年产500万水泥干法水泥原料车间工艺设计毕业设计.docx
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年产500万水泥干法水泥原料车间工艺设计毕业设计
年产500万吨设有辊式磨的干法水泥原料车间工艺设计
中文摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要………………………………………………………………………………………Ⅱ
引言………………………………………………………………………………………………1
1工艺设计的指导思想与原则……………………………………………………3
1.1指导思想………………………………………………………………………………3
1.2设计原则………………………………………………………………………………3
2原料车间工艺流程设计…………………………………………………………6
2.1石灰石破碎及输送……………………………………………………………………6
2.3原煤及辅助原料输送…………………………………………………………………6
2.4联合预均化堆场及输送………………………………………………………………6
2.5生料粉磨………………………………………………………………………………7
2.5.1工艺流程简介……………………………………………………………………7
2.5.2原料配送及输送…………………………………………………………………7
2.5.3生料粉磨…………………………………………………………………………7
2.5.4窑磨废气处理……………………………………………………………………7
3配料计算……………………………………………………………………………8
3.1设计内容………………………………………………………………………………8
3.2原始数据………………………………………………………………………………8
3.2.1原材料数据………………………………………………………………………8
3.2.2煤工业分析………………………………………………………………………8
3.2.3其他………………………………………………………………………………9
3.3配料计算………………………………………………………………………………9
3.3.1熟料设计率值……………………………………………………………………9
3.3.2计算煤灰掺入量…………………………………………………………………9
3.3.3用EXCEL计算干生料的配合比………………………………………………10
3.3.4将干料配比折算成湿料配比…………………………………………………12
4物料平衡……………………………………………………………………………14
4.1生料消耗定额………………………………………………………………………14
4.2混合材的选择和石膏消耗计算……………………………………………………14
4.3干石膏的消耗定额…………………………………………………………………15
4.4干混合材的消耗定额………………………………………………………………15
4.5干煤的消耗定额……………………………………………………………………15
4.6设计水泥产量………………………………………………………………………15
5主机平衡……………………………………………………………………………18
5.1主机平衡计算的目的………………………………………………………………18
5.2年平衡法……………………………………………………………………………18
5.3破碎机的选取………………………………………………………………………19
5.3.1石灰石破碎机的选取…………………………………………………………19
5.3.2页岩破碎机的选取……………………………………………………………19
5.3.3煤磨破碎机的选取……………………………………………………………19
5.3.4生料磨的选取…………………………………………………………………19
5.3.5水泥磨的选取…………………………………………………………………20
5.3.6主机平衡表……………………………………………………………………20
6储库平衡…………………………………………………………………………21
6.1堆场、库的计算……………………………………………………………………21
6.1.1物料的储量储期………………………………………………………………21
6.1.2选择储存方式…………………………………………………………………21
6.1.3选择并计算储存设施、形式、规格和数量…………………………………22
6.2储库平衡表…………………………………………………………………………25
7原料车间平面设计……………………………………………………………26
8总结与展望（包含环境保护）……………………………………………28致谢…………………………………………………………………………………………29
参考文献……………………………………………………………………………………30
中文摘要
本次设计的题目是设计一条年产500万吨设有辊式磨的干法水泥原料车间工艺设计。
本次设计的主要内容及基本要求包括：
1、熟悉干法水泥生产方法，选择先进生产工艺；
2、根据工艺流程和工厂实际进行全厂总平面布置；
3、完成年产500万吨干法水泥物料衡算，在此基础上进行原料车间设备选型和车间布置；
4、设计应符合生产工艺要求，符合建筑规范和环保要求，图纸采用autocad进行绘制；
5、说明书质量及写作要求参照《四川理工学院教学管理手册》执行；
6、图纸要求：
①生产工艺流程示意图；②绘出全厂总平面布置图（比例尺1：
1000）；③原料车间工艺平面布置图（比例尺1：
200）；④原料车间工艺立面布置图（比例尺1：
100）。
关键词：
配料，平衡，选型，设计，作图
Abstract
Thetopicofthisdesignisthedesignwithanannualoutputof5milliontonsofcementgrindingrollerofdryrawmaterialworkshopprocessdesign.Thedesignofthemaincontentandthebasicrequirementsinclude:
1,familiarwithdrycementproductionmethod,choosetheadvancedproductiontechnology;
2,accordingtoprocessflowandthefactoryontheactualtotalplanelayout;
3,completewithannualoutputof5milliontonsofprocessingcementmaterialscalculation,andbasedonrawmaterialworkshopequipmentchosentypeandworkshoplayout;
4,isdesignedtomeetproductionrequirementofprocess,accordwithbuildingcodesandenvironmentalprotectionrequirement,drawingtheAUTOCADdraw;
5,thequalityandthewritingrequirementswithreferencetothesichuanuniversityofteachingmanagementmanual"execution;
6,drawingsrequirements:
（1）theproductionprocessflowdiagram;
（2）drawthegenerallayout（scale1to）;（3）rawmaterialworkshopprocesslayout（scale1:
0）;（4）rawmaterialworkshopprocesselevationlayout（1:
100scale）.
