水泥厂工艺设计概论

§湖北第二师范学院水泥厂工艺设计概论课程5000t/d熟料生产线的工

艺设计院 系 建筑与材料工程系专 业 工程管理 班级 学生姓名 XXX 学号 任课教师 文|」云才 2012年10月24日5000t/d熟料生产线的工艺设计专业工程管理学生XXX学号0000000010摘要:本文以5000t/d水泥熟料生产线为对象，从原材料、燃料的选择开始，对水泥熟料生产线的生产工艺进行了详细的介绍，并在文中给出了工艺平衡计算和水泥厂生产线的平面图。关键词：物料平衡；热耗；物料均化；预分解窑Abstract：Basedonthe5000t/dcementclinkerproductionlineforobject,beginwithrawmaterials,fuelchoice,productionprocesstocementclinkerproductionlinewereintroducedindetail,andinthispaperpresentstheprocessbalancecalculationandcementproductionlineoftheplan.Keywords:Materialbalance;heatrate;Materialhomogenization;Precalciningkiln目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1前言 3\o"CurrentDocument"2原材料、燃料的选择 3\o"CurrentDocument"2.1生料 3\o"CurrentDocument"2.2燃料 3\o"CurrentDocument"2.3水泥 4\o"CurrentDocument"3配方 4\o"CurrentDocument"4生产工艺 4\o"CurrentDocument"4.1生产线选择 4\o"CurrentDocument"4.2热耗 4\o"CurrentDocument"4.3生产线布置 4\o"CurrentDocument"4.4水泥原料、燃料所采用的预均化措施 54.5生料、水泥的均化与贮存措施 5均化 5贮存 54.6环境保护、节能降耗措施 54.6.1环境保护 5\o"CurrentDocument"4.6.2节能降耗 5\o"CurrentDocument"4.7电力、运输措施 6\o"CurrentDocument"5工艺平衡设计 6\o"CurrentDocument"1吨熟料的生料需要量 6\o"CurrentDocument"1吨熟料需要的原材料 6\o"CurrentDocument"1吨熟料需煤量、熟料热耗 6\o"CurrentDocument"1吨熟料制成水泥需要的石膏、粉煤灰 6\o"CurrentDocument"5.5物料平衡表 6\o"CurrentDocument"5.6各个工艺环节的储存量 75.7设备选型与库房类型 75.7.1设备选型 7\o"CurrentDocument"5.7.2库房类型 8\o"CurrentDocument"5.8总图布置 10\o"CurrentDocument"6结语 10参考文献 111前言水泥是国民经济的基础材料，在日常生活中随处可见，水泥工业是重化工工业，它的特点是对矿产资源的依存性大，物料储运量多，能量消耗高，在设计工作中对这些问题必须予以足够的认识。水泥厂设计工作的水平与质量，不仅关系到工厂建设过程中各项任务能否顺利完成，而且对工厂建成后能否正常生产，以及能否获得较好的投资效果，均有重大影响，因此，工厂设计除必须认真贯彻国家的经济和工业政策外，还应结合实际情况深入细致地开展工作，力求做到技术先进、经济合理、安全适用，为水泥工业的发展创造有利条件。该5000t/d水泥熟料生产线是基于我国国情和水泥厂所处的地理位置设计的。2原材料、燃料的选择2.1生料石灰石：水泥工业对钙质原料品质要求参见下表。