥工業(yè)處理危險廢棄物可行性研究。1.2水泥生產(chǎn)方法水泥的生產(chǎn)方法按照生料制備方法的不同，有干法和濕法兩種。將原料同時烘干與粉磨或先烘干后粉磨成生料粉，而后喂入干法窯內(nèi)煅燒成熟料，稱為干法生產(chǎn)。將生料粉加入適量水分制成生料球，而后喂入立窯或立波爾窯內(nèi)煅燒成熟料的生產(chǎn)方法，亦可歸入干法，但也可將立波爾窯的生產(chǎn)方法稱之為半干法。將原料加水粉磨成生料漿后喂入濕法回轉(zhuǎn)窯煅燒成熟料，則稱為濕法生產(chǎn)。將濕法制備的生料漿脫水后，制成生料塊入窯煅燒，稱為半濕法生產(chǎn)，亦可歸入濕法，但一般均稱為濕磨干燒。將脫水生料塊經(jīng)烘干粉碎后，入預(yù)熱器窯、窯外分解窯等干法窯中煅燒者，一般亦稱為濕磨干燒。濕法生產(chǎn)熱耗較高，但電耗較低，生料易于均化，成分均勻，熟料質(zhì)量較高，且輸送方便，粉塵少，所以在20世紀(jì)30年代得以迅速發(fā)展。隨著技術(shù)發(fā)展，如烘干兼粉磨機的出現(xiàn)均化技術(shù)的發(fā)展、收塵設(shè)備的改進等，在20世紀(jì)30年代到40年代，在一些煤價高、電價低的國家，立波爾窯得到進一步發(fā)展。20世紀(jì)50年代末60年代初期，我國對濕法長窯和立波爾窯的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)進行了比較。當(dāng)時曾確定南方以濕法生產(chǎn)為主，北方以干法生產(chǎn)為主。20世紀(jì)50年代出現(xiàn)的懸浮預(yù)熱器窯，在60年代得到了大量發(fā)展，大大降低了熟料熱耗。70年代出現(xiàn)了窯外分解技術(shù)，水泥的生產(chǎn)方法出現(xiàn)了向干法發(fā)展的趨勢。從世界各國的情況統(tǒng)計，干法生產(chǎn)比濕法長窯仍可以節(jié)省能耗，而且經(jīng)濟上也是合理的。沈威《水泥工藝學(xué)》新型干法水泥生產(chǎn)自問世以來倍受世界各國的關(guān)注，特別是80年代以來得到了突飛猛進的發(fā)展，國際水泥工業(yè)以預(yù)分解技術(shù)為核心，將現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)化生產(chǎn)的最新成果廣泛應(yīng)用于水泥生產(chǎn)的全過程，形成了一套具有現(xiàn)代高科技為特征和符合優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、環(huán)保以及大型化、自動化的現(xiàn)代生產(chǎn)方法。新型干法水泥技術(shù)代表了現(xiàn)階段最高的水泥燒成技術(shù)，可以提高窯單位容積產(chǎn)量，提高窯磚襯壽命和運轉(zhuǎn)率，且自動化水平高、生產(chǎn)規(guī)模大，可以選用低質(zhì)燃料或低價廢物燃料，節(jié)省燃料，降低熱耗和電耗，減小設(shè)備和基建設(shè)資費用、廢氣生成量少、事故率低和操作穩(wěn)定。發(fā)展新型干法水泥技術(shù)是環(huán)境保護和資源綜合利用的必然結(jié)果。同時，新型干法水泥技術(shù)涵蓋了許多豐富的理論好科研成果，指導(dǎo)著水泥工業(yè)設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)等工作的不斷完善、優(yōu)化和提升。新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)以其獨特的優(yōu)越性贏得了國際的認(rèn)可，是最能代表當(dāng)今科技發(fā)展水平的水泥生產(chǎn)方法。新型干法水泥生產(chǎn)將是實現(xiàn)我國水泥工業(yè)現(xiàn)代化的必由之路。新型干法水泥生產(chǎn)，就是以懸浮預(yù)熱和窯外分解技術(shù)為核心，把現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)成就，如原料預(yù)均化、生料氣力均化、烘干粉磨、各種新型耐熱耐磨耐火材料以及電子計算機、自控技術(shù)等等，廣泛的應(yīng)用于水泥干法生產(chǎn)的全過程，使水泥生產(chǎn)具有高效、優(yōu)質(zhì)、最大限度的降低能耗、降低基建投資，又最大限度的提高產(chǎn)品質(zhì)量符合環(huán)保要求和大型化，自動化的特征的現(xiàn)代水泥生產(chǎn)方法。新型干法生產(chǎn)包含了一整套現(xiàn)代化水泥生產(chǎn)新技術(shù)和與之相適應(yīng)的現(xiàn)代化科學(xué)管理方法。具有均化、節(jié)能、環(huán)保、自動控制、長期安全運轉(zhuǎn)和科學(xué)管理六大保證體系，是當(dāng)代高新技術(shù)在水泥工業(yè)的集成，與傳統(tǒng)的濕法、干法、半水法水泥生產(chǎn)相比，新型干法水泥生產(chǎn)特點如下：生料制備全過程廣泛采用現(xiàn)代化均化技術(shù)。使礦山采運—原料預(yù)均化—生料粉磨—生料均化過程，成為生料制備過程完整的均化鏈。采用高效多功能擠壓粉磨技術(shù)和新型機械粉體輸送裝置。工藝裝備大型化，使水泥工業(yè)向集約化方向發(fā)展。用懸浮預(yù)熱及預(yù)分解技術(shù)改變傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料堆積態(tài)的預(yù)熱和分解方法；重視消音除塵，滿足環(huán)境保護要求。生產(chǎn)控制實現(xiàn)自動化。采用新型耐熱、耐磨、耐火材料。實行現(xiàn)代化科學(xué)管理等。陳全德.新型干法水泥技術(shù)原理與應(yīng)用懸浮預(yù)熱技術(shù)：指低溫粉體物料均勻分散在高溫氣流之中，在懸浮狀態(tài)進行交換，使物料得到迅速加熱升溫的技術(shù)。懸浮預(yù)熱窯的特點：在長度較短的回轉(zhuǎn)窯后裝設(shè)了懸浮預(yù)熱器，使原來在窯內(nèi)以堆積態(tài)進行的物料預(yù)熱及部分碳酸鹽分解過程，移到懸浮預(yù)熱器內(nèi)以懸浮態(tài)進行，因此呈懸浮狀態(tài)的生料粉能與熱氣流充分接觸，氣、固接觸面大，傳熱速度快，維修比較簡單，占地面積較小，投資費用較低等優(yōu)點。陳全德.《新型干法水泥技術(shù)原理與應(yīng)用》懸浮預(yù)熱器(SP)的主要功能在于充分利用回轉(zhuǎn)窯及分解爐內(nèi)排出的炙熱氣流中所具有的熱焓加熱生料，使之進行預(yù)熱及部分碳酸鹽分解，然后進入分解爐或回轉(zhuǎn)窯內(nèi)繼續(xù)加熱分解，完成熟料燒成任務(wù)。因此它必須具備使氣固兩相能充分分散均布、迅速換熱、高效率分離等三個功能。只有具備著三個功能，并且盡力使之高效化，方可最大限度地提高換熱效率，為全窯系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、和穩(wěn)定生產(chǎn)創(chuàng)造條件。各種懸浮預(yù)熱器的不同特性，主要取決于它的結(jié)構(gòu)及換熱方式。構(gòu)成各種懸浮預(yù)熱器的熱交換單元設(shè)備有旋風(fēng)筒（包括連接管道）及立筒（蝸室）兩種，所有懸浮預(yù)熱器窯都是由這兩種熱交換單元設(shè)備中的一種單獨或混合組成。懸浮預(yù)熱器主要由旋風(fēng)預(yù)熱器及立筒預(yù)熱器兩種?，F(xiàn)在立筒預(yù)熱器已趨于淘汰。預(yù)分解窯采用旋風(fēng)預(yù)熱器作為預(yù)熱單元裝備。窯外分解技術(shù)：該技術(shù)又稱預(yù)分解技術(shù)，是新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)，用預(yù)分解技術(shù)建造的預(yù)分解窯日產(chǎn)量高、熱耗低、工藝先進，一般用于大型預(yù)分解窯。其含義是指將已經(jīng)經(jīng)過懸浮預(yù)熱后的生料，在到達分解溫度前，進入到分解爐內(nèi)與進入到爐內(nèi)的燃料進行混合，在懸浮狀態(tài)下迅速吸收燃料燃燒，使生料中的碳酸鈣迅速分解成氧化鈣的技術(shù)。預(yù)分解窯的特點：是在懸浮預(yù)熱器與回轉(zhuǎn)窯之間增設(shè)一個分解爐或利用窯尾上升煙道，原有預(yù)熱器裝設(shè)燃料噴入裝置，使燃料燃燒的放熱過程與生料的碳酸鹽分解的吸熱過程，在其中以懸浮態(tài)或流化態(tài)下及其迅速的進行，從而使入窯生料的分解率從懸浮預(yù)熱窯的30%左右提高到85%—90%。馬保國.《新型干法水泥生產(chǎn)工藝》預(yù)分解窯的的關(guān)鍵技術(shù)裝備有旋風(fēng)筒、換熱管道、分解爐、回轉(zhuǎn)窯、冷卻機（簡稱筒—管—爐—窯—機）等。這五組關(guān)鍵技術(shù)裝備五位一體，彼此關(guān)聯(lián)，互相制約，形成一個完整的熱工體系，承擔(dān)著水泥熟料預(yù)熱、分解、煅燒、冷卻任務(wù)。1.3新型干法水泥生產(chǎn)工藝流程簡述1.3.1、水泥生產(chǎn)原料及配料