Keywords:
ingredients,balance,selection,design,drawing
引言
毕业设计是学生完成所有理论课和实验实习课程后的一个教学环节，它是在教师指导下，由学生综合运用所学过的基础知识和实践生产知识，查找工具书和各种技术资料达到计算、绘图、编写说明书等来解决实际生产技术问题的教学环节。
也是从事技术工作的一次演习，与先前的教学过程相比，具有较强的综合性、实践性和探索性。
通过毕业设计不仅使学过的知识得以巩固、提高，而且进一步培养我们独立思考、设计及解决实际技术问题的能力，使自己的学识和工程实践能力有一个很大的进步，最终完成在校的学习任务。
本设计为顺应水泥生产的发展趋势，提高综合素质和适应能力，设计带辊式磨的干法水泥原料车间。
新型干法水泥生产线指采用窑外分解新工艺生产水泥。
其生产以悬浮预热器和窑外分解技术为核心，采用新型原料、燃料均化和节能粉磨技术及装备，全线采用计算机集散控制，实现水泥生产过程自动化和高效、优质、低耗、环保。
新型干法水泥生产技术是20世纪50年代发展起来，到目前为止，日本德国等发达国家，以悬浮预热和预分解为核心的新型干法水泥熟料生产设备率占95%，我国第一套悬浮预热和预分解窑1976年投产。
该技术优点：
传热迅速，热效率高，单位容积较湿法水泥产量大，热耗低。
发展阶段：
第一阶段，20世纪50年代-70年代初，是悬浮预热技术诞生和发展阶段。
第二阶段，20世纪70年代初期，是预分解技术诞生和发展阶段。
我们选择带辊式磨的新型干法水泥生产线，是因为辊式磨又称立磨，有如下优势：
入磨粒径大可达辊径的5%，大型磨已能满足100-150mm的块料直接入磨粉磨，即可减少破碎工序，节省设备投资；可直接利用窑尾废气烘干和粉磨含水8%的原料，另设的热风炉辅助热源，可烘干含15-25%水分的原料，简化烘干过程，降低热耗；物料的磨内停留时间仅为2-4min，球磨为15-20min，辊式磨的选粉功能可有效的选出细粉，减少过粉磨现象。
因此。
粉磨效率高，功耗低，在相同原料情况下系统电耗仅为球磨的40-60%；占地面积比球磨粉磨减少50-70%。
我们应该首先通过配料计算，确定原料成分的百分比，接着工艺平衡计算，主要包括物料平衡、主机平衡、储库平衡，即三大平衡计算，通过计算选取相关主机型号。
物料平衡计算主要是各原料单位熟料的消耗量，它是在配料计算的基础上进行的，计算的结果将配制成物料平衡表。
主机平衡是在物料平衡表的基础上选定主要设备型号及生产能力，主要包括破碎机、生料磨等，是工艺流程布置的基础。
储库平衡是根据单位熟料的生料消耗量，确定一定时间的储存期，计算各种储库的规格和个数。
其次重点是烧成车间的设计，就我的任务而言，主要是对生料磨的选型及相关设备的计算和工艺平衡计算。
第1章工艺设计的指导思想与原则
1.1指导思想
水泥工业及水泥工厂设计有如下几个特点：
⑴水泥厂需要用大量的矿物原料（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。
⑵产品（水泥）、燃料（煤）等物料运输量大，且价格底，因此要求要有良好的运输条件保证粉尘污染最小、损失最少。
⑶水泥工业能耗和电耗较大，因此，在水泥厂设计中要注意确保能源供应和再利用，并充分重视节约能源的问题。
⑷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好的场地建厂。
⑸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。
⑹水泥厂用水量大，且水无卫生要求。
