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目 录湖南工学院2014届毕业设计（论文）课题任务书1湖南工学院本科生毕业论文开题报告4湖南工学院毕业设计(论文)工作进度检查表7湖南工学院2014届毕业设计（论文）指导教师评阅表8湖南工学院毕业设计（论文）评阅评语表9湖南工学院毕业设计（论文）答辩资格审查表10湖南工学院2014届毕业设计（论文）答辩及最终成绩评定表12摘 要13ABSTRACT14第一部分：总体设计151 新型干法水泥生产的简述151.1新型干法水泥生产的特点151.2 新型干法水泥生产的发展162 配料方案的确定172.1熟料率值的确定172.2熟料热耗的确定172.3矿渣、石膏加入量的确定183 物料平衡的计算193.1 配料计算193.1.1原料及燃料化学成分193.1.2煤灰掺入量的确定203.1.3计算干燥原料的配合比203.1.4 计算湿物料的配合比213.2 物料平衡213.2.1工厂生产能力213.2.2原料消耗定额224. 全厂工艺流程的确定254.1物料的储存与均化254.1.1物料的预均化的确定254.1.2物料破碎254.1.3生料的制备系统264.1.4生料粉均化系统284.1.5 熟料烧成系统的确定284.1.6包装与散装系统304.2全厂主机设备的选型304.2.1各种主机小时产量（周平衡法）304.2.2主机平衡表354.2.3全厂堆场及储库计算364.3全厂总平面布置图的设计45第二部分：生料粉磨车间设计481 车间工艺流程的确定481.1 生料粉磨车间流程的确定481.2流程选择491.2.1配料系统的确定491.2.2配料设备的确定491.3 喂料设备的选型501.4 磨机系统511.5 输送设备511.6通风和收尘531.7车间安全设施的设计532提高生料粉磨系统产质量的措施55结论56谢辞57结束语58参考文献59湖南工学院2014 届毕业设计（论文）课题任务书学院：材料与化学工程学院 专业： 无机非金属材料 指导教师李坦平学生姓名刘磊课题名称日产5000吨水泥熟料生产线生料立磨车间工艺设计内容及任务一、设计题目与内容1、设计题目日产5000吨水泥熟料生产线生料立磨车间工艺设计2、设计内容（1）完成全熟料生产线到熟料储库的物料平衡、主机平衡计算；完成全熟料生产线主机选型与堆场、储库选型；（2）完成“生料立磨车间”的主机与附属设备的选型计算；（3）完成“生料立磨车间”工艺布置设计，制图。二、原始资料1、规模产量日产熟料5000吨。2、各种原料、燃料水份及化学成份（1）各种原、燃料天然水份及化学成份1）水份铁粉（%）煤（%）粘土（%）石灰石（%）6.58.37.21.42）化学成份（%）原料LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3W石灰石39.583.331.430.6951.301.212.00粘 土5.4366.3615.417.112.342.7210.00铁 粉2.4536.122.7254.030.728.00煤 灰65.9221.473.902.661.436.00（2）烧成用煤的工业分析及发热量工业分析：分析基水份1.30%；灰份22.53%；挥发份19.72%。发热量：分析基5460Kcal/kg煤；应用基5200-5600 Kcal/kg煤。3、当地自然条件当地最高气温：38.9；最低气温：-4；平均气温：23.3。当地最大湿度：83%；最小湿度：71%。当地平均气压：750mmHg。三、课题任务独立完成设计内容要求的完整文件。具体任务：1、完成指定设计部分的工艺布置图（包括各平面图和各剖面图，以完整反映各设备布置和定位为准，至少3张1号图）；2、完成指定一层楼面的楼板孔洞基础图（1号图1张）；3、编制指定设计部分的主、附机设备表；4、编写设计说明书，按要求格式独立撰写不少于12000字的设计说明书；5、翻译一篇本专业外文文献（10000个以上印刷符号），并附译文。拟达到的要求或技术指标1、设计说明书内容完整合理，文理通顺，层次分明；2、参数选取恰当，选型合理，数据准确可靠；3、设计图纸规范，布置合理，图面整洁；4、按时完成任务。起止时间：2013.10.282014.5.10进度安排起止日期工作内容备注2013年10月-2013年11月中2013年11月-2013年12月底2014年1月-2014年2月底2014年3月-4月底2014年5月10日确定课题题目，查阅资料，完成开题报告设计计算，收集相关设备与设计资料编写设计说明书初稿和设备表初稿工艺布置设计、制图完善、修正设计说明书与设备表，完成课题所需全部文件主要参考资料1 王伟君. 新型干法水泥生产工艺读本M. 北京: 化学工业出版社, 2007: 43-442 陈全德. 新型干法水泥技术原理与应用M. 