毕业设计日产熟料5000t预分解窑水泥厂窑尾工艺设计

水泥简介水泥，粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。cement一词由拉丁文caementum发展而来，是碎石及片石的意思。水泥的历史最早可追溯到古罗马人在建筑中使用的石灰与火山灰的混合物，这种混合物与现代的石灰火山灰水泥很相似。用它胶结碎石制成的混凝土，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。长期以来，它作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程【1】。1.2预分解窑生产工艺预分解窑生产工艺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。新型干法水泥生产技术是20世纪50年代发展起来，到目前为止，日本德国等发达国家，以悬浮预热和预分解为核心的新型干法水泥熟料生产设备率占95%，我国第一套悬浮预热和预分解窑1976年投产。该技术优点：传热迅速，热效率高，单位容积较湿法水泥产量大，热耗低。发展阶段：第一阶段，20世纪50年代～70年代初，是悬浮预热技术诞生和发展阶段。第二阶段，20世纪70年代初期，是预分解技术诞生和发展阶段新型干法水泥【2】的主要特点：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，窑尾温度一般都在700～950℃。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1713～1828kcal，而且灰尘大，污染严重。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100～150℃，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预分解窑预分解窑是20世纪70年代发展起来的一种煅烧工艺设备。它是在悬浮预热器和回转窑之间，增设一个分解炉或利用窑尾烟室管道，在其中加入30～60%的燃料，使燃料的燃烧放热过程与生料的吸热分解过程同时在悬浮态或流化态下极其迅速地进行，使生料在入回转窑之前基本上完成碳酸盐的分解反应，因而窑系统的煅烧效率大幅度提高。这种将碳酸盐分解过程从窑内移到窑外的煅烧技术称窑外分解技术，这种窑外分解系统简称预分解窑【3】。预分解窑煅烧的特点（1）在一般分解炉中，当分解温度为820～900℃时，入窑物料的分解率可达85～95%，需要分解时间平均仅为4～10s，而在窑内分解时约需30多分钟，效率之高可想而知。（2）由于碳酸钙的分解从窑内移到窑外进行，所以窑的长度可以大大缩短，降低占地面积。（3）由于在分解炉内物料呈悬浮状态，传热面积增大，传热速率提高，从而使熟料单位热耗大大降低。（4）由于减轻了回转窑的热负荷，延长耐火材料的使用寿命，提高窑的运转率，同时提高了窑的容积产量。但由于对物料的适应性较差，容易引起结皮和堵塞，同时系统的动力消耗较大。预分解窑技术的发展自20世纪50年代初期德国洪堡公司(KHD)研究成功悬浮预热窑、70年代初期日本石川岛公司（IHI）发明预分解窑以来，水泥工业熟料煅烧激射获得了革命性的突破，并推动了水泥生产全过程的技术创新。50多年来，新型干法水泥生产技术发展已经经历了五大阶段。第一阶段：20世纪50年代初期至70年代初期。伴随着悬浮预热技术的突破并成功应用于生产，新型干法水泥生产诞生，并随着悬浮预热窑的大型化而发展。第二阶段：20世纪70年代初期至中期。伴随着预分解窑的诞生发展，新型干法水泥技术想水泥生产全过程发展。同时，伴随着预分解技术的日趋成熟，各种类型的旋风预热器与各种不同的与预解方法相结合，发展成为许多类型的预分解窑。在本阶段中，悬浮预热窑的发展优势逐渐被预分解窑所代替。但是，必须认识到悬浮预热窑是预分解窑的母体，预分解窑是悬浮预热窑发展的更高阶段。至今各种新型悬浮预热器在预分解窑发展的同时，仍在继续发展完善，发挥着重要作用。第三阶段：20世纪70年代中期至80年代中期。1973年国际石油危机之后，油源短缺，价格上涨，许多预分解窑被迫以媒代油，致使许多原来以石油为燃料研发的分解炉难以适应。通过总结改进，各种第二代、第三代分解炉应运而生，改善和提高了预热分解系统的功效。第四阶段：20世纪80年代中期至90年代中期。伴随着悬浮预热和预分解技术日臻成熟，预分解窑旋风筒—换热管道—分解炉—回转窑—篦冷机（简称筒—管—炉—窑—机）以及挤压粉磨，和同它们配套的耐热、耐磨、耐火、隔热材料，自动控制，环保技术等全面发展和提高，使新型干法水泥生产的各项技术经济指标得到进一步优化。第五阶段：20世纪90年代中期至今。生产工艺得到进一步优化，环境负荷进一步降低，并且成功研发降解利用各种替代原、燃料及废弃物技术，一新型干法生产为切入点和支柱，水泥工业向水泥生态环境材料型产业转型。预分解窑生产的特征预分解窑法生产具有均化、节能、环保、自动控制、长期安全运转和科学管理六大保证体系，是当代高新技术在水泥工业的集成，其特征如下：（1）生料制备全过程广泛采用现代化均化技术。使矿山采运—原料预均化—生料粉末—生料均化过程，成为生料均化过程中完整的“均化链”；（2）用悬浮预热及预分解技术改变了传统回转窑内物料堆积态的预热和分解方法；（3）采用高效多功能挤压粉磨技术和新型机械粉体运输装置。根据日本上潼具贞研究空气输送的动力系数μ（指单位时间内输送单位重量物料至单位长度所需动力）是提升机的2～4倍，是皮带输送机的15～40倍。因此，采用新型机械输送代替空气输送粉体物料，节能是相当可观的；（4）工艺设备大型化，使水泥工业向集约化方向发展；（5）为“清洁生产和广泛利用废渣、废料、再生燃料和降解有毒有害危险废弃物创造了有利条件；（6）生产控制自动化；（7）广泛采用新型耐热、耐磨、隔热和配套耐火材料；（8）应用IT技术，实现现代化管理等。1.3水泥预分解窑工艺装备技术及发展1.3水泥生料制备过程中CaO的标准偏差控制值随装备技术的发展而逐步减小。（1）计算机三维模型系统在矿山设计中大量推广应用，矿山勘探时，取得完整的数据，在设计时，将矿山分成体积较小的CaO、SiO2、MgO、R2O等成分较为均匀的若干有限单元，在生产时搭配使用，在开采时，根据生产所需的成分，对各有限单元内矿石的化学成分通过计算机来进行搭配控制开采，做到所开采的矿石内所需的化学成分的均匀性。（2）连接破碎机和预均化堆场的皮带输送装置输送的石灰石等物料的分析控制方式从离线分析转为在线分析，在测试装置中，使用较为广泛的是XRF分析测试控制装置和近年来出现的不需制备样品，可连续测试并能更快的对物料成分进行调整的中子测试仪。上述测试装置与矿山计算机联网，能在预均化堆场内控制石灰石CaO标准偏差值小于±0.5%，加上误差精度小于±1%的块状或粉状喂料装置，可以精确控制入磨石灰石和各种校正原料，使原料在入生料磨前达到入人窑生料成分的要求。（3）生料系统采用辊式磨。辊式磨具有电耗低，生产能力和烘干能力大，场地节省的优点。随着设计、制造技术、材质的改进，国内一些预分解窑生产线的辊式磨磨制生料中的石英砂岩的含量从3.3%至10%，金属磨耗量从3g/t至18g/t，磨辊的使用寿命达到8000h以上，而且磨制的生料颗粒级配均匀，大颗粒石英量少。近年来，新出现的4辊辊式磨较原有的2辊辊式磨体积减小15%，产量高，运转率接近窑的运转率，完全满足生料细度和烘干的需求。