1、唐 山 學 院 水泥工藝 課 程 設 計 題 目 水泥工藝課程設計 系 (部) 環境與化學工程系 班 級 08無機非金屬材料工程1班 姓 名 學 號 指導教師 2011 年 12月 26 日至 2012年 01 月13 日 共 3 周2012年 01 月 13 日25唐山學院水泥工藝課程設計目 錄1新型干法水泥生產的簡述11.1新型干法水泥生產的特點11.2 新型干法水泥生產的發展22配料方案的確定52.1熟料熱耗的確定52.2熟料率值的確定62.3熟料標號的確定62.4石膏加入量、混合材加入量的確定72.4.1石膏加入量的確定72.4.2混合材加入量的確定73物料平衡計算83.1配料計算83

2、.1.1原料及燃料化學成分83.1.2煤灰摻入量83.1.3計算干燥原料的配合比93.1.4熟料的化學成分93.1.5熟料率值的計算93.1.6熟料礦物組成93.1.7計算濕物料的配合比103.2物料平衡計算103.2.1窯產量的標定和生產能力103.2.1.1窯產量的標定103.2.1.2生產能力的計算113.2.2原料消耗定額124全廠工藝流程的確定、主機設備選型、儲庫堆場計算144.1主機設備選型、儲庫堆場計算144.1.1各種主機小時產量（周平衡法）214.1.2主機平衡表274.1.3全廠堆場、儲庫計算284.2全廠工藝流程方塊圖324.3全廠的質量控制點及控制指標335結論356謝

3、辭367參考文獻371新型干法水泥生產的簡述1.1新型干法水泥生產的特點(1)優質 生料制備全過程廣泛采用現代均化技術。礦山開采、原料預均化、原料配料及粉磨、生料空氣攪拌均化四個關鍵環節互相銜接，緊密配合，形成生料制備全過程的均化控制保證體系即“均化鏈”。從而滿足了懸浮預熱、預分解窯新技術以及大型化對生料質量提出的嚴格要求，產品質量可以與濕法媲美，使干法生產的熟料質量得到了保證。 (2)低耗 采用高效多功能擠壓粉磨、新型粉體輸送裝置大大節約了粉磨和輸送能耗；懸浮預熱及預分解技術改變傳統回轉窯內物料堆積態的預熱和分解方法，熟料的煅燒所需要的能耗下降。總體來說：熟料熱耗低，燒成熱耗可降到 3000

4、kj/kg 以下，水泥單位電耗降低到了 90 110kwh/t 以下。 (3)高效 懸浮預熱、預分解窯技術從根本上改變了物料預熱、分解過程的傳熱狀態，傳熱、傳質迅速，大同度提高了熱效率和生產效率。操作基本自動化，單位容積產量達 110 270kg /m2，勞動生產率可高達 1000 4000t/ 年人。 (4) 環保 由于“均化鏈”技術的采用，可以有效地利用在傳統開采方式下必須丟棄的石灰石資源；懸浮、預分解技術及新型多通道燃燒器的應用，有利于低質燃料及再生燃料的利用，同時可降低系統廢氣排放量、排放溫度和還原窯氣中產生的 nox 含量，減少了對環境的污染。為“清潔生產”和廣泛利用廢渣、廢料、再生

5、燃料及降解有害危險廢棄物創造了有利條件。 (5)裝備大型化 裝備大型化、單機產生能力大，使水泥工業集約化方向發展。水泥熟料燒成系統單機生產能力最高可達 10000t/d ，從而有可能建成年產數百萬噸規模的大型水泥廠，進一步提高了水泥生產效率。 (6) 生產控制自動化 利用各種檢測儀表、控制裝置、計算機及執行機構等對生產過程自動測量、檢驗、計算、控制、監測，以保證生產的“均衡穩定”與設備的安全運行，使生產過程經常處于最優狀態，達到優質、高效、低消耗的目的。 (7) 管理科學化 應用 it 技術進行有效管理，信息獲取、分析、處理的方法科學、現代化。 (8)投資大建設周期較長 技術含量高，資源、地質

6、、交通運輸等條件要求較高，耐火材料的消耗亦較大，整體投資大。 1.2 新型干法水泥生產的發展我國水泥工業目前正處于技術結構和產品結構調整時期。根據國家產業結構調整政策，一方面要加大力度淘汰技術落后、能源消耗高、污染環境和資源浪費嚴重、產品質量差的小水泥生產線，另一方面要積極發展新型干法水泥生產線,形成了淘汰與發展相結合的結構調整機制。近幾年，投資體制的改革、民營資本投資新型干法的興起以及大型企業集團的形成、2001年4月1日實施與國際標準接軌的iso水泥強度檢驗方法及等同采用的水泥產品標準等，都為發展新型干法水泥生產創造了有利條件。截至到2001年底，我國已投產的日產量從700t至7200t的