生產(chǎn)硅酸鹽水泥的主要原料為石灰質(zhì)原料（主要提供氧化鈣）和粘土質(zhì)原料主要提供氧化硅和氧化鋁，也提供部分氧化鐵），有時還要根據(jù)燃料品質(zhì)和水泥品種，摻加校正原料以補充某些成分的不足，還可以利用工業(yè)廢渣作為水泥的原料或混合材料進行生產(chǎn)。

（1）石灰質(zhì)原料

石灰質(zhì)原料是指以碳酸鈣為主要成分的石灰?guī)r、泥灰?guī)r、白堊和貝殼等。石灰石是水泥生產(chǎn)的主要原料，每生產(chǎn)一噸熟料大約需要1.3噸石灰石，生料中80%以上是石灰石。

（2）黏土質(zhì)原料

含堿和堿土的鋁硅酸鹽，主要成分為SiO2，其次為Al2O3，少量Fe2O3。一噸熟料約需0.3～0.4噸粘土質(zhì)原料，在生料中約占11～17%。

天然黏土質(zhì)原料有黃土、黏土、頁巖、粉砂巖及河泥等。其中黃土和黏土用得最多。此外，還有粉煤灰、煤矸石等工業(yè)廢渣。黏土質(zhì)為細分散的沉積巖，由不同礦物組成，如高嶺土、蒙脫石、水云母及其它水化鋁硅酸鹽。

（3）校正原料

當(dāng)石灰質(zhì)原料和黏土質(zhì)原料配合所得生料成分不能滿足配料方案要求時（有的Si含量不足，有的Al和Fe含量不足）必須根據(jù)所缺少的組分，摻加相應(yīng)的校正原料：①鐵質(zhì)校正原料：補充生料中FeO的不足，主要為硫鐵礦渣和鉛礦渣等。②硅質(zhì)校正原料：補充生料中SiO的不足，主要有硅藻土等。③鋁質(zhì)校正原料：補充生料中AlO的不足，主要有鋁釩土、煤矸石、鐵釩土等。(4)主要原料中的有害成分①MgO：影響水泥的安定性。水泥熟料中要求MgO＜5%，原料中要求MgO＜3%②堿含量（KO、NaO）：對正常生產(chǎn)和熟料質(zhì)量有不利影響。水泥熟料中要求RO＜1.3%，原料中要求RO＜4%。③PO：水泥熟料中含少量的PO對水泥的水化和硬化有益。當(dāng)水泥熟料中PO含量在0.3%時，效果最好，但超過1%時，熟料強度便顯著下降。PO含量應(yīng)限制。④TiO：水泥熟料中含有適量的TiO，對水泥的硬化過程有強化作用。當(dāng)TiO含量達0.5～1.0%，強化作用最顯著，超過3%時，水泥強度就要降低。如果含量繼續(xù)增加，水泥就會潰裂。因此在石灰石原料中應(yīng)控制TiO＜2.0%。

（5）工業(yè)廢渣的利用

①赤泥：燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁排出的赤色廢渣，以CaO、SiO為主。摻加石灰質(zhì)原料可配制成生料。

②電石渣：以CaO為主?？商娲糠质沂a(chǎn)水泥。

③煤矸石：以SiO、AlO為主?？商娲惩辽a(chǎn)水泥。

④粉煤灰：以SiO、AlO為主?？商娲惩僚渲粕?，也可作混合材料。

⑤石煤：以SiO、AlO為主。可作不粘土質(zhì)原料，也可作燃料。1.3.2、硅酸鹽水泥熟料的礦物組成

硅酸鹽水泥熟料的礦物主要由硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣組成。1.3.3、工藝流程

（1）破碎及預(yù)均化

①破碎水泥生產(chǎn)過程中，大部分原料要進行破碎，如石灰石、砂巖、煤、熟料、混合材和石膏等。石灰石是生產(chǎn)水泥用量最大的原料，開采后的粒度較大，硬度較高，因此石灰石是生產(chǎn)水泥用量最大的原料，開采后的粒度較大，硬度較高，因此石灰石的破碎在水泥廠的物料破碎中占有比較重要的地位。常用的破碎機形式有顎式破碎機、錘式破碎機、反擊式破碎機等。大型水泥企業(yè)，只要石灰石不屬于很難破碎和高磨蝕性的類別，單段破碎以簡化生產(chǎn)環(huán)節(jié)。實現(xiàn)單段破碎的破碎機有錘式破碎機和反擊式破碎機。反擊式破碎機適合于破碎石灰石等脆性物料，對含土量高的礦石不適應(yīng)。錘式破碎機是20世紀(jì)50年代才出現(xiàn)的新機型，破碎比大，能將大塊礦石一次破碎成磨機需要的粒度。對于硬質(zhì)、磨蝕性大的石灰?guī)r或其它物料，宜采用兩級破碎，一級選用顎式破碎機等，二級選用錘式破碎機或反擊式破碎機。

②原料預(yù)均化預(yù)均化技術(shù)就是在原料的存、取過程中，運用科學(xué)的堆取料技術(shù)，實現(xiàn)原料的初步均化，使原料堆場同時具備貯存與均化的功能。預(yù)均化堆場的布置形式有矩形和圓形兩種，堆料和取料大多采用的都是“平鋪直取”法。矩形堆場有兩個料堆，一個堆料，另一個取料，互相交替。進料皮帶在堆場頂部軸線上，用活動皮帶堆料。取料機在兩個料堆中間，可向兩個料堆分別取料。出料皮帶在堆場的另一側(cè)將取出的物料送到原料磨頭的料倉內(nèi)。圓形堆場中的堆、取料機一前一后，保持一定間隔，圍繞中心運轉(zhuǎn)。

原料預(yù)均化的基本原理就是在物料堆放時，由堆料機把進來的原料連續(xù)地按一定的方式堆成盡可能多的相互平行、上下重疊和相同厚度的料層。取料時，在垂直于料層的方向，盡可能同時切取所有料層，依次切取，直到取完，即“平鋪直取”。（2）生料制備