北京: 中国建材工业水泥出版社, 2004: 3-43 沈威, 水泥工艺学M. 武汉: 武汉理工大学出版社, 1991: 15-174 于润如, 严生. 水泥厂工业设计M. 北京: 中国建材工业水泥出版社, 19955 韩仲琦. 现代水泥粉磨技术的发展J. 山西建材, 2000,(3): 8-126 张欣韬. TkLPC20.22煤粉制备车间的改造和应用J. 新世纪水泥导报: 2001, (1)37-39教研室意见年 月 日学院主管领导意见年 月 日湖南工学院本科生毕业论文开题报告学院：材料与化学工程学院 专业：无机非金属材料工程设计（论文）题目日产5000吨水泥熟料生产线生料立磨车间工艺设计设计（论文）题目来源设计（论文）题目类型设计起止时间 2013年10月2014年5月一、 设计（论文）依据及研究意义： 水泥是国民经济的基础材料，使用广，用量大，素有“建筑工业的粮食”之称。生产水泥虽需较多能源，但是水泥与砂石等集料所制成的混凝土是一种低能耗性建筑材料。新建工厂先进与否，产品质量如何，主要取决于工厂设计的质量与水平。衡量水泥生产先进与否的标准主要有3个：即产品质量、能耗和环保，而其中能耗是目前各家水泥厂处于领先地位以及保持有效利润必须控制好的一项指标。选取日产5000t的水泥生产线生料立磨的工艺设计其目的就是更加深刻的熟悉立磨的工作原理，从而全面了解立磨在工作过程中出现的问题，以及解决问题的办法，最终达到节约能耗，使水泥厂的利润得到有效提高。水泥厂煤磨工艺流程是煤磨排出的含煤粉烟气先流经粗粉分离器再经细粉分离器至除尘器，其粉尘浓度较低，约为70g/m3左右。随着技术的发展与进步， 取消细粉分离器，含煤粉烟气经粗粉分离器后即直接至除尘器。此时，煤粉的浓度提高至300700g/m3，在除尘器空间内煤粉弥漫正处于燃爆范围内。而煤粉的浓度很细，比表面积大，粒度80m的占80%左右；水泥厂现又多采用烟煤，挥发性一般在10%30%，也均处于燃爆范围。此外由于煤磨属于烘干磨，烟气中有一定水份含量，露点一般在5055，易于结露。2、 设计（论文）主要研究的内容、预期目标（技术方案、路线）： 本设计为日产5000吨水泥熟料生产线生料立磨车间工艺设计，设计所要完成的工作包括： 1.进行生料配比 通过生料配比，优化个主要设备的工艺布置 2.物料平衡计算通过物料平衡计算得到各种原料，燃料，材料的需要量以及从原料进厂至成品出产各工序所需处理的物料量。依据这些数据可以进一步确定工厂的物料运输量，工艺设备选型以及堆场储库等设施的规模。因而物料平衡计算是水泥厂设计必不可少的计算内容之一，之主机平衡和储库平衡计算的基础和依据。 3.明确生料系统各主要设备的工艺布置与生产效能之间的关系生产车间工艺流程的选择，工艺设备与生产车间的工艺布置密切相关，因为工艺布置直接取决于所选定的工艺流程和设备。同时，工艺布置对工艺流程和设备又有很大的影响。本设计合理布置各主要设别，以优异的工艺布置投入生产，以连续生产的理念，延长使用寿命。 4.分析煤磨之间良好匹配的关系 5.生料均化系统的设计物料的均化包括原，燃料的预均化和生料及水泥的均化。生料化学成分的均化性，不仅直接影响熟料质量，而且随窑的质量，热耗，运转周期及窑的耐火材料消耗等都有较大影响，这些影响对于大型干法回转窑尤为敏感。通过对原料。生料采取有效的均化措施，以满足生料化学成分均匀的要求三、 设计（论文）的研究重点及难点： 进入21世纪后，作为传统产业的水泥行业，我国面临着金皮的结构调整和产业升级的重任，因而在政府的宏观政策导向下，我国的新型干法生产线如雨后春笋般发展起立，水泥生产也呈现阶梯增长。尽管目前我国的新型干法生产技术已经成熟，单因种种原因使已投产的新型预分解窑存在一些问题，久久不能达标达产，如果不引起重视，必影响效益 1.生料均化系统的不合理：如石灰石，煤，入窑生料质量波动较大，省掉预均化库与均化库；或者上一个建议的预均化库；或者预均化库容量小，造成投产后产品质量波动大 2.设备问题，包括身背的选型和各主要设备的工艺布置不合理 3.热耗问题：目前我国1000-2500t/d的预分解窑设计热耗指标一般在3135-3344j/kg,但实际上大部分厂达不到设计值，而世界先进水平是2926j/kg，差距明显。