日產(chǎn)5000噸水泥熟料新型干法生產(chǎn)線工藝畢業(yè)設(shè)計(jì)

摘要水泥是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展最重要的建筑材料之一，在此后幾十年甚至是上百年之內(nèi)仍然是無可替代的基礎(chǔ)材料，對人類生活文明的重要性不言而喻?，F(xiàn)代最先進(jìn)的水泥生產(chǎn)技術(shù)就是新型干法預(yù)分解窯。預(yù)分解窯是在懸浮預(yù)熱器與回轉(zhuǎn)窯之間增設(shè)分解爐，在分解爐中加入占總用量50%-60%的燃料，使燃料燃燒的過程與生料碳酸鹽分解的吸熱過程在懸浮狀態(tài)或沸騰狀態(tài)下迅速進(jìn)行，從而使入窯生料的分解率從懸浮預(yù)熱窯的30%-40%提高到85%-90%，使窯的熱負(fù)荷大為減輕，窯的壽命延長，而窯的產(chǎn)量卻可成倍增長。與懸浮預(yù)熱器窯相比，在單機(jī)產(chǎn)量相同的條件下，預(yù)分解窯具有:窯的體積小，占地面積減小，制造、運(yùn)送和安裝較易，基建投資較低，且由于一半以上的燃料是在溫度較低的分解爐內(nèi)燃燒，，產(chǎn)生有害氣體NOｘ較少，減少了對大氣的污染。為了符合當(dāng)今水泥行業(yè)的發(fā)展需求同時(shí)也是對大學(xué)本科四年所學(xué)知識的考察，我選擇了“日產(chǎn)5000噸水泥熟料新型干法生產(chǎn)線窯尾系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)”這個(gè)課題作為我的畢業(yè)課題。設(shè)計(jì)范圍重要是窯尾系統(tǒng)，通過配料計(jì)算、工藝平衡計(jì)算等得出結(jié)果，并結(jié)合實(shí)際對主機(jī)及附屬設(shè)備進(jìn)行選型，進(jìn)而對各種設(shè)備進(jìn)行工藝布置，對全廠的設(shè)備進(jìn)行簡樸規(guī)劃。為了使本次設(shè)計(jì)各項(xiàng)指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)，本次設(shè)計(jì)的過程和結(jié)果完全依據(jù)水泥工廠設(shè)計(jì)規(guī)GB50295—1999；同時(shí)設(shè)計(jì)上參考了德州大壩水泥5000t/d熟料生產(chǎn)線、煙臺東源5000t/d新型干法生產(chǎn)線等國內(nèi)先進(jìn)的相近規(guī)模生產(chǎn)線，并密切聯(lián)系了畢業(yè)實(shí)習(xí)以及大學(xué)期間的結(jié)識實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等。在符合最新生產(chǎn)發(fā)展規(guī)定的基礎(chǔ)上，達(dá)成最大限度節(jié)約資源、能源，做到既減少生產(chǎn)成本又能穩(wěn)定生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益雙贏的可連續(xù)生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；燒成系統(tǒng)；配料系統(tǒng)；粉磨系統(tǒng)ABSTRACTCementisoneofthemostimportantbuildingmaterialsofthesocialandeconomicdevelopment,withinthecomingdecadesorevenacentury,Cementisstillnosubstituteforbasicmaterials,theimportanceofhumancivilizationisself-evident.ModernmostadvancedcementproductiontechnologyisNSPkilnadvancedecomposition.Predecompositionkilnisinsuspensionpreheaterbetweendecomposingfurnacewithrotarykilnadded,joinincalcinerintotalamount50%-60%offuel,tomakethefuelburningprocessandrawintheabsorptionprocessdecomposecarbonatestateofsuspensionorboilingcondition,thusmakerapiddecompositionrateofkilnrawfromsuspensionpreheaterkiln30to40percentoftheincreasedto85percentto90percent,theheatloadofkilnisreducedgreatly,whiletheprolongingfurnaceproductionbutcanincreaseexponentially.Comparedwithsuspensionpreheaterkilnindividualoutput,inthesameconditions,thedecompositionfurnacewith:smallsize,coversanareaofreduced,manufacturing,transportationandinstallationeasier,lowinvestmentininfrastructure,andbecausemorethanhalfoffuelisinthelowertemperatureburninginprecalciner,,produceharmfulgases,andreducedtherateoflessNOxatmosphericpollution.Inordertomeetthedevelopmentneedsofthecementindustrytodayandatthesametimeexaminetheknowledgeofuniversityundergraduatecoursefouryears,Ichose"nissan5000tonsofcementclinkerNSPproductionlinepreheatersystemprocessdesign"thistopicasmygraduationproject.Preheatersystemdesignrangeismainlybyingredientscalculation,craftequilibriumcalculationetc,andactualresultstohostandaffiliatedequipments,andselectionofequipment,processarrangementofalltheequipmentsimpleplanning.Inordertomakethedesignindexesmeetthenationalstandards,thedesignprocessandtheresultcompletelyaccordingtocementfactorydesignrulesGB50295-1999;AlsoontheTexasdamdesignreferencecement5000t/dofclinkerproductionline,yantaidongyuan5000t/dNSPproductionlinedomesticadvancedproductionline,andsimilarscaleclosecontactandgraduationpracticeduringtheinternship,universityofunderstandingoftheproductionandpractice,etc.Incompliancewiththerequirementsofthedevelopmentofthelatestproduction,achievemaximumbasedonconservationofresources,energyandtomeetbothreduceproductioncostandstableproduction,economicbenefitandsocialbenefitwin-winsustainableproduction.Keywords：Electricpowersystem；Firingsystem；Batchingsystem；Gridingsystem目錄摘要………………..…….….……………..=1\*ROMANIABSTRACT…….……..…………….=2\*ROMANII1前言……….…………….….……...……..12建廠基礎(chǔ)資料............…….……..….………….…..….………….42.1設(shè)計(jì)題目…………………..42.2建廠條件………………….………………...………………..42.3原始數(shù)據(jù)……….…………...42.3.1原燃料化學(xué)成分…………….…………...42.3.2原、燃料水分……………….…………...52.3.3煙煤的工業(yè)分析…………….…………...52.3.4煙煤的元素分析…………….