生料制备过程中，由于矿山开采的石灰石等主要原料的成分的均匀性得以提高，测试装置的分析调整速度快速提高，确保生料入磨前成分均匀，生料库的均化工作量的功能下降，此变化过程对生料质量有利。预分解窑煅烧工艺装备技术预分解窑煅烧工艺装置是由预热器、分解炉系统、回转窑、篦冷机、三次风管和燃烧器等装备组成，上述装置创造了良好的煅烧条件，确保了熟料在较高的率值和较高的C3S含量时所需的煅烧温度，以及快速的升温速率，充分的燃烧状况和快速冷却条件，保证了熟料煅烧质量。（1）预热器和上升管道的形式进一步优化，系统内的单项部件的结构和材质进一步改进，使预热器系统的效率进一步提高，生料在很短的时间内在各级预热器系统内进行热交换，不仅在预热器内反复循环的过程中得到加热，还进一步得到均化。分解炉的结构及工艺尺寸使燃料有足够的时间燃烧，三风道燃烧器进一步提高了分解炉内煅烧温度，上述措施不仅提高了入窑物料的分解率，还可以扩大燃料品种，如低挥发分煤的应用。目前一些性能优良的预热器分解炉系统的人窑物料分解率已达94%，因而窑的L/D趋势在缩短，出现了L/D=10～12的短窑。（2）预分解窑转速已提高至3～4r/min，物料在窑内翻滚次数增加，有利于火焰和烟气对物料进行热交换，相应提高了物料在窑内温度的均匀性，减少物料表面和内部的温差，有利于熟料质量的均匀。由于物料在窑内停留时间短，升温速度快，易生成晶格小于30μm的C3S熟料，有利于粉磨和提高水泥强度。（3）空气梁篦冷机技术解决了厚层篦冷机冷风不易均匀透过料层的技术难点，冷风和高温熟料进行激烈的换热，一方面有利于熟料快速冷却；另一方面提高了二次、三次风温度，目前，篦冷机的热效率已提高至74%以上，且运转率大幅度提高。（4）大窑门罩技术的出现，三次风从篦冷机中部转为窑门罩抽取，使入分解炉的三次风温和入窑煅烧的二次风温相等，测试表明上述温度超过920℃三次风温的提高，有利于分解炉内燃料的燃烧，相应提高了入窑物料分解率。（5）多风道燃烧器的应用，煤粉经旋流风扩散形成快速燃烧，燃烧器的冲量可使不同挥发分的燃料在窑内燃烧，而且使烧成带具有高的燃烧温度且火焰峰值平稳，有利于熟料煅烧和窑皮的维护。预分解窑装置技术的进展，系统热耗已降至3000kJ/kg以内，热耗愈低，燃料使用量就少，供燃烧的二次风量和三次风量相应就少，从篦冷机高温部位抽取的热风温度高，此外多风道燃烧器的一次风量已下降至6%～8%，因而预分解窑内的物料一直处在高温下煅烧。总体说来，物料在预热器分解炉内迅速加热后进入人窑内，又在高温下迅速加热煅烧成熟料，由于窑内冷却带短，熟料很快进入篦冷机内快速冷却。上述工况适宜于较高的熟料率值和C3S、C3A含量高的熟料，而且有利于生成C3S图1-1预分解窑的生产流程水泥粉磨装备技术（1）球磨机系统水泥磨系统中所配用钢球磨的结构进一步优化，调整和改进钢球磨的隔仓板、阶梯衬板形式，使用分级衬板，优化研磨体级配，以及进料口、润滑系统轴承座结构等，使之规格大型化，磨耗及电耗相应降低。O—Sepa选粉机(或高效笼式选粉机)、高效袋式除尘器和球磨机组成的水泥粉磨系统，其循环负荷由离心式的200%～300%下降到100%～200%，磨制水泥时，3～30μm颗粒级配的重量超过65%，因而具备选粉效率高、电耗低、产量高及颗粒级配合理等优点。（2）辊压机+球磨+选粉机系统辊压机的出现是粉磨技术的重大进展，水泥粉磨电耗可降至32kWh/t以下(4000cm2/g)，由于辊压机具有能耗低、效率高的特点，多次循环，重复挤压物料达到增加成品细度的目的，同时，其产品最终经球磨和选粉机系统，因而和球磨系统—样可以获得细度合适、颗粒级配合理和颗粒形貌合适的产品。此外，还有辊式磨、球磨机和选粉机组成的系统，其原理接近辊压机系统，均能降低电耗，获得优质的水泥产品【4】。1.4水泥前景分析随着国家４万亿元投资计划的落实以及各地基础建设项目启动，水泥行业被视为有望迎来最早的一缕阳光的行业之一。有专家乐观地预计，2009年全国水泥消费量将达到亿吨，同比增长%，增量为9170万吨。但是，在行业前景看好的前提下，我们必须看到，我国水泥行业尚未真正走出困境，整个行业的无序状态依然存在，需要各方理性。理性看待产量激增由于受国内水泥需求增长趋弱的影响，2009年1月，我国水泥产量增速几乎为零。1月份我国水泥产量为8200万吨，与2008年1月持平。进入2月份之后，情况似乎发生了逆转，据统计数据显示，2月份我国水泥产量同比激增42.5%，1月～2月累计产量也增长17.0%。有专家指出，虽然数据显示2月份水泥产量大幅增长，但并不表明目前国内水泥需求回暖。2008年2月我国广大地区都受到雪灾影响，各项工程建设都被迫停工，水泥需求下降，当月我国水泥产量仅为万吨，环比下降6.2%，而2009年2月我国水泥产量达8290万吨，同比劲增42.5%，但环比却仅增长1.10%。此外，政府4万亿元扩大基础建设投资对水泥企业扩大生产也产生一定积极作用。另外两项数据也从侧面反映了这一现状。一是，2009年1月，我国出口水泥仅万吨，比2008年同期下降%，月度出口量4年来首次降至1100万吨以下，创2005年3月以来水泥月度出口量最低。二是，2009年1月水泥价格全国各地区无一上涨，环比下降0.5%，即使后来短期内上海、广东等地水泥价格环比略涨，但是今年3月上旬，东南部地区一直笼罩着同比量增价跌的阴影。据网络监测的城市价格显示，3月水泥价格同比下降的8个城市中7个在东部地区，其中广州3月水泥价格同比去年下降30%，南京同比下降13.33%，上海同比下降7.81%，南昌同比下降6.45%，另据监测，其他22个城市价格同比却不同程度上涨，尤其是西北地区涨幅远远超过去年。其中，兰州市、西宁市、银川市水泥价格同比涨幅分别为41.38%、77.78%、60.78%。行业发展受阻结构性矛盾纵观水泥行业的发展可以看出，行业的整体发展水平粗放，不符合新型工业化的要求，资源、能源消耗高，污染严重，生态和环境压力大，单产能耗与国际先进水平相比还有不小的差距。有专家指出，目前我国水泥行业的结构性矛盾依然突出。企业规模小、装备落后、布局不合理、恶性竞争激烈等现象仍然较为普遍，劳动生产率均比较低，落后生产能力比重大，产品质量档次低。截至2008年，我国落后装备生产的熟料比例仍占全国熟料生产量的三分之一以上。另外就是集中度问题。2007年数据显示，其他国家水泥行业集中度已经达到了80%，而我国的集中度仅为30%左右。现在的水泥行业，企业数量已经足够多、产量足够大，但大而不强，企业过分分散、恶性竞争不断加剧。要改变这一现状不能仅靠企业自身滚动发展，必须通过联合重组的方式进行。严格控制产业布局2003年以来，在固定资产投资的拉动下，全国水泥工业产能已连续7年年平均增长超过1亿吨，预计今年全国可生产水泥将超过15亿吨，总量已基本满足经济建设的市场需求。因此，控制水泥总量，谨慎适度投资，维护未来行业健康发展已刻不容缓。水泥工业的结构调整已从技术结构调整步入重组联合、提高生产集中度的组织结构调整阶段。仅2008年内我国就建成投产新型干法水泥生产线120条，新增水泥熟料产能亿吨，新型干法水泥占总量比重已接近70%．水泥需求大省结构比例已经达到70%以上，西北、西南欠发达地区在建项目今年投产后也将达到70%以上。水泥行业前景看好2008年后，受国际金融危机影响，经济增长放缓，水泥需求能否增长存在较大的不确定性，未来中短期水泥供过于求将成为严重影响公司未来产能投放后的经济效益最为不利的因素。虽然，政府不断出台刺激经济的措施，但未来3年内固定投资下降引起下游需求不足，加之水泥工业投资在2006～2008年加速，打破供需的弱平衡，将对水泥企业业绩增长构成较大威胁。