四、 设计（论文）研究方法及步骤（进度安排）：2013年10月-2013年11月中 确定课题题目，查阅资料，完成开题报告2013年11月-2013年12月底 设计计算，收集相关设备与设计资料2014年1月-2014年2月底 编写设计说明书初稿和设备初稿2014年3月-2014年4月底工艺布置设计，制图2013年5月10号 完善修正设计说明书与设备表，完成课题所需全部文件五、 进行设计（论文）所需条件：本设计所选用参考图书1 水泥厂工艺设计概论，中国建筑工业出版社2 水泥工艺学，沈成等编著，武汉工业大学出版社3 水泥厂工艺以设计手册，中国建筑工业出版社4 立窑水泥厂工艺设计手册，中国建筑工业出版社5 硅酸盐热工过程及设备，高等教育出版社6 机械立窑，中国矿业大学出版社在李坦平指导老师带领下以及学校各方面的支持湖南工学院毕业设计(论文)工作进度检查表题目日产5000吨水泥熟料生产线生料立磨车间工艺设计学生姓名刘磊班级学号10701540116专业无机非金属材料指导教师填写学生开题情况学生调研及查阅文献情况毕业设计（论文）原计划有无调整学生是否按计划执行工作进度学生是否能独立完成工作任务学生的英文翻译情况学生每周接受指导的次数及时间毕业设计（论文）过程检查记录情况学生的工作态度在相应选项划“”认真一般较差尚存在的问题及采取的措施（从教务系统中打印6次指导记录）：指导教师签字： 年 月 日学院意见： 负责人签字：年 月 日湖南工学院2014届毕业设计（论文）指导教师评阅表 学院： 材料与化学工程学院 专业：无机非金属材料 学生姓名刘磊学 号10701540116班 级1001专 业无机非金属材料指导教师姓名课题名称日产5000吨水泥熟料生产线生料立磨车间工艺设计评语：（包括以下方面，学习态度、工作量完成情况、材料的完整性和规范性；检索和利用文献能力、计算机应用能力；学术水平或设计水平、综合运用知识能力和创新能力；）是否同意参加答辩：是 否指导教师评定成绩分值：指导教师签字： 年 月 日湖南工学院毕业设计（论文）评阅评语表题目日产5000吨水泥熟料生产线生料立磨车间工艺设计学生姓名刘磊班级学号10701540116专业无机非金属材料评阅教师姓名职称工作单位评分内容具 体 要 求总分评分开题情况调研论证能独立查阅文献资料及从事其他形式的调研，能较好地理解课题任务并提出实施方案，有分析整理各类信息并从中获取新知识的能力。10外文翻译摘要及外文资料翻译准确，文字流畅，符合规定内容及字数要求。10设计质量论证、分析、设计、计算、结构、建模、实验正确合理。35创新工作中有创新意识，有重大改进或独特见解，有一定实用价值。10撰写质量结构严谨，文字通顺，用语符合技术规范，图表清楚，书写格式规范，符合规定字数要求。15综合能力能综合运用所学知识和技能发现与解决实际问题。20总评分评阅教师评阅意见评阅成绩总评分20%评阅教师签名日期湖南工学院毕业设计（论文）答辩资格审查表题 目日产5000吨水泥熟料生产线生料立磨车间工艺设计学生姓名刘磊学 号10701540116专 业无机非金属材料指导教师内容综述（对毕业设计或论文的研究步骤和方法、主要内容及创新之处进行综述，提出答辩申请）： 申请人签名： 日期：资 格 审 查 项 目是否01工作量是否达到所规定要求02文档资料是否齐全（任务书、开题报告、外文资料翻译、定稿论文及其相关附件资料等）03是否完成任务书规定的任务04完成的成果是否达到验收要求05是否剽窃他人成果或者直接照抄他人设计（论文）指导教师签名： 毕业设计（论文）答辩资格审查小组意见：符合答辩资格，同意答辩 不符合答辩资格，不同意答辩审查小组成员签名： 年 月 日注：此表中内容综述由学生填写，资格审查项目由指导教师填写。湖南工学院2014届毕业设计（论文）答辩及最终成绩评定表 学院： 材料与化学工程学院 专业：无机非金属材料学生姓名刘磊学号10701540116班级1001答辩日期课题名称日产5000吨水泥熟料生产线生料立磨车间工艺设计指导教师成 绩 评 定分值评 定小计教师1教师2教师3教师4教师5课题介绍思路清晰，语言表达准确，概念清楚，论点正确，实验方法科学，分析归纳合理，结论严谨，设计（论文）有应用价值。30答辩表现 思维敏捷,回答问题有理论根据，基本概念清楚，主要问题回答准确大、深入,知识面宽。必答题40自由提问30合 计100答 辩 评 分分值：答辩小组长签名：答辩成绩a： 20指导教师评分分值：指导教师评定成绩b： 60评阅教师评分分值：评阅教师评定成绩c： 20最终评定成绩： 分数： 等级：答辩委员会主任签名： 年 月 日说明：最终评定成绩a+b+c，三个成绩的百分比由各学院自己确定，但应控制在给定标准的10左右。日产5000吨水泥熟料生产线生料立磨车间工艺设计摘 要 本设计任务是设计日产熟料5000吨的水泥厂。设计过程经过厂址的选择、全厂的布局、窑的选型、物料的平衡计算、各个车间工艺设计及主机选型、物料的储存和预均化、生料粉磨车间设计。 生料采用预化库储存，新型干法水泥生产技术，原料和燃料均采用预均化，粉磨采用立磨，烧成采用预分解窑并考虑了余热发电，出厂以散装为主，袋装为辅。 