7、新型干法水泥生產線有171條，設計熟料總生產能力達8000萬t/a。另外，目前在建的2000t/d級和5000t/d級生產線分別有30余條和近20條。我國水泥工業科研設計單位和生產企業近年來加大了科研創新力度，在認真總結工程設計和生產實踐經驗教訓的基礎上，不斷技術創新、優化設計，在新型干法水泥生產的技術進步方面取得了令人矚目的成效，多條2000t/d級生產線的實際年產量已達7884萬t，實現了產品的優質高產。同時生產線基建投資大大降低，噸投資水平控制在300400元左右。與此同時水泥生產企業、科研設計、裝備制造等單位對從原料開采到水泥成品出廠的整個生產過程的工藝技術和成套裝備進行了不斷的優化和

8、改進，從而使生產線的可靠性、先進性得到了根本性的改善。其中最具有代表性的是原料均化技術、預分解窯煅燒工藝技術、粉碎粉磨工藝技術、自動控制技術和環保技術等幾大方面。 1.原料均化技術新型干法水泥生產產品質量得以保證的關鍵是原料均化技術的應用。近年來已廣泛投入應用的技術裝備有： (1)礦山設計采用礦化模型系統（cqms）。以此制定的搭配開采方案保證了所開采的礦石中的主要成分的穩定性，同時也為低品位礦石的最有效利用創造了條件。 (2)設置具有良好均化效果的原、燃料預均化堆場。目前國內已具備提供滿足不同生產規模的預均化堆場技術裝備的條件（圓形堆場直徑可達110m；長型堆場跨度達50m，可滿足 (3)配

9、置計量精確的塊狀和粉狀物料計量裝置，并通過質量控制系統及時調整各種原料的喂料比例，確保出磨生料和水泥的合格率。 (4)采用高均化效果、低耗電和高卸空率的生料均化庫（h值達8以上，電耗約0.25kwh/t，卸空率大于98），確保入窯生料的合格率。 2.預分解窯節能煅燒工藝和技術裝備 (1)通過系統試驗研究，開發了系統壓損在4800pa的高效、低壓損的五級旋風預熱器系統。目前已投入生產運行的有2000t/d、2500t/d的單系列和2500t/d、3200t/d、5000t/d(2)通過對各種燃煤（包括無煙煤、低熱值煤和含高硫煤等）的燃燒特性及在窯爐工況條件下的燃燒機理研究和工業試驗，開發出實用可

10、靠的適合于燃料特性的煅燒技術和裝備，為資源的綜合利用和降低運行成本創造了條件。該項技術目前已得到推廣。 (3)為滿足不同規模生產線建設的需要，開發設計了回轉窯系列產品，包括二支承和三支承的回轉窯，其中三支承窯的最大規格為4.8m74m，可滿足50006000t/d規模生產線的需要。 (4)開發并推廣了第三代tc系列空氣梁熟料篦式冷卻機。該技術使熟料冷卻風量下降至1.61.8m3/kg熟料，熱回收效率提高到74以上，設備可靠性確保了燒成系統的運轉率在90以上。 (5)開發了可適應不同性能燃料（包括無煙煤）燃燒的燃燒器系列，一次風量降至10以下，具有對燃料適應能力強、調節靈活、有利于保護窯皮及延長

11、襯料使用周期等顯著優點。 3.節能粉碎粉磨技術與裝備 (1)粉碎技術與裝備原料的單段破碎工藝具有破碎比大、物料不易堵塞、維修方便、電耗低、工藝流程簡單等優點。經過多年的努力，目前已開發出臺時產量從80t/h至1800t/h的不同型式的石灰石單段破碎機，并已投入運行。適合于粘性物料破碎的齒輥式破碎機的最大產量已達350400t/d；破碎高磨蝕性和難破碎性物料的破碎工藝和技術裝備也已成熟，可滿足工程建設的需要。 (2)原料烘干粉磨系統根據原料的易磨性、磨蝕性和烘干的不同要求，分別對管磨系統、輥磨系統進行了開發。 1、帶組合式高效選粉機的鋼球磨系統管磨機系統對原料的易磨性和磨蝕性的適應性較廣，運行可

12、靠。新近開發的tls型組合式高效選粉機因其分離效率高、產品細度調節靈活、結構緊湊等優勢，使系統產量提高，電耗降低，同時簡化了流程，降低了基建投資。新近開發的管磨機采用了雙滑履支撐，并配用了先進的邊緣傳動裝置。其規格已能滿足3000t/d和5000t/d級生產線的要求。 2、輥式磨系統在原料適合的前提下，與管磨機相比，輥式磨具有流程簡單、節電和烘干能力強等優點。近年來隨著材料工業和機械加工工業的發展，科研設計和裝備制造單位在消化吸收國際先進技術的基礎上開發出國產化的新一代輥式磨（改善磨輥結構，加快磨盤轉速，采用先進可靠的液壓裝置，提高磨輥壓力，配置高效選粉機，采用外循環設計），使磨機的可靠性和易

13、損件使用壽命得以保證（在正常原料條件下輥套和襯板的壽命可達一年半以上），節電效果進一步提高。目前國內已具備提供滿足5000t/d級以下規模水泥生產線的生料和煤粉制備用的輥式磨系列產品的條件（對于5000t/d級的原料磨需引進部分關鍵件）。 (3)水泥粉磨系統 1、管磨閉路系統由高效籠型選粉機、高效布袋收塵器和管磨機組成的水泥粉磨系統，被認為是高新技術對傳統流程進行改造的最好實例之一。系統按生產iso標準水泥產品的要求進行配置，管磨機采用了雙滑履支撐，并配用了先進的邊緣傳動裝置；第三代籠型高效選粉機的選粉效率在80以上；高效布袋收塵器確保在進口含塵達800g/m3的條件下凈化氣體中含塵小于50m

