日产1500t孰料新型干法水泥生产线工艺流程(共29页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上 学校代码： 学 号：合肥学院工艺课程设计 设计题目：1500t/d水泥熟料干法生产工艺设计 年级专业：2013级无机非金属材料工程一班 作者姓名：符青坤 作者学号： 指导教师：尹奇异 完成时间：2017年1月5日专心-专注-专业 3.1烧成车间生产能力计算.4 3.2配料计算.6 3.3原燃料消耗定额的计算.8 4. 主机设备选型及工作制度的确定.11 4.1物料破碎.11 4.2粉磨设备.155. 物料的储存计算.19 5.1堆场计算.19 5.2库的选择.246.全厂工艺流程方框图.267.结论与感悟.271. 前言 对于我国来说,发展新型干法水泥生产将是实现水

2、泥工业现代化的必由之路。我国水泥工业目前正处于技术结构和产品结构调整的关键时期。根据国家产业结构调整政策，近几年要加大力度淘汰技术落后、消耗高、污染和资源浪费严重、产品质量差的小水泥生产线，在总量调控的原则下发展新型干法水泥生产。同时随着实施与国际标准接轨的水泥强度检验方法以及等同于150的水泥产品标准等政策，也为发展新型干法水泥生产创造了有利的条件。新型干法水泥生产技术是以预分解技术和悬浮预热为核心,在水泥干法生产 的过程中综合应用 IT 技术、多功能挤压粉磨新技术、新型耐磨、耐热和耐火材料及新型机械粉体输送装置等现代科学新技术和成果的一种现代化的水泥生产技术。 其生产过程可以实现生产控制的

3、自动化、工艺装备的大型化、科学管理等,且具有优质、环保、清洁生产、高效、有害物排放量低和节约能源等一系列优点。新型干法水泥生产技术是以预分解技术和悬浮预热为核心,在水泥干法生产的过程中综合应用IT技术、多功能挤压粉磨新技术、新型耐磨、耐热和耐火材料及新型机械粉体输送装置等现代科学新技术和成果的一种现代化的水泥生产技术。新型干法水泥生产技术的问世与发展，为水泥生产线大幅度提高产量和降低能耗提供了技术保障。干法回转窑是18世纪末、19世纪初的窑型，它比立窑生产前进了一大步。由于它所用生料是干粉，含水量1%，比湿法生产减少了用于蒸发水分的大部分热量，而且也比湿法生产短，但干法中空窑无余热利用装置，窑

4、尾温度一般都在700950。有些厂可看到烟囱冒火现象，热能浪费严重，每千克熟料热耗高达17131828kcal，而且灰尘大，污染严重3。生料均化差，质量低，产量也不高（均与湿法生产相比），曾一度被湿法生产所取代。20世纪30年代初，出现了立波尔窑，在窑的尾部加装了炉篦子加热机，对含水分为12%14%的生料球进行加热，使余热得到较好利用，窑尾温度从700以上降到100150，热耗大幅度下降，产量和质量都得到很大提高。20世纪50年代又出现了带旋风预热器窑，窑尾余热得到更好的利用。尤其是20世纪70年代初出现的带窑外分解炉的新型窑生产线，将干法生产推向一个新阶段。这种能耗低、产量高、质量好、技术新

5、的窑已成为世界各国水泥生产的发展方向。2.工艺设计的指导思想与原则 2.1指导思想1、贯彻“一切从实际出发”的指导思想，认真执行国家有关方针、政策。2、总体设计原则是“先进适用，生产可靠，节省投资，提高效益”。3、工艺系统在保证产品质量的前提下力求简单，提高系统的运转率，降低建设投资，并便于管理维修。4、强化经济观念并贯穿在整个设计过程中。 2.2设计原则1、根据计划任务书规定的产品品种、质量、规模进行设计。计划任务书规定的产品规模往往有一定的范围，设计规模在该范围之内或略超出该范围，都认为是合适的；但如限于设备选型，设计达到的规模略低于该范围，则说明原因，取得上级同意后，才能继续设计。对于产