关键字：水泥 新型干法生产 生料粉磨 立磨Nissan 5000 tons of cement clinker production line of raw materials vertical grinding workshop process designABSTRACTThis design task is to design nissan 5000 tons of cement clinker. Design process by selecting the site of factory, factory layout, kiln type selection, material balance calculation, each workshop process design and host selection, material storage and homogenization, raw meal grinding workshop design.Raw materials adopt advance library storage, NSP cement production technology, raw materials and fuel adopt advance homogenization, grinding, most of them adopt vertical mill with precalcining kiln firing and considering the waste heat power generation, the factory is given priority to with bulk, bagged is complementary Key words: cement NSP production raw meal grinding Vertical mill vertical mill vertical mill 第一部分：总体设计1 新型干法水泥生产的简述1.1新型干法水泥生产的特点 新型干法水泥生产的特点主要表现在以下及反面一 生料制备过程现代化 生料制备全过程广泛采用现代均化技术，使矿山的开采，原料的预均化、原料配料及粉磨、生料均化四个关键环节，相互衔接，形成生料制备全过程均化控制保证体系，迎合窑外分解技术，以及生产大型化对生料品质的严格要求。二 设备高效 悬浮预热、预分解窑技术从根本上改变了物料预热、分解过程的传热状态，传热、传质迅速，大同度提高了热效率和生产效率。操作基本自动化，单位容积产量达 110 270kg /m2，劳动生产率可高达 1000 4000t/ 年人。 三 装备的大型化 装备大型化,单机生产能力大，使单机产量大幅度提高，这样不仅减化了生产流程，减少了占地面积，也更便于管理和实现自动化，有利于降低生产成本和提高劳动生产率。四 环保 低耗 采用高效多功能挤压粉磨、新型粉体输送装置大大节约了粉磨和输送能耗；悬浮预热及预分解技术改变传统回转窑内物料堆积态的预热和分解方法，熟料的煅烧所需要的能耗下降。为“清洁生产”和广泛利用废渣、废料、再生燃料及降解有害危险废弃物创造了有利条件。 五 生产控制自动化 新型干法水泥的生产过程环节多、连续性强，许多工序都是联合操作、相互影响、相互制约。对生产过程的自动控制具有反映灵敏、控制及时、调整精确等特点，是保证现代化连续性生产安全稳定运行所必不可少的工具，生产得规模越大，连续性越强，于生产稳定性的要求越高，实现生产自动化的必要性也越明显。六 采用新型耐热、耐磨、耐火材料 新型干法水泥生产是以悬浮预热器和窑外分解技术为核心，把现代科学技术如原料预均化、生料均化、烘干粉磨、耐磨、耐火材料以及计算机、自控技术等等，广泛应用于水泥生产的全过程，使水泥生产具有高效、优质、低耗、符合环保要求及大型化、自动化等特征的现代水泥生产方法。1.2 新型干法水泥生产的发展 新型干法水泥生产技术是20世纪50年代发展起来，到目前为止，日本、德国等发达国家，以悬浮预热和预分解为核心的新型干法水泥熟料生产设备率占95%，我国第一套悬浮预热和预分解窑1976年投产。该技术优点：传热迅速，热效率高，单位容积较湿法水泥产量大，热耗低。发展阶段：第一阶段，20世纪50年代-70年代初，是悬浮预热技术诞生和发展阶段。第二阶段，20世纪70年代初期，是预分解技术诞生和发展阶段。 一 新型干法技术的发展，使水泥生产装备的单机能力和性能的可靠性大大提高，而设备的大型化又是实现先进工艺技术的手段和途径。目前世界上已有日产1000012000t的水泥熟料生产线和600t/h以上的生料磨，大型的现代化水泥生产线和生产企业，大大提高了水泥生产效率，降低了生产成本。 二 高效低压损预热器，理想流场的预分解炉，超短窑应用，三通道燃烧器，可控流第三代篦冷机，中低温余热发电，无烟煤资源利用，立磨、辊压机、辊筒磨终粉系统代替传统球磨，高效选粉机使用，机械输送取代气力输送，变频调速代替风门开度等等，在水泥工业生产中推广与应用。进入90年代以来，立磨及辊压机技术得到进一步发展 三 计算机控制技术、高速通讯技术、图形动态显示技术的飞速发展，为生产过程实现自动化操作管理提供了方便；DCS集散控制技术，QCS生料质量管理控制系统，回转窑模糊逻辑控制系统，磨机负荷控制系统，窑筒体温度检测系统等得到广泛应用。劳动定员大大地减少。 