水泥厂石灰石破碎车间设计说明书副本复习课程.docx

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水泥厂石灰石破碎车间设计说明书副本复习课程

日产5000吨熟料生产线的石灰石破碎车间

设计

系别：

材料与化学工程学院

专业（班级）：

应用化学15级专升本班

作者（学号）：

刘晨灿（51532221019）

指导教师：

葛金龙

完成日期：

2017/1/4

蚌埠学院教务处制

日产5000吨熟料生产线的石灰石破碎车间

设计说明书

1绪论

1.1中国水泥行业现状

水泥是国民经济建设的重要基础原材料，目前国内外尚无一种材料可以替代它的地位。

随着我国经济的高速发展，水泥在国民经济中的作用越来越大。

作为国民经济的重要基础产业，水泥工业已经成为国民经济社会发展水平和综合实力的重要标志。

改革开放以来，国内经济建设规模不断扩大，推动国内水泥行业快速发展。

据统计，1978年我国水泥产量为6524万吨。

12月份还是行业传统旺季，2011年12月全国水泥产量17508万吨，日平均产量565万吨，同比上月增长7%；2011年全年生产水泥20.6亿吨，同比增长16.1%。

自1985年起我国水泥产量已连续26年位居世界第一位，现如今已占世界水泥总产量的一半多。

水泥产量的迅速增长，从数量上已经基本满足我国大规模经济建设的需要。

1.2物料的一般技术特性

1.2.1物料粒度及破碎比

所谓物料粒度，是指物料料块的大小，通常以料块最大边长的mm数来表示，也有以通过的筛选尺寸或筛余百分数来表示，但一般均以料块最大边长表示。

破碎机的喂料粒度与破碎后的出料粒度的比值，称为破碎比。

破碎比的喂料粒度应与来料的粒度相适应。

换言之，要根据破碎物料的最大力度，合理选择破碎机。

石灰石是水泥厂用量最多、粒度相对较大的主要原料，其来料尺寸的大小与开采方法和装矿设备铲斗容积的大小有关。

破碎机的出料粒度，决定于破碎机出料口的宽度及破碎机的特性。

为提高磨机的工作效率，降低粉磨电耗，在物料入磨前，将其尽可能破碎得细一些是十分必要的，因此，破碎机的出料粒度，往往按入磨物料所要求的力度而定。

1.2.2矿石强度及硬度系数

物料破碎的难易程度主要取决于矿石的机械强度，通常采用普氏硬度系数来评定矿石的强度。

所谓普氏硬度系数（f）是矿石的极限抗压强度（σ压）除以100所得数值。

按普氏硬度系数的大小，可将矿石分为五个硬度等级，如表1所示。

表1按普氏硬度系数划分的硬度等级

矿石硬度等级

普氏硬度系数

矿石举例

很软

<2

烟煤、褐煤、水淬矿渣、火山灰、粘土

软

2-4

混灰岩、页岩、粘土质砂岩、炉渣、煤矸石

中硬

4～8

石灰岩、石膏、石英质砂岩、萤石、立窑熟料

硬

8～10

坚硬石灰岩、硬砂岩、铁矿、石英岩

很硬

>10

花岗岩、玄武岩、硬石英岩

1.3破碎设备及特性

水泥厂常用于石灰石破碎的设备如表2所示，分别介绍如下。

表2各型破碎机设备的一般工艺特性

序号

破碎机型号

破碎原理

破碎比i

适用破碎阶段

允许物料含水率

适宜破碎的物料

1

颚式破碎机

挤压

4～6

粗、中碎

<10

石灰石、熟料、石膏

2

细碎颚式破碎机

挤压

8～10

中、细碎

<10

石灰石、熟料、石膏

3

锤式破碎机

冲压

10～15（双转子34～40）

中、细碎

<10

石灰石、熟料、石膏

4

冲击式破碎机

冲压

10～30

细碎

<10

石灰石、熟料、石膏

5

立轴锤式破碎机

冲压

10～20

细碎

<12

石灰石、熟料、石膏

6

反击式破碎机

冲压

10～40

中、细碎

<12

石灰石、熟料

1.3.1颚式破碎机

颚式破碎机按活动颚板的运动状态可分为简单摆动、复杂摆动和组合摆动三种类型，颚式破碎机机构简单、坚固耐用、维护检修方便、生产费用较低，是水泥厂广泛采用的一种破碎设备。

