每天4000吨新型干法水泥生产线工程毕业设计说明.doc
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1、武汉理工大学网络教育学院本科生毕业设计说明武汉理工大学网络教育学院本科生毕业设计说明49目 录第一章 总论11.1 项目概况11.1.1 项目名称11.1.2 项目建设地点11.1.3 项目建设规模1第二章 配料计算52.2原、燃材料52.3熟料热耗的选择72.4配料计算7第三章 全厂物料平衡计算133.1所需的原始数据。133.2计算步骤和方法133.3 全厂物料平衡表18第四章 主机平衡计算及选型194.1 选定车间工作制度194.2 各主机要求的小时产量194.3 主机选型204.4 主机平衡表22第五章 储库平衡计算245.1储库类型及储存期的选择245.2 储库计算25第六章 制成车
2、间工艺设计计算326.1 水泥粉磨系统366.2粉磨系统选型42第七章 全厂总平面布置58第八章 水泥制成车间工艺布置61结 论62参考文献63第一章 总论1.1 项目概况1.1.1 项目名称乌苏市青松建材有限责任公司4000t/d新型干法水泥生产线工程。1.1.2 项目建设地点拟建厂址位于新疆塔城地区乌苏市东工业区东南角,中电投乌苏热电厂一期工程北侧,厂区围墙内占地面积423.5亩。厂址据乌苏市中心约3.5km。1.1.3 项目建设规模建设规模:日产熟料4000吨;年产水泥150万吨,其中年产PC32.5复合硅酸盐水泥100万吨;PO42.5普通硅酸盐水泥50万吨。配套建设水泥窑余热利用系统
3、设置要为余热锅炉、窑头余热锅炉和过热器,生产的饱和蒸汽送往热电厂,由热电厂统一输送至乌苏市采暖用热。1.2 建厂条件1.2.1 拟建厂址及区域位置水泥生产线建于乌苏市东工业区东南角处,中电投乌苏热电厂一期工程北侧,厂址距离市中心约3.5km。厂址北邻工业圆的北京东路。水泥生产线总占地面积423.5亩。1.2.2 原料及燃料(1)石灰质原料考虑在乌苏市自建石灰岩矿。乌苏市已探明石灰岩储量丰富,矿石氧化钙含量48%以上,是生产水泥的良好原料。乌苏市及沙湾县境内有多处石灰岩矿山资源。经调查,求得储量1600万吨。(5500万吨,30年)乌苏市托托河上游查岗果勒一带石灰岩矿床,由国家建材工业局地质公司
4、新疆地勘大队于1977年至1978年进行了详查,计算出储量1932.4万吨。矿石品位:CaO:4652%,MgO2.5%,SiO2312%。其中有益、有害组分含量均符合水泥用石灰岩矿石的质量标准。(2)硅铝质原料及硅质校正原料乌苏市境内有丰富的硅铝质原料及硅质校正原料资源。A砂岩、泥岩矿乌苏市周边砂岩、泥灰岩等水泥配料用硅铝质原料矿山较多,储量丰富,可作为硅质料正原料。砂岩化学成分中SiO2含量66.79%偏低,但硅酸铝值较高,基本符合硅质校正原料要求。B.热电厂粉煤灰、煤渣粉煤灰来自中电投乌苏热电厂煤粉锅炉,热电厂一期工程年干排粉煤灰13.9万吨、煤渣1.55万吨。(3)铁质原料铁质校正原料
5、采用阿勒泰市富蕴县铜矿冶炼废渣铜渣或采用石河子市、奎屯市化工企业生产的硫酸渣,化学成分稳定,质量满足水泥工业生产要求。(4)燃料乌苏市境内有着十分丰富的煤炭资源。本工程所需燃料由年产100万吨优质原煤的四棵树煤炭集团供应,原燃料化学成分表1-1 原料及煤灰化学成分(%)物料名称LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OSO3Cl-石灰石38.747.960.750.4849.431.210.500.120.070.012砂岩3.6766.7910.532.872.941.753.781.460.340.017粉煤灰0.0053.7726.064.747.162.150.78
6、0.242.090.014铜渣-5.6335.376.7244.089.855.050.420.051.620.039硫酸渣-5.1534.826.3444.9812.412.230.460.071.660.039煤灰44.2314.5711.8917.852.602.120.765.000.028表1-2 烟煤工业分析(%)MadAadVadCSt,adQnet,ad (kJ/kg)0.5012.8542.546.900.4122345(5)石膏采用中电投乌苏热电厂的脱硫石膏灰作为水泥缓凝剂。拟用脱硫石膏的SO3含量较高,其质量符合国标的技术要求,满足本项目水泥品种的生产需求。(6)混合材A
7、.采用中电投乌苏热电厂粉煤灰作为混合材,本项目可全部消耗由中电投乌苏热电厂一期工程产生的粉煤灰,即产生的13.9万吨粉煤灰可全部使用,而不产生外排。B.采用四棵树煤矿的废弃物烧煤矸石作为混合材,其质量符合国标要求,满足本项目水泥品种的生产需求。表1-3各种原燃材料的进厂粒度(mm)、水分(%)物料石灰石砂岩干粉煤灰铜渣硫酸渣烟煤脱硫石膏烧煤干石湿粉煤灰粒度1000600-20201002050020水分2.03.01.03.05.016.520.03.015.01.3 基础设施条件1.3.1 电源本项目用电由工业圆区110kv果圆变电所供电,距水泥生产线供电距离5km,线路采用架空敷设。1.3
8、.2 水源供水水源:乌苏市给排水供水二水厂(地下水),可满足水泥厂年需要量。1.3.3 热源水泥生产线热源由中电投乌苏热电厂一期工程提供蒸汽,水泥厂设换热站一座,用以向各个采暖点提供热量进行采暖。1.3.4 工程地质水泥生产线建于乌苏石化工业圆区一期规划区内,圆区位于乌苏市东部。场地地貌为荒漠戈壁,在奎屯河的冲洪积扇的中部,地势平坦开阔,南高北低,地形坡度为1%,厂址工程地质条件较好。根据现状评估和预测评估结果,厂址区域均不具备发生崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂缝等地质灾害的条件。1.4 气象条件1.4.1 气温年平均气温:5.3.极端最高气温:42.2极端最低气温:37.51.
