毕业设计日产5000吨水泥熟料系统水泥磨系统工艺设计

摘要摘要本设计的任务要求是日产 5000 吨水泥熟料系统水泥磨 粉磨系统工艺设计。在这次设计中，以国内外先进的生产工艺和技术装备以及经验参数为基础，以节能降耗和保护环境为原则，并结合生产实际，采用了先进和合理的生产工艺流程及设备。基于物料平衡计算和设备选型计算。球磨机适用于粉磨各种矿石及其它物料的粉磨，被广泛用于水泥粉磨行业，其可分为干式和湿式两种磨矿方式。根据排矿方式不同，可分格子型和溢流型两种。本设计选择了两台产量是 115t/h 的 4.212.5的干式分格子型球磨机，以及两套有 O-Span 型的选粉机其规格为 N-3000 组成的选粉系统，选粉机产量是 540t/h 和 FMQD28211 型袋式收尘器两台组成的除尘系统，其除尘风量是 247600m3/h关关键键字字：工艺设计，水泥磨粉磨系统 ，选粉系统，除尘系统Abstract The design of the task requirement is 5,000 tons daily production of cement clinker cement mill grinding system process design system. In this design, to advanced production technology and technical equipment and experience parameters as the basis for the energy saving and environmental protection principles, and actual production, and reasonable use of advanced production process and equipment. Based on material balance calculations and equipment sizing. Ball mill for grinding various ores and other materials, grinding, grinding is widely used in cement industry, which can be divided into two kinds of dry and wet grinding methods. According to different ways of discharge can be divided into two kinds of lattice type and Overflow. The design choice of the two output is 115t / h of 4.2 12.5 in the dry sub-lattice-type ball mill, and two sets of O-Span-type classifier and its specifications for N-3000 consisting of the powder system, the separator Output is 540t / h and FMQD28-2 11 Type two components of the dust bag filter system, the dust wind is 247600m3 / hKeywords: process design, cement mill grinding system, separator system, dust removal system 目录目录摘要 .IABSTRACT.II第一章 前言.11.1 现代粉磨技术发展的特点 .11.2 水泥粉磨系统 .21.2.1 开流粉磨.21.2.2 闭路粉磨.2第二章 配料计算.32.1 基条条件 .32.2 配料计算.42.2.1 计算湿原料的配合比.42.2.2 原料消耗定额.42.2.3 石膏和混合材的消耗定额.52.2.4 烧成用煤消耗定额.62.2.5 熟料及水泥消耗定额.62,2.6 干原燃材料需要量计.72.2.7 含天然水分原燃材料需要量计算.72.3 编制全厂物料平衡表.8第三章 全厂工艺流程简介.93.1 全厂工艺流程 .93.1.1 水泥生产原料.93.2 水泥粉磨.11第四章 水泥磨系统设备计算及选型.134.1 水泥磨机的选择 .134.2 循环负荷、选粉效率及选粉设备.154.2.1 循环负荷和选粉效率.154.2.2 选粉机的选择.164.3 通风及除尘系统.174.3.1 通风及除尘的作用.174.3.2 除尘系统的计算.184.3.3 袋式除尘器的选型.194.4 除尘风管直径及管道阻力计算 .214.4.1 除尘风管直径计算.214.4.2 管网的局部阻力计算.234.4.3 风机选型.244.4.4 废气排放浓度.254.5 输送设备选型.254.5.1 斗式提升机的选型.254.5.2 空气输送斜槽的选型.274.5.3 其他输送设备的选型.284.6 主机能力平衡表.29第 5 章 结论.30参考文献.31致谢.32第一章第一章 前言前言1.1 现代粉磨技术发展的特点现代粉磨技术发展的特点 水泥成品制备中最重要的是水泥的粉磨，由于水泥粉磨不但影响水泥质量，还是整个水泥生产过程中耗电最多的工序。因此如何在保证水泥质量的前提下，尽可能地节约电能是目前我国水泥行业一各急待解决的问题。虽然很多企业和研究者都为此做了大量的工作，但总的来说，在水泥粉磨设备的研究开发上，我国同国外的差距依然较大，在基础研究领域，这种差距更大。因此如何在引进技术的基础上开发出具有自主知识产权的设备和工艺，并在大量基础研究的基础上推动我国粉磨设备的开发研究，尽可能 缩小与世界先进生产工艺的差距是国内工作者不能回避的问题。 