…………...52.3.5生產(chǎn)方法和窯型的選擇…….…………...53全廠工藝平衡計(jì)算…….…………….…...73.1配料計(jì)算……………….…………...73.1.1應(yīng)用基低位發(fā)熱量…………….…………....73.1.2三個(gè)率值的選擇…………….……………....73.1.3煤灰沉落率的計(jì)算………….……………...83.1.4熟料化學(xué)成分的規(guī)定…….………………...83.1.5以100kg干熟料為基準(zhǔn)列累加試湊表…….……………....83.1.6干原料料耗的計(jì)算………....93.1.7生料干原料配合比的計(jì)算………………....93.1.8生料濕原料配合比的計(jì)算………………....93.2物料平衡計(jì)算…………………......103.2.1物料平衡計(jì)算在設(shè)計(jì)中的作用………….103.2.2參數(shù)選擇及窯規(guī)格的擬定………………..103.2.3全廠物料平衡計(jì)算……….113.2.4原、燃料需要量的計(jì)算及物料平衡表…………………...134工藝設(shè)備選型與計(jì)算…….……………....164.1工藝設(shè)備選型與計(jì)算的目的……….…………….164.2.設(shè)備選型……………………...174.2.1石灰石破碎設(shè)備的選型…………………..174.2.2生料閉路磨的設(shè)備選型…………184.2.3回轉(zhuǎn)窯選型………………….184.2.4烘干機(jī)設(shè)備的選型………..194.2.5煤磨的選型………………..204.2.6水泥磨的設(shè)備選型………..214.2.7包裝機(jī)的設(shè)備選型………..224.2.8主機(jī)平衡表見表…………..224.3堆場（棚）的選型設(shè)計(jì)……………234.3.1石灰石預(yù)均化堆場的計(jì)算……………….244.3.2砂巖預(yù)均化堆場的計(jì)算……………….….254.3.3濕鐵粉、鋁土礦聯(lián)合堆棚………………..264.3.4煤預(yù)均均化堆場的計(jì)算…………………..264.3.5石膏露天堆場……………..274.4儲庫的選型計(jì)算………………….284.4.1石灰石配料庫…………….294.4.2礦渣露天堆場計(jì)算……….304.4.3石膏露天堆場計(jì)算……….304.4.4生料均化庫的計(jì)算……….304.4.5熟料庫的選取與計(jì)算…………………….304.4.6水泥配料庫的計(jì)算……….314.4.7水泥庫的選取與計(jì)算…………………….304.5全廠工藝流程…………………….345燒成車間設(shè)計(jì)…………...355.1擬定工藝流程…………………….355.2回轉(zhuǎn)窯規(guī)格參數(shù)擬定…………….365.3窯尾系統(tǒng)選型…………………….365.3.1懸浮預(yù)熱器……………..365.3.2分解爐…………………..365.4窯系系統(tǒng)物料平衡………………365.4.1收入物料…………………..385.4.2支出物料…………………..415.5窯尾系統(tǒng)熱平衡計(jì)算……………445.5.1收入熱量…………………..455.5.2支出項(xiàng)目…………………..465.6窯尾系統(tǒng)煙氣平衡計(jì)算………485.6.1選定相關(guān)系數(shù)………….485.6.2系統(tǒng)各部位煙氣量計(jì)算……………….495.7窯尾設(shè)備及其尺寸擬定………..515.7.1分解爐尺寸規(guī)格計(jì)算………………….515.7.2旋風(fēng)預(yù)熱器規(guī)格計(jì)算………………….525.8窯尾附屬設(shè)備選型…………….555.8.1窯尾高溫風(fēng)機(jī)選型計(jì)算………………..555.8.2增濕塔選型計(jì)算………..565.8.3窯尾電收塵……………..575.8.4窯尾廢氣排風(fēng)機(jī)………….575.8.5排氣煙囪選型計(jì)算……….57參考文獻(xiàn)......................…………….…..….…..……………….………….58致謝......................….……..…….…………...…………….59附錄......................…..……....…...…...…...……….………601前言水泥與鋼材、木材、塑料為四大工程基礎(chǔ)材料，而水泥以其數(shù)量大、用途廣、耐久性強(qiáng)和具有許多其它材料不可取代的性能而處在非常重要的地位，素有“建筑工業(yè)的糧食”之稱。生產(chǎn)水泥雖然需要比較多的資源，但是水泥與砂、石等集料所制成的混凝土則是一種低能耗型建筑材料，因此水泥工業(yè)的發(fā)展對保證國家建設(shè)的順利進(jìn)行具有十分重要的作用。自九十年代以來世界水泥產(chǎn)量平均每年以4%的速度連續(xù)增長。這種發(fā)展趨勢此后仍將保持下去。近2023來，發(fā)達(dá)國家由于各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度減緩，生產(chǎn)成本增高和能源消耗、環(huán)保規(guī)定等各方面因素，水泥生產(chǎn)呈現(xiàn)飽和和縮減態(tài)勢。而與此同時(shí)，發(fā)展中國家水泥需求量不斷增大，帶動(dòng)了那里的水泥工業(yè)的迅猛發(fā)展，特別是東亞、西南亞地區(qū)，1998年亞洲國家生產(chǎn)的水泥幾乎占到了世界水泥總量的60%以上。七十年代我國陸續(xù)建立了一些立筒預(yù)熱器窯和旋風(fēng)預(yù)熱器窯，并在預(yù)分解的開發(fā)方面燒油燒煤實(shí)驗(yàn)均獲得成功。七十年代末我國分別從日本、澳大利亞、丹麥等國引進(jìn)了大、中型的預(yù)分解窯干法生產(chǎn)成套設(shè)備，并在建成投產(chǎn)后取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。在此基礎(chǔ)上，通過對國外設(shè)備的消化和國內(nèi)自行建設(shè)的新型干法生產(chǎn)線的總結(jié)，八十年代初我國自行設(shè)計(jì)了700t/d熟料生產(chǎn)線的預(yù)分解窯成套設(shè)備，并組織了2023t/d熟料預(yù)分解窯干法生產(chǎn)線成套設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造和建設(shè)。二十世紀(jì)八十年代末，我國已建成二十多套2023t/d新型干法水泥生產(chǎn)線，通過引進(jìn)消化國外20項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)來改善我們自行開發(fā)的設(shè)備，是我國2023t/d新型干法水泥生產(chǎn)線漸趨成熟，雙陽水泥廠的建成并達(dá)標(biāo)生產(chǎn)就是成熟的標(biāo)志。二十世紀(jì)九十年代初，我國實(shí)行開發(fā)4000t/d大型新型干法燒成系統(tǒng)。我國已經(jīng)成為名副其實(shí)的水泥生產(chǎn)大國，但總體水平不高，不是水泥工業(yè)強(qiáng)國，其表現(xiàn)有以下的基本特點(diǎn)：（1）總產(chǎn)量的生產(chǎn)能力世界第一

我國水泥工業(yè)從1978年至1985年水泥產(chǎn)量由6500萬噸發(fā)展到1.45億噸，7年增長約8000萬噸，平均年增長1140萬噸；1995年到2023年水泥產(chǎn)量由4.7億噸到20世紀(jì)末預(yù)計(jì)可達(dá)5.8億噸，5年增長了1億噸，平均年增長2023萬噸。其間，5000噸水泥生料生產(chǎn)線安裝調(diào)試成功。2023年，規(guī)劃水泥產(chǎn)量5.9億噸，實(shí)際生產(chǎn)7.5億噸；2023年，規(guī)劃水泥產(chǎn)量7.5億噸，實(shí)際生產(chǎn)8.5億噸；2023年，規(guī)劃水泥產(chǎn)量8.5億噸，實(shí)際生產(chǎn)9.5億噸；2023年，規(guī)劃水泥產(chǎn)量9.5億噸，實(shí)際生產(chǎn)10.5億噸。2023年，規(guī)劃12.5億噸，實(shí)際生產(chǎn)13.8億噸。連續(xù)2023，每年水泥的規(guī)劃目的與實(shí)際水泥產(chǎn)量，相差幾乎都在一億噸以上。（2）技術(shù)進(jìn)步步伐加快，但總體技術(shù)水平與世界先進(jìn)水平差距較大懸浮預(yù)熱器窯是在窯后安裝了懸浮預(yù)熱器，使本來在窯內(nèi)以堆積態(tài)進(jìn)行的物料預(yù)熱及部分硅酸鹽分解過程移到懸浮預(yù)熱器內(nèi)以懸浮狀態(tài)進(jìn)行。由于懸浮狀態(tài)的生料粉與1000℃左右的窯尾熱煙氣接觸的面積大，故傳熱速度快、熱效率高。