中国水泥协会统计数据显示，2007年和2008年，水泥行业产能利用率为84.3%和81.4%，但2008年水泥工业投资完成亿元，同比增长60.7%，2008年全国已开工建设的新水泥熟料生产线初步统计有208条，如投产将新增熟料产能24177万吨，将进一步加剧产能过剩。全国水泥行业整体不景气的情况，给大型水泥企业进行重组整合提供了良好的契机。值得关注的是，由于基础建设和房地产开发落后，当地水泥产能不足，加之国家的基础建设投资将刺激水泥需求，西部地区的水泥企业的长期发展前景尤其值得看好。【5】第二章设计内容及思路2.1设计内容根据原始数据，结合当地经济基础以及环境条件，以节能、高效的理念完成日产孰料5000t预分解窑水泥厂窑尾工艺设计。2.2设计思想（1）贯彻“生产可靠、技术先进、节省投资、提高效益”的设计指导方针。以生产可靠为前提，尽可能采用先进的生产工艺和方案，以降低产品成本，取得较好的经济效益。（2）充分挖掘和利用现有生产设施的潜力，以进一步发挥投资效益。（3）汲取相类似项目的经验和教训，确保实现“低投资、低成本、高可靠性、高效益”的目标。（4）重视节能，采用节能工艺过程和国家推荐的节能机电设备，以降低厂品成本。（5）贯彻执行国家和地区对环保、劳动安全、工业卫生、计量、消防等方面的有关现行规定和标准。2.3设计思路根据设计的指导思想，充分考虑资源的利用情况，构思生产技术方案，确定设计依据，并查阅关于水泥方面的期刊、文献，了解水泥的研究现状及其发展、在生产和生活中的应用，为设计做充分资料准备。结合资料和当地经济状况及环境条件，制定详细的生产工艺。完成生产工艺要求中物料平衡计算和配料计算，并根据计算结果完成工艺布置和设备选型。最后，根据设计内容绘制图纸。2.4设计原始数据（1）煤得工业分析见表2-1表2-1煤的工业分析WY/%VY/%CY/%AY/%QYDW(kJ/kg)23864（2）物料的水分见表2-2表2-2物料的水分成分石灰石粘土铁粉石膏煤矿渣％（3）原料及煤灰的化学组成见表2-3表2-3原料及煤灰的化学组成/%名称LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3R2O石灰石-粘土铁粉--砂岩矿渣石膏-煤灰--设计环境：地点：张家口市周边郊区，远离闹市区，且厂址处于下风口减少对市区的污染；地势：平坦，且稍微有点倾斜度，以利于排水排污；地质：基地耐力在20t/m2左右，适于供水、排水、供暖等管线的铺设；交通：厂区临近国道、省级要道或铁路，即交通运输要方便；水电：厂区设在张家口市周边郊区，专线保证供水供电。第三章配料计算3.1配料计算的目的和意义（1）计算从原料进厂至成品出厂各工序所需处理的物料量，作为确定车间生产任务、设备选型、及人员编制的依据。（2）计算各种原料、辅助材料及燃料需要量作为总图设计中确定的运输量、运输设备、及计算各种堆场、料仓面积的依据。3.2主要计算参数的确定3.2.国内外部分厂家熟料热耗见表3-1表3-1国内外部分厂家熟料热耗厂家A厂B厂C厂D厂E厂RSP厂DD厂SLC厂熟料热耗/kJ/kg备注四级四级四级五级五级五级四级四级综合考虑，本设计将熟料烧成热耗确定为：q=3200kJ/kg熟料。3.2.我国目前硅酸盐水泥熟料采用饱和比（KH）、硅酸率（SM）、铝酸率（IM）三个率值控制熟料质量。KH表示熟料中SiO2被CaO饱和成C3S的程度，KH值高，硅酸盐矿物多，溶剂矿物少，熟料中C3S含量越高，强度越高；SM表示熟料中硅酸盐矿物与溶剂矿物的比值，SM高，煅烧时液相量减少，出现飞砂料的可能性增大，增加煅烧难度；IM表示熟料中溶剂矿物C3A和C4AF的比值，IM高，液相黏度大，难烧IM低时黏度较小，对形成C3S有利，但烧成范围窄，不利于窑的操作。硅酸盐水泥熟料配料率值和矿物组成建议范围见表3-2。表3-2硅酸盐水泥熟料配料率值和矿物组成窑型KHSMIMC3S%C2S%C3AC4AF%湿法窑51-5916-245-1111-17干法窑46-6719-286-1111-18立波尔窑44-5322-305-1111-17预分解窑48-6214-287-1010-12机立窑适宜范围有矿化剂55-6318-2212-166-10预分解窑推荐值适宜范围查《新型干法水泥工艺设计手册》【6】新型干法生产的熟料率值一般控制在：9；SM=2.4；。3.2（1）原料、燃料化学组成见表3-3。表3-3原料、燃料化学组成/%名称LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3R2O石灰石-粘土铁粉--砂岩矿渣石膏-煤灰--（2）煤的工业分析见表3-4。表3-4煤的工业分析WY/%VY/%CY/%AY/%QYDW(kJ/kg)23864（3）物料的水分见表3-5。表3-5物料的水分成分石灰石粘土铁粉石膏煤矿渣％依据前面所确定的三个熟料的率值：8；；IM=1.6。单位熟料热耗3200kJ/kg，分析计算原料的配合比。3.3配料计算计算煤灰的掺入量（3-1）式中：GA——煤灰掺入量，以熟料百分数表示（100%）；Qy——煤的应用基低热值（kJ/kg煤）；——煤的应用基灰分含量（%）；q——熟料烧成热耗（kJ/kg熟料）；S—煤灰沉落率，%（窑外分解窑，有电收尘器的取100％）。物料平衡计算（1）率值由以上述定为；SM=2.5；。（2）设∑=97%（3-2）Al2O3=IM×Fe2O=3.45%×1.6=5.52%（3-3）SiO2=SM(Al2O3+Fe2O3)=2.5×（%+3.45%）=2%（3-4）CaO=∑-(SiO2+Al2O3+Fe2O3)=97%-（22.43%+%+3.45%）=65.60%（3-5）——设计熟料过程中Al2O3、Fe2O3、CaO、SiO2四种氧化物含量的总和，一般在97%左右。（3）煤灰掺入量GA=%。（4）以100kg熟料为基准，用递减式凑法计算如下表3-6。表3-6递减式凑法计算表/%计算步骤SiO2Al2O3Fe2O3CaO其他要求熟料组成-kg20.135差21.084.603.3365.575-120kg石灰石差18.304.083.1439-122.950.950.456差12.190.593-4.51.5276差0.66-0.2541.35-120.2260.30差-0.28-0.450.275所以：石灰石：120kg，黏土：12kg，铁粉：4.5kg，砂岩：12kg。干原料质量百分比为：干石灰石=120/（120+12+4.5+12）×100%=8%干黏土=12/（120+12+4.5+12）×100%=%干铁粉=4.5/（120+12+4.5+12）×100%=%干砂岩=12/（120+12+4.5+12）×100%=%计算干燥原料配合比（1）生料的化学成分见表3-7表3-7生料的化学成分/%名称配合比烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaO石灰石834.11843.62砂岩0.250.6351黏土0.621.990.640.31铁粉0.311.471生料1002.3944.15灼烧生料——21.663.6867.91煤灰掺入量GA=%，则灼烧生料配合比为（100-）%=%。（2）熟料的化学成分见表3-8表3-8熟料的化学成分/%名称配合比SiO2Al2O3Fe2O3CaO灼烧生料21.094.913.5866.45煤灰0.120.13熟料10022.445.833.7066.58则熟料的率值计算如下：==0.886（3-6）==2.35（3-7）=（3-8）（3）湿原料质量配合比原料的水分：石灰石1.00%，黏土13.00%，铁粉9.50%，砂岩0.00%。