熟料新型干法水泥生产线制成车间工艺设计

洛阳理工学院毕业设计（论文）乐山金川 4700 t/d熟料新型干法水泥生产线制成车间工艺设计PO42.5R；PC32.5摘 要本设计详细地论述了日产4700t/d熟料新型干法水泥厂整个生产工艺流程，生产PO42.5R；PC32.5水泥。根据产品要求进行熟料矿物组成设计和配料计算；完成了物料平衡、主机平衡及储库这三大平衡计算，由物料平衡确定主机选型以及由储库平衡来确定堆场、堆棚和圆库的规格。重点设计放在制成车间采用国内应用较多的联合粉磨系统。根据设计要求进行重点车间工艺计算和主要设备选型，合理安排车间工艺布置。同时还编写了全厂生产工艺流程概述和全厂生产质量控制系统及说明。全厂引进国内外先进设备，使水泥的整个生产工艺流程顺畅，简洁，能适应现代水泥企业发展趋势。关键词：水泥生产线；制成车间；工艺设计；4700 t/d；新型干法Process Design on Made From the Workshop of 4700 t/d Clinker NSP Cement Production Line of LeShan JinChuan - PO42.5R；PC32.5ABSTRACTThis design introduces the technological process of Portland cement produced by dry method amply and its daily clinker production is 5000 ton.which produce three types cement of PO42.5R, PC32.5. According to the output required in the project, we need to design composition of clinker mineral and do the burden calculation, aslo complete the three major balancing calculation of materiel,mainframe and warehouse, we decide to type of mainframe and Specification of warehouse according to the balance of materiel, warehouse. The system of burning charge end which used Made from the workshop Combined grinding system adopts domestic is widely applied.According to the requirement of design, we complete the technological calculation of key workshop and decide to type of main equipment,reasonable arrange the layout of workshop process.meanwhile we write the outline of the whole factory of the technological process and the quality control system of whole plant production and explanation The equipments of the whole factory fetched in advanced both home and abroad, so as to the entire technological process of cement manufacture unhindered and succinctnessly.KEY WORDS：Cement production line；Made from the workshop；Process design；4700t/d；NSP6目 录前言1第1章 设计概述31.1水泥生产线设计特点31.2设计方案31.2.1题目31.2.2水泥品种31.2.3设计规模41.2.4生产方法41.3原始资料41.3.1原燃材料化学成分41.3.2煤的工业分析41.3.3其它41.4设计内容41.5设计原则51.5.1工厂总平面布置基本原则51.5.2工厂工艺设计基本原则5第2章 配料计算72.1配料方案72.1.1熟料率值的确定72.1.2熟料热耗的确定82.2配料计算82.2.1煤灰掺入量92.2.2要求的熟料化学成分92.2.3干生料配合比92.2.4熟料化学成分和率值的核算102.2.5湿原料配合比11第3章 