日产450吨熟料粉磨课程设计.docx

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日产450吨熟料粉磨课程设计

课程设计说明书

题目:

日产熟料450t水泥磨车间设计

院（部）：

化学化工学院

专业班级：

无机非金属材料13级一班

学号：

1306060110

学生姓名：

李志坤

指导教师：

陈丽娟

2016年1月2日

引言……………………………………………………………………………………3

1.工艺设计的要求、任务和原……………………………………………………4

1.1设计要求……………………………………………………………………4

1.2设计任务……………………………………………………………………4

1.3设计原则……………………………………………………………………4

2.配料计算……………………………………………………………………………5

2.1率值的确定…………………………………………………………………5

2.2原始数据……………………………………………………………………5

2.3配料计算……………………………………………………………………6

3.物料平衡……………………………………………………………………………9

3.1物料平衡计算………………………………………………………………9

3.2原料消耗定额计算…………………………………………………………10

3.3物料平衡表…………………………………………………………………12

4.设备选型…………………………………………………………………………13

4.1水泥粉磨的目的和要求……………………………………………………13

4.2球磨机设备选型……………………………………………………………13

5.总结………………………………………………………………………………15

参考文献……………………………………………………………………………16

引言

当前，水泥工业己具有很多全球化特征。

全球水泥工业预计每年增长3%，目前随着水泥消费量以接近世界经济发展的速度稳定增长，全球水泥产量预计约为22亿吨。

中国的产量已占到总量的44%。

从水泥消费量看，中国名列第一，印度及美国紧随其后。

美国为满足其需要去年从加拿大、中国及泰国共进口水泥量超过3000万吨。

一些水泥企业热衷于建新厂和扩大现有产能，这种热潮将终止在2010年前，它将使产能增长超过1400万吨，预计美国国内水泥还要大量进口。

全球信贷市场和投资商信心的恢复，国际原油价格的回升，将全面带动新兴市场国家和石油国家的GDP增长，从而增强对水泥的需求。

从长期来看，在全球年GDP（不包括中国）增长3%～4%的基础上，全球水泥窑产能需求（不包括中国）预计将达到约6000～7500万吨／年。

新签水泥窑产能的需求发展将作为全球水泥行业设备和服务总需求发展的一个指向标。

在大多数新兴市场地区（非洲、中东、南美和东南亚）会出现较强劲增长。

拉法基的分析数据显示，2012年中东和非洲地区新增产能增长率预计为3%～8%，拉美地区为4%～9%，亚洲地区为6%～11%。

相关机构预计全球（除中国市场）水泥产量在2012年上升3%—4%。

预计2012年下半年水泥需求会出现稳定迹象，2013年会持续复苏。

随着预分解窑的大型化，水泥行业的粉磨系统也断更新和改进，大型磨机不但可以提高粉磨效率，减少辅助设备，也有利于降低产品的成本。

与此同时，磨机采用新型耐磨材料和磨机部件材质，力求在改进磨机结构，提高加工精度的同时进一步提高磨机综合效率和使用寿命。

为了适应磨机大型化的要求，圈流粉磨作业也越来越多，作为其重要的配套设备的选粉机也得到了较大的发展，选粉机发展的主要趋势是进一步提高分级效率，提高单机物料处理量，结构简单化，机体小型化，可进行遥控操作等。

随着科技的发展各种助磨剂的面世，也大大提高了粉磨的效率，助磨剂能够消除水泥粉磨时物料的结块及黏糊研磨体及衬板的弊端，改善钢球磨粉磨条件，提高粉磨效率，因此受到越来越多的重视。

除了对设备进行改进外也可对粉磨过程进行改进，磨机在粉磨物料时，会使大部分能量转化为热能传递给物料，使得物料的温度过高，这样不但使二水石膏脱水，失去作为水泥缓凝剂的作用，而且温度过高还会使物料粘结，黏糊研磨介质，从而降低粉磨效率，因此，在粉磨过程中向磨机内喷水，在选粉机内通冷却风对水泥进行冷却，提高粉磨效率，改善水泥品质。

