水泥熟料生产线煤磨系统工艺设计毕业论文Word文档格式.docx
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由此看来，走一条科技含量高，经济效益好，资源能源消耗低，环境污染少，人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子，才是我们水泥行业必行的。
因此我们要大力发展技术最先进，装备最精良，大型化的新型干法窑，并综合考虑经济、效益，优化生产和在资源、市场及运输条件允许的条件下，大力投产建设4000t/d及大于4000t/d熟料生产线，创造低能耗高效益，实现水泥行业的可持续发展。
因此我们必须改变不适宜的传统观念，用新的思维，下大力气，谋求跨越式发展。
以现代管理理念，增强质量和竞争意识，以勇于创新的精神和科学务实的态度，不断开发新工艺，新设备，加快水泥结构调整步伐，全面提高水泥生产水平。
因此，结合实际情况，本设计为5000t/d水泥熟料生产线，设计题目是煤磨系统的工艺设计，即从煤堆棚，然后经煤磨粉磨制备成煤粉，以满足窑头窑尾烧成对煤粉的要求。
2建厂条件
2.1原始资料数据
2.1.1原、燃料的化学组成
原、燃料的化学组成见表2-1。
表2-1原、燃料的化学组成（%）
名称
Loss
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
合计
石灰石
41.35
2.14
1.30
0.50
51.50
—
砂岩
1.77
75.49
11.43
5.20
4.68
0.80
铁粉
1.18
16.98
7.34
66.66
2.85
2.62
煤灰
53.49
23.01
15.57
4.66
1.24
石膏
18.70
4.09
1.59
34.49
0.89
38.87
2..1.2原、燃料水分
表2-2列出了原、燃料的水分。
表2-2原、燃料水分
物料名称
矿渣
烟煤
水分%
11.05
6.64
3.05
1.02
6.50
2.1.3烟煤的工业数据分析
烟煤的工业数据分析见表2-3。
表2-3烟煤的工业数据分析
组分
Wf
Af
Vf
Cf
Qdwf（kJ/kg）
含量%
1.12
22.60
23.06
53.07
23275
2.2建厂条件
2.2.1建厂地点及自然条件
（1）地点：
某市郊区；
（2）厂区地形：
平坦，地上无建筑物；
（3）气温：
最高30.8º
C；
最低-11.5º
月平均最高28.2º
最低-2.6º
（4）降雨量：
年总降雨量752.2㎜；
最大日降雨量156.4㎜；
（5）风频：
主导风向：
东南；
平均风速：
1.8m/s；
（6）地耐力：
>
2.5×
102kN/m2
（1）交通运输条件：
离铁路干线较近、公路交通方便；
（2）原材料：
石灰石：
矿山距厂区2.0km，储量丰富，成分稳定；
砂岩：
矿山距厂区3km，储量丰富，成分稳定；
铁粉：
莱芜；
石膏：
；
矿渣：
烟煤：
（3）水源：
充足；
（4）电源：
充足，可稳定供电。
3工艺平衡计算
3.1配料计算
水泥的质量和性能取决于熟料的矿物组成，而熟料的性能和矿物组成取决于熟料的组成成分，熟料的成分又与生料的成分有着密切相关。
因此，生料组分是水泥生产的关键。
一种天然生料成分很难满足需要，必须将各种原料按一定比例进行混合，才能满足煅烧生料成分的要求。
因此配料的合理性是水泥生料制备的主要保障，是保证熟料质量和水泥产品质量的前提。
3.1.1煤灰掺入量
由烟煤工业分析数据换算为应用基：
（3.1）
（3.2）
（3.3）
（kJ/kg）（3.4）
则熟料中煤灰掺入量为：
（3.5）
式中：
GA－熟料中煤灰的掺入量，%；
q－单位熟料的烧成热耗，取为2990kJ/kg熟料；
Qdwy－煤的应用基低位热值kJ/kg煤；
A‘－煤的应用基灰分%；
S－煤灰沉落率，由于本设计采用预分解窑，无电收尘时，煤灰沉落率为90%左右；
有电收尘时，煤灰沉落率为100%；
本设计取S=100%。
3.1.2选择熟料率值