物料平衡133.1回转窑规格计算133.2窑的台时产量标定143.3烧成系统生产能力153.4原燃材料消耗定额153.4.1生料消耗定额153.4.2干石膏和干混合材消耗定额163.5全厂物料平衡表17第4章 主机平衡194.1主机小时产量194.2 主机设备选型204.2.1石灰石破碎机204.2.2生料磨214.2.3回转窑224.2.4煤磨234.2.5水泥磨机244.2.6包装机264.3全厂主机平衡表27第5章 储库平衡285.1 物料的储存285.1.1物料储存量295.1.2堆棚和堆场的计算公式295.2堆场和堆棚的计算295.2.1石灰石预均化堆场295.2.2辅助原料预均化堆场305.2.3原煤堆场315.3储库的计算315.3.1石膏储库315.3.2混合材储库325.3.3生料均化库325.3.4熟料库335.3.5水泥库335.4全厂储库平衡表33第6章 全厂工艺流程概述356.1生料制备356.1.1石灰石破碎及输送356.1.2石灰石预均化356.1.3砂岩破碎及输送356.1.4铅锌渣破碎及输送356.1.5辅助原料预均化356.1.6原料配料站356.1.7原料粉磨与废气处理356.2熟料煅烧366.2.1生料均化及生料入窑366.2.2熟料烧成系统366.3煤粉制备366.3.1原煤破碎及原煤预均化输送366.3.2煤粉制备366.4水泥制成376.4.1水泥辅料预均化堆场及输送376.4.2水泥配料站376.4.3水泥粉磨及输送376.4.4水泥储存376.5水泥包装及发送376.5.1水泥包装376.5.2水泥汽车、火车散装376.6其它386.6.1空压机站386.6.2中央化验室386.6.3中央控制室38第7章 水泥制成车间工艺设计397.1水泥的制成397.2制成车间主要设备选型407.2.1辊压机选型407.2.2水泥磨选型407.2.3确定系统中其它主机设备规格42结论48谢 辞49参考文献50 前言水泥是建筑工业三大基本材料之一，广泛用于民用、工业、农业、水利、交通和军事等工程，是国民经济建设中不可缺少的建筑材料。水泥熟料烧成设备有回转窑和立窑两大类。立窑为半干法生产，多用于小型生产。回转窑按其生料制备方法又可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、带余热锅炉发电窑、旋风预热器窑、立筒预热器窑及预分解窑等短窑。从世界水泥工业发展趋势看，干法中空要及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要的生产和发电机组的运行互相牵制，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。新型干法水泥生产技术的出现，彻底改变了水泥生产技术的格局和发展进程，它采用现代化新型水泥生产工艺和装备，逐步取代了立窑生产技术、湿法窑生产技术、干法中孔窑生产技术以及半干法生产技术，从而把水泥工业生产推向一个新的阶段。经过多年的发展，我国水泥工业发展取得了很大成绩，产量已多年位居世界第一，保障了国民经济发展的需要。但是当前，我国水泥工业结构性矛盾仍十分突出，主要表现是经营粗放，生产集中和劳动生产率均比较低，资源和能源消耗高，环境污染比较严重，特别是立窑、湿法窑、干法中空窑等落后技术装备还占相当比重，可持续发展面临严峻挑战。按照科学发展观和走新型工业化道路的要求，为大力推进水泥工业结构调整和产业升级，引导水泥工业持续、稳定、健康地发展，实现水泥工业现代化，制定一系列水泥工业产业政策目标。我国近年来已明确优先发展新型干法窑，除个别特殊情况可选用湿法窑外，新建大中型厂多采用悬浮预热器窑及预分解窑，而小型厂则可采用立筒预热器窑及机械化立窑，不允许再建造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。本设计为4700t/d熟料水泥厂设计重点车间：制成车间，粉磨系统采用联合粉磨系统。在该系统中，辊压机与V型选粉机组成一个圈流系统，其工艺过程为：来自配料站的物料以及出辊压机的物料由循环斗提和上料皮带送至V型选粉机，选出的细粉经过旋风筒分离后进入水泥磨，而粗粉回稳流仓，经辊压机粉磨后经出料皮带进入循环斗提，然后重复上述过程。出旋风筒的含尘气体一部分在循环风机、V型选粉机和旋风筒中循环；一部分作为O-Sepa选粉机的一次风。水泥磨与O-Sepa选粉机组成另一个圈流系统，其工艺过程为：经旋风筒分离的细粉和O-Sepa选粉机分离的粗粉进入球磨机进行粉磨，出磨水泥经出磨斜槽、出磨斗提和输送斜槽送至O-Sepa选粉机，选出的粗粉重新入磨；出选粉机的含尘气体经系统袋式收尘器净化后排入空气，收下的细粉即为水泥成品。出磨含尘气体经磨尾袋收尘器净化后排入空气，而收下的物料同出磨水泥一起被送入选粉机。本设计粉磨系统采用联合粉磨系统，根据辊压机对粉磨进行改造时，不但可以大幅度降低水泥粉磨电耗，而且可以增加原有粉磨系统产量，符合生产实际情况，因而在国内外有广泛的应用。