水泥配料计算和全厂物料平衡

水泥配料计算和全厂物料平衡 唐山学院课程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 一 引言........................................................................................................................................... 1 1我国水泥工业发展史 ............................................................................................................ 1 2课题的研究 ............................................................................................................................ 1 二、配料计算和全厂物料平衡 ....................................................................................................... 2 1配料计算的目的 .................................................................................................................... 2 2参数的确定 ............................................................................................................................ 2 2.1熟料率值的确定 ........................................................................................................ 2 2.2熟料热耗的确定 ........................................................................................................ 2 3配料计算 ................................................................................................................................ 2 3.1原始资料 .................................................................................................................... 2 3.2配料计算 .................................................................................................................... 3 3.3熟料矿物组成的计算 ................................................................................................ 4 4物料平衡 ................................................................................................................................ 4 4.1几个参数的确定 ........................................................................................................ 4 4.2物料平衡计算 ............................................................................................................ 6 3三、厂流程确定 .................................................................................................................... 8 1.1原料的预均化 ............................................................................................................ 9 1.2原料的破碎 .............................................................................................................. 10 1.3生料制备系统 .......................................................................................................... 11 1.4熟料烧成 .................................................................................................................. 12 1.5水泥制备 .................................................................................................................. 12 1.6水泥包装与出厂 ...................................................................................................... 12 2主机设备选型 ...................................................................................................................... 