1.3.2锤式破碎机

锤式破碎机是利用机壳内锤头快速旋转动能对物料进行打击破碎，同时锤头与篦条之间还具有一定的研磨作用。

锤式破碎机体型小、结构简单、破碎比大、产品粒度细、生产效率高，在水泥厂被广泛应用于物料的中碎和细碎。

锤式破碎机按回转轴的轴数分类，有单转子和双转子两种型式；按转子回转方向分类，有可逆式和不可逆式的区别。

双转子破碎机具有破碎比大、喂料均匀、兼有预碎和细碎两段破碎功能等特点，常被用作石灰石一段破碎系统。

1.3.3反击式破碎机

反击式破碎机分为单转子和双转子两种。

反击式破碎机是利用板锤、反击板和料块之间相互的冲击作用对矿石进行破碎的。

这种破碎机的生产效率高，破碎比大，结构简单，制造方便，适用于中硬脆性物料的中碎和细碎。

1.3.4冲击式破碎机

冲击式细碎机是一种锤式破碎机，具有产品粒度细、破碎比大、产量高等特点，适用于细碎。

1.4石灰石破碎系统流程

石灰石破碎系统的流程应根据石灰石的物理性质、不同的进料粒度、原料磨要求的入磨粒度和生产能力,以及所选用的破碎设备来确定破碎系统工艺流程。

破碎系统流程一般分为单段破碎和多段破碎。

目前,国内大部分水泥厂采用单段破碎的工艺流程。

单段大型化破碎机被广泛应用且有很好的效果。

因此,石灰石破碎系统在原料符合单段破碎的条件下首先选用单段破碎流程。

单段破碎进料粒度大,系统投资少,工艺流程简单。

2.设计准备

2.1设计目的

综合应用所学设计及工艺知识，结合工厂实际，以破碎车间为例，依据《无机非金属材料工厂设计概论》课程的理论知识和相关工艺知识，针对不同的产品对象确定不同的工艺条件，对其设备选型、工艺计算进行基本训练。

了解工艺设计的基本过程、要求，初步培养分析、解决实际问题的能力和工程表达能力。

2.2设计原则

1、以“技术先进、生产可靠、节约投资、提高效益”为前提，既要技术先进可靠，还要最大限度的节约投资，可保证产品质量，计划任务书规定的产品规范往往有一定的范围，设计规范在该范围内或是略超出范围都是认为合理的。

2、充分考虑实际，因地制宜，确保生产线设计的灵活性，为进一步发展留有余地。

3、立足于国内成熟、先进的技术和装备，最大限度的控制项目投资。

4、合理选用工艺设备和流程，尽量减少物料的转运点和落差，减少粉尘的飞扬，按照归家标准对所有的尘源点设置高效收尘器，使本项目的各项排放指标达到国家环保标准。

5、选用节能设备，合理使用调节手段，尽量减少系统漏风，加强保温隔热，采取必要措施提高效率，将能耗指标控制在国内先进水平。

2.3原始数据

原料：

Loss

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

SO3

石灰石

41.81

4.43

1.03

0.34

50.07

0.43

0.06

粘土

8.07

56.1

10.03

4.75

8.66

3.14

0.7

铁粉

2.27

21.74

7.21

54.4

3.55

2.74

0.94

白粘土

10.25

45.11

12.02

8.31

6.59

4.74

3.34

煤灰

50.44

21.78

8.77

10.39

3.33

1.1

其中：

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%。

烟煤中煤灰的含量为15.83%；煤的低位发热量为29000kJ/kg煤；热耗为900kcal/kg熟料；当地平均大气压为735mmHg；

2.4工艺要求

KH0.87±0.01、SM2.6±0.1、IM1.4±0.1；石灰石出破碎机粒度≤20mm

2.5设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书（论文）、图纸、实物样品等〕：

设计说明书一份,8000字；

工艺布置图三张，其中：

流程图一张、主要设备图两张；

设备表一份。

3配料计算

3.1计算煤灰掺入量

因为选用新型干法窑，采用袋式收尘器。

所以可知S=100%。

所以:

熟料中的煤灰掺入量：

GA=

（式3-1）

式中：

GA——熟料中煤灰掺入量，﹪；

q——单位熟料热耗，kJ/kg熟料；

Qy——煤的应用基低热值，kJ/kg煤；

Ay——煤的应用基灰份含量，%。

GA=

=2.06%（式3-2）

3.2计算熟料化学成分

选取Σ=97.5%

Fe2O3=97.5/[（2.8×0.87+1）×（1.4+1）×2.6+2.65×1.4+1.35]=3.68%（式3-3）

Al2O3=IM×Fe2O3=5.15%（式3-4）

SiO2=SM（Al2O+Fe2O3）=22.96%（式3-5）

CaO=Σ-Fe2O3-Al2O3-SiO2=65.71%（式3-6）

3.3用递减试凑法求各原料配合比

众上所述，我们认为：

我们的创意小屋计划或许虽然会有很多的挑战和困难，但我们会吸取和借鉴“漂亮女生”和“碧芝”的成功经验，在产品的质量和创意上多下工夫，使自己的产品能领导潮流，领导时尚。