四 对水泥工业生产中产生的粉尘和有害气体的排放标准要求将更加严格，粉尘收集设备的效率可达到99.9%以上，排放量小于0.01%；而有害气体的排放标准在发展中国家要求小于100mg/Bm3，在发达国家已达到了50mg/Bm3。 虽然我国的新型干法水泥生产技术已达到国际较先进水平,但就整体上来看,还是存在很大的差距。要想使这一技术取得更大的进步,赶超发达国家的先进水平,就必须做到在努力提高新型干法生产的水泥所占的比例的同时,继续加强技术研发和信息化建设,鼓励企业自主创新,引进新技术,做好人才培养,不断推行优化设计。2 配料方案的确定2.1熟料率值的确定水泥熟料是一种多矿物集合体，而这些矿物是由四种主要氧化物化合而成。因此，在生产控制过程中，不仅要控制熟料氧化物的含量，而且还应控制各氧化物之间的比例，即率值。这样，便可以方便的表示化学成分和矿物之间的关系，明确的表示出对水泥熟料的性能和煅烧的影响。因此在生产中，常用率值作为生产控制的一种指标。目前我国采用的是石灰饱和系数KH、硅率SM和铝率IM三个率值。KH硅率和氧化物之间关系的数学式是：SM铝率的表达式是：IM确定KH=0.800.88，SM=1.92.3，IM=1.01.42.2熟料热耗的确定 水泥厂中影响熟料热耗的因素很多，国内系统热耗较高的主要原因是：结皮堵塞现象严重，还有设备故障比较频繁，从而导致窑的运转率不高。而国外水泥厂家通过采用低阻高效的多级预热系统，以及新型篦式冷却机和多通道喷煤管等先进工艺，降低了水泥生产的熟料热耗。 以上两个表可以看出，熟料烧成过程所消耗的烧成热耗与煅烧全过程有关，除涉及到原料、燃料性质和回转窑（包括分解窑）外、还与废气回收装置有关（各类预热器和余热锅炉、余热烘干等）和熟料余热回收装置（各类冷却机）等有关。结合水泥厂设计概论的相关要求后，综合考虑确定热耗为3100kJ/kg。根据新型干法水泥厂工艺设计手册，见表2-1及表2-2.表 2-1 国内部分预分解窑的规格和特性 厂名设计能力 （t/d）设计热耗（kJ/kg熟料）回转窑规格（m）分解炉型式分解炉规格（m）冀东水泥厂400033084.774NSF8.211.6宁国水泥厂400034294.775MFC616.5表 2-2 国内部分预分解窑的规格和特性窑型熟料烧成热耗窑型熟料烧成热耗kJ/kg熟料Kg熟料kJ/kg熟料Kg熟料湿法长窑干法长窑50005900460050001200140011001200旋风预热器窑预分解窑33003600310033001808507407802.3矿渣、石膏加入量的确定 矿渣的作用：矿渣是一种具有潜在水硬活性的材料，已成为水泥工业活性混合材的重要原料。具有扩大水泥品种，改进水泥性能，调节水泥标号，增加水泥产量，改善水泥安定性能等性能。 石膏的作用：一般水泥熟料磨成细粉后与水相遇会很快凝结，无法施工。掺加适量的石膏不仅可调节凝结时间，还能提高水泥的早期强度，降低干缩变形，改善耐蚀性，抗渗性，抗冻性等一系列性能。 混合材的活性较高时，可以适当增加混合材掺加量。熟料的标号越高，要求混合材含量就越多；反之则越少。水泥标号不同，强度的等级也不同，从而掺入的矿渣不同。水泥粉磨细度不同，比表面积不同，水泥的强度相应也有所差别，从而要求掺入的矿渣量也不同。根据国家标准GB1752007，普通硅酸盐水泥掺加活性混合材不得超过15%，其中允许用不超过5%的窑灰或不超过10%的非活性混合材代替。综合考虑煤灰的加入和矿渣活性混合材等问题，确定矿渣的加入量为8%。 我国生产的普通水泥，其石膏掺量一般波动于SO3含量为1.5%2.5%间。石膏中SO3含量为43.77%，由此算出石膏的掺量为3.4%5.7%，本设计的石膏的加入量为5%。3 物料平衡的计算3.1 配料计算3.1.1原料及燃料化学成分1. 原料化学成分表3-1 原料化学成分分析原料LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3W石灰石39.583.331.430.6951.301.212.00粘 土5.4366.3615.417.112.342.7210.00铁 粉2.4536.122.7254.030.728.00煤 灰65.9221.473.902.661.436.00矿 渣38.587.621.2543.466.0820.00石 膏14.943.480.250.1434.880.7643.772.00 2燃料表3-2 煤的工业分析（%）Fc.arV.arA.arMarQnet.ar46. 