生料粉能在數(shù)十秒內(nèi)從常溫提高到750℃以上，入窯生料的表觀分解率可達(dá)30-40%，從而大大的減輕了回轉(zhuǎn)窯的預(yù)燒承擔(dān)，窯產(chǎn)量的以提高；從回轉(zhuǎn)窯窯尾排出的高溫?zé)煔獾臒崃磕艿玫胶芎玫倪\(yùn)用，出預(yù)熱器的廢氣溫度可減少到350-400℃，熟料的單位熱耗可大大減少，且出預(yù)熱器的廢氣還可用于烘干含6-8%水分的物料。這些優(yōu)點(diǎn)隨著窯體尺寸的增長而更加顯著，因此懸浮預(yù)熱器窯從五十代初期出現(xiàn)后，得到迅速發(fā)展，并在水泥生產(chǎn)中占據(jù)了絕對的優(yōu)勢。懸浮預(yù)熱器窯的特性重要取決于同它配套的懸浮預(yù)熱器的特性，而各種懸浮預(yù)熱器的特性有取決于它的結(jié)構(gòu)及熱互換方式。構(gòu)成各種懸浮預(yù)熱器的熱互換單元設(shè)備有旋風(fēng)筒（涉及管道）及立筒（渦室）兩種[1]。預(yù)分解窯是在懸浮預(yù)熱器窯基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它是在懸浮預(yù)熱器窯的懸浮預(yù)熱器與回轉(zhuǎn)窯之間增設(shè)分解爐，在解爐中加入占總用量50%-60%的燃料，使燃料燃燒的過程與生料碳酸鹽分解的吸熱過程在懸浮狀態(tài)或沸騰狀態(tài)下迅速進(jìn)行，從而使入窯生料的分解率從懸浮預(yù)熱窯的30-40%提高到85-90%，使窯的熱負(fù)荷大為減輕，窯的壽命延長，爾窯的產(chǎn)量卻可成倍增長。與懸浮預(yù)熱器窯相比，在單機(jī)產(chǎn)量相同的條件下，預(yù)分解窯具有窯的體積小，占地面積減小，制造、運(yùn)送和安裝較易，基建投資較低，且由于一半以上的燃料是在溫度較低的分解爐內(nèi)燃燒，，產(chǎn)生有害氣體NOｘ較少，減少了對大氣的污染。圖1.1預(yù)熱器和分解爐水泥工廠的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及專業(yè)多，知識面廣，其生產(chǎn)又具有連續(xù)化，各環(huán)節(jié)互相制約，故設(shè)計(jì)時(shí)，對生產(chǎn)技術(shù)配套設(shè)備等的選擇，要選擇最佳方案，統(tǒng)籌安排。盡量選取國內(nèi)先進(jìn)的工藝和設(shè)備，力求做到工藝先進(jìn)，流程順暢，設(shè)備選型合理，技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)可行。畢業(yè)設(shè)計(jì)是工藝專業(yè)的學(xué)生在學(xué)完所有課程后，模擬工藝設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容而進(jìn)行的一次實(shí)際的訓(xùn)練。它有助于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用該學(xué)科基本理論、基本技能和專業(yè)知識，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，提高分析和解決問題的能力，它有助于培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，注重調(diào)查研究的良好作風(fēng)，提高查閱文獻(xiàn)資料，解決數(shù)據(jù)和識圖、繪圖技術(shù)水平，為此后的學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)。2建廠基礎(chǔ)資料在正式開展設(shè)計(jì)前，設(shè)計(jì)單位應(yīng)注意收集有關(guān)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料和設(shè)計(jì)資料，為順利進(jìn)行設(shè)計(jì)發(fā)明條件。2.1設(shè)計(jì)題目四川某地5000t/d熟料新型干法水泥廠燒成窯尾系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)2.2建廠條件（1）建廠地點(diǎn)：四川省（2）本地氣象資料：①主導(dǎo)風(fēng)向：西北風(fēng)；②最大風(fēng)速：9m/s；③全年最大降雨量：750mm；④日最大降雨量：300mm；⑤最大積雪：250mm；⑥全年最高溫度：40℃；⑦最低溫度：-14℃；⑧月平均溫度：最熱：30℃；最冷：-5℃。（3）廠址的自然條件：①廠區(qū)地形：平坦﹑無建筑物；②地耐力：200kpa。（4）礦山資源，各種原料燃料的來源、距離、數(shù)量及運(yùn)送方式：①石灰石附近本礦山，本廠開采，儲量豐富汽車運(yùn)送進(jìn)廠②礦渣某礦場火車運(yùn)送進(jìn)廠③爐渣鋼鐵廠火車運(yùn)送進(jìn)廠④石膏石膏廠汽車運(yùn)送進(jìn)廠⑤煤攀枝花火車運(yùn)送進(jìn)廠⑥電源水源：電源可靠，水源充足；⑦交通運(yùn)送：交通便利，公路、鐵路臨近廠；⑧產(chǎn)品供銷：供銷散裝60％，包裝40％，銷往省內(nèi)，銷路廣（5）全廠生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品各種標(biāo)號:工廠生產(chǎn)熟料5000t/d，產(chǎn)品品種32.5#水泥50%和42.5#水泥50%。（6）生產(chǎn)方法：新型干法。2.3原始數(shù)據(jù)2.3.1原燃料化學(xué)成分[17]表2.1原、燃料化學(xué)成分表物料名稱組成(%)燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3石灰石42.021.931.080.5753.450.96—0.27砂巖2.9284.277.612.340.280.560.040.06鐵粉1.7324.646.1562.332.772.82—1.41鋁土礦5.1822.3055.123.5412.810.800.060.07煤灰49.1628.7914.675.521.350.61—石膏39.52—2.3.2原、燃料水分表2.2原﹑燃料水分表物料名稱石灰石砂巖鐵粉鋁土礦礦渣石膏煙煤天然水分（%）0.921.085.383.5726.431.195.802.3.3煙煤的工業(yè)分析資料表2.3煙煤工業(yè)分析表組分WfAfVfCfQfDw（kJ/kg）含量（%）1.7421.9822.7655.67232802.3.4煙煤的元素分析表2.4煙煤元素分析表組分WyAyHySyOyNyCyQyDW﹙kJ/kg﹚含量（%）5.5025.063.400.294.551.4457.08224252.3.5生產(chǎn)方法和窯型的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)、建廠條件，本著盡量采用新技術(shù)新工藝，減少能耗，提高產(chǎn)量的方針，本次設(shè)計(jì)的窯型選擇為窯外預(yù)分解窯。預(yù)分解窯是最新的水泥煅燒工藝，目前在國內(nèi)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，其特點(diǎn)如下[2]：(1)窯外預(yù)分解窯與其他窯型相比有許多優(yōu)點(diǎn)：①預(yù)分解窯熟料單位熱耗低，單機(jī)生產(chǎn)能力大，并可運(yùn)用窯的余熱烘干物料。雖然其電耗略高，但其綜合能耗低于其他窯。②生產(chǎn)的熟料的質(zhì)量得到了保證，增強(qiáng)了新型干法生產(chǎn)時(shí)，原料及燃料的適應(yīng)性。③與產(chǎn)量相同的其他窯型相比，預(yù)分解窯的設(shè)備較輕，占地面積較小，其建設(shè)投資較省。④延長了窯的襯料壽命及運(yùn)轉(zhuǎn)周期。⑤利于舊窯的技術(shù)改造，也有助于新窯的建造。⑥干法廠在環(huán)境污染方面有了很大的改善。(2)預(yù)分解窯也存在以下的局限性：①廠內(nèi)高大建筑多，對地耐力規(guī)定較高，一般>25t/m2。②預(yù)分解窯對原燃料中堿、氯、硫含量也有一定的規(guī)定，含量高時(shí)易結(jié)皮。③預(yù)分解窯對生產(chǎn)管理人員的素質(zhì)規(guī)定較高。總之，預(yù)分解窯是以后水泥生產(chǎn)工業(yè)的發(fā)展方向。隨著時(shí)間的推移，他會越來越完善。3全廠工藝平衡計(jì)算3.1配料計(jì)算水泥的性能和質(zhì)量取決于熟料的礦物組成，而熟料的礦物組成取決于熟料的組分，熟料的組分又與生料的成分密切相關(guān)。因此，適合的生料成分是水泥生產(chǎn)的關(guān)鍵。通常，一種原料的成分很難滿足需要，必須將幾種原料按一定的比例混合，才干滿足煅燒熟料所用生料成分的規(guī)定。求各種原料配合比的過程叫做配料計(jì)算。配料計(jì)算目的是：生產(chǎn)過程中，經(jīng)濟(jì)合理的使用各種原料，保證熟料質(zhì)量，是煅燒出來的熟料強(qiáng)度高、易燒性好；配制的生料易于粉磨、易于燒成，則水泥生產(chǎn)過程易于控制、管理，便于操作。