则湿原料质量配合比为：湿石灰石=80.8×100/（）=8Kg湿黏土=×100/（）=Kg湿铁粉=×100/（）=Kg湿砂岩=Kg将上述质量转化为百分数（计算结果四舍五入取值）：湿原料的质量和=8+++=10Kg湿石灰石=8/10×100%=%湿黏土=/10×100%=%湿铁粉=/10×100%=%湿砂岩=/10×100%=%3.3.4（1）最大液相量的计算140℃时：P=+=××3.70=（3-9）1450℃时：P=+=××3.70=2（2）矿物组成的计算（3-10）（3-11）（3-12）（3-13）（3）熟料液相量的计算液相量L是熟料在不同温度下的液相百分数，液相量高低与烧结温度、组分含量有关，工程上常用1400℃和1450℃以下的液相量来考虑配料方案是否合理，以及分析窑的操作情况。本设计中采用技术先进的预分解窑，其热工制度良好、烧结温度一般为1450℃因此，L=3.00A+2.25F+R%(3-14)R=80.8×0.0065+8.1×0.0123+3.0×0+8.1×0.0180=0.85则L=3.00×5.83%+2.25×3.70%+0.85%=26.65%这个数值在22%—30%范围内，故能满足生产的要求。第四章全厂物料平衡4.1物料平衡计算的目的和意义物料平衡计算的目的(1)计算从原料进厂至成品出厂各工序所需处理的物料量，作为确定车间生产任务、设备选型、及人员编制的依据。(2)计算各种原料、辅助材料及燃料需要量作为总图设计中确定的运输量、运输设备、及计算各种堆场、料仓面积的依据。影响石膏掺入量的因素（1）石膏的种类：各种硫酸盐的溶解度、溶解速度与缓凝作用表4-1，根据表格表4-1各种硫酸盐的溶解度、溶解速度与缓凝作用石膏种类分子式溶解度（g/L）相对溶解速度相对缓凝作用半水石膏CaSO42O6快很强烈二水石膏CaSO4·2H2O慢较强烈可溶性无水石膏CaSO42O6快很强烈天然无水石膏CaSO4最慢弱可以看出石膏的溶解速度越慢，其掺量（以SO3计）应越多。（2）熟料中SO3含量：当熟料中SO3含量较高时，要相应减少石膏掺量。（3）熟料中C3A含量：C3A含量高，石膏掺量应相应增加，反之则减少。（4）水泥细度：相同矿物组成的水泥，若增大细度，其比表面积增大，水化加快，则应适当增加石膏掺量。（5）混合材料的品种和掺量：水泥中掺加不同种类和数量的混合材料时，其石膏掺入量也不一样。如采用矿渣作为混合材料时，可适当增加石膏掺量。（6）水泥中碱含量：水泥中碱含量较高时，其凝结时间加快，应适当增加石膏掺量。影响矿渣掺入量的因素（1）化学组成与硅酸盐水泥相比，矿渣化学成分中氧化钙含量较低，而氧化硅含量较高。SiO2含量较高时，矿渣熔体的粘度比较大，冷却时，易于形成低碱硅酸钙和高碱玻璃体，使矿渣活性降低。（2）矿物组成与结构矿渣的活性不仅受化学成分影响，还决定于玻璃体的数量和性能，玻璃体含量越高，矿渣活性越高。水泥组成的确定对于Ⅱ型硅酸盐水泥来说，我们主要依据国内几家水泥厂的水泥配比（见表4-2）。表4-2几家Ⅱ型硅酸盐水泥配比/%成分A厂B厂C厂D厂熟料89909190矿渣434412石膏7756Ⅱ型硅酸盐水泥的配比为：石灰石4%，石膏%，熟料9%。：矿渣50%，石膏5%，熟料45%。4.2回转窑产量的标定4.依据设计任务书要求的日产5000t/d即台时产量，通过经验公式i（4-1）式中：G—回转窑的台时产量，t/h；Di——回转窑的筒体的衬砖内径，m。再通过下图4-1、4-2、4-3查得【7】：图4-1回转窑Mv与Di的关系图图4-2回转窑MA与Di的关系图图4-3回转窑MF与Di的关系图单位容积产量Mv=单位面积才产量MF=单位截面积产量MA=11.95再由公式计算：（4-2）（4-3）（4-4）考虑窑砖厚度，则筒体直径为：D=Di+2δ（4-5）按经验取值=0.15m则D=Di+2δ=5.11+2×0.15=5.41m通过参考上面数据，考虑到窑体数据应取整数，我们将回转窑的筒体尺寸确定为×82m4.已知回转窑的筒体尺寸为×82m，则Di=D-2δ=-2×0.15=5.1分别应用公式：G1i30762（4-6）G2i0.97422（4-7）G3iL0.51861（4-8）G4L0.48912（4-9）分别代入已知数据，计算得：G3=G4=综合考虑以上计算结果，窑的产量标定为2t/h4.3物料平衡计算烧成系统生产能力计算（1）回转窑台数计算n=（4-10）窑台数取整数值则为1台式中：n—窑的台数；—要求的熟料年产量（t/a）；—所选窑的标定台时产量[t/(台·h)]；—窑的年利率，以小数表示。不同窑的年利率可参考下列数值：湿法窑，传统干法窑，机立窑～，悬浮预热器窑、预分解窑【8】。（2）计算孰料年产量（4-11）Qh=Qh1+Qh2=Gh1/Gh2综上所述：Gh1=48.66t/h；Gh2=194.66t/h则Qh1=22.82t/hQh2=185.51t/h式中：Qh1、Qh2—表示水泥厂孰料小时产量（t/h）；Gh1、Gh2—表示水泥厂水泥的小时产量（t/h）；d、e—石膏、混合材的掺入量。（3）计算烧成系统的生产能力①设生产矿渣硅酸盐水泥的熟料产量为：熟料小时产量：（4-12）熟料的日产量：（4-13）熟料的年产量：（4-14）②生产Ⅱ型硅酸盐水泥的熟料产量为：熟料小时产量：熟料的日产量：熟料的年产量：式中：—。（4）换算成水泥厂小时水泥产量和日产量分别为：①生产Ⅱ型硅酸盐水泥产量：水泥小时产量：（4-15）水泥日产量：（4-16）水泥的年产量：（4-17）②矿渣硅酸盐水泥的产量为：水泥小时产量：水泥日产量：水泥的年产量：式中：d——水泥中石膏的掺入量，为6%；e——水泥中混合材（矿渣）的掺入量，为4%；p——水泥的生产损失（%）一般为3~5%，取4%；——。原、燃料消耗定额的计算（1）原料的消耗定额①考虑煤灰掺如时，1t熟料的干生料的理论消耗定额（4-18）式中：K干——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(%)。②考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料消耗定额（4-19）湿生料的总水分：（4-20）湿生料的消耗定额（4-21）式中：K生——干生料消耗定额（t/t熟料）；P生——生料的生产损失（%)一般为3~5%，取4%。（2）石膏的消耗定额（单位：t/t熟料）①矿渣硅酸盐水泥：（4-22）湿石膏消耗定额②Ⅱ型硅酸盐水泥：湿石膏消耗定额式中：——干石膏消耗定额；、——表示石膏掺入量，混合材掺入量；——石膏含水量；Pd——石膏的生产损失%，一般取3%。（3）混合材的消耗定额（单位：t/t熟料）①矿渣硅酸盐水泥：矿渣：湿矿渣：②对于强度等级为的Ⅱ型硅酸盐水泥：石灰石：湿石灰石：式中：——矿渣消耗定额；、——表示石膏掺入量（6%），混合材掺入量（4%）；We——矿渣含水量；Pe——矿渣的生产损失%，一般取3%。（4）烧成用干煤消耗定额（单位：t/t熟料）（4-23）（4-24）式中：——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%，一般取3%。（5）烘干用干煤消耗定额矿渣烘干：（4-25）式中：——烘干用煤消耗定额（t/t熟料）；——须烘干的湿物料量，用年平衡法时以t/年表示；——烧成系统的生产能力；——分别表示烘干前，烘干后物料的含水量；——蒸发1kg水分的热量（kJ/kg水分），取4520kJ/kg。