14、g/m3。系統在運轉可靠的前提下，實現了高產低耗。目前已投入運行的系統能力為40100t/h（以po42.5計）。 2輥壓機系統輥壓機作為預粉磨或半終粉磨過程的主機裝備，其技術可靠性和節電優勢已為廣大用戶所認知和接受。與管磨系統相比其粉磨電耗可降低25。近年來國產輥壓機解決了“機體振動、輥面磨損大壽命短、自控不協調、液壓系統調節不靈”等技術問題，并已形成系列，最大規格能滿足半終粉磨系統150t/h產量的配套要求。 4.自動控制技術新型干法水泥生產工藝線整個流程有近1000臺電動機和閥門，數百臺機械設備以及上千個開關量，數百個模擬量測點和數十個調節回路。為保證穩定運行和優良的產品質量，需要通過自

15、動控制來完成。近十幾年來我國廣泛采用國際上先進的計算機控制技術、通訊技術和圖形顯示技術，采用分散控制、集中管理的集散型控制系統（dcs），并開發運用了工廠生產管理信息系統（pmis），實現了系統的可靠、安全和實用的目標。 5.環境保護新型干法水泥生產過程作為幾乎無污染和生態友好型工業的實踐，近年來受到了社會的普遍關注。作為傳統水泥生產的主要污染源（粉塵、廢水和廢氣）已得到系統的治理：粉塵排放遠低于國家標準允許的排放限度；廢水實現了零排放；有害氣體（nox）的排放也得到了有效的控制。新型干法水泥生產在最大程度地利用工業廢渣作為原、燃料的同時，在利用工業和生活垃圾等方面具有極大的發展前景。相應的工

16、業性試驗已取得實質性進展。 6.2500t/d和5000t/d級生產線技術裝備基本配置和來源。二、我國新型干法水泥生產技術的發展方向經過幾代人近半個世紀的努力，我國新型干法水泥生產技術和裝備水平已與國際先進水平相接近。但我們的整體水平還存在較大差距。據國家統計局公布的2001年的水泥總產量，代表先進技術的新型干法窯生產的水泥僅占總產量的14（發達國家的新型干法窯生產的水泥占總量的90以上），而且這些新型干法水泥生產線的技術水平參差不齊，平均規模只有46萬t/a，因此，必須繼續加強技術開發，在努力提高新型干法生產的水泥所占比例的同時，力爭到2005年，5000t/d級及以下規模生產線的技術經濟指

17、標達到當時國際先進水平，并完成10000t/d生產線的開發和建設，力求在環境保護和生態建設方面達到國際20世紀末的水平。為完成上述目標，必須加強工藝技術、信息化建設和重大裝備的開發和創新，加強企業管理和人才培養不斷推行優化設計。主要課題有： (1)加強原料均化技術的研究，進一步擴大低品位原料和工業廢渣的應用。進一步強化從原料礦山開采到原料粉磨前均化的措施和手段，減小磨后生料的均化和儲存的投資。 (2)進一步提高預熱預分解系統的技術性能，開發高性能回轉窯（槽齒新結構輪帶、摩擦傳動等）和新一代熟料冷卻機等關鍵燒成裝備；進一步擴大燃料品種和替代燃料，加強低熱值的劣質煤和廢輪胎、廢塑料等工業廢料利用的

18、研究。 (3)加大力度進行生料輥式磨系統以及用于水泥預粉磨、終粉磨的輥壓機和輥式磨系統的開發和推廣應用，使水泥綜合電耗降至90kwh/t以下（以po42.5計）。 (4)在dcs和其它專用軟件開發的基礎上，研究開發工藝裝備過程優化控制軟件，并不斷擴大信息技術，在企業管理中的應用，推廣企業資源計劃(erp)、客戶關系管理(crm)等現代管理技術。 (5)進一步做好個性化設計，力求以最低的投資、最小的資源消耗和最低的生產成本，最大程度地滿足市場的需要。 (6)研究開發效率更高的除塵裝備和降低nox、so2等排放濃度的技術和裝備，以實現污染零排放。（7)針對勞動生產率不高的現狀，要加大技術裝備的開發

19、和應用。如物料儲存輸送、水泥成品包裝、袋裝及散裝發運等。 (8)進一步研究生產工藝過程的優化，以滿足各種功能水泥產品的生產要求，并最大程度地降低生產運行成本。 (9)加強功能材料的研究和應用，以提高裝備的性能。如高性能的耐磨金屬材料、金屬陶瓷材料、耐火材料和隔熱材料等。 (10)進行生態化工程設計的研究，力求在基建投資相當的前提下實現與環境的融合。 (11)在工藝技術和裝備完善和提高的基礎上，通過工程設計施工、管理的不斷優化，進一步降低新型干法水泥生產線的建設投資。 (12)加強和水泥生產相關產品、環境保護、替代燃料、新裝備、儀器、管理等方面標準的研究。2配料方案的確定2.1熟料熱耗的確定水泥