随着水泥生产技术和水泥生产规模的发展，水泥粉磨设备在大型化的同时，各国在节约能源，提高粉磨效率方面也得到了较大的 发展，如采用节能型磨机、高效选粉机、新型衬板改善易磨部件的材质， 添加助磨剂降低水泥温度等新设备与新技术。水泥粉磨工艺流程总的来说可以分为开流粉磨和圈流粉磨两种，其中圈流粉磨又可分为很多种类。在目前的流程组合上，人们 希望工艺流程尽可能简单，但是简单的流程又不 一定能最大可能的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设备发展的两个方向：一是寻求单一的粉磨设备 简化，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。这也与目前立磨、辊压机用于水泥粉磨 的技术还不是很完善有关，也使得人们不得不借助多种粉磨设备以求在最大可能上减小能耗。本次设计，水泥粉磨车间系统流程选用联合粉磨圈流粉磨系统，主要设备有水泥磨、选粉机、收尘器、风机等。该流程简介如下：熟料、石膏和混合材由各自的调备库经定量给料机配好后，由带式输送机输送入磨前斗式提升机，再由斗提机送至稳流称重仓，这一过程物料经除铁器去掉磁性物质。接着混合料经联合粉磨后，粗粉回料入磨前斗提机再进稳流仓，细粉则进入水泥磨粉磨。出磨物料送入高效选粉机，选粉后粗粉回水泥磨，细粉则由气箱脉冲袋式收尘器收集下来，由斜槽、提升机送至各个水泥库。1.2 水泥粉磨系统水泥粉磨系统1.2.11.2.1 开流粉磨开流粉磨在水泥粉磨中，开流粉磨主要应用在管磨机上，广泛使用高细管磨机。由于开流粉磨中往往存在过粉磨现象，且水泥温度超标的问题，因而从 多方面考虑，圈流粉磨被广泛使用1.2.21.2.2 闭路粉磨闭路粉磨.闭路流程：一级管磨闭路、二级球磨闭路、中卸磨一级闭路、康必丹管一级闭路、辊式磨和辊压机。近年来，水泥粉磨已趋向于闭路流程，特别 是大型磨机更是这样。在闭路流程中，又趋向于球磨机、辊压机及高效选粉机不同组合的粉磨流程。辊压机用在水泥粉磨方面由五种粉磨流程形式：（1）预粉磨：在闭路流程上辊压机装在球磨机前面，用以降低入磨物料粒度。（2）混合式粉磨：在闭路系统上辊压机装在球磨机前面，选粉机一部分粗粉回到辊压机。（3）联合粉磨：辊压机和选粉机自成一个闭路系统，后面再串接球磨机。（4）部分终粉磨：辊压机与选粉机组成闭路流程，选粉机一部分粗粉回球磨机。（5）终粉磨：只用辊压机和选粉机；不接球磨机。这 5 种粉磨型式，就增产节能而言，按上列顺序 依次增大，尤以第五种形式最好，但其生产的水泥质量目前尚不理想，与球磨机生产的水泥相比，主要时需水量大、易产生急凝和早期强度低，因而阻碍了目前终粉磨系统在水泥粉磨中的应用。 第二章第二章 配料计算配料计算2.1 基条条件基条条件根据实际经验值，石灰石配合比在 80%左右，砂页岩 10%左右，粉煤灰 10%左右，铁粉 4%左右，据此可以设定干燥原料配合比为：石灰石 84%，砂页岩 7%，粉煤灰 5%，铁粉 4%，以此计算生料的化学成分。表 2.1 原料与煤灰的化学成分名称烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO石灰石42.16 3.49 1.04 0.26 52.08 1.51 砂页岩2.35 89.64 2.50 2.39 1.29 0.86 粉煤灰1.77 53.09 31.48 5.79 4.23 0.41 铁矿石2.09 50.27 5.59 33.32 2.90 1.75 烟煤煤灰0.00 51.69 29.48 8.08 2.93 2.06 表 2.2 原煤的工业分析名称水分（Mar/%）挥发分（Var/%）灰分（Aar/%）固定碳（Car/%）热值（Qar/kJ/kg）烟煤2.05 25.87 18.22 53.86 24389.25 无烟煤1.79 4.95 16.65 76.61 27563.70 对于日产熟料 5000t 的窑其单位熟料热耗可以取 3000KJ/Kg，即 q=3000KJ/Kg，则有：煤灰掺量 GA=(qAyS)/(Qy100)，其中 S粉尘的沉落度，有收尘设备时S=100；代入数据有 GA=2.24%得：名称烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO石灰石35.41 2.93 0.87 0.22 43.75 1.27 砂页岩0.16 6.27 0.18 0.17 0.09 0.06 粉煤灰0.09 2.65 1.57 0.29 0.21 0.02 铁矿石0.08 2.01 0.22 1.33 0.12 0.07 生料35.7513.87 2.85 2.01 44.17 1.42 灼烧生料-21.564.433.1368.672.21煤灰掺量为 GA=2.35%时，灼烧生料配合比=100%-2.35%=97.76%，可得：名称配合比SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO灼烧生料0.976513.545722.7793141.96081243.127121.385751煤灰0.02351.2147150.692780.189880.0688550.04841熟料114.760433.4720942.15069243.195981.434161计算率值，根据率值计算公式有：KH=W(cao)-1.65W(Al2O3)-0.35W(Fe2O3)/(2.8W(SiO2)=0.893SM=W(SiO2)/W(Al2O3)+W(Fe2O3)=2.634IM= W(Al2O3)/W(Fe2O3)=1.605由计算的率值可以进一步所设定的原料配比是合理的。