水泥生产生料制备车间工艺设计本科毕业设计

本科毕业设计（论文）5000吨/日水泥熟料水泥厂生料制备车间工艺设计学院名称材料科学与工程学院专业名称材料科学与工程学生姓名学号指导教师二〇一四年六月绪论生料粉磨是水泥生产的重要工序，为熟料煅烧提供性能优良的生料，随着新型干法水泥生产的发展，为了提高粉磨效率，节约能源，提高经济效益，粉磨设备在大型化的同时，也得到了不断的改进和发展[3]。干法生料粉磨系统主要有开路管磨、闭路管磨和闭路烘干磨三种形式。开路管磨在粉磨过程之中不进行烘干，因此对入磨物料的水分要求比较严格，必须把含水分较高的物料预先进行烘干后再入磨粉磨。烘干磨则同时进行烘干和粉磨，烘干热源可利用悬浮预热窑、预分解窑或篦式冷却机的废气，烘干平均水分6%-8%的原料，故目前得到了广泛的应用，而分别进行烘干、粉磨的流程已很少采用。烘干粉磨系统有：风扫磨系统、尾卸提升循环磨系统、中卸提升循环磨系统、辊压机粉磨系统和立磨系统[4]。对于风扫磨、尾卸提升循环磨、中卸提升循环磨是不同规模能力的球磨系统，这种磨机结构简单，容易管理和维护，对管理人员的技术水平要求也不高。其缺点是动力消耗较大，尤其当用于处理含水较少而又易磨的物料时，由于风扫和提升物料所需的气体量大于烘干物料所需的热风量，则更不经济。单机规模也停留在当时的水平未再扩大，为此逐步让位与立磨。立磨粉磨效率高、烘干能力强、产品的化学成分稳定；颗粒级配均匀，有利于煅烧；工艺流程简单、建筑面积及占用空间小；噪音低、扬尘少、操作环境清洁；磨损小，利用率高。中国水泥工业于20实际50年代初期即开始采用立磨制备煤粉；70年代末期开始研制立磨用于生料制备。近年来，新开发的立磨外循环粉磨系统不仅可以减少磨机风量，降低电耗，更适合于磨制硬质或易磨性差别较大的物料。因此，被广泛作为生料粉磨系统。辊压机粉磨系统的特点：其粉磨效率高，电耗低，增产节能，噪音低，体积小，质量轻，占地面积小，容易安装。但辊压机粉磨系统较立磨系统比较，辊压机在生料粉磨中的应用还处于初级阶段，可靠性达不到立磨水平，而立磨粉磨系统随着窑外分解窑的发展得到迅速发展[5]。通过比较分析，本设计采用立磨粉磨系统。具体的工艺方案为：生料粉磨系统为一台HRM4800立磨组成外循环粉磨系统，采用窑尾废气作为磨机烘干热源。系统工作原理：来自原料调配库的配合料通过锁风阀喂入立磨，碾压粉碎后的细料由风环处至下而上的高速热风带走，一部分不合格的细料在磨腔内落入磨盘继续粉磨，其余细料经设在磨机顶部的选粉机分选，不合格的细粉返回磨内继续粉磨，细度合格的细粉随气体排出磨外由旋风分离器收集后送往生料均化库储存及均化，出磨废气一部分循环入磨，其余废气经窑尾除尘器净化后排放；而粗料从吐渣口卸出，由皮带机和斗式提升机喂入磨内继续粉磨。第1章原料与燃料1.1原料的质量要求1.1.1水泥原料原料的成分和性能直接影响配料、粉磨、煅烧和熟料的质量，最终也影响水泥的质量。生产硅酸盐水泥的主要原料是石灰质原料（主要提供氧化钙）和粘土质原料（主要提供氧化硅和氧化铝，也提供部分氧化铁）。我国粘土原料及煤灰中一般含氧化铝较高，而含氧化铁不足，因此需要加入铁质校正原料。当粘土中氧化硅或氧化铝含量偏低时，可加入硅质或铝质校正原料。水泥的原料应满足以下工艺要求：（1）化学成分必须满足配料的要求，以能制得成分合适的熟料，否则会使配料困难，甚至无法配料。（2）有害杂质的含量应尽量少，以利于工艺操作和水泥的质量。（3）应有良好的工艺性能，如易磨性、易烧性、热稳定性、易混合性等。1、石灰质原料凡以碳酸钙为主要成分的原料都叫石灰质原料，是水泥生产中用量最大的一种原料，一般生产1吨熟料约需1.2~1.3吨左右的石灰质干原料。在本此设计中所使用的石灰石化学分析结果见表1-1：表1-1石灰石化学成分（%）名称lossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3R2O石灰石44.160.691.260.1253.010.40—0.30本设计采用的石灰石各项指标都达到了一级品（CaO>48%,MgO＜2.5%，R2＜1.0%）的要求，所以该石灰石属于生产水泥的优质原料。已知该矿山在厂区北方，距厂5公里，储量7000万吨，远期储量2亿吨，矿石成分稳定性好，交通方便。2、粘土质原料设计选用储量丰富的粘土做粘土质原料，矿山位于厂区西北方，距厂3公里。粘土质原料是含碱和碱土的铝硅酸盐，主要化学成分是SiO2，其次Al2O3，还有Fe2O3，一般生产1吨熟料用0.3~0.4吨粘土质原料。本设计采用的粘土质原料化学成分分析如下表1-2：表1-2粘土化学成分（%）名称lossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3R2O粘土6.3369.8212.197.952.351.29——3、校正原料我国的粘土原料以及煤灰分中一般含氧化铝较高，而氧化铁不足，结合我国的实际情况为了满足煅烧的要求，需要加入铁质校正原料，本设计中加入的铁质校正原料为铁粉；铁粉的具体化学成分如下表1-3：表1-3铁粉化学成分（%）名称lossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3R2O铁粉1.6018.634.5467.755.022.18——1.1.2矿渣混合材及石膏1、混合材本设计主要生产42.5等级的矿渣水泥，所以加入适量的矿渣混合材，提高水泥早期强度从而提高了水泥质量，减小了成本投入，为企业带来显著的经济效益。本设计所使用的矿渣化学成分分析如下表1-4：表1-4矿渣化学成分（%）名称lossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3R2O矿渣—38.2710.311.2343.053.290.41—2、石膏本此设计所使用的石膏化学成分分析如下：表1-5石膏化学成分（%）名称lossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3R2O石膏23.22—1.170.7734.190.2739.66—1.2燃料的质量要求我国水泥工业主要使用煤作为燃料。燃料品质既影响煅烧过程又影响熟料质量，发热量高的优质燃料，其火焰温度高，熟料KH值可高些，若燃料质量差，灰分含量多，热值过低，会降低与分解窑的生产效率，同时容易造成燃料燃烧不完全，预热分解系统粘结堵塞，降低熟料质量。低品位煤除了火焰温度低外，还会因煤灰的沉落不均匀，对熟料质量影响极大。对回转窑来说，采用的煤的发热量高，挥发分低，则因挥发分低，火焰黑火头长，燃烧部分短，热力集中，熟料易结大块，游离氧化钙增加，耐火砖寿命缩短。水泥工业用煤的质量要求如下：（1）热值：对燃煤的热值希望越高越好，可有效地提高发热能力和煅烧温度。