5723.3227.892.2222727(kJ/kg)表3-3 煤的元素分析（%）CarHarOarNarSarAarMar合计57.905.504.711.550.2327.892.22100.00表3-4 煤的工业分析应用基水分 /%应用基低位热值/ kJ/kg烧成用煤7.4622727烘干用煤5.46214683生产损失： 表3-5 原材料生产损失名称石膏矿渣生料水泥生产损失/38533.1.2煤灰掺入量的确定 参考表2-1及表2-2的数据并结合水泥工艺厂设计概论的相关要求，综合考虑后，确定本设计的熟料热耗q=3100kJ/kg熟料 根据公式求得： =3.80% 式中：熟料中煤灰掺入量，%； q单位熟料热耗，kJ/kg熟料； 煤的应用基灰分含量，%； S煤灰沉落率，%，对于立窑和有完善除尘设备的回转窑可取100%；煤的应用基低位热值，kJ/kg干煤。煤灰掺入量3.80%，则灼烧生料配合比为100%-3.80%=96.20%。3.1.3计算干燥原料的配合比设定干燥物料的配合比为：石灰石82.00%、粘土14.00%、铁粉4.00%，以此计算生料的化学成分，如表3-1所示。表3-6 生料的化学成分原料配合比烧失量氧化硅氧化铝氧化铁氧化钙水粘 土14.000.769.292.161.000.331.40石灰石82.0032.462.731.170.5742.071.64铁 粉4.000.101.440.102.160.020.32生 料10033.3213.463.433.7342.423.36灼烧生料20.195.145.5963.62煤灰掺入量3.80%，则灼烧生料配合比为96.20%。按此计算的熟料的化学成分，如表3-2所示。表 3-7 熟料的化学成分 名 称配合比氧化硅氧化铝氧化铁氧化钙灼烧生料96.2019.424.945.3861.20煤 灰3.802.500.820.150.10熟 料10021.925.765.5361.30则熟料的率值计算如下：0.81 计算的率值KH=0.81，SM=1.94,IM=1.04在设计的范围之内，所以配比合适 3.1.4 计算湿物料的配合比 原料的水分为：石灰石为2%，粘土为10%，铁粉为8%则湿原料质量配合比为：湿石灰石=湿粘土=铁粉=将上述质量比换算成百分比：湿石灰石= 湿粘土= 铁粉= 3.2 物料平衡3.2.1工厂生产能力窑的台数的计算： 本设计采用周平衡法计算，参照冀东水泥厂，选用4.774m的回转窑，台时产量为208.33 t/台h，本设计标定产量为209t/台h。 式中 n窑的台数； Qd 要求的熟料日产量（t/d） Qh,l所选窑的标定台时产量t/(台h) 故本设计选用4.774m窑一台。熟料周产量Qw=168 Qh =168209=35112 (t/周)3.2.2原料消耗定额（1）考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料理论消耗量：=1.44（t/t熟料） 式中 KT干生料理论消耗量（t/t熟料）； l干生料的烧失量（%）； s煤灰掺入量，以熟料百分数表示（%）。（2）考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料消耗定额：=（t/t熟料） 式中： K生干生料消耗定额（t/t熟料）； P生生料的生产损失（%）。（3）各种干原料消耗定额：K原=K生x式中： K原各种干原料的消耗定额（t/t熟料）；K生干生料消耗定额（t/t熟料）；x干生料中该原料的配合比（%）。K石灰石=K生x石灰石=1.520.82=1.25（t/t熟料）K粘土=K生x粘土=1.520.14=0.21（t/t熟料）K铁粉=K生x铁粉=1.520.04=0.06（t/t熟料）(4) 干石膏消耗定额：Kd=（kg/kg熟料）式中： Kd干石膏的消耗定额（kg/kg熟料）；Pd石膏的生产损失（%）。(5)干矿渣消耗定额：Ke=（kg/kg熟料）式中： Ke干矿渣的消耗定额（kg/kg熟料）； Pe矿渣的生产损失（%）。(6)烧成用干煤消耗定额： Q=(Q+25W) =(22727+257.46) =24760.64kJ/kg干煤Kf1=0.13（kg/kg熟料）式中： Kf1烧成用干煤消耗定额（kg/kg熟料）；q熟料烧成热耗（kg/kg熟料）；干煤低位热值（kg/kg熟料）；Pf煤的生产损失（%），一般取3%；Q煤的应用基低位发热量（kg/kg熟料）；W煤的水分。(7)湿物料消耗定额： K湿= =1.58（t/t熟料）式中： W0物料天然含水量（%）； K湿石灰石=1.28（t/t熟料） K湿粘土=0.23 （t/t熟料） K铁粉=0.07（t/t熟料） K湿d=0.06（t/t熟料） K湿e=0.13（t/t熟料） K f1湿煤=0.14（t/t熟料） K 生料=1.58（t/t熟料）(8)物料平衡表表3-8 物料平衡表消耗定额t/t熟料物料平衡表(t)干料含天然水分料干料含天然水分料小时日周小时日周石灰石1.251.28 261.25 6270.00 43890.00 267.52 6420.4844943.36粘土0.21 0.2343.89 1053.367373.5248.071153.688075.76铁粉0.060.07 12.54300.962106.7214.63 351.122457.84生料1.52 1.58 317.687624.3253370.24330.227925.2855476.96熟料209.005016.0035112.00无水石膏0.06 0.0612.54 300.962106.7212.54300.962106.72矿渣0.10 0.13 20.96501.63511.227.17652.054564.56水泥228.225477.2438340.69烧成用煤0.13 0.1427.17 652.054564.5629.26702.244915.684. 