2.2 配料计算配料计算 2.2.12.2.1 计算湿原料的配合比计算湿原料的配合比根据测定原料操作水分分别为：石灰石为 1%，砂页岩为 3%，粉煤灰为 0.5%，铁矿石为 4%，则湿原料质量配合比为:湿石灰石=100=84.85110084湿砂页岩=100=7.5371007湿粉煤灰=100=5.2651005湿铁矿石=100=4.1741004将上述质量比换算成百分比 湿石灰石=100%=83.84%17. 426. 553. 785.8485.84湿砂页岩=100%=7.40%17. 426. 553. 785.8453. 7湿粉煤灰=100%=5.17%17. 426. 553. 785.8426. 5湿铁矿石=100%=4.10%17. 426. 553. 785.8417. 42.2.22.2.2 原料消耗定额原料消耗定额1.原料的干消耗定额考虑煤灰掺入时，1t 熟料的干生料理论消耗是: KT= I-100100S 式中: KT-干生料理论耗定额；I-干生料的烧矢量；S-煤灰掺入量，以熟料百分数表示（%）KT=1.5275.3510035. 2100则有：1t 熟料干生料消耗定额 =生K生PKT100100式中: -干生料耗定额；生K P生-生料的生产损失（%） ，取 2% K生=1.55210052. 1100可得：各种干原料的消耗定额 =K生X原K式中: -某种干生料的消耗定额；原K X-干生料中该原料的配合比（%） 。则有：K干石灰石=1.5584%=1.302；K干砂页岩=1.557%=0.109；K干粉煤灰=1.555%=0.078；K干铁矿石=1.554%=0.0622.各种湿原料的消耗定额K湿=100K干/(100-W0)式中： K湿、K干-分别表示湿、干物料消耗定额（t/t 熟料） ； W0-该湿物料的天然水分（） 。则有：K湿生=100K生/(100-W0)=1.569（t/t 熟料）其中 W生=（0.841+0.073+0.050.5+0.044）/100=1.24%；K湿石=100K干石/(100-W0)=1.315（t/t 熟料） ；K湿砂=100K干砂/(100-W0)=0.112（t/t 熟料） ；K湿粉=100K干粉/(100-W0)=0.079（t/t 熟料） ；K湿铁=100K干铁/(100-W0)=0.065（t/t 熟料） 。2.2.32.2.3 石膏和混合材的消耗定额石膏和混合材的消耗定额干石膏消耗定额： Kd=100d/(100-d-e)(100-Pd)式中： -干石膏消耗定额（t/t 熟料） ；dK d，e-分别表示水泥中石膏、混合材掺入量（） ； Pd-干石膏的生产损失（） ，可取 3%。则有：Kd=5100/(100-5-10)(100-3)=0.061（t/t 熟料） ；湿石膏消耗定额：K湿 d=100Kd/(100-W0)=1000.061/(100-1)=0.062(其中石膏含水量 W石膏=1%)； 干混合材消耗定额： Ke=100e/(100-d-e)(100-Pe)式中 Ke干混合材消耗定额（t/t 熟料） ； d，e分别表示水泥中石膏、混合材掺入量（） ； Pe干混合材的生产损失（） ，可取 3%。则有：Ke=10100/(100-5-10)(100-3)=0.121（t/t 熟料） ；湿混合材消耗定额：K湿 e=100Ke/(100-W0)=1000.121/(100-15)=0.142（t/t 熟料） （湿混合材的含水量 W混合材=15%） 。2.2.42.2.4 烧成用煤消耗定额烧成用煤消耗定额烧成用干煤消耗定额： Kf=100q/Q(100-PF)式中： Kf烧成用干煤消耗定额（t/t 熟料） ； q熟料烧成消耗（kJ/kg 熟料） ； Q干煤低位热值（kJ/kg 干煤） ； PF煤的生产损失（） ，一般取 3,其中 Q=100（Qy+25Wy）/(100-Wy),代入数据有 Kf=0.130（t/t 熟料） ，式中无烟煤中的水分yW烧成用湿煤消耗定额： Kf=100Kf/(100-W0)=1000.130/(100-2.05)=0.133（t/t 熟料） 。因为该生产流程采用余热烘干，所以不考虑烘干用煤的消耗。2.2.52.2.5 熟料及水泥消耗定额熟料及水泥消耗定额熟料的干消耗定额：K熟=1.000（t/t 熟料） ，由于熟料中几乎不含水分，因此其湿消耗定额：K湿熟= K熟=1.000（t/t 熟料） 。水泥的干消耗定额：K水泥=K熟+Kd+Ke=1.182（t/t 熟料） ；水泥湿消耗定额：K湿水泥=K湿熟+K湿 d+ K湿 e=1.204（t/t 熟料） 。2,2.62,2.6 干原燃材料需要量计干原燃材料需要量计干原燃材料需要量=各物料干消耗定额烧成系统生产能力 各干原燃材料小时需要量：石灰石 M石= K干石Qh=271.2（t） ；砂页岩 M砂= K干砂Qh=22.7（t） ；粉煤灰 M粉= K干粉Qh=16.2（t） ；铁矿石 K干铁Qh=12.9（t） ；石膏 M石膏= KdQh=12.7（t） ；混合材 M混合材= KeQh=25.2（t） ；烟煤 M烟煤= KfQh=27.1（t） ；生料：K干生=322.9（t） 。各干原燃材料每天需要量：石灰石 M石= K干石Qd=6510（t） ；砂页岩 M砂= K干砂Qd=545（t） ；粉煤灰 M粉= K干粉Qd=390（t） ；铁矿石 K干铁Qd=310（t） ；石膏 M石膏= KdQd=305（t） ；混合材 M混合材= KeQd=605（t） ；烟煤 M烟煤= KfQd=650（t） ；生料：K干生=7750（t） 。各干原燃材料年需要量：石灰石 M石= K干石Qy=2138192.8（t） ；砂页岩 M砂= K干砂Qy=179003.9（t） ；粉煤灰 M粉= K干粉Qy=128094.5（t） ；铁矿石 K干铁Qy=101818.7（t） ；石膏 M石膏= KdQy=100176.5（t） ；混合材 M混合材= KeQy=198710.7（t） ；烟煤 M烟煤= KfQy=213490.8（t） ；生料：K干生=2545467.7（t） 。