热值较低的煤使煅烧熟料的单位热耗增加，同时窑的单位产量降低。因此对于预分解窑一般要求煤的低位发热量大于21000kJ/kg煤。本设计用煤热质为22029kJ/kg煤。（2）挥发分：煤的固定碳和挥发分是可燃成分，挥发分低的煤不易着火，窑内会出现较长的黑火头，高温带比较集中。综合考虑燃料成本和技术条件，本设计中的使用的是褐煤，其挥发分相对较高。（3）灰分：煤的灰分是水泥工业用煤的主要指标之一。如果灰分过高将导致煤的着火点后移，辐射传热效率下降；导致熟料颗粒的成分不均匀，从而影响窑热工制度的稳定和窑熟料产、质量的提高。在新型干法中，煤灰分过高，热值过低，不仅会降低预分解窑生产效率，同时造成燃料不完全燃烧，预分解系统黏结堵塞，降低熟料质量。一般要小于25%-30%。（4）水分：水分是影响煤粉制备和燃烧的不利因素之一。对于燃烧，水分越高，煤粉滞后起燃越严重，相应的热耗增大。对于粉磨，则由于流动性变差，使其运输、喂料不畅，粉磨困难，相应的煤磨的产量降低，电耗也会增加。生产中对煤粉的水分应控制在1%-1.5%。（5）煤粉的细度：煤粉的细度直接影响火焰的长度及形状。国内生产、设计采用的煤粉细度，通常80μm筛余为8-10%，煤粉越细比表面积越大，在空气中与氧气接触的机会越多，燃烧速度快，燃烧越完全，单位时间放出的热量越多，可以提高窑内火焰的温度；煤粉太粗时，黑火头长，难着火，燃烧速度慢，火力不集中，烧成温度低，太粗时也会造成煤灰的不均匀掺入。这些因素都会使熟料质量降低，窑内热工制度不稳定，操作困难。但是当煤粉太细时，其自燃的几率也增大[6]。本次设计所使用的煤是烟煤，其元素分析和工业分析结果如下表1-6：表1-6煤（褐煤）的工业分析（％）名称WyAyVyCyQyDW（kJ/kg.coal）煤3.3213.9245.7437.0222029第2章配料计算与物料平衡计算2.1配料计算水泥的质量和性能取决于熟料的矿物组成，而熟料的矿物组成取决于熟料的成分，熟料的成分又与生料的成分密切相关。因此，适合的生料成分是水泥生产的关键。通常一宗天然生料成分很难满足需要，必须将各种原料按一定比例进行混合，才能满足煅烧生料成分的要求。因此配料是工艺设计的依据，是正常生产的保障，更是保证熟料质量的前提。2.1.1率值的定义率值即组成水泥熟料的各氧化物之间的比例。因为水泥熟料是有两种或两种以上的氧化物化合而成，因此在水泥生产中，控制个氧化物之间的比例，比单独控制各氧化物的含量更能反映出对熟料矿物组成和性能的影响。2.1.2率值的确定率值的选择是否合理直接关系到熟料煅烧质量。根据预分解窑的发展多年的探索，经验表明：高硅酸率，高铝氧率，中饱和比比较好。影响选择熟料组成的伊苏很多，一个合理的配料方案既要考虑熟料质量，又要考虑物料的易烧性；既要考虑各率值或矿物组成的绝对值，又要考虑它们之间的相互关系。查阅资料，对于新型干法水泥生工艺，水泥熟料率值大致为：KH=0.88～0.91，SM=2.4～2.7，IM=1.4～1.8。故根据生产实践和设计工艺条件确定熟料的率值：KH=0.90±0.02SM=2.55±0.1IM=1.6±0.1。2.1.3熟料热耗的确定表2-1一些水泥厂5000t/d窑型及热耗厂名窑型生产能力（t/d）热耗（kJ/kg）辽宁工源水泥（集团）有限责任公司Φ4.8×72m50002968.9海螺集团安徽铜陵海螺水泥有限公司Φ4.8×72m5000≤2970湖南11海螺水泥有限公司Φ4×72m50003100由上表，以及综合考虑，随着新型干法水泥煅烧技术的不断提高，熟料的热耗不断降低，单位熟料热耗依国内新型干法厂现状，熟料热耗可取3000KJ/kg熟料。2.1.4煤灰掺入量新型干法水泥生产中，煤灰掺入量按100%计算。 （2-1）式中：S——煤灰掺入量，以熟料百分数表示（100%）——煤的应用基低热值（kJ/kg煤）——煤的应用基灰分含量（%）——熟料烧成热耗（kJ/kg熟料）R——煤灰沉落度（%），当窑后有电收尘且窑灰入窑时取100%2.1.5计算干原料配合比采用尝试误差法进行配料。为了获得较高的熟料强度，良好的物料易烧以及易于控制生产，选择适宜的三率值是非常必要的。由于其牵涉到非线性方程的求解，用手工计算需反复试凑，难以达到结果最优，而各种简化计算方法不容易掌握，采用办公软件EXCEL做配料计算，可直接通过表格计算求解，几秒钟就可算得最优解，操作简便，结果准确，见表2-2：表2-2干原料及煤灰化学分析名称lossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3R2O配比(%)石灰石35.630.561.020.142.770.32—0.2480.690粘土1.1612.772.231.450.430.24——18.291铁粉0.020.190.050.690.050.02——1.019生料36.8113.523.292.2443.250.58—0.24—灼烧生料—21.395.213.5568.450.92—0.38—注1：各原料带入生料各种成分的量=原料化学成分中各氧化物含量原料配合比。注2：灼烧生料=生料中各氧化物含量。2.1.6计算熟料成分依据煤灰掺入量计算公式得到煤灰掺入量，进而得到灼烧生料配合比，如表2-3所示。表2-3熟料化学成分名称配合比SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3R2O灼烧生料98.121.395.213.5568.450.9200.38煤灰1.90.960.550.040熟料10022.355.753.7268.560.970.040.38注：熟料成分=灼烧生料中氧化物含量+煤灰中相应氧化物含量煤灰掺入量。2.1.7计算熟料率值 （2-2） （2-3） （2-4）即：表2-4熟料的率值率值目标率值计算率值偏差KH0.920.920S2.302.360.06P1.551.5502.1.8计算湿原料配比各湿物料的配比为：表2-5湿物料的百分比湿物料名称含水率(%)湿原料配比(%)干原料配比(%)石灰石181.50580.32423粘土318.85718.58382铁粉81.1081.0919注：湿原料配比=2.2物料平衡计算2.2.1石膏的掺量概述适当加入石膏，是生产水泥的重要措施之一，这可保证在水泥硬化之前形成足够的钙矾石.石膏作为水泥的缓凝剂，用于调节水泥似的凝结时间，也可以增加水泥的强度，特别对矿渣水泥作用更明显。石膏也可作矿化剂用于熟料煅烧，对提高熟料产量和质量有明显的效果[7]。技术要求GB/T5483《石膏和硬石膏》国家标准中规定的技术要求是：（1）附着水：产品附着水不得超过4%（m/m）。（2）块度尺寸：产品的块度不大于400mm。如有特殊要求，由供需双方商定。（3）分级：各类产品按其品位分级，并应符合表2-6的要求。表2-6各类产品的分级产品名称石膏（G）混合石膏（M）品位%（m/m）CaSO4·2H2OCaSO4·2H2O+CaSO4[且（质量比）]特级≥95≥95一级≥85二级≥75三级≥65四级≥5确定石膏的含量根据国家标准GB175-2007规定和查阅相关资料，普通硅酸盐水泥SO3含量可取2.7%。则普通硅酸盐水泥石膏掺量为矿渣硅酸盐水泥中的SO3含量一般波动在3%—4%。此处取SO3含量为3.0%，则矿渣硅酸盐水泥石膏掺量为2.2.2混合材的掺量概述水泥混合材可分为两类：即活性混合材与非活性混合材所谓活性混合材，是指在这类材料中均含有一定的活性组分，这些活性组分在常温有水的情况下，能与氢氧化钙作用生成具有胶凝性的稳定化合物。生产通过水泥时，国家标准规定的活性混合材料主要有以下三类：（1）粒化高炉矿渣（GB/T203），粒化高炉矿渣粉（GB/T18046）：主要化学成分为CaO、SiO2和Al2O3

