利用電石渣生產(chǎn)水泥工藝設(shè)計(jì)完稿

年5月29日利用電石渣生產(chǎn)水泥工藝設(shè)計(jì)完稿文檔僅供參考學(xué)號:河北聯(lián)合大學(xué)成人教育畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)說明書)論文題目:利用電石渣生產(chǎn)水泥工藝設(shè)計(jì)學(xué)院:河北聯(lián)合大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院專業(yè):班級:姓名:張?jiān)Ｔ粗笇?dǎo)教師:年9月4日河北聯(lián)合大學(xué)成人教育畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)說明書)利用電石渣生產(chǎn)水泥工藝設(shè)計(jì)學(xué)院:河北聯(lián)合大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院專業(yè):班級:姓名:指導(dǎo)教師:年9月4日摘要水泥是一種重要的基本建設(shè)物質(zhì),水泥不但大量應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑,還廣泛應(yīng)用于交通、水利、農(nóng)林以及海港等工程,水泥工業(yè)具有廣闊的前景。本文設(shè)計(jì)內(nèi)蒙古某公司年產(chǎn)200萬噸電石渣制水泥項(xiàng)目,本項(xiàng)目使用內(nèi)蒙古某氯堿公司生產(chǎn)聚氯乙烯所產(chǎn)生的廢料電石渣,解決了電石渣占用大量的土地,污染環(huán)境的問題。本文對該水泥企業(yè)各工藝流程進(jìn)行設(shè)計(jì)并依據(jù)化工原理對水泥廠各系統(tǒng)化工反應(yīng)及物料配比進(jìn)行設(shè)計(jì),并說明利用電石渣生產(chǎn)水泥各個(gè)化工參數(shù)的控制及調(diào)整。結(jié)果表明,該項(xiàng)目充分利用內(nèi)蒙古地區(qū)豐富的煤電優(yōu)勢、石灰石資源,利用附近工廠的電石渣,處理了環(huán)境污染,同時(shí)變廢為寶,取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。該項(xiàng)目技術(shù)可靠,裝置布置合理,經(jīng)濟(jì)效益顯著,建設(shè)該項(xiàng)目是可行的。關(guān)鍵詞:水泥,電石渣,化工設(shè)計(jì),工藝設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1前言 62硅酸鹽水泥的技術(shù)指標(biāo) 62.1制造水泥的組分材料 62.2硅酸鹽水泥的標(biāo)號 72.3硅酸鹽水泥的技術(shù)指標(biāo)(品質(zhì)指標(biāo)) 72.4硅酸鹽熟料的組成 92.4.1硅酸鹽熟料的化學(xué)成分 92.4.2熟料的礦物組成 102.4.3熟料的率值 113產(chǎn)品概述 123.1設(shè)計(jì)目的 123.2設(shè)計(jì)規(guī)模 133.2.1原料路線確定的原則 133.2.2原料配比 144水泥生產(chǎn)工藝及流程圖 174.1生料工段 194.2燒成工段 204.2.1工藝流程 204.2.2燒成計(jì)算 224.3成品工段 245廠房布置及水電氣要求 255.1廠區(qū)規(guī)劃 255.2排除雨水方式 265.3公用工程管網(wǎng) 265.4生產(chǎn)班制及企業(yè)管理體制及組織機(jī)構(gòu)設(shè)置 276研究結(jié)論 276.1綜合評價(jià) 276.2存在問題及解決方案 28參考文獻(xiàn) 29致謝 301前言水泥是一種重要的基本建設(shè)物質(zhì)。中國是世界上最大的水泥生產(chǎn)國,年水泥產(chǎn)量20.6億噸,水泥產(chǎn)量占全球50%以上。水泥是建筑工業(yè)三大基本材料之一,可廣泛用于民用、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、水利、交通和軍事等工程,雖然制造水泥能耗較大,但它與砂、石等材料制成的混凝土卻是一種低能耗的建筑材料。例如,在相同的荷載的條件下,混凝土柱的能耗僅為鋼柱的七分之一、磚柱的四分之一。據(jù)預(yù)測,到年乃至更長的時(shí)期內(nèi),水泥依然是主要的建筑材料。水泥有很多優(yōu)點(diǎn):水泥漿有很好的可塑性,可制成各種形狀和尺寸的混凝土構(gòu)件;適應(yīng)性強(qiáng),可用于海上、地下或干熱、嚴(yán)寒地區(qū)以及耐侵蝕、防輻射等特殊要求的工程;耐久性好,水泥混凝土既沒有鋼材的生銹問題,也沒有木材的腐朽等特點(diǎn),更沒有塑料制品的老化、污染等問題。因此,水泥不但大量應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑,還廣泛應(yīng)用于交通、水利、農(nóng)林以及海港等工程,宇航工業(yè)、核工業(yè)以及其它新型工業(yè)的建設(shè)也需要各種無機(jī)非金屬材料,其中最為基本的都是以水泥基為主的新型復(fù)合材料。因此,水泥工業(yè)具有廣闊的前景。2硅酸鹽水泥的技術(shù)指標(biāo)2.1制造水泥的組分材料1、硅酸鹽水泥熟料:凡以適當(dāng)成分的生料燒至部分熔融,所得以硅酸鈣為主要成分的產(chǎn)物稱為硅酸鹽水泥熟料(簡稱熟料)。