年产70万吨普通硅酸盐水泥的工艺设计学位论文.docx
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年产70万吨普通硅酸盐水泥的工艺设计学位论文
目录
1.设计任务书2
1.1设计题目：
2
1.2设计内容：
2
1.3生产的产品与规格：
2
1.4原始资料2
1.5要求完成的主要任务3
2.工艺设计3
2.1原料配比过程3
2.1.1煤灰参入量计算4
2.1.2燃料煤的原始资料4
2.1.3累加试凑法计算原料配合比4
2.2物料平衡计算7
2.2.1烧成车间生产能力和工厂生产能力的计算7
2.3主机平衡计算14
2.3.1年平衡法15
2.4水泥厂工艺设备的选型17
2.4.1回转窑18
2.4.2旋风式预热器19
2.4.3分解炉21
2.4.4除尘机设备的选择23
2.4.5冷却机24
2.4.6破碎机25
2.4.7烘干机26
参考文献29
1.设计任务书
1.1设计题目：
题目：
年产70万吨普通硅酸盐水泥的工艺设计
任务：
KH=0.89SM=2.4IM=1.9熟料热耗q=3350kj/kg
1.2设计内容：
重点设计部分：
水泥配料计算、物料平衡计算、主机平衡计算
1.3生产的产品与规格：
序号
产品名称
年产量（万吨）
1
年产普通硅酸盐水泥
70万
1.4原始资料
（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
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。
3、熟料标号≮50
4、普通硅酸盐水泥，选择合适的石膏掺入量3%和混合材8%掺入量，水泥生产损失P可取3—5%。
（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
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
7.2
0.3
14.8
1.2
附：
1、水泥厂除检修外生产天数：
330天。
2、水泥厂主机年利用率可参考文献合适选取。
1.5要求完成的主要任务
1.配料计算
2.物料衡算
3.主要设备选型
4.参考文献
2.工艺设计
2.1原料配比过程
2.1.1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。
2.1.2燃料煤的原始资料
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煤中元素的百分比
Car
Har
Nar
Oar
Sar
Aar
Mar
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/（100-Mar）=1.002
Had=Har×0.988=5.3×1.002=5.311
Nad=Nar×0.988=1.0×1.002=1.002
Oad=Oar×0.988=7.2×1.002=7.214
Sad=Sar×0.988=0.3×1.002=0.3006
Aad=Aar×0.988=14.8×1.002=14.829
Mad=Mar×0.988=1.2×1.002=1.2024
查阅参考资料[2]64页，根据设计任务书中给出的元素分析结果计算的：
Qnet,ad=339Cad+1030Had-109×（Oad-Sad）-25Mad
=339×69.358+1030×5.311-109×（7.214-0.3006）-25×1.2024
=28532.63（kJ/kg）
计算煤灰掺入量GA=qAys/Qy×100=（3350×14.829）/（28532.63×100）=1.741%
煤灰沉落率S取100
2.1.3累加试凑法计算原料配合比
表2原料的原始资料
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
0.3
1
粘土
4.25
65.82
15.14
5.92
5.16
0.97
0.62
1.12
0.85
铁粉
1.4
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
据参考文献[2]174页，表10.2预设KH=0.89SM=2.4IM=1.9∑=98.5%
Fe2O3=∑/{（2.8KH+1）（IM+1）SM+2.65IM+1.35}
=98.5%/{（2.8×0.89+1）（1.9+1）2.4+2.65×1.9+1.35}=3.21%
Al2O3=IM×Fe2O3=1.9×3.21%=6.10%
SiO2=SM（Al2O3+Fe2O3）=2.4（6.10%+3.21%）=22.34%
CaO=∑-（Al2O3+SiO2+Fe2O3）=98.5%-（6.10%+22.34%+3.21%）=66.85%
考虑物料损失3%计算得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%
烧失量
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
K2O
H2O
石灰石
49.619
2.001
0.876
0.464
48.784
0.309
1.031
粘土
4.381
67.856
15.608
6.103
5.320
0.999
0.639
1.155
0.876
铁粉
1.443
40.484
2.330
50.072
3.567
1.587
3.605
煤灰
60.433
26.156
9.330
3.227
1.627
23.072
以100Kg熟料为基准，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
22.34
6.10
3.21
66.85
98.5
煤灰（＋1.741）
1.06
0.46
0.16
0.06
0.03
石灰石（+135.73）
2.76
1.20
0.64
66.91
0.42
1.41
（66.85-0.006）／0.487
=137.15
粘土（+28.24）
18.54
4.26
1.67
1.45
0.27
0.17
0.32
0.24
（22.34-1.06-2.76）／
0.678=27.32
铁粉（+2.31）
0.60
0.03
0.74
0.05
0.02
0.05
（3.21-0.162-0.64-1.67）／0.5=1.48
累计熟料成分
22.96
5.95
3.21
68.47
0.74
0.17
0.32
1.70
103.52
KH=0.89，SM=2.51，
IM=1.85
粘土（-0.2）
0.08
0.24
0.08
0.08
0.016
0.008
0.016
0.016
KH=0.89，SM=2.43
IM=1.88
累计熟料成分
21.23
5.70
3.03
68.48
0.738
0.16
0.30
1.63
101.262
注：
SM=SiO2/（Al2O3+Fe2O3）
IM=Al2O3/Fe2O3
CaO=∑-（Al2O3+SiO2+Fe2O3）
Fe2O3=∑/{（2.8KH+1）（IM+1）SM+2.65IM+1.35}
2.2物料平衡计算
2.2.1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％
70万吨普通硅酸盐水泥，石膏掺入量为3％，混合材的参入量为8％。
水泥的生产损失取为4％。
70万吨普通硅酸盐水泥熟料量为700000×（1-0.03-0.08）=623000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623000/330=1888t/d
Qy=Gy=（100-3-8）700000/（100-4）=648958（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；悬浮预热器窑、预分解窑0.85；
7920－全年除去检修日子外窑工作的小时数，全年的工作日为330天。
参
数
项目
方案
生产能力
操作
转速
r/min
停留
时间
min
物料
负荷率％
窑内
物料量t
物料运动功耗
KWh/h
单位熟料
物料耗功KWh/t
计算窑衬厚mm
单位有效容积产量
t/m3·D
计算简式
t/d
t/h
Φ4.0×64m
斜度:
4.0％
L/D=16
2350
97.6
4.2
19.3
6.4
42.4
206.2
1.55
200
4.92
n==648958/（7920×0.85×97.9）=0.98
（3）烧成系统的生产能力可按下列各各式计算：
熟料小时产量：
=1×97.9=97.9（t/h）
熟料日产量：
=24×97.9=2349.9（t/d）
熟料年产量：
=7920×0.85×97.9=659062.8（t/y）
（4）工厂的生产能力可按下列各式由烧成车间的生产能力求得：
水泥小时产量：
=（100-4）97.9/（100-3-8）=105.6（t/h）
水泥日产量：
=24×105.6=2534.4（t/d）
水泥年产量：
=7920×0.85×105.6=710899.2（t/y）
2.原、燃材料消耗定额的计算
（1）、材料消耗定额
①考虑煤灰掺入时，1t熟
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