在它们还没有打入学校这个市场时，我们要巩固我们的学生市场，制作一些吸引学生，又有使学生能接受的价格，勇敢的面对它们的挑战，使自己立于不败之地。

熟料基准=100kg，得到下表3：

SiO2

（三）上海的文化对饰品市场的影响Al2O3

一、消费者分析Fe2O3

CaO

调研提纲：

其他

关于DIY手工艺制品的消费调查要求熟料成分

22.96

大学生购买力有限，即决定了要求商品能价廉物美，但更注重的还是在购买过程中对精神文化爱好的追求，满足心理需求。

5.15

3.68

如果顾客在消费中受到营业员的热情，主动而周到的服务，那就会有一种受到尊重的感觉，甚至会形成一种惠顾心理，经常会再次光顾，并为你介绍新的顾客群。

而且顾客的购买动机并非全是由需求而引起的，它会随环境心情而转变。

65.71

2.5

-2.06Kg煤灰

1.04

0.44

为了解目前大学生对DIY手工艺品制作的消费情况，我们于己于人2004年3月22日下午利用下课时间在校园内进行了一次快速抽样调查。

据调查本次调查人数共50人，并收回有效问卷50份。

调查分析如下：

0.18

300-400元1632%0.22

大学生个性化消费增多是一种趋势。

当前社会、经济飞速发展，各种新的消费品不断增多，流行文化时尚飞速变化，处于校园与社会两者之间的大学生肯定会受影响。

目前在大学校园，电脑、手机、CD、MP3、录音笔被称为大学生的“五件武器”。

除了实用，这也是一种表明自己生活优越的炫耀性的东西。

现下很大一部分大学生中的“负债消费”表现的典型的超前享乐和及时行乐——其消费项目多半是用于奢侈浪费的非必要生活消耗。

如举办生日宴会、打网球、保龄球、上舞厅跳舞、进夜总会唱“卡拉ＯＫ”等。

“负债消费”使很多学生耽于物欲，发展严重者轻则引起经济纠纷，动武斗殴，影响同窗友谊，重则引发犯罪事件，于社会治安不利。

0.09

差

21.92

4.71

3.50

65.49

2.41

-125Kg石灰石

5.54

1.29

0.45

65.09

0.68

差

16.38

3.42

3.05

0.40

1.73

-28kg粘土

15.99

3.09

1.39

2.51

1.05

差

0.39

0.33

1.66

-2.11

0.68

-2.9kg铁粉

0.69

0.21

1.64

0.11

0.11

差

-0.30

0.12

0.02

-2.22

0.57

+4.3kg石灰石

-0.19

-0.04

-0.02

-2.24

-0.02

和

-0.11

0.16

0.04

0.02

0.59

+0.28kg粘土

-0.16

-0.03

-0.01

-0.03

-0.01

和

0.05

0.19

0.05

0.05

0.60

+0.08kg铁粉

-0.02

-0.006

-0.05

-0.003

-0.003

和

0.07

0.196

0.10

0.053

0.603

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=125-4.3=120.7Kg

干粘土=28-0.28=27.72Kg

干铁粉=2.9-0.08=2.82Kg

各原料的配合比为：

干石灰石=120.7/（120.7+27.72+2.82）×100%=79.81%

干粘土27.72/（120.7+27.72+2.82）×100%=18.33%

干铁粉=2.82/（120.7+27.72+2.82）×100%=1.86%

3.4校验熟料化学成分和率值

由配料计算表计算熟料的率值如下：

KH=

=（65.657-1.65×4.954-0.35×3.58）/（2.8×22.89）=0.88（式3-7）

SM=

=22.89/（4.954+3.58）=2.7（式3-8）

IM=

=4.954/3.58=1.4（式3-9）

考虑到生产波动，熟料的率值可按生产工艺考虑，根据要求KH=0.87±0.01,SM=2.6±0.1,IM=1.4±0.1可知，基本符合生产工艺要求。

3.5计算湿物料配比

表4湿物料配比表

湿基用量

湿基配合比

石灰石

79.81×100/（100-4）=83.14