2、石膏:包括天然石膏和工業(yè)副產(chǎn)石膏,質(zhì)量必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)。3、活性混合材:指具有火山灰性或潛在水硬性的混合材料。如高爐礦渣、火山灰和粉煤灰等。4、非活性混合材:指活性指標(biāo)不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的潛在水硬性或火山灰性的水泥混合材料,如砂巖或石灰石。5、窯灰:從水泥回轉(zhuǎn)窯窯尾廢氣中收集下的粉塵。6、助磨劑:水泥粉磨時(shí)允許加入起助磨作用而不損害水泥性能的助磨劑。其加入量不得超過水泥質(zhì)量的0.5%。2.2硅酸鹽水泥的標(biāo)號國家標(biāo)準(zhǔn)中把硅酸鹽水泥的標(biāo)號設(shè)置為325、325R;425、425R;525、525R;625、625R;725、725R幾等。標(biāo)號是根據(jù)水泥28天抗壓強(qiáng)值確定的。2.3硅酸鹽水泥的技術(shù)指標(biāo)(品質(zhì)指標(biāo))1、化學(xué)指標(biāo):是保證水泥質(zhì)量和性能的重要依據(jù)(1)氧化鎂含量:在水泥熟料中,常含有少量與其它礦物結(jié)合的游離氧化鎂,它是高溫時(shí)形成的方鎂石,它水化為氫氧化鎂的速度很慢,常在水泥硬化以后才開始水化,在水化時(shí)產(chǎn)生體積膨脹,可導(dǎo)致水泥石結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫甚至破壞,因此,它是引起水泥安定性不良的原因之一。國家標(biāo)準(zhǔn)(GB175-)規(guī)定,水泥中氧化鎂的含量不得超過5%。如果水泥經(jīng)壓蒸安定性試驗(yàn)合格,則水泥中氧化鎂的含量允許放寬到6%。(2)三氧化硫含量:水泥中的S03主要是在生產(chǎn)時(shí)為調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間加入石膏而帶來的,也可能是煅燒熟料時(shí)加入石膏礦化劑而帶入熟料的。適量石膏雖能改進(jìn)水泥性能(如提高水泥強(qiáng)度、降低收縮性、改進(jìn)抗凍耐蝕和抗?jié)B性等),但石膏超過一定含量后,水泥性能會變差,甚至引起硬化水泥石膨脹,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。因此水泥中S03的含量必須加以限制。現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,水泥中S03的含量不得超過3.5%。4、燒失量:水泥煅燒不佳或受潮后,均會導(dǎo)致燒失量增加。燒失量測定是以水泥試樣在950-1000℃下灼燒15-20min,冷至室溫稱量。如此重復(fù)灼燒直至恒重,按下式計(jì)算燒失量:X?＝(m0-m1)/m0×100式中:X?——燒失量,%m0——灼燒前試樣質(zhì)量,gm1——灼燒后試樣質(zhì)量,g2、物理指標(biāo)(1)細(xì)度:水泥細(xì)度是表示水泥磨細(xì)后的程度或水泥分散度的指標(biāo)。它對水泥的水化硬化速度、水泥需水量、和易性、放熱速率及強(qiáng)度都有影響。水泥細(xì)度可用篩析法和比表面積法表示?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,普通水泥、礦渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥,在0.08mm方孔篩上篩余量不得超過10%;硅酸鹽水泥比表面積不少于300cm2/g。(2)凝結(jié)時(shí)間:是指水泥從加水開始,到水泥漿失去可塑性所需的時(shí)間。凝結(jié)時(shí)間分為初凝時(shí)間和終凝時(shí)間。初凝時(shí)間是從水泥加水開始到水泥漿失去可塑性所需的時(shí)間;終凝時(shí)間是從水泥加水開始到水泥漿完全失去塑性的時(shí)間。中國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,采用凝結(jié)時(shí)間測定儀來測定,硅酸鹽水泥初凝時(shí)間不得早于45分鐘,終凝時(shí)間不得遲于360分鐘(6小時(shí));普通硅酸鹽水泥初凝時(shí)間不得早于45分鐘,終凝時(shí)間不得遲于10小時(shí)。(3)安定性:安定性是指水泥在凝結(jié)硬化過程中體積變化的均勻性。水泥與水拌制成的水泥漿體,在凝結(jié)硬化過程中,一般都會發(fā)生體積變化。如果這種體積變化是在凝結(jié)硬化過程中,則對建筑的質(zhì)量并沒有什么影響?？墒侨绻炷劣不?由于水泥中某些有害成分的作用,在水泥石內(nèi)部產(chǎn)了劇烈的、不均勻的體積變化時(shí),在建筑物內(nèi)部產(chǎn)生破壞應(yīng)力,導(dǎo)致建設(shè)物強(qiáng)度降低,甚至?xí)鸾ㄖ镩_裂,崩塌等嚴(yán)重事故。水泥體積安定性不良的原因在于:水泥熟料中游離CaO、MgO含量過多或摻入的石膏含量過多。熟料中的游離CaO、MgO經(jīng)過高溫煅燒后均呈”過燒”狀態(tài),水化十分緩慢。在水泥已經(jīng)硬化后才進(jìn)行水化,體積膨脹引起不均勻的體積變化,使水泥石開裂。石膏含量過多時(shí),在水泥硬化后,它還會與固體的水化鋁酸鈣反應(yīng),生成高硫型水化硫鋁酸鈣,體積約增大1.5倍,引起水泥石開裂。安定性的檢驗(yàn)方法:①沸煮法:(不常見)主要用來檢驗(yàn)由游離CaO引起的體積變化。