水泥生產(chǎn)過程中，每生產(chǎn)1噸硅酸鹽水泥至少要粉磨3噸物料（包括各種原料、燃料、熟料、混合料、石膏），據(jù)統(tǒng)計，干法水泥生產(chǎn)線粉磨作業(yè)需要消耗的動力約占全廠動力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤磨占約3%，水泥粉磨約占40%。因此，合理選擇粉磨設(shè)備和工藝流程，優(yōu)化工藝參數(shù)，正確操作，控制作業(yè)制度，對保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗具有重大意義。大多數(shù)水泥廠采用烘干兼粉磨系統(tǒng)，即在粉磨物料的同時，也向磨機通入一定量的廢熱氣體，與濕物料進行熱交換，邊烘干邊粉磨。隨著新型干法水泥技術(shù)的發(fā)展，烘干兼粉磨系統(tǒng)也在不斷的改進和提升。球磨機是目前應(yīng)用最廣泛的一種粉磨設(shè)備，球磨機的主體是一個回轉(zhuǎn)的筒體，兩端裝有帶空心軸的端蓋，空心軸有主軸承支撐，整個磨機借傳動裝置運轉(zhuǎn)，并伴隨著沖擊聲，把約20㎜左右的塊狀物料磨成細粉。(3)生料均化新型干法水泥生產(chǎn)過程中，穩(wěn)定入窖生料成分是穩(wěn)定熟料燒成熱工制度的前提，生料均化系統(tǒng)起著穩(wěn)定入窖生料成分的最后一道把關(guān)作用。均化原理：拌，重力作用，產(chǎn)生“漏斗效應(yīng)”，使生料粉在向下卸落時，盡量切割多層料面，充分混合。利用不同的流化空氣，使庫內(nèi)平行料面發(fā)生大小不同的流化膨脹作用，有的區(qū)域卸料，有的區(qū)域流化，從而使庫內(nèi)料面產(chǎn)生傾斜，進行徑向混合均化。

(4)預(yù)熱分解

把生料的預(yù)熱和部分分解由預(yù)熱器來完成，代替回轉(zhuǎn)窯部分功能，達到縮短回窯長度，同時使窯內(nèi)以堆積狀態(tài)進行氣料換熱過程，移到預(yù)熱器內(nèi)在懸浮狀態(tài)下進行，使生料能夠同窯內(nèi)排出的熾熱氣體充分混合，增大了氣料接觸面積，傳熱速度快，熱交換效率高，達到提高窯系統(tǒng)生產(chǎn)效率、降低熟料燒成熱耗的目的。

工作原理：預(yù)熱器的主要功能是充分利用回轉(zhuǎn)窯和分解爐排出的廢氣余熱加熱生料，使生料預(yù)熱及部分碳酸鹽分解。為了最大限度提高氣固間的換熱效率，實現(xiàn)整個煅燒系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗，必需具備氣固分散均勻、換熱迅速和高效分離三個功能。

①物料分散換熱80%在入口管道內(nèi)進行的。喂入預(yù)熱器管道中的生料，在與高速上升氣流的沖擊下，物料折轉(zhuǎn)向上隨氣流運動，同時被分散。

②氣固分離當(dāng)氣流攜帶料粉進入旋風(fēng)筒后，被迫在旋風(fēng)筒筒體與內(nèi)筒（排氣管）之間的環(huán)狀空間內(nèi)做旋轉(zhuǎn)流動，并且一邊旋轉(zhuǎn)一邊向下運動，由筒體到錐體，一直可以延伸到錐體的端部，然后轉(zhuǎn)而向上旋轉(zhuǎn)上升，由排氣管排出。

③預(yù)分解預(yù)分解技術(shù)的出現(xiàn)是水泥煅燒工藝的一次技術(shù)飛躍。它是在懸浮預(yù)熱器和回轉(zhuǎn)窯窯尾之間增設(shè)一個分解爐（或利用窯尾上升煙道）,在其中噴入30％～60％的燃料，使其放熱過程與生料的碳酸鹽分解吸熱過程同時在分解爐內(nèi)以懸浮態(tài)或流化態(tài)下迅速進行，使入窯生料碳酸鈣分解率提高到90%以上。將原來在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進行的碳酸鹽分解任務(wù)，移到分解爐內(nèi)進行；燃料大部分從分解爐內(nèi)加入，少部分由窯頭加入，減輕了窯內(nèi)煅燒帶的熱負荷，延長了襯料壽命，有利于生產(chǎn)大型化；由于燃料與生料混合均勻，燃料燃燒熱及時傳遞給物料，使燃燒、換熱及碳酸鹽分解過程得到優(yōu)化。因而具有優(yōu)質(zhì)、高效、低耗等一系列優(yōu)良性能及特點。本次設(shè)計采用RSP預(yù)分解窯。RSP是強化懸浮預(yù)熱器的英文名稱的縮寫，它是日本小野田水泥公司與川崎重工業(yè)公司共同研制的。RSP窯分為兩種類型:即普通型（C—RSP）及改進型（M—RSP）。C—RSP屬產(chǎn)量倍增型，窯及分解爐之間的燃料比為40﹕60，單位容積產(chǎn)量高，有的系統(tǒng)使用四級旋風(fēng)筒，也有的使用五級旋風(fēng)筒；M—RSP是改造懸浮預(yù)熱窯的一種形式，一般將原有SP窯的產(chǎn)量增加20%—25%，全部使用四級旋風(fēng)筒。20世紀(jì)90年代初期，針對不同用戶需要，已發(fā)展燒油燒煤及使用各種燃料類型的系列分解爐。RSP型分解爐主要由旋渦燃燒室ＳＢ室、旋渦分解室SC室及混合室MC室三部分組成。旋渦燃燒室內(nèi)主燃料噴管旁設(shè)有輔助燃燒噴管做點火之用。由于SB室很小，溫度易于升高。燃燒時，在三次風(fēng)下部，沿SC室圓周設(shè)有四個燒油噴管。旋渦分解室在SC室內(nèi)，煤粉與新鮮三次風(fēng)混合燃燒，故燃燒速度較快，是主要燃區(qū)，使＞50％的煤粉完成燃燒。而隨切向三次風(fēng)進來的生料匯在SC爐內(nèi)壁形成一層料幕，對爐壁耐火磚起保護作用。同時吸收火焰熱量，大約有40％生料分解?；旌鲜沂侵饕δ苁?，完成大部分生料分解任務(wù)。由SC室下來的熱氣流、生料粉及未燃燒完的燃料進入MC室后，與呈噴騰狀態(tài)進入高溫窯的煙氣相混合，使燃料繼續(xù)燃燒，生料進一步分解。(5)水泥熟料的燒成熟料煅燒設(shè)備有立窯和回轉(zhuǎn)窯兩類。立窯多用于中小型水泥廠，各種濕法回轉(zhuǎn)窯、干法回轉(zhuǎn)窯特別是新型干法回轉(zhuǎn)窯多用于大中型水泥廠。

生料在旋風(fēng)預(yù)熱器中完成預(yù)熱和預(yù)分解后，下一道工序是進入回轉(zhuǎn)窯中進行熟料的燒成。

在回轉(zhuǎn)窯中碳酸鹽進一步的迅速分解并發(fā)生一系列的固相反應(yīng)，生成水泥熟料中的CS,CA等礦物。隨著物料溫度升高時，CA、CAF等礦物會變成液相，溶解于液相中的CS和CaO進行反應(yīng)生成大量CS（熟料）。熟料燒成后，溫度開始降低。最后由水泥熟料冷卻機將回轉(zhuǎn)窯卸出的高溫熟料冷卻到下游輸送、貯存庫和水泥磨所能承受的溫度，同時回收高溫熟料的顯熱，提高系統(tǒng)的熱效率和熟料質(zhì)量。