（6）含水物料的消耗定额K原=K生x（4-26）各种干原料的消耗定额：K石灰石=K生X石灰石=t/t熟料K黏土=K生X黏土=×0.081=0.1264t/t熟料K铁粉=K生X铁粉=×0.03=468t/t熟料各种湿原料的消耗定额：K湿=K干×100/（100-水含量）K湿石灰石604×100/（100-1.0731t/t熟料K湿黏土=0.1264×100/（100-13）=0.1453t/t熟料K湿铁粉468×100/（100-9517t/t熟料式中：K原—某种干原料的消耗定额（t/t熟料）；P生—干生料消耗定额（t/t熟料）；x—干生料中该原料的配合比(%)。全厂物料平衡见表4-3。表4-3全厂物料平衡表物料名称水分(%)生产损失(%)消耗定额(t/t熟料)物料平衡表干料含天然水分料干料湿料时（t/h）日（t/d）年（wt/y）时（t/h）日（t/d）年（wt/y）石灰石31.26041.27318粘土03铁粉3生料4石膏0348525矿渣31.322熟料—3——547.6816.99———138.1水泥—0——35.80———143.2烧成煤03烘干煤03燃煤03第五章主机平衡和主机设备选型破碎机的简介及发展生产水泥的原料，大部分要经过预先破碎，因为从矿山开采来的石灰石、砂岩、石膏、混合材料以及煤等原、燃料快度均较大，给运输、储存及粉磨带来一定的困难。从窑中煅烧得到的熟料，其中有些块度大的也要经过破碎，物料经过破碎后，其粒度减小，表面积增加，在一定程度上可提供烘干和粉磨的效率。近年来，随着窑、磨等设备单机生产能力大型化以及矿山开采技术发展，破碎流程和破碎设备也相应的有了较大发展，主要反映在以下几点：（1）破碎设备大型化大规模的破碎机，为提高破碎机的生产能力和放宽矿山开采度创造了条件。（2）破碎流程单段比破碎系统的段数，主要与破碎前后最大粒度之比（即破碎比）的大小有关。发展高效能、大破碎比的破碎机为实现单段破碎创造了条件。如果选用一种破碎机就能满足破碎比及产量的要求时，即可选用单段破碎，以简化生产流程。（3）破碎设备移动化发展移动式破碎机，如反锤式破碎机，其破碎比可达1:12左右。设备实际紧凑、质量轻，为移动创造了条件。移动式破碎机可随开采地段改变而移动，可节省能源和提高生产效率。（4）破碎设备多功能化目前破碎设备的发展，趋于多功能化，如反击式破碎机可以适应各种性能物料的破碎，既可以破碎坚硬的石灰石，也可以破碎粘、湿物料。又如烘干兼破碎的锤式破碎机，可利用窑尾废气余热在破碎含水分较高的粘湿物料的同时予以烘干。5.1.2生产班查表5-1得出石灰石破碎机的生产班制：每周工作6日，每日两班，每班小时，每天运行13小时。5.1.3（5-1）式中：Gh—主机要求小时产量（t/h）；GW—物料周平衡量（t/周）；H—主机每周运转小时数。5.1.4（5-2）式中：k—每年工作日数（日/年）；k2—每日工作班数（班/日）；k3—每班主机运转小时数（小时/班）。表5-1水泥厂主机每周运转小时数主机名称每日运转时间h/日每周运转时间h/周生产周制（日/周）生产班制石灰石破碎机6～712～1436～4272～8466每日一班，每班6～7小时每日两班，每班6～7小时生料磨221547窑241687煤磨222415416877水泥磨221547回转烘干机221547包装机6～712～146～712～1436～4272～8442～4984～986677每日一班，每班6～7小时每日两班，每班6～7小时每日一班，每班6～7小时每日两班，每班6～7小时24小时者，按每日三班，每班8小时计算；每日运转22小时者，按已扣除每班检修时间2小时。2．生产班制一栏中，每班6～7小时是指主机运转小时数，即已扣除每班检修1～2小时。5.1.5选型两种方案见表5-3表5-3方案选型型号名称转子工作直径最大进料出料粒度生产能力装机功率方案一DPC2022单段锤式破碎机Φ2018×2227<1000×1000×120090%≤25400-600800方案二PCD2724型反击式破碎机Φ2750<180025600-8001100由于石灰石破碎机的要求产量Gh，方案一和方案二的生产能力都满足生产要求，从生产能力和设备工艺流程的简化方面考虑，单锻锤式破碎机产量高，电耗低，结构简单，维修方便，可以破碎抗压强度不超过250MPa的各种物料，可以用于水泥厂破碎石灰石、砂岩等。单段锤式破碎机具有入料粒度大（最大1100mm）、破碎比大、排放块度小（排料中＜25mm可达到占90%以上）、易损件（锤头、篦条等）使用寿命长，机内设有排铁装置，转子可从外段取出的特点。所以选择方案一：DPC2022型单段锤式破碎机。表5-2水泥厂主机年利用率（以小数表示）主机名称年利用率生产周制日/周生产班制=1\*GB3①石灰石破碎机6每日一班，每班6～7小时6每日两班，每班6～7小时生料磨闭路开路77湿法窑7干法窑7机械立窑7煤磨=2\*GB3②7水泥磨闭路开路77回转烘干机7包装机6每日一班，每班6～7小时6每日两班，每班6～7小时7每日一班，每班6～7小时7每日两班，每班6～7小时=1\*GB3①生产班制一栏未说明的，均按每日三班，每班8小时考虑；每班6～7小时者，已扣除每班检修时间1～2小时。=2\*GB3②在窑标定台时产量较高的情况下，煤磨的利用率还可以提高，以免煤磨富余能力太大，造成浪费。5.1.6生产能力的标定根据破碎机的规格和性能，一般出料粒度小，生产能力低，DPC2022型单段锤式破碎机最大进料和出料都能满足要求，标定该机的台时产量时也要考虑到经验公式的计算结果和实际例子，参考海螺集团湖南临湘海螺水泥有限公司5000t/d熟料国产化示范生产线，运用锤式破碎机DPC2022，该机型生产能力达到600t/h，故标定该机的台时产量为600t/h。5.1.7计算主机的数量（5-3）式中：—主机台数；—要求主机小时产量（t/h）；Ghl—主机标定台时产量（t/h）。故选取1台。5.1.8核算主机的年利用率（）式中：η0—预定年利用率。结果符合表5-2的要求，故满足。5.2生料磨辊压机生料粉磨系统（1）辊压磨简介辊压机，又名挤压磨、辊压磨，是国际80年代中期发展起来的新型水泥节能粉磨设备，具有替代能耗高、效率低球磨机预粉磨系统，并且降低钢材消耗及噪声的功能，适用于新厂建设，也可用于老厂技术改造，使球磨机系统产量提高30—50%，经过挤压后的物料料饼中0.08mm细料占20—35%，小于2mm占65—85%，小颗粒的内部结构因受挤压而充满许多微小裂纹，易磨性大为改善。辊面采用热堆焊，耐磨层维修更为方便。辊压机是根据料床粉磨原理设计而成，其主要特征是：高压、满速、满料、料床粉碎。由于辊压机的高压负荷通过双辊直径传递到被粉磨的物料层，大部分能量被用于物料之间的相互挤压、，物料摩擦产生的声能、热能被转化为物料的变形能，使其变形、撕裂、粉碎，因此辊压机是能量利用率较高的设备。同时，辊压后的物料不仅粒度大幅度减小，邦德功指数也明显降低，从而大大改善了后续磨机的粉磨状况，使整个粉磨系统的单位电耗明显下降。辊压磨又称双辊磨，既可用于水泥，也可用于生料粉磨过程，其基本原理与双辊破碎机类似，是通过两个回转辊子将物料挤压粉碎的。辊压磨通常用于粗磨，以提高磨机产量并节省能耗。辊压磨双辊间的挤压力很大，最大挤压力达350～150MPa。在这种高压作用下，加上双辊间隙较小，使得通过辊压磨挤出的物料大部分呈薄饼状或条块状，物料被挤压成细小颗粒，有30%左右已经通过80μm筛孔；另一部分没有被粉碎的颗粒，也因为受高压而使物料颗粒内部产生大量微细裂缝，改善了物料易磨性。（2）辊压机的工作原理辊压机由两个相向同步转动的挤压辊组成，一个为固定辊，一个为活动辊。物料从两辊上方给入，被挤压辊连续带入辊间，受到50-100MPa的高压作用后，变成密实的料饼从机下排出。