13 3全厂堆场及储库计算 .......................................................................................................... 14 3.1物料存储期 .............................................................................................................. 14 3.2储存库的形式 .......................................................................................................... 16 3.3物料露天堆场设计 .................................................................................................. 16 3.4预均化堆场设计 ...................................................................................................... 18 3.5储库计算 .................................................................................................................. 19 3.6全厂工艺流程方框图 .............................................................................................. 23 3.7全厂质量监控点及控制指标 .................................................................................. 23 四、结论......................................................................................................................................... 26 五、致谢......................................................................................................................................... 27 六、参考文献 ................................................................................................................................. 28 1 唐山学院课程设计 一 引言 1我国水泥工业发展史 我国是世界上的水泥生产大国,产量世界第一,但产品结构与国际市场水泥产品需求结构差距较大,其中新型干法水泥产量仅占35%,65%的水泥为落后的立窑、湿法窑和小型中空窑生产。用新型干法水泥生产技术逐步取代传统技术,发挥产品质量高、热耗、能耗低、环保水平高等优点,已经成为世界水泥工业发展的唯一方向,水泥生产消耗大量不可再生资源和能源并对环 [1]境造成极大的破坏。2004年我国水泥总产量达到97亿吨，每年的水泥生产电耗超过800亿千瓦时，煤耗占全国煤炭总产量的10%，年消耗石灰石约7.5亿,9亿吨;另一方面，我国水泥产品的结构以325和425强度等级为主，水泥性能和混凝土的耐久性较差，混凝土工程结构常常建成10年或20 [2]年就开始大修甚至拆除重建、与其他先进国家的水平相差较大。同时，据不完全统计，我国煤炭、电力、化工等行业排出的各种废渣在7亿吨以上，粉煤灰、钢渣等都是量大、面广且利用率仍较低的大宗工业废渣。而大量废渣的堆积不仅占用良田，部分粉尘飘入大气中污染空气，其中某些重金属或少量放射性有毒物质可能经过雨水渗入地下污染水源等造成“二次”污染。因此，研究新型干法水泥生产工艺，实现水泥低环境负荷化和高性能化，已成为实现水泥工业可持续发展和循环经济发展的迫切任务。 以预分解窑为代表的新型干法水泥生产技术是国际公认的代表当代技 [3]术发展水平的水泥生产 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。它具有生产能力大、自动化程度高、产品质量高、能耗低、有害物排放量低、工业废弃物利用量大等一系列优点，成为当今世界水泥工业生产的主要技术。 新型干法水泥生产就是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、生料气力均化、烘干粉磨新型耐热、耐磨、耐火材料以及电计算机、自控技术等等，广泛应用于水泥干法生产的全过程，使水泥生产具有高效、优质、低耗、符合环保要求和大型化、自动化特征的现代水泥生产方法。 近年来，我国新型干法水泥生产技术得到了飞速发展。尤其是进入21世纪，大批5000t/d熟料新型干法水泥生产线的建成、投产，标志着我国新型干法水泥[4]生产技术已经成熟。目前全国已建成的新型干法水泥生产线约400余条，产能达3亿多吨，占我国水泥总产量的32%以上。 2课题的研究 本课题主要研究强度等级为42.5R普通硅酸盐水泥日产3000吨熟料水泥厂工艺设计，包括水泥原料的各种配料计算、物料平衡计算、主机平衡计算、储库堆场计算、各种设备选型以及全厂车间工艺流程的选择计算。 1 唐山学院课程设计 二、配料计算和全厂物料平衡 1配料计算的目的 配料计算是为了确定各种原料、燃料的消耗比例和优质、高产、低消耗地生产水泥熟料。在水泥厂的设计和生产中，都必须进行配料。合理的配料 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 既是工厂设计的依据，又是正常生产的保证。设计水泥工厂时配料，是为了判断原料的可用性及矿山的可用程度和经济合理性，决定原料种类及配比，并选择合适的生产方法及工艺流程，计算全厂的物料平衡，作为全厂工艺设计及主机选型的依[5]据。在工厂组织生产的过程中，因各种条件已确定，则配料是为了更加合理地 [6]利用矿山资源，得到成分合格的生料和熟料以保证产品的质量。 2参数的确定 2.1熟料率值的确定 根据所给原料及各原料的化学成分，设定KH=0.89,SM=2.1,IM=1.2,且允许波动的范围为KH=0.89?0.02,SM=2.1?0.1,IM=1.3?0.1。 