钙质原料的质量指标类别CaO(%)MgO(%)K2O+Na2O(%)SO(%) 3 石英及燧石（%）石灰石一级品>48<2.5<1.0<1.0<4.0二级品45〜48<3.0<1.0<1.0<4.0泥灰岩35〜45<3.0<1.2<1.0<4.0粘土：粘土的主要化学成分为SiO2、Al2O3和结晶水，还有少量的碱金属氧化物（KO、NaO），碱土金属氧化物（CaO、MgO），着色氧化物（FeO、TiO）等。2 2 23 2一般要求所用粘土质原料中SiO含量与AlO和FeO含量和之比为2.5〜3.5,AlO2 23 23 23与FeO含量之比为1.5〜3.0，否则就要在配料中引进硅质或铝制校正原料，给生23产造成一定的困难。铁粉：（铁质校正原料）Fe2O3>40%。铝质校正原料：Al2O3>30%。对于预分解窑，其生料中的有害成分，尚需符合下列要求：碱（％O+Na2O）含量1.0%；氯（C1-）含量0.015%；硫、碱物质的量比SO3/K2O+（1/2）NaO^1.0。2.2燃料燃料品质既影响煅烧过程，又影响熟料质量。一般说来，发热量高的优质燃料，其火焰温度高，若燃料质量差，除了火焰温度低外，还会因煤灰的沉落不均匀，降低熟料质量。水泥烧成用煤的质量要求见下表：窑型灰分（％）挥发分（％）干燥基低热值（kj/kg）湿法回转窑、悬浮预热窑、预分解窑<2818〜30>20900立波尔窑<2518〜30>22900立窑<30<10>209002.3水泥熟料：硅酸盐水泥熟料，其中硅酸钙矿物应不小于66%，氧化钙和氧化硅质量比应不小于2.0。石膏：天然石膏应符合GB/T5483中规定的G类或M类二级含以上的石膏或混合石膏。工业副产石膏是以硫酸钙为主要成分的工业副产物，采用前应经过试验证明对水泥性能无害。粉煤灰：水泥中粉煤灰应符合GB/T1596的要求，掺加量按质量百分数计为大于20%且小于或等于40%。3配方生料的配方水泥的配方名称石灰石粘土铁粉熟料石膏粉煤灰百分比（%）80155601030备注：以上原材料理论上看做干料4生产工艺4.1生产线选择新型干法水泥生产线是指采用窑外分解新工艺生产的水泥。其生产以悬浮预热器和窑外分解技术为核心，采用新型原料、燃料均化和节能粉磨技术及装备，全线采用计算机集散控制，实现水泥生产过程自动化和高效、优质、低耗、环保。4.2热耗本设计中取单位熟料热耗q=3000kJ/kg4.3生产线布置原料入厂存于堆场或堆棚，经破碎、烘干分别入原料储库，由电子计量配送入生料粉磨车间，生料经粉磨后入生料库，在烧成车间经窑尾预热一预分解系统入回转窑煅烧，出窑熟料经熟料冷却车间送入熟料库，加混合材后进入水泥粉磨车间，出磨水泥输送至水泥库储存，散装或包装成袋出厂。4.4水泥原料、燃料所采用的预均化措施原、燃料的预均化是通过在预均化堆场内的堆料和取料过程中进行的，预均化堆场包括矩形预均化堆场和圆形预均化堆场。在矩形预均化堆场内，堆料方式有人字形堆料法、波浪形堆料法、水平层状堆料法、横向倾斜层状堆料法和纵向倾斜层状堆料法五种，取料方式有端面取料、侧面取料和底部取料三种；在圆形预均化堆场内，堆料方式有3x120。人字形堆料和连续式堆料两种。建设水泥厂是否需要采用预均化堆场及选择何种预均化方案，应从工厂的规模、生产方法、投资大小和生料制备均化链的四个均化环节加以综合考虑。4.5生料、水泥的均化与贮存措施4.5.1均化1、 生料：均化有间歇均化系统和连续均化系统。选择何种均化系统主要取决于出磨生料成分的波动情况、工厂的规模、自动控制的水平及对入窑生料质量的要求，并综合考虑生料制备系统四个均化环节的合理匹配。2、 水泥：采用水泥均化技术，不仅能降低出厂水泥超标号的比例，而且可以有效地减少不合格品和废品水泥的数量。4.5.2贮存水泥厂是连续生产的工厂，为了保证工厂生产连续均衡地进行和水泥均衡出厂，以及满足生产过程中质量控制和产品检验的需要，水泥厂必须设置各种存储设施来储存物料。存储设施的选择主要取决于工厂的规模、工厂的机械自动化水平、投资的大小、物料的性质以及对环境保护的要求等。4.6环境保护、节能降耗措施4.6.1环境保护1、 大气污染。对水泥企业向大气排放的污染物可采用收尘技术、抑制有害气体的产生和有害物质高空排放等控制措施。2、 噪声污染。控制噪声的基本途径可从声源上降低噪声，在噪声的传播途径上控制噪声，在接受处进行个人的噪声防护。4.6.2节能降耗烧成每千克熟料的理论热耗一般为1600〜1800KJ/kg，实际热耗因工艺、窑型、冷却设备、产品品种等不同而相差较大，低的3200KJ/kg左右，高的可达7500KJ/kg，其中50%〜75%的热量通过熟料冷却、胴体辐射、燃料燃烧不完全、