，具有潜在水硬性。（2）粉煤灰（GB/T1596）：主要化学成分为SiO2和Al2O3

，具有火山灰性。（3）火山灰质混合材（GB/T2847）：主要化学成分为

SiO2和Al2O3

，具有火山灰性，有天然和人工两种。天然

：

火山灰、凝灰岩、浮石等人工

：煤矸石渣、烧页岩、烧粘土等。相反，凡不含或只含很少量活性组分的材料称为非活性混合材料，如其活性指标不符合以上技术标准要求的粉煤灰、火山灰质混合材料和粒化高炉矿渣等及石灰石和砂岩。确定混合材的掺量国家标准（GB175—2007）对水泥混合材加入量有明确的规定：在普通硅酸盐水泥中，活性混合材掺入量15％以下或非活性混合材料掺入量10％以下；在矿渣硅酸盐水泥中，矿渣加入量在20%—70%内。综合考虑混合材活性、熟料标号和水泥标号等问题，确定普通硅酸盐水泥混合材掺量为10%，矿渣硅酸水泥矿渣掺入量为45%。2.2.3物料平衡计算物料平衡计算是计算从原料进厂到成品出厂各个生产环节需要处理的物料量，包括所有原料、燃料、半成品、成品的量，并表达为小时、日、年需要量，作为确定工厂各种物料需要量、运输量、工艺设备选型和计算存储设施容量依据。本设计采用年平衡法计算。所需数据窑的熟料小时产量：5488.8t/h窑的台数：1台窑的年利用率：85%生料中各原料配合比，%物料天然水分，%石膏掺入量：7.6%混合材掺入量，%各物料生产损失：水泥损失4%，生料损失4%，石膏生产损失1.5%，混合材生产损失1.8%，煤的生产损失1.2%，熟料烧成热耗，熟料物料烘干热耗，水。燃料发热量，燃料。熟料产量和水泥产量的计算1、窑的台数新型干法水泥生产工艺是采用预分解窑系统进行作业，它与其他类型的水泥窑相比，它在悬浮预热窑的悬浮热器与回转窑之间，增设了一个分解炉，承担了原来在回转窑内进行的碳酸盐分解任务。本次设计采用预分解窑，其优点：（1）燃料的燃烧在悬浮状态或沸腾状态下迅速进行，使入窑生料的分解率达90%以上，因此窑的热负荷大为减轻，而产量却成倍增长。（2）预分解窑单位容积产量高，窑衬寿命长，在单位产量相同的条件下，窑的体积小，占地面积小，制造、运输、安装较易，基建投资较少，适合产量高得大型窑。（3）预分解窑一般以上的燃料是在较低的温度下（900℃左右）燃烧，故产生的有害气体较少，减少了对大气的污染。2、窑的规格的计算（1）窑的有效直径：（2-5）式中：——窑的有效直径，m；——窑的设计产量，t/d；——系数，（50—60）。当分别取50,55,60（2）窑长：（2-6）求得：80.0m；77.9m；75.0m.（3）窑的公称直径：（2-7）——耐火装的厚度，取220mm.求得：5.08m；4.94m；4.81m.（4）窑的产量：（2-8）求得：5953t/d；5448t/d；4955t/d.（5）长径比：现代NSP窑长径比为11—15之间。则：15.7；15.8；15.6考虑现代要生产规格5000t/d，一般为￠4.8m72m和￠4.8m74m，又因为公式知K值越小，越大，窑的燃烧能力强，热负荷小，适合于小规模生产（2000t/d），但对于匹配有分解炉的大产量窑来说，燃烧能力就不需要那么强，再加上生产的稳定性考虑，应选取K值较大且窑长较短的窑型，因此K取60长度根据现代生产实际选取74m。下表为一些实际厂选用的窑型和规格：表2-7一些水泥厂5000t/d生产线窑规格厂名池州海螺铜陵海螺华新黄河同力窑直径（m）4.8窑长（m）74747472设计产量（t/d）5000500050005000据此，窑规格定位：￠4.8×74m窑型，产量为5000t/d，斜度4%，转速3.5r/min，有效内径为4.36m。表2-8一些厂家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）208.3208.3208.3208.3标定窑台时（t/h）218.75229.17208.5＞208.3根据我国目前水泥生产情况，标定窑台时产量为215t/h。新型干法窑的年利用率为0.80—0.85，取0.85。计算窑的台数：（台）（2-9）取=13、熟料产量熟料的小时产量：熟料的日产量：熟料的年产量：式中：——熟料的小时产，；——窑的台时产量，；——熟料的日产量，；——熟料的年产量，；——窑的台数。4、水泥产量（1）普通硅酸盐水泥：水泥的小时产量：（2-10）水泥的日产量：水泥的年产量：（2）矿渣硅酸盐水泥：水泥的小时产量：水泥的日产量：水泥的年产量：式中——水泥的生产损失，取4%；——水泥中石膏掺量，普通硅酸盐水泥取6.8%，矿渣硅酸盐水泥取7.6%；——水泥中混合材掺量，普通硅酸盐水泥取10%，矿渣硅酸盐水泥取745%；——熟料的小时产，；——水泥的小时产量，；——水泥的日产量，；——水泥的年产量，。原燃料消耗定额的计算（1）原料消耗定额1、考虑煤灰掺入时，干生料消耗定额为：（2-11）式中——干生料消耗定额，——干生料的烧失量——煤灰掺入量——生料的生产损失，%，是指从原料进厂至熟料出窑各工序（包括：破碎、运输、原料烘干、粉磨、储存、煅烧等）的生产损失之和。代入数值得：熟料2各种干原料消耗定额（2-12）式中：——干原料的消耗定额，熟料；——干生料的消耗定额，熟料；——干生料中该原料的配合比。故：熟料熟料熟料（2）干石膏消耗定额（2-13）式中——干石膏消耗定额，熟料——水泥中石膏的掺入量，%——混合材的掺入量，%——石膏生产损失，%代入数值得：P.O52.5：熟料P.S42.5：熟料所以干石膏的消耗定额：熟料（3）干混合材消耗定额P.O52.5：熟料P.S42.5：熟料（4）烧成用干煤消耗定额（2-14）熟料（2-15）熟料式中——烧成用干煤消耗定额，熟料；——熟料烧成热耗，熟料；——煤的干燥基低位热值，干煤；——煤的应用基低位热值，原煤；——煤的应用基水分，%；——煤的生产损失，%。（5）烘干用干煤消耗定额对于矿渣，=4577水（2-16）熟料式中：——烘干用干煤消耗定额，熟料；——需烘干的湿物料消耗定额，熟料；、——需烘干的湿物料烘干前后的水分，%；——蒸发1kg水分的热耗量，水。