因此选择合适的水泥粉磨工艺流程和设备型号不但能提高水泥的产量和质量，还能起到节能环保的作用，本人设计的水泥粉磨车间，采用的是混合粉磨系统，从选粉机中卸出的一部分粗粉回入磨中，一部分粗粉与物料一起喂入辊压机进行循环粉磨，这样既减缓了磨机的工作量，又提高了产量，本次设计就是本着这一宗旨对日产5000t熟料生产线粉磨车间进行设计的。

1.工艺设计的要求、任务和原则

1.1设计要求

本次设计生产的产品达到国家标准，在此次设计中，采用新技术、新设备以及自动化生产，在保证产品质量的同时，注重节能环保，在设备选型问题上，选用管理维修方便、节能的设备。

1.2设计任务

此次设计任务是设计日产450t熟料的水泥粉磨车间

1.3设计原则

要求有根据地选择所有需要的生产设备，不仅要满足生产的需要还要工艺简单、经济合理，并且对环境的影响尽量小。

设计的基本原则：

（1）根据产品的品种、质量、生产规模进行设计

设计要求规定的产品品种、质量要符合指导老师设定的要求。

设计生产规模具有一定的范围，设计规模应该在该范围之内。

（2）设备的生产能力与生产规模相匹配

设备要与生产规模相适应，粉磨车间设备的生产能力应该根据国内外近似规格的设备进行标定，既要充分发挥设备的能力，但又不要强化操作，也不应出现生产力过剩的现象，造成资源的浪费。

（3）选择先进、经济合理的工艺流程及设备

在选择生产工艺流程和设备时，要尽量考虑经济问题，对于新工艺、新技术必须经过生产实践鉴定合格后才能在设计中应用，通过对比选择较先进、经济合理的工艺流程，而设备的选型可采用由辊压机、球磨机、高效选粉机组成的混合粉磨系统。

（4）合理考虑机械化、自动化水平

机械化和自动化水平应与工厂生规模相适应，自动化水平是现代化连续性大规模生产的保证，机械化和自动化不仅可以使生产稳定进行，而且使工人劳动量大大降低。

（5）环境保护符合标准

设计时要借鉴成熟的经验，采用先进的工程技术和工艺设备，尽量避免不利影响的产生，把对生态环境的影响降低到最低限度。

采用的混合粉磨系统减少了能耗，提高了能源的利用率。

对粉尘的控制要严格，采用收尘设备，将生产中的粉尘进行收集，最终达到废气排放国家标准。

2.配料计算

2.1.率值的确定

在一定的工艺条件下，熟料中各氧化物的含量和彼此之间的比例关系的系数即率值是水泥生产质量控制的基本要素，国内外水泥厂都把率值作为控制生产的主要指标。

目前，我国主要采用石灰饱和系数（KH）、硅率（n）、铝率（p）三个率值。

对于新型干法水泥生产工艺，水泥熟料率值大致范围为：

=0.86～0.91,n=2.2～2.6,p=1.3～1.8,根据设计工艺条件设定三个率值为：

=0.90

0.01,n=2.5

0.1,p=1.6

0.1

2.2.原始数据

2.2.1原料及煤灰的化学成分

原料及煤灰的化学成分

原料

烧矢量%

SiO

CaO%

MgO%

石灰石

40.81

4.43

1.03

0.36

52.07

0.46

粘土

9.07

57.1

11.03

4.95

8.96

3.04

铁粉

2.07

23.74

7.31

56.4

3.75

2.94

白粘土

11.25

48.11

15.02

8.21

6.89

4.94

煤粉

50.44

21.28

8.57

10.29

3.33

2.2.2煤粉的工业分析

煤粉工业分析

名称

水分（Mar/%）

挥发分（Var/%）

灰分（Aar/%）

固定碳（Car/%）

热值

（Qar/kJ/kg）

煤粉

1.85

23.98

21.42

52.75

23942.72

2.2.3原燃料资源状况

石灰石水分为4%，粘土和白粘土水分俱为14%，铁粉水分含量为7%，煤粉为1.85%。

2.3配料计算

2.3.1熟料热耗确定

随着新型干法水泥煅烧技术和设备的不断改善和提高，熟料的热耗不断降低，根据目前国内新型干法水泥厂热值参考，本次设计熟料热耗取3200KJ/Kg。

2.3.2干原料的配合比计算

（1）煤粉掺入量计算

×100%=

×100%=2.86%

（2）根据已知率值，计算熟料的化学成分：

假设熟料中化学成分总比例为

=96%，则:

=3.37%

=1.6×3.37%=5.39%

=n（

）=2.5×（3.37%+5.39%）=21.90%

-（

）=96%-（5.39%+21.90%+3.37%）

=65.34%

得出熟料化学成分为：

65.34%，

21.90%，

3.37%，

5.39%

（3）用递试凑法求各原料配比

熟料基准=100kg，累加试凑得到下表

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

合计

要求熟料成分

21.90

5.39

3.37

65.34

96.00

-120Kg石灰石

5.31

1.23

0.43

62.48

差

16.59

4.16

2.94

2.86

-20Kg粘土

11.42

2.20

0.99

1.79

差

5.17

1.96

1.95

1.07

-2Kg铁粉

0.47

0.15

1.12

0.07

差

4.70

1.81

0.83

1.00

10Kg白粘土

4.81

1.50

0.82

0.68

差

-0.11

0.31

0.01

0.32

2Kg煤粉

1.00

0.42

0.17

0.20

差

-1.11

-0.11

-0.16

0.12

-1.9Kg粘土

-1.08

-0.20

-0.09

-0.17

差

-0.03

0.09

-0.07

0.29

0.6Kg石灰石

0．02

0.00

0.31

差

-0.05

0.09

-0.07

-0.02

根据上表可求得煅烧100kg熟料所需各种原料用量为：

干石灰石=120.6kg

干粘土=18.1kg

干铁粉=2kg

干白粘土=10kg

各种原料配比为;

干石灰石=80.03%干粘土=12.01%干铁粉=1.32%白粘土=6.63%

计算熟料的率值如下;