2.2熟料热耗的确定 本设计中所选的窑型为预分解窑,根据资料设定,预分解窑的熟料热耗为3350kJ/kg熟料。 3配料计算 3.1原始资料 表2-1生料的化学成分 名称 烧失量 SiO AlO FeO CaO MgO 22323 峦肥 41.6 2.74 0.85 0.5 51.3 0.73 红粘土 6.77 69.17 14.37 5.58 0.81 1.76 铜渣 11.31 27.09 7.03 51.29 0.37 0.94 表2-2煤的工业分析表 Mad Aad Vad F.Cad Qnet,ar(kJ/kg) 8.80% 20.78% 41.63% 44.66% 16558kJ/kg 表2-3煤灰的工业分析 SiO AlO FeO CaO MgO 22323 42.00 20.69 20.95 5.99 1.05 2 唐山学院课程设计 3.2配料计算 计算煤灰的掺入量 yqAS3350，20.78，100 G,,,4.204%AyQ，10016558，100 S—煤灰沉落速率，有电收尘为100%. 假设干物料的配合比，峦肥配合比例为83.00%，红粘土15.00%，铜渣2%，以此计算生料化学成分见表2-4. 表2-4 生料的化学成分 名称 配比 烧失量 SiO AlO FeO CaO 22323峦肥 83.00 34.53 2.27 0.71 0.42 42.58 红粘土 15.00 1.02 10.38 2.16 0.84 0.12 铜渣 2.0 0.23 0.54 0.14 1.03 0.01 生料 100 35.78 13.19 3.01 2.29 42.81 灼烧生料 - - 20.54 4.69 3.57 66.66 煤灰掺入量为4.204%，则生料的配合比为100%-4.204%=95.796%，按此计算熟料的化学成分见表2-5. 表2-5熟料的化学成分 名称 配比 SiO AlO FeO CaO 22323 灼烧生料 95.796 19.68 4.49 3.42 63.86 煤灰 4.204 1.77 0.87 0.88 0.02 熟料 100.00 21.45 5.36 4.30 63.88 则熟料的率值计算如下: C-1.65A-0.35F63.88-1.65，5.36-0.35，4.30KH,,,0.89 2.8S2.8，21.45 S21.45 SM,,,2.2 A，F5.36，4.30 A5.36IM,,,1.25 F4.30 通过计算，KH值、SM值、IM值均在范围内，说明配料合理。 将原料配比换算成湿基组成 表2-6原料的天然水分 物料名称 峦肥 红粘土 铜渣 天然水分(%) 1 0.8 5 3 唐山学院课程设计 83.00 湿峦肥= ，100%,83.84% 100-1 15.00 湿红粘土= ，100%,15.12% 100-0.8 2.0，100%,2.27% 湿铜渣= 100-5 将上述质量比换算成百分比: 83.84，100%,82.82%湿峦肥= 83.84，15.12，2.27 15.12，100%,14.94%湿红粘土= 101.23 2.27，100%,2.24%湿铜渣= 101.23 3.3熟料矿物组成的计算 CS =3.8(3KH-2)SiO=3.8×(3×0.890-2)×21.45=54.61 32 CS =8.61(1-KH)SiO=8.61×(1-0.890)×21.45=20.32 22 CAF=3.04×FeO=3.04×4.30=13.07 423 CA=2.65(AlO-0.64FeO)=2.65×(5.36-0.64×4.30)=6.91 32323 4物料平衡 4.1几个参数的确定 (1)选窑型、标定产量 2.520.762 预分解窑:G=KDL K=0.114-0.119 2.520.762 G=0.115×4.5×68=127t/h 选择窑的尺寸为φ4.5m×68m (2)窑的年利用率 85% (3)生料中各原料配比: 名称 峦肥 红粘土 铜渣 配比(%) 83.00 15.00 2.0 (4)石膏加入量的确定 石膏作为水泥的缓凝剂，用于调节水泥似的凝结时间，也可以增加水泥的强度，特别对矿渣水泥作用更明显。石膏也可作矿化剂用于熟料煅烧，对提高熟料产量和质量有明显的效果。石膏的质量控制，应该进厂一批，取样化验一次。一般情况下，测定石膏中的SO3含量就可以了。根据SO3的含量计算水泥中石膏的 4 唐山学院课程设计 掺入量，如磨石膏粒度不应大于30mm，一般应有20天的储存量，使用的石膏和硬石膏的质量应符合国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 规定的技术要求。除石膏的掺量外，石膏的品种也会影响水泥的水化进程。。石膏的加入量主要决定于水泥熟料中铝酸盐的含量, [7]加入量以三氧化硫计不能超过3.5,。可是石膏掺加量并不与水泥凝结时间成正比。当石膏加入过多时，不但对冷凝作用帮助不大，而且还会在后期产生膨胀应力，使浆体强度削弱，发展严重的还会造成安定性不良的后果。在熟料中铝酸三钙或碱含量高的情况下，石膏量就应适当增加，当水泥粉磨较细或混合材采用矿渣量较多时，也要适当多加。而当三氧化硫含量高时，则对水泥有不良影响。因此，根据三氧化硫的含量制定上线为5%.石膏作为水泥的缓凝剂是生产水泥的重要辅助材料，主要用于调节和控制水泥凝结时间，同时加入石膏可以提高水泥早期强度及改善耐腐蚀性抗渗性等，但加入量过多会引起水泥安定性不良。适量的石膏在水泥水化过程中能与C3A生成水化硫铝酸钙胶体，包裹在C3A的表面，阻碍C3A内部继续水化而使水泥缓凝。因此，当石膏掺入量不足时，它不能抵消水化铝酸钙的快凝作用，使水泥快凝，但是当石膏掺入量过大时，由于硫酸钙水化速度较快，水泥的凝结反应会变快，水泥的凝结时间反而也会变快。硫酸钙水化后呈结晶状态，大量晶体硫酸钙还会产生体积膨胀，对水泥石的结构产生破坏作用。石膏不仅是一种调凝剂，而且适当的石膏掺量对水泥的强度的发挥有利，能在一定程度上提高水泥强度，石膏在水泥水化过程中与C3A生成一定数量的硫铝酸钙针状晶体，交错地填充于水泥石的孔隙中，从而增加了结构的致密性。尤其在矿渣水泥中，石膏起到硫酸盐激发剂作用，可加速矿渣水泥的硬化过程。但是，如果石膏掺量过多时，在水泥石凝结后，仍有一部分石膏与C3A继续水化生成一种水化硫铝酸钙的针状晶体，体积膨胀，影响水泥和混凝土的强度。所以在确定水泥中SO3控制目标值时，要根据小磨关于最佳石膏掺入量的试验结果，考虑孰料中SO3含量和所生产的水泥品种，合理选定。 在符合相关要求的前提下，参考相同工厂经验，确定石膏参量为5%。 (4)混合材加入量的确定 为了增加水泥产量，节约能源，降低成本，改善和调节水泥的某些性能，综合利用工业废渣，减少环境污染，在磨制水泥时，可以掺加数量不超过国家标准规定的混合材料。 混合材按其性质可以分为两大类:活性混合材料和非活性混合材料。