5000td新型干法水泥厂石灰石圆形预均化堆场工艺设计毕业设计1

唐 山 学 院毕 业 设 计设计题目：5000t/d新型干法水泥厂石灰石圆形预均化堆场工艺设计环境与化学工程系09无机非金属材料工程(1)班系 别：_班 级：_5000t/d新型干法水泥厂石灰石圆形预均化堆场工艺设计摘 要本设计是5000t/d新型干法水泥厂全厂和石灰石圆形预均化堆场工艺设计。根据任务书的地形图来确定全厂工艺布置，绘制出全厂工艺布置图及石灰石预均化堆场工艺布置图。在此设计中，全厂生产线采用一条龙布置，流程顺畅，而且节省输送设备；全厂的工艺流程从原料的进厂到水泥出厂都采用均化措施，还能保证出厂的水泥的质量；全厂的主要设备的选型从生料磨到水泥磨都采用立磨，它粉磨效率高、单位电耗低、磨内的空间大、烘干能力强；石灰石的预均化使用圆形预均化堆场，占地面积更小，与矩形预均化堆场相比更可以避免端锥效应，而且采用人字形堆料（端面取料），更好的解决了均化效果过渡带问题。关键词：石灰石 圆形预均化堆场 端锥效应 均化效果Design of 5000t/d NSP Cement Plant Circular Coal Prehomogenizing Yard Process AbstractThis design is the process design of 5000t/d new dry process cement plant and limestone circular preblend stockpile. Under the mandate given topography determines the plant process layout, draw the plant process layout and the limestone pre-blending bed process layout. In this design, the entire production line use one-stop arrangement, flow smooth process, save transportation equipment; the whole process from raw materials to the cement leave factory all use homogenization measures, guarantee the quality of cement; the main equipment selection from the raw mill to cement mill adopt vertical mill, they have high grinding efficiency, low unit power consumption, large grinding space, high drying ability; pulverized coal pre-blending using circular pre-blending bed, they have smaller floor area, contrast with the rectangle pre-blending bed they can avoided the telos effect, they use the lambdoidal windrow ( end face take material ), solve the transition zone better. Keywords: limestone; circular pre-blending bed ; telos effect ; homogenizing effect目录1 引言11.1 新型干法水泥技术的生产特点21.2 新型干法水泥的生产发展42 参数的确定62.2 熟料热耗的确定72.3 熟料标号的确定72.4 石膏加入量、混合材加入量的确定92.4.1 石膏加入量的确定92.4.2 混合材加入量的确定93 物料平衡计算103.1 配料计算103.1.1 煤灰掺入量103.1.2 计算干燥原料的配合比113.1.3 熟料的化学成分113.1.4 熟料率值的计算113.1.5 熟料矿物组成123.1.6 计算湿物料的配合比123.2 物料平衡计算133.2.1 窑产量的标定133.2.2 生产能力的计算133.2.3 原料消耗定额143.2.4物料平衡表174 全厂工艺流程的确定184.1 工艺流程确定184.1.1 原料、燃料的预均化措施184.1.2 原料与燃料的破碎工艺184.1.3 生料制备系统194.1.4 生料粉均化系统204.1.5 煤粉制备系统214.1.6 熟料烧成系统的选择214.1.7 矿渣粉磨系统214.1.8 水泥制备系统224.1.9 水泥库及包装系统的确定224.2 主机设备选型、储库堆场计算254.2.1 各种主机小时产量（周平衡法）254.2.2 主机平衡表284.2.3 全厂堆场、储库计算294.3 水泥厂工艺流程方框图345 全厂的质量控制点及控制指标366 石灰石预均化堆场设计376.1 石灰石预均化工艺流程的确定376.1.1 石灰石预均化流程的确定376.1.2 石灰石预均化堆场的技术参数376.1.3 石灰石预均化堆场的设备选型376.2 提高石灰石预均化效果的措施407 结论42谢辞43参考文献44附录451 引言 新型干法水泥生产的核心由悬浮预热和预分解技术组成，令现代科学技术和工业生产结合的最新的成就，拥有均化、节能、环保、自动控制、长期安全运转与科学管理六大保证体系，是现代高新技术在水泥工业的榜样。