排出的料饼，除含有一定比例的细粒成品外，在非成品颗粒的内部，产生大量裂纹，在进一步粉碎过程中，可较大地降低粉磨能耗。（3）辊压机的主要特点=1\*GB3①在粉磨系统中装备辊压机，可使粉磨设备的生产能力得以充分发挥，一般可提高产量30%-40%，总能耗可降低20%-30%。=2\*GB3②结构紧凑、重量轻、体积小，对于相同生产能力要求的粉磨系统，装备辊压机可显著节省投资。=3\*GB3③结构简单、占用空间小，操作维修较方便。=4\*GB3④辊压机与其他粉磨设备相比，粉尘少，噪声低，工作环境有较大的改善。立式磨（1）立磨的工作原理电动机通过减速机带动磨盘转动，物料从下料口落到磨盘中央，在离心力的作用下向磨盘边缘移动并受到磨辊的碾压，粉碎后的物料从磨盘边缘溢出，同时被来自喷嘴环（风环）高速向上的热气流带至与立磨一体的高效选粉机内，粗粉经分离器分选后返回到磨盘上，重新粉磨；细粉则随气流出磨，在系统的收尘装置中收集下来，即为产品。没有被热气流带起的粗颗粒物料和意外进入的金属件从风环处沉落，又刮料板刮出后，经外循环的斗提机喂入磨内再次粉磨。（2）立磨的技术优势=1\*GB3①生产投资费用大幅降低。立磨系统工艺流程简单，布局紧凑，建筑面积小，占地面积约为球磨机系统的70%，建筑空间约为球磨系统的60%且可露天布置，直接降低了企业投资费用。且立磨本身有分离器，不需要另加选粉机和提升设备。出磨含尘气体可直接由袋式收尘器或电收尘器收集。=2\*GB3②生产效率高，节能环保。立磨采用料层粉磨原理粉磨物料，能耗低，粉磨系统的电耗比球磨机低20%~30%，而且随原料水分的增加，节电效果更加明显。立磨系统的能耗和球磨系统相比节约30%～40%。立磨在工作中没有球磨机中钢球相互碰撞、撞击衬板的金属撞击声，因此噪音小，比球磨机低20~25dB。另外，立磨采用全封闭系统，系统在负压下工作，无扬尘，环境清洁。=3\*GB3③物料烘干能力强。立磨采用热风输送物料，在粉磨水分较大的物料时可控制进风温度，使产品达到要求的最终水分。在立磨内可烘干—粉磨入磨水分高达15%~20%的物料。=4\*GB3④操作简便，维修方便。配备自动控制系统，可实现远程控制，操作简便；通过检修油缸，翻转动臂，可方便快捷更换辊套、衬板，减少企业停机损失。=5\*GB3⑤产品质量稳定易检测产品的化学成分稳定、颗粒级配均齐，有利于煅烧。物料在立磨内停留的时间仅2~3min，而在球磨机内则要15~20min。所以立磨产品的化学成分及细度可以很快被测定和校正。=6\*GB3⑥磨损小，利用率高。由于立磨运行中磨辊和磨盘没有金属间的直接接触，磨损小，单位产品金属消耗量一般为5~10g/t。提高磨机产量的措施（1）选择合理的设备及工艺流程。磨机的直径越大，筒体越长，产量越高，产品细度也越容易达到要求；衬板的表面形式、隔仓板的结构和安装位置、篦孔的有效断面应符合粉磨过程的要求，使各仓粉磨能力平衡；闭流较开流粉磨产品的颗粒均齐，产量高，电耗低。（2）制定合理的控制指标。粉磨产品越细，磨机产量越低；反之则越高。应根据本厂入磨物料性质，粉磨产品细度要求，粉磨流程综合平衡产量、质量、消耗之间的关系，制定合理的粉磨产品细度控制指标。（3）改变入磨物料的物理化学性能。减少入磨物料粒度；降低入磨物料温度；提高入磨物料易磨性；控制入磨物料水分。（4）~~0.7m/s。（5）选择合理的研磨体级配。根据消耗及时补充研磨体。（6）干法磨水冷却。有磨内喷水冷却和筒体外部淋水冷却两种形式。磨内喷水冷却应将水用压缩空气加以雾化。（7）采用球磨机负荷控制系统，保持入磨物料喂料均匀。（8）添加助磨剂。在不损害产品性能的前提下，加入助磨剂，可消除细粉的粘附和聚集现象，加速物料粉磨过程，提高粉磨效率。（9）对闭路粉磨系统，应提高选粉效率。将出磨细度、成品细度和回料细度控制在合理的范围，并与循环负荷率综合考察选粉效率。确定年利用率及生产班制（1）生产班制：根据表5-1确定生产班制为每周工作7日，每日三班，每天运行22小时，每周工作154小时。（2）主机要求小时产量式中：Gh—主机要求小时产量（t/h）；GW—物料周平衡量（t/周）；H—主机每周运转小时数。（3）预定年利用率式中：k—每年工作日数（日/年）；k2—每日工作班数（班/日）；k3—每班主机运转小时数（小时/班）。设备选型表5-4生料磨选型方案项目型号规格重量t入磨粒度允许水分%生产能力t/h方案一风扫磨2×200≤30<15320方案二原料立磨MPS5000B327≤100<12410-450原料立磨相比风扫磨具有流程简单，设备布置紧凑，占地少，噪音小，电耗低，设备运转力高的优点，而且辊式磨对含水量较高的物料有更好的粉磨兼烘干能力。所以选择方案二：原料立磨MPS5000B。标定主机台时产量根据MPS5000B原料立磨的性能特点以及生产要求，生产能力标定为430t/h计算主机台数式中：—主机台数，—要求主机小时产量（t/h），Ghl—主机标定台时产量（t/h）。故选取一台核算主机的年利用率（）式中：η0—预定年利用率；—要求主机小时产量（t/h）；Ghl—主机标定台时产量（t/h）。结果符合表5-2的要求，故满足要求。水泥磨简介水泥磨是水泥工业中耗电较多的一个工序。随着窑的大型化和窑外分解的发展，水泥粉磨系统也得到不断地改进和发展。水泥磨台时产量为300t/h以上的钢球磨，其规格已达到以上，电机功率达7000kw以上，新设计的大型磨机直径达到，电机功率达到12000kw。水泥粉磨系统分为开路和闭路两类。由于闭路粉磨有利于水泥质量，且技术经济效果较好，因此，闭路粉磨的钢球式磨机在水泥粉磨系统中应用比较广泛。丹麦在小钢段磨的基础上开发了康比丹磨，既能用于开路，也能用于闭路。立式磨也开始用于水泥粉磨。锯联邦德国研究，立式磨粉磨水泥电耗可较钢球磨降低37%。确定年利用率及生产班制（1）生产班制：根据表5-1确定生产班制为每周工作7日，每日三班，每天运行22小时，每周工作154小时。（2）主机要求小时产量式中：Gh—主机要求小时产量（t/h）；GW—物料周平衡量（t/周）；H—主机每周运转小时数。（3）预定年利用率式中：k—每年工作日数（日/年）；k2—每日工作班数（班/日）；k3—每班主机运转小时数（小时/班）。5.3.3采用“辊压机+球磨”系统方案.因为这种流程与传统球磨相比，可节省水泥单位电耗近30%，还能确保水泥质量，结合要求的生产能力选择如下：辊压机型号为：CLF170－100，选用1台.规格为通过量为458—623t/h；球磨选用规格为：Ф×粉磨能力为160t/h，选用台数为2台。标定主机台时产量根据“辊压机+球磨”系统的性能特点以及生产要求，生产能力标定为160t/h计算主机台数式中：—主机台数；—要求主机小时产量（t/h）；Ghl—主机标定台时产量（t/h）。故选取两台。5.2.6（）式中：η0—预定年利用率；—要求主机小时产量（t/h）；Ghl—主机标定台时产量（t/h）。结果符合表5-2的要求，故满足要求。磨煤机，有立式磨粉机、高压悬辊磨、中速微粉磨、超压梯形磨、雷蒙磨等型号，磨煤机是将煤块破碎并磨成煤粉的机械，它是煤粉炉的重要辅助设备。磨煤过程是煤被破碎及其表面积不断增加的过程。要增加新的表面积，必须克服固体分子间的结合力，因而需消耗能量。煤在磨煤机中被磨制成煤粉，主要是通过压碎、击碎和研碎三种方式进行。其中压碎过程消耗的能量最省。研碎过程最费能量。各种磨煤机在制粉过程中都兼有上述的两种或三种方式，但以何种为主则视磨煤机的类型而定。磨煤机的型式很多，按摩煤工作部件的转速可分为三种类型，即低速磨煤机、中速磨煤机和高速磨煤机。低速磨煤机主要为滚筒式钢球磨煤机，一般简称钢球磨或球磨机。它是一个转动的圆柱形或两端为锥形的滚筒，滚筒内装有钢球。