6、品品种，如果认为计划任务书的规定在技术上或经济上有不当之处，也应阐明理由，建议调整，并取得上级部门的同意。窑、磨等主机的产量，除了参考设备说明书和经验公式计算外，还应根据国内同类型主机的生产数据并参考国内外近似规格的主机产品进行标定。在工厂建成后的较短时期内，主机应能达到标定的产量，同时标定的主机产量应符合优质、高产、低消耗和设备长期安全运转的要求。既要充分发挥设备的能力，但又不能过分追求强化操作。2、主要设备的能力应与工厂规模相适应大型工厂应配套与之相适应的大型设备，否则将造成工艺线过多的现象。在现代大中型水泥厂的设计中，一般只采用一条或两条由大型设备组成的工艺线。3、选择技术先进经济、合理

7、的工艺流程和设备工厂的工艺流程和主要设备确定以后，整个工厂设计可谓大局已定。在选择生产工艺流程和设备时，应尽量考虑节省能源，采用国内外较成熟的先进经验和先进技术。如在原料的破碎方面，采用一级反击式反击式锤式破碎机代替二级或三级破碎系统；在干法生料粉磨工序普遍采用烘干兼粉磨系统；在水泥粉磨系统采用辊压、机球磨、高效选粉机的混合粉磨系统。对于新技术、新工艺、新设备，必须经过生产实践鉴定合格后，才可应用于新建厂的设计中。工艺流程和设备的选择应进行方案比较，以达到技术先进、经济合理的目的。在进行具体设备的选型时，应注意下列一些问题：尽量选用结构新、体型小、质量轻、效率高、消耗省且操作可靠维修方便、供应

8、有保证或能自行加工制造的设备。各种附属设备的型号、规格应尽量统一，以便于生产管理和减少配、备件的种类。4、全面解决工厂生产、厂外运输和各种物料储备的关系由于工厂生产要求长期连续运转，而回转窑、磨机和破碎机等设备则需一定的时间进行计划检修；同时受各种复杂条件如厂外运输等因素的制约，所以各种物料都应有适当的储备。各种堆场、储库的容量，应满足各种物料储存期的要求。储存期的确定应使生产有一定的机动性，以利于工厂均衡连续地生产。但储存期也不应太长，以免增加基建工程量和费用及占用工厂的流动资金。5、注意考虑工厂建成后生产挖潜的可能和留有工厂发展余地考虑工厂扩建的原则是：既要便于今后的扩建，使工厂扩建时尽量

9、不影响原有的生产，又要尽可能不增加当前建厂的占地面积的投资。6、合理考虑机械化、自动化装备水平机械化水平应与工厂规模和装备水平相适应，特别是连续生产过程中大宗物料的装、运、卸，必须实现机械化。重大设备的检修、起重以及需要减轻繁重体力劳动的场合，也应尽可能实现机械化。生产控制自动化，具有反应灵敏控制及时调整精确的特点，是保证现代化连续性大生产安全稳定进行的必不可少的手段。如在原料配料和粉磨过程中，新型干法生产广泛地采用电子秤-X荧光分析仪-电子计算机自动调节系统，控制原料配料，实现了原料配料的自动控制。在水泥粉磨系统已广泛采用电子定量喂料秤、自动化仪表、电子计算机控制生产。其主要利用电耳、提升机

10、负荷和选粉机回料量等进行磨机负荷控制。7、重视消音除尘，满足环保要求贯彻执行国家环保、工业卫生等方面的规定。我国水泥生产最高容许排放浓度为50mg/m3 。今后，由于对环保要求愈睐愈高，应采取积极措施，减少环境污染，以保护职工身体健康和延长设备生产寿命。为减少环境污染，应广泛的采用新型高效除尘设备，在物料储存设计上采用以“圆库”为主方案。与此同时，也应重视噪音防治、污水治理、绿化环境，使水泥厂工业实现文明生产8、方便施工、安装、方便生产、维修工艺布置做到生产流程顺畅、紧凑、便捷。力求缩短物料的运输距离，并充分考虑设备安装、操作、检修和通行的方便，以及其它专业对工艺布置的要求。3. 物料平衡计算