凡是天然的或人工制成的矿物质材料，磨成细粉，加水后其本身不硬化，但与石灰加水调和胶泥状态，不仅能在空气中硬化，并能继续在水中硬化，这类材料称为活性混合材料或水硬化混合材料。 生产通过水泥时，国家标准规定的活性混合材料主要有以下三类: 5 唐山学院课程设计 ?粒化高炉矿渣(GB/T203)，粒化高炉矿渣粉(GB/T18046)。 ?粉煤灰(GB/T 1596)。 ?火山灰质混合材(GB/T 2847)。 非活性混合材料，又称填充性混合材，其活性指标不符合以上技术标准要求的粉煤灰、火山灰质混合材料和粒化高炉矿渣等及石灰石和砂岩。 混合材的活性较高时，可以适当增加混合材掺量。熟料标号越高，要求混合材含量越多;反之越少。水泥标号不同，则强度等级不同，从而掺入的矿渣不同。水泥粉磨细度不同，则比表面积不同，水泥的强度相应有所差别。从而要求掺入的矿渣量也不同。我国水泥工业生产中使用的混合材料基本有两大类:粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料。水泥中混合材掺量按质量百分比计:活性混合材掺加量为,5%且?20%，其中可以用不超过水泥质量8%的非活性混合材料或不超过水泥质量5%的窑灰来代替。 结合本次设计特点，选用矿渣作为混合材，强度等级42.5R普通硅酸盐水泥矿渣掺入量为10%。本次设计决定掺加10%的矿渣作为混合材。 (5)各物料生产损失: 名称 石膏 生料 水泥 生产损失(%) 3 5 3 (6)熟料烧成热耗 四级旋分预热器SP 熟料烧成热耗 3350 kJ/kg熟料 热效率50% (7)燃料发热量 16558 kJ/kg燃料 4.2物料平衡计算 (1)烧成车间生产能力和工厂生产能力计算 周平衡法:按 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 任务书对工厂规模(熟料日产量)的要求，选择窑型和规格，标定窑的台时产量，计算窑的台数。 1、窑的台数可按下式计算: dQ3000 n,,,0.98h，124Q24，127 式中:n—窑的台数; Q—要求的熟料日产量(t/d); d 24—每日小时数。 窑的台数选1台 2、计算烧成系统的生产能力 熟料的小时产量 6 唐山学院课程设计 Q=nQ=1×127=127(t/h) hh，1 熟料的周产量 Q=168Q=168×127=21336(t/周) wh 式中 168—每周小时数。 3、水泥厂小时产量 100-P100-3 G,Q,，127,145tdhh 100-d-e100-5-10 水泥厂周产量 G =168Gh=168×145=24360(t/周) w (2)原料消耗定额 ?考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料理论消耗量 100-S100-4.204 K,,,1.51tt熟料T100-I100-36.58 ?考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料消耗定额 100K100，1.51 TK,,,1.56tt熟料生100-P100-5生 ?各种干原料消耗定额 K,Kx,1.56，83%,1.29tt熟料峦肥生 K,Kx,1.56，15%,0.23tt熟料红粘土生 K,Kx,1.56，2%,0.03tt熟料生铜渣 (2)石膏消耗定额 100d100，5 K,,,0.06tt熟料d (100-d-e)(100-P)(100-5-10)(100-3) d (3)混合材消耗定额 100e100，10 K,,,0.12tt熟料e(100-d-e)(100-P)(100-5-10)(100-3)d (4)烧成用煤消耗定额 100q100，3350K,,,0.19tt熟料fq Q(100-P)18397，(100-3)DWf 7 唐山学院课程设计 由以上可得周平衡的物料平衡列表 表2-7全厂物料平衡表 物料平衡表(t) 消耗定额t/t熟料 干料 含水分料 物料名称 备注 干料 含水分料 日 周 日 周 峦肥 1.29 1.3 3932 27523 3962 27734 红粘土 0.23 0.23 701 4907 701 4907 铜渣 0.03 0.033 91 640 100 700 生料 1.56 - 4724 33070 - - 石膏 0.06 0.062 182 1274 189 1323 混合材 0.12 0126 366 2560 384 2688 熟料 1 - 3048 21336 - - 水泥 1.18 - 3480 24360 - - 烧成用煤 0.19 0.21 579 4053 640 4480 3三、厂流程确定 全厂工艺流程包括石灰石的预均化，预均化堆场的选择，石灰石、石膏等各 8 唐山学院课程设计 原燃料的破碎、粉磨与烘干，煤的烘干制备，生料粉的制备与均化，熟料烧成系统的应用，熟料的冷却，水泥的粉磨与制备，以及水泥库与包装系统的指定等各环节。 1.1原料的预均化 一、预均化技术就是在原料的存、取过程中，运用科学的堆取料技术，实现原料的初步均化，使原料堆场同时具备贮存与均化的功能。 原料预均化的基本原理就是在物料堆放时，由堆料机把进来的原料连续地按一定的方式堆成尽可能多的相互平行、上下重叠和相同厚度的料层。取料时，在垂直于料层的方向，尽可能同时切取所有料层，依次切取，直到取完，即“平铺直取”。 预料预均化的意义主要表现在以下几个方面: (1)有利于稳定水泥窑入窑生料成分的稳定; (2)有利于扩大资源利用范围; 有利于利用矿山夹层废石，扩大矿山使用年限; (3) (4)满足矿山储存及均化双重要求，节约建设投资。 1.石灰石的预均化 石灰石的预均化堆场的选用可根据生产工艺要求确定，可以按原料进料的成分波动范围确定，可以结合原料矿山的具体情况统一考虑。预均化堆场有矩形预均化堆场和圆形预均化堆场两种，石灰石的预均化多采用矩形预均化堆场，其中石灰石的堆料方式采用人字形堆料法，料层厚度为400层左右。 2.煤的预均化 由于煤的灰分将大部分或全部掺入熟料中，煤热值的波动也将影响熟料的煅烧，因此煤质的波动对窑的热工制度和熟料的产、质量都有影响。当煤质波动较大时，生产中应考虑煤的预均化措施。 预均化堆场布置型式的选择 预均化堆场有矩形和圆形两种型式: 1(矩形预均化堆场 矩形预均化堆场设置两个堆料区，总是一个区在堆料，另一个区在取料，两区交替使用。堆场布置型式有以下两种: (1)直线布置，这种布置型式是将两个堆料区近直线形布置，堆场两侧分别设置进、出料胶带输送机，堆、取料机交替地在两个区进行堆、取料，物料输送流程简单;堆场较狭长，设置房盖屋架较易处理。 (2)平行布置，这种布置型式是将两个堆料区并排布置，堆场外形较短较宽，如堆场要设置房盖，则屋架跨度很大;同时还存在胶带输送机布置较为复杂，堆 9 唐山学院课程设计 料机、取料机在两个平行堆料区之间需要交替转移等问题。 