新型干法水泥在生产的过程中，石灰石的预均化十分重要。石灰石的均化效果将直接影响水泥熟料的质量进而影响到生产的水泥的质量目前采用的最多的均化措施为均化库和预均化堆场，而石灰石的预均化采用预均化堆场更为合适。预均化堆场一般可以分为两类：即圆形预均化堆场和矩形预均化堆场，他们各有优缺点。相同的储存容积圆形堆场比矩形堆场能减少30%40%的占地面积；在设备购置的费用上圆形比矩形可节约25%，总投资能减少30%40%；相比圆形堆场，矩形堆场的布料更加均匀；矩形堆场还可扩建，但是圆形堆场不可扩大只能另建新堆场。近几年来圆形预均化堆场在水泥生产工业中慢慢得到重视，数量上已经开始逐渐超过矩形预均化堆场。依照此次设计对场地的要求和当前预均化堆场发展的趋势与前景，此次设计将会采用圆形石灰石预均化堆场。1唐山学院毕业设计1.1 新型干法水泥技术的生产特点 新型干法水泥生产就是以悬浮预热器和窑外分解技术为核心，把现代科学技术比如原料预均化、生料气力均化、烘干粉磨新型耐热、耐磨、耐火材料以及计算机、自控技术等，广泛的应用在水泥干法生产的全过程中，令水泥生产具有高效、优质、低耗、符合环保的要求和大型化、自动化等特征的现代化水泥生产方法。 新型干法水泥技术生产包含整套的现代化水泥生产新技术与此相适应的现代化的科学管理方法，新型干法与传统湿法、干法、半干法相比较具有均化、节能、保护环境、自动控制，长期安全运转及科学管理六大环保体系，特点如下：一、采用高效多功能设备 新型干法水泥生产通常采用烘干粉磨系统，包括风扫磨，尾卸或中卸循环磨，利用预热器废气来作为烘干热源，近几年来辊式磨在大型生产线上得到广泛利用，辊式磨拥有粉磨效率高，烘干能力大，噪音小，建筑面积小，允许入磨物料的粒度大，以及生料化学成分容易调整，颗粒及配比较均齐等特点，单位生料的电耗也比钢球磨机低。 在石灰石破碎方面，常采用单段及锤式破碎机，取代了以往的二段或三段破碎，简化了流程并降低能耗。采用钢丝胶带超高超重提升机取代了粉状物料的气力输送，节能效果十分显著。 在余热利用方面，通常利用窑尾预热器或篦冷机废气来进行原料磨或煤粉制备的烘干热源，或是低温余热发电热源。二、生料制备全过程采用现代化技术 化学成分均匀的生料是保证水泥生产质优、高效、低耗的基本条件，湿法水泥生产的主要优点在于生料浆容易搅拌均匀，可以使入窑生料成分比较均匀，但是传统干法、半干法的生料成分均化比较困难，尤其是当原料成分有波动时，入窑生料成分很难稳定。新型干法水泥生产特点：在生料制备过程中，全面采用现代化均化技术，使矿山开采、原料的预均化、原料配料及粉磨、生料的气力均化四个关键环节，互相衔接形成生料制备全过程的均化控制保证体系，以满足悬浮预热，窑外分解技术，以及生产大型化对生料质量的严格要求。 1、矿山开采方面：在两个方面做好质量控制：一是做好生产勘探，穿孔时应钻孔取样，掌握矿体质量，二是根据矿山资源来制定开采方案与计划，对不同质量的矿体进行选择性开采和搭配使用，可以在采掘运输过程中做到粗略均化。 2、原料的预均化：原料的预均化堆场有矩形和圆形两种。通常来讲同样有效储量的圆形堆场比矩形堆场可少占地面积30%左右，而且圆形堆场设备投资比矩形堆场节省3040%；均化效果比较：通常认为矩形堆场的布料比较均匀，而且可以用多种堆料方法，但圆形堆场一般都用人字形料堆，由于料堆呈圆形，内外圈差距很大，物料会不如矩形分布均匀。 预均化的堆场堆料层数一般都在400层以上，具有良好的均化效果，均化效果可达为58，最高可达10，这样可以利于充分利用低品原料，有利于利用矿石的夹层，来降低剥采比，以提高采矿效率，可以在堆场内针对不同成分的原料进行预配料，这有利于为生产提供长期而稳定的原料。 3、原料配料和粉磨 在原料预均化的基础上，为制备化学成分均齐而稳定的生料，新型干法生产利用荧光分析仪，电子计算机与计量皮带称来进行原料配料和粉磨，使出磨生料的质量合格率大幅度提高。 4、生料气力均化 气力均化是生料在制备过程中的最后均化工序，过去干法生产，生料均化主要是依靠物料在库内的重力卸料时产生的漏斗效应达到混合均化的效果，或者采用多库搭配出料，但是均化效果很差，随着新型干法技术的出现，各种型式的空气搅拌均化库被发明出来，大大提高了均化效果，而且不断降低电耗，使大型生料均化库兼生料储存与均化作用，连续作业于一体，均化效果可达到78左右。