第1章 设计概述1.1水泥生产线设计特点（1）水泥工业需用大量矿产原料（如石灰石）等，因此水泥厂大都自行开采矿山，并靠近矿源建厂。（2）产品（水泥）、燃料（煤）等物料运输量大，且价格低，因此必然有良好的交通条件。（3）水泥工业能耗较大，燃料消耗和电耗较多，因此，在水泥厂设计中要注意确保能源供应，并充分重视节约能源的问题。（4）水泥厂采用的主机多属重型设备，重量大，建构筑物荷重也大，因此一般要求在工程地质条件良好的场地建厂。（5）水泥厂设备种类多，布置复杂，因此工艺布置应同土建设计紧密结合。（6）水泥厂用水量大，且用水无卫生要求，因此一般水泥厂多建在远离城市的地方，且自备水源。（7）水泥厂存在粉尘和噪音两大污染，因此设计时必须考虑除尘和降低噪音污染等问题，尽量搞好厂区绿化。（8）从发展来看，水泥工业的发展逐渐向大型化和自动化，因此在设计时，应尽量采用新技术、新方案，并要重点考虑节约能源。从水泥厂的整个设计来说，工艺专业是主体，它的主要任务是确定工艺流顺畅，进行工艺设备的选型和布置。但工厂设计是各专业共同完成的一个整体。因此工艺设计与其它专业的设计有着密切的联系，特别是工艺布置和土建的关系更密切。生产设备的布置直接影响到建筑物的结构型式和尺寸。因此，工艺人员只有与其他人员相互配合，共同研究，才能产生较好的设计方案。1.2设计方案1.2.1题目乐山金川 4700 t/d熟料新型干法水泥生产线制成车间工艺设计1.2.2水泥品种PO42.5R；PC32.51.2.3设计规模4700 t/d熟料1.2.4生产方法采用辊压机联合粉磨系统1.3原始资料1.3.1原燃材料化学成分表1-1 原燃材料汇总表名 称LOISiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OSO3Cl-水分石灰石42.122.161.120.4652.350.340.080.010.080.00341.0砂 岩4.2573.388.856.662.610.131.490.980.050.0141.3铅锌渣 1.7717.985.7357.386.425.150.570.163.380.00058.2煤 灰-43.5535.675.369.280.671.250.812.170.012-石 膏33.295.4炉 渣1.7853.8334.281.863.852.53 5.6粉煤灰3.9343.9831.878.557.272.121.21.3.2煤的工业分析表1-2 煤的工业分析工业分析（%）焦渣特性原煤水分热值MarFCarAarVarMarQnet.ar（kJ/kg）0.8551.2522.3825.25548.63239701.3.3其它（1）年平均气温 19.2 （2）当地气压 100258Pa（3）地下水位 -12m （4）主导风向 东南风1.4设计内容总体设计：熟料矿物组成设计及配料计算、工艺平衡计算、工艺流程简述和全厂平面布置图。重点车间：工艺计算及设备选型、车间工艺布置图。1.5设计原则1.5.1工厂总平面布置基本原则（1）厂区内的建筑物、构筑物及交通运输线路的布置应使工艺流程简捷，并保证合理的流程作业线；（2）原料、燃料、半成品、成品的运输应当是连续的短距离运输、避免交叉往返；（3）建筑物、构筑物的外形应简单、布置紧凑，以使厂区的利用率达到最大限度；（4）辅助车间及仓库应尽可能的靠近它所服务的主要车间；（5）厂内人行道应尽量最短，并尽可能避免与货运线路交叉，特别是在工作紧张及行人往返较多的地段；（6）厂区管线网布置尽可能取直，不应在铁路和道路路基下铺设各种管线，集中埋放地下管线地带应位于建筑物和道路之间；（7）布置建筑物时应考虑日照方位及主风向，应保证室内采光、自然通风，防止日照辐射热的投入，若有向大气中大量排放煤气、灰尘及不良气体的建筑物，当主导风向非常明显时，该建筑物需布置在其他建筑物的下风向；（8）工厂的总平面图，应具有合理的建筑艺术，必须预先考虑到厂区的整齐及其美化，每个建筑物及工厂整体都赋有建筑艺术的表现力。必须保证道路网的整齐，人行线路的方便，以及各个建筑物配置的组织性和外观轮廓的系统性。1.5.2工厂工艺设计基本原则（1）根据设计任务书规定的产品品种、质量、规模进行设计；（2）主要设备的能力应与工厂规模相适应；（3）选择技术先进、经济合理的工艺流程和设备；（4）全面解决工厂生产、厂外运输和各种物料储备的关系；（5）注意考虑工厂建成后生产挖潜的可能和留有工厂发展余地；（6）合理考虑机械化、自动化装备水平；（7）重视消音除尘，满足环保要求；（8）方便施工、安装、方便生产、维修。工艺布置应做到生产流程顺畅、紧凑、简捷。力求缩短物料的运输距离，并充分考虑设备安装、操作、检修、和通行的方便，以及其它专业对工艺布置的要求。第2章 配料计算2.1配料方案因为硅酸盐水泥熟料是由两种或两种以上的氧化物化合而成，因此，在水泥生产中控制各氧化物之间的比值（即率值），比单独控制各氧化物的含量，更能反映出对熟料矿物组成和性能的影响。