83.14/106.44×100%=78.11%

粘土

18.33×100/（100-14）=21.31

20.02%

铁粉

1.86×100/（100-7）=2

1.88%

合计

106.45

100%

3.6计算生料烧失量

生料烧失量=石灰石烧失量×80.21%+粘土烧失量×18.41%+铁粉烧失量×1.39%

=40.81%×79.81%+9.07%×18.33%+2.07%×1.86%

=34.27%（式3-10）

3.7计算干料消耗定额

理论干料消耗定额=

（式3-11）

石灰石：

（1-2.06%）/（1-34.27%）×79.81=118.92

粘土：

（1-2.06%）/（1-34.27%）×18.33=27.31

铁粉：

（1-2.06%）/（1-34.27%）×1.86=2.77

干料消耗定额=理论干料消耗定额×

（生产损失在3%～5%之间，在这里取中间值4%）（式3-12）

石灰石：

118.92

=123.88

粘土：

27.31

=28.45

铁粉：

2.77

=2.89

其中石灰石水分为2%，粘土水分为16%，铁粉水分含量为4%。

4物料平衡计算及物料平衡表

由于设计任务书中水泥厂规模以水泥日产量表示，所以按周平衡计算。

4.1熟料小时产量

Qh=5000/24=208.33（t/h）（式4-1）

熟料周产量：

Qw=5000×7=35000（t/周）（式4-2）

4.2原料消耗定额

煤灰掺入时，1t熟料的干生料理论消耗量

KT=（100-S）/（100-I）=（100-2.06）/（100-34.27）=1.49t/t熟料（式4-3）

式中：

KT——干生料的理论消耗量，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（%）。

煤灰掺入时，1t熟料的干生料消耗定额

K生=

=（100×1.49）/（100-4）=1.55t/t熟料（式4-4）

式中：

K生——干生料的消耗定额，t/t熟料；

KT——干生料的理论消耗量，t/t熟料；

P——生料的生产损失，参考下列数值：

回转窑为3%～5%。

各种干原料的消耗定额：

K原=K生X（式4-5）

K石灰石=1.55×79.81%=1.24

K粘土=1.55×18.33%=0.28

K铁粉=1.55×1.86%=0.03

计算含天然水份的湿物料消耗定额

K石灰石=100×1.24/（100-4）=1.29t/t熟料（式4-6）

K粘土=100×0.28/（100-14）=0.33t/t熟料（式4-7）

K铁粉=100×0.03/（100-7）=0.03t/t熟料（式4-8）

表5主要物料平衡表

消耗定额

物料需要量

干料

湿料

干料

湿料

时

日

周

时

日

周

石灰石

1.24

1.29

258.33

6200

43400

268.75

6450

45149

粘土

0.28

0.33

58.33

1400

9800

68.75

1650

11550

铁粉

0.03

0.03

6.25

150.12

1050

6.25

150.12

1050

生料

1.55

1.64

226.04

5425

37975

239.17

5740

40180

5主机平衡计算及选择

主机平衡即物料平衡计算和选定车间工作制度的基础上，计算各车间主机要求的生产能力，为选定各车间主机的型号、规格和台数提供依据。

采用周平衡法计算。

选取破碎机的工作制度为每日两班，每班7小时，每周六个工作日。

根据车间工作制度，选取主机的每周运转小时数，并根据物料周平衡量，求出该主机要求的小时产量。

（式5-1）

式中：

GH——主机要求小时产量，t/h；

Gw——物料周平衡量，t/年；

Η——主机每周运转小时数（参考《水泥厂工厂设计概论》P42表3-7取72～84，这里取84）。

GH=45149/84=537.49（t/h）（式5-2）

日产5000吨的水泥厂为大型水泥厂，根据《水泥厂工艺设计概论》表5-3可得，石灰石最大粒径为800～1000mm（这里按最大值1000mm计算），任务书所给定的矿石粒度≤20mm，则可得最大破碎比为1000/20=50.