11、 物料平衡计算是质量守恒定律在水泥工厂工艺设计中的具体应用.工艺设计之出,必须先进行物料平衡计算. 物料平衡计算的目的(1) 计算出水泥工厂物料进厂和产品出厂的需要量和生产量;(2) 作为工艺设计中选择主机和辅机规格的依据;(3) 作为厂原料矿山开采和运输设计的依据;(4) 作为厂内外总图运输设计的依据;(5) 作为技术经济计算产量成本的依据;(6) 作为工厂原料、燃料以及其它材料供应量和工厂产品出厂量建厂初期的参数。 物料平衡计算一般是以窑的生产能力（t/d）为基准的,以此算出原料、燃料、生料、熟料、混合材料、水泥等物料的需要量或生产量. 在水泥工厂工艺设计过程中,一般需要进行三次物料平衡计

12、算.第一次粗算出原料作为可行性研究报告的依据;第二次计算作为初步设计的依据;第三次计算是在第二次计算的基础上进行部分修改后作为施工图设计的依据. 本方案为1500t/d孰料新型干法水泥生产线项目。年熟料产量48.7275万吨，水泥年产量62.3712万吨。采用石灰石，砂岩，铁矿石，粉煤灰4组分配料，各原料的含水率分别为石灰石1%，砂岩3%，铁矿石4%，粉煤灰0.5%。所得的水泥产品孰料含量75%，石膏含量5%,混合材含量20%。石膏，混合材的含水量不计。 （1）单位熟料热3150kJ/kg熟料，煤的灰分含量为20.04% （2）窑的利用天数为325天 （3）设计原料配比石灰石：砂岩：铁矿石：粉

13、煤灰=80：5：4：113.1烧成车间生产能力 3.1.1窑的年利用率不同窑的年利用率可参考以下参数：湿法窑 0.90；传统干法窑 0.85；机立窑 0.80.85；悬浮预热窑、预分解窑 0.80.82（国外0.85）。根据最新技术 年利用率 =325/365=0.89 3.1.2 窑的型号和台数的确定表1是选定窑型情况名称规格设备重量（吨）生产能力(吨/天)窑体斜度（%）支撑数（个）窑体转速主传动主传动（转/分）辅助传动（转/小时）电动机减速器型号额定功率（千瓦）型号总速比五级悬浮预热器（带分解炉）3.554362.51500-1800430.39-3.97.66ZSN4-315-09222

14、0NZS995-28VIBL28148表1 选定的窑型选择规格为3.554的回转窑，根据窑产量标定的常用经验公式计算：式中G-回转窑小时产量（t/h） K-常数，对于预分解窑（0.239-0.310），取0.30 L-窑的长度，本设计窑长54m D-筒体直径，本设计为3.5m1500t/h孰料生产线窑的设计能力为1500/24=62.5t/h，所以该标定结果满足要求 所以选取一台窑3.1.3 回转窑产量的标定实际窑的日产量：1500/24=62.5t/h可知3.554的回转窑的窑的小时产量为=62.5t/h3.1.4确定石膏的含量，含水量不计石膏的含量5% （因为我国生产的硅酸盐水泥，其石膏掺

15、入量一般波动于三氧化硫为1.5%-2.5%，本设计要求中石膏中三氧化硫含量为40%，故石膏含量范围应为3.75%-6.25%，故取5%）3.1.5混合材掺量，含水量不计混合材掺量为20%的粒化高炉矿渣3.1.6烧成系统的生产能力： 熟料的小时产量：=1500/24=62.5 t/h 熟料的日产量：=1500t/d 熟料的年产量： =15003650.89=t/y3.1.7工厂的生产能力式中：d水泥中石膏的掺入量，e水泥中混合材的掺入量，p水泥的生产损失（%）可以取为35%，这里取4%。3.2配料计算 3.2.1确定率值的生料的化学成分表2 硅酸盐水泥熟料配料率值和矿物组成建议范围窑型KHSMI