配料計(jì)算的理論依據(jù)是物料平衡，即反映物的總質(zhì)量等于生成物的總質(zhì)量。熟料組成擬定后，即可根據(jù)所用原料進(jìn)行配料計(jì)算，求出復(fù)合熟料組成的原料配合比。3.1.1應(yīng)用基低位發(fā)熱量QDWy,1=(QVf,1+25Wf,1)×(100-Wf,1)/(100-Wy,1)-25Wy,1=(23280+20×1.74)×(100-1.74)/(100-5.50)-25×5.50=24104.96kJ/kg（3.1）3.1.2三個(gè)率值的選擇[3]（1）KH：石灰石飽和系數(shù)，事實(shí)上表達(dá)了數(shù)料中與百分含量的比值。KH值一般波動(dòng)在0.80-0.95之間。KH值越大，則硅酸鹽礦物中的比例越高，熟料強(qiáng)度越好，故提高KH值有助于水泥質(zhì)量，但KH值過高，熟料煅燒困難，必須延長煅燒時(shí)間，否則會出現(xiàn)較多f-,影響水泥安定性，同時(shí)窯的產(chǎn)量低，熱耗高，窯襯工作條件惡化。KH過低時(shí)，數(shù)料中含量增多，水泥強(qiáng)度發(fā)張緩慢，初期強(qiáng)度不高。（2）SM：硅率，表達(dá)熟料中硅酸鹽礦物與溶劑礦物的比例關(guān)系，相應(yīng)的反映了熟料的質(zhì)量和易燒性。SM值一般波動(dòng)在1.7-2.7之間。若SM值過高，則由于高溫液相量顯著減少，熟料煅燒困難，回轉(zhuǎn)窯不易掛窯皮，且不易形成，導(dǎo)致含量過多而熟料易粉化。但SM值過小，熟料因硅酸鹽礦物少而強(qiáng)度減少，而由于液相過多，窯內(nèi)易結(jié)圈，結(jié)大塊，影響窯的正常操作[14]。（3）IM：鋁率，表達(dá)熟料中Al2O3和的質(zhì)量比，IM值一般波動(dòng)在0.8-1.7之間。若IM值越高，含量高，煅燒過程中液相黏度大，物料不易燒成，同時(shí)會使水泥凝結(jié)過快。但I(xiàn)M值過低，雖然液相黏度小，對形成有利，但燒結(jié)范圍窄，窯內(nèi)易結(jié)大塊，不利窯的操作。因此，選擇率值時(shí)，要發(fā)明條件適當(dāng)提高KH值，并選擇與KH值相適應(yīng)的SM值和IM值。預(yù)分解窯硅酸鹽水泥熟料率值和熱耗的參考范圍[19]：KH：0.86~0.92；SM：2.2~2.6;IM:1.4~1.8熱耗：2928.8~3556.4kJ/kg熟料。根據(jù)回轉(zhuǎn)窯煅燒特點(diǎn)及國際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，參考同類型廠家相關(guān)數(shù)據(jù)，采用“兩高一中”的的配料方案，即“高硅率、高鋁率、中飽和系數(shù)”。取KH=0.89±0.02；SM=2.4±0.1；IM=1.5±0.1；熱耗：q=3150kJ/kg熟料3.1.3煤灰沉落率的計(jì)算100公斤熟料的煤灰摻入量計(jì)算:GA==3150×21.98%×100/(23280×100)×100%=2.97%(3.2)式中:GA-料中煤灰摻入量(%)q-單位熟料熱耗KJ/kgS-煤灰沉降率(%)3.1.4熟料化學(xué)成分的規(guī)定計(jì)算規(guī)定熟料化學(xué)成分，設(shè)Σ=97.50%Fe2O3=Σ/[(2.8KH+1)(IM+1)SM+2.6IM+1.35]=3.85%(3.3)Al2O3=IMFe2O3=5.78%(3.4)SiO2=SM(Al2O3+Fe2O3)=22.15%(3.5)CaO=Σ-(SiO2+Al2O3+Fe2O3)=66.72%(3.6)3.1.5以100kg干熟料為基準(zhǔn)列累加試湊表表3.1累加試湊表(%)計(jì)算環(huán)節(jié)SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其他合計(jì)備注規(guī)定熟料成分22.155.783.8565.7297.5煤灰(+2.97)1.4600.8550.4360.1640.0400.015石灰石(+122)2.3551.3180.69565.2091.171(65.72-0.164)/0.5345=122砂巖(+21)17.6971.5980.4910.0590.118(22.15-1.46-2.355)/0.8427=21鐵粉（+3.5）0.8620.2152.1820.0970.099(3.85-0.436-0.695-0.491)/0.6233=3.5鋁土礦(+3.3)0.7361.8190.1170.4230.026(5.78-0.855-1.318-1.598-0.215)/0.5512=3.3累計(jì)成分23.1105.8053.92165.9521.454100.24KH=0.866SM=2.39IM=1.48砂巖(-1)0.8430.0760.0230.0030.006KH=0.884SM=2.32IM=1.417熱耗=100×3150/99.24=3174kJ/kg熟料累計(jì)成分22.2675.7293.89865.9221.44899.24表3.1中，最后一個(gè)累計(jì)熟料成分即為所配熟料的實(shí)際化學(xué)成分，備注欄中的三個(gè)率值和熱耗即為所配熟料的實(shí)際率值和熱耗，可已十分接近規(guī)定值。值得注意的是，累計(jì)熟料的合計(jì)值不一定非要等于100，只要驗(yàn)算的熟料率值和熱耗符合規(guī)定即可，但此時(shí)熟料成分必須換算成百分?jǐn)?shù)。3.1.6干原料料耗的計(jì)算[4-5]石灰石=122/99.24×100=122.93砂巖=(21-1)/99.24×100=20.15鐵粉=3.5/99.24×100=3.53鋁土礦=3.3/99.24×100=3.33煤灰=2.97/99.24×100=2.993.1.7生料干原料配合比的計(jì)算石灰石=122.93/(122.93+20.15+3.53+3.33)=81.97%砂巖=20.15/(122.93+20.15+3.53+3.33)=13.44%鐵粉=3.53/(122.93+20.15+3.53+3.33)=2.35%鋁土礦=3.33/(122.93+20.15+3.53+3.33)=2.22%3.1.8生料濕原料配合比的計(jì)算濕石灰石=81.97×100%/(100-0.92)=82.73%濕砂巖=13.44×100%/(100-1.08)=13.59%濕鐵粉=2.35100%/(100-5.38)=2.48%濕鋁土礦=2.22×100%/(100-3.57)=2.30%總重=82.73+13.59+2.48+2.30=101.13.2物料平衡計(jì)算3.2.1物料平衡計(jì)算在設(shè)計(jì)中的作用物料平衡計(jì)算是計(jì)算從物料進(jìn)廠到成品出廠各生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要解決的物料量，涉及所有原料、燃料、半成品、成品的量，并表達(dá)為小時(shí)、日、年需求量，作為擬定工廠各種物料需求量、運(yùn)送量、工藝設(shè)備選型和計(jì)算儲存設(shè)施容量的依據(jù)。物料平衡計(jì)算的依據(jù)是：工廠規(guī)模、生料各組分派合比、水分消耗定額、水泥各組分派合比、燃料品種和熱值、熟料燒成熱耗、物料烘干熱耗和車間工作制度。3.2.2參數(shù)選擇及窯規(guī)格的擬定窯的熟料產(chǎn)量是物料平衡計(jì)算的基準(zhǔn)。當(dāng)工廠的生產(chǎn)規(guī)模以水泥年產(chǎn)量表達(dá)時(shí)，取熟料年產(chǎn)量為基準(zhǔn)；當(dāng)工廠的生產(chǎn)規(guī)模以水泥日產(chǎn)量表達(dá)時(shí)，取熟料周產(chǎn)量為基準(zhǔn)。采用前一基準(zhǔn)進(jìn)行物料平衡計(jì)算的方法稱為年平衡法，采用后一基準(zhǔn)進(jìn)行物料平衡計(jì)算的方法稱為周平衡法。本次設(shè)計(jì)采用周平衡法。計(jì)算所需原始數(shù)據(jù)：①熟料日產(chǎn)量：5000t/d②生料中各原料配合比：表3.2生料中各原料配合比表石灰石砂巖鐵粉鋁土礦煤灰81.97%13.44%2.35%2.22%2.97%③物料天然水分：表3.3物料天然水分表物料名稱石灰石砂巖鐵粉鋁土礦礦渣石膏煙煤天然水分(%)0.921.085.383.5726.431.195.80④石膏摻入量e：4%⑤混合材摻入量d:14%⑥各種物料生產(chǎn)損失p:表3.4各物料生產(chǎn)損失表生產(chǎn)損失石灰石砂巖鋁土礦鐵粉生料石膏礦渣水泥煤（%）333333333⑦熟料熱耗：q=3174kJ/kg熟料⑧煤的應(yīng)用基低熱值：＝23280kJ/kg煤⑨窯的臺數(shù)：1臺(2)窯型的選擇①窯尺寸的計(jì)算：規(guī)定熟料小時(shí)產(chǎn)量G=5000/24=208.5t/h由經(jīng)驗(yàn)公式G=1.5564Di3.0782得Di=4.4參考同類廠家Di=4.5m根據(jù)相關(guān)資料選?。篖=70mL/Di=68/4.3=15.8m根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值選?。