②試餅法。③雷氏法:用雷氏夾測定,試件兩指針尖端距離增加的平均值≤5mm時(shí),安定性合格。④壓蒸法:主要用來檢驗(yàn)由游離MgO引起的體積變化。(4)強(qiáng)度:強(qiáng)度是水泥技術(shù)中最基本的指標(biāo),它直接反映了水泥的質(zhì)量水平和使用價(jià)值。國際上都采用砂漿法作為水泥強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法。中國亦采用水泥膠砂來評定水泥強(qiáng)度。中國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)(GB177-1999)規(guī)定,以1∶3的水泥和ISO標(biāo)準(zhǔn)砂,按規(guī)定的水灰比0.50,用標(biāo)準(zhǔn)制作方法制成4cm×4cm×16cm的標(biāo)準(zhǔn)試件。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下,達(dá)到規(guī)定齡期(3d、28d)時(shí),測定其抗折和抗壓強(qiáng)度,按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低強(qiáng)度值來評定其所屬的強(qiáng)度等級。為提高水泥的早期強(qiáng)度,中國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)將水泥分為普通型和早強(qiáng)型(R)。早強(qiáng)型水泥的3d抗壓強(qiáng)度較同強(qiáng)度等級的普通型強(qiáng)度提高10-24%,可達(dá)28d抗壓強(qiáng)度的50%。道路水泥多用早強(qiáng)水泥。2.4硅酸鹽熟料的組成2.4.1硅酸鹽熟料的化學(xué)成分水泥的質(zhì)量主要決定熟料的質(zhì)量。優(yōu)質(zhì)的熟料應(yīng)該具有合適的礦物組成和巖相結(jié)構(gòu)。因此控制熟料的化學(xué)成分,是水泥生產(chǎn)的中心環(huán)節(jié)之一。硅酸鹽水泥熟料的主要化學(xué)組成為氧化鈣(CaO),一般范圍為62-67%;二氧化硅(SiO2),一般范圍為20-24%;三氧化二鋁(Al2O3)一般范圍為4-7%;三氧化二鐵(Fe2O3),一般范圍為2.5-6.0%。這四種氧化物組成一般在熟料中占95%以上,同時(shí)含有5%以下的少數(shù)氧化物,如氧化鎂(MgO)、硫酐(SO3)、氧化鈦(TiO2)、氧化磷(P2O5)以及堿(K2O、Na2O)等。這四種氧化物構(gòu)成水泥熟料的最主要的化學(xué)成分。它們在水泥熟料生產(chǎn)中是按一定含量和一定比例進(jìn)行配比生產(chǎn)的。配比不恰當(dāng),都會直接影響到熟料的質(zhì)量進(jìn)而影響到水泥的質(zhì)量。如熟料中若CaO含量過高,則CaO不能充分與硅酸性氧化物化合,部分呈現(xiàn)游離狀態(tài)存在于熟料中,成”死燒狀態(tài)”。這種”死燒狀態(tài)”的氧化鈣,其水化作用非常緩慢,常發(fā)生在水泥凝結(jié)硬化過程之后的水泥石中,致使水泥石膨脹變形、破裂。如氧化鋁和氧化鐵,它們是熟料燒成過程中產(chǎn)生液相的主要氧化物,如果它們的含量過高,則產(chǎn)生的液相量過多,使物料易結(jié)大塊而影響操作;如果含量過低,則產(chǎn)生液相量過少,使燒成困難,熟料易于”粉化”。因此在熟料生產(chǎn)中化驗(yàn)人員要對原料進(jìn)行認(rèn)真分析計(jì)算,作出科學(xué)合理的配料方案,指導(dǎo)熟料生產(chǎn)。2.4.2熟料的礦物組成原料中CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3,這四種氧化物,經(jīng)過高溫煅燒后發(fā)生化合反應(yīng)。硅酸鹽礦物:硅酸二鈣(2CaO·SiO2),簡寫為C2S和硅酸三鈣(3CaO·SiO2),可簡寫為C3S,合計(jì)占75%左右。熔劑礦物:鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3),可簡寫為C3A、鐵鋁酸四鈣(4CaO·Al2O3·Fe2O3)簡寫為C4AF,合計(jì)占22%左右。另外還有少量的游離氧化鈣(f-CaO)、方鎂石、含堿礦物(RO2)以及玻璃體等。從以上熟料的礦物組成中能夠看出,在水泥熟料中,CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3這四種氧化物,不是以單獨(dú)的氧物形式存在,而是經(jīng)過高溫煅燒后,兩種或兩種以上的氧化物反應(yīng)生成的多種礦物集合體,其結(jié)晶細(xì)小,一般為30-60μm。因此水泥熟料是一種多礦物組成的結(jié)晶細(xì)小的人造巖石。2.4.3熟料的率值硅酸鹽水泥熟料中各氧化物不是以單獨(dú)狀態(tài)存在,而是由兩種或兩種以上的氧化物合成的多礦物集合體。因此,在水泥生產(chǎn)中不但要控制各氧化物的含量,還要控制多氧化物之間的比例,即率值。這樣更能表示出水泥的性質(zhì)及對煅燒的影響。(1)水硬率表示水泥熟料中氧化鈣與酸性氧化物(SiO2、Al2O3、Fe2O3)之和的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的比值,用HM或m表示。計(jì)算公式如下:HM(m)=CaO/(SiO2+Al2O3+Fe2O3)一般波動值在1.8－2.4之間。(2)硅率表示熟料中氧化硅含量與氧化鋁、氧化鐵之和的質(zhì)量比。