水泥厂的设计.doc

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材料科学与工程学院

无机非金属材料工程

无机非金属材料工厂工艺设计说明书

设计题目：

年产II型硅酸盐水泥100万t水泥厂设计

姓名：

杜杰

班级：

无机非金属11-1

学号：

14号

指导教师：

张俊才

设计日期：

2014.10.20-11.14

 设计题目：

年产II型硅酸盐水泥100万t水泥厂设计  

时间：

2014年 10 月20至2014年 11 月 14日

无机非金属11-1专业 14 学号学生姓名 杜杰指导教师 张俊才

设

计

内

容

 一、初始条件

（一）预分解窑系统资料

1、原料的原始资料

烧失量

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

SO3

K2O

Na2O

H2O

石灰石

48.13

1.95

0.85

0.45

47.32

0.30

1.00

粘土

4.25

65.82

15.14

5.92

5.16

0.97

0.62

1.12

0.85

铁粉

1.40

39.27

2.26

48.57

3.46

1.54

3.5

煤灰

58.62

25.38

9.05

3.13

1.58

2.24

2、各种物料损失均按3%计算

（二）烘干机系统资料

1、煤初水分3%，；粘土初水分6%；矿渣初水分8%。

应用基水分均为0.2%。

2、热源为热风炉产生的热空气或冷却机的回收热空气。

3、燃料煤的原始资料

烘干用煤元素分析结果：

【收到基（ar）：

进行煤质分析化验时，煤样所处的状态为收到该批煤所处的状态。

A为灰分；M为水分。

】

成分

Car

Har

Nar

Oar

Sar

Aar

Mar

含量

70.2 

5.3

1.0

7.2

0.3

14.8

1.2

4、根据处理风量合理选择收尘系统。

二要求完成的主要任务

1、设计计算说明书应包括以下内容：

厂址选择；当地气象、厂区地质信息（可结合资料信息进行合理假设）；全厂配料计算、物料平衡计算、设备的选型计算或结构尺寸计算、有关性能指标计算及一览表、设计评述、参考资料。

