年产70万吨普通硅酸盐水泥的工艺设计学位论文Word文档下载推荐.docx

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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

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

【收到基（ar）：

】

表1煤中元素的百分比

1.0

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

1.4

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%

49.619

2.001

0.876

0.464

48.784

0.309

1.031

4.381

67.856

15.608

6.103

5.320

0.999

0.639

1.155

1.443

40.484

2.330

50.072

3.567

1.587

3.605

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

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

0.74

0.05

0.02

（3.21-0.162-0.64-1.67）／0.5=1.48

累计熟料成分

22.96

5.95

68.47

1.70

103.52

KH=0.89，SM=2.51，

IM=1.85

粘土（-0.2）

0.08

0.016

0.008

KH=0.89，SM=2.43

IM=1.88

21.23

5.70

3.03

68.48

0.738

1.63

101.262

注：

SM=SiO2/（Al2O3+Fe2O3）

IM=Al2O3/Fe2O3

CaO=∑-（Al2O3+SiO2+Fe2O3）

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=

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

Gy=（100-3-8）700000/（100-4）=648958（t熟料/年）

（2）窑的台数：

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·

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

=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×

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：

105.6=2534.4（t/d）

水泥年产量：

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熟料的干生料理论消耗量

式中K干——干生料理论消耗量（t/t熟料）

I——干生料的烧失量（%）

S——煤灰掺入量，以熟料百分数表示（%）

单位熟料耗煤量为myr=1.19kg/kg-熟料

S=GA×

myr=1.741×

1.19×

1000/84.03=20.7%（t/t熟料）

I=[49.57×

135.73+4.378×

（28.24-0.2）+1.442×

2.31]/

[1.741+135.73（1-0.0103）+（28.24-0.2）（1-0.00876）+2.31（1-0.03608）]

=41.14%

（t/t熟料）

②考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料理论消耗定额：

③考虑生产损失时，1t熟料的干生料理论消耗定额

式中K生——干生料消耗定额（t/t熟料）

P生——生料的生产损失（%），一般3%～5%

④各种干原料消耗定额

式中K原——某种干原料的消耗定额（t/t熟料）

x——干生料中该原料的配合比

名称

干生料中该原料的配合比（%）

82.67

15.50

0.77

1.05

干原料的消耗定额

1.17

0.22

0.01

0.015

（2）干石膏消耗定额

式中Kd——干石膏消耗定额（t/t熟料）

d、e——分别表示水泥中石膏、混合材的掺入量（%）。

（3）干混合材消耗定额

式中Ke——干混合材消耗定额（t/t熟料）

（4）烧成用干煤消耗定额

单位熟料耗热q为3350kJ/kg-熟料，煤的Qnet,ad=28532.63（kJ/kg）

式中

——烧成用干煤消耗定额（t/t熟料）

q——熟料烧成热耗（kJ/kg熟料）

QgDW——干煤低位热值（kJ/kg干煤）

Pf——煤的生产损失（%），一般取3%。

（5）烘干用干煤的消耗定额

式中Kf——烘干某种湿物料用干煤消耗定额（t/t熟料）

M湿——需烘干的湿物料量，用年平衡法时以t/a表示。

Q烧——烧成系统生产能力，用年平衡法时以熟料年产量表示。

ω1、ω2——分别表示烘干前、后物料的含水量（%）

q烘——蒸发1kg水分的消耗量（kJ/kg水分），可参考烘干机经验数据，而准确的数据应通过具体烘干机的热工计算求得。

蒸发1千克水的耗煤量q=lI2/HQyDW=2.56×

1940/0.85×

20700=0.28kg／kg水

1干粘土用干煤的消耗定额

M粘=25.72Q烧／100

=[0.2572×

（6-0.2）×

0.28×

100]/[（100-0.2）×

2813.263×

（100-4）]