也表示熟料中硅酸鹽礦物與溶劑礦物的比例。用SM或n表示:計(jì)算公式如下:SM(n)=SiO2/(Al2O3+Fe2O3)一般硅酸鹽水泥熟料的硅率在1.7－2.7之間。(3)鋁率鋁率又稱鐵率或鋁氧率。表示熟料中氧化鋁和氧化鐵含量的質(zhì)量比,液表示熟料溶劑礦物中鋁酸三鈣與鐵鋁四鈣的比例,用IM或者p表示。計(jì)算公式如下:IM(p)=Al2O3/Fe2O3一般硅酸鹽水泥熟料的鋁率在0.9－1.7之間。(4)石灰飽和系數(shù)KH值為熟料中全部氧化硅生成硅酸鈣(C2S和C3S)所需的氧化鈣含量與全部氧化硅生成硅酸三鈣所需氧化鈣含量的比值,也即表示熟料中氧化硅被氧化鈣飽和形成硅酸三鈣的程度。計(jì)算公式為:KH=(CaO–1.65Al2O3-0.35Fe2O3)/2.8SiO2為使熟料順利形成,不出現(xiàn)過量游離石灰,一般KH值控制在0.82－0.96之間。3產(chǎn)品概述3.1設(shè)計(jì)目的為解決內(nèi)蒙古某氯堿公司年產(chǎn)60萬聚氯乙烯所產(chǎn)生的大約每年130萬噸的廢料電石渣(含水份),實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用,并根據(jù)國家(氯堿行業(yè)(燒堿、聚氯乙烯)準(zhǔn)入條件)的規(guī)定,特配套建設(shè)電石渣生產(chǎn)水泥項(xiàng)目。電石法聚氯乙烯每生產(chǎn)1噸聚氯乙烯就要產(chǎn)生1.5～1.9噸固態(tài)的氫氧化鈣,不但需要占用大量的土地,還會造成水源污染。生產(chǎn)聚氯乙烯所產(chǎn)生的廢料電石渣,正是生產(chǎn)水泥所需要的主要原料,本項(xiàng)目建成后,一個(gè)完全按照”資源—生產(chǎn)—產(chǎn)品—消費(fèi)—廢棄物—再資源化”模式進(jìn)行生產(chǎn)的新型水泥生產(chǎn)企業(yè)將正式誕生,每年可節(jié)省石灰石原料142.18萬噸,對電石渣的綜合利用將達(dá)到最大化。本工程建設(shè)具有如下有利條件:采用的工藝技術(shù)成熟、可靠。原材料成本低。廠址周邊運(yùn)輸條件優(yōu)越,水、電供應(yīng)充分。項(xiàng)目建設(shè)符合國家節(jié)能降耗綜合利用廢料,保護(hù)環(huán)境政策。3.2設(shè)計(jì)規(guī)模內(nèi)蒙古某公司年產(chǎn)200萬噸電石渣制水泥項(xiàng)目使用內(nèi)蒙古某氯堿公司生產(chǎn)聚氯乙烯所產(chǎn)生的廢料電石渣,解決了電石渣占用大量的土地,污染環(huán)境的問題。該項(xiàng)目能夠充分利用內(nèi)蒙古地區(qū)豐富的煤電優(yōu)勢,為項(xiàng)目提供價(jià)格較為低廉的原料,經(jīng)過采用新型干法電石渣生產(chǎn)水泥工藝,建成廢渣制水泥生產(chǎn)線,該項(xiàng)目建成后將按”資源—生產(chǎn)—產(chǎn)品—消費(fèi)—廢棄物—再資源化”模式,形成較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈,符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。該項(xiàng)目的建設(shè)對提高和擴(kuò)展企業(yè)的技術(shù)水平和規(guī)模效益,進(jìn)一步提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和抗風(fēng)險(xiǎn)能力。該項(xiàng)目的建設(shè)可促進(jìn)本地區(qū)基礎(chǔ)化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。同時(shí)也帶動西部地區(qū)的繁榮發(fā)展,因而建設(shè)該項(xiàng)目意義重大。該項(xiàng)目的工藝技術(shù)先進(jìn)、可靠,全部設(shè)備的制造能夠立足于國內(nèi),節(jié)省項(xiàng)目投資費(fèi)用。本項(xiàng)目在正常生產(chǎn)情況下每年廢氣排放量902517萬立方米;由于本項(xiàng)目廢水成分簡單經(jīng)處理后可全部用于廠區(qū)綠化和其它生產(chǎn)用水。裝置總平面布置充分考慮規(guī)劃用地,實(shí)現(xiàn)裝置集中布置,運(yùn)輸順暢。本項(xiàng)目總投資50116萬元,正常年份銷售收入53704萬元,投資利潤率25.77%,稅前投資回收期5年,有較強(qiáng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。本項(xiàng)目產(chǎn)品:30%P.C32.5型復(fù)合硅酸鹽水泥,70%P.O42.5型普通硅酸鹽水泥。3.3原料方案3.3.1原料路線確定的原則水泥行業(yè)是消耗資源和能源的產(chǎn)業(yè),它所用的石灰石、硅質(zhì)原料即粘土或砂石巖是不可再生資源,而且往往會占用大量農(nóng)田和山林,它所消耗的煤炭也屬國家最重要的一次性能源,每噸水泥需要消耗1t石灰石,200kg粘土,消耗煤炭230kg,電100kWh。由于水泥的主要成分是硅酸鹽礦物質(zhì),水泥業(yè)可消化利用許多其它工業(yè)產(chǎn)生的廢舊廢料如粉煤灰等,把它們作為生產(chǎn)原料或改造成調(diào)節(jié)性材料,也可利用煤矸石、礦渣、粉煤灰、磷石膏、赤泥、鉻渣、銅渣、電石渣以及某些低品位礦石、尾礦等工業(yè)廢渣,研究開發(fā)城市建筑垃圾、生活垃圾等利用途徑,拓寬水泥生產(chǎn)的原料來源,節(jié)約傳統(tǒng)的資源和能源消耗,以達(dá)到在保護(hù)環(huán)境的同時(shí),實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用。