20、廠中影響熟料熱耗的因素很多，國內系統熱耗較高的主要原因是：結皮堵塞現象嚴重，還有設備故障比較頻繁，從而導致窯的運轉率不高。而國外水泥廠家通過采用低阻高效的多級預熱系統，以及新型篦式冷卻機和多通道噴煤管等先進工藝，降低了水泥生產的熟料熱耗。根據新型干法水泥廠工藝設計手冊1，見表2-1表 2-1 國內部分預分解窯的規格和特性廠名設計能力（t/d）設計熱耗（kj/kg熟料）回轉窯規格（m）分解爐型式分解爐規格（m）遼寧富山500031204.872tsd7.545.88遼寧昌慶500031604.874tdf7.443.2表2-2 窯型與熟料燒成熱耗窯型熟料燒成熱耗窯型熟料燒成熱耗kj/kg熟料kg

21、熟料kj/kg熟料kg熟料濕法長窯干法長窯50005900460050001200140011001200旋風預熱器窯預分解窯3300360031003300180850740780以上兩個表可以看出，水療燒成過程所小號的試劑熱量與煅燒全過程有關，除涉及到原料、燃料性質和回轉窯（包括分解窯）外、還與廢氣回收裝置有關（各類預熱器和余熱鍋爐、余熱烘干等）和熟料余熱回收裝置（各類冷卻機）等有關。結合水泥廠設計規范2的相關要求后，綜合考慮確定熱耗為3100kj/kg。2.2熟料率值的確定 表2-3 國內外預分解窯熟料率值、礦物組成范圍生產統計率值范圍礦物組成國內國外率值國內設計規范新型干法水泥技術c3

22、s%546165kh0.870.910.860.900.880.91c2s%172313sm2.502.702.402.802.402.70c3a%798im1.401.801.401.901.41.80c4af%91110我國硅酸鹽一般采用“兩高一中”的配料方案注：習慣提法，高飽和比（kh=0.940.02）、中飽和比（kh=0.900.02），高硅酸率（sm=2.42.8）、中硅酸率值（sm=2.02.3）、低硅酸率值（sm=1.61.9），高鋁氧率（im=1.41.6）、低鋁氧率（im=1.01.3）表2-4 各窯型率值范圍及氧化物含量窯型khsmimc3s%c2s%c3a%c4af%濕

23、法窯0.880.921.92.51.01.8515916245111117干法窯0.860.892.02.351.01.6466719286111118預分解窯0.870.922.22.61.31.8142814287101012預分解窯推薦值0.882.51.60適宜范圍0.860.902.402.801.401.90查新型干法水泥生產工藝設計手冊1 新型干法水泥生產的熟料率值一般控制在：kh=0.900.02,，sm=2.60.1，im=1.60.1綜上所述，最終率值的確定如下：kh=0.9，sm=2.5，im=1.52.3熟料標號的確定熟料標號是以其28天抗壓強度值來劃分等級的。生產42

24、.5r級普通水泥要求熟料標號大于425，但工廠不能等到28天強度結果出來后再決定混合材摻量、粉磨細度等生產控制指標。因此，迅速而準確地查知熟料強度情況，對生產廠無疑具有重要的實用價值。眾所周知，水泥熟料是由sio2 、al203、fe203、cao等主要氧化物， 按一定比例化合而成的多礦物集合體。一般用c3s、c2s、c3a、c4af、f-cao等來表示。作為熟料組成主體的這些礦物，它們與熟料率有如下關系： 將式 ( +1)整理，得：表2-5 熟料28d抗壓強度與l值相關圖2.4石膏加入量、混合材加入量的確定2.4.1石膏加入量的確定適當加入石膏，是生產水泥的重要措施之一，這可保證在水泥硬化之

25、前形成足夠的鈣礬石，有利于水泥強度的發展。普通硅酸鹽水泥中的三氧化硫含量一般波動在1.5%-2.5%，因此確定石膏的加入量為4%。根據石膏的化學成分，石膏中的三氧化硫含量為43.77%。則加入石膏后水泥中的三氧化硫含量為1.75%，符合普通硅酸鹽水泥的指標。2.4.2混合材加入量的確定 國家標準（gb1752007）對普通硅酸鹽水泥礦渣加入量有明確的規定：在普通硅酸鹽水泥中，摻加活性混合材時不超過15%，其中允許用不超過5%的窯灰或不超過10%的非活性混合材來代替。綜合考慮煤灰的加入和礦渣活性混合材等問題，確定礦渣的加入量為10%.3物料平衡計算3.1配料計算3.1.1原料及燃料化學成分表3-

26、1 原料化學成分(%)原料燒失量sio2al2o3fe2o3caomgow石灰石39.68.2.150.420.2553.241.242.00粘土5.4366.215.564.782.341.7310.00鐵粉2.4572.6612.835.671.551.468.00煤灰65.9221.473.902.661.436.00礦渣38.587.621.2543.466.0820.00石膏14.943.480.250.1434.880.762.00表3-2 煤的工業分析(%)fc.arv.ara.arm.arqnet.ar46.5723.3227.892.2222717(kj/kg)表3-3 各種