（5）含水湿物料的消耗定额熟料熟料熟料（6）含水湿煤（原煤）消耗定额对于矿渣，=4577水烧成用：（2-17）熟料烘干用：熟料2.2.4物料平衡表表2-9物料平衡表物料名称水分（%）生产损失（%）消耗定额（t/t熟料）物料平衡表干料湿料干料湿料小时日年小时日年石灰石10.51.3051.318280.586733.802089161.45283.376800.882109973.02粘土30.50.2960.30563.641527.36473863.4465.581573.80488271.45铁粉80.50.0160.0173.4482.5625614.243.6687.7227215.13配合生料1.3741.6171.617347.668343.722588639.13352.398457.242623858.71熟料—0.51.00—215.005160.001600890.00———石膏P.O5252.51.50.0830.0857.14171.3153149.557.31175.4454430.26P.S4252.51.50.1630.16721.03504.65156567.0421.57517.59160581.58混合材P.O525251.80.1220.14410.49251.8178123.4312.38297.2292211.26P.S425251.80.9671.289124.742993.83928836.38166.323991.781238448.50水泥P.O525—4——99.232381.50738866.58———P.S425—4——261.276270.381945416.42———烧成用煤31.20.1330.13828.60686.28212918.3729.46706.92219321.93烘干用煤31.20.0050.0051.0825.808004.451.0825.808004.45用煤合计——0.1380.14229.67712.08220922.8230.53732.72227326.38第3章主机平衡计算与选型工艺设备的选型与计算是工厂设计的重要组成部分，工艺设备按性质可分为机械设备和热工设备，按用途又可分为主要设备和辅助设备。其任务是按照配方、生产性质、产量大小和工艺流程，选择设备的形式，然后确定设备和规格大小，最后根据各工序的加工量和设备生产能力进行计算，确定所需设备台数，为选定各车间的型号、规格和台数提供依据[8]。3.1车间工作制度的确定表3-1车间工作制度主机名称每日运转时间（h/日）每周运转时间(h/周)生产周期（日/周）生产班制石灰石破碎机12726每日两班，每班6-7小时生料磨221547窑241687水泥磨221547煤磨221547包装机12726每日两班，每班6-7小时注:扣除每班检修的时间1-2小时.在窑生产正常时煤磨的利用率可适当提高以免煤磨剩余能力太大,减少浪费。3.2主机选型水泥厂主机设备的选型计算有年平衡和周平衡法，本次设计采用周平衡法，根据车间工作制度，定出主机每周运转小时数，并根据物料周平衡量，求出主机要求的小时产量：（3-1）式中——要求的主机小时产量，——物料的周平衡量，——主机每周运转的小时数。本设计P.S425水泥生产量比P.O525水泥大，故设备选型应依据P.S425水泥生产量来定。1、破碎机的选型设石灰石破碎机周运转小时数：=72小时。由于工厂距离矿山较近，运输条件较好，考虑供料不均衡系数为1；在工作中考虑操作情况，使产量稍有富余，富余量取15%，则：要求的石灰石小时产量：式中——要求的石灰石主机小时产量，——石灰石的周平衡量，——主机每周运转的小时数。在生产水泥工程中，其原，燃料大部分都要经过预先破碎。破碎后的物料便于运输和储存，同时物料经过破碎后,其粒度减小,表面积增加,在一定程度上可以提高粉磨和烘干的效率。破碎系统的最大进料块度主要取决于工厂的规模、矿山的爆破方法、装运设备以及破碎机的型号和规格。由于本次设计工厂的生产规模较大，并且采用大规模爆破开采，故要求进料粒度≤1500mm，物料的出料粒度≤10%，并且石灰石的硬度属于中硬。从这些情况来看，本设计可选用锤式或反击式破碎机单段破碎。表3-2单段和双段破碎系统技术经济指标指标名称单段系统两段系统差额车间设备数量（台）616-10车间设备总量（t）210320-104车间总装机功率(kw)932.51334-401.5一次投资总额（万元）198.9376.4-177.9设备及安装费用（万元）140.4160.4-20建筑费用（万元）58.5216-157.5经常性开支（万元/年）11.57517.71-6.135电费（万元/年）9.07513.71-4.635金属材料消费额（万元/年）2.54-1.5因此，综合考虑以上诸多因数选用：由天津水泥设计研究院设计的TKPC型破碎机，其型号为：TKPC20.29，具体性能参数如下表[9]：表3-3TKPC20.29型单段锤式破碎机技术性能转子直径(mm)进料口尺寸(mm)最大进料宽度(mm)转子长度(mm)20202288×30201100×1100×20002020出料粒度(筛余<10%)(mm)生产能力(t/h)电机功率(kw)机重(t)257801000—1250160石灰石破碎机的每周实际运转小时数：<72t式中：——要求石灰石的小时产量——所选取破碎机的小时产量——主机每周实际运转小时数；——预设主机的周运转小时数。2、生料磨的选型水泥生产中需要成分均匀、细度合格的生料，所以在生料磨的选型中，应充分考虑生料的化学、物理特性（易磨性、粘度、含水量）和生产线生料需求量等因素[10]。目前可选择的粉磨设备主要有管磨机、辊式磨和辊压机三种。球磨和立磨是最常见的生料粉磨设备，都具有烘干功能，但球磨系统工艺流程相对复杂，漏风量大，电耗高，已逐渐被水泥企业淘汰不用。本设计主要对辊压机和立磨做生料粉磨设备进行技术经济对比分析[11]。①烘干能力：就新型干法水泥而言，对生料制备烘干的要求是相当严格的。生料水分控制指标<1%，现在水泥工厂一般控制在0.5%以内。立磨较辊压机比较，立磨的分料与烘干热风的温差和速度差都很大，且属于悬浮状对流换热，所以换热速率极快生料水分容易控制在0.8%以内，在仅利用窑尾预热器系统废气的条件下，一般入磨物料综合水分可达7%—8%。=2\*GB3②喂料粒度：立磨的喂料粒度较辊压机大，故立磨可使破碎机的负荷降低。=3\*GB3③成熟度：辊压机在生料粉磨中的应用还处于初级阶段，可靠性达不到立磨水平，而立式磨随着窑外分解窑的发展得到迅速发展。=4\*GB3④建设投资：若辊压机和立磨都同为国产设备，立磨较辊压机终粉磨系统节省投资约20%。