本項(xiàng)目為以生產(chǎn)廢料電石渣為原料,解決環(huán)境污染,同時(shí)取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。3.3.2原料配比本項(xiàng)目的配料方案設(shè)計(jì)為:采用電石渣、石灰石、粘土、砂頁巖、銅礦渣五組份配料。配料設(shè)計(jì)所用原、燃料化學(xué)成分見表3－1、表3－2。表3-1煤工業(yè)分析數(shù)據(jù)Mad(%)Ad(%)Vdaf(%)Cf(%)Std(%)Qtd.ar(kJ/kg)1.3533.5522.3642.70.4321220.55表3-2配料所用原燃料化學(xué)成分物料石灰石電石渣粘土砂頁巖銅礦渣LOSS41.2126.6812.792.571.70CaO50.3964.340.300.344.37SiO25.214.7046.2883.7213.26Al2O30.892.5437.416.562.8Fe2O30.110.40.784.9571.16MgO1.250.540.100.362.25K2O0.230.042.510.600.50N2O0.030.080.230.030.13SO30.000.660.030.003.54Cl0.00120.020.00120.000710.0091合計(jì)99.3299.72100.4499.1499.56根據(jù)電石渣生產(chǎn)水泥的特點(diǎn),參考新型干法水泥廠的實(shí)際生產(chǎn)情況,本項(xiàng)目熟料率值設(shè)定為:KH=0.91±0.01n=2.6±0.1p=1.6±0.1待工廠投產(chǎn)后,可根據(jù)進(jìn)廠原、燃料實(shí)際成分和回轉(zhuǎn)窯煅燒熟料的反應(yīng)狀況,及時(shí)調(diào)整熟料率值。原料配合比(干基)、生料與熟料化學(xué)成分、熟料率值、熟料礦物組成見表3-3、3-4、3-5表3-3原料配比表(干基)(%)電石渣石灰石粘土砂頁巖銅礦渣49.430.67.28.74.1表3-4生料的化學(xué)成分(%)SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3Na2O當(dāng)量燒失量17.263.982.6853.590.720.780.1920.50表4－52500t/d石灰石、電石渣共同配料物料平衡表物料名稱天然水份物料配比消耗定額物料平衡量(t)(t/t_cal)干料含天然水份料(%)(%)干料濕料小時(shí)日年小時(shí)日年電石渣549.40.6620.69769.0165551300072.61742540000石灰石330.60.410.42242.7102531780044.11057327630砂頁巖38.70.1170.12112.2291.59035012.530093144銅礦渣34.10.0550.05675.76138.2425805.9141.643900粘土37.20.09610.05241.27477010.35248.477000生料1001.34167.533501038500燒成用煤80.1440.15715.036011160016.3391.2121272熟料104.172500775000水泥熟料68.798.02352467000脫硫石膏4.05.6122.427200礦渣57.37.0168500007.4176.853000粉煤灰220.029.4705.6136000水泥1001403360680000水泥2熟料80123.2275500石膏321.433.650001.4735.75155脫硫石膏24.2100.85000粉煤灰1618.2470.440000水泥1001403360250000水泥3熟料90114.42957108000石膏324.210124003.789.12470脫硫石膏21.433.62400粉煤灰611.22697200水泥100140336010合計(jì)熟料775000石膏374007600脫硫石膏37000礦渣55000053000粉煤灰183200水泥1050000注:1、燃料低位熱值:21750J/kg(5259kcal/kg);2、熟料熱耗:3135kJ/kg.cl;4、水泥生產(chǎn)工藝及流程圖4.1生料工段1、石灰石及電石渣的預(yù)均化石灰石或者電石渣由膠帶式輸送機(jī)輸從礦山送入廠區(qū)預(yù)均化堆場。經(jīng)帶式輸送機(jī)送至預(yù)均化堆場中心的石灰石或電石渣,由懸臂堆料皮帶機(jī)進(jìn)行連續(xù)人字形堆料,由刮板取料機(jī)橫切取料。預(yù)均化后的石灰石及電石渣從堆場中心漏斗卸出,經(jīng)帶式輸送機(jī)輸送至石灰石配料庫或電石渣配料庫。堆場內(nèi)下部設(shè)有備用卸料坑,當(dāng)堆場檢修或取料機(jī)發(fā)生故障時(shí),可由此旁路暫時(shí)卸料。圓形預(yù)均化堆場石灰石及電石渣儲存量為7噸,儲存期9.2天。2、輔料預(yù)均化生料配料用銅礦渣、粘土、砂頁巖等生產(chǎn)輔助原料由汽車運(yùn)輸進(jìn)廠,用裝載機(jī)送入輔助原料堆棚。由取料機(jī)取出的物料經(jīng)帶式輸送機(jī)分別送入原料配料站的三座配料庫中。3原煤破碎及預(yù)均化原煤經(jīng)過汽車運(yùn)輸入廠,計(jì)量后卸入堆棚,并由裝載機(jī)分別喂入原煤倉,經(jīng)過皮帶稱按比例搭配后,經(jīng)錘式破碎機(jī)破碎的原煤經(jīng)過皮帶機(jī)輸送至原煤預(yù)均化堆場內(nèi)貯存。