(6)水泥粉磨

水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗電最多的工序。它是把熟料、石膏、混合材等沒有水硬性的塊狀物料轉(zhuǎn)變成具有水硬性的粉狀物料。其主要功能在于將水泥熟料（及膠凝劑、性能調(diào)節(jié)材料等）粉磨至適宜的粒度（以細度、比表面積等表示），形成一定的顆粒級配，增大其水化面積，加速水化速度，滿足水泥漿體凝結(jié)、硬化要求。生料、水泥粉磨應(yīng)用的設(shè)備主要有球磨機、立式磨機、輥壓機與打散機等主機以及在閉路粉磨系統(tǒng)中與之相配套的選粉機、輸送和收塵等輔助設(shè)備。球磨機是目前應(yīng)用最廣泛的一種粉磨設(shè)備。(7)水泥包裝

水泥出廠有袋裝和散裝兩種發(fā)運方式。本次設(shè)計的重點車間為生料粉磨車間。無論是粉磨生料還是粉磨水泥，都可以分為開路和閉路粉磨系統(tǒng)。開路粉磨工藝系統(tǒng)也是直進直出式，物料一次通過磨機粉磨就成為產(chǎn)品。此工藝系統(tǒng)的流程簡單，設(shè)備少，投資少，占地少。其缺點是若要保證被粉磨物料全部達到細度合格后才能卸出，那么被粉磨物料從入磨到出磨的流速就慢，磨得時間長，這樣臺時產(chǎn)量就低，相對電耗高。而且部分已經(jīng)磨細的物料顆粒要等較粗的物料顆粒磨細后一同卸出，大部分細粉不能及時排除，在磨內(nèi)繼續(xù)受到研磨，就出現(xiàn)了過粉磨現(xiàn)象，并形成緩沖墊層，妨礙粗顆粒得進一步磨細。多用于小型磨機的水泥粉磨系統(tǒng)。如果讓被磨物料在磨內(nèi)的流速快些，就能把部分已經(jīng)磨細的物料顆粒及時送到磨外，可以基本消除“過粉磨”現(xiàn)象和緩沖墊層，有利于提高磨機產(chǎn)量、降低電耗，一般閉路系統(tǒng)比開路系統(tǒng)產(chǎn)量高15％～25％，不過這樣一來部部分還沒有磨細的粗顆粒也隨之出磨，使得細度不合格。因此需要加一臺分級設(shè)備，把出磨物料通過提升機送到分級設(shè)備中，將細粉篩選出來作為合格生料送到下一道工序，粗粉再送入磨內(nèi)重磨。閉路粉磨系統(tǒng)涉及到的設(shè)備較多，工藝復(fù)雜，占地面積大，因此投資大，操作、維護、管理等技術(shù)要求較高。多用于大型磨機生料或水泥的粉磨系統(tǒng)。馬保國.《新型干法水泥生產(chǎn)工藝》陳全德.《新型干法水泥技術(shù)原理與應(yīng)用》芮君渭，彭寶利.《水泥粉磨工藝及設(shè)備》王君偉《新型干法水泥生產(chǎn)工藝讀本》肖爭鳴，李堅利.《水泥工藝技術(shù)》彭寶利《水泥工藝流程及設(shè)備參考圖》金容容.《水泥廠工藝設(shè)計概論》沈威.《水泥工藝學(xué)》參考文獻：[1]嚴(yán)生，常捷等.新型干法水泥工藝設(shè)計手冊[M].中國建材工業(yè)水泥出版社，2007[2]金容容.水泥廠工藝設(shè)計概論［M］.武漢：武漢理工大學(xué)出版社，1993[3]陳紹龍，張朝長等.水泥生產(chǎn)破碎與粉磨工藝技術(shù)及設(shè)備［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007[4]陳全德.新型干法水泥技術(shù)原理與應(yīng)用［M］.北京：中國建材工業(yè)水泥出版社，2004[5]芮君渭，彭寶利.水泥粉磨工藝及設(shè)備[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2006[6]沈威.水泥工藝學(xué)［M］.武漢：武漢理工大學(xué)出版社，1991[7]GB175-2007,通用硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)［S］[8]熊會思.新型干法燒成水泥熟料設(shè)備設(shè)計、制造、安裝與使用［M］.北京：中國材工業(yè)水泥出版社，1995[9]陳全德，曹辰.新型干法水泥技術(shù)［M］.北京：中國建材工業(yè)水泥出版社，1987[10]胡道和.水泥工業(yè)熱工設(shè)備［M］.武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1992[11]于潤如，嚴(yán)生.水泥廠工業(yè)設(shè)計［M］.北京：中國建材工業(yè)水泥出版社，1995[12]黃書謀.第五屆全國新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)交流會論文集［C］.北京：中國建材工業(yè)水泥出版社，2003[13]王偉君.新型干法水泥生產(chǎn)工藝讀本［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007[14]韓仲琦.現(xiàn)代水泥粉磨技術(shù)的發(fā)展[J].山西建材，2000，（3）：8-12[15]廖正光.TkPC與TkLPC單段錘式破碎機[J].新世紀(jì)水泥導(dǎo)報,1998，(3)[16]肖爭鳴，李堅利.水泥工藝技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)社，2006[17]李海濤，郭獻軍，吳武偉.新型干法水泥技術(shù)與設(shè)備［M］.北京：化學(xué)工藝出，2005[18]馬保國.新型干法水泥生產(chǎn)工藝[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2007[19]GB4915-2004,水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)［S］