总平面布置和全厂工艺布置的计算说明。

2、画出有全厂的总平面布置图和工艺布置图（A1图纸2～3张）。

鼓励用CAD绘图，但至少要有1张手工绘图。

设

计

要

求

1、要求每个人独立完成，允许讨论，但不能抄袭，鼓励创新。

2、说明书要求

（1）设计说明书必须包括有关计算部分的方法、公式、步骤和结果。

（2）有关设备的选型，设计说明书中英说明其选取依据，有关经验数据的选取，亦应说明其来源。

设计图应符合图纸设计规范，尺寸标注、文字说明清楚。

3、图纸的要求

（1）图纸必须按工程图标准绘制，尺寸标注、文字说明清楚。

鼓励用计算机绘图。

（2）图纸上必须注明设备主要尺寸及有关说明，图纸应整洁。

4、时间安排

第1周：

查阅有关资料，看懂相关文献的设计和说明，进行有关设计计算。

完成相关计算。

第2周：

绘制相关的图纸。

整理计算说明书、图纸以及其它设计资料。

目录

一、厂址的选择 3

二﹑原料配比过程 3

（一）.煤灰参入量计算 5

（二）燃料煤的

原始组成 5

（三）累加试凑法计算原料配合比 6

三﹑物料平衡计算 7

（一）烧成车间生产能力和工厂生产能力的计算 7

四﹑主机平衡计算 11

（一）年平衡法 11

五﹑储库计算 12

六﹑熟料烧成系统几个主要设备的选型 13

（一）回转窑 13

（二）旋风式预热器 14

（三）分解炉 15

（四）除尘机设备的选择 16

（五）冷却机 16

（六）破碎机 17

（七）烘干机 17

七、参考文献 19

年产普通和矿渣硅酸盐水泥100万t水泥厂设计

一、厂址的选择

厂址选在宁夏回族自治区银川市永宁县。

二﹑原料配比过程

（一）.煤灰参入量计算

查阅参考资料[1]29~32页，选取单位熟料耗热q为3350kJ/kg熟料。

（二）燃料煤的原始组成

燃料煤元素分析结果：

收到基（ar）：

进行煤质分析化验时，煤样所处的状态为收到该批煤所处的状态。

A为灰分；M为水分。

表1燃料煤的收到基组成

成分

Car

Har

Nar

Oar

Sar

Aar

Mar

含量

70.2 

5.3

1.0

7.2

0.3

14.8

1.2

将燃料ar基转换为ad基

换算系数为（100-Md）/（100-War）=1.01

Cad=Car×1.01=70.2×1.01=70.902

Had=Har×1.01=5.3×1.01=5.353

Nad=Nar×1.01=1.0×1.01=1.01

Oad=Oar×1.01=7.2×1.01=7.272

Sad=Sar×1.01=0.3×1.01=0.303

Aad=Aar×1.01=14.8×1.01=14.948

Mad=Mar×1.01=1.2×1.01=1.212

查阅参考资料，根据设计任务中给出的元素分析结果计算的，煤的热值：

Qnet.ad=339Cad+1030Had109（OadSad）25Mad

=339×70.902+1030×5.353109×（7.2720.303）25×1.212

=24035.778+5513.59759.62128.025

=28761.724

计算煤灰参入量Ga=QaADS/100Qnet,ad=PAadS/100

=（3350×14.948×100%）/（100×28761.724）

=1.741%

煤灰沉落率S取100%

（三）累加试凑法计算原料配合比

表2原料化学组成

成分

原料 

烧失量

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

SO3

K2O

Na2O

H2O

石灰石

48.13

1.95

0.85

0.45

47.32

0.30

— 

—

—

1.00

粘土

4.25

65.82

15.14

5.92

5.16

0.97

0.62

1.12

—

0.85

铁粉

1.40

39.27

2.26

48.57

3.46

1.54

 —

 —

— 

3.50

煤灰

 —

58.62

25.38

9.05

3.13

1.58

2.24

 —

—

 —

根据参考文献[武汉]P142，表10.2预KH=0.89，SM=0.25,IM=1.5,Σ=99%

Fe2O3=Σ/（（2.8KH+1）（IM+1）SM+2.65IM+1.35）

=99%/（（2.8×0.89+1）×（1.5+1）×0.25+2.65×1.5+1.35）=3.65%

Al2O3=IM×Fe2O3=1.5×3.65%=5.475%

SiO2=SM（Al2O3+Fe2O3）=2.5×（5.475%+3.65%）=22.8125%

CaO=Σ（Al2O3+Fe2O3+SiO2）=99%（5.475%+3.65%+33.8125%）=67.0625%

考虑物料损失3%计算得出原料与煤灰的化学成分。

如下表

表3原料与煤灰的化学成分

成分

原料 

烧失量

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

SO3

K2O

Na2O

H2O

石灰石

49.57

2.02

0.88

0.46

48.74

0.31

— 

—

—

1.03

粘土

4.38

67.79

15.59

6.10

5.31

1.00

0.64

1.15

—

0.88

铁粉

1.44

40.45

2.33

50.03

3.56

1.59

 —

 —

— 

3.61

煤灰

 —

60.36

26.57

9.32

3.22

1.63

2.31

 —

—

 —

以100kg熟料为基准。

结果如下表：

表4累计试凑过程

计算步骤

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

SO3

K2O

H2O

合计

备注

设计熟料成分

22.81

53.47

3.65

67.06

98

煤灰（＋1.742）

1.05

0.46

0.16

0.06

0.03

石灰石（+140.96）

2.76

1.21

0.64

67.06

0.43

0.14

（67.06-0.05）／0.4873

=137.58

粘土（+28.56）

18.99

4.37

1.70

1.71

1.49

0.18

0.32

0.24

（22.81-1.05-2.75）／

0.678=28.03

铁粉（+1.75）

0.92

0.05

0.14

0.08

0.03

0.08

（3.65-0.16-0.63-1.71）／0.5=2.28

累计熟料成分

23.72

6.09

3.65

68.69

0.77

0.18

0.32

0.47

103.89

KH=0.89，SM=2.44,

IM=1.67

铁（+0.74）

2

0.1

0.3

0.2

0.1

0.03

0.05

0.05

KH=0.89，SM=236

IM=1.56

累计熟料成分

23.92

3.19

3.95

68.71

0.78

0.21

0.37

0.52

104.65

注：

SM=SiO2/（Al2O3+Fe2O3）

IM=Al2O/Fe2O3

CaO=Σ-（Al2O3+SiO2+Fe2O3）

Fe2O3=Σ/（（2.8KH+1）（IM+1）SM+2.65IM+1.35）

三﹑物料平衡计算

（一）烧成车间生产能力和工厂生产能力的计算

1．年平衡法

（1）要求的熟料的年产量：

Qy=Gy

式中Qy－要求的熟料年产量（t熟料/年）

Gy－工厂规模（t水泥/年）

d－水泥中石膏掺入量（％）

e－水泥中混合材的掺入量（％）

P－水泥的生产损失（％），可取为3～5％

100万吨普通和矿渣硅酸盐水泥，石膏掺入量为3.5％，矿渣的参入量为46.5％。

水泥的生产损失取为4％。

100万吨普通和矿渣硅酸盐水泥熟料量为1000000×（1-0.035-0.465）=500000吨

水泥厂每年除去检修的日子生产水泥的天数为330天

日产熟料量为500000/330=1515t/d

Qy=Gy=（100-3.5-46.5）·1000000/（100-4）=520833（t熟料/年）

（2）窑的台数：

n=

式中n－窑的台数

Qy－要求的熟料年产量（t熟料/年）

Qh,l－所选窑的标定台时产量（t/台•h）

η－窑的年利用率，以小时表示。

不同窑的年利用率可参考下列数值：

湿法窑0.90；传统干法窑0.85；机立窑0.8～0.85；悬浮