9、4.2 湿度年平均相对湿度:59%1.4.3 气压年平均气压:964.5hPa1.4.4风向全年主导风向为S 相对频率:11%冬季主导风向为S 相对频率:10% 1.5交通条件水泥生产线位于乌苏石化工业圆区一期规划区内,圆区位于乌苏市东部,距离乌苏市市中心3.5km,是乌苏、奎屯和独山子“金三角”的中心,紧靠312国道、奎-赛高等级公路、北疆铁路等交通运输线,距离奎屯、独山子仅9km,距离首府乌鲁木齐260km,圆区内电信、移动等现代通讯网络已全面建成。第二章 配料计算2.1三率值的选择熟料率值的选择要考虑两方面的因素:一是熟料的质量及熟料煅烧时窑系统情况;二是市场商品混凝土的推行使用。原则上
10、三个率值不能只强调某一率值而忽视其它两个率值,必须相互吻合。实际生产中,KH值过高(0.96以上)时,f-CaO会剧增从而导致熟料安定性不良,并且熟料煅烧困难。确定n值时既要保证熟料中有一定的硅酸盐矿物,又必须与KH值相适应。为保证熟料强度,n值应稍高。p值的选择更要兼顾KH。一般情况下,提高KH值便应降低p值,以降低液相出现温度和粘度,有利于C3S,一般铝氧率应不高于1.6为宜。国内新型干法生产的熟料率值参考范围为:KH在0.860.92,SM在2.22.7,IM在1.31.8 1即采用高饱和比,高硅酸率,高铝率的配料方案。根据以上资料并结合本设计提供的原料的成分,设定KH为0.900.02
11、,SM为2.70.1,IM为1.60.1。2.2原、燃材料2.2.1 石灰质原料凡以碳酸钙为主要成分的原料都属于石灰质原料。生产一吨水泥熟料约耗1.2-1.4吨的石灰质原料。石灰质原料有石灰石、贝壳以及工业废渣中的电石渣和制糖绿泥等,其中石灰石的使用最为广范。我国对一级品石灰石的要求是氧化钙含量大于48%,氧化镁含量小于2.5%,碱含量小于1.0%,三氧化硫含量小于1.0%,氯离子含量小于0.015%。本设计中所采用的石灰石其主要成分如表 2-1所示。表2-1 石灰石化学成分(%)成分名称LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OSO3CL-石灰石(%)38.747.960
12、.750.4849.431.210.500.120.070.012其成分完全符合一级品1的要求。2.2.2 粘土质原料中国水泥工业采用的天然粘土质原料有粘土、黄土、页岩、砂岩、河泥等,主要化学成分是SiO2,其次是Al2O3,,还有少量Fe2O3,一般生产一吨熟料用0.3t-0.4t粘土质原料。粘土原料质量好坏与否主要依靠它的硅酸率、铝氧率、碱含量以及可塑性,热稳定性等工艺性能来判断。其一级品要求SM为2.73.5,IM为1.53.5,氧化镁小于3.0,碱含量小于4.0,三氧化硫小于2.0,氯离子小于0.015。本设计中所采用的粘土的主要的化学成分如表 2-2所示。表2-2 砂岩化学成分 (%
13、) 成分名称LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OSO3CL-砂岩(%)3.6766.7910.532.872.941.753.781.460.340.017粉煤灰(%)0.0053.7726.064.747.162.150.780.242.090.014质量评价 砂岩:SM=SiO2(Al2O3+Fe2O3)=66.79(10.53+2.87)=4.98IM= Al2O3Fe2O3=10.532.87=3.66粉煤灰:SM=SiO2(Al2O3+Fe2O3)=53.77(26.06+4.74)=1.74IM= Al2O3Fe2O3=26.064.74=5.49由上可知
14、砂岩的硅酸铝较高与粉煤灰搭配使用能符合一级品要求,但是两种原料的铝氧率均很高都超出了一级品要求,熟料煅烧过程中应注意防止结窑皮,结大块。2.2.3 校正原料铁质校正原料中三氧化二铁的含量应该大于40%,铝质校正原料中三氧化二铝的含量应该大于30%,硅质校正原料中二氧化硅的含量应该为70-90%,碱含量小于4%。表2-3 校正原料化学成分(%)成分名称LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OSO3CL-铜渣(%)-5.6335.376.7244.089.855.050.420.051.620.039硫酸渣(%)-5.1534.826.3444.9812.412.230.46