本设计为充分利用窑尾和篦冷机废气对磨内物料进行烘干，提高系统的自动化操作水平，故采用具有烘干兼粉磨系统的立磨用于生料粉磨。目前新开发的粉磨系统，采用带外循环的立磨粉磨。生料系统能耗相对较低，且已知生料的水分较小，该工艺最为实用[12]。预设生料磨周运转小时数：=154小时。要求的生料磨小时产量：式中——要求的磨机小时产量，——生料的周平衡量，——主机每周运转的小时数。因此，综合考虑以上诸多因数选用：由合肥水泥研究设计院设计的HRM4800立磨，HRM4800立式磨是按照与日产5000~7000吨水泥熟料生产线配套粉磨原料而设计的，只需配备不同的减速机与电机，就能满足不同水泥生产线的需要，是目前我国最大的立式磨,其生产指标达到了国际同类先进产品水平[13]。具体性能技术参数如下表：表3-4HRM4800立磨技术性能指标台时产量磨辊出磨风量入磨负压460t/hφ2600mm×4个6500000～7500000m3/h（工况）500Pa-1000Pa磨机压差入磨温度出磨温度磨盘转速5000P～7000Pa130-220℃65～95℃25.5r/min主减速机型号主电机功率分离器电机功率液压系统压力（正常使用）MLX400（三级减速）3800kW200kW≤10MPa核算主机每周实际运转小时数<154t式中：——要求生料的小时产量，；——所磨机的小时产量，；——主机每周实际运转小时数。3、窑的规格预设回转窑周运转小时数：=168小时要求小时产量：窑规格定位：￠4.8×74m窑型，斜度4%，转速3.5r/min，有效内径为4.36m。详见前面。除了窑的类型和尺寸外，影响回转窑产量的因素很多，特别是近年来，随着生料预均化系统的完善，悬浮预热器窑与窑外分解窑技术的发展，计算机控制过程的广泛应用，和科学管理的加强，使窑的单位产量指标有所提高，因此对设计中已确定的回转窑，必须进行产量的标定。回转窑的产量是确定工行生产规模、原料、燃料消耗定额和全厂设备选型设计的依据，因而是水泥厂设计的重要指标。参照天津设计院设计的预热器回转窑技术性能，选用Φ4.8m×74m的新型干法窑。具体参数如下表。表3-5选定的窑型技术参数表规格生产能力筒体内径筒体长度筒体斜度转速(r/min)功率(kw)支撑数Φ4.8m×74m215t/h4.8m74m3.50.396—3.966303档回转窑的每周实际运转小时数：≤168t式中——要求主机小时产量；——主机标定台时产量；——主机每周实际运转小时数；——预设主机的周运转小时数4、煤磨的选型制备煤粉的设备，目前大都采用烘干磨，主要有风扫磨、辊式磨和风扇磨三种。在水泥中，广泛使用辊式磨和风扫磨[14]。在我国由于水泥厂用煤煤质差，其原煤水分大且含较多的煤矸石，较难磨，故辊式磨磨煤存在一些问题，主要是使用性差。并且立磨生产操作灵活，产品粒度均匀且易调节，综合考虑，本次设计采用立磨。预设煤磨周运转小时数：=154小时要求煤磨小时产量：式中——要求的煤磨主机小时产量，——煤的周平衡量，——主机每周运转的小时数。本设计采用的是褐煤，褐煤的挥发物含量为40%-50%，灰分15%-30%。因为其挥发物含量较高，所以要使挥发物不能挥发太快，煤不能粉磨太细。综合以上因素，本设计煤磨采用合肥水泥研究设计院设计开发的HRM磨，HRM煤磨能合理医用煤炭资源、减少电力消耗，具有明显的社会效益，是水泥产业节能减排的有效装备[15]。具体性能技术参数如下表：表3-6HRM2400M立式煤磨操作参数喂料量(t/h)煤粉水分%煤粉细度%入磨气体温度/℃451.5-2.041861130-150出磨气体温度/℃研磨压力/Mpa磨机压差/Pa65-706.2-7.02500-3000煤磨的每周实际运转小时数：<154t式中——要求主机小时产量；——主机标定台时产量；——主机每周实际运转小时数；——预设主机的周运转小时数。5、水泥磨的选型近年来，水泥粉磨已趋向于闭路流程，特别是大型磨机更是这样。在闭路流程中，又趋向于球磨机、辊压机及高效选粉机不同组合的粉磨流程。辊压机与球磨机组成的混合粉磨系统采用较多，与传统的球磨机相比，可节省水泥单位粉磨电耗近30%[16]。本设计矿渣水泥生产量大于普通硅酸盐水泥，故设计中应以矿渣水泥为主，进行设备选型。目前，矿渣水泥粉磨方法有以下三种：（1）矿渣与熟料分别粉磨,再加以混合，其可按要求控制矿渣的比表面积,从而提高掺量，能够有效的避免选择性粉磨，磨出来的矿粉，直接在磨尾加入，这样，既能控制矿粉和水泥质量，又获得了很大的经济效益，一举二得。随着基础建设的发展，水泥生产供不应求，现在水泥粉磨站的设计都考虑选择这种工艺。矿渣粉磨建设具备投资低、经济效益明显的优势。充分利用工业废渣生产水泥混凝土用系列高性能掺合料,利于资源综合利用和环境保护,市场前较好,社会意义重大[17]。（2）矿渣和熟料共同粉磨工艺，最大的特点是工艺过程简单，便于管理。但由于矿渣易磨性差，与熟料共同粉磨时将产生一定的选择性粉磨,矿渣的活性就没有被激发，这些没有被激发活性的矿渣就等于普通的填充料，没有发挥它应有的作用，掺入的数量就大大地受到限制。（3）矿渣烘干后单独预粉磨，再与熟料进行终粉磨。由于本设计矿渣水泥产量较大，从水泥质量和经济效益等方面综合考虑采用方案一水泥粉磨工艺，即矿渣与熟料分别粉磨。同样普通硅酸盐水泥粉磨也可采用这种方法。综合以上因素，本设计水泥粉磨预采用立磨（1台）+辊压机（两台）+球磨机（两台）+V型选粉机（两台）+O-Sepa选粉机（两台）的闭路球磨机水泥联合粉磨系统作业，运转效率高，调节水泥细度方便，两种水泥可以轮流生产也可以同时生产。由于P.S425（60%）较P.O525（40%）多，以P.S425水泥产量进行选型计算。5000t熟料全部用于生产P.S425水泥。综合以上因素，具体选型如下：球磨机的选型：预设球磨机周运转小时数：=154小时则球磨机要求小时产量：式中——需粉磨的熟料、石膏小时产量，；——水泥的周平衡量，；——主机每周运转的小时数。选用江苏鹏飞集团南通重型设备有限公司设计制造的M42130球磨机，具体技术性能参数如表3-7：表3-7M42130球磨机参数规格4.213喂料细度1700-2200cm2/g产量150t/h（成品细度：3400cm2/g）传动方式中心传动支撑方式双滑履转速16±0.1r/min研磨体装载量215t主电机型号：YRKK1000-8；功率：3550kW沈阳水泥机械公司标定的4.813mm的水泥磨生产能力为80~150t/h。天津振兴水泥有限公司采用4.812m的水泥磨年产水泥100万吨。综合相关资料标定该机的台时产量为140t/h。核算主机每周实际运转小时数：<154t.式中：——要求的水泥磨小时产量，；——水泥的周平衡量，；——主机每周实际运转小时数；——预设主机的周运转小时数。b.矿渣立磨的选型：预设矿渣立磨周运转小时数：=168小时则矿渣立磨要求小时产量：式中——需粉磨的矿渣小时产量，——水泥的周平衡量，——主机每周运转的小时数。