石灰饱和系数KH、硅率SM、铝率IM这三个率值关系着熟料质量，也关系着烧成时的热工制度和烧成操作，因而成为生产控制的中心环节，生料配料控制的目的就是保证这三个率值符合产品质量要求。
石灰饱和系数KH高，熟料矿物中C3S就多，C2S少，水泥强度高，而烧成较困难；
KH低，则水泥早期强度偏低，烧成温度也较低。
硅率SM过高烧成时液相少，烧成困难；
过低则因为硅酸盐矿物少而影响水泥强度，且易结大块和结圈而影响操作。
铝率IM关系着熟料水化速度的快慢，又关系着液相粘度而影响烧成操作表3-1列出了不同窑型的硅酸盐水泥熟料的各率值围，表3-2为部分生产厂家的熟料率值。
表3-1硅酸盐水泥熟料各率值围
窑型
KH
SM
IM
熟料热耗（kJ/kg）
预分解窑
0.86～0.89
2.2～2.6
1.4～1.8
2920～3750
现代立窑
0.92～0.97
1.6～2.2
1.1～1.5
3150～5000
干法窑
2.0～2.4
1.0～1.6
5850～7520
表3-2部分生产厂家的熟料率值
水泥厂
0.895±
0.02
2.55±
0.1
1.40±
鼎新水泥厂
0.89±
2.51±
1.47±
山水水泥厂
0.95±
2.53±
1.34±
琉璃河水泥厂
0.96±
2.56±
1.35±
因此确定熟料的率值为：
KH=0.89±
0.01SM=2.5±
0.1IM=1.5±
根据熟料率值，估算熟料化学成分：
Σ=96.5
（3.6）
（3.7）
SiO2=SM（Al2O3+Fe2O3）=2.5×
（5.34+3.56）=22.25（3.8）
CaO=Σ-（SiO2+Al2O3+Fe2O3）=96.5－（22.25+5.34+3.56）=65.35（3.9）
其他=3.50
以100kg熟料为基准，累加试凑计算如表3-3。
表3-3累加试凑表
R20
要求熟料成分
22.25
5.34
3.56
65.35
煤灰（+2.92）
1.595
0.685
0.464
0.
0.0189
石灰石（+124.2）
2.710
1.646
0.633
65.211
0.072
砂岩（+23.62）
17.945
2.717
1.236
1.112
0.190
0.143
0.268
铁粉（+1.80）
0.313
0.136
1.227
0.052
0.005
累计熟料成分
22.563
5.184
3.61
66.514
1.903
0.153
0.345
100.27
石灰石（-2.22）
0.0484
0.030
0.0113
1.164
0.002
22.515
5.154
3.599
1.873
0.343
98.99
原料的质量比：
石灰石：
铁粉=122：
23.6：
1.8
配制100kg熟料所需干原料如下：
干石灰石=122/98.99×
100=123.24kg
干砂岩=23.6/98.99×
100=23.84kg
干铁粉=1.8/98.99×
100=1.82kg
生料的干原料配合比：
干石灰石=123.24/（123.24+23.84+1.82）×
100%=82.77%
干砂岩=23.84/（123.24+23.84+1.82）×
100%=16%
干铁粉=1.82/（123.24+23.84+1.82）×
100%=1.22%
根据原料配合比验证率值，列生料熟料化学成分如表3-4。
表3-4生料熟料化学成分表
配合比
烧失量
82.77
34.219
1.806
1.
0.422
43.460
16.00
0.285
12.155
1.840
0.837
0.754
0.129
0.182
1.22
0.015
0.212
0.092
0.833
0.036
0.033
0.003
生料
100
34.519
14.173
3.
2.092
44.250
1.259
0.233
99.652
灼烧生料
21.872
4.626
3.228
67.895
1.492
0.150
0.360
99.623
96.92
21.
4.450
3.129
65.804
1.446
0.145
0.349
96.521
煤粉
2.92
2.912
熟料
22.793
5.