三、利用悬浮预热及预分解技术来代替回转窑内物料堆积态预热和分解的方法。 传统的湿法，干法回转窑的熟料生产，预热生料（湿法窑料浆的烘干），分解和烧成过程全部在窑内完成，而回转窑作为烧成设备，由于可以提供断面温度比较均匀的温度场，并保证物料能在高温下有足够的停留时间，但它作为传热传质设备并不理想，对热能需要较大的预热分解过程十分不适应，这主要是因为窑内物料堆于窑内底部，但是气流从料层表面吹过，气流和物料接触面积很小，传热效率低下所致，同时由于窑内分解带物料处于层状堆积状态，料层分解出的CO2向气流扩散面积太小，阻力太大，速度太慢，而且料层得内部颗粒被CO2气膜包住，CO2分压大，分解温度要求更高，增大了碳酸盐分解的难度，从而降低了分解速度。 窑外分解技术从根本上解决了这一问题，将窑内物料堆积态的预热分解过程分别转移到悬浮预热、分解炉中在悬浮状下进行。 因为物料悬浮在热气流中与气流的接触面积大，与窑内相比，成千倍地增加，所以传热速度极快，传热效率高，而且生料粉和燃料在悬浮态下，均匀混合后，燃料燃烧的热能及时传给物料，使之迅速分解，传热、传质迅速，提高了生产效率和热效率。四、生产控制自动化 新型干法水泥生产过程中环节多，连续性很强，许多工序要联合操作，相互影响，相互制约，因此，在生产过程中要求具有高度的稳定性，设备运转的可靠性和调节控制的及时性。这些都不是靠人工操作所能达到的。生产过程自动化拥有反映灵敏，及时控制，能精确调整的特点，是保证现代化连续性生产安全稳定的运行所必不可少的工具，生产规模越大，生产得连续性就越强，对生产稳定性要求就越高，所以实现生产自动化的必要性十分明显。五、采用新型耐热、耐磨、耐火材料 新型干法水泥生产的另一特点是不断改进设备运转周期，减少设备故障和维修时间，保证全系统实现高效率，无事故，持续稳定地安全运转。六、装备大型化 随着工业发展与技术的进步，水泥生产装备日渐大型化，从日产700、1000、2000、2500、3000、4000、5000、6000到10000t。单机产量开始大幅度提高，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，对降低生产成本和提高劳动生产率十分有利。 1.2 新型干法水泥的生产发展 我国的新型干法水泥生产技术虽然已达到国际较高水平，但从整体上说与国际顶尖水平还具有很大的差距。若想使技术取得更大的突破，超越发达国家的先进水平，就必须要做到在努力提高新型干法生产的水泥的比重，同时加强技术研发和信息化的建设，鼓励企业创新科技，引进技术， 培养人才，并不断推行优化设计。因此，我国的新型干法水泥生产技术在发展过程中应做好以下几点: (1)进一步研究原料均化技术，深入扩大对工业废渣于生活垃圾的利用。并加强从原材料的开采到粉磨均化的手段与措施，以减少投资。 (2)完善并提高工艺装备和技术，不断优化技术，通过科学的管理方法和规范的工程施工设计，从而降低生产线的建设成本。 (3)大力研发辊式磨系统、水泥的预粉磨、终粉磨的辊压机和生料辊式磨系统，同时加快其推广与应用，降低水泥生产的能耗。(4)优化生产工艺的过程，并做好个性化的设计，用来满足多品种功能水泥的生产，力求用最低的成本，满足市场的需求。(5)加强对关键技术装备的研发，如新一代的熟料冷却机与高性能回转窑。加大对废弃塑料、轮胎和劣质煤的再利用研究的力度，寻找新的替代燃料和燃料品种。(6)研发具有更高效率的降低有害气体与粉尘排放浓度的技术，把污染物的排放量尽量控制到最低限度。 (7)开发专用软件，同时研发生产工艺过程与自动化的控制软件，并不断的进行推广和应用。(8)加大对功能材料和水泥生产相关的管理方法、产品、仪器、代替材料等的研究和应用推广，提高装备的综合性能，取得最佳的经济效益与社会效益。 (9)加大对重要技术与装备的研发，缩短其应用周期，提高生产率。 (10)注重环保，加强环保建设，以期实现与环境的和谐发展。2 参数的确定 2.1 熟料率值的确定由生产实践表明：预分解窑要想优质高产，除了需要一个生料质量保障系统之外，还要有一个适合热工特性的配料方案。我国拥有不少预分解窑水泥厂仅通过“两高一中”的配料方案，就明显的提高水泥产量和质量及回转窑运转效率。从表2-1可以看出：我国新型干法窑生产水泥熟料的四大矿物组成和国外水泥相近，但KH、SM、IM三个率值与国外的水泥相比偏低，看来这是造成RISO与RGB强度差距的主要原因，国内大多数水泥企业的窑型包括湿法、干法和立波尔窑，虽有较大差别，但都属于低硅、高铁的配料方案。我国水泥配料方案的主要特点是低硅、高铁。这不利于于提高硅酸盐矿物含量和活性。从提高水泥熟料强度的方面考虑，应该尽可能提高硅酸盐矿物的含量（73%）、提高早强矿物的含量（9%10%）、降低铁铝酸四钙含量（13%）。欧洲通用水泥标准ENV197-1-92对波特兰水泥的熟料提出如下规定“波特兰水泥熟料是一种水硬性材料，其中含有至少2/3的硅酸钙，其余的是Al2O3、Fe2O3及其他氧化物。CaO/SiO2的重量比应该不小于2.0。