新型干法水泥厂生料粉磨车间设计.docx

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新型干法水泥厂生料粉磨车间设计

前　言

1　水泥工业在国民经济建设中的作用、地位和发展现状

水泥是人类生活和社会生产中不可缺少的一种建筑材料。

近半个世纪以来，随着水泥品种的不断增加，水泥的用途也更加广泛。

尤其是改革开放以后，国家已明确指出建筑业是国民经济的基础产业之一，而水泥又是建筑业发展离不开的主要原材料；其次，交通运输业是促进和带动国民经济发展的先行基础产业，而交通基础设施建设也需要大量的水泥，如修公路、修铁路、建港口、建机场、铺设石油管道，哪一项工作都离不开水泥；再就是水利、水电建设工程，尤其是像长江三峡、黄河小浪底这样大型的水利枢纽工程，都需要大量的水泥；另外，广大的农村基本建设，如农民盖房、农田水利，农村道路等，每年都需要大量的水泥，可见，水泥的用途十分广泛。

除此之外，煤矿、油井等开采也需要大量的特种水泥，总之，国民经济的各个部门，为社会服务的各种场所、设施建设也都离不开水泥，所以，水泥对国民经济的发展起着奠基石的作用。

水泥窑的发展经历了立窑、干法中空窑、湿法窑、悬浮预热器窑、预分解窑五个阶段。

我国水泥工业正经历着从以立窑生产为主向以新型干法回转窑水泥生产为主的历史性转变。

我国所说的新型干法窑是对悬浮预热器窑和预分解窑的总称。

新型干法水泥生产，是以悬浮预热和预分解技术为核心，把现代科学技术和工业生产最新成就，例如原料矿山计算机控制网络化开采，原料预均化，生料均化，挤压粉磨，新型耐热、耐磨、耐火、隔热材料以及IT技术等广泛应用于水泥干法生产全过程，使水泥生产具有高效、优质、节约资源、清洁生产、符合环境保护要求和大型化、自动化、科学管理特征的现代化水泥生产方法。

新型干法水泥生产技术代表着当今世界水泥生产的潮流，其生产能力已达到世界水泥生产能力的60%。

　　随着新型干法水泥技术日趋完善，生料粉磨工艺取得了重大进展，其发展历程经历两大阶段，20世纪50年代至70年代，烘干兼粉碎钢球磨机发展阶段（包括：

风扫磨及尾卸、中卸烘干提升循环磨）；第二阶段，20世纪70年代至今，辊式磨及辊压机粉磨工艺发展阶段。

其发展特点如下：

1原料的烘干和粉磨作业一体化，烘干兼粉碎磨机系统得到了广泛的应用。

并且由于结构及材质方面的改进，辊式磨获得新的发展。

2磨机与新型高效的选分、输送设备相匹配，组成各种新型干法闭路粉磨系统，以提高粉磨效率，增加粉磨功的有效利用率。

3设备日趋大型化，以简化设备和工艺流程，同窑的大型化相匹配。

钢球磨机直径已达5．5m以上，电机功率达6500kw以上，同时产量达300t以上；辊式磨系列中磨盘直径已达5m以上，电机功率5000kw以上，同时产量500t以上。

4采用电子定量喂料秤、X荧光分析仪、γ-射线分析仪、电子计算机自动调节系统，控制原料配料，为入窑生料成分均齐稳定创造条件。

5磨机系统操作自动化，应用自动调节回路及电子计算机控制生产，代替人工操作，力求生产稳定。

生料粉磨系统主要发展趋向是：

充分利用烧成系统的废热进行烘干兼粉磨，以节省热耗；尽量选用高效粉磨设备，以简化工艺流程，降低电耗；配套能力一般为一窑一磨，以利于生产控制，方便工艺布置。

2　设计的任务和范围

在老师的指导下，结合自己所学知识并通过查阅近年与新型干法窑生产技术相关的研究、应用和发展的资料，进行济泰水泥公司日产2500吨熟料新型干法水泥厂生料粉磨车间设计。