蒸发水分、窑灰和废气等6个方面损失掉。因此减少“6种损失”是节能增效，提高效益的出发点。4.7电力、运输措施本厂采用受电电压为110kV，电力系统提供双电源，当一电源发生故障或停止供应时，另一电源满足工厂一、二级负荷的供电，维持工厂生产。石灰石由皮带机直接从矿山运送至厂区。由于厂地域交通非常便利，页岩、砂岩、石膏、矿渣等就由汽车直接从矿山或钢铁厂运至厂区，沿物料运输大道存放在相应的堆场，煤可由火车和汽车搭配运输进厂。水泥由散装车或袋装运输。5工艺平衡设计1吨熟料的生料需要量考虑煤灰掺入0011_熟料的而生料的消耗量65干生料理论消耗量（t/t熟料）T=100-I=100-40=t生料/t熟料式中KT干生料理论消耗量（t/t熟料）1——干生料的烧失量（%）1吨熟料需要的原材料石灰石=1.65X0.8=1.320 t石灰石/t生料粘土=1.65X0.15=0.248t粘土/t生料铁粉=1.65X0.05=0.083t铁粉/t生料1吨熟料需煤量、熟料热耗每吨熟料需煤量二 qx100 = 3000x100Qy（100-Pf）~6500x4.18x（100—5）t煤/t熟料1吨熟料制成水泥需要的石膏、粉煤灰石膏：10^60=0.167t石膏/t熟料粉煤灰：30^60=0.5t粉煤灰/t熟料5.5物料平衡表物料名称定额（每吨熟料）每天（吨）每周（7天）（吨）每年（吨）石灰石1.326600462002409000

粘土0.2512508750456250铁粉0.084002800146000煤0.1145703990208050生料1.658250577503011250熟料15000350001825000粉煤灰0.5250017500912500石膏0.1678355845304775水泥1.6783505845030477505.6各个工艺环节的储存量根据表1和表2确定各种物料的最低储存期（d）和储存期内各物料的产量见下表3名称石灰石（5d）粘土（10d）铁粉(30d)燃料(10d)石#（30d）生料(2d)熟料（5d）粉煤灰（10d）水泥(7d)存储量/t330001250012000570025050165002500025000584505.7设备选型与库房类型5.7.1设备选型原料、燃料、生料系统主机选型情况见下表，它们的使用情况分述如下。原燃料、生料系统主机设备表车间名称主机名称型号、规格、性能数量1石灰石破碎双转子锤式破碎机破碎能力1000t/h,最大进料粒度1500mmX1200mmX1000mm，出料粒度-75mm（-90%）12生料粉磨MPS5000B辊式磨系统入磨粒度—100mm,入磨水分—6%,出磨水分-0.5%，成品细度为80um筛筛余10%时，生产能力为400t/h13熟料烧成系统CNC五级旋风预热器及CDC分解炉旋风预热器用于气固分离及热交换，C1筒分离率达95%，C2〜C5筒分离效率达90%左右；CDC分解炉在入窑前的物料表观分解率达92%以上1回转窑①4.8mX72m，采用三档支承，斜度3.5%，主电机功率630kw，采用大窑头罩1LBTF系列“充气梁”篦冷机单位面积产量45〜48t/E；单位冷却风量为1.75〜2.1Nm3/kg熟料，装机风量2.4Nm3/kg熟料；热回收率为71%〜75%；运转率达85%以上14煤粉制备ZGM113G辊式磨原煤粒度-50mm，原煤水分-10%,煤粉细度为80um筛筛余10%〜15%,出磨水分-0.8%时，磨机产量为40t/h15.7.2库房类型