=0.882

=2.51

=1.50

与之前假设设计的三值相差不大。

2.3.3湿原料的配合比

根据原燃料的含水率和干原料配合比，计算得出湿原料配合比，结果如表

计算湿物料配比：

湿基用量（%）

湿基配合比（%）

石灰石

80.03/（100-4）=83.36

80.04

粘土

12.01/（100-14）=12.51

12.01

白粘土

6.63/（100-14）=6.90

6.63

铁粉

1.32/（100-7）=1.38

1.32

合计

104.15

100

3.物料平衡

3.1.物料平衡计算

熟料的日产量

=450t

标定熟料的小时产量

=18.75t/h

熟料的年产量

=164250t/y

3.1.1.计算标准煤耗P及煤灰掺入量GA

P=单位质量熟料热耗/单位质量煤热值

=3200kj/kg/23942.72kj/kg

=0.1336（kg煤/kg熟料）

设本次生产生料生产损失为3%

实际煤耗Pˊ=P/（1-3%）=0.1336/0.97=0.1378kg煤/kg熟料

3.1.2石膏和混合材的掺量

通常水泥中

的含量波动在1.5%～2.5%之间，因此二水石膏的掺加量约为3%～5%，在本次设计中取水泥中

含量为2%，已知石膏中则石膏

含量为40%。

石膏掺量d=

×100%=5%

混合材的掺量

生产普通硅酸盐水泥时，国家的标准规定矿渣的掺量质量百分比为1%～5%，在此次设计中矿渣掺量为3%。

3.2原料消耗定额计算

3.2.1原料消耗定额

计算生料烧失量：

生料烧失量=80.03%*40.81%+12.01%*9.07%+1.66%*2.07%+6.63%*11.25%=34.53%

考虑煤灰掺入量时，1t熟料的干生料理论消耗量：

=1.53

式中

-----干生料理论消耗量，t/t熟料；

S------煤灰掺入量，以熟料百分数表示；

-------干生料的烧矢量，%。

考虑煤灰掺入量时，1t熟料的干生料消耗定额：

=1.58

式中

-----干生料消耗定额，t/t熟料；

------生料的生产损失，%，一般在3%～5%，本次设计取值4%；

3.2.2干料消耗定额：

（1）理论干料消耗定额（Kg/Kg熟料）=（1-煤灰掺入量）/（1-生料烧失量）*各原料配合料：

石灰石：

（100-2.86）/（100-34.53）*80.03%=1.1874

粘土;（100-2.86）/（100-34.53）*12.01%=0.1782

铁粉：

（100-2.86）/（100-34.53）*1.66%=0.0246

白粘土：

（100-2.86）/（100-34.53）*6.63%=0.0984

（2）干料消耗定额（Kg/Kg熟料）=理论干料消耗定额*1/（1-生产损失）

石灰石：

1.1874*1/（1-4%）=1.2369

粘土;0.1782*1/（1-4%）=0.1856

铁粉：

0.0246*1/（1-4%）=0.0256

白粘土：

0.0984*1/（1-4%）=0.1025

（3）计算含天然水分的湿物料消耗定额

K石灰石=100*1.2369/（100-4）=1.2884t/t熟料

K粘土=100*0.1856/（100-14）=0.2158t/t熟料

K铁粉=100*0.0256/（100-7）=0.0275t/t熟料

K白粘土=100*0.1025/（100-14）=0.1192t/t熟料

（4）干石膏消耗定额：

=0.058t/t熟料

式中

----干石膏消耗定额，

d,e----分别表示水泥中石膏、混合材的掺入量，%；

-----干石膏的生产损失，%。

（5）烧成用干煤消耗定额：

=0.138t/t熟料；

=0.14t/t熟料

式中

、

---烧成用干、湿煤消耗定额，t/t熟料；

-----干煤的生产损失，%；

Q------干煤低位热值，KJ/Kg干煤;

q------熟料烧成消耗，KJ/Kg熟料;

Mar-----烟煤的含水率。

3.3物料平衡表

物料平衡表

物料名称

生产水分%

生产

损失

消耗定额

（t/t熟料）

物料平衡量（t）

干料

湿料

干料

湿料

石灰石

4.00

1.2369

1.2884

23.19

556.60

203160

24.16

579.8

211619

粘土

14.00

4.00

0.1856

0.2158

3.48

83.52

30484.8

4.0462

97.11

35445.1

铁粉

7.00

4.00

0.0256

0.0275

0.48

11.52

4204.8

0.5156

12.37

4516.9

白粘土

14.00

4.00

0.1025

0.1192

1.9219

46.125

16835.6

2.235

53.64

19578.6

生料

0．00

4.00

1.5506

1.6509

29.074

697.77

254686

30.954

742.90

271160.3

石膏

0.00

1.50

0.058

1.0875

26.1

9526.5

---

混合材

15.00

1.80

0.033

0.039

0.61875

14.85

5420.25

0.73125

17.55

6405.75

熟料

0.00

---

18.75

450

164250

---

4.设备选型

水泥粉磨系统分为开路和闭路两种，由于闭路粉磨有利于水泥的质量，且经济效益好，因此闭路系统在水泥粉磨中应用广泛，本次设计采用混合粉磨系统，其为预粉磨和终粉磨相结合的方式，从选粉机中卸出一部分粗料回入磨中，一部分粗料与原料一起喂入辊压机进行循环粉磨。