滚筒的转速为15～25转/分。工作时筒内的钢球不断地撞击和挤压煤块，将煤块磨制成煤粉。然后由通入滚筒内的热风将煤烘干并将煤粉送出，经分离器分离后，一定粒度的煤粉被送入煤粉仓或直接送入煤粉燃烧器。钢球磨笨重庞大、电耗高、噪声大；但对煤种的适应范围广，运行可靠，特别适宜于磨制硬质无烟煤。中速磨煤机转速为50～300转/分，种类较多。常见的有平盘磨、碗式磨、E型磨和辊式磨。它们的共同特点是碾磨部件由两组相对运动的碾磨体构成。煤块在这两组碾磨体表面之间受到挤压、碾磨而被粉碎。同时，通入磨煤机的热风将煤烘干，并将煤粉送到碾磨区上部的分离器中。经分离后，一定粒度的煤粉随气流带出磨外，粗颗粒的煤粉反回碾磨区重磨。中速磨煤机具有设备紧凑、占地小、电耗省（约为钢球磨煤机的50～75%）、噪声小、运行控制比较轻便灵敏等显著优点；但结构和制造较复杂，维修费用较大，而且不适宜磨制较硬的煤。在大容量燃煤锅炉中碗式中速磨用得较多。高速磨煤机转速为500～1500转/分，主要由高速转子和磨壳组成。常见的有风扇磨和锤击磨等。在风扇磨中煤块受到高速转子的高速冲击与磨壳碰撞，以及煤块之间互相撞击而被磨碎。这种磨煤机与煤粉分离器组成一个整体，结构简单，紧凑，初投资省，特别适用于磨制高水分褐煤和挥发分高、容易磨制的烟煤。风扇磨由于磨损大，连续运行时间较其他磨煤机都短，不适于磨制硬质煤种。磨煤机用途和使用范围球磨机是物料被破碎之后，再进行粉碎的关键设备。球磨机广泛应用于水泥，硅酸盐制品，新型建筑磨煤机材料、耐火材料、化肥、黑色与有色金属选矿以及玻璃陶瓷等生产行业，对各种矿石和其它可磨性物料进行干式或湿式粉磨。球磨机工作原理物料由进料装置经入料中空轴螺旋均匀地进入磨机第一仓，该仓内有阶梯衬板或波纹衬板，内装不同规格钢球，筒体转动产生离心力将钢球带到一定高度后落下，对物料产生重击和研磨作用。物料在第一仓达到粗磨后，经单层隔仓板进入第二仓，该仓内镶有平衬板，内有钢球，将物料进一步研磨。粉状物通过卸料箅板排出，完成粉磨作业。磨煤机的保养及其维修（1）磨煤机的保养：保养是每天必须做的工作，这样才不会在以后出现大的问题，保养工作要坚持经常，每次停机后，要检查机械各部螺栓有无松动，松动须坚固，查视主机前后轴承室润滑油量，并按时补注，轴承室以注轴向端盖油咀注入锂基润滑油。（2）磨煤机的维修：=1\*GB3①检查主机前后轴承室轴承润滑状况，如油脂积垢，要清洗干净，要更新润滑脂，看其轴承磨损状况，看其是否需要更换；=2\*GB3②检查及其外部螺栓并坚固；=3\*GB3③打开主机，检查击煤锤磨损状况，若严重需要更新新件；=4\*GB3④检查粉碎部位各部衬板与机体固定螺栓有无松动，松动要坚固，衬板磨损严重要更换新件；=5\*GB3⑤检查风扇叶片连接螺栓，有无松动，叶子是否磨损严重，如有发生松动应坚固或是更换；=6\*GB3⑥检查燃烧炉内部清除积垢，修补炉衬。球磨机结构特点球磨机由给料部、出料部、回转部、传动部（减速机，小传动齿轮，电机，电控）等主要部分组成。中空轴采用铸钢件，内衬可拆换，回转大齿轮采用铸件滚齿加工，筒体内镶有耐磨衬板，具有良好的耐磨性。本机运转平稳，工作可靠。根据物料及排矿方式，可选择干式球磨机和湿式格子型球磨机。确定年利用率及生产班制（1）生产班制：根据表5-1确定生产班制为每周工作7日，每日三班，每天运行22小时，每周工作154小时。（2）主机要求小时产量式中：Gh—主机要求小时产量（t/h）；GW—物料周平衡量（t/周）；H—主机每周运转小时数。（3）预定年利用率式中：k—每年工作日数（日/年）；k2—每日工作班数（班/日）；k3—每班主机运转小时数（小时/班）。5.4.6表5-5煤磨选型方案项目生产能力烘干水分产品细度装机容量占地面积MFB3873+35风扫煤磨42<10400较高大ZGM113G立磨4015~20450较低小以上两种方案，风扫煤磨基建投资高，系统比较复杂，煤粉易于在系统内积存，有发生爆炸的危险；立磨相对来说具有以下几个优点：（1）生产投资费用大幅降低。立磨系统工艺流程简单，布局紧凑，建筑面积小，可露天布置，直接降低了企业投资费用。且立磨本身有分离器，不需要另加选粉机和提升设备。出磨含尘气体可直接由袋式收尘器或电收尘器收集。（2）生产效率高，节能环保。立磨采用料层粉磨原理粉磨物料，能耗低，而且随原料水分的增加，节电效果更加明显。另外，立磨采用全封闭系统，系统在负压下工作，无扬尘，环境清洁。（3）物料烘干能力强。立磨采用热风输送物料，在粉磨水分较大的物料时可控制进风温度，使产品达到要求的最终水分。在立磨内可烘干—粉磨入磨水分高达15%~20%的物料。（4）操作简便，维修方便。配备自动控制系统，可实现远程控制，操作简便；通过检修油缸，翻转动臂，可方便快捷更换辊套、衬板，减少企业停机损失。（5）产品质量稳定易检测产品的化学成分稳定、颗粒级配均齐，有利于煅烧。（6）磨损小，利用率高。由于立磨运行中磨辊和磨盘没有金属间的直接接触，磨损小，单位产品金属消耗量一般为5~10g/t。所以选择方案二：ZGM113G立磨。5.4ZGM113G立磨的生产能力达到了40t/h，而生产所要求的产量仅为30.2t/h，故结合立磨性能特点以及生产要求，生产能力标定为40t/h。5.4（5-4）式中：—主机台数；—要求主机小时产量（t/h）；Ghl—主机标定台时产量（t/h）。故选取一台。5.4（）式中：η0—预定年利用率；—要求主机小时产量（t/h）；Ghl—主机标定台时产量（t/h）。结果符合表5-2的要求，故满足要求。烘干设备用途主要用于选矿、建材、冶金、化工等部门烘干一定湿度或粒度的物料。回转烘干机对物料的适应性强，可以烘干各种物料，且设备操作简单可靠，故得到普遍采用。工业烘干机的特点（1）采用自动控制装置，只需通过控制面板调节好时间，即可自动完成整个烘干过程。（2）转筒采用优质不锈钢制作，筒体美观光滑，经久耐用，绝无划伤织物现象。（3）大开门设计，方便门180度自由打开，提取衣物更容易。（4）采用三角胶带传动，运转平稳、噪声低、安全可靠。5.5.3（1）简便设计，占地面积小（2）坚固抛光不锈钢内笼，不损伤物料（3）高效率循环排气及内笼转动保证烘干快速均匀（4）优质热交换器及定时控制正反转，进一步提高烘干及摇粒质量（5）工作门设有玻璃检视窗，配备安全装置，确保操作安全可靠（6）全不锈钢外壳，美观耐用。5.5.4烘干机主要有：回转烘干机、转筒烘干机、工业烘干机目前，很多烘干需要采用回转烘干机，如煤泥烘干、酒糟烘干、牧草烘干、矿砂烘干、石英砂烘干、黄砂烘干、铸砂烘干、碳酸钙烘干等等。上述烘干最常见的采用单筒式转筒烘干机（单筒式，相对于多层套筒转筒烘干机而言），在实际使用中，发现这些单筒式烘干机普遍能耗较高，相比较流化床、沸腾床干燥而言，但它又比流化床、沸腾床易控制，易操作。且不易受风力太大的影响。（流化床、沸腾床干燥容易受风力影响，往往当布袋除尘、水膜除尘等阻力发生变化时，会使流化床、沸腾床性能变差，严重时不能使用，而转筒烘干机，则影响没这么大。一句话，转筒烘干机比较好使用，对工人要求不高。所以在很多场所，还是使用很多。但高耗能又使用户头疼，毕竟是每天白花花的银子，在无形中就浪费掉。如何使转筒烘干机又好使，又节能，江苏靖江万泰机械制造公司通过近几十年的不断努力，引时消化国外先进转筒干燥技术，并在实际生产中不断改进，设计制造了多层套筒式转筒烘干机，它使得回转烘干机又焕发勃勃生机。所谓多层套筒式转筒烘干机，与常规转筒烘干机相比，一个只有一圆筒，一个是多个圆筒套在一起，物料从内筒，再到中筒，再到外筒。同样是烘干机，如果长度一样，多层（以三层为例）与单筒式相比，烘干行程增加了三倍。