第二章配料計算2.1配料計算的目的和意義（1）計算從原料進廠至成品出廠各工序所需處理的物料量，作為確定車間生產(chǎn)任務(wù)、設(shè)備選型、及人員編制的依據(jù)。（2）計算各種原料、輔助材料及燃料需要量作為總圖設(shè)計中確定的運輸量、運輸設(shè)備、及計算各種堆場、料倉面積的依據(jù)。2.2主要計算參數(shù)的確定2.2.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，熟料中C3S含量越高，強度越高；SM表示熟料中硅酸鹽礦物與溶劑礦物的比值，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。硅酸鹽水泥熟料配料率值和礦物組成建議范圍見表3-1。表2-1硅酸鹽水泥熟料配料率值和礦物組成窯型KHSMIMC3S%C2S%C3A%C4AF%濕法窯0.88-0.921.9-2.51.0-1.851-5916-245-1111-17干法窯0.86-0.892.0-2.351.0-1.646-6719-286-1111-18立波爾窯0.85-0.881.9-2.31.0-1.844-5322-305-1111-17預(yù)分解窯0.87-0.922.2-2.61.3-1.848-6214-287-1010-12機立窯適宜范圍0.86-0.932.0-2.51.1-1.5有礦化劑0.92-0.961.6-2.01.1-1.355-6318-2212-166-10預(yù)分解窯推薦值0.882.501.60適宜范圍0.86-0.902.4-2.81.4-原料、燃料的原始數(shù)據(jù)表2-2原始熟料率值的選取范圍KHSM(n)IM(P)0.86-0.942.3-2.71.3-1.7表2-3原料及煤灰化學(xué)成分表2-4煤的工業(yè)分析表(%)(%)(%)(%)(kJ/kg)1.3622.8928.3547.4023162LossSiOAlOFeOCaOMgOKOSOCl石灰石43.211.260.410.2310.050.010.003泥灰?guī)r1.6489.293.451.621.891.281.080.150.0050.02鐵粉8.8313.908.3255.082.386.570.380.500.4970.0253鋁礬土3.3149.2834.587.702.130.990.550.080.0060.23煤灰59.5019.509.503.602.500.920.27--表2-5原燃料的粒度(mm)和水分(%)名稱石灰石泥灰?guī)r鐵粉鋁礬土煙煤粒度(mm)25(90%)25(90%)25.025(90%)水分(%)1.01.08.015.08.02.3配料計算2.3.1水泥廠物料平衡計算（1）查《新型干法水泥工藝設(shè)計手冊》新型干法生產(chǎn)的熟料率值一般控制在：KH=0.90±0.02，SM(n)=2.6±0.1，IM(p)=1.6±0.1。綜上所述，最終率值的確定如下：KH=0.90，SM=2.5，IM=1.5。（2）設(shè)——設(shè)計熟料過程中Al2O3、Fe2O3、CaO、SiO2四種氧化物含量的總和，一般在97%左右。（3）計算煤灰摻入量利用下列公式，q的取值設(shè)計任務(wù)書已確定，取q=3137kJ/kg熟料?！?.10式中：S——煤灰摻入量，以熟料百分?jǐn)?shù)表示（100%）——煤的應(yīng)用基低熱值（kJ/kg煤）——煤的應(yīng)用基灰分含量（%）q——熟料燒成熱耗（kJ/kg熟料）R——煤灰沉落度（%），當(dāng)窯后有電收塵且窯灰入窯時取100%，當(dāng)窯后不設(shè)電收塵且窯灰不入窯時，可參考表2-6選擇煤灰沉落率：表2-6不同窯型不設(shè)電收塵時的煤灰沉落率窯型煤灰沉落率窯型煤灰沉落率濕法長窯（L/D=30～50）有鏈條100%干法中空窯30～40%濕法短窯（L/D＜30）有鏈條80%干法短窯帶立筒式旋風(fēng)預(yù)熱器90%濕法短窯帶料漿蒸發(fā)機70%預(yù)分解窯90%立波爾窯80%立窯100%注：①以上煤灰沉落率均為無電收塵器時的數(shù)值。②有電收塵器時，煤灰沉落率為100%（以上均是）。（4）以100kg熟料為基準(zhǔn)列表2-7用遞減式湊法計算如下：表2-7熟料平衡計算表計算步驟SiO2Al2O3Fe2O3CaO其他備注要求熟料組成22.072285.2973473.53156565.598813.50-3.10kg煤灰1.84450.60450.29450.11160.11438差20.227784.6928473.23706565.487213.38562石灰石=125.36Kg-123.50kg石灰石1.55610.506350.2840564.51641.819155差18.67174.1293472.95360.970811.566465泥灰?guī)r=20.91Kg-14.30kg泥灰?guī)r12.768470.493350.231660.270270.3432差5.903233.6359972.721940.700541.223265鋁礬土=11.98Kg-9.50kg鋁礬土4.68163.28510.73150.202350.17632差1.221630.3508971.990440.498191.046945鐵粉=3.61Kg-3.60kg鐵粉0.50040.299521.982880.085680.286992差0.721230.0513770.007560.412510.759953相差不大,不必再算所以：石灰石：123.50kg，泥灰?guī)r=14.30kg，鋁礬土=9.50kg，鐵粉=3.60kg。干石灰石=123.50/（123.50+14.30+9.50+3.60）×100%=81.84%干泥灰?guī)r=14.30/（123.50+14.30+9.50+3.60）×100%=9.48%干鋁礬土=9.50/（123.50+14.30+9.50+3.60）×100%=6.30%干鐵粉=3.60/（123.50+14.30+9.50+3.60）×100%=2.39%表2-8熟料平衡計算檢驗名稱配合比燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaO石灰石81.8435.361.0311840.3355440.18823242.753216泥灰?guī)r9.480.168.4646920.3270600.1535760.179172鋁礬土6.300.213.0872.178540.48510.13419鐵粉2.390.210.332210.1988481.3164120.056882生料10035.9412.9150863.0399922.1433243.12346灼燒生料—20.160924.74553853.345867.31729煤灰摻量為S=3.10%，則灼燒生料配合比為（100-3.10）%=96.90%。表2-9誤差的計算檢驗名稱配合比SiO2Al2O3Fe2O3CaO灼燒生料96.9019.535931484.5984268073.242080265.23045401煤灰3.101.84450.60450.29450.1116熟料10021.380435.202933.5365865.34645則熟料的率值計算如下：經(jīng)過以上計算過程，三個率值均在允許的誤差范圍內(nèi)，所以計算結(jié)果正確。==0.93==2.45==1.47經(jīng)過以上計算過程，三個率值均在允許的誤差范圍內(nèi)，所以計算結(jié)果正確。（5）計算熟料礦物組成：（6）干原料質(zhì)量比為：干石灰石=81.84%干泥灰?guī)r=9.48%干鋁礬土=6.30%干鐵粉=2.39%（7）有害成分計算和評定：MgO含量：石灰石中：81.58%×1.3%=0.0106%泥灰?guī)r中：9.62%×1.28%=0.1213%鋁礬土中：6.43%×0.99%=0.0624%鐵粉中：2.37%×6.57%=0.1570%∑=0.0106%+0.1213%+0.0624%+0.1570%=0.3513%，符合GB175-2007《通用硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的水泥中MgO含量不得大于5%（通過水泥壓蒸試驗并合格可放寬至6%），所以該配料方案可取。（8）各原料的含水量：石灰石1.0%，泥灰?guī)r1.0%，鋁礬土15.0%，鐵粉8%。