3.593
65.943
1.465
0.155
99.433
计算熟料率值：
KH=0.88SM=2.6IM=1.43。
符合KH=0.89±
0.1的设计要求。
3.2全厂物料平衡
3.2.1确定窑的产量
（1）本次设计采用预分解窑
结合实际情况，参考国先进预分解窑的技术指标（表3-5），在保证质量的基础上力求先进，确定5000T/D熟料生产线的预分解窑熟料热耗为2990KJ/Kg熟料。
表3-5国先进预分解窑的技术指标
规格m
产量t/d
熟料热耗kJ/kg
RSP
Φ4.5×
90
5000
3262
NSF
Φ4.7×
80
3145
DD
Φ4.55×
76.7
3960
3077
SCS
82
5520
2974
Φ4.2×
75
3500
3075
3.2.1.1回转窑规格的确定
由公式Di=（G/K）1/3（K=50~60）（3.10）
D=Di＋2δ耐火砖（δ耐火砖=220㎜）（3.11）
其中：
D为回转窑的直径；
Di为回转窑的有效径；
δ耐火砖为耐火砖的厚度；
故确定回转窑的规格为Φ4.8×
74m，斜度4%，转速0.35~4r/min，有效径为4.36m。
3.2.1.2运用经验公式验证窑的产量
1）由天津水泥设计研究院公式1：
G=11.3943Di2.6388L0.4806=11.3943×
4.362.6388×
740.4806=4388.8t/d3.12）
2）由日本预分解窑中间调查报告：
G=1.38Vi0.641×
24=1.38×
Vi0.641×
24=2904.5t/d（3.13）
3）由日本水泥协会统计公式：
G=0.230D1.5L=0.230×
4.81.5×
74=4295.7t/d（3.14）
4）根据水泥工业设计研究院的统计，窑径为3.75—6.2m时，产量为2500—13000t/d：
a.G理想=53.5Di3.14=53.5×
4.363.14=5449t/d（3.15）
b.G=8.459Di2.328L0.681=8.459×
4.362.328×
740.681=4887t/d（3.16）
3.2.1.3根据窑物料的负荷率反求计算
由《水泥生产工艺计算手册》P163预分解窑的窑物料负荷率公式：
Φ=M×
R÷
（3600×
0.785×
Di2×
Vm×
γm）×
100%
=M×
（2826×
100%（3.17）
式中，Φ—窑物料负荷率，由《水泥预分解技术与热工系统工程》
当斜度=4%时，窑物料负荷率一般为10%。
M—窑的小时产量，t/d待求
Di—窑的有效径，Di=4.36m
Vm—物料在窑的运行速度，Vm=L/（60τ）
其中，L=74m
τ—物料的停留时间τ=1.77αm0.5L÷
（β×
Di×
h）
αm—物料的休止角取αm=35º
n—窑的转速，3.5r/min；
β—回转窑的斜度为β=2.2924º
;
所以τ=21.55（min）
Vm=L/（60τ）=0.0557m/s
R—燃烧每kg熟料所需窑物料量kg/kg.cl。
R=[（Ks－0.55λ）＋1]/2
λ—表观分解率，预分解窑的表观率在0.85—0.95，取0.95
Ks—生料料耗，取Ks=1.6计算；
R=[（1.6－0.55×
0.95）＋1]/2=1.03875（kg/kg.cl）
γm—窑物料平均容重，kg/m3
由日本水泥协会处理方法，对预分解窑：
γm=（γ生料＋γ熟料）/2=（0.9＋1.2）/2=1.05（kg/kg.cl）
故，当Φ=10%时，
Φ=M×
1.03875÷
4.362×
0.0557×
1.05）×
得M=302.46（t/d）
故G=M×
24=302.46×
24=7259.2（t/d）
反求计算是根据近年来窑的实际生产能力来标定窑的产量的计算方法，并且有一定的生产基础，可依赖性较大。
由理想熟料产量5449t/d与反求计算结果7259t/d来考虑，结合山水等5000t/d熟料生产线实际生产5600t/d的实例，故选定Φ4.8×
74m的窑型，能达到设计要求，标定窑的小时产量为215t，即日产熟料5160t。
3.2.2计算窑的台数
n=Qd/（24Qhl）（3.18）
式中,n—窑的台数Qd—要求熟料的日产量Qhl—所选窑型的台时产量，为215t/h
即n=5000/（24×
215）=0.97≈1（台）
故确定回转窑为一台。
3.2.3烧成系统的生产能力
熟料的小时产量：
Qh=1×
215=215（t）
熟料的日产量：
Qd=24×