設(shè)置一座矩型預(yù)均化堆場對原煤實(shí)施預(yù)均化。在預(yù)均化堆場內(nèi),原煤由側(cè)懸臂堆料機(jī)進(jìn)行布料。均化后的原煤由一臺橋式刮板取料機(jī)取料,取出的物料經(jīng)帶式輸送機(jī)送入原煤倉中。4原料配料原料配料站共設(shè)五個(gè)配料庫,分別儲存電石渣、石灰石、粘土、砂頁巖及銅礦渣。為確保原料庫卸料順暢(特別是在雨季時(shí)節(jié)),后3種原料庫庫內(nèi)均貼聚脂襯板,庫底均采用板喂機(jī)強(qiáng)制卸料,長且寬的出料口可避免庫內(nèi)原料結(jié)拱。參與配料的原料分別由庫底調(diào)速板喂機(jī)、電子皮帶秤按設(shè)定配比卸出。為保證立磨的安全運(yùn)轉(zhuǎn),在入磨帶式輸送機(jī)上設(shè)有除鐵器和金屬探測器,防止鐵件進(jìn)入生料磨內(nèi)。5生料粉磨電石渣、石灰石、粘土、砂頁巖及銅礦渣經(jīng)各自庫底微機(jī)自動配比系統(tǒng)配料后,經(jīng)膠帶輸送機(jī)喂入中卸生料磨內(nèi)粉磨。出磨生料經(jīng)選粉機(jī)選粉后,粗粉回磨內(nèi)繼續(xù)粉磨,成品細(xì)粉經(jīng)提升機(jī)輸送至生料均化庫儲存。生料磨烘干用熱源來自窯尾高溫風(fēng)機(jī)出口250℃廢熱煙氣,并設(shè)備用熱風(fēng)爐一座,在窯停運(yùn)時(shí),提供熱源。熱風(fēng)爐產(chǎn)生的廢渣可作為混合材使用。6窯、磨廢氣處理一般生產(chǎn)情況下,出窯尾的高溫廢氣經(jīng)余熱鍋爐后,然后經(jīng)過窯尾高溫風(fēng)機(jī)后,大部分廢氣流向生料制備系統(tǒng);其余部分廢氣經(jīng)旁路與來自生料粉磨系統(tǒng)循環(huán)風(fēng)機(jī)的大部分出磨廢氣一起進(jìn)入窯尾袋收塵器凈化處理,最后經(jīng)煙囪排入大氣,煙氣的正常排放濃度為≤50mg/Nm3。小部分出磨廢氣在生料磨系統(tǒng)循環(huán)使用。由袋收塵器收下的粉塵,經(jīng)鏈運(yùn)機(jī)、空氣輸送斜槽,隨同合格生料一起由提升機(jī)喂進(jìn)生料庫內(nèi)。生料磨停開時(shí),窯尾高溫廢氣全部經(jīng)旁路流向熱交換器,經(jīng)煙囪排入大氣。袋收塵器收下的窯灰可直接進(jìn)入窯尾提升機(jī),喂入預(yù)熱器系統(tǒng),也可入生料庫。在系統(tǒng)布置上,窯磨廢氣處理系統(tǒng)與生料磨和預(yù)熱器塔架呈環(huán)狀矩形布置,排廢氣的鋼煙囪依附在預(yù)熱器塔架上,不但布置緊湊、占地少,而且廢氣管道短,節(jié)省投資。4.2燒成工段4.2.1工藝流程1、生料均化及窯尾喂料系統(tǒng)生料均化采用多料流連續(xù)式均化庫。生料經(jīng)過庫頂輸送設(shè)備送入庫內(nèi),入庫的生料在庫內(nèi)呈水平層狀分布。庫底分為六個(gè)充氣區(qū),輪換分區(qū)充氣進(jìn)行攪拌。每區(qū)由電動流量控制閥控制卸料。在同一時(shí)間內(nèi)至少有兩個(gè)卸料口同時(shí)充氣卸料,每個(gè)卸料口在卸料過程中都形成漏斗狀料流,切割料層,產(chǎn)生重力混合均化作用。庫內(nèi)卸出來的生料經(jīng)過六條空氣輸送斜槽送入計(jì)量均化倉,計(jì)量均化倉內(nèi)同樣布有充氣區(qū)輪換分區(qū)充氣進(jìn)行攪拌,以取得更好的均化效果。計(jì)量均化倉設(shè)置三點(diǎn)式壓力傳感器進(jìn)行稱重計(jì)量。計(jì)量均化倉同樣設(shè)有電動流量控制閥進(jìn)行控制卸料,生料卸出后經(jīng)固體流量計(jì)計(jì)量由空氣輸送斜槽、專用斗式提升機(jī)送入窯尾一級旋風(fēng)筒。連續(xù)式生料均化庫充氣用氣由庫底羅茨鼓風(fēng)機(jī)供應(yīng)。庫頂及計(jì)量均化倉收塵均采用氣箱脈沖袋收塵器。2、燒成系統(tǒng)熟料燒成采用一套預(yù)分解系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)窯和第四代新型空氣梁篦式冷卻機(jī)等設(shè)備組成的窯外分解煅燒系統(tǒng)。熟料燒成熱耗3176.8kJ/kg,日產(chǎn)水泥熟料2500t。來自均化庫的合格生料計(jì)量后進(jìn)入預(yù)熱器,逐級預(yù)熱進(jìn)入分解爐,預(yù)分解后的生料進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒。分解爐所用的三次風(fēng)來自窯頭罩;為了達(dá)到良好的煅燒操作和保證熟料質(zhì)量的穩(wěn)定,窯頭煤粉燃燒器采用多通道噴煤管,具有一次風(fēng)用量少、風(fēng)煤混合充分、火焰調(diào)整方便、對劣質(zhì)煤適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),有利于提高熟料質(zhì)量,降低燒成熱耗。出預(yù)熱器氣體經(jīng)窯尾高溫風(fēng)機(jī)排出,進(jìn)入生料磨作為烘干熱源。熟料冷卻采用第四代充氣梁式篦冷機(jī),冷卻能力2500t/d,熟料出冷卻機(jī)的溫度為環(huán)境溫度+65℃。為破碎大塊熟料,冷卻機(jī)出口處設(shè)有錘式破碎機(jī),保證出冷卻機(jī)熟料粒度≤25mm。出篦冷機(jī)的熟料經(jīng)鏈斗輸送機(jī)送至熟料庫。