所以：濕石灰石=81.84×100/（100-1.0）=82.67Kg濕泥灰?guī)r=9.48×100/（100-1.0）=9.58Kg濕鋁礬土=6.30×100/（100-15.0）=7.41Kg濕鐵粉=2.39×100/（100-8）=2.60Kg將上式質(zhì)量換算為百分比（計算結(jié)果四舍五入取值）：濕原料的質(zhì)量和=82.67+9.58+7.41+2.60=102.26Kg濕石灰石=82.67/102.26×100%=80.84%濕硅礦=9.58/102.26×100%=9.37%濕鐵粉=7.41/102.26×100%=7.25%濕頁巖=2.60/102.26×100%=2.54%（9）燒成系統(tǒng)的生產(chǎn)能力計算熟料的小時產(chǎn)量熟料的日產(chǎn)量熟料的年產(chǎn)量—窯的年利率，以小數(shù)表示。不同窯的年利率可參考下列數(shù)值：濕法窯0.90，傳統(tǒng)干法窯0.85，機立窯0.8～0.85，懸浮預(yù)熱器窯、預(yù)分解窯0.85。（10）工廠的生產(chǎn)能力水泥小時產(chǎn)量水泥日產(chǎn)量水泥年產(chǎn)量式中：d——水泥中石膏的摻入量，為4%，e——水泥中混合材（礦渣）的摻入量，為40%p——水泥的生產(chǎn)損失（%）可以取為1~3%，取3%。2.3.2原燃料消耗定額的計算原料消耗定額（1）考慮煤灰摻入時，1t熟料的干生料理論消耗量：式中：——干生料理論消耗量（t/t熟料），——干生料的燒失量（%），S——煤灰摻入量，以熟料百分?jǐn)?shù)表示?？紤]煤灰摻入時，1t熟料的干生料消耗定額： 式中：——干生料消耗定額（t/t熟料），——生料的生產(chǎn)損失（%），回轉(zhuǎn)窯有電收塵時3—5%，回轉(zhuǎn)窯無收塵設(shè)備時6—10%；立窯6%。因此取5%。各種干原料的消耗定額： 干石膏消耗定額：式中：——干石膏消耗定額，，——表示石膏摻入量（4%），混合材摻入量（40%），——石膏的生產(chǎn)損失，取1%。干混合材的消耗定額礦渣：式中：——礦渣消耗定額，，——表示石膏摻入量，混合材摻入量，——礦渣的生產(chǎn)損失，取1%。燒成用干煤消耗定額和烘干用煤消耗定額（1）燒成用干煤消耗定額（單位：t/t熟料） 式中：——燒成用干煤消耗定額（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%。在新型干法的實際生產(chǎn)過程中，回轉(zhuǎn)窯的用煤量為總燒成用量的40%左右，而分解爐的為60%左右，則推出（t/t熟料）式中表示回轉(zhuǎn)窯用的煤則分解爐中所用的煤為0.08197（t/t熟料）（2）烘干用煤（單位：t/t熟料）： 式中：——烘干用煤消耗定額（t/t熟料），——須烘干的濕物料量，用年平衡法時以t/年表示，——燒成系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，——分別表示烘干前，烘干后物料的含水量，——蒸發(fā)1kg水分的熱量（kJ/kg水分）。物料平衡表（見表2-10）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1.011.303711.36880135.853259.281011548.6142.633422.01062052泥灰?guī)r1.010.151020.1525415.74377.55117176.4215.89381.35118355.8鋁礬土15.010.100360.1180710.46250.9077869.3212.30295.1891610.51鐵粉8.010.038070.041383.9795.1829538.514.31103.4532106.74生料2.1951.5931.629165.993982.501236008.7169.744072.51263941石膏少量10.07215—6.01010144.344754.645———混合材1510.721500.8488260.10101443447546.4570.70671697.6526523.0熟料————104.22500775900———水泥—3——180.494331.761343900———燒成用煤1.3610.134750.1366114.04336.88104552.514.23341.53105995.7烘干用煤1.3610.001820.001850.194.551412.140.1934.631435.42第三章生產(chǎn)車間工藝設(shè)計及主機設(shè)備選型3.1石灰石破碎機3.1.1破碎機的簡介及發(fā)展生產(chǎn)水泥的原料，大部分要經(jīng)過預(yù)先破碎，因為從礦山開采來的石灰石、砂巖、石膏、混合材料以及煤等原、燃料快度均較大，給運輸、儲存及粉磨帶來一定的困難。從窯中煅燒得到的熟料，其中有些塊度大的也要經(jīng)過破碎，物料經(jīng)過破碎后，其粒度減小，表面積增加，在一定程度上可提供烘干和粉磨的效率。近年來，隨著窯、磨等設(shè)備單機生產(chǎn)能力大型化以及礦山開采技術(shù)發(fā)展，破碎流程和破碎設(shè)備也相應(yīng)的有了較大發(fā)展，主要反映在以下幾點：（1）破碎設(shè)備大型化大規(guī)模的破碎機，為提高破碎機的生產(chǎn)能力和放寬礦山開采度創(chuàng)造了條件。（2）破碎流程單段比破碎系統(tǒng)的段數(shù)，主要與破碎前后最大粒度之比（即破碎比）的大小有關(guān)。發(fā)展高效能、大破碎比的破碎機為實現(xiàn)單段破碎創(chuàng)造了條件。如果選用一種破碎機就能滿足破碎比及產(chǎn)量的要求時，即可選用單段破碎，以簡化生產(chǎn)流程。（3）破碎設(shè)備移動化發(fā)展移動式破碎機，如反錘式破碎機，其破碎比可達1:12左右。設(shè)備實際緊湊、質(zhì)量輕，為移動創(chuàng)造了條件。移動式破碎機可隨開采地段改變而移動，可節(jié)省能源和提高生產(chǎn)效率。（4）破碎設(shè)備多功能化目前破碎設(shè)備的發(fā)展，趨于多功能化，如反擊式破碎機可以適應(yīng)各種性能物料的破碎，既可以破碎堅硬的石灰石，也可以破碎粘、濕物料。又如烘干兼破碎的錘式破碎機，可利用窯尾廢氣余熱在破碎含水分較高的粘濕物料的同時予以烘干。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(yīng)力和形變，從而導(dǎo)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3-1）。表3-1各級粉碎所對應(yīng)的粒度破碎等級喂料粒度（mm）出料粒度（mm）粗碎300—550＞100中碎100—30020—100細碎50—1000—203.1.3影響破碎系統(tǒng)的選擇因素物料的性質(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(biāo)。各原料的物理性質(zhì)如表3-2所示，表3-2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80—160MPa，水分＜1%2鋁礬土抗壓強度＜20MPa水分10—20%3硬質(zhì)泥灰?guī)r抗壓強度＞20MPa水分＜10%4熟料磨損，腐蝕性強，溫度70—300℃5煤，石膏抗壓強度＜40MPa水分＜10%物料的粒度——對破碎系統(tǒng)的物料粒度，組成有充分的了解，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3-3、3-4所示，表3-3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800—1000650—800＜3502鋁礬土4004002503熟料100100200—300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3-4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＜25＜50＜30＜50＜30＜303.1.4生產(chǎn)班制查表3-5得出石灰石破碎機的生產(chǎn)班制：每周工作6日，每日兩班，每班7小時，每天運行14小時,每周工作84小時。3.1.5主機要求小時產(chǎn)量式中：Gh—主機要求小時產(chǎn)量（t/h）；GW—物料周平衡量（t/周）；H—主機每周運轉(zhuǎn)小時數(shù)。