熟练运用CAD技术绘制车间工艺图，掌握设计过程中所涉及的物料平衡计算、设备选型计算和储库计算等工艺计算，完成设计说明书。

3　设计的依据、指导思想及遵循的原则

随着水泥工业的不断发展，2500t/d熟料生产线已成为我国最具普遍意义的设计课题之一。

设计中依据建厂资料和所生产的水泥产品，经过配料计算、物料平衡计算、主机选型计算、主要车间工艺设计、全厂工艺平面布置等环节，重点进行生料粉磨车间的工艺设计。

结合目前工艺、设备现状，综合比较各类原料粉磨系统的特点，本设计采用中卸烘干提升循环生料粉磨系统。

本设计的指导思想是对各相关环节选择最佳方案，统筹安排，尽量采用国内外先进工艺和设备，力求做到工艺流程顺畅，设备选型合理，指标先进可行，以期尽快达产达标，达到优质优产，低消耗，安全长期运转的目的。

　　本设计采用新型干法生产技术，合理选用国内外先进工艺和设备，力求达到优质、环保、节能，实现预期目标。

中卸烘干提升循环生料粉磨系统工艺流程简单，对原料适应性强，系统投资省，利用窑尾废气对物料进行有效的烘干，节省热耗，操作方便，使用运行可靠，以更好的贯彻节能、高效、环保的优化设计理念。