由于本设计任务为P.S425水泥为生产总量的60%，P.O525水泥为生产总量的40%，P.O525水泥矿渣含量较小，则矿渣立磨的台时产量为90t/h就可以满足生产要求了。综上，选用天津院设计的TRMS43.4矿渣立磨。具体参数如下表：表3-8TRMS43.4矿渣立磨参数型号生产能力(t/h)配置功率(kw)选粉机功率(kw)TRMS43.4903150250成品细度出磨水分(%)磨盘直径420-460<0.54300虽然矿渣立磨的台时产量较小，但可以修建一个储库，在生产P.O525水泥时，将磨好的多余的矿渣粉储存，就可解决大量生产P.S425水泥时，矿渣粉不足的情况。c.辊压机的选型辊压机的具体性能参数如下表3-9。表3-9HFCG160-120辊压机技术性能参数型号、规格辊子直径(mm)辊子宽度(mm)入料粒度(mm)入料温度(℃)电机功率(kw)通过量(t/h)HFCG160-12016001400≤80≤1302900580-670d.V型选粉机的选用：V型选粉机在辊压粉磨系统中与辊压机配套的一种结构式的打散分选装置，因其无运转装置，故十分的可靠和节能，处理磨蚀性物料时只要很少维护量。V型选粉机具体性能参数如下表4-10。表4-10O-sepaN3500技术性能参数规格O-sepaN3500最大喂料量t/h450产量t/h90-150风量15000成品细度R0.08mm筛余1-2%或比表面积350kg/㎡设备阻力小于2000Pa电机型号：YP315M-4；功率：110kw。减速机型号：B2SV06；速比：i=7.1转速r/min100-211主机重量t25.16、包装机的选型在水泥生产工艺中，包装和发运是工艺过程最后一道工序。出厂水泥有两种形式，袋装和散装。袋装水泥是我国水泥发运主要形式，但在储运工程中容易破损，而且纸袋成本高，消耗大量优质木材。散装水泥置于密封容器中，与空气接触面积小，可确保水泥质量，且节省包装材料，运输途中损失少，易于实现装卸自动化等优点。工业发达国家已经普遍实现了水泥散装运输，但在我国，袋装水泥仍占很大比重。本设计采用60%水泥散装，40%水泥包装。预设包装机周运转小时数：=72小时包装机要求生产能力：t式中——要求的包装机小时产量，——水泥的周平衡量，——主机每周运转的小时数。目前世界范围内的水泥包装机有两种，固定式和回转式[18]。与固定式相比，回转式的劳动条件改善，粉尘易于控制；插袋地点和卸包地点固定在一处，每包间隔时间相等，水泥袋不会在皮带机上重叠；便于实现插袋自动化和装运裸包自动化；包装能力大，劳动生产率高。而且新型干法水泥产量大，故采用回转包装机。本设计采用丹麦F.L.S公司生产的RA-12型12嘴回转包装机2台进行水泥包装，台时产量为150t/h,包装能力3000包/t，装机功率为6kW,通过电子计量方式进行计量，具有称量精度高（袋误差为±0.1kg）、三层胶封、密封性能好、扬尘小、自动化程度高及操作简便等优点。每周实际包装机运转小时数：式中：——要求主机小时产量；——主机标定台时产量；——主机每周实际运转小时数；——预设主机的周运转小时数。3.3主机平衡表表3-11主机平衡表主机名称主机型号周平衡量(t/h)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)主机每周运转时间(h/w)主机每周实际运转时间(h/w)锤式破碎机TKPC20.2947606.167801760.4700-8507271生料磨HRM480059200.684001384380-450154149回转窑Φ4.8m×74m361202151215215168168煤磨HRM2400M5129.0445133.3154116矿渣立磨TRMS43.4<90901<9090168<168水泥磨M42130Φ4.2m×13m416801502217150154149包装机RA-12型12嘴回转包装机24225.2615022821508681第4章储库的计算4.1物料的储存水泥生产最重要的就是保证各个车间连续稳定生产，任何一个环节出现问题都将影响整个水泥生产。外部运输的不均衡、设备之间生产能力的不平衡，或由于前后段生产工序的工作班制不同，以及由于其他原因造成物料供应中断或物料滞留堆积而堵塞，将会导致停窑，再次启动回转窑将是一个非常复杂的工序，一般水泥厂都尽量避免出现停窑事故。但对于一个庞大的水泥生产系统，某个环节出现故障是很正常的，在实际生产中也经常会出现。所以，为了保证水泥生产的连续稳定，满足生产过程中质量控制和产品检验的需要，有必要在不同工序间设置一个缓冲区，及适量的储存量。水泥厂必须设置各种原料、燃料、半成品和成品的储存设施（包括各种堆场、堆棚、储库和成品库、料仓等）。各种储库的容量应免租不同物料储存期的要求，储存量一般以储存期来表示。本设计中主要设有原燃料的预均化堆场，生料采用连续式混合室生料均化库，每种原燃料及是石膏、矿渣的储存库（圆库），水泥熟料储存库（帐篷库），水泥储库（圆库）。所有储存设施都是通过储存期和储存计算而来。4.2物料的储存期某物料的储存量所能满足工厂生产需要的天数，称为该物料的储存期。各种物料存期的确定，需要考虑到许多因素。物料储存期的长短应适当，过长则会增加基建投资和经营费用，过短将影响生产。综合考虑这些因素对物料成分的波动情况、工艺要求、质量控制水平和工厂生产管理水平的影响，确定水泥厂各种物料的储存期如下表4-1。物料名称大、中型水泥厂小型水泥厂物料名称大、中型水泥厂小型水泥厂石灰石515（有矿山）石膏3020粘土107（有矿山）生料24煤1010熟料57混合材1010水泥77铁粉3020表4-1水泥厂各种物料的最低储存期(d)4.3储存设施的计算各物料的密度和休止角如下表4-2所示：表4-2物料的密度和休止角表物料名称碎石灰石粘土铁粉块煤煤粉生料粉回转窑熟料石膏矿渣普通水泥（库内）矿渣水泥（库内）密度（t/）1.40.91．31.451.1休止角（）30403527273533453530注：其中，本设计采用的粘土含水量3%，可直接视为干块粘土。堆场的选型公式：堆场形式确定后，料堆高度即可确定，根据料堆高度和宽度即可计算料堆的长度：（4-1）公式使用条件：L和B>2式中L——物料料堆的底边长度，m；Q——物料在露天堆场的储存量，t;H——料堆高度，m;B——堆底边宽度，m；——物料的堆积密度，m;——物料的休止角度。求出堆场内各种堆场料堆的占地面积之和，并考虑堆场面积利用系数（0.60-0.75）后即可计算出露天堆场占地总面积。1、石灰石堆场石灰石来源于本厂附近的矿山，距厂5公里，开采的石灰石由皮带运输进厂，经破碎后输送进入预均化堆场。石灰石的均化，可以提高石灰石成分的均匀性。石灰石成分均匀性的提高，不仅可以提高产品质量，稳定生产工艺工程，而且可以利用劣质原料，扩大原料资源，延长矿山的使用寿命等。