3.1.6預(yù)定年利用率式中：k—每年工作日數(shù)（日/年）；k2—每日工作班數(shù)（班/日）；k3—每班主機運轉(zhuǎn)小時數(shù)（小時/班）。表3-5水泥廠主機每周運轉(zhuǎn)小時數(shù)主機名稱每日運轉(zhuǎn)時間h/日每周運轉(zhuǎn)時間h/周生產(chǎn)周制（日/周）生產(chǎn)班制石灰石破碎機6～712～1436～4272～8466每日一班，每班6～7小時每日兩班，每班6～7小時生料磨221547窯241687煤磨222415416877水泥磨221547回轉(zhuǎn)烘干機221547包裝機6～712～146～712～1436～4272～8442～4984～986677每日一班，每班6～7小時每日兩班，每班6～7小時每日一班，每班6～7小時每日兩班，每班6～7小時注：1.每日運轉(zhuǎn)24小時者，按每日三班，每班8小時計算；每日運轉(zhuǎn)22小時者，按已扣除每班檢修時間2小時。2．生產(chǎn)班制一欄中，每班6～7小時是指主機運轉(zhuǎn)小時數(shù)，即已扣除每班檢修1～2小時。3.1.7設(shè)備選型選型方案見表3-6表3-6方案選型型號名稱外形尺寸（MM）最大進料尺寸（MM）生產(chǎn)能力（T/H）功率（KW）重量（T）PCL-1250PCL直通沖擊式破碎機5600×Ф2950×400050160-300264-36022PCL直通沖擊式破碎機，俗稱制砂機。是多位專家多年研制礦山機械設(shè)備的智慧和正確決策的結(jié)晶，是一種具有國際先進水平的高能低耗設(shè)備，其性能在各種礦石細破設(shè)備中起著不可替代的作用，是目前最行之有效、實用可靠的碎石機器沖擊式破碎機(制砂機)用途：本系列制砂機適用于軟或中硬和極硬物料的破碎、整形，廣泛應(yīng)用于各種礦石、水泥、耐火材料、鋁凡土熟料、金剛砂、玻璃原料、機制建筑砂、石料以及各種冶金礦渣，特別對碳化硅、金剛砂、燒結(jié)鋁礬土、美砂等高硬、特硬及耐磨蝕性物料比其它類型的破碎機產(chǎn)量功效更高。沖擊式破碎機(制砂機)工作原理：物料由進料斗進入制砂機，經(jīng)分料器將物料分成兩部分，一部分由分料器中間進入高速旋轉(zhuǎn)的葉輪中，在葉輪內(nèi)被迅速加速，其加速度可達數(shù)百倍重力加速度，然后以60-70米/秒的速度從葉輪三個均布的流道內(nèi)拋射出去，首先同由分料器四周自收落下的一部分物料沖擊破碎，然后一起沖擊到渦支腔內(nèi)物料襯層上，被物料襯層反彈，斜向上沖擊到渦動腔的頂部，又改變其運動方向，偏轉(zhuǎn)向下運動，從葉輪流道發(fā)射出來的物料形成連續(xù)的物料幕。這樣一塊物料在渦動破碎腔內(nèi)受到兩次以至多次機率撞擊、磨擦和研磨破碎作用。被破碎的物料由下部排料口排出。在整下破碎過程中，物料相互自行沖擊破碎，不與金屬元件直接接觸，而是與物料襯層發(fā)生沖擊、磨擦而粉碎，這就減少了角污染，延長機械磨損時間。渦動腔內(nèi)部巧妙的氣流自循環(huán)，消除了粉塵污染。表3-7水泥廠主機年利用率（以小數(shù)表示）主機名稱年利用率生產(chǎn)周制日/周生產(chǎn)班制=1\*GB3①石灰石破碎機0.2～0.246每日一班，每班6～7小時0.4～0.486每日兩班，每班6～7小時生料磨閉路開路<0.787<0.807濕法窯0.907干法窯0.857機械立窯0.80～0.857煤磨=2\*GB3②0.65～0.757水泥磨閉路開路<0.827<0.857回轉(zhuǎn)烘干機0.70～0.807包裝機0.20～0.246每日一班，每班6～7小時0.40～0.486每日兩班，每班6～7小時0.23～0.287每日一班，每班6～7小時0.46～0.567每日兩班，每班6～7小時=1\*GB3①生產(chǎn)班制一欄未說明的，均按每日三班，每班8小時考慮；每班6～7小時者，已扣除每班檢修時間1～2小時。=2\*GB3②在窯標(biāo)定臺時產(chǎn)量較高的情況下，煤磨的利用率還可以提高，以免煤磨富余能力太大，造成浪費。3.1.8生產(chǎn)能力的標(biāo)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，PCL直通沖擊式破碎機機最大進料和出料都能滿足要求，該機型生產(chǎn)能力達到300t/h，故標(biāo)定該機的臺時產(chǎn)量為272t/h。3.1.9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）；Ghl—主機標(biāo)定臺時產(chǎn)量（t/h）。故選取1臺。3.1.9核算主機的年利用率（）式中：η0—預(yù)定年利用率。結(jié)果符合表3-7的要求，故滿足。表3-8石灰石破碎機設(shè)備表主機名稱規(guī)格主機產(chǎn)量/t/h主機臺數(shù)/臺要求主機小時產(chǎn)量/t/h主機生產(chǎn)能力/t/h主機年利用率PCL直通沖擊式破碎機5600×Ф2950×40002721244.432720.453.2生料磨3.2.1輥壓機生料粉磨系統(tǒng)（1）輥壓磨簡介輥壓機，又名擠壓磨、輥壓磨，是國際80年代中期發(fā)展起來的新型水泥節(jié)能粉磨設(shè)備，具有替代能耗高、效率低球磨機預(yù)粉磨系統(tǒng)，并且降低鋼材消耗及噪聲的功能，適用于新廠建設(shè)，也可用于老廠技術(shù)改造，使球磨機系統(tǒng)產(chǎn)量提高30—50%，經(jīng)過擠壓后的物料料餅中0.08mm細料占20—35%，小于2mm占65—85%，小顆粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)因受擠壓而充滿許多微小裂紋，易磨性大為改善。輥面采用熱堆焊，耐磨層維修更為方便。輥壓機是根據(jù)料床粉磨原理設(shè)計而成，其主要特征是：高壓、滿速、滿料、料床粉碎。由于輥壓機的高壓負荷通過雙輥直徑傳遞到被粉磨的物料層，大部分能量被用于物料之間的相互擠壓、，物料摩擦產(chǎn)生的聲能、熱能被轉(zhuǎn)化為物料的變形能，使其變形、撕裂、粉碎，因此輥壓機是能量利用率較高的設(shè)備。同時，輥壓后的物料不僅粒度大幅度減小，邦德功指數(shù)也明顯降低，從而大大改善了后續(xù)磨機的粉磨狀況，使整個粉磨系統(tǒng)的單位電耗明顯下降。輥壓磨又稱雙輥磨，既可用于水泥，也可用于生料粉磨過程，其基本原理與雙輥破碎機類似，是通過兩個回轉(zhuǎn)輥子將物料擠壓粉碎的。輥壓磨通常用于粗磨，以提高磨機產(chǎn)量并節(jié)省能耗。輥壓磨雙輥間的擠壓力很大，最大擠壓力達350～150MPa。在這種高壓作用下，加上雙輥間隙較小，使得通過輥壓磨擠出的物料大部分呈薄餅狀或條塊狀，物料被擠壓成細小顆粒，有30%左右已經(jīng)通過80μm篩孔；另一部分沒有被粉碎的顆粒，也因為受高壓而使物料顆粒內(nèi)部產(chǎn)生大量微細裂縫，改善了物料易磨性。（2）輥壓機的工作原理輥壓機由兩個相向同步轉(zhuǎn)動的擠壓輥組成，一個為固定輥，一個為活動輥。物料從兩輥上方給入，被擠壓輥連續(xù)帶入輥間，受到50-100MPa的高壓作用后，變成密實的料餅從機下排出。排出的料餅，除含有一定比例的細粒成品外，在非成品顆粒的內(nèi)部，產(chǎn)生大量裂紋，在進一步粉碎過程中，可較大地降低粉磨能耗。（3）輥壓機的主要特點=1\*GB3①在粉磨系統(tǒng)中裝備輥壓機，可使粉磨設(shè)備的生產(chǎn)能力得以充分發(fā)揮，一般可提高產(chǎn)量30%-40%，總能耗可降低20%-30%。=2\*GB3②結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小，對于相同生產(chǎn)能力要求的粉磨系統(tǒng)，裝備輥壓機可顯著節(jié)省投資。=3\*GB3③結(jié)構(gòu)簡單、占用空間小，操作維修較方便。=4\*GB3④輥壓機與其他粉磨設(shè)備相比，粉塵少，噪聲低，工作環(huán)境有較大的改善。3.2.2球式磨（1）球磨的工作原理物料由進料裝置經(jīng)入料中空軸螺旋均勻地進入磨機第一倉，該倉內(nèi)有階梯襯板或波紋襯板，內(nèi)裝不同規(guī)格鋼球，筒體轉(zhuǎn)動產(chǎn)生離心力將鋼球帶到一定高度后落下，對物料產(chǎn)生重擊和研磨作用。物料在第一倉達到粗磨后，經(jīng)單層隔倉板進入第二倉，該倉內(nèi)鑲有平襯板，內(nèi)有鋼球，將物料進一步研磨。粉狀物通過卸料箅板排出，完成粉磨作業(yè)。