27、用煤水分及熱值應用基水分/%應用基低位熱值/kj/kg燒成用煤7.4622717烘干用煤5.4621568表3-4 生產損失名稱石膏礦渣生料水泥生產損失38533.1.2煤灰摻入量熟料熱耗q=3100kj/kg熟料根據公式求得： 式中：熟料中煤灰摻入量(%)；q單位熟料熱耗(kj/kg熟料)；煤的應用基低熱值(kj/kg煤)；s煤灰摻入量(%)；煤耗(kj/kg熟料)。煤灰摻入量3.81%，則灼燒生料配合比為100%-3.81%=96.19%。3.1.3計算干燥原料的配合比設定干燥物料的配合比為；石灰石79.60%、粘土10.23%、鐵粉1.61%、礦渣8.56%，以此計算生料的化學成分，如表

28、3-5所示。表3-5 生料的化學成分原料配合比（%）燒失量sio2al2o3fe2o3cao石灰石79.6031.59 2.651.060.5540.84粘土10.230.566.791.580.720.24鐵粉1.610.0390.580.0440.870.012礦渣8.563.300.650.113.72生料10032.1813.323.332.2444.81灼燒生料19.654.913.3066.083.1.4熟料的化學成分由上計算的熟料的化學成分，如表3-6所示。表3-6 熟料的化學成分原料配合比（%）sio2al2o3fe2o3cao灼燒生料96.1918.904.723.1863.

29、56煤灰3.812.510.820.150.10熟料10021.415.543.3363.663.1.5熟料率值的計算熟料的率值計算如下：計算的率值kh=0.890，sm=2.41,im=1.66在確定的范圍之內，所以配比合適。3.1.6熟料礦物組成c3s=3.8(3kh-2)sio2=3.8(30.890-2)21.41%=54.51%c2s=8.60(1kh)sio2=8.60(10.890)21.41%=20.25%c3a=2.65(a2o30.64fe2o3)=2.65(5.540.643.33)=9.03%c4af=3.04fe2o3=3.043.33=10.12%則根據熟料28d抗

30、壓強度與l值相關圖，l=7.15所對應的熟料28d抗壓強度為62mpa，所以確定熟料標號為62。3.1.7計算濕物料的配合比原料的水分為：石灰石為2%，粘土為10%，鐵粉為8%為10%，礦渣為20%則濕原料質量配合比為：將上述質量比換算成百分比：3.2物料平衡計算3.2.1窯產量的標定和生產能力3.2.1.1窯產量的標定設計日產4000t/d熟料的生產線，參考同類型廠家，選擇4.872m的回轉窯。本設計選擇德國洪堡公司制造的4.872m的回轉窯，窯產量為4000t/d回轉窯的小時產量計算公式：式中：di回轉窯的內徑，m；l回轉窯的有效長度，m。參考選擇同類型窯的廠家，其產量為4600t/d熟料

31、，有的甚至可達到5000t/d(例如冀東水泥)，因此本設計標定窯的產量為4392t/d，則窯的小時產量為183t/h。需要的回轉窯臺數，因此選擇一臺回轉窯。校對： 9.8%10%，滿足要求，說明標定合理。3.2.1.2生產能力的計算熟料小時產量qh= n qh,l=1(t/h)式中： n窯的臺數；qh,l所選窯的標定臺時產量t/(臺h)。熟料日產量qd =24 qh=24183=4392(t/d)熟料周產量qw=168 qh =168183=30744(t/周)水泥小時產量 (t/h)式中： p水泥的生產損失；d水泥中石膏的摻入量(%)；e水泥中礦渣的摻入量(%)。水泥日產量 gd =24 g

32、h=24206.407=4953.767(t/d)水泥周產量 gw =168 gh=168206.407=34676.372(t/周)3.2.2原料消耗定額（1）考慮煤灰摻入時。1t熟料的干生料理論消耗量=（t/t熟料）式中： 干生料理論消耗量（t/t熟料）；l干生料的燒失量（%）；s煤灰摻入量，以熟料百分數表示（%）。煤灰摻入量s可按下式計算：（2）考慮煤灰摻入時，1t熟料的干生料消耗定額（t/t熟料）式中： k生干生料消耗定額（t/t熟料）；p生生料的生產損失（%）。（3）各種干原料消耗定額k原=k生x式中： k原各種干原料的消耗定額（t/t熟料）；k生干生料消耗定額（t/t熟料）；x干生

33、料中該原料的配合比（%）。k石灰石=k生x石灰石=1.59779.60%=1.271（t/t熟料）k粘土=k生x粘土=1.59710.23%=0.163（t/t熟料）k鐵粉=k生x鐵粉=1.5971.61%=0.0257（t/t熟料）k礦渣=k生x礦渣=1.5978.56%=0.137（t/t熟料）(4)干石膏消耗定額 kd=（kg/kg熟料）式中： kd干石膏的消耗定額（kg/kg熟料）；pd石膏的生產損失（%）。(5)干混合材（礦渣）消耗定額 ke=（kg/kg熟料）式中： ke干礦渣的消耗定額（kg/kg熟料）；pe礦渣的生產損失（%）。(6)燒成用干煤消耗定額 q=(q+25w)=(2