害?0.15考慮襯磚厚度，則筒體外徑為：D=Di+2δ=4.4+2×0.15=4.7m根據(jù)我國現(xiàn)有的同類型窯的生產(chǎn)情況相比較，及本次設(shè)計(jì)的設(shè)備情況，選用4.8×74m的回轉(zhuǎn)窯。表3.5河南華瑞重工機(jī)械制造有限公司廠家窯規(guī)格設(shè)計(jì)產(chǎn)量(t/d)實(shí)際產(chǎn)量(t/h)功率(kw)河南華瑞重工機(jī)械制造有限公司φ4.8×745000208.5630②產(chǎn)量標(biāo)定[12-13]由天津設(shè)計(jì)院經(jīng)驗(yàn)公式G=11.3943L0.4806=11.3943×4.82.6388×740.4806=5658(t/d)G=41.3817=41.3817×4.83.1462=5756t/d(3.7)一般水泥廠5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線實(shí)際產(chǎn)量接近5500t，結(jié)協(xié)議類型廠家情況，最終標(biāo)定產(chǎn)量：5700t/d，即238t/h。③回轉(zhuǎn)窯參數(shù)的選取回轉(zhuǎn)窯所需功率N=KnDi2.5L=0.048×3×4.42.5×70=409.35kw，斜度4%，最大轉(zhuǎn)速3.8r/min。3.2.3全廠物料平衡計(jì)算全廠物料平衡計(jì)算以一臺5000t/d熟料窯外預(yù)分解窯為基礎(chǔ),42.5普通硅酸鹽水泥50%，32.5礦渣硅酸鹽水泥50%，礦渣摻入量為30%，水泥40%包裝，60%散裝出廠。采用周平衡法計(jì)算。(1)計(jì)算燒成系統(tǒng)的生產(chǎn)能力熟料小時(shí)產(chǎn)量：=n·Qn,1=1×208.5t/h=208.5t/h熟料日產(chǎn)量：=24·=24×147t/h=5000t/d熟料周產(chǎn)量：=168=168×147=35000t/周水泥小時(shí)產(chǎn)量：Gh=(100-P)/(100-d-e)×Qh(t/h)=(100-3)/(100-4-14)×147=246.6t/h(3.8)式中d—石膏摻入量,取d=4%；e—水泥中混合材摻入量，取e=14%；P—生產(chǎn)損失，取P=3%。水泥日產(chǎn)量：Gd=24Gh=24×246.6=5918.4t/d水泥周產(chǎn)量：Gw=168Gh=168×246.6=41428.8t/周(2)原、燃材料消耗定額計(jì)算[6]①考慮煤灰摻入時(shí)，1噸熟料的干生料理論消耗量 K干=(100-s)/(100-I)=(100-2.99)/(100-34.58)=1.48t/t熟料(3.9)式中K干—干生料理論消耗量(t/t熟料)；I—干生料理論燒矢量(%)；S—煤灰參入量(%)。②考慮煤灰摻入時(shí)，1噸熟料的干生料消耗定額K生=100K干/(100-P生)=1.53t/t熟料(3.10)式中K生—干生料消耗定額(t/t熟料)；—生料的生產(chǎn)損失(%)，一般3%—5%。③各種干原料的消耗定額K原=K生?x(3.11)式中K原—某種干原料的消耗定(t/t熟料)；x—干生料中該原料的配合比(%)。石灰石K1=1.53×81.97%=1.254(t/t熟料)砂巖K2=1.53×13.44%=0.206(t/t熟料)鐵粉K3=1.53×2.35%=0.036(t/t熟料)鋁土礦K4=1.53×2.22%=0.034(t/t熟料)(3)干石膏消耗定額Kd=d/(100-d-e)=4/(100-4-14)=0.049(t/t熟料)(3.12)式中Kd—干石膏消耗定額(t/t熟料)；d—石膏摻入量(%)；e—混合才摻入量(%)。(4)干混合材消耗定額Ke=e/(100-d-e)=14/(100-4-14)=0.17(t/t熟料)(3.13)式中Ke—干混合材消耗定額(t/t熟料)；d—石膏摻入量(%)；e—混合才摻入量(%)。(5)燒成用煤消耗定額干煤低位熱值QyDW=23280kJ/kg干煤Kf，1=100q/[Q(100-pf)]=100×3174/[23280×(100-3)]=0.14(t/t熟料)(3.14)式中Kf，1—燒成用干煤消耗定額(t/t熟料)；—煤的生產(chǎn)損失(%)，一般取3%。q—熟料燒成熱耗(3174kJ/kg熟料)。(6)含天然水分的濕物料消耗定額K濕=100K干/(100-w0)(3.15)式中K濕，K干—分別代表濕物料、干物料消耗定額(kg/kg熟料)；0—該濕物料的天然水分(%)。石灰石K濕=100×1.254/(100-0.92)=1.266(t/t熟料)砂巖K濕=100×0.206/(100-1.08)=0.208(t/t熟料)鐵粉K濕=100×0.036/(100-5.38)=0.038(t/t熟料)鋁土礦K濕=100×0.034/(100-3.57)=0.035(t/t熟料)石膏K濕=100×0.049/(100-1.19)=0.050(t/t熟料)混合材K濕=100×0.17/(100-26.43)=0.230(t/t熟料)燒成用干煤Kf1=100×0.14/(100-5.8)=0.149(t/t熟料)3.2.4原、燃料需要量的計(jì)算及物料平衡表①干生料每小時(shí)需要量：單位：（t/小時(shí)）石灰石：G=208.5×1.254=261.46砂巖：G=208.5×0.206=42.95鋁土礦：G=208.5×0.034=7.09鐵粉：G=208.5×0.036=7.51石膏：G=208.5×0.049=10.22混合材：G=208.5×0.17=35.45燒成用煤：G=208.5×0.14=29.19干生料每日需要量：單位：（t/天）石灰石：G=5000×1.254=6270砂巖：G=5000×0.206=1030鋁土礦：G=5000×0.034=170鐵粉：G=5000×0.036=180石膏：G=5000×0.049=245混合材：G=5000×0.17=850燒成用煤：G=5000×0.14=700干生料每周需要量：單位：（t/周）石灰石：G=5000×7×1.254=43890砂巖：G=5000×7×0.206=7210鋁土礦：G=5000×7×0.034=1190鐵粉：G=5000×7×0.036=1260石膏：G=5000×7×0.049=1715混合材：G=5000×7×0.17=5950燒成用煤：G=5000×7×0.14=4900含天然水分料小時(shí)需要量：單位：（t/小時(shí)）石灰石：G=208.5×1.266=263.96砂巖：G=208.5×0.208=43.37鋁土礦：G=208.5×0.035=7.30鐵粉：G=208.5×0.038=7.92石膏：G=208.5×0.050=10.43混合材：G=208.5×0.230=47.96燒成用煤：G=208.5×0.149=31.07含天然水分料天天需要量：單位：（t/天）石灰石：G=5000×1.266=6330砂巖：G=5000×0.208=1040鋁土礦：G=5000×0.035=175鐵粉：G=5000×0.038=190石膏：G=5000×0.050=250混合材：G=5000×0.230=1150燒成用煤：G=5000×0.149=745含天然水分料每周需要量：單位：（t/周）石灰石：G=5000×7×1.266=44310砂巖：G=5000×7×0.208=7280鋁土礦：G=5000×7×0.035=1225鐵粉：G=5000×7×0.038=1330石膏：G=5000×7×0.050=1750混合材：G=5000×7×0.230=8050燒成用煤：G=5000×7×0.150=5250根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果我們就可以不久的列出物料平衡表，平衡表列出如下：表3.6物料平衡表物料名稱天然水分(%)生產(chǎn)損失(%)消耗定額t/t熟料物料平衡量(t)干料(t)含天然水分料(t)干料含天然水分料小時(shí)日周小時(shí)日周石灰石0.9231.2541.266261.46627043890263.96633044310砂巖1.0830.2060.20842.951030721043.3710407280鋁土礦3.5730.0340.0357.0917011907.301751225鐵粉5.3830.0360.0387.5118012607.921901330生料31.53319.017656.1253593.05322.55773554145石膏1.1930.0490.05010.22245171510.43250.61750混合材26.4330.170.230235.45850595047.9611508050熟料3208.5500035000水泥3246.65918.441428.8燒成用煤5.8030.140.14929.19700490031.077455250其中：煤的低熱值為23280（kJ/kg煤）；燒成熱耗3174（kJ/kg熟料）；窯年運(yùn)用天數(shù)為310天。4工藝設(shè)備選型與計(jì)算4.1工藝設(shè)備選型與計(jì)算的目的工藝設(shè)備的選型與計(jì)算是工廠設(shè)計(jì)的重要組成部分，工藝設(shè)備按性質(zhì)可分為機(jī)械設(shè)備和熱工設(shè)備，按用途有可分為重要設(shè)備和輔助設(shè)備。