2(圆形预均化堆场 圆形预均化堆场具有采用连续堆料和取料的条件，此种堆场占地面积少(比直线布置约少40,)，运输设备数量较少而长度也较短，设备费用和维护费用均较低。但由于有出料隧道，当地下水位较高时也有其不利之处。 在一个圆形预均化堆场内，既可设置一个料堆连续堆、取料，也可设置两个料堆交替堆、取料。 三、预均化堆场几个主要参数的确定 1(堆场大小 堆场大小主要取决于工厂规模、物料成分的波动情况、以及所选用的堆料机和取料机的型式和主要尺寸。当采用矩形堆场时，每个堆料区的储量通常取为窑7天的需用量，每个堆料区的长宽比一般不低于4。采用圆形堆场时，必须考虑堆料与取料之间留有一定的距离，亦即要留有相当的缓冲储量(例如1,2天)。 (堆料层数 2 堆料层数直接影响预均化堆场的均化效果。堆料层数太少，均化作用不大;但堆料层数达到一定数量后，均化效果并不一定随堆料层数的增加而提高。堆料层数主要取决于原料成分的波动情况，也与堆场容积和堆料速率等有关。在确定堆料层数时，可从下列几方面考虑: (1)当进入堆场的原料成分波动周期较短时，堆料层数应多些;反之则应少些。 (2)堆场容积小则可能达到的堆料层数少。 (3)堆场容积一定时，堆料层数多则堆料速率要大，故堆料层数与堆料机速度须互相适应。 (4)物料成分渡动的短周期不应等于堆一层料所需时间的整倍数。以免物料在堆料时产生纵向成分波动的不利迭加。 (5)每层厚度应与物料粒度相适应。 预均化堆场一层料所需时间一般为3,10分钟，堆料层数一般在200,500层。 1.2原料的破碎 水泥生产过程中，大部分原料要进行破碎，如石灰石、矿石及煤等。石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石的破碎在水泥厂的物料破碎中占有比较重要的地位。 破碎过程要比粉磨过程经济而方便，合理选用破碎设备和和粉磨设备非常重 10 唐山学院课程设计 要。在物料进入粉磨设备之前，尽可能将大块物料破碎至细小、均匀的粒度，以减轻粉磨设备的负荷，提高磨机的产量。物料破碎后，可减少在运输和贮存过程中不同粒度物料的分离现象，有得于制得成分均匀的生料，提高配料的准确性。 石灰石的易碎性、磨蚀性、物料粒度特点与石灰石微观结构及矿物成因有关。由于微观结构及矿物成因的不同，打跌石表现出不同的易碎性、磨蚀性以及粒度特点，针对石灰石的破碎工艺性及实际的成品粒度需求，利用有效输入破碎功，指导破碎机转子、反击破碎腔、破碎篦板等的设计及破碎机的选型。石灰石的破碎工艺性会随水泥厂取矿点的变化而发生变化，观察这些矿物的岩相结构及矿物成因，研究它们的破碎工艺性，可用于指导破碎机进行技术改造。因此，石灰石破碎方面，采用了单段及锤式破碎机，替代了以往的工段或三段破碎，简化了流程降低能耗。 石膏经过两级破碎后送入各自贮库。石膏块粗破、均化、细破，主要完成原料的破碎，石膏由粗鄂式破碎机进行初次破碎，在卸料场分区均化布置，在由细鄂式破碎机二次破碎，进入料仓。卸料场分为两个卸料区，卸料要在两个区内自由切换，均匀布料。 石灰石是脆硬性材料，而且快度比较大，在破碎时采用大型的抗压式的破碎机。 参考同类水泥厂，本设计石灰石采用锤式破碎机。 1.3生料制备系统 水泥生产过程中，每生产1吨硅酸盐水泥至少要粉磨3吨物料(包括各种原料、燃料、熟料、混合料、石膏)，据统计，干法水泥生产线粉磨作业需要消耗的动力约占全厂动力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤磨占约3%，水泥粉磨约占40%。因此，合理选择粉磨设备和工艺流程，优化工艺参数，正确操作，控制作业制度，对保证产品质量、降低能耗具有重大意义。 新型干法水泥生产线的生料粉磨通常采用烘干兼粉磨系统.(1) 立式磨是集破碎、粉磨、烘干、分级和气力输送于一体。入磨物料在磨辊的快速碾压下，物料被研磨并且向磨盘边沿风环处抛洒，被70-90m,s的高速风环气流带起，产生强烈的热交换，水分没有来得及蒸发的大块物料会再次沉落，反复带起、沉落，充分进行热交换，高速气流在磨腔内流速很快降低，形成强烈的紊流场，特别适合于高湿原料的烘干;粉状物料随气流一起上升通过磨机上壳体进入分离器的分级区,在分离器转子叶片的作用下，其中的粗粉落回磨盘与新喂入的物料一起重新粉磨，合格的细粉随气流一起出磨，经收尘器收集为成品.(2) 风扫磨是短而粗，其长径比一般小于2，进出料中空轴大，窑尾无出料篦板，可以通入大量热风，烘干能力强，利用窑尾废气可以烘干8,水分的物料，设置热风炉作为烘 11 唐山学院课程设计 干补充热源，可以烘干l2,水分的物料。风扫磨系统是借气力提升料粉，用粗粉分离器分选，粗粉再回磨粉磨。 1.4熟料烧成 目前熟料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可分为湿法生产与干法生产两种。新型干法水泥目前主要采用回转窑生产。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，干法中空窑由于单机产量低、热耗高;立波尔窑则有本身结构复杂、操作维修要求高、扬尘大等缺点;余热锅炉发电窑则由于窑的发电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生产工业中所占比重日益减少。更由于世界性能源日益紧张，代之而起的是新型干法悬浮预热器窑和预分解窑。悬浮预热器窑又可分为立筒预热器窑和旋风预热器窑。立筒预热器窑一般具有结构简单、通风阻力小、电耗低、对原料适应性强等优点。故适用于日产600t熟料以下的小型窑。旋风预热器窑与立筒预热器窑相比设备比较复杂、管理工作量大，对原料要求高且下料容易发生堵塞，但近年来随着技术设备的不断完善和改进，在原、燃料适合的情况下，一般都采用它，因为它对产量和热耗指标更有保 -10000t/d。 证。对于预分解窑多用于大型厂单机产量达到8000 因此，本设计采用预分解窑作为烧成设备。 1.5水泥制备 近年来，水泥粉磨已趋向闭路系统。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有五种粉磨流程形式:预粉磨、混合式粉磨、联合粉磨、部分终粉磨、终粉磨。就增产节能而言，依次增大。而辊压机混合型粉磨系统是当今世界上最盛行的水泥粉磨系统，因为他比传统的球磨机可节约水泥的单位电耗近30%，还能确保水泥质量。水泥制备是水泥制造的最后工序，也是耗电最多的工序。其主要功能在于将水泥熟料(及胶凝剂、性能调节材料等)粉磨至适宜的粒度(以细度、比表面积等表示)，形成一定的颗粒级配，增大其水化面积，加速水化速度，满足水泥浆体凝结、硬化要求。为制备不同品种的水泥，出加入适量石膏来调节凝结时间外，还加入部分混合材来达到制备不同品种的水泥。 本设计采用管磨进行水泥粉磨。 1.6水泥包装与出厂 出厂水泥有两种形式:包装和散装。袋装水泥具有装、卸、运，易于堆垛和储存，不同品种、等级的水泥易于标记，可分类存放和便于计量等优点。