16、MC3S%C2S%C3A%C4AF%湿法窑0.88-0.921.9-2.51.0-1.851-5916-245-1111-17干法窑0.86-0.892.0-2.351.0-1.646-6719-286-1111-18立波尔窑0.85-0.881.9-2.31.0-1.844-5322-305-1111-17预分解窑0.87-0.922.2-2.61.3-1.848-6214-287-1010-12机立窑适宜范围0.86-0.932.0-2.51.1-1.5有矿化剂0.92-0.961.6-2.01.1-1.355-6318-2212-166-10预分解窑推荐值0.882.501.60适宜范围

17、0.86-0.902.40-2.801.40-1.90率值的确定如下：KH=0.89-0.91 SM=2.4-2.6 IM=1.4-1.6 生料的化学成分如表1-14所示表3 生料的化学成分名称配合比烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaO石灰石8031.9123.3920.1681.2843.08砂岩50.1464.4760.16450.05450.078粉煤灰110.2975.36033.12290.64570.4444铁矿石40.10681.94920.21011.35720.1108生料100.0032.461815.17753.66543.337443.7132灼烧生料100.002

18、1.85565.27824.805962.947KH=0.86经过以上过程经验，三个率值均在允许的误差范围内，所以计算结果正确。干原料质量比为：干石灰石:80%干砂岩:5%干铁矿石:4%干粉煤灰:11% 3.2.2计算煤灰掺入量利用下列公式S=2.6587% 式中： S - -煤灰掺入量，以熟料百分数表示（100%）煤的空气干燥基低位热值（kJ/kg煤）煤的空气干燥基灰分含量（%） q熟料烧成热耗（kJ/kg熟料） R煤灰沉落率（%），当窑后有电收尘且窑灰入窑时取100%加入煤灰后熟料的化学成分如表4所示名称配合比SiO2Al2O3Fe2O3CaO灼烧生料97.3421.85565,27824

19、.805962.947煤灰2.65871.27750.98420.15420.0550熟料10022.43205.38413.709566.11253.3原燃料消耗定额的计算3.3.1原料消耗定额(1)考虑煤灰掺入 时，1t熟料的干生料理论消耗量：=(t/t熟料)式中：干生料理论消耗量（t/t熟料），干生料的烧失量（%），煤灰掺入量，以熟料百分数表示。(2)考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料消耗定额：式中：干生料消耗定额（t/t熟料），生料的生产损失（%），取1%。(3)各种干原料的消耗定额：X某种干原料的消耗定额（t/t熟料）干生料的消耗定额（t/t熟料）干生料中原料的配合比K石灰石=1.45

20、560.80=1.16448(t/t熟料)K砂页岩=1.45560.05=0.07278(t/t熟料)K粉煤灰=1.45560.11=0.(t/t熟料)K铁矿石=1.45560.04=0.(t/t熟料)(4)干物料消耗定额换算为含天然水分的湿物料消耗定额 K石灰石湿=1001.16448/(100-1) =1.1762(t/t熟料)K砂页岩湿=1000.07278/(100-3)=0.0735(t/t熟料)K粉煤灰湿=1000./(100-0.5)=0.1609(t/t熟料)K铁矿石湿=1000./(100-4)=0.06065(t/t熟料)3.3.2干石膏消耗定额（生产损失不计）式中： 干石

21、膏消耗定额， ，表示石膏掺入量，混合材掺入量3.3.3干混合材的消耗定额（生产损失不计）式中：干混合材消耗定额， ，表示水泥中石膏掺入量，混合材掺入量3.3.4烧成用干煤消耗定额其中：烧成用干煤消耗定额（t/t熟料）， 熟料烧成热耗（kJ/kg熟料）， 干煤低位热值（kJ/kg熟料）， 煤的生产损失%，一般为3%。3.3.5编制物料平衡表干石灰石小时消耗量t 天消耗量t 年消耗量t同理其他计算出其他干，湿物料所需要的量，通过以上计算列出物料平衡表如5所示表5物料平衡表栏原 目料水分%损失%消耗定额t/t熟料物料平衡表（t）干 料含天然水分料干料湿料时日年时日年1234567891011石灰石1

22、1.164481.176272.781746.7273.521764.36.2砂岩30.072780.07354.54875109.1735480.254.68943112.5536577.58粉煤灰0.50.0.160910.00725240.17478056.5510.05754241.38178448.794铁矿石40.0.060651.33.10899.53281.455634.934411353.68生料11.455688.2129.3328 石膏-0.06674.16875100.0532516.25混合材-0.266716.66875400.05.25熟料62.51500水泥41