出篦冷機(jī)高溫廢氣一部分作為窯用二次空氣入窯;一部分由三次風(fēng)管送到分解爐作為燃燒空氣;另一部分送入煤磨作為烘干熱源;剩余廢氣由收塵器凈化處理后排入大氣。3、熟料儲存設(shè)置一座圓庫儲存熟料,儲存量為60000t,儲存期6.8天。熟料經(jīng)庫底扇形閥卸出,經(jīng)過皮帶秤計(jì)量由輸送機(jī)輸送至水泥配料庫底。圓庫設(shè)有兩臺熟料散裝系統(tǒng)。4、煤粉制備煤粉制備采用一套輥式磨系統(tǒng)。當(dāng)原煤粒度≤25mm,原煤水分≤10%,煤粉細(xì)度為80μm,篩余10%,出磨水分≤1%時(shí),磨機(jī)產(chǎn)量為20t/h,年利用率85%。煤磨設(shè)置在窯頭附近,利用篦冷機(jī)廢氣作為烘干熱源。原煤由原煤倉下的定量給料機(jī)喂入磨內(nèi)進(jìn)行烘干、粉磨,合格的細(xì)粉隨氣流由專用防爆袋收塵器收集下來后經(jīng)螺旋輸送機(jī)分別送入窯和分解爐的煤粉倉中。經(jīng)收塵器凈化后的的廢氣排入大氣,煙氣的正常排放濃度為≤50mg/Nm3。煤粉倉下設(shè)有2套煤粉計(jì)量輸送裝置,計(jì)量后的煤粉由羅茨風(fēng)機(jī)分別送入窯頭多通道噴煤管、窯尾分解爐燃燒。為保證系統(tǒng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn),煤粉制備系統(tǒng)設(shè)置有嚴(yán)格的安全措施,如防爆閥、CO2滅火系統(tǒng)、消防水系統(tǒng)等。4.2.2燒成計(jì)算生料經(jīng)煅燒,產(chǎn)生一系列的物理和化學(xué)變化,生成熟料。煅燒是影響水泥質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。對煅燒過程簡述如下:①生料的烘干和脫水:生料以石灰石和粘土為主,粘土中的主要礦物是各種水化硅酸鋁-高嶺石(Al2O3·2SiO2·2H2O)和蒙脫石(Al2O3·4SiO2·9H2O)。高嶺石受熱,在300℃以下失去機(jī)械結(jié)合水;在450－600℃失去結(jié)晶水,變?yōu)槠邘X石(Al2O3·2SiO2),進(jìn)一步再分解為無定形的新生態(tài)SiO2和Al2O3。Al2O3·2SiO2·2H2O→Al2O3·2SiO2+2H2OAl2O3·2SiO2→SiO2+Al2O3②碳酸鹽分解:溫度升高到600℃以上,碳酸鹽開始分解,MgCO3在750℃左右迅速分解,CaCO3在900℃以上迅速分解,到1000℃左右分解結(jié)束。該分解是重要的耗熱過程。MgCO3→MgO+CO2CaCO3→CaO+CO2③固相反應(yīng):由于粘土和碳酸鹽的分解,產(chǎn)生了單獨(dú)存在活性強(qiáng)的SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等氧化物。隨溫度升高它們在固體微粒表面、靠離子振動,相互交換進(jìn)行固相反應(yīng)。其多級反應(yīng)式如下:800-900℃:CaO+Fe2O3→CaO·Fe2O3CaO+Al2O3→CaO·Al2O3900-1000℃:3(CaO·Al2O3)+2CaO→5CaO·3Al2O32CaO+SiO2→2CaO·SiO2CaO·Fe2O3+CaO→2CaO·Fe2O31000-1200℃:5CaO·3Al2O3+4CaO→3(3CaO·Al2O3)5CaO·3Al2O3+3(2CaO·Fe2O3)→3(4CaO·Al2O3·Fe2O3)④熟料燒成:溫度進(jìn)一步升高到1300℃左右時(shí),C3A與C4AF熔融,物料中出現(xiàn)液相。CaO、2CaO?SiO2(C2S)溶于液相,進(jìn)一步生成3CaO?SiO2(C3S)。在實(shí)際生產(chǎn)中,溫度控制在1350～1450℃范圍內(nèi),促使反應(yīng)盡可能完全。熟料各階段燒成溫度見于表4－1。表4－1熟料燒成各階段溫度表溫度/℃反應(yīng)階段熱性質(zhì)100自由水蒸發(fā)吸熱400-500粘土脫水分解吸熱600碳酸鎂分解吸熱900碳酸鈣分解吸熱900-1200固相反應(yīng)放熱1250-1300生成部分液相放熱1450-1300熟料燒成微吸熱⑤熟料冷卻:熟料急速冷卻,可防止水硬性好的β-C2S轉(zhuǎn)變成幾乎沒有水硬性的γ-C2S;使熔融的MgO、游離CaO以玻璃態(tài)存在于水泥中,改進(jìn)水泥的安定性,還能夠防止熟料礦物結(jié)晶過大,提高水泥易磨性。4.3成品工段1、水泥制成石膏、混合材由汽車運(yùn)輸進(jìn)廠,經(jīng)全電子汽車衡計(jì)量后卸入各自堆場。石膏、混合材進(jìn)料粒度≤200mm。存放在堆場內(nèi)的石膏、混合材經(jīng)過倒運(yùn)后,由顎式破碎機(jī)、破碎至≤30mm的粒度后,經(jīng)膠帶輸送機(jī)、板鏈斗式提升機(jī)送至一座石膏配料庫和二座混合材配料庫內(nèi)。熟料、石膏、混合材均經(jīng)各自配料儲存庫庫底微機(jī)自動配比系統(tǒng)按比例配料后,由微機(jī)控制調(diào)速定量給料秤計(jì)量后,由皮帶機(jī)送入輥壓機(jī)喂料小倉,經(jīng)輥壓機(jī)擠壓出的物料經(jīng)打散分級機(jī)打散分級,大于一定粒徑(2.5mm)的物料返回輥壓機(jī)重新擠壓,小于一定粒徑的物料送入水泥磨內(nèi)進(jìn)行粉磨。研磨后的水泥粉從磨尾卸出,經(jīng)空氣輸送斜槽、板鏈斗式提升機(jī)送入高效選粉機(jī)內(nèi)進(jìn)行分選。粗粉由空氣輸送斜槽送回磨頭隨著喂入的原物料一起再回到磨內(nèi)繼續(xù)粉磨。