随着商品混凝土的发展，使用散装水泥量大大增加，为推广散装水泥创造了机遇。散 12 唐山学院课程设计 装可克服袋装在包装、储运过程中易破损、残留量大并纸袋需消耗大量优质木材等缺点，既经济又符合社会发展需要。水泥库储存设施的选择主要取决于工厂的规模、工厂的机械化自动化的水平、投资大小、物料的性质及对环境保护的要求等。圆库常用于小块状、粒状、粉状物料的储存。优点有:库容积的有效利用率高，因而占地面积小;由于密封，扬尘容易处理，劳动条件好;个车间布置灵活;可以进行遥控及适用范围广等。适合水泥储存。包装机的确定:目前包装机可分为固定式包装机和回转式包装机。固定式劳动条件差，粉尘浓度大，包装能力低，主要用于小型水泥厂。回转式的操作简便、自动插袋和袋运摞包、计算精确、密闭无尘等优点。所以采用回转式包装机。 本设计80%水泥采用散装。 2主机设备选型 表3-1主机生产能力要求平衡表 周平衡量 主机每周运转时间h周主机名称 t周 石灰石破碎机 27734 84 生料磨 33070 154 煤磨 4480 168 窑 21336 168 水泥磨 24360 154 包装机 4872 98 (1)根据物料周平衡量，求出该主机要求小时产量 G27734WG,,,330th石灰石破碎机: HH84 G33070WG,,,215th生料磨: HH154 G4480WG,,,27th 煤磨: HH168 G21336WG,,,127th窑: HH168 G24360W水泥磨: G,,,158thHH154 G24360，20%WG,,,50th包装机: HH98 (2)根据周平衡法算出的要求主机小时产量，确定主机的型式、规格和台数见表 13 唐山学院课程设计 3-2. 表3-2主机设备选型 台时产量数主机型号 装机年利用备 主机名称 th量 规格 /kw 率% 注 1. 型号:双转子 双转子锤2. 进料粒度<350mm 1台 360 480 0.22 式破碎机 3. 成品粒度<25mm 生 1. 型号:立磨Atox37.5 1610 料 1台 215 2. 磨盘转速:28.9r/min 3 3. 风量:69m/s 磨 ，1.型号:φ3.4m9m 煤 采用管磨 1台 27 2.转速:17.6r/min 1000 磨 粉磨烟煤 3.出料细度10~12% ，回 1.φ4.5m68m回转窑 转 1台 2.斜度4% 315 85 127 窑 3.转速0.6~4r/min 水 1.辊压机Φ1.7×1.0 采用辊压，泥 1台 158 2.球磨φ3.8m13m 2500 85 机，球磨 磨 包 电子计量 每嘴都有 装 1台 50 嘴数12 6 一个抽风 机 回转式 装置有罩 3全厂堆场及储库计算 3.1物料存储期 水泥厂是一座连续生产的工厂，为避免由外部运输设备之间的生产能力的不平衡，或前后段的生产工序的工作班制的不同，以及由其它原因造成的物料供应的中断或滞留堆积堵塞等，确保工厂的生产连续均衡地进行以及水泥均衡 14 唐山学院课程设计 出厂，在水泥厂中必须设置各种合理的储存设施来存储生产过程中所用的物料。水泥厂一般常用的储存方式有露天堆场、预均化堆场、圆库和均化库。 露天堆场主要是用于粒状、块状物料的储存和倒运。露天堆场所储存的物料具有投资省、储存量大等特点。但露天堆场的面积利用率很低，而且占地面积很大。因此在物料输送过程中容易产生扬尘，使得物料有很大的损失。除此之外，操作还受气候的影响。露天堆场因堆料设备的不同,可分为两种圆形堆料和矩形堆料。 预均化堆场主要的目的是改善原料成分的波动，以达到物料的均化。本设计采用的均化设施是现在用的最多的耙式取料机和人字形堆料法。 圆库主要用于储存粒状、小块状以及粉状物料，圆库储存的物料很多特点，例如圆库的有效利用率很高，而且占地面积少;圆库是封闭的，所以扬尘很易处理，并且劳动条件好;能进行遥控并且适用范围广。但圆库还有很多缺点，如进出料的环节多等。 生料均化库是为了保证入窑生料的均齐稳定。一般而言，连续式生料均化库在现在水泥厂中应用较为广泛。其主要特点为工艺布置简单，电耗低、投资少、、占地少、操作控制方便。所以，本设计选用连续式生料均化库。 表3-3本设计预设各种物料的储存期(d) 堆场 圆库 物料名称 总储存期 储存库 露天堆场 预均化堆场 均化库 储存库 散装库 石灰石 1 3 1 5 矿渣 10 10 生料 2 2 煤 2 5 7 续表3-3本设计预设各种物料的储存期(d) 堆场 圆库 物料名称 总储存期 储存库 露天堆场 预均化堆场 均化库 储存库 散装库 熟料 5 5 15 唐山学院课程设计 石膏 20 20 40 水泥 7 7 3.2储存库的形式 物料存储库不论其形式的差异或存储量的多少，其主要功能均为中间存储，为水泥生产工艺所必须的。一般往往把存储量较小的存储库称为料仓或料斗，如物料的中间仓、喂料斗等;而把存储量较大的称为物料库，如石灰石库、生料库、熟料库。对于存储库的设计包括料斗设计及圆筒库的设计。 3.3物料露天堆场设计 本设计采用铲车堆料的露天堆场，料堆的高度H为6,7米，本次设计选择H=6m。 (1)石灰石的露天堆场 通过物料平衡表查得石灰石的日消耗量为:G=3962t/d， 本设计预设石灰1 石的储存期为1d，则石灰石在露天堆场的储存量:G=3962t×1=3962t。 2 由 《水泥厂工艺设计概论》 附录表常用的物料的密度和休止角查得:γ =1.5，α=39?。根据厂区的面积、厂区形状，来确定料堆的底边宽度为石灰石石灰石 B=28m，则料堆底边长L: 4，(,)QHctgBHctg 2,,,3,L (,)HBHctg,, 4,,;;3962，1.5，36，39，28-，6，39,,ctgctg3,, ,;6，1.5，(28-6，39)ctg ,27.9 取L=28m,则 42 Q,LHy(B,Hctg),Hctg(B,Hctg),,,,3 4;;;,28，6，1.5，(28,6，ctg39),1.5，36，ctg39，(28,，6，ctg39) 3 ,3980t (2)煤的露天堆场 在物料平衡表查得煤的日消耗量为:G2=640t/d，预设的煤的储存期2d，得出煤在露天堆场的储存量:Q=640×2=1280t。 由 《水泥厂工艺设计概论》 附录表常用物料的密度和休止角查得:γ原煤=0.9，α=27?。根据厂区的面积、厂区形状，来确定料堆的底边宽度为B=28m，原煤 16 唐山学院课程设计 则料堆底边的长为: 4，(,)QHctgBHctg 2,,,3,L (,)HBHctg,, 4,,;;1280，0.9，36，27，28-，6，27,,ctgctg3 ,,,;6，0.9，(28-6，27)ctg ,23.54 取L=24，则 42 Q,LHy(B,Hctg),Hctg(B,Hctg),,,,3 4;;;,24，6，0.9，(28,6，ctg27),0.9，36，ctg27，(28,，6，ctg27) 3 ,1321t (3)石膏的露天堆场 ,7米，此处选则本设计采用推土机在露天堆场进行堆料，料堆的高度为6H=6米。 