ENV197-1-92标准十分强调硅酸盐矿物在四大矿物中所占百分比，在Al2O3和Fe2O3的关系更看重Al2O3的作用。因此要提高水泥的强度，适应新的标准。回转窑企业要修改配料方案，向高硅、低铁型转型并采用与配料方案相适应的烧成技术。表2-1 国内外水泥熟料成分及矿物组成类别SiO2AI2O3Fe2O3CaOf-CaOKHSMIMC3SC2SC3AC4AF国外水泥（23个）21.224.803.0164.130.920.8952.731.615720810国内新型干法（20个）22.005.293.4464.390.960.8772.531.545324810国内重点水泥企业（56个）21.145.594.4474.741.140.8892.121.275420714国内立窑20.625.634.6864.07230.922.01.25914714查新型干法水泥生产工艺设计手册新型干法水泥生产的熟料率值一般控制在：KH=0.900.02，SM=2.10.1，IM=1.40.1综上所述，最终率值的确定如下： KH=0.90，SM=2.2，IM=1.4表2-2为各窑型律值范围及氧化物含量：表2-2 各窑型率值范围及氧化物含量窑型KHSMIMC3S%C2S%C3A%C4AF%湿法窑0.880.921.92.51.01.8515916245111117干法窑0.860.892.02.351.01.6466719286111118预分解窑0.880.922.22.71.31.7142814287101012预分解窑推荐值0.902.71.40适宜范围0.880.902.402.701.31.72.2 熟料热耗的确定在水泥厂中影响熟料热耗的因素有很多，我国系统热耗比较高的最总要的原因是：结皮堵塞现象很严重，设备的故障十分频繁，因此导致窑的运转率偏低。而国外水泥厂家则采用低阻高效的多级预热系统，应用新型篦式冷却机和多通道喷煤管等先进工艺，降低了水泥生产中熟料的热耗。根据新型干法水泥厂工艺设计手册我国部分预分解窑的规格和特性见表2-3：表2-3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40003308NSF宁国水泥厂40003349MFC故本设计熟料热耗为3290 kJ/kg熟料。2.3 熟料标号的确定 熟料的强度是决定水泥质量的主要因素。熟料标号以其28天抗压强度值来划分等级。熟料标号与原料的品质、燃料的品质、燃料性能、熟料的率值、生料成分的均匀性、窑型的规格、生料的易烧性有关。如果原料中石灰石质量低而且粘土氧化硅含量又偏低，则无法提高KH和SM，熟料强度则难以提高，只有用高质量的石灰石和氧化硅含量较高的粘土才能提高KH和SM，烧出高标号水泥。 燃料的品质影响煅烧过程熟料质量。气体和液体燃料着火较快，燃烧时间短，在回转窑中热力较集中，容易造成短焰急烧，熟料反应时间不足，但基本上无灰分掺入熟料。煤作燃料时，煤灰大部分或全部掺入熟料中。燃料质量较差，除了温度低还会因煤灰降落的不均匀，降低熟料的质量，影响熟料的标号。 生料的易烧性直接影响石灰饱系数，硅率，铝率的数值，从而影响熟料的标号。物料在不同的窑内的受热情况和煅烧的过程不完全相同。在回转窑内，因为物料不断翻滚，物料受热与煤灰的掺入都较均匀，因此烧成带物料反应过程比较图2-1熟料28d抗压强度与L值相关图一致，所以可适当提高熟料的石灰饱和系数，回转窑的规格，对熟料标号也有一定的影响，如果窑的长径比小，易造成预烧能力不足，这时，窑内往往形成短焰急烧，物料反应时间不足，这就不得不降低熟料的石灰饱和系数，以获得要求的熟料标号。 熟料的标号是以其28天抗压强度值来划分等级的。生产42.5级的普通水泥要求熟料标号大于425，但工厂不可能等到28天强度结果出来之后再决定混合材掺量、粉磨细度等生产控制指标。所以，迅速而准确地得到熟料强度情况，对生产厂具有很重要的实用价值。水泥熟料是由SiO2、Al203、Fe203、CaO等主要氧化物，按一定的比例形成的多矿物集合体。一般用C3S、C2S、C3A、C4AF、f-CaO等表示。这些矿物作为熟料组成主体，它们和熟料率关系如下： KH= SM= IM=+0.6383 2.4 石膏加入量、混合材加入量的确定2.4.1 石膏加入量的确定 适当的加入石膏，是生产水泥重要措施，因为这可保证在水泥硬化之前形成足够的钙矾石，便于水泥强度的发展。普通硅酸盐水泥中的三氧化硫含量一般波动在1.5%-2.5%之间。 原料石膏中SO3含量为43.77%设加入石膏为X，应满足：1.5%43.77%X2.5%。得出3.42%X5.71%因此确定石膏的加入量为4%。 根据石膏的化学成分，石膏中的三氧化硫含量为43.77%。则加入石膏后水泥中的三氧化硫含量为1.75%，符合普通硅酸盐水泥的指标。适当加入一些石膏，是生产水泥的重要措施，因为这可保证在水泥硬化之前形成足够的钙矾石，便于水泥强度的发展。矿渣硅酸盐水泥中的三氧化硫含量一般不超过4%。 原料石膏中SO3 含量为43.77%设加入石膏为X，应满足：43.77%X4%得出X9.13%因此确定石膏的加入量为5%。 