34、2717+257.46) =24749.84 kj/kg干煤 kf1=（kg/kg熟料）式中： kf燒成用干煤消耗定額（kg/kg熟料）；q熟料燒成熱耗（kg/kg熟料）；干煤低位熱值（kg/kg熟料）；pf煤的生產損失（%），一般取3%；q煤的應用基低位發熱量（kg/kg熟料）；w煤的水分。 (7)濕物料消耗定額： k濕=式中： w0物料天然含水量（%）；k濕石灰石=（t/t熟料）k濕粘土=（t/t熟料）k濕鐵粉=（t/t熟料）k濕礦渣=（t/t熟料）k濕石膏=（t/t熟料）k濕混合材=（t/t熟料）k f濕煤=（t/t熟料）（8）物料平衡表表3-7 物料平衡表消耗定額t/t熟料物料平衡表(

35、t)干料含天然水分料干料含天然水分料小時日周小時日周石灰石1.2711.297232.5935582.23239075.620237.3405696.15539873.082粘土0.1630.18129.829715.8965011.27233.143795.4405568.080鐵粉0.02570.02794703112.874790.1215.112122.689858.827礦渣0.1370.17125.071601.7044211.92831.339752.1305264.91生料1.5971.677292.2517014.02449098.168石膏0.0480.0498.78421

36、0.8161475.7128.963215.1181505.829混合材（礦渣）0.1260.15823.058553.3923873.74428.823691.7404842.180熟料183439230744水泥206.4074953.76734676.372燒成用煤0.1290.13923.22557.283900.9625.02600.484203.36燃煤合計0.1290.13923.22557.283900.9625.02600.484023.364全廠工藝流程的確定、主機設備選型、儲庫堆場計算4.1流程論述4.1.1石灰石、石膏、煤的破碎工藝石灰石破碎系統有以下幾種形式：一段破碎

37、系統，石灰石只經過一次破碎即達到入磨粒度要求的為一段破碎系統。二段破碎系統，對規模較大，石礦提供的塊度也大，對選擇一段破碎工藝有困難時，可用二段破碎工藝。近十多年來，石灰石破碎流程和設備主要有下列幾方面的發展：破碎機設備移動化：發展移動式破碎機并設置在礦山，破碎機可隨開采地段而推移，碎石用膠帶輸送機輸送至工廠，為節省能源和提高勞動生產率創造了條件。破碎設備大型化：大規格的破碎機，為提高破碎機的生產能力和放寬礦山開采塊度創造了條件。破碎流程單段化：發展高效能、大破碎比的破碎機，如反擊錘式破碎機等，為實現單段破碎創造了條件。破碎設備多功能化：某些國家發展破碎兼烘干的流程，使物料的破碎和烘干結合起來

38、，為解決粘濕物料的破碎創造了條件。本設計石灰石破碎采用一段破碎系統，單轉子反擊破碎機，反擊式破碎機結構簡單，工作時無顯著的不平衡振動，對物料進行選擇性破碎，料塊自擊粉碎強烈，因此粉碎效率高，生產能力大，電耗低，磨損少，產品粒度均勻，綜合考慮選擇單轉子反擊式破碎機。石膏和煤也采用一段破碎系統，選擇顎式破碎機， 構造簡單，管理和維修方便，工作安全可靠，適用范圍廣。石膏較易破碎，煤的破碎是將進廠的大塊度煤破碎，破碎成較小粒度的煤，以利于煤在預均化堆場的均化效果。表4-1石灰石破碎4.1.2石灰石的預均化措施水泥生料化學成分的均齊性，不僅影響熟料的質量，而且對窯的產量、熱耗、運轉周期及窯的耐火材料消耗

39、等都有較大的影響。這些影響對大型干法回轉窯尤其敏感。由于水泥生料是以天然礦物做原料配置而成，隨著礦山開采及開采地段的不同，原料成分波動在所難免。另一方面，由于水泥廠規模趨向大型化以及水泥其它工業發展，對石灰石的需求量日益增長，從而是石灰石高品位的原料不能滿足生產的需求，勢必要采用高低品位礦石搭配或由數個礦山的礦石搭配的方法，以充分利用礦山資源。因此生產中對原料、生料采用有效的均化措施，以滿足生料化學成分均齊性的要求。現在大多數水泥廠尤其是新廠采用的是矩形預均化堆場。本廠廠區地形是矩形，所以采用的矩形預均化堆場。4.1.3生料的制備系統 生料制備系統目前按設備分為立磨和球磨。輥磨機又稱立式磨。它

40、適用于粉磨軟質或中等硬度的物料，當磨機內通入熱空氣時，物料同時得到烘干和粉磨。與球磨機比較，球磨機是借助于介質對物料的沖擊及磨剝作用而實現粉碎的。磨內介質與物料相遇的機會遠少于介質本身相遇的機會，故絕大部分能量消耗于彼此的沖撞之中。因此在粉磨過程中，磨機消耗大量無用功，決定了其粉磨效率極低。輥磨機的粉磨作用，是基于沉重的磨輥對物料層的滾壓作用而實現的。對經過滾壓的物料再次加以滾壓時，可進一步實現相當有效的粉磨。輥磨機帶有空氣分級裝置（即分離機），粉磨物料從磨盤邊緣溢出，由于磨盤的慣性離心力和高速氣流作用，使物料揚起進行初分級，粗粉返回磨盤再粉磨，這種連續循環的粉磨是很有效的，可得到所需的細度而