23、.29 80 1920燃煤 30. 8.548205.15266674.4 4.主机设备选型及工作制度的确定4.1物料的破碎4.1.1 石灰石破碎青龙山的石灰石属于中硬，为了实现破碎设备的大型化，破碎流程的单段化，优化生产流程，减低热耗，减少环境污染，尽可能选择单段破碎机。（1）确定破碎车间的工作制度 根据经验数据可知，石灰石破碎车间采用一班制，每班工作6小时，每年工作300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： 式中：每年工作日数， 每日工作班数， 每班主机运转小时数。（3）主机要求小时产量：Gh=Gy/8760=.2/(8760*0.205)=319.31t(湿物

24、料量)名称规格型号进料口尺寸(mm)出料口尺寸（mm）最大进料边长(mm)生产能力（t/h）功率（kw）外形尺寸（mm）重量（t）颚式破碎机PE1000*12001000*1200200-300850280-560110-1605350*4280*305069类型型号处理能力（t/h）主轴转速（r/min）最大进料（mm）出料粒度（mm）电机功率（kw）外形尺寸（mm）细碎机XPCF400300-40039835012400-4503862*3663*3500（4）计算主机的数量 n 1=319.31/400=0.80 n2= =400/400=1 式中：n1，n2主机台数， 要求主机小时产量

25、（t/h）， 主机标定台时产量（t/h）。 所以需要破碎机一台，细碎机一台。（5）核算主机的年利用率 1= =0.1642=400/(400*1)*0.205=0.205式中：1,2主机的实际年利用率， 预定的主机年利用率。4.1.2石膏破碎（1）确定破碎车间的工作制度 根据经验数据可知，石膏破碎车间采用一班制，每班工作7小时，每年工作300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： 式中：每年工作日数， 每日工作班数， 每班主机运转小时数。（3）主机要求小时产量：Gh=15.47t/h） 类型规格型号进料粒度（mm）出料粒度（mm）处理能力（t/h）转速（r/min）配

26、用动力（kw）重量（t）外形尺寸（mm）齿辊式破碎机2PGC600*90030025-7530-11064Y250M-6-377.23265*2810*1442（4）计算主机的数量 n =15.47/30=0.52式中：主机台数， 要求主机小时产量（t/h）， 主机标定台时产量（t/h）。 所以需要破碎机一台。（5）核算主机的年利用率 .= =0.124式中：.主机的实际年利用率， 预定的主机年利用率。4.1.3煤破碎（1）确定破碎车间的工作制度根据经验数据可知，煤破碎车间采用二班制，每班工作7小时，每年工作300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： 式中：每年工作

27、日数， 每日工作班数， 每班主机运转小时数。（3）主机要求小时产量： =（t/h）类型规格型号进料粒度（mm）生产能力（t/h）出料粒度（mm）电机功率（kw）重量（kg）外形尺寸（mm）双齿辊破碎机2PGC400*250150-30020302*5.513002450*750*980（4）计算主机的数量 n 1=18.70/20=0.935 式中：1主机台数， 要求主机小时产量（t/h）， 主机标定台时产量（t/h）。 所以需要破碎机一台.（5）核算主机的年利用率 1= =0.448式中：1主机的实际年利用率， 预定的主机年利用率。 4.1.4砂岩破碎（1）确定破碎车间的工作制度 根据经验数

28、据可知，砂岩破碎车间采用一班制，每班工作6小时，每年工作300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： 式中：每年工作日数， 每日工作班数， 每班主机运转小时数。（3）主机要求小时产量：Gh=20.37（t/h） 类型型号进料口尺寸（mm）最大进料粒度（mm）排料口调整范围（mm）处理能力（t/h）配用电机功率（kw）重量（t）外形尺寸（mm）PE系列大型颚式破碎机PE500*750500*75042550-10040-11045-55122035*1921*2000（4）计算主机的数量 n =20.37/40=0.51式中：主机台数， 要求主机小时产量（t/h）， 主