2.2.72.2.7 含天然水分原燃材料需要量计算含天然水分原燃材料需要量计算含天然水分原燃材料需要量=各物料湿消耗定额烧成系统生产能力 各含天然水分原燃材料小时需要量：石灰石 M石= K干石Qh=273.9（t） ；砂页岩 M砂= K干砂Qh=23.3（t） ；粉煤灰 M粉= K干粉Qh=16.5（t） ；铁矿石 K干铁Qh=13.5（t） ；石膏 M石膏= KdQh=12.9（t） ；混合材 M混合材= KeQh=29.6（t） ；烟煤 M烟煤= KfQh=27.7（t） ；生料：K湿生=326.8（t） 。各含天然水分原燃材料每天需要量：石灰石 M石= K干石Qd=6575（t） ；砂页岩M砂= K干砂Qd=560（t） ；粉煤灰 M粉= K干粉Qd=395（t） ；铁矿石 K干铁Qd=325（t） ；石膏 M石膏= KdQd=310（t） ；混合材 M混合材= KeQd=710（t） ；烟煤 M烟煤= KfQd=665（t） ；生料：K湿生=7845（t） 。各含天然水分原燃材料年需要量：石灰石 M石= K干石Qy=2159541.9（t） ；砂页岩 M砂= K干砂Qy=183930.6（t） ；粉煤灰 M粉= K干粉Qy=129736.7（t） ；铁矿石 K干铁Qy=106745.4（t） ；石膏 M石膏= KdQy=101818.7（t） ；混合材 M混合材= KeQy=233197.7（t） ；烟煤 M烟煤= KfQy=218417.5（t） ；生料：K湿生=2576670.2（t） 。 2.3 编制全厂物料平衡表编制全厂物料平衡表该生产线的物料平衡表如下：表 2.1 物料平衡表消耗定额干料含天然水分的料水分生产损失干料/（t/t 熟料）含天然水分的料/（t/t熟料）小时/ t日/ t年/t小时/ t日/t年/t石灰石1-1.3021.315271.265102138192.8273.965752159砂页岩3-0.1090.11222.7545179003.923.3560183930.6粉煤灰0.5-0.0780.07916.2390128094.516.5395129736.7铁矿石4-0.0620.06512.9310101818.713.5325106745.4石膏130.0610.06212.7305100176.512.9310101818.7混合材1530.1210.14225.2605198710.729.6710233197.7生料1.2421.551.569322.977502545467.7326.878452576670.2熟料-11208.350001642237.2-水泥-21.1821.204-218417.5240.25764.82104152烧成用煤2.0530.130.13327.1650213490.827.7665第三章第三章 全厂工艺流程简介全厂工艺流程简介3.1 全厂工艺流程全厂工艺流程新型干法水泥熟料生产工艺流程包括原燃料进厂、原燃料破碎、生料制备、熟料煅烧、熟料储存、水泥粉磨及发运等。典型的新型干法水泥熟料生产工艺流程如图所示3.1.13.1.1 水泥生产原料水泥生产原料生产硅酸盐水泥的主要原料为石灰质原料和粘土质原料，有时还要根据原燃料品质和水泥品种，掺加校正原料以补充某些成分的不足，还可以利用工业废渣作为水泥的原料或混合材料进行生产。本次设计采用石灰石、砂页岩和硫酸渣。1、石灰质原料石灰质原料是指以碳酸钙为主要的石灰石、泥灰岩和贝克等。石灰石是水泥生产的主要原料，生料中80%以上是石灰石。石灰石由矿山运送至石灰石堆场，铲车送入板式喂料机入口，经板式喂料机送至破碎机，破碎合格的石灰石(最大粒径80mm)经皮带机送至圆形石灰石预均化堆场，经堆料机堆成料堆。板式喂料机及皮带输送机产生的扬尘经袋式收尘器收尘后回收至皮带机上，袋收尘器脉冲气源由压缩空气提供，通过收尘的气体经排风机排入大气。排风机保证袋收尘内的负压状态。石灰石预均化堆场采用圆形堆场，采用分层堆料的方式堆成料堆。均化后的石灰石经取料机取料由皮带送至原料配料系统石灰石仓。石灰石仓顶部设置袋收尘一台收集的石灰石粉尘回收到仓内。2、其他原材料砂页岩、硫酸渣由火车运输进厂后卸入堆棚内储存，堆棚内的砂页岩、硫酸渣由带式输送机分别送至原料配料站的砂页岩仓、硫酸渣仓。各原料仓的上部都有相应的收尘设备。3、原料配料及输送原料配料站设有石灰石库，砂页岩库，硫酸渣库。仓底均设有定量称重给料机，即皮带秤。物料按配料比由带式输送机定量输送至生料立磨进行粉磨，配料站出口皮带上设置一台除铁器。以防有铁块进入生料磨，影响磨的粉磨效率。4、原料粉磨及废气处理原料粉磨利用窑尾废气作为烘干热源。来自生料配料站的原料经金属探测仪（除铁器）及三通阀经回转喂料器喂入生料磨，粉磨合格的生料随废气一起进入旋风筒进行气固分离，分离出来的合格生料经斜槽及提升机送至生料均化库，在斜槽风机出口处设置一袋收尘器，将扬尘回收。出排风机的废气一部分作为磨机循环风，剩余部分入袋收尘器。当磨机不运行时，窑尾废气通过增湿塔降至 150温度后，直接进入电收尘器。废气经电收尘器处理后，烟气的排放浓度满足国家标准要求。为了有效监测与控制粉尘及废气对外界环境的污染，在窑尾、窑头烟囱安装了烟气颗粒物、NO2和 SO3在线监测仪。当增湿塔收下的粉尘水分过大时，则增湿塔下的螺旋输送机反转，将收下的湿料从另一端排出。同时调整增湿塔的用水量。在生料入库前设置有生料连续取样装置，取出的样品送到质管部进行多元素分析检测，质管部根据其检测结果调整原料配合比，以保证出磨生料的合格率及稳定性。5、生料均化库及喂料生料磨系统送来的生料由提升机经空气输送斜槽输送入均化库内，生料均匀分布于库内。当库底卸料时，形成“漏斗”状料流垂直切割各料层，达到重力均化作用。均化库设八个卸料口，库内底部有八大卸料区。一个大卸料区围绕一个卸料口，又分成两个小区，卸料口出料时，这两个小区轮换充气。库底环行区所需强空气由一台均化风机（罗茨）提供。