因此，一般水泥厂多建在远离城市的地方，且自备水源。
⑺水泥厂存在粉尘和噪音两大污染。
因此，设计时必须加强收尘措施，尽量搞好厂区绿化。
⑻从发展来看，水泥工业的发展逐渐趋向大型化和自动化。
因此在设计时，在满足要求的情况下应尽量采用新技术，新方案并要重点考虑节约能源和环境保护。
从水泥厂的整体设计来说，工艺设计是主体，它的主要任务是确定工艺流程，进行工艺设计的选型和布置。
但工厂设计是各专业共同完成的一个整体。
因此，工业设计与其它专业的设计有着密切的联系，特别是工艺布置和其土建的关系更密切。
生产设备的布置直接影响到建筑物的结构形式和尺寸。
因此，工艺人员只有与其他人员相互配合，共同研究，才能产生好的方案。
1.2设计原则
⑴根据计划任务书规定的规模进行设计。
计划任务书规定的产品规模往往有一定的范围，设计规模在该范围之内或略超出该范围，都认为是合适的；但如限于设备选型，设计达到的规模略低于该范围，则说明原因，取得上级同意后，才能继续设计。
窑、磨等主机的产量，除了参考设备说明书和经验公式计算外，还应根据国内同类型主机的生产数据并参考国内外近似规格的主机产品进行标定。
在工厂建成后的较短时期内，主机应能达到标定的产量，同时标定的主机产量应符合优质、高产、低消耗和设备长期安全运转的要求。
既要充分发挥设备的能力，但又不能过分追求强化操作。
⑵主要设备的能力应与工厂规模相适应
大型工厂应配套与之相适应的大型设备，否则将造成工艺线过多的现象。
在现代大中型水泥厂的设计中，一般只采用一条或两条由大型设备组成的工艺线。
⑶选择技术先进经济、合理的工艺流程和设备
工厂的工艺流程和主要设备确定以后，整个工厂设计可谓大局已定。
在选择生产工艺流程和设备时，应尽量考虑节省能源，采用国内外较成熟的先进经验和先进技术。
如在原料的破碎方面，采用一级反击式反击式锤式破碎机代替二级或三级破碎系统；在干法生料粉磨工序普遍采用烘干兼粉磨系统；在水泥粉磨系统采用辊压、机球磨、高效选粉机（如O—SEPA选粉机等）的混合粉磨系统。
对于新技术、新工艺、新设备，必须经过生产实践鉴定合格后，才可应用于新建厂的设计中。
工艺流程和设备的选择应进行方案比较，以达到技术先进、经济合理的目的。
在进行具体设备的选型时，应注意下列一些问题：
尽量选用结构新、体型小、质量轻、效率高、消耗省且操作可靠维修方便、供应有保证或能自行加工制造的设备。
各种附属设备的型号、规格应尽量统一，以便于生产管理和减少配、备件的种类。
⑷全面解决工厂生产、厂外运输和各种物料储备的关系
由于工厂生产要求长期连续运转，而回转窑、磨机和破碎机等设备则需一定的时间进行计划检修；同时受各种复杂条件如厂外运输等因素的制约，所以各种物料都应有适当的储备。
各种堆场、储库的容量，应满足各种物料储存期的要求。
储存期的确定应使生产有一定的机动性，以利于工厂均衡连续地生产。
但储存期也不应太长，以免增加基建工程量和费用及占用工厂的流动资金。
⑸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
工厂从设计到建成投产往往要好几年时间，而生产技术却是向前发展的。
因此设备能力应能切实满足生产要求并留有余地。
此外应结合设计的国内外未来时期水泥需求情况的预测，以及当前国民经济发展的方针政策，考虑在设计中是否需要或应留有多大的扩建余地。
考虑工厂扩建的原则是：
既要便于今后的扩建，使工厂扩建时尽量不影响原有的生产，又要尽可能不增加当前建厂的占地面积的投资。
⑹合理考虑机械化、自动化装备水平