工藝設(shè)備的選型與計(jì)算的任務(wù)是按照配方、生產(chǎn)性質(zhì)、產(chǎn)量大小和工藝流程，選擇設(shè)備的形式，然后擬定設(shè)備和規(guī)格大小，最后根據(jù)各工序的加工量和設(shè)備生產(chǎn)能力進(jìn)行計(jì)算，擬定所需設(shè)備臺數(shù)。水泥廠工藝設(shè)備的選型與計(jì)算叫主機(jī)平衡，主機(jī)平衡在物料平衡計(jì)算和選定車間工作制度的基礎(chǔ)上，計(jì)算各車間主機(jī)規(guī)定的生產(chǎn)能力（規(guī)定主機(jī)小時(shí)產(chǎn)量）為選定各車間主機(jī)的型號、規(guī)格和臺數(shù)提供依據(jù)。重要設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)情況見表4.1。表4.1重要設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)情況主機(jī)名稱每日運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)（h/d）每周運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)（h/w）生產(chǎn)周制年運(yùn)用率生產(chǎn)班制石灰石破碎12-1472-8460.50每日兩班，每班6-7h原煤破碎6-736-4960.30每日一班，每班6-7h石膏破碎6-736-4960.30每日一班，每班6-7h礦渣烘干2215470.92每日三班生料磨2215470.92每日三班回轉(zhuǎn)窯2416870.95每日三班煤磨2215470.92每日三班水泥磨2316170.96每日三班包裝機(jī)12-1484-9870.50每日兩班，每班6-7h注：1.每日運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為24h，按每日三班，每班8h計(jì)算；每日運(yùn)轉(zhuǎn)22h，按扣除每班檢修時(shí)間2h計(jì)算。2.生產(chǎn)班制一欄，每班6-7h指主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)，已經(jīng)扣除每班檢修時(shí)間1-2h。本次設(shè)計(jì)采用周平衡法，根據(jù)車間工作制度，定出主機(jī)每周運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)，并根據(jù)物料周平衡量，求出該主機(jī)規(guī)定的小時(shí)產(chǎn)量[6]：GH=Gw/H(4.1)式中GH—規(guī)定的主機(jī)小時(shí)產(chǎn)量(t/h)；Gw—物料的周平衡量(t/w)；H—主機(jī)每周運(yùn)轉(zhuǎn)的小時(shí)數(shù)。4.2設(shè)備選型4.2.1石灰石破碎設(shè)備的選型[7]在水泥生產(chǎn)過程中，將原、燃料進(jìn)行破碎是為了便于運(yùn)送和儲存，同時(shí)有助于提高烘干和粉磨設(shè)備的工作效率。一般情況下，石灰石破碎系統(tǒng)采用兩段破碎，一段采用顎式破碎機(jī)，二段采用錘式破碎機(jī)或反擊式破碎機(jī)；也可采用破碎比較大而與生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)的單段破碎系統(tǒng)；有些廠按其特定的條件，為減少入磨粒度，提高磨機(jī)產(chǎn)量，也有采用三段破碎系統(tǒng)的。(1)破碎系統(tǒng)規(guī)定的生產(chǎn)能力GH=GW/H=44310/84=527.5(t/h)(4.2)式中GH—規(guī)定的石灰石小時(shí)產(chǎn)量(t/h)；Gw—石灰石的周平衡量(t/w)；H—主機(jī)每周運(yùn)轉(zhuǎn)的小時(shí)數(shù)，84h。破碎系統(tǒng)的最大進(jìn)料塊度重要取決于工廠的規(guī)模、礦山的爆破方法、裝運(yùn)設(shè)備以及破碎機(jī)的型號和規(guī)格；由于本次設(shè)計(jì)工廠的生產(chǎn)規(guī)模較大，并且采用大規(guī)模爆破開采，故規(guī)定進(jìn)料粒度≤1500mm，物料的出料粒度R(70mm)≤10%，因此，綜合考慮以上諸多因素選用：錘式破碎機(jī)（鄭州鼎盛單段錘式破碎機(jī)）①型號規(guī)格：DPCΦ2023②生產(chǎn)能力：400-600t/h③主機(jī)功率：800kw④入料粒度:1000×1000×1200mm⑤出料粒度:90%≤25mm，該機(jī)具有破碎比大，生產(chǎn)能力高，電耗低，結(jié)構(gòu)簡樸，投資少等特點(diǎn)。(2)標(biāo)定產(chǎn)量設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為400~600t/h，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件，設(shè)定其產(chǎn)量為550t/h。(3)核算每周實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù) H0=GH/(nGM)=527.5/550×84=80.6(h)(4.3)式中GH、GM—規(guī)定石灰石的小時(shí)產(chǎn)量，所選破碎機(jī)的小時(shí)產(chǎn)量。選型適當(dāng)。4.2.2生料閉路磨的設(shè)備選型與傳統(tǒng)球磨機(jī)相比,立式磨具有如下特點(diǎn)：(1)入磨物料粒度大。一般可達(dá)磨輥直徑的5%，大型磨的入磨物料要高達(dá)100～150μm，提高了破碎機(jī)的破碎能力，簡化了破碎工藝流程各設(shè)備的臺數(shù)，節(jié)約投資，而球磨機(jī)一般規(guī)定入磨粒度小于30μm；(2)入磨熱風(fēng)從環(huán)縫中進(jìn)入，風(fēng)速可高達(dá)80m/s以上，磨內(nèi)通風(fēng)截面大，阻力小，通風(fēng)能力強(qiáng)，烘干效率高。運(yùn)用窯尾廢氣可烘干8%水分的物料，如采用熱風(fēng)爐可烘干15%～20%水分的物料；省去了原料烘干系統(tǒng)，減少了熟料熱耗；(3)磨的效率高，電耗低。整個(gè)粉磨系統(tǒng)電耗比球磨減少10%～30%，其減少值隨原料水分的增長而增長。產(chǎn)品顆粒比較均勻，物料在磨內(nèi)停留時(shí)間短，僅2～4min(球磨15～20min)，故生產(chǎn)調(diào)節(jié)反映快，減少了過粉磨現(xiàn)象，便于實(shí)現(xiàn)操作自動(dòng)化；(4)設(shè)備布置緊湊，體積小，重量輕，占地面積小，約為球磨機(jī)的70%；(5)磨機(jī)結(jié)構(gòu)合理,整體密閉好，漏風(fēng)可降到10%以內(nèi)，揚(yáng)塵小，噪音低，粉塵少，操作環(huán)境清潔；(6)易損件壽命長，運(yùn)轉(zhuǎn)率高。由于立磨的結(jié)構(gòu)決定了立磨在運(yùn)營過程中沒有金屬間的直接接觸，因此磨耗小，在粉磨生料時(shí)，磨損件消耗一般為6～12g/t。輥套、襯板壽命可達(dá)8000h以上，故設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率高，可達(dá)90%。(7)噪音比球磨機(jī)小10db，基建投資可節(jié)省30%。因此，本次設(shè)計(jì)選擇立磨作為生料粉磨設(shè)備。主機(jī)規(guī)定期產(chǎn)量：Gh==54145/(168×0.92)=350(t/h)(4.4)結(jié)合國內(nèi)同類型廠家的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及磨機(jī)設(shè)備廠家的綜合實(shí)力，本設(shè)計(jì)采用丹麥?zhǔn)访芩构旧a(chǎn)的ATOX50型立磨。其生產(chǎn)能力為410t/h，允許入磨物料最大粒度為100mm，允許入磨物料最大水分為8%，成品細(xì)度為80μm篩篩余≤12%，出磨物料水分<0.5%，磨盤直徑：5000/5610mm，磨輥數(shù)量為3個(gè)。核算實(shí)際周運(yùn)用率：?=Gy/(168×G標(biāo))=54145/(168×410)=0.78?0.92(4.5)選型適當(dāng)。4.2.3回轉(zhuǎn)窯選型本設(shè)計(jì)采用預(yù)分解窯，其優(yōu)點(diǎn)是：(1)預(yù)分解技術(shù)是在預(yù)熱器與窯之間增設(shè)分解爐，在分解爐中加入占總用50~60%的燃料，使燃料燃燒的過程與生料預(yù)熱和分解的過程。其在懸浮狀態(tài)或沸騰狀態(tài)下迅速進(jìn)行，使入窯生料的分解率達(dá)90%以上，因此窯的熱負(fù)荷大為減輕，而產(chǎn)量卻成倍的增長。