41、不發生結塊現象。同時，喂入物料在研磨室停留時間短，因而料床實際上不存在以磨細的物料，磨機沒有多余負荷以及結塊形成的威脅。 立磨的優點:（1）電耗低 輥磨機采用滾壓料層的方式粉磨物料，同時本身帶有選粉裝置，能及時排除細粉，避免了過粉碎現象，因而粉磨效率高，節能效果非常顯著。（2）烘干能力大 輥磨機采用氣體作為烘干和輸送物料的介質，因此特別適于烘干兼粉磨作業。可充分利用預熱器和煅燒窯排出得低溫廢氣。（3）入磨粒度較大 輥磨機的入磨粒度可達磨輥直徑的5%左右，一般在50-150mm之間。相對的可省去二級破碎設備。 （4）產品粒度均齊，調整產品細度和成分容易，便于自動控制 由于輥磨機粉磨與選粉均在同一

42、機殼內進行，產品粒度均齊。而且，調節分離器轉子轉速或導風葉開度，能夠很快得到需要的產品細度，對生產不同細度的產品很有利。物料在磨內停留時間很短，易于自動控制配料和調整產品的化學成分，從粉磨一種物料到粉磨另一種物料，僅需幾分鐘即可實現。 （5）工藝流程簡單，占地面積小 在輥磨機內可完成粉磨、烘干、分級和輸送等多項作業，不需要外加提升機、選粉機和烘干機等設備。所以工藝流程簡單、布局緊湊，需要的建筑面積小，基建投資低。（6）噪音低，揚塵少，操作維修方便 輥磨機在結構上能防止磨盤和磨輥接觸，故與運轉平穩，震動小，噪音小。輥磨機采用整體密封，漏風小。由于系統簡單，揚塵點少，而且一般采用負壓操作，環境清潔

43、。（7）輥磨機的磨損件少，主要是輥子襯套和磨盤襯套，更換方便，僅數小時即可完畢。綜合考慮生料磨機選擇立磨,采用采用外循環系統，可以保證磨內有足夠的物料，并且粉磨合格的物料及時從磨內卸出，提高粉磨效率。圖4-2生料制備系統4.1.4生料粉均化系統 生料的均化在生料均化鏈中是最后一個均化環節，也是保證入窯生料符合指標要求的最重要的均化環節。隨著工程對水泥質量和強度提出了較高的要求，一系列物料均化技術出現，均化工藝已經是現代水泥生產工藝工程中必不可少的技術環節。 出磨的生料粉其化學成分總難免有些波動，必須經過預均化以至調整，才能滿足入窯生料控制指標的要求。生料的均化有間歇均化系統和連續均化系統。連續

44、均化系統具有流程簡單、操作管理方便和便于自動控制等優點；而間歇均化系統的均化效果則較好。選擇何種均化系統主要取決于出磨生料成分的波動情況、工廠的規模、自動控制的水平及入窯生料質量的要求，并綜合考慮生料制備系統四個均化環節的合理匹配。在生料均化鏈中生料的均化是最后一個均化環節，也是保證入窯生料符合指標要求的最重要的均化環節。一般來說，當出磨生料成分波動不大，特別是設有預均化堆場的工廠。計測和控制水平較高時，磨機出料均化周期較短，則可采用連續均化系統。當出磨生料成分波動大，計測和控制水平不高時，磨機出料均化周期較長，則以采用間歇均化系統為宜。本設計生料的均化系統采用連續均化系統。表4-3 生料均化

45、工藝流程圖4.1.5煤粉的制備系統4.1.5.1煤的破碎和預均化系統由于入廠煤的粒度較大，所以在進入煤預均化堆場前要經過破碎，達到一定的粒度要求，有利于煤的均化，可以提高均化效果。本設計采用顎式破碎機，設備占地面積小，操作簡單。煤的預均化效果，直接影響了煤粉的點燃和燃燒，進而影響窯的熱工制度。均化原理同石灰石的均化原理，采用矩形均化堆場。4.1.5.2煤粉的制備制備煤粉的設備，目前大都采用烘干磨，主要有風掃磨、輥式磨和風扇磨三種。在水泥廠中，廣泛使用輥式磨和風掃磨。風扇磨的機件易磨損，且其煤粉細度達不到回轉窯用煤的細度要求，故不適用于水泥廠窯用煤粉的制備。立磨的占地面積小，生產操作靈活，產品粒

46、度均勻且易于調節，綜合考慮，本次設計采用立磨。4.1.6熟料燒成系統的選擇目前水泥燒成設備主要有回轉窯和立窯兩大類，立窯為干法生產，回轉窯則按其生料制備方法又分為濕法生產與干法生產兩種。濕法窯有濕法長窯及帶料漿蒸發機窯；干法窯有中空干法長窯及立波爾窯、帶預熱鍋爐發電窯、旋風預熱窯、立筒預熱窯及預分解窯等短窯。從世界水泥工業發展趨勢看，干法中空窯和濕法長窯由于單機產量低、熱耗高；立波爾窯及料漿蒸發機窯則有本身結構復雜，操作維修要求高，揚塵大等缺點，其單機產量雖較高，而熟料質量卻不如濕法窯；余熱鍋爐發電窯則由于窯的生產和發電機組的運行相互牽制，有時會形成惡性循環，因而使這些窯型在世界水泥工業中所占