根据石膏的化学成分，石膏中的三氧化硫含量为43.78%。则加入石膏后水泥中的三氧化硫含量为1.75%，符合矿渣硅酸盐水泥的指标。2.4.2 混合材加入量的确定 国家标准（GB1752007）对普通硅酸盐水泥矿渣加入量有明确的规定：在普通硅酸盐水泥中，掺加活性混合材时不得超过15%，其中允许用不超过5%的煤灰或不超过10%的非活性混合材代替；考虑煤灰的加入及硫酸渣活性问题。确定矿渣加入量为10%国家标准（GB1752007）对矿渣硅酸盐水泥矿渣加入量有明确的规定：在矿渣硅酸盐水泥中，掺加活性混合材时不少于20%且不高于70%。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35%.3 物料平衡计算3.1 配料计算原料及燃料化学成分表3-1 原料化学成分(%)原料烧失量 结晶水SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3W石灰石39.683.331.330.6951.311.202.00粘土5.4366.3615.417.012.342.8210.00铁粉2.4536.122.7254.030.728.00煤灰65.9221.473.902.661.43矿渣38.587.621.2543.466.0820.00石膏14.943.480.250.1434.880.7643.772.00表3-2 煤的工业分析(%)Fc.arV.arA.arM.arQnet.ar46.5723.3227.892.2222717(kJ/kg)表3-3 各种用煤水分及热值应用基水分/%应用基低位热值/kJ/kg烧成用煤7.4622717烘干用煤5.4621568矿渣烘干热耗 4567（KJ/kgH2O）粘土烘干热耗 5158（KJ/kgH2O） 表3-4 生产损失名称石膏硫酸渣生料水泥生产损失3853干生料的烧失量：I=35.68%3.1.1 煤灰掺入量选定熟料热耗q=3290kJ/kg熟料熟料中煤灰掺入量： 式中：GA熟料中煤灰掺入量(%)； q单位熟料热耗(kJ/kg熟料)； Ay煤的应用基低热值(kJ/kg煤)； S煤灰掺入量(%)； Qy煤耗(kJ/kg熟料)。煤灰掺入量4.04%，则灼烧生料配合比为100%-4.04%=95.96%。3.1.2 计算干燥原料的配合比设定干燥物料的配合比为；石灰石83%、粘土14%、铁粉3%以此计算生料的化学成分，如表3-5所示。表3-5 生料的化学成分名称配合比（%）烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOW石灰石8332.932.761.10390.57342.590.1962.0粘土140.769.292.15740.980.3310.0 铁粉30.071.080.081.620.028.0生料100.033.7613.133.343.1742.94燃烧生料19.825.044.7964.823.1.3 熟料的化学成分由上计算的熟料的化学成分，如表3-6所示。表3-6 熟料的化学成分原料配合比（%）SiO2Al2O3Fe2O3CaO灼烧生料95.9619.024.844.6062.20煤灰4.042.670.870.160.107熟料10021.695.714.7662.313.1.4 熟料率值的计算熟料的率值计算如下： 计算的率值KH=0.84，SM=2.06，IM=1.2，由计算结果可知，KH值偏低，调整原料配比为：石灰石84%、粘土13%、铁粉3%，重新计算结果如下：表3-7物料化学成分表名称配合比（%）烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOW石灰石8434.332.801.120.5843.101.012.0粘土130.718.632.000.910.300.3710.0铁粉30.071.080.081.620.028.0生料-34.1112.513.202.3143.4314.37燃烧生料-65.8918.984.863.9365.912.09灼烧生料95.9618.214.663.7763.242.00煤灰4.042.670.870.160.110.06熟料10020.885.533.9363.352.06率值计算如下：3.1.5 熟料矿物组成C3S=3.8(3KH-2)SiO2=3.8(30.90-2)21.31%=60.11%C2S=8.60(1KH)SiO2=8.60(10.90)21.31%=18.61%C3A=2.65(Al2O30.64Fe2O3)=2.65(5.530.643.92)=8.00%C4AF=3.04Fe2O3=3.043.92=11.91% 则=根据熟料28d抗压强度与L值相关图2-1，L=6.428所对应的熟料28d抗压强度为59MPa，所以确定熟料标号为425。