29、机标定台时产量（t/h）。 所以需要破碎机一台。（5）核算主机的年利用率 1= =0.10式中：1主机的实际年利用率， 预定的主机年利用率。4.2粉磨设备4.2.1生料粉磨（1）确定粉磨车间的工作制度 根据经验数据可知，生料粉磨车间采用三班制，每班工作8小时，每年工作250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： 式中：每年工作日数， 每日工作班数， 每班主机运转小时数。（3）主机要求小时产量： Gh= （t/h）类型型号转子直径（mm）转子长度（mm）转速（r/min）进料口尺寸（mm）最大给料粒度（mm）出料粒度（mm）处理能力（t/h）电机功率（kw）外形尺寸（m

30、m）破碎式粉磨机PC4015-13211501500550-800500*1500500-840-701323720*2650*2540（4）计算主机的数量 n 1=105.35/70=1.505式中：1主机台数， 要求主机小时产量（t/h）， 主机标定台时产量（t/h）。 所以需要粉磨机二台。（5）核算主机的年利用率 1= =0.564式中：1主机的实际年利用率， 预定的主机年利用率。4.2.2水泥粉磨（1）确定粉磨车间的工作制度 根据经验数据可知，水泥粉磨车间采用三班制，每班工作8小时，每年工作280。（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 式中：每年工作日数， 每日工

31、作班数， 每班主机运转小时数。（3）主机要求小时产量： （t/h） 类型型号最大进料粒度（mm）出料粒度（mm）生产能力（t/h）电动机功率（kw）设备重量（kg）外形尺寸（mm）转速（r/min）PHC环锤式破碎机PCH-08082009510008.8 （4）确定主机的数量 n1=121.04/140=0.865式中：n1主机台数， 要求主机小时产量（t/h）， 主机标定台时产量（t/h）。 所以需要包装机一台5.物料的储存计算5.1堆场计算5.1.1砂岩均化堆场（1）储存量 t（2）占地面积 取 取L=27，则占地面积 A=2716=432（m2）（3）实际储量（4）实际储期 （天）为了

32、满足利用系数y在0.650.75之间，堆棚建筑物：长27m 宽16m5.1.2燃煤均化堆场（1）储存量 t（2）占地面积 取 B2Hctg27=31.36 其中=27 =0.9取B=32 取L=55m，则占地面积 A=5532=1760（m2）（3）实际储量（4）实际储期 为了满足利用系数y在0.650.75之间，堆棚建筑物：长55m 宽32m5.1.3粉煤灰均化堆场（1）储存量 t（2）占地面积 取H=4m B2Hctg38=10.24 其中 =38 =2 取B=10 取L=35m，则占地面积 A=3510=350（m2）（3）实际储量（4）实际储期 为了满足利用系数y在0.650.75之间

33、，堆棚建筑物：长35m 宽10m5.1.4铁矿石均化堆场（1）储存量 （2）占地面积 取 取L=14m，则占地面积 A=1418=252（m2）（3）实际储量（4）实际储期 （天） 为了满足利用系数y在0.650.75之间，堆棚建筑物：长14m 宽18m5.1.5石膏堆场（1）储存量 （2）占地面积 取 取L=59m，则占地面积 A=5915=885（m2）（3）实际储量（4）实际储期 为了满足利用系数y在0.650.75之间，堆棚建筑物：长59m 宽15m5.1.6石灰石均化堆场（1）储存量 t（2）占地面积 取H=8m B2Hctg36=22.016 其中 =36 =1.5 取B=23 取L=69m，则占地面积 A=6923=1587（m2）（3）实际储量（4）实际储期 为了满足利用系数y在0.650.75之间，堆棚建筑物：长69m 宽23m5.1.7混合材均化堆场（1）储存量 t（2）占地面积 取H=8m B2Hctg36=22.02其中 =36 =2.1 取B=23 取L=57m，则占地面积 A=5723=1311（m2）（3）实际储量（4）实际储期 为了满足利用系数y在0.650.75之间，堆棚建筑物：长57m 宽23m5.2库的选择 5.2.1生料库(1）要求储存量 T该物