（2）球磨的優(yōu)缺點球磨機的優(yōu)越性有：1、前面只需一段粗碎或根本不需粗碎，粉碎比大，粉碎段數(shù)少，流程簡單，設(shè)備數(shù)量少，投資低；2、由于設(shè)備數(shù)量少，廠房面積小，基建投資少；3、由于設(shè)備數(shù)量少，操作人員少，勞動成本低；4、不受物料水分的影響，可處理含水、含泥量多的礦石。5、磨礦產(chǎn)生的游離較少，產(chǎn)品銀離較好，有利于后續(xù)浮選作業(yè)；6、單系列處理能力大，適于大型礦山選礦廠；7、襯板和介質(zhì)鋼耗少。其缺點是“1、球磨機易受給礦粒度和性質(zhì)波動的影響，可通過添加少量介質(zhì)變?yōu)榘胱阅ズ筒捎玫[石破碎機解決；2、主要用礦石作為介質(zhì)，粉碎效率較低，單位電耗較高；3、最初投產(chǎn)時的調(diào)試周期長；4、維修工作量較大，作業(yè)率較低。綜合來看，球磨機的優(yōu)越性是主要的，其缺點完全可以由其優(yōu)點彌補。3.2.3提高磨機產(chǎn)量的措施（1）選擇合理的設(shè)備及工藝流程。磨機的直徑越大，筒體越長，產(chǎn)量越高，產(chǎn)品細度也越容易達到要求；襯板的表面形式、隔倉板的結(jié)構(gòu)和安裝位置、篦孔的有效斷面應(yīng)符合粉磨過程的要求，使各倉粉磨能力平衡；閉流較開流粉磨產(chǎn)品的顆粒均齊，產(chǎn)量高，電耗低。（2）制定合理的控制指標(biāo)。粉磨產(chǎn)品越細，磨機產(chǎn)量越低；反之則越高。應(yīng)根據(jù)本廠入磨物料性質(zhì)，粉磨產(chǎn)品細度要求，粉磨流程綜合平衡產(chǎn)量、質(zhì)量、消耗之間的關(guān)系，制定合理的粉磨產(chǎn)品細度控制指標(biāo)。（3）改變?nèi)肽ノ锪系奈锢砘瘜W(xué)性能。減少入磨物料粒度；降低入磨物料溫度；提高入磨物料易磨性；控制入磨物料水分。（4）加強磨內(nèi)通風(fēng)。干法磨機磨內(nèi)通風(fēng)，冷卻了磨內(nèi)物料，改善了物料的易磨性，及時排出磨內(nèi)水蒸氣，可降低糊球和篦子板填塞現(xiàn)象，增加物料在磨內(nèi)流速。一般來說，開路磨風(fēng)速為0.7~1.2m/s，閉路磨風(fēng)速為0.3~0.7m/s。（5）選擇合理的研磨體級配。根據(jù)消耗及時補充研磨體。（6）干法磨水冷卻。有磨內(nèi)噴水冷卻和筒體外部淋水冷卻兩種形式。磨內(nèi)噴水冷卻應(yīng)將水用壓縮空氣加以霧化。（7）采用球磨機負荷控制系統(tǒng)，保持入磨物料喂料均勻。（8）添加助磨劑。在不損害產(chǎn)品性能的前提下，加入助磨劑，可消除細粉的粘附和聚集現(xiàn)象，加速物料粉磨過程，提高粉磨效率。（9）對閉路粉磨系統(tǒng)，應(yīng)提高選粉效率。將出磨細度、成品細度和回料細度控制在合理的范圍，并與循環(huán)負荷率綜合考察選粉效率。3.2.4確定年利用率及生產(chǎn)班制（1）生產(chǎn)班制：根據(jù)表4-5確定生產(chǎn)班制為每周工作7日，每日三班，每天運行22小時，每周工作154小時。（2）主機要求小時產(chǎn)量式中：Gh—主機要求小時產(chǎn)量（t/h）；GW—物料周平衡量（t/周）；H—主機每周運轉(zhuǎn)小時數(shù)。（3）預(yù)定年利用率式中：k—每年工作日數(shù)（日/年）；k2—每日工作班數(shù)（班/日）；k3—每班主機運轉(zhuǎn)小時數(shù)（小時/班）。3.2.5設(shè)備選型設(shè)備選型：選擇球磨機，詳見表3-9表3-9方案選型規(guī)格型號筒體轉(zhuǎn)速(r/min)裝球量(t)進料粒度(mm)出料粒度(mm)產(chǎn)量(t/h)電機功率(kw)總重量(t)Ф4000×600016.9146≤250.074-0.465-24816002183.2.6計算主機臺數(shù)式中：—主機臺數(shù)，—要求主機小時產(chǎn)量（t/h），Ghl—主機標(biāo)定臺時產(chǎn)量（t/h）。故選取一臺3.2.7核算主機的年利用率（）式中：η0—預(yù)定年利用率；—要求主機小時產(chǎn)量（t/h）；Ghl—主機標(biāo)定臺時產(chǎn)量（t/h）。結(jié)果符合表3-10的要求，故滿足要求。表3-10生料磨選型方案主機名稱主機產(chǎn)量/t/h主機臺數(shù)/臺要求主機小時產(chǎn)量/t/h主機生產(chǎn)能力/t/h主機年利用率Ф4000×6000球磨機2271185.112270.753.3水泥磨3.3.1水泥磨簡介水泥磨是水泥工業(yè)中耗電較多的一個工序。隨著窯的大型化和窯外分解的發(fā)展，水泥粉磨系統(tǒng)也得到不斷地改進和發(fā)展。水泥磨臺時產(chǎn)量為300t/h以上的鋼球磨，其規(guī)格已達到Ф5.0m以上，電機功率達7000kw以上，新設(shè)計的大型磨機直徑達到Ф6.0m，電機功率達到12000kw。水泥粉磨系統(tǒng)分為開路和閉路兩類。由于閉路粉磨有利于水泥質(zhì)量，且技術(shù)經(jīng)濟效果較好，因此，閉路粉磨的鋼球式磨機在水泥粉磨系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣泛。丹麥在小鋼段磨的基礎(chǔ)上開發(fā)了康比丹磨，既能用于開路，也能用于閉路。立式磨也開始用于水泥粉磨。鋸聯(lián)邦德國研究，立式磨粉磨水泥電耗可較鋼球磨降低37%。3.3.2確定年利用率及生產(chǎn)班制（1）生產(chǎn)班制：根據(jù)表4-7確定生產(chǎn)班制為每周工作7日，每日三班，每天運行22小時，每周工作154小時。（2）主機要求小時產(chǎn)量式中：Gh—主機要求小時產(chǎn)量（t/h）；GW—物料周平衡量（t/周）；H—主機每周運轉(zhuǎn)小時數(shù)。（3）預(yù)定年利用率式中：k—每年工作日數(shù)（日/年）；k2—每日工作班數(shù)（班/日）；k3—每班主機運轉(zhuǎn)小時數(shù)（小時/班）。3.3.3水泥磨設(shè)備選型設(shè)備選型：根本上面的計算，選LM-3400型立磨機，用1臺，生產(chǎn)能力為：226（t/h）。3.3.4計算主機臺數(shù)式中：—主機臺數(shù)；—要求主機小時產(chǎn)量（t/h）；Ghl—主機標(biāo)定臺時產(chǎn)量（t/h）。故選取一臺。3.3.5核算主機的年利用率（）式中：η0—預(yù)定年利用率；—要求主機小時產(chǎn)量（t/h）；Ghl—主機標(biāo)定臺時產(chǎn)量（t/h）。結(jié)果符合表3-3的要求，故滿足要求。表3-11水泥磨選型方案主機名稱主機年利用率主機產(chǎn)量/t/h主機臺數(shù)/臺要求主機小時產(chǎn)量/t/h主機生產(chǎn)能力/t/hLM-3400型生料磨0.802261196.902263.4回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量的標(biāo)定3.依據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求的日產(chǎn)2500t/d即臺時產(chǎn)量104.2t/h，通過經(jīng)驗公式G=1.5564Di3.0761式中：G—回轉(zhuǎn)窯的臺時產(chǎn)量，t/h；Di——回轉(zhuǎn)窯的筒體的襯磚內(nèi)徑，m。則計算出D=3.93m再由《熱工藝水泥設(shè)備》里面相對應(yīng)的圖查得【7】：Mv=2.6-3.8，取平均值3.2，MF=98-162取平均值130，MA=6.24-9.86，取平均值8.05單位容積產(chǎn)量Mv=單位面積才產(chǎn)量MF=單位截面積產(chǎn)量MA=再由公式計算：mmm考慮窯磚厚度，則筒體直徑為：D=Di+2δ按經(jīng)驗取值=0.15m則D=Di+2δ=3.90+2×0.15=4.20m通過參考上面數(shù)據(jù)，考慮到窯體數(shù)據(jù)應(yīng)取整數(shù)，我們將回轉(zhuǎn)窯的筒體尺寸確定為4.2×60m3.已知回轉(zhuǎn)窯的筒體尺寸為4.2×60m，則Di=D-2δ=4.2-2×0.15=3.90m分別應(yīng)用公式：G1=1.556Di3.0762（4-6）G2=0.15362Vi0.97422（4-7）G3=0.37743Di2.5185L0.51861（4-8）G4=0.27250D2.6804L0.48912（4-9）