库底卸料是由程序器对各充气管路上的电控气动阀控制，以实现有序卸料。此外生料均化库还配置一台供均化仓的均化风机。外接压缩空气用于操作气动阀、气动开关阀以及除尘器。配置一台备用均化风机，实现三台均化风机互为备用。生料经提升机、空气输送斜槽送入生料库中。库内分八个卸料区，生料按照一定的顺序分别由各个卸料区卸出进入搅拌仓进行搅拌，均化作用主要由库内重力切割和搅拌仓的搅拌来实现。搅拌仓同时为窑喂料仓，带有荷重传感器、充气装置，仓下设流量控制阀和流量计实现窑喂料量的计量和调节。经计量的生料通过斜槽、提升机喂入窑尾预热器。在生料进入窑尾预热器前设有生料取样装置，对入窑生料进行分析检测，用以作为烧成系统的操作指导3.2 水泥粉磨水泥粉磨1、石膏及混合材备料石膏由汽车运进厂先入 18m70m 的堆棚内储存，由铲车卸入破碎机破碎破碎机选用颚式破碎机 PE400，经破碎后的石膏由 带式输送机送入石膏库。混合材由汽车运进厂先入混合材库储存，由空气输送斜槽、斗式提升机送至磨头仓。2、按不同水泥品种，设定相应的物料配比，经定量给料机配好的物料由带式输送机输送至水泥粉磨系统。水泥磨采用两套 4.212.5 球磨机和 O-Sepa 选粉机组成的闭路粉磨系统，出磨物料由斗式提升机送入选粉机中分选，粗粉返回磨内再次粉磨，成品随出选粉机的气流进入袋收尘器后被收集下来，成品通过锁风阀和螺旋输送机送入斜槽，经斗式提升机送至水泥库储存，废气经净化后排入大气。3、水泥储存、散装、包装 设 8 座 15m32m 的 IBAU 型储存兼均化库，每库库底各设两台移动式散装机。水泥由库底充气卸料系统卸出后由空气输送斜槽、斗提机送往包装车间包装或送入水泥汽车散装库进行汽车散装，或送入散装机进行火车散装。水泥包装采用 2 台 BHYW-8 型回转包装机，包装成的袋装水泥直接装车发送或送成品库储存。水泥库顶、库底均化仓等分别设气箱脉冲袋收尘器处理系统中的含尘气体，包装车间用脉冲袋收尘器对个扬尘点进行收第四章第四章 水泥磨系统设备计算及选型水泥磨系统设备计算及选型4.1 水泥磨机的选择水泥磨机的选择目前对水泥磨系统有以下改进：设备大型化且高效节能；采用高效选粉机，采用新型衬板，改善磨机部件及研磨件材质；添加助磨剂，提高粉磨效率；降低水泥温度，提高粉磨效率，改善水泥品质；实现操作自动化。1.预定水泥磨年利用率为 0.8（每日三班，每班 8 小时） ；2.参照第二章物料平衡表，同时考虑到设计的该生产线 50%的熟料以散装形式销售，则该厂生产水泥量为：Gy=210415250%=1052076（t/y） ，有主机要求小时产量为： Gh=150.1（t/h）8760Gy依车间要求的小时产量 150.1t/h，同时结合水泥厂的实际生产情况，所选设备的规格及性能参数如表：表 4.1 水泥磨参数 水泥磨规格：4.2x12.5m生产能力： 115t/h P.O42.5成品细度:320m2/kg入料粒度：15mm筒体转速：16r/min装球量：250t（Max）工艺流程：物料配比，经定量给料机配好的物料由带式输送机输送至水泥粉磨系统，经磨机粉磨后，出磨物料由斗式提升机送入选粉机中分选，粗粉返回磨内再次粉磨。3.磨机产量的标定：公式 G=N0K1K2K3K4式中： G-磨机的台时产量（t/h）N0-磨机的需要功率（kw）K1-磨机的单位功率 ，见表 3.6.1K2-入磨物料修正系数，见表 3.6.2K3-产品细度修正系数，见表 3.6.3K4-磨机流程系数 圈流 K4 =1.131.5表 4.1.1物料种类K1值,t/(kw*h）配合原料0.055-0.06回转窑熟料0.046-0.052表 4.1.2粒度（）15202530K2值1.05-1.141.02-1.061.00.98-0.96表 4.1.30.08 微米方孔筛筛余90%5678910111213K3值0.770.820.810.910.961.001.041.091.13 有关 N0的计算如下： N0=K2K1N式中: K1-与磨机型号和传动方式等因素有关系数，在 1.1-1.5 之间K2-电动机储备系数，取值在 1.05-1.2 之间N0=2386.36（kw）1 . 11.23150G=N0K1K2K3K4=2386.36 0.051.00.821.5=146.76（t/h）结合实际水泥生产中可将产量标定为 110t/h。4.主机数量n=1.36，故选用 2 台1 ,GhGh1101 .1505. 核算主机年利用率：0=0.551,nGhGh8 . 068. 0由水泥厂主机年利用率表可知 0.55 在0.82 范围之内，说明水泥磨的选型是合理的。 4.2 循环负荷、选粉效率及选粉设备循环负荷、选粉效率及选粉设备4.2.14.2.1 循环负荷和选粉效率循环负荷和选粉效率1.循环负荷是指选粉机的回料量与成品之比，见表。图 4.1 循环负荷FCGcTb2.选粉效率是指成品中所含的细粉量与选粉机喂料量中的细粉量之比: %100%100bcbaacaFcGE E-选粉效率； F-出磨物料量； G-粉磨产品量； a-选粉机的喂料细度； b-选粉机的细粉细度。一般情况下，各种不同粉磨系统的循环负荷考虑如下：风扫生料磨 L=50150%一级圈流水泥磨 L=150300%二级圈流干法生料磨 L=200450%二级圈流水泥磨（短磨） L=300600%O-Sepa 选粉机系统比生产率最高点，位于循环负荷为 200%处，而小于 150%时，则降低较快，因此循环负荷宜为 150%200%，而相应的选粉机效率为71%63%。 （见表 6-1）在此取循环负荷为 200%，则选粉效率为 63%。 表 4.2 O-Sepa 选粉机的循环负荷与选粉效率关系循环负荷（%） 50 100 200 300选粉效率（%） 90.0 79.0 63.0 50.04.2.24.2.2 选粉机的选择选粉机的选择闭路流程的干法生料磨，煤磨和水泥磨的分级设备采用选粉机，它主要有以下几种型式：通过式、离心式和高效选粉机。