表6主机要求生产能力平衡表

主机名称

周平衡量

t/周

主机每周运转时间

h/周

要求主机小时产量

t/h

破碎机

45149

84

537.49

虽然单段破碎机技术比较先进，由于日产5000t的设计,要求的生产能力比较强,为了更好的延长破碎机的使用寿命，决定使用二级破碎方法。

考虑最大进料尺寸、功耗和质量等，选择PE-1200×1500颚式破碎机和ZPC1820锤式破碎机。

汇总为如下主机平衡表

主机平衡表

主机名称

主机型号

规格

主机产量

（t/台.h）

主机台数（台）

要求主机小时产量（t/h）

主机生产能力（t/h）

每周实际运转小时

颚式破碎机

PE-1200×1500

296～560

1

537.49

296～560

84

锤式破碎机

ZPC1820

350～600

1

537.49

350～600

84

6辅助设备选型

6.1喂料设备选型

喂料斗有效容积按破碎机能力的15～20分钟的储量或3～5车料来选取。

料斗的几何形状应注意长、宽、深尺寸比例合适,能保持比较厚的料层。

料斗的宽度不宜太宽,一般6～7m即可。

料斗的侧壁倾角取决于物料的性质,一般大于55°,对于夹有土或水分较大的石灰石,料斗的角度应大于60°。

下部出料口的宽度应为2倍的最大粒度加200mm。

喂料斗的斗壁应铺设内衬,内衬可选用20～25mm厚的钢板或钢轨。

现场使用情况来看,用钢板做衬板比用钢轨保护的更好。

在料仓下安装板式喂料机，通过它将矿石喂入破碎机中，料仓出口长度和出口高度与板喂机结构有关。

料仓出口长度要大于矿石最大平均粒径3倍，即：

L=3dmax（式6-1）

Dmax=（a+b+c）/3（式6-2）

式中：

a、b、c——最大块三边长。

L=3×1000=3000mm（式6-3）

出口高度要高于堆积矿石的高度，一般H≥（2~2.5）dmax。

取H=2500mm。

一般料仓出口宽度b=2000mm,取料仓出口平行带的高度h1=100mm，导料溜子高度h2=300mm，故总的平行带高度约400mm。

板式给料机的能力按破碎机产量的1.3～1.5倍选取,为降低板式给料机的长度和破碎机所在的平面高度,板式给料机的安置角度可选用20～23°。

板式给料机的宽度一般按两倍的最大粒度加上200mm,还应考虑好与破碎机进料口的宽度连接的问题。

板式给料机应正面方向喂料,尽量不要侧面喂料,保持喂料斗内始终有部分存料,避免大块物料直接砸在链板上,造成设备损坏。

当石灰石里含有夹土或细料时,部分细料会散落在板式给料机下面的平面上。

需在板式给料机下面设置刮板机收集从板喂机落下的细料,卸入出料胶带机上。

另一种方法是将出料胶带机延长至板式给料机下部,这部分细料就落入出料胶带机上。

本次设计中由于物料的最大粒度为1000mm，所选破碎机进料口尺寸为1800×1850，需要喂料机生产能力为537..49×1.3/1.6=436.71m3/h（选30%的富余）。

根据《水泥厂工艺设计手册》初步选用中型板式给料机DZG1220，Y系列电动机和BW减速机。

6.2输送设备选型

对于石灰石破碎车间，我们输送的大多为块粒状物料，故我们可选取用胶带式输送机，螺旋输送机，斗式提升机，振动输送机等。

又因为带式输送机是一种输送量大，运转费用低，输送距离长，可靠经济的运输设备，故选用带式输送机。

破碎机的产量与来料粒度、物料的可破性等因素有关,实际产量有一定的波动,因此,出料胶带机的能力按破碎机产量的1.3～1.5倍选取。

带宽按胶带机富余能力计算选取再提高一档,防止来料过多散落到地上。

出料胶带机应低速运行,带速0.8～1m/s,出料胶带机不需要很长,能满足上述要求也能满足收尘风管的吸风罩的布置要求即可。

20mm石灰石为散状物料，所需皮带的输送能力为537.49t/h.查《硅酸盐工业机械及设备》，选带速为1m/s，槽型托辊，计算带宽：

m（式6-4）

根据《水泥厂工艺设计手册》选带宽为800mm。

根据式：

mm可满足要求。

故选用槽型胶带输送机，规格：

B1000

14000mm

输送量：

537.49t/h

速度：

1m/s

滚筒型号：

TJ-630/4.0/1.6/1150-TE型电动滚筒

直径：

Ф630mm

功率：

4KW

在石灰石破碎系统的出料胶带机上设置通过式皮带秤,对于随时掌握破碎机的实际产量以及破碎系统的性能考核起到很好的作用。

同时通过对破碎机实际产量的测量,来调控破碎系统的运行,使其发挥最佳效能。

其规格为：

精度：

1%型号：

HK

计算范围：

0-10t/h

6.3除尘设备的选型

收尘风量应根据石灰石的性质（粒度、水分、夹土）、破碎机的型式、系统流程等因素综合考虑确定。

在能达到收尘效果的同时，考虑到片与维修保养，颚式破碎机和锤式破碎机均可选用袋式收尘器：

型号：

PPDC32-6处理风量：

13390m3/h

净过滤面积：

155m2滤袋总数：

192个

过滤风速：

1.2m/s阻力：

1470-1770Pa

进口含尘浓度<200g/m3标出口含尘浓度<100mg/