選粉機(jī)分選出的成品水泥隨著出磨尾氣體進(jìn)入氣箱脈沖除塵器。經(jīng)氣箱脈沖除塵器收集后成品水泥經(jīng)空氣輸送斜槽、板鏈斗式提升機(jī)送入水泥庫內(nèi)儲存。經(jīng)過氣箱脈沖除塵器凈化處理后的氣體經(jīng)過系統(tǒng)風(fēng)機(jī)排入大氣。本工程共設(shè)2閉路粉磨系統(tǒng)。本工程設(shè)四座水泥庫,水泥儲存庫內(nèi)設(shè)有充氣系統(tǒng)。充氣用氣體由專門配置的羅茨鼓風(fēng)機(jī)提供。庫內(nèi)水泥由庫底卸料器卸出,經(jīng)空氣輸送斜槽、板鏈斗式提升機(jī)送入包裝系統(tǒng)。2水泥包裝系統(tǒng)進(jìn)入包裝系統(tǒng)的水泥首先經(jīng)提升機(jī)入振動篩,去除雜質(zhì)后存入包裝倉,由兩臺八嘴回轉(zhuǎn)式包裝機(jī)進(jìn)行包裝作業(yè)。袋裝水泥由帶式輸送機(jī)送入成品庫儲存,再由汽車運(yùn)輸出廠。水泥散裝設(shè)在水泥庫側(cè),共6個(gè),散裝車經(jīng)過全電子汽車衡計(jì)量后出廠。熟料庫、石膏、混合材破碎系統(tǒng),熟料配料儲存庫,水泥粉磨、水泥儲存庫、包裝及散裝系統(tǒng)的收塵均采用氣箱脈沖袋收塵器。3空氣壓縮機(jī)站根據(jù)各生產(chǎn)車間用氣點(diǎn)的用氣要求,設(shè)置了一個(gè)空氣壓縮機(jī)站,站內(nèi)3臺離心式空氣壓縮機(jī),用于全廠的壓縮空氣供氣,離心式空氣壓縮機(jī)每臺空壓機(jī)排氣量為150m3/min,排氣壓力為0.8MPa,可滿足各車間的吹掃閥門、窯尾預(yù)熱器吹堵、脈沖袋式收塵器等對壓縮空氣的需要。4中央化驗(yàn)室廠區(qū)內(nèi)設(shè)一座中央化驗(yàn)室(設(shè)在中控樓內(nèi)),負(fù)責(zé)進(jìn)出廠原料、燃料、半成品和成品的常規(guī)化學(xué)分析及物理檢驗(yàn),以保證全廠各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的產(chǎn)品質(zhì)量,對水泥產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行調(diào)度、管理和監(jiān)督。5廠房布置及水電氣要求5.1廠區(qū)劃分根據(jù)工藝流程及布置要求,將規(guī)劃廠區(qū)劃分為:①原輔料存儲區(qū):包括石灰石堆場、電石渣堆場、銅礦渣堆場、粘土堆場等。②水泥生產(chǎn)裝置區(qū):石灰石破碎、電石渣烘干、煤磨粉區(qū),生料均化、預(yù)分解爐、回轉(zhuǎn)窯、熟料均化、控制室及車間化驗(yàn)室等。③成品儲運(yùn)區(qū):熟料儲存、水泥配料、水泥裝運(yùn)包裝等。④余熱利用區(qū):余熱鍋爐。⑤公用工程區(qū):一次水泵房、空氣站、循環(huán)水站及開關(guān)變電站等。⑥廠前區(qū):行政辦公大樓廠前區(qū)布置于整個(gè)廠區(qū)西南角,位于生產(chǎn)區(qū)年主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向。行政辦公大樓布置于西南角,并規(guī)劃有停車場等,在廠前區(qū)集中綠化,形成良好的辦公環(huán)境及外部形象。根據(jù)風(fēng)向頻率,主要裝置布置廠區(qū)東南側(cè),原料供應(yīng)堆場布置在廠區(qū)西面。5.2排除雨水方式①生產(chǎn)廢水及辦公樓廢水排水系統(tǒng)生產(chǎn)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)與儀表冷卻排放的清凈下水,除了鹽度升高外,水質(zhì)較潔凈,排入集水池。辦公樓廢水主要來沖洗水、自盥洗用水與糞便污水,有機(jī)污染物較多,排至廠內(nèi)污水處理站深度處理后用于綠化和道路以及噴灑原料堆場。本項(xiàng)目全廠(一期)日消耗新鮮水220m3/h,生產(chǎn)循環(huán)冷卻用水共計(jì)約3396m3/h,其中約3294.12m3/h回用67.92m3/h經(jīng)冷卻塔損耗,生活及輔助用水約30.5m3/d,經(jīng)污水處理站處理后全部回用于道路灑水抑塵和綠化用水。②雨水排水系統(tǒng)廠區(qū)內(nèi)沿道路兩側(cè)設(shè)置矩形漿砌片石明溝,平均溝寬0.50m,深0.60m。局部加設(shè)蓋板。根據(jù)地形,雨水由西北向東南排至廠外排園區(qū)綠化帶。5.3公用工程管網(wǎng)公用工程管道主要包括:消防水管、循環(huán)水管、壓縮空氣管道、給排水管道等。其中,消防水管直徑DN120,沿廠區(qū)道路環(huán)形地鋪設(shè),埋地深度應(yīng)大于當(dāng)?shù)貎鐾辽疃?鋪設(shè)長度大約為2252米,循環(huán)水管道管徑約為DN1400,采用埋地方式鋪設(shè)。給排水管道采用埋地方式鋪設(shè)。壓縮空氣管道選用優(yōu)質(zhì)的無縫鋼管,沿皮帶通廊鋪設(shè)。埋地管道埋深應(yīng)大于凍土深度。5.4生產(chǎn)班制及企業(yè)管理體制及組織機(jī)構(gòu)設(shè)置公司設(shè)辦公室、生產(chǎn)部、財(cái)務(wù)部等職能部門及下屬車間(裝置),即本工程實(shí)行集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo),統(tǒng)一調(diào)度,分公司管理,車間(裝置)核算的管理體制。因此,設(shè)計(jì)本著減員增效的精神,只考慮公司、車間(裝置)必要的管理