通过物料平衡表可得石膏日消耗量:G2=189t/d，露天堆场中石膏储存期为 20d，可知石膏在露天堆场中的储存量为:Q=189×20=3780t。 由 《水泥厂工艺设计概论》 中附录表常用物料的密度和休止角查得:γ石 =1.4，α=39?。根据厂区的面积、厂区形状，来确定本料堆的底边宽度为膏石膏 B=28m，则料堆底边长为: 4，(,)QHctgBHctg2 ,,,3,L(,)HBHctg ,, 4,, ;;3780，1.4，36，39，28-，6，39,,ctgctg3,, ,;6，1.4，(28-6，39)ctg ,28.38 取L=29m，则 42Q,LH(B,Hctg),Hctg(B,Hctg),,,,, 3 4;;;,29，6，1.4，(28,6，ctg39),1.4，36，ctg39，(28,，6，ctg39)3 17 ,3888t 唐山学院课程设计 3.4预均化堆场设计 (1)峦肥预均化堆场计算(采用矩形堆场，设石灰石在预均化堆场储存时间为3天) 1.0，3962，3,11886t总堆量计算:Q=KQd= 总 式中 Q堆场内总堆料量，t 总- K-堆场系数，K=1.0-1.2，取1.0 Q-物料的日用量，t/d d-物料的储存期，d 参考冀东水泥厂的石灰石的预均化堆场，本设计为棚式人字型350-400层， ×48mL×11mH，单位料堆的储量为: 35mB 2H2H Q,(3L,)，,3tantan,, 2112，11 ,，(3，47,)，1.4;;3tan39tan39 ,8000t 需要料堆个数:考虑到生产的连续性，选2堆可以满足生产需要。 石灰石的预均化堆场的实际储存期: =预均化堆场储量(单个料堆储量×料堆个数)/日消耗某原料量 =8000×2/3962=4d (2)煤预均化堆场计算(设原煤在预均化堆场储存时间为8天) 1.0，640，5,3200t总堆量计算:Q=KQd= 总 式中 Q堆场内总堆料量，t 总- K-堆场系数，K=1.0-1.2，取1.0 Q-物料的日用量，t/d d-物料的储存期，d 参考冀东水泥厂的煤预均化堆场，本设计采用棚式堆场，料堆规格(m)宽×长×高为:27mB×40 mL×8mH。 单位料堆的储量为: 2 H2HQ,(3L,)，, 3tantan,, 282，8,，(3，40,)，0.9;;3tan27tan27 18 ,3339t 唐山学院课程设计 需要料堆个数:3200/3339=0.96，考虑生产的连续性，选1堆。 煤的预均化堆场的实际储存期: =3339×1/640=5.2d 3.5储库计算 (1)石灰石库计算(设计圆库的底面直径为10m，高度为22m) ,3962，1,3962t石灰石要求储量:Q=GT d 式中 Q-石灰石的要求储量 Gd-石灰石的日平衡量，t/d T- 石灰石的储存期，d 3962石灰石圆库数量:N=Q/(=个 ,1.7,,V)5，5，3.14，(22-1.5)，1.45式中 N-圆库的个数，个 V-一个库的储量 3 ,-石灰石的容积密度，碎石灰石为1.45t/m取N=2，则石灰石的实际储存期=2333×2/3962=1.2d (2)红粘土库计算(设计圆库的底面直径为10m，高度为22m) ,701，3,2103t 红粘土要求储量:Q=GTd 式中 Q-红粘土的要求储量 Gd-红粘土的日平衡量，t/d T- 红粘土的储存期，d 2103红粘土圆库数量:N=Q/(=个 ,0.93,,V)5，5，3.14，(22-1.5)，1.4式中 N-圆库的个数，个 V-一个库的储量 3 , -红粘土的容积密度，为1.4t/m 取N=1，则红粘土的实际储存期=2260×1/701=3.2d(3)铜渣库计算(设计圆库的底面直径为10m，高度为22m) ,100，3,300t铜渣要求储量:Q=GT d 式中 Q-铜渣的要求储量 Gd-铜渣的日平衡量，t/d T-铜渣的储存期，d 铜渣圆库数量:N=Q/(=0.124个 ,,V) 式中 N-圆库的个数，个 19 唐山学院课程设计 V-一个库的储量 3 ,-铜渣的容积密度，为1.5t/m 取N=1，则铜渣的实际储存期=2414×1/100=24d (4)生料库计算(设计圆库的底面直径为12m，高度为36m) ,4724，2,9448t生料要求储量:Q=GT d 式中 Q-生料的要求储量 Gd-生料的日平衡量，t/d T- 生料的储存期，d 9448生料库数量:N=Q/(=个 ,1.89,,V)6，6，3.14，(36-2)，1.3式中 N-圆库的个数，个 V-一个库的储量 3 , -生料的容积密度，为1.3t/m 取N=2，则生料的实际储存期=4996×2/4724=2.1d(5)熟料库计算(设计圆库的底面直径为12m，高度为26m) ,3048，5,15240t熟料要求储量:Q=GT d 式中 Q-熟料的要求储量 熟料的日平衡量，t/d Gd- T- 熟料的储存期，d 15240熟料库数量:N=Q/(=个 ,3.79,,V)6，6，3.14，(26-1.5)，1.45式中 N-圆库的个数，个 V-一个库的储量 3 , -熟料的容积密度，为1.45t/m 取N=4，则熟料的实际储存期=4016×4/3048=5.3d(6)石膏库计算(设计圆库的底面直径为12m，高度为26m) ,182，20,3640t石膏要求储量:Q=GT d 式中 Q-石膏的要求储量 Gd-石膏的日平衡量，t/d T- 石膏的储存期，d 3640石膏库数量:N=Q/(=个 ,1.01,,V) 6，6，3.14，(26-1.5)，1.3式中 N-圆库的个数，个 V-一个库的储量 3 , -石膏的容积密度，为1.30t/m 20 唐山学院课程设计 取N=1，则石膏的实际储存期=3600×1/182=19.8d(7)矿渣库计算(设计圆库的底面直径为12m，高度为26m) ,366，10,3660t矿渣要求储量:Q=GT d 式中 Q-矿渣的要求储量 Gd-矿渣的日平衡量，t/d T- 矿渣的储存期，d 3660矿渣库数量:N=Q/(=个 ,1.5,,V)6，6，3.14，(26-1.5)，0.9式中 N-圆库的个数，个 V-一个库的储量 3 , -矿渣的容积密度，为0.9t/m 取N=2，则矿渣的实际储存期=2493×2/366=13.6d(8)水泥库计算(设计圆库的底面直径为14m，高度为34m) ,3480，7,24360t水泥要求储量:Q=GT d 式中 Q-水泥的要求储量 水泥的日平衡量，t/d Gd- T- 水泥的储存期，d 24360水泥库数量:N=Q/(=个 ,3.4,,V)7，7，3.14，(34-1.5)，1.45式中 N-圆库的个数，个 V-一个库的储量 3 , -水泥的容积密度，为1.45t/m 取N=4，则水泥的实际储存期=7251×4/3480=8.3d 表3-4 3000t/d水泥厂物料储库、堆场设计表 