(2)預(yù)分解窯單位容積產(chǎn)量高，窯襯壽命長，在單機(jī)產(chǎn)量相同的條件下，窯的體積小，占地面積小，制造、運(yùn)送、安裝較易，基建投資較少，適合于產(chǎn)量高的大型窯。(3)預(yù)分解窯一半以上的燃料是在較低的溫度下（900oC左右）燃燒，故產(chǎn)生的有害氣體NOn較少，減少了對大氣的污染。(4)預(yù)分解窯的熱耗均為2950~3280kJ/kg熟料，電耗與懸浮預(yù)熱器窯大體相同，其綜合能耗較低。主機(jī)規(guī)定期產(chǎn)量：Gh=Gy/(168×?)=35000/(168×0.85)=245.1(t/h)(4.6)結(jié)合淄博東華水泥廠4500t/d熟料生產(chǎn)線（實(shí)際生產(chǎn)5000t/d以上熟料），與煙臺東源水泥廠5000t/d熟料生產(chǎn)線實(shí)際生產(chǎn)5500t/d以上熟料，以及華新水泥有限公司4000t/d(主輔機(jī)設(shè)備均按5000t/d熟料能力來配置)熟料生產(chǎn)線實(shí)際日平均生產(chǎn)5118噸熟料等實(shí)例，選擇回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為Φ4.8×74m，能力為5000t/d，斜度為4.0％，窯體轉(zhuǎn)速為主傳動(dòng)時(shí)0.398～3.981r/min，輔助傳動(dòng)時(shí)為0.19r/min。核算實(shí)際年運(yùn)用率：?實(shí)際=Gy/(7×G標(biāo))=35000/(168×238)=0.91?0.95(4.7)選型適當(dāng)。采用Φ4.8×74m回轉(zhuǎn)窯，單傳動(dòng)，主機(jī)功率：630kw，斜度4%，最大轉(zhuǎn)速3.8r/min。詳見3.2.2。4.2.4烘干機(jī)設(shè)備的選型在新型干法生產(chǎn)的水泥廠中，原料、煤與混合材都要進(jìn)行烘干。烘干系統(tǒng)可分為烘干磨和單獨(dú)的烘干設(shè)備。烘干磨即物料在粉磨過程中同時(shí)進(jìn)行烘干,目前烘干磨得到了很大的發(fā)展,煤的烘干已廣泛采用烘干磨,運(yùn)用窯頭或熟料篦冷機(jī)熱端氣體作為烘干介質(zhì),使煤的烘干和粉磨同時(shí)進(jìn)行,來制備窯和分解爐所需的煤粉。隨著預(yù)分解窯的不斷發(fā)展，原料的烘干和粉磨也廣泛的采用了烘干磨，運(yùn)用窯尾廢氣作為烘干介質(zhì)，充足運(yùn)用廢氣余熱，其中輥式磨由于能耗低，應(yīng)用較廣泛。混合材的烘干，一般采用單獨(dú)的烘干設(shè)備，烘干熱源可取自專設(shè)的熱風(fēng)爐，也可取自熟料篦冷機(jī)的低溫廢氣（200oC左右）作為重要干燥熱源，并設(shè)熱風(fēng)爐作為輔助熱源。水泥廠采用的單獨(dú)烘干設(shè)備有回轉(zhuǎn)式，懸浮式等，其中最常見的是回轉(zhuǎn)烘干機(jī)?；剞D(zhuǎn)烘干雖然烘干效率低，投資大，但對物料的適應(yīng)性強(qiáng)，可以烘干各種物料，且設(shè)備操作簡樸可靠，故得到了普遍應(yīng)用。在回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)內(nèi)，按物料和和熱氣體流動(dòng)的方向不同，有順流式和逆流式兩種，順流式烘干機(jī)物料和熱氣體的流動(dòng)方向是一致的，在進(jìn)料端，濕物料和溫度較高的熱氣體接觸，其干燥速度較快，而在御料端，由于物料已被烘干，物料溫度也升高了，而氣體溫度已減少，兩者溫差較小，故干燥速率很慢，所以在整個(gè)筒體內(nèi)干燥速率不均勻。逆流式烘干機(jī)物料和熱氣體的流動(dòng)方向是相反的，已烘干的物料與溫度較高，含濕量較低的熱氣體接觸，所以在整個(gè)筒體內(nèi)干燥速率是均勻的。本設(shè)計(jì)中重要烘干的物料是礦渣,這種物料的含水量分別為26.43%。由于水分含量高,所以烘干是必要的。(1)礦渣規(guī)定的小時(shí)產(chǎn)量：GH=GW/H=8050/154=52.27(t/h)(4.8)式中GH—烘干機(jī)規(guī)定的小時(shí)產(chǎn)量(t/h)；Gw—每周需要的礦渣總量(t/w)；H—每周工作的小時(shí)數(shù)，154h。因此，采用Φ3000×2023mm回轉(zhuǎn)烘干機(jī)2臺（河南宏基礦山機(jī)械）：初水分：26.43%終水分：1%轉(zhuǎn)速：1.5-5r/min斜度：3-5%產(chǎn)量：25-35t/h(2)標(biāo)定產(chǎn)量根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件，標(biāo)定其2臺產(chǎn)量為60t/h。(3)核算每周實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)H0=GH/nGM=52.27/60×154=134h(4.9)式中GH、GM—規(guī)定礦渣的小時(shí)產(chǎn)量、所選烘干機(jī)的小時(shí)產(chǎn)量。選型適當(dāng)。4.2.5煤磨的選型制備煤粉所用的設(shè)備，目前大都采用烘干磨，重要有風(fēng)掃磨、輥式磨和風(fēng)扇磨三種。由于風(fēng)扇磨的機(jī)件易磨損，且其煤粉細(xì)度達(dá)不到回轉(zhuǎn)窯用煤粉細(xì)度規(guī)定，故在水泥廠中，廣泛使用的是風(fēng)掃磨和輥式磨[8-9]。本設(shè)計(jì)采用風(fēng)掃磨。1)根據(jù)物料平衡表，規(guī)定小時(shí)產(chǎn)量：GH=GW/H=5250/154=34.1(t/h)(4.10)式中GH—煤磨規(guī)定的小時(shí)產(chǎn)量(t/h)；Gw—每周需要的煤粉總量(t/w)；H—每周工作的小時(shí)數(shù)(154h)。選用①ZGM133M風(fēng)掃磨②生產(chǎn)能力：40t/h；③進(jìn)口粒度≤50mm：④進(jìn)料水分＜10%；⑤成品水分＜0.5%；⑥成品細(xì)度為0.080mm方孔篩篩余8～10%篩余；⑦磨盤為Φ2250。(2)核算每周實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)：H0=GH/nGM=34.1/40×168=143.2h＜154h(4.11)式中GH、GM—規(guī)定煤磨的小時(shí)產(chǎn)量，所選煤磨的小時(shí)產(chǎn)量。選型適當(dāng)。4.2.6水泥磨的設(shè)備選型水泥粉磨是水泥工業(yè)生產(chǎn)中耗電最多的一個(gè)工序，近年來，隨著新型干法水泥生產(chǎn)的發(fā)展，為了提高粉磨效率，節(jié)約能源，提高經(jīng)濟(jì)效益，水泥粉磨設(shè)備在大型化的同時(shí)，也得到了不斷的改善和發(fā)展：(a)在設(shè)備大型化的同時(shí)力求選用高效、節(jié)能型磨機(jī)，如輥壓磨的應(yīng)用。(b)采用高效選粉機(jī)和新型襯板，改善磨機(jī)部件和研磨體材質(zhì)；(c)添加助磨劑，提高粉磨效率；減少水泥溫度，改善水泥品質(zhì)；水泥粉磨流程重要有以下幾種形式：A、開路流程：管磨和康必丹磨；B、閉路流程：一級管磨閉路，康必丹磨一級閉路，輥式磨和輥壓機(jī)[19]。本次設(shè)計(jì)采用閉路流程。(1)規(guī)定生產(chǎn)能力GH=GW/H=41428.8/161=257.32(t/h)(4.12)式中GH—水泥規(guī)定的小時(shí)產(chǎn)量(t/h)；Gw—每周需要的水泥總量(t/w)；H—每周工作的小時(shí)數(shù)，161h。故選用2臺棍壓機(jī)配管磨系統(tǒng)：輥壓機(jī)：型號RP120-80；喂料粒度（R30mm）≤20%；通過量180~230t/h；功率2500kw；管磨：型Φ4.2m×11.5m；裝機(jī)功率2800kw；生產(chǎn)能力170t/h。(2)標(biāo)定產(chǎn)量根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件，標(biāo)定其產(chǎn)量為300t/h。(3)核算每周實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)H0=GH/nGM=257.32/300×161=138h?161h(4.13)式中GH、GM—規(guī)定水泥的小時(shí)產(chǎn)量，所選磨機(jī)的小時(shí)產(chǎn)量。選型適當(dāng)。4.2.7包裝機(jī)的設(shè)備選型在水泥生產(chǎn)工藝中，包裝和發(fā)運(yùn)是工藝過程最后一道工序。出廠水泥有兩種形式，袋裝和散裝。袋裝水泥是我國水泥發(fā)運(yùn)重要形式，但在儲運(yùn)過程中容易破碎，并且紙袋成本高，消耗大量優(yōu)質(zhì)木材。