机械化水平应与工厂规模和装备水平相适应，特别是连续生产过程中大宗物料的装、运、卸，必须实现机械化。
重大设备的检修、起重以及需要减轻繁重体力劳动的场合，也应尽可能实现机械化。
生产控制自动化，具有反应灵敏控制及时调整精确的特点，是保证现代化连续性大生产安全稳定进行的必不可少的手段。
如在原料配料和粉磨过程中，新型干法生产广泛地采用电子秤-X荧光分析仪-电子计算机自动调节系统，控制原料配料，实现了原料配料的自动控制。
在水泥粉磨系统已广泛采用电子定量喂料秤、自动化仪表、电子计算机控制生产。
其主要利用电耳、提升机负荷和选粉机回料量等进行磨机负荷控制。
⑺重视消音除尘，满足环保要求
贯彻执行国家环保、工业卫生等方面的规定。
我国水泥生产最高容许排放浓度为50mg/m3。
今后，由于对环保要求愈睐愈高，应采取积极措施，减少环境污染，以保护职工身体健康和延长设备生产寿命。
为减少环境污染，应广泛的采用新型高效除尘设备，在物料储存设计上采用以“圆库”为主方案。
与此同时，也应重视噪音防治、污水治理、绿化环境，使水泥厂工业实现文明生产
⑻方便施工、安装、方便生产、维修
工艺布置做到生产流程顺畅、紧凑、便捷。
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章原料车间工艺流程设计
2.1石灰石破碎及输送
石灰石在矿山车间破碎后，经皮带机输送到厂内的碎石库，再经皮带机转运卸到石灰石露天堆场或石灰石受料仓，石灰石受料仓设一台调速型重型版式喂料机，石灰石经喂料机送入一台反击式破碎机进行作业破碎，破碎后的石灰石经带式输送机送至预均化堆场混合堆取料机的回转悬臂堆料机上。
堆料机靠其悬臂的旋转与俯仰综合动作在预均化堆场内按人字形进行堆料。
石灰石破碎设有气箱脉冲袋式收尘器一台，从带式输送机上抽取破碎产生的含尘气体，经收尘器净化后的气体由排风机抽出排入大气。
高压脉冲空气将收尘器布袋上的粉尘吹下，落入集灰斗，经集灰斗下的卸灰装置卸入带式输送机。
2.2石灰石预均化及输送
预均化堆场储存的石灰石由混合堆取料机进行刮板取料，刮到堆场中心底部漏斗。
为了保证生料粉磨系统的正常运转，在预均化堆场内设置了一个旁路卸料系统，当混合堆取料机的刮板取料机出现故障无法运转时，堆场内石灰石可以从旁路小仓卸至带式输送机上。
2.3原煤及辅助原料输送
外购的原煤、砂岩、硫酸渣等运输进厂，卸到露天堆场或受料仓，原煤经受料仓下棒闸、带式输送机和卸料小车卸入联合预均化堆场内储存。
砂岩、硫酸渣经受料仓下棒闸、带式输送机和卸料小车也卸入联合预均化堆场内储存。
外购的干粉煤灰经汽车送入粉煤灰库内储存。
2.4联合预均化堆场及输送
联合预均化堆场内设有一台刮板取料机用于原煤、砂岩、混合材料取料。
堆场内的砂岩、混合材料由刮板取料机从料堆端面将物料切取至带式输送机上，经电动侧三通、带式输送机，硫酸渣由电动侧三通一侧直接卸入硫酸渣配料库；砂岩和碎页岩由电动侧三通另一侧卸到可逆带式输送机上，分别卸入配料库。
2.5生料粉磨
2.5.1工艺流程简介
生料粉磨系统包括以下子项：
（1）原料配送及输送
（2）生料粉磨
（3）窑磨废气处理
2.5.2原料配送及输送
各原料按预定的配比经各库底单层棒闸、双层棒闸、定量给料机及转子喂料机和转子秤卸出，混合原料再经带式输送机送入烘干粉磨系统。
带式输送机上的扬尘由库底喷吹式脉冲单机带收尘器净化，净化后的气体由风机排入大气。
2.5.3生料粉磨
出磨物料（循环料）经出料锁气装置、斗式提升机、空气输送机进入组合式选粉机中进行选粉。
组合式选粉机分选出后的合格产品经翻板阀、空气输送斜槽、生料入库输送系统送入生料均化库储存均化。