全厂工艺流程的确定4.1物料的储存与均化4.1.1物料的预均化的确定 水泥生料化学成分的均齐性，不仅影响熟料的质量，而且对窑的产量、热耗、运转周期及窑的耐火材料消耗等都有较大的影响。这些影响对大型干法回转窑尤其敏感。由于水泥生料是以天然矿物做原料配置而成，随着矿山开采及开采地段的不同，原料成分波动在所难免。另一方面，由于水泥厂规模趋向大型化以及水泥其它工业发展，对石灰石的需求量日益增长，从而是石灰石高品位的原料不能满足生产的需求，势必要采用高低品位矿石搭配或由数个矿山的矿石搭配的方法，以充分利用矿山资源。因此生产中对原料、生料采用有效的均化措施，以满足生料化学成分均齐性的要求。现在大多数水泥厂尤其是新厂采用的是矩形预均化堆场，故本厂石灰石、煤采用的预均化堆场是矩形。4.1.2物料破碎 石灰石破碎系统有以下几种形式：一段破碎系统，石灰石只经过一次破碎即达到入磨粒度要求的为一段破碎系统。二段破碎系统，对规模较大，石矿提供的块度也大，对选择一段破碎工艺有困难时，可用二段破碎工艺。 近十多年来，石灰石破碎流程和设备主要有下列几方面的发展：破碎机设备移动化：发展移动式破碎机并设置在矿山，破碎机可随开采地段而推移，碎石用胶带输送机输送至工厂，为节省能源和提高劳动生产率创造了条件。破碎设备大型化：大规格的破碎机，为提高破碎机的生产能力和放宽矿山开采块度创造了条件。破碎流程单段化：发展高效能、大破碎比的破碎机，如反击锤式破碎机等，为实现单段破碎创造了条件。破碎设备多功能化：某些国家发展破碎兼烘干的流程，使物料的破碎和烘干结合起来，为解决粘湿物料的破碎创造了条件。 本设计石灰石破碎采用一段破碎系统，单转子反击破碎机，反击式破碎机结构简单，工作时无显著的不平衡振动，对物料进行选择性破碎，料块自击粉碎强烈，因此粉碎效率高，生产能力大，电耗低，磨损少，产品粒度均匀，综合考虑选择单转子反击式破碎机。水泥厂使用的煤经常含有大块，最大块度可达200-300mm，煤的破碎多采用锤式破碎机，也可以采用反击式破碎机。石膏进厂的最大块度一般在300mm左右，石膏的破碎常用颚式破碎机。4.1.3生料的制备系统 生料制备系统目前按设备分为立磨和球磨。辊磨机又称立式磨。它适用于粉磨软质或中等硬度的物料，当磨机内通入热空气时，物料同时得到烘干和粉磨。 与球磨机比较，球磨机是借助于介质对物料的冲击及磨剥作用而实现粉碎的。磨内介质与物料相遇的机会远少于介质本身相遇的机会，故绝大部分能量消耗于彼此的冲撞之中。因此在粉磨过程中，磨机消耗大量无用功，决定了其粉磨效率极低。 辊磨机的粉磨作用，是基于沉重的磨辊对物料层的滚压作用而实现的。对经过滚压的物料再次加以滚压时，可进一步实现相当有效的粉磨。辊磨机带有空气分级装置（即分离机），粉磨物料从磨盘边缘溢出，由于磨盘的惯性离心力和高速气流作用，使物料扬起进行初分级，粗粉返回磨盘再粉磨，这种连续循环的粉磨是很有效的，可得到所需的细度而不发生结块现象。同时，喂入物料在研磨室停留时间短，因而料床实际上不存在以磨细的物料，磨机没有多余负荷以及结块形成的威胁。 立磨的优点:（1） 电耗低 辊磨机采用滚压料层的方式粉磨物料，同时本身带有选粉装置，能及时排除细粉，避免了过粉碎现象，因而粉磨效率高，节能效果非常显著。（2） 烘干能力大 辊磨机采用气体作为烘干和输送物料的介质，因此特别适于烘干兼粉磨作业。可充分利用预热器和煅烧窑排出得低温废气。（3） 入磨粒度较大 辊磨机的入磨粒度可达磨辊直径的5%左右，一般在50-150mm之间。相对的可省去二级破碎设备。 （4）产品粒度均齐，调整产品细度和成分容易，便于自动控制 由于辊磨机粉磨与选粉均在同一机壳内进行，产品粒度均齐。而且，调节分离器转子转速或导风叶开度，能够很快得到需要的产品细度，对生产不同细度的产品很有利。物料在磨内停留时间很短，易于自动控制配料和调整产品的化学成分，从粉磨一种物料到粉磨另一种物料，仅需几分钟即可实现。 （5）工艺流程简单，占地面积小 在辊磨机内可完成粉磨、烘干、分级和输送等多项作业，不需要外加提升机、选粉机和烘干机等设备。所以工艺流程简单、布局紧凑，需要的建筑面积小，基建投资低。 （6）噪音低，扬尘少，操作维修方便 辊磨机在结构上能防止磨盘和磨辊接触，故与运转平稳，震动小，噪音小。辊磨机采用整体密封，漏风小。