本厂根据实际情况选用高效选粉机，具有 80 年代国际先进水平的新型高效选粉机主要有日本小野田工业公司的 O-Sepa、丹麦史密斯公司的 SEPAX 和美国斯特蒂文公司 SP 测流式选粉机等。采用高效选粉机可使磨机系统产量提高 10-30%，本次设计采用 O-Sepa 选粉机，下面主要介绍 O-Sepa 选粉机的情况。O-Sepa 选粉机使目前广泛采用的选粉形式。该机主体是一个涡壳旋风筒，内设笼形转子，其外圈装一圈导向叶片，被选粉料从顶部喂入落到撒料盘上，靠离心力将物料抛撒。粗粉则受离心力作用而下落到下部选粉室，再经由下部吹入的三次风风选后，细分随风上升，而粗粉则落入锥形斗卸出。分级选粉有三股风：从磨内排出的气体为一次风（含尘） ，其它粉磨系统排出的气体为二次风（含尘） ，三次风（净）由下部吹入。一次风、二次风由上壳体两侧进风口引入机内，形成水平旋流分离场，将较细颗粒带入转子内抛出，然后细粉由收尘器收集为成品。O-Sepa 选粉机的主要优点：(1)提高选粉效率，可达 74%，使磨机产量增加大约 2224%、节能约 820%。(2)成品粒径分布 344m 的细料所占的百分比较高，水泥颗粒组成合理，有利提高水泥强度。(3)借助变速驱动装置，易于调节产品细度。(4)体积小，质量轻，只需传统式选粉机的 1/2 或 1/6 空间。减少基建投资。由于产量较大，故选取两套水泥粉磨设备，总磨机标定产量 270t/h，故每套磨机标定的产量为 135t/h，对 O-Sepa 选粉机进行选型：1100060 xGNC式中： N1-按选分浓度计算的 O-Sepa 选粉机的规格,m3/min G-水泥磨标定的产量,t/h Cx-O-Sepa 选粉浓度，在 0.750.85kg/m3，取 Cx=0.75kg/m3 311000 1353000/min60 0.75Nm 21000 (1)60aGLNC 式中： N2-按喂料浓度计算的 O-Sepa 选粉机的规格,m3/min L-O-Sepa 选粉机的循环符合 Ca-最大喂料浓度，Ca=2.5kg/m3 321000 135 (1200%)2700/min60 2.5Nm因此可以选用 N3000 O-Sepa 选粉机，其规格性能如表：表 4.3 选粉机规格性能型号N-3000风量3/mh18000电机功率 kw160处理能力 t/h540主轴转速(r/min)135190比表面积(cm2/g)34003600水泥产量 t/h1101904.3 通风及除尘系统通风及除尘系统4.3.14.3.1 通风及除尘的作用通风及除尘的作用通风的作用：（1）冷却磨内物料，改善磨内物料的易磨性。磨机在运转时 80%以上的能量转变为热量使磨内物料温度上升，对水泥磨来说，会导致石膏脱水而产生假凝现象，影响水泥质量，且易磨性随温度上升而降低。因物料温度升高产生耗电现象，使物料粉成团，黏附在研磨体和衬板上，降低粉磨效率；（2）及时排除磨内水蒸气，可降低糊状和阻塞篦孔现象；（3）消除摸头灰，改善卫生环境，减少设备的磨损，同时还可减少细粉的缓冲热层作用。除尘的作用：（1）收集成品水泥；（2）净化气体使气体排出时在要求的含尘浓度范围内。4.3.24.3.2 除尘系统的计算除尘系统的计算为了达到排放标准，且为了设备简单化，同时满足排放高效选粉机的高浓度的含尘气体，本厂选用一级收尘系统，且选用气箱脉冲袋式收尘器。1.原始资料和设计参数（1）磨机规格：4.212.5m（2）工艺流程：闭路（3）研磨体装载量：209t（4）有效直径：4.1m（5）有效长度：14m（6）生产能力：110t/h（7）出磨废气温度：t1=80（8）提升机排出气体的含尘浓度：25g/Nm3（9）辊压机收尘气体的含尘浓度：50g/Nm3（10）提升机的排风量:磨尾处 2000m3/h 磨头处 1500m3/h（11）辊压机的排风量：2000m3/h（12）提升机排出气体温度：磨尾处 80 磨头处 50 （13）辊压机收尘气体温度：802.磨机通风量V=2826w(1-)2iD式中： V-通风量（m3/h） ； -磨机有效内径（m） ；iD -钢球填充率，以小数表示，此处取 0.4； w-磨内通风速度（m/s）,对闭路磨机，w=0.30.7m/s，此处取 0.5 m/s。V=28260.5（1-0.4）=14251.5（Nm3/h）21 . 4考虑到磨尾漏风 20%，则从磨尾排出风量为：=17101.8（Nm3/h）5 .142512 . 12 . 11VV3.斗式提升机的排风量3227327320001547/2738027380VVNmh3327315001269/27350VNmh4.辊压机处的排风量3427320001547/27380VNmh4.3.34.3.3 袋式除尘器的选型袋式除尘器的选型1.进入袋式除尘器风量进入选粉机的一次风，二次风，三次风的风量比按 4：4：2 计算，其中磨尾进选粉机的风为一次风，则选粉机的风量=42754.5（Nm3/h）选粉机V4 . 08 .17101考虑到抽风管漏风系数为 1.1，则进入收尘器的总风量为=1.1=47029.95（Nm3/h）收尘器选粉机V选粉机V=1.1（+）=1.1(42754.5+1547+1269+1547)收尘器V选粉机V2V3V4V=49037.45（Nm3/h）考虑到管道散热，气体进入袋式除尘器温度降至 70，则进入袋式除尘器风量为=49037.45=61611.16m3/h 袋收尘V273702732.选粉机进入袋式除尘器的含尘浓度=28.7g/Nm3iC选选45.4903725154780171018 =28.7=22.8g/m370273273 3.斗式提升机、辊压机处收尘进入袋式除尘器的含尘浓度=57.9g/m370273273)8 .222525(iiC所以进入袋式除尘器的气体总含尘浓度为：+=80.7g/m3总CiC选选iiC根据以上情况，选用气箱式脉冲袋式收尘器，其规格和性能如表：表 4.4 袋式收尘器规格、性能型号FMQD28211处理风量 m3/h247600总过滤面积 m22492滤袋个数（个）2856含尘浓度 g/m313004.