故常用表示各氧化物之间相对含量的率值来作为生产控制的指标。为了获得较高的熟料强度，良好的生料易烧性以及易于控制生产，选择适当的熟料三率值是非常必要的。2.1.1熟料率值的确定众所周知，C3S是熟料的主要矿物，在水泥水化过程中水化速度最快，对熟料的3d、28d强度起着关键性的作用，而实际生产中熟料的C3S含量由熟料的KH来决定的。当熟料中的KH值在0.860.92之间时，R3、R28值均较高；当KH0.91时，虽然R3较高，但R28已呈下降趋势，此时，熟料烧成已经较困难，f-CaO不易控制，对强度有较大影响。因此， KH取0.860.90为熟料最佳控制范围，可以保证熟料的3天和28天强度2。若熟料SM过高，则由于高温液相量显著减少，熟料煅烧困难，C3S不易形成；SM过低，则熟料因硅酸盐矿物少而熟料强度低，且由于液相量过多，易出现结大块、结炉瘤、结圈等，影响窑的操作。SM一般控制在2.32.7范围内。若IM过高，熟料中C3A含量多，液相粘度大，物料难烧，水泥凝结快。IM过低，虽然液相粘度小，液相中质点易于扩散对C3S形成有利，但烧结范围窄，窑内易结大块，不利窑的操作。IM一般控制在1.51.7范围内。表2-1显示出国内主要水泥生产公司熟料率值及液相量。表2-1 国内主要水泥生产公司熟料率值及液相量3厂名ZHSDZJLGINSCXJBQYSKH0.870.900.880.890.870.870.900.890.87SM2.492.462.582.322.362.422.582.522.37IM1.611.691.451.621.441.631.351.641.3524.0723.8723.4325.4025.4124.3822.3524.6824.70两高一中方案即高SM、高IM、中KH、低液相量配料方案，其值控制为：KH=0.880.02、SM=2.60.1、IM=1.60.1、L=20%25%。从我国冀东等公司的预分解窑生产实践看，两高一中方案是适当的。本次设计为一台预分解窑，根据生产实践和设计要求选择两高一中方案即高SM、高IM、中KH、低液相量配料方案，其值控制为：KH=0.880.02、SM=2.60.1、IM=1.60.1、L=20%25%。2.1.2熟料热耗的确定近年新建水泥厂均采用预分解窑，这使原来在窑内以堆积态进行的物料预热及生料中碳酸盐分解过程移到回转窑外进行，使窑的热负荷大为减轻，窑的寿命延长，而窑产量却成倍增长，熟料的单位热耗大大降低。影响熟料热耗的因素很多，即使是同一种生产方法，不同的企业，甚至同一企业同一设备的不同时期，熟料的热耗都可能不一样。预分解窑熟料热耗通常在29203750kJ/kg，国外先进水平可达27212930 kJ/kg。国内外部分预分解窑的单位熟料热耗见表2-2所示。表2-2 国内和国外部分预分解窑的单位熟料热耗(kJ/kg)4国内冀东NSF宁国MFC柳州SLC江西RSP淮海NFC新疆RSP熟料热耗338533233439357336503862国外日本东谷厂N-MFC丹麦FLSSLC日本小野田RSP比利时CCBProPol-AS奥地利PASEC墨西哥Fuller-N-SF熟料热耗299431913078294828972910参考表2-2，并结合国内预分解窑生产现状，本次设计单位熟料热耗取3150kJ/kg熟料。2.2配料计算配料计算的基本原则：（1）烧出的熟料应具有较高的强度和良好的物理化学性能；（2）配制的生料易于粉磨和烧成；（3）生产过程中易于控制、管理，便于生产操作，能结合工厂生产条件、经济，合理地使用矿山资源。生料配料计算方法很多，有烧矢量法、碳酸钙滴定法、尝试误差法、递减试凑法、代数法、图解法等。本次毕业设计选用递减试凑法。已知原、燃料的有关分析数据如上表所示，假设用预分解窑以五种原料配合进行生产，要求熟料的三个率值为：KH=0.88、SM=2.6、IM=1.6、L=20%25%，单位熟料热耗为3150 kJ/kg熟料。2.2.1煤灰掺入量=（315022.38100）/（10023970）=2.94%式中：GA熟料中煤灰掺入量（%）；q单位熟料热耗（kJ/kg熟料）；Qnet.ar煤的空气干燥基热值（kJ/kg煤）；Aar煤的空气干燥基灰分含量（%）；S煤灰沉落率（%），一般取100%。