15、0.071.660.0392.2.4 石膏水泥生产中掺加适量石膏,既可以调节水泥的凝结硬化速度,又可以激发水泥强度(掺矿渣时)。本设计采用中电投乌苏热电厂的脱硫石膏灰作为水泥缓凝剂。拟用脱硫石膏的SO3含量较高,其质量符合国标的技术要求,满足本项目水泥品种的生产需求。2.2.5 混合材在磨制水泥时,为改善水泥性能,调整水泥标号、增加水泥产量、降低能耗而通常加入一部分混合材。目前所用的混合材中,大部分是工业废渣,因此水泥中掺混合材又是废渣综合利用的重要途径,有利于保护环境。混合材又分为活性混合材和非活性混合材。本设计中加入一定量的烧煤矸石、粉煤灰作为其活性混合材。2.2.6 燃料燃料是水泥生产中
16、必不可少的部分。我国水泥工业企业一般使用煤做为燃料,燃料品质既影响煅烧过程又影响熟料质量,发热量高、灰分低的的优质燃料,其火焰温度高,能更好的保证窑的热工制度,提高熟料质量;反之若燃料质量差,除了火焰温度低外,会带入过多的煤灰,降低熟料石灰饱和系数,降低熟料质量。本设计中所采用的燃料的主要的化学成分以及煤的工业分析分别见表 2-4、表 2-5所示。表2-4 煤的化学成分(%)成分名称LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OSO3CL-煤灰(%)0.0044.2314.5711.8917.852.602.120.765.000.28表2-5 煤粉工业分析(%)MadAadV
17、adCSt,adQnet,ad(KJ/Kg)0.5012.8542.5046.900.41223452.2.7 原料的含水率原料的粒度及含水率见表 2-6:表2-6 原料的粒度及含水率物料石灰石砂岩干粉煤灰铜渣硫酸渣烟煤脱硫石膏烧煤矸石粒度(mm)1000600/202030020500水分(%)2.03.01.03.05.016.520.03.02.3熟料热耗的选择随着我国新型干法水泥生产技术的快速发展,熟料的烧成热耗得到了明显降低。根据GB50443-2007水泥工厂节能设计规范要求:4000t/d及以上带预分解系统的新型干法水泥厂熟料烧成热耗要小于等于3050 kJ/kg-熟料,本次设计
18、的熟料烧成热耗定为3045kJ/kg-熟料14。2.4配料计算配料计算的依据是物料平衡。化学反应的物料平衡是:反应物的量应等于生成物的量。计算时必须采用统一标准。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)、矿物组成法、最小二乘法等。尝试误差法计算方法很多,但原理都相同。其中一种方法是:先按假定的原料配合比计算熟料组成,若计算不符合要求,则要求重新调整原料配比,再进行计算,重复至符合为止,另一种方法是从熟料化学成分中依次递减假定配合比的原料成分,试凑至符合要求为止(又称递减试凑法)。本设计配料计算采用的是尝试误差法第一种计算方法,并结合计算机计算原料配合比。2.4.1
19、原料的各种原始数据表2-7 原燃料化学成分(%)原料名称LOSS(%)SiO2(%)Al2O3(%)Fe2O3(%)CaO(%)MgO(%)Na2O(%)K2O(%)SO3(%)Cl-(%)总合(%)石灰石38.7407.9600.7500.48049.4301.2100.5000.1200.0700.01299.272砂岩3.67066.79010.5302.8702.9401.7503.7801.4600.3400.01794.147粉煤灰0.00053.77026.0604.7407.1602.1500.7800.2402.0900.01497.004硫酸渣-5.15034.8206.3
20、4044.98012.4102.2300.4600.0701.6600.03997.859煤灰0.00044.23014.57011.89017.8502.6002.1200.7605.0000.02899.048表2-8 煤粉工业分析(%)MadAadVadCSt,adQnet,ad(KJ/Kg)0.5012.8542.5046.900.4122345熟料热耗: q=3045kJ/kg.孰料。2.4.2 计算煤灰掺入量 =(304512.85100)(22345100)=1.751GA熟料中煤灰掺入量,%;q单位熟料热耗,kJ/kg煤;应用基煤的灰份含量,%煤的应用基低热值,kJ/kg煤;S
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