实际滤速 1791840.87/min0.015/6060 3427fQmm sA 5.袋收尘的过滤阻力fmfctaRP式中， ：袋收尘的过滤阻力P ：滤布的阻力系数，羊毛绒布=3.6RR1810m ：空气粘度，70时，=30.0216 10 Pa s ：过滤速度，0.15m/sf ：粉尘堆积层平均比阻，=mamaKgm/105 . 88 C：含尘浓度 C=0.936kg/3m t：过滤时间袋收尘每隔 6min 振打一次，振打时间 10s，t=606-10=350s，fmfPRa ct =3.6+0.93635081030.0216 100.0158105 . 86105 .2120.015 =1484aP整机附加阻力 Pm，参考表 4.5，表 4.5 过滤风速与整机附加阻力关系过滤风速m/min 1.0 1.5 2.0 2.5Pm（Pa） 80 100 150 250故=80mPaP =+=80+1484=15640 PmPPaP4.4 除尘风管直径及管道阻力计算除尘风管直径及管道阻力计算4.4.14.4.1 除尘风管直径计算除尘风管直径计算D=36004V式中： V通风量(m3/h) 管内风速，一般倾斜管道 =1216m/s， 垂直管道 =812m/s， 水平管道 =1822m/s D风管直径(m)计算出风管的直径应按圆形通风管道统一按规定选用，其外径的基本要求系列有：90.100.110.120.140.160.180.200.220.250.280.320.360.400.450.500.560.630.700.800.900.1000.1120.1250.1400.1600.1800.2000mm风管的厚度 可按表选用：表 4.6 风管的厚度 一般除尘风管含尘浓度高的风管管径 mm壁厚 mm管径 mm壁厚 mm1004001.52.51003002.02.54006502.53.03007002.54.06509003.03.570010004.05.090010003.54.0管道直径的确定：1.磨机尾部进选粉机管道垂直段：取 =12m/s，=0.71m1D1214. 336008 .171014取外径为 720mm，壁厚为 =4.5mm，则风管内径为:720-2=720-24.5=711mm管内实际风速为：1=11.97m/s243600VD2711. 014. 336008 .1710142.选粉机进袋式除尘器管道水平段：取 =18m/sD2=0.96m43600V选粉机袋收尘1814. 3360095.470294 取外径为 970mm，取壁厚为 =5mm， 则风管内径为:970-25=960mm。管内实际风速为:2=18.06 m/s243600VD296. 014. 3360095.4702943.磨头斗提机的收尘管道 倾斜段：取 =14m/s 344 15000.19536003600 3.14 14VDm 取外径为 200mm，取壁厚为 =2.5mm， 则风管内径为 200-22.5=195mm。管内实际风速为3 = 243600VD24 150014.0/3600 3.14 0.195m s4.磨头斗提机收尘管道 倾斜段：取 =13m/s 544 (15002000)0.29736003600 3.14 13VDm 取外径为 300mm，取壁厚为 =2.5mm， 则风管内径为 300-22.5=295mm。管内实际风速为5= 236004DV24 (15002000)14.2/3600 3.14 0.295m s5.磨尾斗提机的收尘管道 倾斜段：取 =14m/s 644 20000.22536003600 3.14 14VDm 取外径为 250mm，取壁厚为 =2.5mm，7 则风管内径为 250-22.5=245mm。管内实际风速为6= 243600VD24 200011.8/3600 3.14 0.245m s6.磨头斗提机收尘管道、辊压机处收尘管道合并管道和磨尾斗提机收尘管道的合并管道 倾斜段：取 =14m/s 6273704 (1547 1269 1547)42730.37236003600 3.14 14VDm 取外径为 400mm，取壁厚为 =2.5mm， 则风管内径为 400-22.5=395mm。管内实际风速为7 = 243600VD2273704 (1547 1269 1547)27312.4/3600 3.14 0.395m s4.4.24.4.2 管网的局部阻力计算管网的局部阻力计算 aaPWP22式中： -管道中阀门或各个变径的局部阻力；pP -阀门或各个变径点的局部阻力系数，见表； -空气在网管中的流速 m/s；aW -空气的密度。a表 4.7 各个变径角度对应的局部阻力系数 90 120 135 150 1.1 0.55 0.35 0.2 各个管道在变径处的局部阻力：212aPaWP=92.3(Pa)70273273293. 1206.1855. 02222aPaWP=176.7(Pa)50273273293. 1214) 1 . 155. 0(2232aPaWP=211.82730.351.29324227380aP242aPaWP=214.22731.11.293114227370aP252aPaWP=212.4273(0.350.35)1.29355227370aP 管内总阻力： ppiPKPp =1.17（92.3+176.7+24+114+55）=540.54(Pa)式中： ：系统阻力附加系数，=1.151.7，取 1.17。pKpK4.4.34.4.3 风机选型风机选型1.进排风机风量考虑 10%的风量储备，进排风机的温度降至 60（1）进排风机风量=69807.5（Nm3/h）60273702731 . 