2.2.2要求的熟料化学成分根据熟料设计率值，计算要求的熟料化学成分设：=97.5 %，则： =3.36%=5.38%=22.72%=66.06%2.2.3干生料配合比熟料有两部分组成即灼烧生料和煤灰，以100kg熟料为基准 ，递减试凑法计算过程如下表：表2-3 熟料化学成分计算(%)计算步骤SiO2Al2O3Fe2O3CaO其他备注要求熟料组成-2.94kg煤灰22.721.175.380.963.360.1466.060.252.500.10扣除煤灰成分差-125kg石灰21.552.704.421.403.220.5865.8165.442.402.09干石灰石=65.81/52.35%=125.7kg差-25kg砂岩18.8518.353.022.212.641.670.370.150.310.74干砂岩=18.85/73.38%=25.7kg差-1.6kg铅锌渣0.500.290.810.090.970.920.220.10-0.430.14干铅锌渣=0.97/57.38%=1.69kg差+0.3kg砂岩-0.210.22-0.720.030.050.020.120.01-0.570.03干砂岩=0.21/73.38%=0.29kg差0.010.690.030.11-0.54据上表可求得煅烧100kg熟料所需各种原料用量为：干石灰石=125 kg干砂岩=25+0.3=25.3 kg干铅锌渣=1.6kg各干原料配合比为：干石灰石=125/(125+25.3+1.6)100%=82.28%干砂岩=25.3/(125+25.3+1.6)100%=16.66%铅锌渣=1.6/(125+25.3+1.6)100%=1.06%2.2.4熟料化学成分和率值的核算表2-4 生料化学成分(%)名称配合比LossSiO2Al2O3Fe2O3CaO石灰石82.2834.661.780.920.3843.07粘土16.660.7112.231.471.110.10铁粉1.060.020.190.060.610.07生料10035.3914.202.452.1043.24灼烧生料-22.023.803.2567.05煤灰掺入量GA=2.94%，则灼烧生料配合比为100%-2.94%=97.06%。按此计算熟料的化学成分，如下表所示。表2-5 熟料化学成分(%)名称配合比SiO2Al2O3Fe2O3CaO灼烧生料97.0621.373.692.8565.08煤灰2.941.281.050.160.27熟料10022.654.743.0165.35则熟料率值计算如下：=0.86=2.58=1.58所得结果与要求值十分接近，可按此配料进行生产。考虑到生产波动，熟料率值可定为：KH=0.88、SM=2.6、IM=1.6。按上述计算结果，干燥原料配合比为:石灰石82%，铅锌渣1.3%，砂岩16.7%。计算熟料矿物组成：C3S=3.8(3KH-2)SiO2=3.8(30.88-2)22.65=55.08C2S=8.6(1-KH)SiO2=8.6(1-0.88)22.65=23.37C3A=2.65(Al2O3-0.64Fe2O3)=2.65(4.74-0.643.01)=7.46C4AF=3.04Fe2O3=3.043.01=9.15C3S+C2S=55.08+23.37=78.45C3A+ C4AF=7.46+9.15=16.61液相量：1338 L=6.1Fe2O3=6.13.01=18.361450 L=3 Al2O3+2.25 Fe2O3+MgO+R2O=34.74+2.253.01=20.99上述计算基本符合熟料中C3S和C2S的理论含量约占78%，C3A和C4AF的理论含量约占17%；预分解窑液相量20%25%范围。2.2.5湿原料配合比原料水分：石灰石1.0%、砂岩1.3%、铅锌渣8.2%。则湿原料的质量配合比：湿石灰石=82/(100-1.0)=82.83%湿砂岩=16.7/(100-1.3)=16.92%湿铅锌渣=1.3/(100-8.2)=1.42%将质量比换算为百分比：湿石灰石=82.83/99.17=81.87%湿砂岩=16.92/99.17=16.72%湿铅锌渣=1.42/99.17=1.41%12洛阳理工学院毕业设计（论文）第3章 物料平衡通过物料平衡可计算得到各种原料、燃料、材料的需要量以及从原料进厂直至成品出厂，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，因此，物料平衡计算是主机平衡与储库平衡计算的基础和依据。3.1回转窑规格计算确定回转窑规格的大体步骤如下：先根据设计产量用经验公式初步计算，将初步计算结果与目前生产中同类型窑比较并作出适当调整，再用窑内风速等有关指标来核实。20世纪80年代以来，国内有些学者根据当时生产上的一些统计数据，利用统计学上的回归分析方法提出了日前国内预分解窑（NSP）产量的一些经验公式，如表3-1所示。表3-1 近期国内对NSP窑产量的一些统计公式5序号提出单位（学者）公式相关系数备注1南京工业大学李昌勇 刘龙0.99955适用范围：D=3.756.2mG=200012000t/d20.9996730.999374中国天津水泥工业设计研究院陶从喜0.9671适用范围：D=3.26mL=40105mG1000t/d50.96846-7-8其他-9-该表内的公式中，G为NSP窑的产量，对于序号13中的统计公式，G的单位为t/h；但对于其它统计公式，G的单位为t/d。