3.1.6 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：湿石灰石湿粘土湿铁粉将上述质量比换算成百分比：湿石灰石 湿铁粉3.2 物料平衡计算3.2.1 窑产量的标定设计日产5000t/d熟料的生产线，参考同类型厂家，选择4.872m的回转窑。本设计选择德国洪堡公司制造的4.872m的回转窑，窑产量为4000t/d回转窑的小时产量计算公式：式中：Di回转窑的内径，m； L回转窑的有效长度，m。 参考选择同类型窑的厂家，其产量为4600t/d熟料，有的甚至可达到5000t/d(例如冀东水泥)，因此本设计标定窑的产量为5300t/d，则窑的小时产量为220.8t/h。需要的回转窑台数n=5000/5300=0.93，因此选择一台回转窑。校对：满足要求，说明窑选型标定合理。 3.2.2 生产能力的计算熟料小时产量：Qh= n Qh，l=1220.8=220.8（th）式中： n窑的台数； Qh，l所选窑的标定台时产量t/(台h)。熟料日产量：Qd =24 Qh=24220.8=5300(t/d)熟料周产量：Qw=168 Qh =168220.8=37100(t/周)熟料年产量：Qy =8760Qh =87600.8220.8=1547366.4(t/年)窑的年利用率，预分解窑0.80.82普通硅酸盐水泥小时产量： 式中： p水泥的生产损失； d水泥中石膏的掺入量(%)； e水泥中矿渣的掺入量(%)。水泥日产量：Gd =24 Gh=24149.42=3586.08(t/d)水泥周产量：Gw =168 Gh=168149.42=25102.56(t/周)水泥年产量：Gy =8760Gh=87600.8149.42=1047135.36(t/年)矿渣硅酸盐水泥小时产量： 式中： p水泥的生产损失； d水泥中石膏的掺入量(%)； e水泥中矿渣的掺入量(%)。水泥日产量：Gd =24 Gh=24142.78=3426.81 (t/d)水泥周产量：Gw =168 Gh=168142.78=23987.71(t/周)水泥年产量：Gy =8760Gh=87600.8142.78=1000602.24(t/年)3.2.3 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： 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（%）。 煤灰掺入量s=4.04%：（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=1.540.84=1.29（t/t熟料） K粘土=K生x粘土=1.540.13=0.20（t/t熟料） K铁=K生x铁=1.540.03=0.046（t/t熟料） (4)干石膏消耗定额普通硅酸盐水泥干石膏消耗定额：式中： Kd1干石膏的消耗定额（kg/kg熟料）； Pd 石膏的生产损失（%）。矿渣硅酸盐水泥干石膏消耗定额： 由于强度等级达42.5R普通硅酸盐水泥占60%，强度等级达52.5R矿渣硅酸水泥占40%所以干石膏消耗定额：Kd= Kd1+ Kd2 =0.063（kg/kg熟料）(5)干混合材（矿渣）消耗定额普通硅酸盐水泥干混合材（矿渣）消耗定额：Ke1=（kg/kg熟料）式中： Ke1普通硅酸盐干矿渣的消耗定额（kg/kg熟料）； Pe矿渣的生产损失（%）。矿渣硅酸盐水泥干混合材（矿渣）消耗定额： Ke2=0.63（kg/kg熟料）式中： Ke2普通硅酸盐干矿渣的消耗定额（kg/kg熟料）； Pe矿渣的生产损失（%）。由于强度等级达42.5R普通硅酸盐水泥占60%，强度等级达52.5R矿渣硅酸水泥占40%所以干矿渣消耗定额：Ke= Ke1+ Ke2 =0.33（kg/kg熟料）(6)烧成用干煤消耗定额 Q=(Q+25W)=(22717+257.46) =24749.84 KJ/kg干煤 Kf1=（kg/kg熟料）式中： Kf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=式中： W0物料天然含水量（%）；K湿石灰石=（t/t熟料）K湿粘土=（t/t熟料）K湿铁粉=（t/t熟料）K湿石膏=（t/t熟料）K湿混合材=（t/t熟料）K f湿煤烧成=（t/t熟料）3.2.4 物料平衡表表3-7 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1.291.31284.836835.9747851.78289.256941.9548593.66粘土0.200.2244.161059.847418.8848.581165.828160.77铁粉0.0460.0510.16243.761706.3411.04264.961854.72生料1.541.58339.158139.5756977.00348.868372.7458609.15普通硅酸盐水泥用石膏0.0280.02856.18148.371038.646.29151.031057.20矿渣硅酸盐水泥用石膏0.0340.03467.51180.171261.217.64183.351283.46普通硅酸盐水泥用矿渣0.0750.08516.56397.442782.0818.81451.633161.45矿渣硅酸盐水泥用矿渣0.2520.28655.641335.409347.7863.231517.5010622.50熟料1 