物料休止角及密度见下表各种物料休止角和密度物料名称石灰石粘土铁粉煤生料粉熟料石膏粉煤灰普通水泥a(°C)30402703533453530Y(t/m3)1.451.40.90.51.31.451.30.81.451石灰石预均化堆场存储量：G石灰石KXTXGd=1.1X5X6600=36300tTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"K----堆场系数，K=1.0〜1.2,取K=1.1； /y~~T----物料存储期(d)； ,，//< ,\o"CurrentDocument"Gd---物料日消耗量(t/d) :取料堆的长宽比为L:B=4:1[通常取(3〜4):1] 武了'堆料的堆量为：G(石灰石)=yXV=yXBXBXtgaX(0.25L-0.1191B)=36300t解得L=148m；B=37mY---物料的堆积密度(t/m3)料堆的高为H=竺竺=37Xtg30°=11m2 22粘土预均化堆场存储量：G(粘土)=KXTXGd=1.1X10X1250=13750t堆料的堆量为：G(粘土)=YXV=YXBXBXtgaX(0.25L-0.1191B)=13750t解得L=96m； B=24mBxtga24xtg40°料堆的高为H=——= =10m23铁粉预均化场存储量：G(铁粉)=KXTXGd=1.1X30X400=13200t堆料的堆量为：G(铁粉)=YXV=YXBXBXtgaX(0.25L-0.1191B)=13200t解得L=124m； B=31m4煤预均化场存储量：G(煤)=KXTXGd=1.1X10X570=6270t堆料的堆量为：G(煤)=YXV=yXBXBXtgaX(0.25L-0.1191B)即BXBXB=G(煤)cota/(0.8809y)解得L=96m； B=24m料堆的高为H=Bxtg即B=2Hcota则H=12m25生料预均化库储存量：G（生料）二KXTXGd=2X8250=16500t。参考天瑞汝州水泥，选用IBAU型均会库，规格为622.5X52m,有效存储量18000t。该库集生料储存、均化和喂料于一体，具有均化效果好、电耗低、系统简单、操作管理方便等优点。库内分8个卸料区，生料按照一定的顺序分别由各个卸料区卸出进入均化小仓（兼窑喂料仓），均化作用主要由库内重力切割和均化小仓的搅拌来实现。6熟料库存储量:G（熟料）=2X5000=10000t。熟料存储量:G（熟料）=2X5000=10000t采用一个660X40.6m熟料帐篷库即能满足生产需求。7粉煤灰堆场存储量：G(粉煤灰)=KXTXGd=1.1X10X2500=27500tK——堆场系数，K=1.0~1.2，取K=1.1；T物料存储期(d)Gd-—物料日消耗量t/d堆场的高度：H=Btga=35xtg35°=13m(B=35)2 2 °堆场长度：L=2G粉煤灰—2x27500=151mYBH0.8x35xYBH8石膏堆场石膏要求存储量：G（石膏）=KXTXGd=1.1X30X835=27555tK——堆场系数，K=1.0~1.2，取K=1.1；T物料存储期，天Gd-—物料日消耗量，t/天堆场的高度：H=Btga=35xtg45°=18m（B=35）2 2石膏堆场长度：L=2G石膏=2x27555=68m由以上计算结果，得％预均化堆场的总长度L（总），一般联合预均化堆场在理论计算结果上留有10m左右的富余，以保证设备操作的安全以及挡雨等。L（总）=8.3m+9.5m+11.6m+151m+68m=248.4m。考虑堆、取料机的轨道和过道宽度，确定预均化堆场的宽度为43m,因此，联合预均化堆场的规格为：43X248m.9水泥库存储量：G（水泥）=7X8350=58450t。采用9个水泥库。则每个库的容积为：V=G（水泥）/（ny）=58450/（9X1.45）=4479，每个库的储量为6495t。选平底型水泥库，直径为15m时，库壁高度H=30m，有效容积为V=4720m3，单库水泥库实际储量：Q=Vy=4720X1