L回转窑的长度；Di，D分别为回转窑的有效内径和筒体内径，D= Di+2，为回转窑的耐火材料厚度，一般为200mm。在上述公式中，由公式8计算的结果与目前的情况较为接近。所以以下根据式8计算窑的有效内径。（t/d）其中，G熟料为窑的日产量t/d；Di为窑的有效内径，m。取G熟料=4700 t/d，可计算出Di=4.159 m。根据下式计算窑筒体直径（m）其中，为回转窑用耐火材料厚度，mm。对于直径大于4.0 m的回转窑，其值一般为230 mm。因而D=4.159+20.23=4.629m根据建材行业标准JC/T 333-2006，D值取4.8 m，则回转窑有效内径为4.34 m。回转窑的长度L可用以下经验公式计算即，m预分解窑的长径比L/D1020，且其长度还应按GB321优先数系列选配。对于最近投产的4700 t/d水泥熟料生产线，当回转窑直径为4.8 m时，其长度主要有72 m和74 m两种情况。根据以上计算结果并结合实际情况（见表3-2），在本设计中，L值取72 m，此时L/D=15。综合以上计算结果，本设计采用1台三支撑的4.872 m回转窑。表3-2 国内部分5000t/d预分解窑实际选用窑的规格7厂名烟台东源铜陵海螺华新豫鹤同力黄河同力冀东规模(t/d)500050005000500050005000回转窑（m）4.8724.8725.0724.8724.8724.8723.2窑的台时产量标定目前在标定窑的产量时，设计部门一般提出两个产量指标，其一为保证产量，此产量系指窑投产后，在规定的时间内，在满足规定的热耗与熟料质量的条件下所应生产的熟料量；又同时提出另一比保证产量约高10%13%供配套设计用的产量指标，此产量供全厂进行配套设计用，以保证窑的增产需要。以下根据表3-1中的公式8计算4.872 m回转窑的产量。由前面计算可知，该窑的有效内径Di为4.34 m，所以=53.54.343.14=5361（t/d）=223（t/h）根据上述计算结果，并结合国内部分5000 t/d预分解窑的实际生产能力（见表3-3所示），标定窑的台时产量Qh.1为225 t/h，即5400 t/d。表3-4 国内部分5000t/d预分解窑的生产能力8厂名华新冀东池州海螺铜陵海螺豫鹤同力黄河同力设计产量（t/d）500050005000500050005000窑设计产量（t/h）208.3208.3208.3208.3208.3208.3窑实际产量（t/h）220224218.8229215208.33.3烧成系统生产能力熟料小时产量: Qh=nQh.1=1225=225（t/h）熟料日产量: Qd=24 Qh=24225=5400（t/d） 熟料周产量: Qw=168 Qh=168225=37800（t/w）3.4原燃材料消耗定额3.4.1生料消耗定额（1）1t熟料的干生料理论消耗量 =(100-2.94)/(100-35.39)=1.502（t/t熟料）式中，KT干生料理论消耗量（t/t熟料）；I干生料的烧失量（%）；S煤灰掺入量（%）。（2）1t熟料的干生料消耗量=1.517（t/t熟料）式中，K生干生料的消耗定额（t/t熟料）；P生生料的生产损失取（%），一般取1%。（3）各种干原料消耗定额式中，K原某种干原料的消耗定额（t/t熟料）；x干生料中该原料的配合比（%）。石灰石消耗定额：K1= K生x1=1.51782%=1.244（t/t熟料）砂岩消耗定额： K2= K生x2=1.51716.7%=0.253（t/t熟料）铅锌渣消耗定额： K3= K生x3=1.5171.3%=0.020（t/t熟料）含自然水分时：石灰石消耗额：K1= K1（1001.0）%=1.257（t/t熟料）砂岩消耗定额：K2= K2（1001.3）%=0.256（t/t熟料）铅锌渣消耗定额：K3= K3（100-8.2）%=0.022（t/t熟料）3.4.2干石膏和干混合材消耗定额根据GB1752007，普通硅酸盐水泥中掺活性混合材料时，最大掺量不得超过20%，其中允许用不超过水泥质量5%的窑灰或不超过水泥质量8%的非活性混合材料来代替。复合硅酸盐水泥中混合材料总掺量按质量百分比计为大于20%且小于或等于50%。水泥中允许用不超过8%的符合JC/T742要求的窑灰代替部分混合材料，掺矿渣时混合材料不得与矿渣硅酸盐水泥重复。混合材的掺加原则：a. 符合国家标准规定；b. 混合材的掺加量不得在规定范围的边缘；c. 在规定的混合材掺加量范围内，尽量提高水泥的强度。混合材的掺加量：表3-5 国标对两种水泥的组分规定普通硅酸盐水泥PO熟料+石膏80，5，20复合硅酸盐水泥PC熟料+石膏50，20，50设计要求生产PO42.5R、PC32.5 两种水泥各40%，60%，根据所提供的原材料PO42.5R水泥的混合材选用粉煤灰，粉煤灰的掺量分别为15%，PC32.5的混合材选用炉渣的掺量为25%。按GB1752007规定，普通硅酸盐水泥中的三氧化硫含量不得超过3.5%。