116.61611V（2）除尘系统总阻力设磨机阻力=400Pa，再考虑 10%的风量储备，P01.1 ()pPPPP 总=1.1（400+1564+540.54）=2755(Pa)2.风机选型选取型锅炉通风机，风机规格见表：473 11(025 )GND表 4.8 风机规格全压 Pa32463116风量 m3/h206000282000转速 r/min580型号Y450-59-10电动机功率 kw3154.4.44.4.4 废气排放浓度废气排放浓度1.排放浓度进入袋式收尘器气体总含尘浓度 C1=87g/m3定袋式收尘器的除尘效率 =99.99%C，1=C1（1-）=87（1-99.99%）=0.0087g/m3考虑该段漏风为 5%，则出风机排放浓度为C2= C，1/1.05=0.0087/1.05=0.0083g/m3=8.3mg/m3符合水泥工业大气污染物排放标准中规定的磨机颗粒物排尘浓度（标况）30mg/m3。2.单位产品废气排放量 每小时排放粉尘量：0.0083 49037.45 1.05=427.4g/h 单位产品排放量为：427.4/（110 1000）=0.0039kg/t 符合水泥工业大气污染物排放标准中规定的磨机颗粒物单位产品排放量0.024kg/t。4.5 输送设备选型输送设备选型4.5.14.5.1 斗式提升机的选型斗式提升机的选型1、磨头处斗式提升机= (1+L)G= (1+150%) 110=275(t/h)斗提G式中： G斗提-提升机提升能力,t/h L-辊压机循环负荷 G-磨机产量,t/h要求输送量：V=190m3/h斗提G式中：-输送物料的密度，查水泥厂工艺设计概论 ，=1.45m3/t,所以选取 THG500 型斗式提升机，其型号规格如表 6-9 下：表 4.9 提升机型号规格斗提型号THG500输送量 m3/h210容量 L25料斗斗距 mm480提升高度 Hmax(m)602、磨尾处斗式提升机=K(1+L)G= 1.3 (1+200%) 110=429(t/h)斗提G 式中： G斗提-提升机提升能力,t/h L-选粉机循环负荷 K-提升机提升物料不均衡系数 K=1.21.3，取 1.3 G-磨机产量,t/h要求输送量：V=390m3/h斗提G式中： -输送物料的密度，查水泥厂工艺设计概论 ，=1.1m3/t,所以选取 THG800 型斗式提升机，其型号规格如表所示:表 4.10 提升机型号规格斗提型号TDG800输送量 m3/h492容量 L64料斗斗距 mm580提升高度 Hmax(m)80料斗运动速度 m/s1.654.5.24.5.2 空气输送斜槽的选型空气输送斜槽的选型1、磨尾进斗式提升机处G提=429t/h，故选 XZ630 型空气输送斜槽，型号规格见表:表 4,11 空气输送斜槽的型号规格型号XZ500槽体宽度 mm500输送能力 t/h470槽体斜度8标准节 mm2000槽体节长 非标准节 mm2500需要风压 KaP45.5需要风量 m3/min1.522、磨尾斗式提升机进选粉机处G提=429t/h，故选 XZ630 型空气输送斜槽，型号规格见表 4.12 空气输送斜槽的型号规格型号XZ500槽体宽度 mm500输送能力 t/h470槽体斜度8标准节 mm2000槽体节长 非标准节 mm2500需要风压 kpa45.5需要风量 m3/min1.523、选粉机粗粉回磨头处回料量：G=110200%=220t/h，故选 XZ500 型空气输送斜槽，型号规格见表:表 4.13 空气输送斜槽的型号规格型号XZ400槽体宽度 mm400输送能力 t/h250槽体斜度6标准节 mm2000槽体节长 非标准节 mm2500需要风压 kpa45.5需要风量 m3/min1.524、袋收尘器下方输送成品处G=110t/h，故选 XZ400 型空气输送斜槽，型号规格见表:表 4.14 空气输送斜槽的型号规格型号XZ315槽体宽度 mm315输送能力 t/h140槽体斜度8标准节 mm2000槽体节长 非标准节 mm2500需要风压 kpa45.5需要风量 m3/min1.524.5.34.5.3 其他输送设备的选型其他输送设备的选型磨头斗式提升机卸料进稳流仓处 G=275t/h,此处预选用皮带输送机，其技术参数如表 4.15 皮带输送机技术参数皮带宽度（mm）800输送长度（m）6功率（kw）4输送速度（m/s）1.31.6输送量（t/h）2785464.6 主机能力平衡表主机能力平衡表表 4.16 球磨机的选型表序号项目单位计算公式和依据 计算结果时产量t/h240.2日产量t/d5764.81水泥台量年产量t/y参照物料平衡表2104152喂入物料熟料石膏混合材粒度mm45125水分%0.5312入磨物料性质配合比%参照物料平衡表84511要求主机小时产量t/h参照手册公式 2-33Gh=Gy/8760150.13适宜年利用率 参照手册闭路粉磨系统0.820.55磨机型号4.2x12.5m入磨物料粒度mm45产量t/h115t/h P.O42.5产品细度(R0.08)/Kg320m2/kg出磨风温120有效直径m4.1有效长度m14磨机转速r/min164选择磨机主电机功率kW参照中国水泥2006.9为 5000t/d 生产线配套的大型水泥球磨的技术现状根据要求主机小时产量最少为 150.1t/h，选择此磨25005确定磨机台数台根据台时产量和要求的主机小时产量2表 4.17 选粉机的选型表序号项目单位计算公式及依据计算结果1选择选粉机N-选粉浓度计算G-水泥磨标定产量Cx-选粉浓度 0.750.85N=1000G/60Cx270030002电机功率Kw1603处理能力t/h5404主轴转速r/min1391905比表面积cm2/g340036006水泥产量t/h1101907选粉机型号N-3000第第 5 章章 结论结论通过这几个月的努力，在老师与同学们的指导帮助下，我顺利的完