具有较高的经济价值。考虑到场地面积和矿山石灰石品质和堆料机、取料机选型，以及借鉴其他同类大型水泥厂情况，石灰石采用矩形预均化堆场。矩形预均化堆场内设置两个堆料区，一个区在堆料，另一个区在取料，两区交替使用。圆形预均化堆场具有连续堆料和取料的条件，其占地面积比矩形预均化堆场约少40%，运输设备数量较少而且运输距离也短，设备费用和维护费用均较低。但实际有效地储量较少，均化效果亦比矩形略差。本设计采用石灰石矩形预均化堆场[19]。需要储存石灰石量：式中Q——石灰石要求的储量，t；——每天需要的石灰石量，t；T——石灰石的储存期。（2）总的堆料量：式中：k——堆场系数，在1.0-1.2范围内，取1.0。（3）石灰石矩形堆场的尺寸确定：根据公式：取H=8m；=1.45；=。即B>2=27.71m，则B取30m==278m设计中考虑到堆料机工作的连续性，采用两个料堆，其中一个堆料，另一个取料，在两个料堆之间留有一定的空隙，同时考虑到进料皮带机和出料皮带机的宽度大小，综合考虑各种因素，最终取矩形预均化堆场的宽度B=35m，长度L=285m。即规格为。2、粘土堆场（1）需要储存粘土式中：Q——粘土要求的储量，t；——每天需要的粘土量，t；T——粘土的储存期。（2）粘土堆场尺寸确定：根据公式：取H=7m，=1.4；=。即B>2=16.7m，B取20m==144.1m取L=150m，则Q===16411.1t粘土的实际储存期粘土堆场规格：。3、块煤堆场在设计中，为了充分利用燃料，同时也因为原煤的均匀性稍差，经过多次取样调查，成分波动范围R=7%-14%，所以考虑采用原煤预均化堆场，综合调查国内外原煤预均化堆场的状况以及考虑圆形预均化堆场与矩形的优缺点，本设计中采用矩形堆场作为原煤预均化堆场。（1）需要储存块煤量：式中：Q——块煤要求的储量，t；——每天需要的块煤量，t；T——块煤的储存期。（2）块煤堆场尺寸确定：根据公式：取H=7m，=0.9；=。即B>2=27.5m，B取30m。==81.4m取L=85m，则Q===7697.0t块煤的实际储存期块煤堆场规格：。4、混合材堆场混合材在生产矿渣水泥时，每日用量较大，仅比次石灰石储存量，故矿渣预均化堆场也采用矩形预均化堆场设置。（1）需要储存矿渣量：式中：Q——混合材要求的储量，t；——每天需要的混合材量，t；T——混合材的储存期。（2）混合材堆场尺寸确定：根据公式：取H=11m，=0.6；=。即B>2=31.4m，B取35m==348.3m取L=350m，则Q===43103.6t（3）混合材的实际储存期：=10.04d（4）混合材堆场规格：。5、石膏堆场（1）需要储存石膏量：式中：Q——石膏要求的储量，t；——每天需要的石膏量，t；T——石膏的储存期。（2）石膏堆场尺寸确定：根据公式：取H=15m，=1.3；=。即B>2=30m，B取35m==64.6m取L=65m，则Q===20962.5t（3）石膏的实际储存期：=30.24d（4）石膏堆场规格：。6、铁粉堆场（1）需要储存铁粉量：式中：Q——铁粉要求的储量，t；——每天需要的铁粉量，t；T——铁粉的储存期。（2）铁粉堆场尺寸确定：根据公式：取H=11m，=1.5；=。即B>2=31.4m，B取35m==19.71m取L=20m，则Q===2722.94t（3）铁粉的实际储存期：=31.04d（4）铁粉堆场规格：。7、全厂堆场一览表如表4-3所示。表4-3堆场规格一览表矩形预均化堆场储存期(天)规格（LBH）石灰石堆场5粘土堆场10块煤堆场10石膏堆场30铁粉堆场30混合材堆场104.4各类物料储存设施计算石灰石库、粘土库、铁粉库、石膏库和矿渣库设置用来储存进行配料，同时还起均化作用，在满足工艺生产顺畅的情况下结合基建综合加以考虑。圆库常用于小块状、粒状、粉状及浆料状等物料的储存，使用范围广。圆库储存物料，库容积的有效利用率高，占地面积小，密封性好，易于机械化、自动化操作。故本设计采用圆库对石灰石、粘土、铁粉、石膏、煤粉、混合材进行储存与配料。在设计圆库时，但为保证水泥厂的连续均衡稳定运转确定各自圆库中储存的时间分别为石灰石（5小时）、煤粉（5小时）、粘土（12小时）、石膏（24小时）、铁粉（48小时）。设置用来储存进行配料，同时还起均化作用，在满足工艺生产顺畅的情况下还要考虑基建问题。储库计算的步骤：确定各种物料的储存期；依据物料平衡重每天需要的物料量乘以该物料确定的储存期来计算各种物料需要的储存期；选择储存方式：如生料、熟料、水泥、破碎后的石灰石和石膏、烘干后的某些物料可采用圆库储存；选择储存设施的型式、规格和数量，反算实际储存期[20]。e．将计算结果汇成储存设施一览表。物料要求储存量可按下式计算：（4-2）圆库的数量可按下式计算：（4-3）式中：——所需物料的储存期；——每天需求的物料量；——圆库的个数；——该物料的容积密度；——单个库的储存量。1、石灰石圆库（1）石灰石的储存量：t（2）圆库尺寸计算：（4-4）其中式中：、——分别为圆库圆柱体和椎体部分体积，；、——分别为圆库有效内径和直筒部分有效高度，m；——石灰石物料的储存量，t；——石灰石的堆积密度，；——石灰石的休止角，度。参照国内水泥厂，高径比一般取为2；休止角=；物料容重。=1.6461402.9t求得：8.38m；取=8.5m，则=17m。参考文献得知，在圆库设计中有一个净空高度；对于石灰石这种粒状物料库，取=1.5m。最终确定石灰石圆库规格为：Φ8.518.5m，采用常规混凝土结构。（3）有效储存量：=1589.48t（4）实际储日期：（5）库个数：=，则只需要一个石灰石圆库。2、粘土圆库：（1）粘土的储存量：t（2）圆库尺寸计算：,式中：、——分别为圆库圆柱体和椎体部分体积，；、——分别为圆库有效内径和直筒部分有效高度，m；——粘土物料的储存量，t；——粘土的堆积密度，；——粘土的休止角，度。参照国内水泥厂，高径比一般取为2；休止角=；物料容重。=1.681763.68t求得：6.87m；取=7m，则=14m。考虑在圆库设计中有一个净空高度，取=1.5m。最终确定粘土圆库规格为：Φ715.5m，采用常规混凝土结构。（3）有效储存量：=887.86t（4）实际储日期：（5）库个数：=，则只需要一个粘土圆库。3、铁粉圆库：（1）铁粉的储存量：t（2）圆库尺寸计算：,式中：、——分别为圆库圆柱体和椎体部分体积，；、——分别为圆库有效内径和直筒部分有效高度，m；——铁粉的储存量，t；——铁粉的堆积密度，；——铁粉的休止角，度。参照国内水泥厂，高径比一般取为2；休止角=；物料容重。=1.662247.68t求得：4.63m；取=5m，则=10m。考虑在圆库设计中有一个净空高度，取=1.5m。最终确定石灰石圆库规格为：Φ511.5m，采用常规混凝土结构。（3）有效储存量：=355.89t（4）实际储日期：（5）库个数：=，则只需要一个石灰石圆库。