由经验公式S=1.181+0.80845C3A+0.614R2O计算得出石膏掺量为6.05%。取水泥生产中当石膏掺加量为6%时，对于石膏SO3含量为：6%33.29%=2.0%3.5%，符合要求可以使用。表3-6 PO42.5R、PC32.5两种水泥中各组分的含量%品种熟料石膏混合材料粉煤灰炉渣PO42.5R79615-PC32.5696-25（1）干石膏消耗定额式中：Kd干石膏消耗定额（t/t熟料）；d，e分别表示水泥中石膏、混合材料的掺入量（%）。PO42.5R：Kd1=1006/(100-6-15)(100-1)=0.077 t/t熟料；PC32.5：Kd2=1006/(100-6-25)(100-1)=0.088 t/t熟料；Kd=0.07740%+0.08860%=0.084t/t熟料。（2）干混合材料消耗定额Ke干混合材料消耗定额(t/t熟料)；PO42.5R：Ke1=10015 /(100-6-15)(100-1)=0.192 t/t熟料；PC32.5：Ke2=10025 /(100-6-25)(100-1)=0.366 t/t熟料；表3-7两种品种水泥石膏、混合材料的消耗定额（t/t熟料）名称PO 42.5RPS 42.5石膏0.0770.088混合材料粉煤灰0.192-炉渣-0.366（3）煤的消耗定额=1003150/23970(100-1)=0.133 t/t熟料3.5全厂物料平衡表全厂物料平衡表见表3-8所示。表3-8 全厂物料平衡表物 料名 称天然水分%生产损失%消耗定额（t/t熟料）物料平衡表（t）干料湿料干料湿料小时日周小时日周石灰石1.011.2441.257279.96717.647023282.86787.847515砂岩1.310.2530.25656.931366.2956357.61382.49677铅锌渣8.210.0200.0224.51087564.95118.8831.6生料1.611.5171.542341.38192573433478326.858288熟料-1-225540037800-炉渣5.610.2200.23349.51188831652.431258.28807.4粉煤灰1.210.0770.07817.33415.82910.617.55421.22948.4石膏5.410.05310.05611.9286.22003.412.6302.42116.8水泥-11.35-303.75729051030-原煤510.1330.1429.93718.25027.431.5756529218 第4章 主机平衡主机平衡是根据物料平衡计算的结果和车间的工作制度，计算各车间要求主机小时产量，然后确定车间的工艺流程，选定各车间主机的型号、规格，标定主机的产量和需要台数。4.1主机小时产量要求主机小时产量由下式计算，式中：GH要求主机小时产量（t/h）；GW物料周平衡量（t/w）；H主机每周运转小时数，见表4-1所示。表4-1 水泥厂主机每周运转小时数主机名称每日运转时间（h/日）每周运转时间（h/周）生产周制（日/周）生产班制石灰石破碎机121472846每日两班，每班67小时生料磨221547窑241687煤磨241687水泥磨221547包装机121484987每日两班，每班67小时1、每日运转时间为24小时者，按每日三班，每班8小时计算；每日运转时间为22小时都，是按扣除每日检修2小时计算；2、生产班制一栏中，每班67小时是指主机运转小时数，即已扣除每班检修时间12小时。石灰石破碎机要求小时产量：GH=47515/（7284）=566660 t/h生料磨要求小时产量： GH=58288/154=380 t/h窑要求小时产量： GH=37800/168=225 t/h煤磨要求小时产量： GH=5292/168=31.5 t/h水泥磨要求小时产量：GH=51030/154=331 t/h包装机要求小时产量：GH=5103035%/（8498）=183213 t/h散装机要求小时产量：GH=5103065%/（8498）=338395 t/h4.2 主机设备选型4.2.1石灰石破碎机在选择石灰石破碎机时，需要考虑物料的硬度、水分、形状和杂质含量等性质。各类破碎机的性能比较见表4-2所示。可见，以冲击原理工作的锤式和反击式破碎比最高，只需要一级破碎就可以满足生产需求，且采用它们可以减少一次性投资，又由于石灰石的磨蚀性不高且原料的分水和黏附性能都较低，因此选用单转子锤式破碎机，又考虑到为延长锤头的寿命和减轻转子负荷，所以采用带给料辊的单转子锤式破碎机最适宜。生产单段锤式破碎机的主要参数见表4-3所示。