=0.00000155（t/t熟料）

②烘干矿渣用干煤的消耗定额

M矿=0.082×

1220107.68=100048.83（t/y）

=0.000000482（t/t熟料）

③烘干煤用干煤的消耗定额

M煤=myr×

Q烧

④烘干石膏用干煤的消耗定额

上述各种干物料消耗定额换算为含天然水分的湿物料消耗定额时，可用下式计算：

式中K湿，K干——分别表示湿物料、干物料消耗定额（kJ/kg熟料）

ω1——该湿物料的天然水分（%）。

3.、原料、燃料、材料需要量的计算和物料平衡表的编制

将各种物料消耗定额乘以烧成系统生产能力，可求出各种物料的需要量。

例如，将湿石灰石消耗定额乘以熟料周产量，便得出石灰石每周需要量；

乘以熟料年产量，便得出湿石灰石每年需要量。

将计算结果汇总成物料平衡表，其格式见表3-2

表3-2水泥厂物料平衡表

物料名称

天然水分

生产损失

消耗定额

物料平衡

干料

含天然水分料

含天然

水分料

13.98

54.29

1.13

114.5

2749.032

907180.56

115.512

2772.528

914934.24

2.46

11.22

0.23

21.53

516.912

170580.96

21.538

0.82

0.92

0.979

23.496

7753.68

生料

17.27

67.13

1.39

137.06

3289.44

1085515.2

138.039

3312.636

1093268.9

石膏

0.04

0.0016

3.3

79.2

26136

混合材

0.00061

0.000024

0.10

0.11

8.8

211.2

69696

9.78

234.72

77457.6

熟料

0.002

1.002

97.9

2349.9

659062.8

98.10

2354.4

776952

水泥

0.043

0.042

1.14

1.152

110

2640

871200

111.18

2668.32

880545.6

烧成用煤

0.00036

0.00048

1.667

40.008

13202.64

烘干用煤

0.000018

0.0006

0.1

2.4

792

燃煤合计

0.00038

0.0005

0.011

1.767

42.408

13992.64

73994.64

1、采用年平衡法，可不列第8栏和第12栏；

采用周平衡法，可不列第9栏和第13栏。

2、备注中可列出：

生料组分、物料配合比、生熟料消耗定额、烧成热耗和烘干热耗、煤的热值等。

2.3主机平衡计算

2.3.1年平衡法

计算步骤：

根据车间工作制度，选取主机的年利用率，并根据物料年平衡量，求出该主机要求的小时产量。

式中GH——主机要求小时产量（t/h）;

Gy——物料年平衡量（t/年）

η——预定的主机年利用率（以小数表示）

预定的主机年利用率可根据车间工作制度和主机运转时间用下式求出：

或

式中K0——每年工作周数（周/年）

K1——每周工作日数（日/周）

K2——每日工作班数（班/日）

K3——每班主机运转小时数（小时/班）

K——每年工作日数（日/年）

水泥厂主机年利用率可参考文献6第43页表3-4

主机要求生产能力平衡表

主机名称

主机年利用率

以小数表示

年平衡量

（t/年）

要求主机小时产量

（t/h）

石灰石破碎机

0.48

240.67

生料磨

0.75

184.05

悬浮预热器

115.4

回转窑

0.87

112.8

煤磨

0.72

13994.64

2.45

回转烘干机

152.8

篦式冷却机

0.88

111.48

包装机

144.4

2.4水泥厂工艺设备的选型

2.4.1回转窑

1．回转窑规格的计算

在综合考虑了工厂规模、产品种类、原燃料情况及其它条件，确定了生产方法和窑的类型后，根据所选窑的规格，标定窑的产量，然后根据熟料要求小时产量，确定窑的台数。

标定回转窑产量时，可参考设备说明和用下式计算的结果：

D=（G/Ky）0.303

式中G——回转窑的产量（吨／小时）；

G=2136/24=89t/h

D——回转窑的筒体直径（米）

L——回转窑的有效长度（米）；

Ky——经验系数，可参考下列数值：

预分解窑0.94～1取Ky=1

根据参考文献可知日产2136吨的回转窑的L/D可选为15.4，

解得：

D=4.3mL=64m

根据手册可查得下表：

表7回转窑工艺参数

φ4.0×

60m

斜度：

3.5％

3200

133.34

2.8

31.2

6.9

45.1

▲139.6

1.68

3.28

根据文献CKP的预粉磨节能机理可知下

表８NSP窑各带及全窑长径比L/D

窑型

分解带

放热反应带

烧成带

冷却带

L/D

NSP窑

0.5～4

0.5

11～15

L冷却带=0.5D=4.3×

0.5=15m

L烧成带=8D=8×

4.3=34.4m

L过渡带=L-L冷却带-L烧成带=60-2.15-34.4=23.55m

回转窑的转速、斜率及功率的计算

D=3.9﹤4m时δ=150mmDi=D-2δ=4.3-2×

0.18=3.94m

N0=KDi2.5nL（kw）

K——系数K=0.045～0.048

Di——回转窑的内径（m）.

L——回转窑的有效长度（m）；

n——窑的转速

n=3.9r/min斜度=3.5K=0.047解得：

N0=361.5kw

2.4.2旋风式预热器

旋风式预热器一般采用四级。

但当生料中碱、氯、硫含量超过一定限度后，也有采用一级或二级的；

或者增设旁路系统，使部分窑尾废气不经旋风预热器而排出（先经冷却和净化后排入大气）。

1．旋风筒规格的计算

（1）旋风筒直径以直筒部分横截面计算风速和通过旋风筒的风量来确定，可按下式计算

D=[（4×

396670/3600）/（3.14×

4）]0.5=5.92m

式中D——旋风筒的直径（m）；

Q——通过旋风筒的风量（m3／s）；

ω——旋风筒计算截面风速（m／s）。

目前，国内处旋风筒截面风速大都采用3.5～4.0m/s。

旋风筒进出口风速以及旋风筒进出管道内的风速一般在18～20m／s左右，据此也可以确定进出口面积及管道直径。

（2）旋风筒各部分的尺寸可以根据旋风筒直径来确定，表4-10举例列出旋风筒各部分尺寸与旋风筒直径的关系。

表9旋风筒几何尺寸与旋风筒直径D的比值

旋风筒几何尺寸

比值

Ⅰ级

ⅡⅢⅣⅣ级

0.40

0.15

0.34

0.43

1.92

0.80

0.35

0.73

0.086

表10各级旋风筒的参数

级数

参数

一级旋风筒

二级旋风筒

三级旋风筒

四级旋风筒

2.39

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