220.805299.2037094.40普通硅酸盐水泥 149.423586.0825102.56矿渣硅酸盐水泥142.783426.7223987.04烧成用煤0.1370.1530.25725.995081.9333.12794.885564.164 全厂工艺流程的确定4.1 工艺流程确定4.1.1 原料、燃料的预均化措施水泥的生料化学成分的均齐性，不但直接影响熟料的质量，还对窑的产量、运转周期、热耗、及窑的耐火材料消耗等都有很大的影响。这些影响对大型干法回转窑更加敏感。因为水泥生料是以天然的矿物做原料配制而成的，随着矿山开采层位以及开采地段的变化，原料成分波动一直存在。另一方面，因为水泥厂规模趋向于大型化和水泥其它的发展，对石灰石的需求越来越多，因此石灰石高品位的原料不能满足生产的需求时，必须要采用高低品味矿石掺杂或由数个矿山的矿石搭配的方法，以充分利用资源。因此生产过程中对原料及生料采取有效地均化措施，以满足生料化学成分均齐性的要求。如今大多数水泥厂尤其是新建工厂采用的是圆形预均化堆场，本设计选择的是圆形预均化堆场。如图4-1为石灰石预均化堆场工艺流程图。图4-1 为石灰石预均化堆场工艺流程图4.1.2 原料与燃料的破碎工艺石灰石的破碎系统有以下两种形式：一段破碎系统，石灰石只经过一次破碎就能达到入磨粒度要求的称为一段破碎系统；二段破碎系统，对规模较大，矿石块度也大，选择一段破碎工艺时有困难，可用二段破碎工艺。本设计石灰石破碎选用一段破碎系统，单转子反击式破碎机，流程简单，占地少，投资小图4-2为石灰石破碎工艺流程图。如图4-3为石膏破碎的工艺流程图。图4-2 石灰石破碎的工艺流程图图4-3 石膏破碎的工艺流程图4.1.3 生料制备系统生料的制备系统按设备可以分为立磨和球磨。立磨与球磨相比，具备以下优点：（1）由于立磨属于厚床粉磨，粉磨方式比较合理，而且磨内气流可将磨细的物料及时带出，避免过粉碎现象的出现，因此粉磨效率高，能耗低。整个粉磨系统电耗可节省10%30%，其降低值随原料的水分增加而增加，而且它将破碎、粉磨、烘干、分级等工序合为一体，简化了生产流程和设备台数。（2）物料在磨内停留时间比较短，仅24min（球磨要1520min），因此生产调节反应快，容易对生料成分和细度调节控制，实现了操作的自动化。（3）入磨的热风从环缝中进入，风速能达到80m/s以上，磨内通风截面积大，阻力较小，通风能力强，烘干能力高。利用窑尾低温废气可烘干8%水分的物料，若采用热风炉烘干可以烘干15%20%水分的物料。（4）允许入磨物料的粒度较大，一般可达磨辊直径的5%，大型磨入磨物料粒度可高达100150mm，能省略第二段破碎，降低能耗、节约投资。（5）磨机结构合理，整体密闭性能好（漏风可降到10%以下），噪音低，扬尘少，利于环保。设备布置紧凑，可以露天布置，建筑空间小，投资较低。（6）金属消耗较小，检修耗费时间少，不需要清球，设备运转率可高达95%以上。生料的制备系统车间流程见图4-4。图 44生料制备系统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稳定、均齐，达到配料方案的要求，保证产品质量的一种重要手段。因此，在水泥生产的全过程中生料的均化是十分重要的。随着工程对水泥质量和强度提出了更高、更多的要求，一系列物料均化技术的出现，令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来支撑，而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两种。连续均化系统的优点为流程简单、操作管理方便和便于自动控制等；而间歇均化系统的均化效果则比较好。选择哪一种均化系统要取决于出磨生料成分的波动情况、自动控制的水平、工厂的规模、及对入窑生料质量的要求，并全面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，出磨生料成分的波动不太大，尤其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。若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。本设计生料均化系统采用连续均化系统，混凝土侧卸式带混合室的均化库。4.1.5 煤粉制备系统制备煤粉时所用的设备，一般都采用烘干磨，主要有风扫球磨、风扇磨和辊式磨三种。在水泥厂中经常使用的为辊式磨和风扫球磨。