散裝水泥置于密封容器中，與空氣接觸面積小，可保證水泥質(zhì)量，且節(jié)省包裝材料，運(yùn)送途中損失少，易于實(shí)現(xiàn)裝卸自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，工業(yè)發(fā)達(dá)國家已經(jīng)普遍實(shí)現(xiàn)了水泥散裝運(yùn)送。但在我國，袋裝水泥仍占很大比重。水泥包裝機(jī)重要有回轉(zhuǎn)式包裝機(jī)和固定式包裝機(jī)兩種。本次設(shè)計(jì)采用60%水泥散裝，40%水泥包裝。(1)包裝機(jī)規(guī)定生產(chǎn)能力GH=GW/H=41428.82×40%/84=197.28(t/h)(4.14)式中GH—包裝機(jī)規(guī)定的小時(shí)產(chǎn)量(t/h)；Gw—每周需要的水泥總量(t/w)；H—每周工作的小時(shí)數(shù),84h。故選取3臺RS14嘴回轉(zhuǎn)包裝機(jī)，生產(chǎn)能力為96t/h，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件，標(biāo)定主機(jī)生產(chǎn)能力為90t/h。(2)標(biāo)定產(chǎn)量根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件，標(biāo)定其產(chǎn)量為90t/h。(3)核算每周實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)：H0=GH/GM×84=197.28/(3×90)×84=61.38h?84h(4.15)式中GH、GM—規(guī)定包裝機(jī)的小時(shí)產(chǎn)量、所選包裝機(jī)的小時(shí)產(chǎn)量。選型適當(dāng)。4.2.8主機(jī)平衡表見表表4.2主機(jī)平衡表序號主機(jī)名稱主機(jī)型號及規(guī)格性能參數(shù)主機(jī)臺數(shù)（臺）規(guī)定主機(jī)產(chǎn)量（t/h）主機(jī)標(biāo)定生產(chǎn)能力（t/h）每周實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)(h)1石灰石破碎機(jī)DPCΦ2023進(jìn)料口尺寸：1800×2360mm最大進(jìn)料粒度：1000×1000×1000出料粒度：≤95mm(≥90%)生產(chǎn)能力：700t/h1527.555080.62回轉(zhuǎn)窯Φ4.8×74m預(yù)分解窯能力：5000t/d斜度：3.5％窯體轉(zhuǎn)速：主傳動(dòng)時(shí)0.398～3.981r/min輔助傳動(dòng)時(shí)：0.19r/min150005500166.53生料磨ATOX50型立磨允許入磨物料最大粒度：<100mm允許入磨物料最大水分：8%成品細(xì)度：80μm篩篩余≤12%出磨物料水分：<0.5%磨盤直徑：5000/5610mm磨輥數(shù)量：3泥磨棍壓機(jī)配管磨系統(tǒng)2257.321501385包裝機(jī)RS14嘴回轉(zhuǎn)包裝機(jī)旋轉(zhuǎn)調(diào)速范圍：0~6r/min稱量精度：≤單袋50±0.5kg整機(jī)旋轉(zhuǎn)方向：順時(shí)針（俯視）防護(hù)等級IP443197.289061.386礦渣烘干機(jī)Φ3000×2023mm低溫回轉(zhuǎn)烘干機(jī)252.27301347煤磨ZGM133M風(fēng)掃磨進(jìn)料粒度：≤50mm進(jìn)料水分：<10%成品水分：<0.5%成品細(xì)度：0.080mm方孔篩篩余8～10%磨盤：Φ2250134.140143.24.3堆場（棚）的選型設(shè)計(jì)為了保證工廠連續(xù)生產(chǎn)，避免由于外部運(yùn)送的不均衡、設(shè)備之間生產(chǎn)能力的不平衡，或由于前后段生產(chǎn)工序的工作班制不同，以及由于其他因素導(dǎo)致物料供應(yīng)的中斷或物料滯留堆積而堵塞，保證工廠生產(chǎn)連續(xù)均勻地進(jìn)行和產(chǎn)品均衡出廠，以及為了滿足生產(chǎn)過程中生產(chǎn)控制和產(chǎn)品檢查的需要，工廠必須設(shè)立各種儲存設(shè)施來儲存生產(chǎn)過程中各種物料。各種物料所需的儲存量取決于該物料的日用量和該物料的儲存期。某物料的儲存量能滿足工廠生產(chǎn)需要的天數(shù)，稱為該物料的儲存期。儲存期的計(jì)算均以燒成車間的生產(chǎn)能力為基準(zhǔn)。影響儲存期的因素有：物料供應(yīng)點(diǎn)的遠(yuǎn)近和外部運(yùn)送情況、物料成分波動(dòng)情況、均化工藝規(guī)定、質(zhì)量控制規(guī)定等等。物料儲存期的長短應(yīng)適當(dāng)，過短將影響生產(chǎn)，過長會增長基建投資和經(jīng)營費(fèi)用。各種物料物料的最低存儲期和最低貯存量見下表：表4.3物料的最低存儲期和最低貯存量物料名稱最低儲存期(d)天天需要量(t)規(guī)定最低儲存量(t)石灰石75985.1241895.8砂巖2083.76837.6頁巖101136.8811368.8鐵礦石10530.845308.4煤粉10650.146501.4石膏30249.367480.8生料27509.1215018.24熟泥106111.161111其中，規(guī)定最低儲量為最低儲存期和天天需要量的乘積。表4.4常用物料的密度和休止角物料名稱密度（）休止角(度)石灰石1.4538砂巖1.536頁巖1.4535鐵礦石1.842煤粉0.938石膏1.4—生料1.2—熟料1.45—水泥1.45—物料的均化可以提高物料成分的均勻性，進(jìn)而提高產(chǎn)品質(zhì)量，穩(wěn)定生產(chǎn)工藝過程，擴(kuò)大原料資源，延長礦山壽命，具有較高技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是近年來得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的新工藝、新技術(shù)。4.3.1石灰石預(yù)均化堆場的計(jì)算由于石灰石在水泥生產(chǎn)中的原料配比中占的比例最大，其對水泥質(zhì)量影響很大，因此需采用一定的預(yù)均化措施。石灰石破碎后經(jīng)皮帶輸送至預(yù)均化堆場，進(jìn)料場前成分波動(dòng)比較大的石灰石經(jīng)堆料機(jī)薄層疊堆，堆完后以專門取料設(shè)備垂直堆料薄層方向一次切取，原料成分基本改善，達(dá)成均化目的。兩個(gè)料堆，一個(gè)在堆料，一個(gè)在取料，兩個(gè)料區(qū)交替使用。目前比較常見的石灰石預(yù)均化堆場圓型長形和圓形兩種方式，一般情況下，同樣儲量的預(yù)均化堆場，長形均化效果好，但占地面積大；圓形預(yù)均化堆場占地面積小布置靈活，且沒有端錐效應(yīng)。本設(shè)計(jì)石灰石采用圓形堆場。堆料方式可采用人字形堆料法，堆料機(jī)采用連續(xù)合成式；取料機(jī)的取料方式采用端面取料方式。已知石灰石的容重為1.45t/m3,休止角為38o，物料日需量為6330t。石灰石質(zhì)原料儲期為6—10天，為方便計(jì)算我們?nèi)≈?天。對5000t/d的水泥生產(chǎn)線來說，國內(nèi)大多數(shù)水泥廠采用直徑為90m，儲量為45000噸的圓型堆場。則料堆最小內(nèi)直徑為6m，料堆中心徑為48m,料堆底寬為40m，近似計(jì)算如下：規(guī)定設(shè)計(jì)儲量：V=6330×7=44310t,則高度h=40×tan38o/2≈15.6m；我們把料堆分為由前中后三個(gè)部分組成，前部+后部由物料堆積形成圓錐，中部近似的當(dāng)作三角形柱，扣除夾角為30°的取料區(qū)域，則體積：V1≈1/3×π×20×20×15.6=6513.2m3V2≈1/2×40×15.6×（π×46×5/6-40）=25074.4m3V=V1+V2=31587.6m3所以儲量M=31587.6×1.45=45802.02t。M≈V,所以所選圓型堆場符合規(guī)定，實(shí)際儲期：45000/6330=7.11天。4.3.2砂巖預(yù)均化堆場的計(jì)算本設(shè)計(jì)砂巖預(yù)均化堆場采用長方形預(yù)均化堆場。其優(yōu)點(diǎn)是：布料均勻，對周期長、成分波動(dòng)大的原料容易調(diào)整，對粘濕物料合用性強(qiáng)，缺陷是存在端堆效應(yīng)。休止角36o,儲期7天,容重γ=1.5t/m3，規(guī)定預(yù)均化堆場儲量＝1040×7=7280t。規(guī)格：取B=22m（依據(jù)取料機(jī)的規(guī)格）料堆的高度為：H≥×22×tan36°=7.99m整合數(shù)值，取H=8.0m。料堆長度可以按以下公式計(jì)算：L=(4.18)式中L——物料料堆的底邊長度，m；Q——該物料在堆場的儲存量，t；H——料堆的高度，m；B——料堆底邊寬度，m；——該物料的容積密度，t/m3；——該物料的休止角，；所以L砂==[7280+0.9×8.62×ctg36°(22-4×8.6×ctg36o