库容量 储存实际储储库名称 规 格 数量 单个期/d 存期/d 总共/t /t 35mB×48mL×11mH，单位料堆的储石灰石的预量为8000t; 2 8000 16000 3 4 均化堆场 棚式人字型350-400层 21 唐山学院课程设计 煤预均化堆料堆规格:27mB×40mL×8mH; 1 3339 3339 5 5.2 场 棚式3339t×1座 石灰石露天28mW×28mL×6m 1 3980 3980 1 1 堆场 石膏露天堆28mW×29mL×6m 1 3888 3888 20 20.6 场 煤露天堆场 28mW×29mL×6m 1 1321 1321 2 2.1 石灰石库 底部带减压仓的圆库φ10×22m 2 2333 4666 1 1.2 矿渣库 底部带减压仓的圆库φ12×26m 2 2493 4986 10 13.6 石膏库 底部带减压仓的圆库φ12×26m 1 3600 3600 20 19.8 生料库 底部带减压仓的圆库φ12×36m 2 4996 9992 2 2.1 水泥库 底部带减压仓的圆库φ14×34m 4 7251 29004 7 8.3 熟料库 底部带减压仓的圆库φ12×26m 4 4016 16064 5 5.3 22 唐山学院课程设计 3.6全厂工艺流程方框图 3.7全厂质量监控点及控制指标 据物料堆的不同形状，将取样点均匀的分布在物料堆的顶、腰、底的部位上，底部应距地面0.5m。取样时，先除去表层0.1m物料，沿和物料堆垂直方向挖深0.3m的坑，在坑底部取相同分量的样品。然后混合而成样品。 23 唐山学院课程设计 表3-5全场质量控制点及控制指标 质量控制点 取样频率 实验频率 检验项目 指标 合格率 <3, 4h 水分 100, 1h >48, 石灰石 8h CaO,MgO粒100, <3, 白班 度 >80, <25ram 4h 水分 <3, 100, 石灰石:均化 2h 8h CaO,MgO >48,,<3, 100, 磨出口 月组合 全分析 铜渣: 每堆,批 每堆,批 全分析 满足指标 堆棚 QDw> 每堆,批 工业分析全100, 26MJ,kg 煤:堆棚 每堆,批 硫、煤灰全分100, <1(2, 析 煤: 每班 每班 水分 <10, 入磨 细度 (5士2), >80, 2h (0(08mm) 煤:煤粉仓下 1h <2, 100, 4h 水分 (A土2), >80, 工业分析 每堆,批 SO3>40, 100, 石膏:堆场 每堆,批 全分析 月组合 24 唐山学院课程设计 续表3-5全场质量控制点及控制指标 质量控制点 取样频率 实验频率 检验项目 指标 合格率 (8士2), Lh 细度>85, 指标士0.3, (0.08mm) >70, 1h ,0.2, 生料:出磨 2h CaO,FeO >90, 23 <1, 水分细度 100, <1(4, 8h 全分析 CaO,FeO 231h 士0.3,士 水分细度>80, 4h 0.2,<1, (0.08mm) 100, 生料:出库 1h (8土2), 细度>90, 4h <1.4, (0.02mm) 100, 24h 全分析 生料:入窑 4h 4h 分解率 >85, >90, 1h 升重(g,L) 1325?75 >85, 2h f-CaO <1.5, >85, 24h 全分析 LSF?2, >70, 熟料:输送机 1h (加做22:00SM?0.1 >75, 一6:00) IM?0.1 >75, 24h 全套物检 达国标 100, 水分 100, 混合材: 每堆,批 每堆,批 全分析 >2(0, 100, 堆棚 特性实验 100, 细度 指标土1, >85, 1h (0.08mm) >300(2.2?>85, 2h 勃氏比表面 0.3), >80, 2 积,(m,k) 水泥:出磨 1h <4.0, >90, 4h SO烧失量 3达国标 100, 8h 氧化镁、混合 达国标 100, 24h 材掺量 达国标 100, 物化检验 25 唐山学院课程设计 四、结论 1.原料、燃料都采用了预均化措施，有利于稳定水泥窑入窑成分稳定，提高煅烧熟料质量。 2.在干法生产的水泥厂中，原料、煤、混合材也都要进行烘干。现在随着悬浮预热器和分解炉的发展，同时随着立磨的不断改进，现在可用窑尾废气为烘干介质，充分利用了废气余热，也不用再设单独的烘干系统。 23.高炉矿渣以玻璃体为主，活性较高，可磨至比表面积>350m/kg，具有很高的潜在水化活性。目前，几乎所有水泥厂都是熟料和矿渣等物料混合粉磨，易磨性较差的矿渣很难磨得较细，粒度粗，掺矿渣的水泥用水筛法做细度时，筛余粗颗粒矿渣更多，其潜在水化活性远远未能被利用。矿渣单独粉磨可提高水泥细度，不仅可提高早期强度，而且还有利于改善水泥的和易性和减少泌水性。 4.随着商品混凝土的发展，使用散装水泥量大大增加，为推广散装水泥创造了机遇。散装可克服袋装在包装、储运过程中易破损、残留量大并纸袋需消耗大量优质木材等缺点，既经济又符合社会发展需要。水泥库储存设施的选择主要取决于工厂的规模、工厂的机械化自动化的水平、投资大小、物料的性质及对环境保护的要求等。 26 唐山学院课程设计 五、致谢 课程设计得以完成，首先要感谢刘臻、郁建元老师，因为设计是在老师们的悉心指导下完成的。老师们渊博的专业知识，严谨的治学态度，对我影响深远。老师指引我的课程设计的架构，并对本设计初稿进行逐字批阅，指正出其中误谬之处，使我有了改正的方向，循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我启迪。老师要指导很多同学的设计，加上本来就有的教学任务，工作量之大可想而知，但精确到每一个字的批改给了我深刻的印象，使我在设计之外明白了做学问所应有的态度。课程设计的顺利完成，也离不开其它各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在整个的设计写作中，各位老师、同学和朋友积极的帮助我查资料和提供有利于设计写作的建议和意见，在他们的帮助下，设计得以不断的完善，最终帮助我完成整个课程设计。同时也学到了做任何事情所要有的态度和心态，首先我明白了做学问要一丝不苟，对于出现的任何问题和偏差都不要轻视，要通过正确的途径去解决，在做事情的过程中要有耐心和毅力，不要一遇到困难就打退堂鼓。在工作中要学会与人合作的态度，认真听取别人的意见。 27 唐山学院课程设计 六、参考文献 [1] 沈威主编，水泥工艺学 武汉:武汉工业大学出版社，1991 [2] 严生、常捷、程麟主编，新型干法水泥厂工艺设计手册 北京:中国建材工业出版社 [3]金容容主编，水泥厂工艺时机概论 武汉:武汉工业大学出版社，1993 [4] 刘述祖编，水泥工业热工基础 武汉:武汉工业出版社 1993 [5]张连众.论预分解窑配料率值的选择[J].水泥技术 [6] 梁红书 李文晶.高镁中热水泥的试制[J].水泥,2006,(10):27-28( 28