其中立磨有占地面积小、细度易于调节、节约能耗、生产操作灵活等优点。4.1.6 熟料烧成系统的选择我国熟料烧成设备主要为回转窑与立窑两大类，立窑是干法生产，回转窑则按照其生料制备方法又可分成湿法生产与干法生产。湿法窑有湿法长窑、带料浆蒸发机窑；干法窑有中空干法长窑、立波尔窑、带余热锅炉的发电窑、旋风预热器窑、立筒预热器窑以及预分解窑等短窑。从当今社会水泥工业发展趋势看，干法中空窑及湿法长窑的单机产量低、耗热高；立波尔窑及料浆蒸发机窑则带有操作维修要求高、本身结构复杂、扬尘大等缺点，其单机的产量虽然比较高，但是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互相牵制，会形成恶性循环的恶果，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。我国近年来已明确要发展新型干法窑生产，新建大中型厂大多数都会采用悬浮预热器窑以及预分解窑，而小型工厂则一般采用立筒预热器窑及机械化立窑，国家不允许再建造没有余热利用装置的中空干法窑。本设计采用的为预分解窑，预分解技术的特点是在预热器和窑之间建设分解炉，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，在悬浮状态或者沸腾状态下迅速地进行，使入窑的生料分解率能够达90%左右，因此大大减轻了窑的热负荷，而且产量能够成倍增长。其基本流程如下图4-5。4.1.7 矿渣粉磨系统本设计采用立磨粉磨矿渣系统，流程简单、烘干、粉磨、选粉的全部过程均在磨中完成。由于是在料床上粉磨，因此粉磨效率高，而且单位电耗低，特别是磨内空间很大，环隙处风速较高，传热快，所以烘干能力很强。这些特点非常适合矿渣水分高、难磨的要求。并且细度细的矿渣强度高，能够增加矿渣的掺入量，从而降低熟料的掺加量。其车间工艺流程见图4-6。4.1.8 水泥制备系统水泥粉磨工艺的流程总体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个不同的子类。在水泥粉磨过程中，开路系统主要应用在管磨机上，广泛使用高细管磨机。因为开路系统中经常存在过分磨现象十分严重，而且水泥温度经常超标的问题，因此在节能的角度考虑，闭路系统较受欢迎。在当前的流程组合上，总体上来说，人们总是想得到更简单的工艺流程，但是因为简单的流程不能最大程度的降低单位成本并提高产品质量，因而人们只能在简化流程和提高效益中寻求最好的平衡。这也造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及尽可能地将流程简化，节约投资，并在此基础上降低粉磨能耗，比如各类高细磨的开发和发展立磨、辊压机终粉磨系统；二是在原有的粉磨设备的基础上开发出可以尽可能降低粉磨能耗的粉磨流程，如各种预粉磨系统、联合粉磨系统等。水泥粉末系统车间工艺流程见图4-7。4.1.9 水泥库及包装系统的确定水泥库的圆库型式比较多，其主要区别在于库底的形状各有不同。水泥厂在采用圆库储存物料时，由于圆库的直径规格不宜太多，因此在采用库群布置时，应该使库的高度与直径尽可能统一。水泥的发运系统主要包括水泥的散装系统以及水泥包装系统。在选择水泥的发运系统时，应该尽量考虑采用水泥散装发运。水泥包装机主要可分两大类：一类是固定式的包装机，一类是回转式的包装机。我国目前固定式包装机有单嘴、二嘴、四嘴。它们的包装能力分别为1520、30、60t/h 。我国回转式的包装机有6、10、14嘴等几种，其包装能力分别为4053、85、96t/h 。其包装散装车间工艺流程图如图4-8。图4-5预分解窑流程图4-6 立磨矿渣粉磨系统图4-7水泥粉磨系统流程图4-8 包装散装车间工艺流程图4.2 主机设备选型、储库堆场计算4.2.1 各种主机小时产量（周平衡法）参考水泥厂主机周运转小时数表，如表4-1。 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）成产周期（日/周）生产班制石灰石破碎机6736426每日一班，每班67小时121472846每日两班，每班67小时生料磨221547每日三班，每班67小时窑241687每日三班，每班67小时煤磨221547每日三班，每班67小时241687每日三班，每班67小时水泥磨22154每日三班，每班67小时回转烘干机22154每日三班，每班67小时包装机6736426每日一班，每班67小时121472846每日两班，每班67小时6742497每日一班，每班67小时121484987每日两班，每班67小时(1)石灰石破碎机要求主机的小时产量计算公式为: 式中：GH要求主机小时产量（t/h） Gw物料周平衡量（t/周） H主机每周运转小时数 （注：物料周平衡量来自物料平衡表）预设石灰石破碎机的周运转小时数H：由表4-1选择H=626=72h (t/h )选用PF-1622 16002250mm反击式破碎机，台时产量为500600，标定产量为520。石灰石破碎机的台数：