闭路系统单位产品电耗较开流磨约10%～20%，且产品细度波动少，由于通过球磨机的负荷减少，故而磨机的温度也降低了，从而改善了水泥的质量。

但是该粉磨系统流程较为复杂，附属设备多，维修工作量大，设备运转率相对要低一些，操作管理要求高，基建投资大。

4.1水泥粉磨的目的和要求

水泥颗粒的细度与其水化活性密切相关，水泥的细度越细，水化与硬度反应就越快，水化越易完全，睡你的强度尤其是早期的强度也越高。

水泥颗粒的大小适宜还能有效改善水泥的泌水性、和易性等。

如果水泥中有过粗的颗粒存在，一般只能将其视为惰性物料。

粗颗粒只能在表面反应，从而损失了熟料的活性。

水泥颗粒大小与水化活性的关系如下：

0~10微米，水化很快；3~30微米，是水泥主要的活性组分；>60微米，水化缓慢；>90微米，表面水化，只起惰性的集料作用。

需要注意的是，水泥的细度不是越细越好。

水泥中小于3微米颗粒太多时，虽然水化速度很快，水泥有效利用率很高，但是，因水泥比表面积大，水泥浆体要达到同样的流动速度，需水量就过多，将水泥硬化浆体内产生较多孔隙而使强度下降，在满足水泥标号的前提下，水泥细度不宜过细，以节省电能。

因此本次

4.2球磨机设备选型

确定粉磨车间的工作制度

（1）水泥粉磨车间采用三班制，每班工作8小时。

根据中华人民共和国国务院令第270号规定，全国法定节假日放假时间由7天增加到10天，由此推算年工作日365天/年-104天/年（休息日）-10天/年（法定休假日）=251天/年，一般按250天算方法二:

一个月正规的平均工作日:

22.75天，一般按22天算一年则是22.75天X12月=273天，这里选后者，即每年工作273天。

（2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率。

η=273x3x8/24x365=0.748

式中

----每年工作日数，d/a；

----每日工作班数，班/d；

----每班主机运转小时数，h/班。

（3）主机要求小时产量（t/h）

=164250/（24x365x0.748）=25.07

式中

----物料平衡量，t/a；

-----主机的年利用率。

（4）设备选型

设计的主机小时产量为25.07t，对于

2.6×13m水泥磨产量为23~32t/h,当选择1台该设备时能满足25.07t/h的生产要求，选用

2.6×13m的水泥磨，该型号磨机主要技术参数见如下表：

表5-1水泥磨机技术参数

规格（m）

2.6×13（圈流）

产量（t/h）

23~32

磨机转速（r/min）

19.61

入磨粒度（mm）

≤25

研磨体装载量（t）

有效体积（㎡）

驱动方式

边缘

主电机功率（kw）

800

主减速机型号

JDX800

设备重量（t）

149

5.总结

本次设计主要是设计水泥粉磨车间，从原始资料数据入手，进行工艺的选择与配料计算以及全厂物料平衡计算，以求出符合要求熟料组成的原料配合比和各种物料的消耗定额，在以物料平衡表为依据进行主机的选型和标定。

这次设计过程中碰到了不少难题，但经过自己查阅资料解决后心里油然而生的那种成就感，心里的喜悦是言语无法表达的。

此次设计使我深深的体会到了理论与实践相结合的重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从实践中得出结论才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力，同时在查阅资料的过程中也学习了更多水泥方面的知识，使自己对水泥行业有了更深层的了解。

在这次设计中使我深刻体会到了书到用时方恨少的道理，平时感觉自己懂得了许多，当运用到设计时要查好多过去学过的知识，不过通过这次设计唤醒了许多沉睡在脑海中的记忆，许多知识得到利用，对书本上的知识进行重复记忆，因此我觉得课程设计意义重大，当你真的重视了它，花了时间在上面，你会发现你学到许多，远比你付出的要多。

同时也感谢老师的耐心指导，但我最初知道这个课题的时候对水泥磨指的是什么都没有一个概念，是陈丽娟老师单独的讲解才让我明确了制作这个课程设计的方向。

但是由于我自身的一些问题导致这份报告在提交的前一天才完成，让我没有时间去仔细完善其中的每一个细节，这也让我感到了深深的遗憾。

参考文献

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化学工业出版社，2013.6

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武汉理工大学出版社，2006.7

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华南理工大学，2003.4

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中国建材工业水泥出版社，1995

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