表4-2各类破碎机性能比较9性能特征颚式 圆锥式锤式 反击式破碎机辊齿切割式破碎比5504-7抗磨能力较好一般良好能耗低适中良好出料粒度及机配差锤式好；反击式少差差处理粘湿能力差锤式一般；反击式较差极好粉尘量低高低表4-3生产单段锤式破碎机的主要参数10项目单转子型带给料辊型主要技术特征14.1216.1618.1720R2020R22转子规格（mm）1420119016501600180017302020200020202200转子数量11111最大进料粒径（mm）5005007006006009008008001200100010001200110011001500出料粒径（mm）25402560257025802580生产能力（t/h）80120160240260400540750600800装机功率(KW)132165250355400500710900800900破碎机要求产量GH=570660t/h，工作制度：采用两班制，每班工作67小时，每周工作6天。综合以上因素可选用20202200 mm带给料辊型锤式破碎机。4.2.2生料磨生料磨要求产量GH=380 t/h，工作制度：采用三班制，每班工作8 小时，每周工作7天。新型干法水泥厂在生料粉磨系统方面有两种方案：采用烘干兼粉磨的中卸磨和辊式磨。与钢球磨相比，辊式磨的优点：粉磨方式合理，生产调节反应快、允许入磨物料粒度较大、烘干能力强、流程简单、设备布置紧凑、占地少、噪音小、电耗底、设备运转率高，可烘干水分含量15%20%的原料，是原料粉磨的首选设备之一。综合考虑，选RMR57/28/555辊式磨，其主要性能参数见表4-4所示。表 4-4 RMR57/28/555辊式磨主要技术性能编号 名称 型号 规格数量单重(kg)总重(kg)备注01辊式磨1台Polysisus型号：RMR57/28/555生产能力：400t/h允许入磨物料最大粒度： mm允许入磨物料最大水分：8%成品细度：80m筛筛余12%出磨物料水分：0.5%磨盘直径：5900mm磨辊个数：2对01M主电动机1台2850028500湘潭电机厂型号：YRKK9006(IP54/F)额定功率：4200Kw转速：994r/min电压：10000V电压： V01P主减速机随设备订货型号：速比：输出功率：4000kW01-1选粉机1套型号：SEPOL-555-RMR选粉风量：930000m3/h转子直径：5550mm转速：2581545r/min选粉效率：4.2.3回转窑窑台时要求产量：GH=225t/h，工作制度：采用三班制，每班工作8 小时，每周工作7天。根据国内部分4700t/d预分解窑实际选用窑规格的现状，各主要水泥厂所采用是比较成熟的三支撑4.872m回转窑，选用1台三支撑4.872m回转窑，其主要性能参数见表4-5所示。表4-5 回转窑主要技术性能编号 名称 型号 规格数量单重(kg)总重(kg)备注01回转窑1台835000835000R2166规格：4700t/d筒体斜度：3.5%(正弦)筒体转速：主传动0.3963.96r/min辅助传动11.45r/h冷却用水量：托轮310 m3/h主减速器油站8m3/h01M1电动机（主传动用）1台随设备订货型号；ZSN4-400-22功率：630kW调速范围：1001000r/min电压：660V冷却用风：风量7200m3/h；V静压1800Pa01P1减速器（主传动用）1台随设备订货型号：JH800C-SW306-31.5对称入轴速比：i=30.87501M2电动机（辅助传动用）1台随设备订货型号；Y280S-4功率：75kW01P2减速器（辅助传动用）1台随设备订货型号：ZSY335-31.5-II速比：i=30.7294.2.4煤磨煤磨台时要求产量GH=31.5t/h，工作制度：采用三班制，每班工作8 小时，每周工作7天。风扫磨制备系统的常用形式，是由磨机、粗粉和细粉分离器，独立或与窑共用的收尘器组成，磨内物料的输入、输出、提升、选粉均由气力完成，不需要选粉机及提升机，系统相对简单。风扫磨的进出料中空轴径大，磨体粗短，不设出料篦板，可以降低气力提升输送物料的通风阻力，这些特点都特别使用于煤粉制备，但生产实践中总结出该工艺的缺点是：工艺复杂，操作困难。虽然风扫磨较其他工艺系统简单，只是相对而言。由于双风机决定了收尘器前后都有风机，煤磨风机的风路又有引废气入磨的循环风管，使系统控制点增多，操作不当就会造成煤磨袋收尘器正压工作，含尘气流即从收尘器两侧的泄压阀溢出，污染环境。而辊式磨对煤种的适应范围宽，烟煤、无烟煤、次烟煤、褐煤均可使用。相对产量的设备体积较球磨机小，占地面积仅占其60% 左右，土建投资较低，工艺流程简化。粉磨电耗比普通风扫磨低30%50%。从节能的角度来看，现代大中型水泥厂一般都采用辊式磨。因此选用CLM2120中速辊式磨煤机，其主要性能参数见表4-6所示。表4-6 CLM2120中速辊式磨煤机主要技术性能11编号 名称 型号 规格数量单重(kg)总重(kg)备注01中速辊式磨煤机1台142100142100长城输送机型号：CLM2120制造公司生产能力：40t/h（磨损后期）入料粒度：Max 50mm成品细度:0.08mm方孔筛余10%物料粒度：入磨13%；出磨1%磨盘辊道直径：2250mm磨辊：3个磨环转速：24