本设计还采用砂岩、煤矸石代替原来的粘土作为原料，既节省了原用粘土作为原料时需单独烘干的流程和热耗，又避免了挖土对自然资源的破坏。

经过毕业设计的训练，为在以后的工业生产基础建设、科学研究、技术管理中较好地发挥作用打下良好的基础。

1．原始资料

1.1　设计题目

济泰水泥公司日产2500t熟料新型干法水泥厂生料粉磨车间设计

1.2　建厂条件

1　建厂地点山东省济南市

2　当地气象资料

主导风向：

西南风

最大风速：

10m/s

全年总降雨量：

724mm;日最大降雨量：

298mm

最大积雪：

200mm

全年最高温度：

39℃；最低温度：

-15℃；月平均：

最热27.6℃；最冷：

-1.4℃

3　厂址的自然条件

厂区地形：

平坦地耐力：

200kPa

4　矿山资源、各种原料燃料的来源、距离、数量及运输方式

（1）石灰石附近本厂矿山，本厂开采，汽车运输进厂

（2）砂岩省内，汽车运输进厂

（3）煤矸石章丘旭升煤矿，汽车运输进厂

（4）矿渣济南钢铁厂，汽车运输进厂

（5）铁粉裕兴化工总厂，汽车运输进厂

（6）石膏平邑，汽车运输进厂

（7）煤省内，汽车或火车运输进厂

（8）电源水源：

供电可靠，水源充足

（9）交通运输：

交通便利，公路、铁路临近厂

（10）产品供销散装60%，包装40%，销往省内外，销路广。

5　生产所需的原燃料分析

表1–1　原燃料成分分析

物料

名称

化学成分

烧失量

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

SO3

合计

其它

石灰石

41.78

3.11

0.97

0.36

51.46

1.73

99.41

0.59

砂岩

3.79

79.75

9.67

4.34

0.47

0.56

98.58

1.42

煤矸石

7.37

54.41

21.63

6.62

5.03

1.05

0.35

96.46

3.54

铁粉

3.50

22.98

1.64

50.82

15.21

1.54

95.69

4.31

煤灰

56.28

27.20

5.16

5.48

0.75

95.37

4.63

石膏

18.73

4.09

1.61

0.49

34.49

0.98

38.50

98.89

1.11

表1–2　原燃料水分

物料名称

石灰石

砂岩

铁粉

煤矸石

矿渣

石膏

煤

天然水分（%）

1.5

4

12

6

25

3

6

表1–3　烟煤工业分析

组分

Wf

Af

Vf

Cf

Qfdw（kJ/kg）

（%）

3.00

26.00

27.80

43.20

23275

2．全厂平衡计算

2.1　全厂生产规模、产品品种及标号

1　生产规模：

2500t/d熟料

2　产品品种：

1500t/d　用于生产425#普通硅酸盐水泥；

1000t/d　用于生产325#矿渣硅酸盐水泥。

2.2　配料计算

2.2.1　原燃料分析

Ay=Af26.00=25.20

Vy=Vf=27.80=26.94

Cy=Cf=43.20=41.86

Qydw=（Qfdw+25Wf）－25Wy

22478（kJ/kg）

得

表2–1　煤的工业分析

组分

Wy

Ay

Vy

Cy

Qydw（kJ/kg）

（%）

6.00

25.20

26.94

41.86

22478

2.2.2　配料计算

熟料组成确定后，即可根据所用原料进行配料计算，以求出符合要求熟料组成的原料配合比。

配料计算的依据是物料平衡，即反应物的量等于生成物的量。

熟料组成确定后，即可根据所用原料进行配料计算，求出符合熟料组成的原料配合比。

生料配料计算方法繁多，有代数法、图解法、尝试误差法（包括递减试凑法、累加试凑法）、矿物组成法、最小二乘法等。

随着科学技术的发展，电子计算机的应用已经逐渐普及到各个领域，配料计算亦可借助计算机进行。

本次配料计算采用累加试凑法，其原理是：

根据熟料化学成分要求，依次加入各种原料，同时计算所加入原料的化学成分。

然后进行熟料成分累计验算，如发现成分不符要求，再进行试凑，直至符合要求为止。

优点：

计算过程简化，数字简单，不易出错，在计算中逐渐接近配合比。

原燃料成分和煤的工业分析见表1—1、表2—1。

本次配料计算如下：

1　确定熟料组成

我国目前采用的是石灰饱和系数KH、硅率SM和铝率IM三个率值。

为使熟料既顺利烧成，又保证质量，保持矿物组成稳定，应根据各厂的原料、燃料和设备等具体条件来选择三个率值，使之互相适当配合，不能单独强调某一率值。

通常，不能三个率值同时都高，或同时都低。

本设计采用新型干法生产，预分解窑生料预热好，分解率高，另外，由于单位产量窑筒体散热损失少，以及耗热量最大的碳酸盐分解带已移到窑外，因此窑内气流温度高，为了有利于挂窑皮和防止结皮、堵塞、结大块，目前趋于低液相量的配料方案。

我国大型预分解窑大多采用高硅率、高铝率、中饱和比的配料方案。

根据新型干法窑的生产实践,建议为：

KH：

0.89±0.02；SM：

2.5±0.2；IM：

1.6±0.2。

因而本设计选取率值KH=0.89±0.02，SM=2.6±0.1，IM=1.6±0.1。

当前很多国家都拥有较成熟、可靠的熟料煅烧系统,且新型干法生产技术仍在不断发展。

国内2500ｔ/ｄ新型干法水泥生产线不论是从装备水平上、还是从所达到的技术经济指标上来看,与国外提供的生产线相比已经没有太大差距。

主要技术经济指标：

单位熟料热耗:

3098kJ/kg。

本设计中取单位熟料热耗q=3150kJ/kg熟料。

2　计算煤灰掺入量

GA=

式中GA—熟料中煤灰掺入量，%；

q—单位熟料热耗，kJ/kg熟料；

Ay—煤的应用基灰分含量，%；

S—煤灰沉落率，%；有电收尘时，S=100%；

Qydw—煤的应用基低热值，kJ/kg煤.

3　计算要求熟料的化学成分

∑为熟料中CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3四种氧化物的总量估计值，设

4　以100kg熟料为基准，列累加试凑表

见表2–2

表2–2　累加试凑过程

计算步骤

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

其他

SO3

合计

备注

要求熟料成分

22.78

5.39

3.37

66.46

98.00

煤灰（+3.53）

1.987

0.960

0.182

0.193

0.026

0.163

石灰石（+127）

3.950

1.232

0.457

65.354

2.197

0.749

铁粉（+5.3）

1.218

0.087

2.693

0.806

0.082

0.228

砂岩（+14）

11.165

1.354

0.608

0.066

0.078

0.199