不合格物料（粗粉）经翻板阀、分料斜阀分两路分别经皮带输送机返回磨头及磨尾。
在磨头和磨尾均设有皮带输送机和翻板阀进行输送和锁风。
出磨废气从选粉机下部进入选粉机，与从上部进入的物料一并经过分选后由排风机排入废气处理系统。
本系统原料烘干利用窑尾废气余热和热风炉作为热源，进磨热风温度可根据要求，利用磨头、磨尾的冷风阀进行调节，在磨头和磨尾还分别设有电动调节阀，调节磨头与磨尾的进风比例。
生料均化库库顶设有脉冲袋除尘器，对均化库上所有扬尘点的含尘气体集中进行收尘处理达标后，由排风机排入大气。
2.5.4窑磨废气处理
出高温风机的窑尾废气在生料粉磨运行时直接进生料粉磨系统作为烘干热源，生料粉磨系统排出的废气或在生料粉磨停止运行时高温风机排出的废气经增湿塔增湿降温处理后进入窑尾电收尘器，经净化后由窑尾废气风机排入大气。
窑尾电收尘器收下的粉尘经链式输送机、回转锁风阀送至螺旋输送机，同时增湿塔收集下的窑灰也送至螺旋输送机内，再经提升机入窑或入库。
第三章配料计算
3.1设计内容
设计课题名称：
《年产500万吨设有辊式磨的干法水泥原料车间工艺设计》。
3.2原始数据
3.2.1原材料数据：
（%）
表3-2-1原材料数据
名称
Loss
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
K2O
Na2O
水分
石灰石
41.26
1.62
0.53
0.23
53.55
0.66
0.10
0.19
0.12
1.80
页岩
11.00
52.85
14.33
6.12
7.95
2.98
0.10
2.69
0.83
9.00
砂岩
11.50
74.10
8.25
2.37
4.83
0.74
0.10
1.50
1.20
3.50
铁粉
6.00
22.50
8.25
46.80
0.30
0.58
2.50
0.50
0.83
2.00
煤灰
0.00
54.09
25.99
8.60
2.69
1.69
3.38
1.62
0.41
/
天然
石膏
13.52
5.75
1.41
0.61
31.54
5.47
40.98
0.32
0.15
/
3.2.2煤工业分析（%）
表3-2-2煤的工业分析
名称
Mad
Aad
Vad
Mar
Fcad
Qnet.ad（kJ/kg）
Qnet.ad（kCal/kg）
原煤
1.20
30.50
22.00
1.90
47.50
21848
5225
3.2.3其他
（1）.年平均气温：
15.1℃
（2）.当地气压：
752mmHg
（3）.地下水位:
-12m
3.3配料计算
3.3.1熟料设计率值
表3-3-1熟料设计率值表
名称
KH
LSF
SM
IM
f-CaO
kJ/kg.cl
kCal/kg.cl
KM
设计值
0.920
96.4
2.60
1.40
1.00
3053
730
4.5
3.3.2计算煤灰掺入量
Aad=Aar（100-Mad）÷（100-Mar）已知：
Aad=30.50Mar=1.90Mad=1.20
Aad—空气干燥基灰分Aar—收到基灰分Mar—收到基水分
得：
Aar=30.28%
Qnet.ar=（Qnet.ad+25Mad）（100—Mar）÷（100—Mad）—25Mar
Qnet.ar—收到基低位发热值Qnet.ad—空气干燥基低位发热值Mad—空气干燥基水分
已知：
Qnet.ad=21848Mad=1.20Mar=1.90
得：
Qnet.ar=21675
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