也就是说，多层烘干机与单筒相比，占地面积只有单筒的三分之一。再者由于，三个圆筒自身构成保温烘干系统，即内筒表面散发的热量可以对中筒烘干，这几个方面一结合，能耗自然会大大降低。以烘干石英砂为例，多层套筒式石英砂与单筒式转筒式烘干机相比，加热方式（均为热风式），其他条件相同，多层套筒式石英砂烘干机烘干出每吨砂，耗煤为8公斤，而单筒式烘干出每吨砂需要12公斤之多。以黄砂烘干为例，多层套筒式烘干机烘干1吨砂只需要5元左右，而单筒式烘干机需要10元以上。从热风温度上，也可以看出来，进风温度一样的情况下，单筒的烘干机的尾气温度需要85度以上，才能使砂烘干，而多层转筒只需要60度左右。针对高水分物料，如豆渣烘干、酒糟烘干、牧草烘干等，多层套筒节能更为明显，其烘干费用更为节省。烘干设备安装（1）当烘干设备由生产厂家运输到你的洗衣房内时您首先要对烘干设备进行常规的检查，检查其是否您购买的哪款机械及在运送过程中是否出现损坏、无法使用等问题，出现问题应立即拍照及与生产厂家进行联系。（2）烘干设备前您应确定烘干设备安装位置，烘干设备安装位置选择应考虑运输通道、原料周转、进水、进汽及下水管道的位置，这里雄星洗涤设备提醒您烘干设备应安装在与脱水机、烘干机等设备一起，减少这些设备之间的距离，防止因为位置的选择不当而造成后续的种种麻烦。（3）烘干设备属于一款体积较大、重量较重的洗衣设备之一，所以机器应安装在坚实的地基上，同时需保持水平，防止因为选址的当及安装位置地基不平而引起设备工作时出现较大震动，从而影响洗涤效率及烘干设备的使用寿命。（4）参照烘干设备使用说明书，按照说明书中的相关内容找到烘干设备电气控制柜柜门，按接线柱上标注接入380V三相电源线和零线(这里需要提醒的是：烘干设备的用电必须为380V，禁止接入低电压或高电压)。（5）参照烘干设备体标签说明相应接入进水管道和蒸汽管道，如不具备蒸汽条件，可将进汽口堵塞。如果使用蒸汽加热功能，请在机器外蒸汽主管道的明显处安装压力指示装置及安全装置。5.5（1）生产班制：根据表5-1确定生产班制为每周工作7日，每日三班，每天运行22小时，每周工作154小时。（2）主机要求小时产量式中：Gh—主机要求小时产量（t/h）；GW—物料周平衡量（t/周）；H—主机每周运转小时数。（3）根据生产要求，选择可以达到日产熟料5000t的×82m的回转窑。包装机分类包装机器的种类繁多，分类方法很多。从不同的观点出发可有多种，按产品状态分，有液体、块状、散粒体包装机；按包装作用分，有内包装、外包包装机；按包装行业分，有食品、日用化工、纺织品等包装机；按包装工位分，有单工位、多工位包装机；按自动化程度分，有半自动、全自动包装机等。包装机器的分类方法还有许多，各种分类方法各有其特点及适用范围，但均有其局限性。从国际上包装机械总的情况来看，比较科学的分类方法是按其主要功能进行分类，它能抓住事物的本质。主要分类如下：（1）充填机。充填机是将精确数量的包装品装入到各种容器内的包装机。其主要种类有：①容积式充填机。包括量杯式、插管式、柱塞式、料位式、螺杆式、定时式充填机；②称重式充填机。包括间歇称重式、连续称重式、称重—离心等分式等充填机；③计数式充填机。包括单件计数式、多件计数式充填机。（2）封口机。封口机是将充填有包装物的容器进行封口的机械，其主要种类有：①无封口材料封口机。包括热压式、冷压式、熔焊式、插合式、折叠式等封口机。②有封口材料封口机。包括旋合式、滚纹式、卷边式、压合式等封口机。③有辅助封口材料封口机。包括胶带式、粘结式、钉合式、结扎式、缝合式等封口机。（3）裹包机。裹包机是用柔性的包装材料，全部或部分地将包装物裹包起来的包装机。其主要种类有：①全裹式裹包机。包括扭结式、覆盖式、贴体式、接缝式等裹机。②半裹式裹包机。包括折叠式、收缩式、拉伸式、缠绕式等裹机。（4）多功能包装机。这类包装机具有两种或两种以上的功能。其主要种类有：全自动枕式包装机①充填封口机。它具有充填、封口两种功能。②成型充填封口机。它具有成型、充填、封口三种功能。成型的种类有袋成型、瓶成型、箱盒成型、泡罩成型、熔融成型等。③定型充填封口机。它具有定型、充填、封口功能。定型方式④双面封箱机。它能同时封上盖和下底两个面。封箱时，箱子可侧放或立放。确定年利用率及生产班制（1）生产班制：根据表5-1确定生产班制为每周工作7日，每日两班，每天运行13小时，每周工作78小时。（2）主机要求小时产量式中：Gh—主机要求小时产量（t/h）；GW—物料周平衡量（t/周）；H—主机每周运转小时数。（3）预定年利用率式中：k—每年工作日数（日/年）；k2—每日工作班数（班/日）；k3—每班主机运转小时数（小时/班）。5.6.3目前水泥包装机可分为两大类，一类是固定式包装机，一类是回转式包装机固定式包装机有単嘴，二嘴，四嘴，其包装能力分别为15-20、30、60t/h，这类包装机劳动条件差，粉尘浓度大，包装能力低。我国回转式包装机有6、10、14嘴等数种，其包装能力分别为40-53，85，96t/h而且回转包装机产量高，操作简便，自动插袋和装运，计量精确和密封无尘等。所以选择回转式包装机，回转式八嘴包装机的规格是8RSE装机容量33.75KW，生产能力100t/h标定主机台时产量回转式8嘴包装机生产能力达到100t/h，故故结合立磨性能特点以及生产要求，生产能力标定为110t/h。计算主机台数式中：—主机台数；—要求主机小时产量（t/h）；Ghl—主机标定台时产量（t/h）。故选取五台。核算主机的年利用率（）式中：η0—预定年利用率；—要求主机小时产量（t/h）；Ghl—主机标定台时产量（t/h）。结果符合表5-2的要求，故满足【9】【10】【11】。全厂主机设备见表5-6表5-6主机平衡表项目设备数量/台设备规格型号产量/t/h石灰石破碎机1DPC2022400-600生料磨1MPS5000B400回转窑1Φ5.4×825000分解炉1CDC分解炉煤磨（立磨）1ZGM113G40水泥磨2Φ4.2×160水泥包装机58RSE100全厂的生产能力平衡见5-7表5-7主机生产能力平衡表主机名称周平衡量/t/w主机每周运转小时数/h要求主机小时产量/t/h石灰石破碎机3901378500.2生料磨55649154水泥磨40388154煤磨465415430.2窑154包装机4038891第六章烧成窑尾的主要参数窑的规格根据第四章窑尺寸标定D=Di+2δ=5.11+2×0.15=取整数则窑规格：Φ×82窑的产量国内一些5000t/d生产线台时产量见表6-1表6-1一些厂家5000t/d生产线台时产量厂名池州海螺铜陵海螺华新水泥厂黄河同力设计产量（t/d）5000500050005000平均窑台时（t/h）标定窑台时（t/h）根据我国目前水泥生产情况，标定窑台时产量G=t/h。回转窑的长径比L/D窑的发热能力及热负荷的计算（1）窑的发热能力（6-1）式中：Qyr—窑的发热能力，kJ/h；ky—窑用煤占总用煤量的比例；Myr—生产1kg熟料所需要煤量，kgG—窑的台时产量，t/h；QyDW—煤的应用基低位热值，kJ/kg。（2）燃烧带断面热力强度的计算（6-2）式中：Qyr—窑的小时发热量，kJ/h；Di—回转窑的有效内径，m。qA==窑体单位截面积、单位容积产量的确定（1）窑体单位面积产量计算[6]：（6-3）式中：G—回转窑的日产量，t/h；Di—回转窑的有效内径，m。=（2）窑的单位容积产量的计算：（6-4）式中：G—窑的熟料日产量，t/d；L—窑体的长度，m。烧成带标况下的风速（1）每千克煤燃烧所需要理论空气量（6-5）（6-6）（2）烧成带标况下的风速（6-7）式中：—每千克煤燃烧生成烟气量