215=5160（t）
熟料的年产量：
Qw=8760×
215=1883400（t）
24—一天的小时数；
8760—一年的小时数；
3.2.4水泥的生产能力
设计该厂生产标号为P.O42.5的水泥。
水泥的小时产量：
Gh=Qh×
（100－P）/（100－d－e）（3.19）
其中：
P——水泥的生产损失，取1.5%
d——水泥中石膏掺量，取4%
e——水泥中混合材掺量，取10%
Qh——熟料的小时产量为215t
故：
Gh=215×
（100－1.5）÷
（100－4－10）=246.25（t/h）
3.3原、燃料消耗定额计算
3.3.1原料消耗定额
（1）考虑煤灰掺入量，干生料消耗定额
（3.20）
式中K生——干生料消耗定额，t/t熟料；
s——煤灰掺入量，%；
I——干生料的烧失量，%；
P生——生料的生产损失，取1.5%；
故：
3.3.2各种原料的消耗定额
（1）各种干原料的消耗定额
Kx=K生*X（3.21）
其中,Kx—干原料的消耗定额，t/t熟料；
X—干生料中该原料的配合比；
K生—干生料的消耗定额，t/t熟料
干石灰石消耗定额，K干石灰石=K生×
82.78%=1.50×
82.77%=1.242（t/t熟料）
干砂岩消耗定额，K干砂岩=K生×
16%=1.50×
16%=0.240（t/t熟料）
干铁粉消耗定额，K干铁粉=K生×
1.22%=1.50×
1.22%=0.0183（t/t熟料）
（2）各种湿原料的消耗定额
（3.22）
式中，K湿、K干—表示湿、干物料的消耗定额，t/t熟料；
W0—该物料的水分含量，%。
故K湿石灰石=K干石灰石×
=1.242×
（t/t熟料）
K湿砂岩=K干砂岩×
=0.240×
=0.270（t/t熟料）
K湿铁粉=K干铁粉×
=0.0183×
=0.0196（t/t熟料）
列表见表3-6。
表3-6原料消耗定额表
K干（t/t熟料）
1.242
0.240
0.0183
K湿（t/t熟料）
1.253
0.270
0.0196
1）石膏消耗定额
a.干石膏消耗定额
（3.23）
式中，Kd—干石膏消耗定额，t/t熟料；
Pd—石膏生产损失,取1.5%;
d、e—分别表示石膏、混合材掺入量，%；
故
b.湿石膏消耗定额
（3.24）
式中，K湿、K干—表示湿、干石膏的消耗定额，t/t熟料；
W0—石膏的水分含量，%。
2）混合材的消耗定额
a.干混合材的消耗定额
（3.25）
式中,Ke—干混合材消耗定额，t/t熟料；
Pd—混合材生产损失，取1.5%；
d、e——分别表示石膏、混合材掺入量，%。
b.湿混合材的消耗定额
（3.26）
式中，K湿、K干—表示湿、干混合材的消耗定额，t/t熟料；
W0—混合材的水分含量，%
3）烧成用煤消耗定额
a.烧成用干煤消耗定额
（3.27）
式中，Kf—烧成用干煤消耗定额，t/t熟料；
q—熟料烧成热耗，2990kJ/kg熟料；
Qdwg、Qdwy—煤的干燥基、应用基低位热值，kJ/kg干煤；
Wy—煤的应用基水分，%；
Pf—煤的生产损失，取1.5%。
b.烧成用湿煤消耗定额
K湿——烧成用干煤消耗定额，t/t熟料；
Pf——煤的生产损失，取1.5%；
Qdwy——煤的应用基低位热值，kJ/kg干煤；
4）烘干用煤消耗定额
a.烘干用干煤消耗定额
（3.28）
式中,Kf2—烘干用干煤消耗定额，t/t熟料；
K湿—需烘干的湿物料消耗定额，t/t熟料；
w1、w2—需烘干的湿物料烘干前后的水分，%；
q烘—蒸发1kg水分的耗热量，KJ/kg水.
①对于矿渣,q烘=5500kJ/kg水
②对于砂岩,q烘=5800kJ/kg水
所以
b.烘干用湿煤消耗定额
①对于矿渣,q烘=5500kJ/kg水
②对于砂岩,q烘=5800kJ/kg水
所以
根据以上计算结果,列物料平衡表如表3-7。
生产损失%
消耗定额
干料湿料
物料平衡量（t）
干料湿物料
小时日年小时日年
1.5
267
6409
2339182
269
6465
2359900
51.6
1238
452016
58.00
1393
508518
3.93
94.4
34466
4.21
101.14
36915
配合生料
1.500
1.543
322.5
7741.4
2825664
331.2
7959.1
2905333
215.0
5160.0
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