由于系统简单，扬尘点少，而且一般采用负压操作，环境清洁。 （7）辊磨机的磨损件少，主要是辊子衬套和磨盘衬套，更换方便，仅数小时即可完毕。本设计采用立磨外循环系统。采用外循环立磨可以保证磨内有足够得物料，形成符合要求得料层厚度，从而保护立磨墨辊，提高立磨得使用寿命。水泥粉磨工艺流程总的来说可以分为开路流程和闭路流程两种，其中闭路系统又可分为多种不同的子类。在水泥粉磨中，开路系统主要应用在管磨机上，广泛使用高细管磨机。由于开路系统中往往过分磨现象严重，且水泥温度超标的问题，因而从节能的角度考虑，闭路系统受到推崇。在目前的流程组合上，总的来说，人们一方面希望得到简单的工艺流程，但是由于简单的流程又不能最大可能地降低单位成本和提高产品质量，因而人们往往不得不在简化流程和提高效益中寻求最佳的平衡。这也形成了目前粉磨系统发展的两个方面：一是寻求单一的粉磨设备以尽可能地简化流程，节省投资，并在此基础上降低粉磨能耗，如各类高细磨的开发以及发展立磨、辊压机终粉磨系统；二是在现有的粉磨设备的基础上开发出能够尽可能降低粉磨能耗的粉磨流程，如各种预粉磨、联合粉磨系统。本设计采用4.515.11m球磨机，水泥粉磨系统示意图见图4-1。 图4-1水泥粉磨系统示意图4.1.4生料粉均化系统 在水泥生产过程中，均化是保证物料成分均齐、稳定，达到配料方案的要求，进而保证产品质量的重要手段。因此，生料的均化在水泥生产的全过程中是很重要的。随着工程对水泥质量和强度提出了较高的要求，一系列物料均化技术的出现，大宗物料的成分均齐和稳定成为可能，水泥生产工艺线的大型化才有了强化的物料处理技术支撑，现代干法水泥生产技术亦得到了快速发展。因此，均化工艺是现代水泥生产工艺过程中必不可少的技术环节。生料的均化有间歇均化系统和连续均化系统。连续均化系统具有流程简单、操作管理方便和便于自动控制等优点；而间歇均化系统的均化效果则较好。选择何种均化系统主要取决于出磨生料成分的波动情况、工厂的规模、自动控制的水平及对入窑生料质量的要求，并综合考虑生料制备系统其他均化环节的合理匹配。生料磨出料均化周期是生料均化系统选择的重要依据之一。一般来说，当出磨生料成分波动不大，特别是设有预均化堆场的工厂，计测和控制水平较高时，磨机出料均化周期较短，则可采用连续均化系统。当出磨生料成分波动较大，计测和控制水平不高时，磨机出料均化周期较长，则采用间歇均化系统10。本设计生料均化系统采用连续均化系统。4.1.5 熟料烧成系统的确定目前水泥烧成设备主要有回转窑和立窑两大类，立窑为干法生产，回转窑则按其生料制备方法又分为湿法生产与干法生产两种。湿法窑有湿法长窑及带料浆蒸发机窑；干法窑有中空干法长窑及立波尔窑、带预热锅炉发电窑、旋风预热窑、立筒预热窑及预分解窑等短窑。从世界水泥工业发展趋势看，干法中空窑和湿法长窑由于单机产量低、热耗高；立波尔窑及料浆蒸发机窑则有本身结构复杂，操作维修要求高，扬尘大等缺点，其单机产量虽较高，而熟料质量却不如湿法窑；余热锅炉发电窑则由于窑的生产和发电机组的运行相互牵制，有时会形成恶性循环，因而使这些窑型在世界水泥工业中所占的比重日益减少。更由于世界性的能源日趋紧张，代之而起的是新型干法悬浮预热器窑和预分解窑。我国近年来已明确优先发展新型干法窑生产，除个别特殊情况可选用湿法窑外，新建大型厂多采用悬浮预热窑及预分解窑，而小型厂则可采用立筒预热器窑及机械化立窑，不允许再建设没有余热利用装置的中空干法窑。现有的湿法长窑及其它类型的老式干法窑，在条件具备时亦将陆续改造为新型干法窑。熟料烧成系统是水泥生产过程的中心环节，也是消耗大量燃料的工序。它包括窑、预热器、冷却机、喂料系统以及其它附属设备等。因此，选择烧成系统应该综合考虑原料燃料情况、产品质量要求、工厂规模、建厂的具体条件以及不同的烧成系统的特点。因此，综合考虑，本次设计采用预分解窑，预分解技术的特点是在预热器和窑之间增设分解炉，在分解炉中加入占总用量5060%的燃料，使燃料燃烧的过程与生料的预热和分解过程，在悬浮状态或沸腾状态下迅速地进行，入窑的生料分解率可达90%左右，因此窑的热负荷大为减轻，而产量却成倍增长。熟料烧成系统示意图见图4-2。图4-2 熟料烧成系统示意图 4.1.6包装与散装系统水泥库的圆库型式较多，主要区别在于库低的形状不同。水泥厂采用圆库储存物料时，圆库的直径规格不宜太多，采用库群布置时，库的高度和直径尽可能的统一。水泥发运系统包括水泥散装系统和水泥包装系统。水泥散装是水泥供应和运输方面的重大改革，是发展水泥生产、厉行增产节约的重大措施，也是水泥发运系统的发展方向。在选择水泥发运系统时，应尽量考虑采用水泥散装。目前水泥包装机可分为两大类，一类是固定式包装机，另一类是回转式包装机。我国国定式包装机有单嘴、二嘴、四嘴。其包装能力分别为1520、30、60t/h。这类包装机劳动条件差，粉尘浓度大，
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