47、的比重日益減少。更由于世界性的能源日趨緊張，代之而起的是新型干法懸浮預熱器窯和預分解窯。我國近年來已明確優先發展新型干法窯生產，除個別特殊情況可選用濕法窯外，新建大型廠多采用懸浮預熱窯及預分解窯，而小型廠則可采用立筒預熱器窯及機械化立窯，不允許再建設沒有余熱利用裝置的中空干法窯。現有的濕法長窯及其它類型的老式干法窯，在條件具備時亦將陸續改造為新型干法窯。熟料燒成系統是水泥生產過程的中心環節，也是消耗大量燃料的工序。它包括窯、預熱器、冷卻機、喂料系統以及其它附屬設備等。因此，選擇燒成系統應該綜合考慮原料燃料情況、產品質量要求、工廠規模、建廠的具體條件以及不同的燒成系統的特點。因此，綜合考慮，本次

48、設計采用預分解窯，預分解技術的特點是在預熱器和窯之間增設分解爐，在分解爐中加入占總用量5060%的燃料，使燃料燃燒的過程與生料的預熱和分解過程，在懸浮狀態或沸騰狀態下迅速地進行，入窯的生料分解率可達90%左右，因此窯的熱負荷大為減輕，而產量卻成倍增長。圖4-4熟料燒成系統4.1.7礦渣的粉磨系統由于入廠的礦渣水分較大，所以必須采用烘干兼粉磨的立磨，又由于礦渣比較難磨，所以要預粉磨，粉磨到到一定粒度，有利于生產的穩定操作和設備運轉的穩定。本設計采用立磨系統。圖4-5礦渣制備系統4.1.8水泥的制備系統水泥粉磨工藝流程主要有開路流程和閉路流程兩種，其中閉路系統又可分為多種不同的種類。在水泥粉磨中，

49、開路系統主要應用在管磨機上，廣泛使用高細管磨機。由于開路系統中往往過分磨現象嚴重，且水泥溫度超標的問題，因而從節能的角度考慮，閉路系統受到推崇。在目前的流程組合上，總的來說，人們一方面希望得到簡單的工藝流程，但是由于簡單的流程又不能最大可能地降低單位成本和提高產品質量，因而人們往往不得不在簡化流程和提高效益中尋求最佳的平衡。這也形成了目前粉磨系統發展的兩個方面：一是尋求單一的粉磨設備以盡可能地簡化流程，節省投資，并在此基礎上降低粉磨能耗，如各類高細磨的開發以及發展立磨、輥壓機終粉磨系統；二是在現有的粉磨設備的基礎上開發出能夠盡可能降低粉磨能耗的粉磨流程，如各種預粉磨、聯合粉磨系統。本次設計選擇

50、閉路流程，流程圖如下：圖4-6水泥粉磨系統4.1.9水泥庫及包裝系統的確定水泥庫的圓庫型式較多，主要區別在于庫低的形狀不同。水泥廠采用圓庫儲存物料時，圓庫的直徑規格不宜太多，采用庫群布置時，庫的高度和直徑盡可能的統一。水泥發運系統包括水泥散裝系統和水泥包裝系統。水泥散裝是水泥供應和運輸方面的重大改革，是發展水泥生產、厲行增產節約的重大措施，也是水泥發運系統的發展方向。在選擇水泥發運系統時，應盡量考慮采用水泥散裝。目前水泥包裝機可分為兩大類，一類是固定式包裝機，另一類是回轉式包裝機。我國國定式包裝機有單嘴、二嘴、四嘴。其包裝能力分別為1520、30、60t/h。這類包裝機勞動條件差，粉塵濃度大，

51、包裝能力低，主要用于小型水泥廠及一些老的中型水泥廠。我國回轉式包裝機有6、10、14嘴等數種，其包裝能力分別為4053、85、96t/h。本設計選擇回轉式包裝機。4.2主機設備選型、儲庫堆場計算4.2.1各種主機小時產量（周平衡法）表4-7 水泥廠主機年利用率主機名稱年利用率生產周制（日/周）生產班制石灰石破碎機0.20.246每日一班，每班67小時0.40.486每日兩班，每班67小時生料磨閉路0.787生料磨開路0.807窯0.857煤磨0.650.757水泥磨閉路0.827水泥磨開路0.85回轉烘干機0.700.807包裝機0.200.246每日一班，每班67小時0.400.486每日兩班，每班67小時0.230.287每日一班，每班67小時0.460.567每日兩班，每班67小時表4-8 水泥廠主機每周運轉小時數主機名稱每日運轉時間（h/日）每周運轉時間（h/周）成產周期（日/周）生產班制石灰石破碎機6736426每日一班，每班67小時121472846每日兩班，每班67小時生料磨221547窯241687煤磨