4、生料均化库生料均化库是生料均化的最后一个均化环节，也是保证入窑生料成分符合入窑要求的最重要的均化环节。它既是一个生料均化设施，又是一个储存库，在生料磨合窑之间起着缓冲和平衡的作用。生料均化库主要有间歇式生料均化库和连续式生料均化库。连续式生料均化库适用于现在大型干法水泥厂。其优点是：工艺流程简单，均化作业连续化、操作管理方便、易于实现自动控制；基建投资低，比间歇式生料均化库可节省20%左右资金；均化电耗低；只需设置1-2座均化库即可满足生料均化和储存的任务。间歇式均化库单位容量的机件投资较高、日常操作管理比较复杂、维修工作量大。故本设计采用连续式生料均化库。连续式生料均化库又有两种类型：混合室均化库和多料流均化库。目前应用最多的就是多料流均化库。多料流均化库有Polysius公司多料流式均化库（简称MF库）和F·L·Smidth公司控制流均化库（简称CF库）以及IBAU中心室库等。表4-4各类型均化库技术参数项目MF库IBAU库CF库均化用空气压力60-8060-8050-80均化用空气量7-107-107-12均化电耗0.54左右0.36-0.720.72-1.08均化效果H值7-107-1010-16操作要求很简单很简单简单基建投资较低较高较高均化库结构特点管理方便、电耗很低土建结构复杂，电耗很低，操作简单均化效果控制系统较复杂，基建费较高结合工厂规模、生产方法、基建投资及自动化程度、原料品种和化学成分的波动情况以及对熟料的质量控制等因素，通过对MF库、IBAU库和CF库的哦那个号比较，本设计生料均化库采用IBAU库。IBAU均化库在外部带一搅拌仓，库低中心设一大圆锥，库内生料的重量通过该椎传递给库壁，库底环形空间被分成向在中心倾斜10度的6个充气箱，每区装设3种规模的6个充气箱。充气卸料时生料首先被送至一条径向布置的充气箱上，再经过椎体下部的出料口有空气斜槽送入库底中央计量仓中，卸料时，生料在自上而下的流动过程中，切割水平料层而产生重量混合作用，进入搅拌仓后有连续充气搅拌而得到进一步均化。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。（1）生料库的储存期取2天，生料的储存量：选用Φ22.552m(有效高度)IBAU型生料均化库，有效储存量18000t。考虑到生料磨只有一台，如果出现卡料或磨辊故障需要停磨检修，相对较大的生料均化库还能供应生料保证生料连续稳定，所以在选择生料均化库时，相对于国内一些同生产能力的水泥厂适当加大了规格：（2）实际储存期：5、熟料储存库（帐篷库）过去通常采用堆棚、联合储库、圆库和帐篷库来储存熟料。随着环保要求的不断提高，现代干法水泥厂一般采用密封性良好的大型圆库和帐篷库，以避免卸料时的粉尘外逸。熟料帐篷库一般呈圆锥形，帐篷库的圆形底部挡墙较低，主要用于锥形顶棚周边的支撑。库中心设置圆形混凝土小柱管，以支撑锥形顶棚的中央平台，借以布置熟料输送机的头部和驱动装置，并克服熟料输送机的斜向方向拉力。库内熟料呈圆锥形堆积，对圆形挡墙基本无侧压力。与同类库相比，熟料帐篷库减薄了库壁的厚度，同时节约了钢材。（1）熟料储存量：熟料储存的熟料存放时间定为7天，休止角=，物料容重则：（2）熟料帐篷库尺寸计算：取熟料库的有效直径D=50m，式中：、——分别为帐篷库圆柱体和椎体部分体积，；、——分别为圆库有效内径和直筒部分有效高度，m；——熟料的储存量，t；——熟料的堆积密度，；——熟料的休止角，度。则有：可得：7.27m椎体部分的高度为：7.27+16.24=23.51m，考虑施工等因素，取H为24m。最终确定熟料帐篷库规格为：Φ5024m。（3）有效储存量：36105.75t（4）实际储存期：6、水泥配料站水泥配料站只具有配料作用，不带储料功能，所以为了使工艺布置和施工建设方便，本次设计将所有的配料库设计为相同的规格，即Φ8×16m。7.水泥储库水泥的储存期取7天。a.（1）P.O525水泥的储存量为：采用4个水泥库，则每个库储存量为：4167.63t(2)P.O525水泥储库尺寸计算：取水泥储库的有效直径D=15m，P.O525水泥休止角，容重。，式中：、——分别为圆库圆柱体和椎体部分体积，；、——分别为圆库有效内径和直筒部分有效高度，m；——水泥的储存量，t；——水泥的堆积密度，；——水泥的休止角，度。代入数据有:4167.63t得：14.82m。考虑施工等因素，取15m。最终确定P.O525水泥储库规格为为Φ15m15m。（2）单个储库有效储量：4213.29t（3）实际储存期：7.08天b.（1）P.S425水泥的储存量为：采用4个水泥库，则每个库储存量为：5486.58t（2）P.S425水泥储库尺寸计算：取水泥储库的有效直径D=15m，P.O525水泥休止角，容重。，代入数据有:5486.58t得：26.61m。考虑施工等因素，取27m。最终确定P.S425水泥储库规格为为Φ15m27m（3）单个储库有效储量：5563.88t（4）实际储存期：7.1天为满足散装用户需要，另设有四套水泥汽车散装系统。出库水泥经库内充气箱、电动流量控制阀、空气输送斜槽及斗式提升机分别送至汽车散装和成品包装。8、储库一览表表4-5储库一览表名称储库名称规格数量需要储量(t)有效储量(t)设计储存期实际储存期单个总共生料配料站石灰石圆库Φ8.5m18.5m11402.91402.91402.95h5.66h粘土圆库Φ7m15.5m1763.68763.68763.6812h13.95h铁粉圆库Φ5m11.5m1247.68247.68247.6872h72h生料均化库IBAU均化库Φ22.5m52m116687.4416687.4416687.442d2.16d熟料库熟料储存库Φ50m24m13612036120361207d6.997d水泥配料站熟料配料库Φ8m16m1—石膏库Φ8m16m1矿渣库Φ8m16m1水泥库P.O525水泥储库Φ15m15m416670.54213.2916853.167d7.08dP.S425水泥储库Φ15m27m8433892.75563.8844511.047d7.1d第5章重点车间工艺设计在进行车间工艺布置时，一般根据该车间在工厂总平面布置中所处的相对位置、车间生产流程、进出料方向和运输方式、主要设备和附属设备的形式和尺寸等，来确定车间的工艺布置和厂房尺寸的要求。粉磨车间的布置，随粉磨流程和粉磨设备的类型不同而又较大的差异，在进行车间布置时，应结合车间的位置，对供料系统、磨机传动系统、出磨物料的分级（选粉）系统、粉磨产品的输送系统、收尘系统以及检修设施等作出全面合理的安排。5.1生料制备车间介绍5.1.1生料粉磨的目的和意义在水泥生产过程中，物料的粉磨是非常重要的生产环节，其主要功能是将生料各组分粉磨到适宜的粒度，形成一定的颗粒级配，增大其表面积，促使生料各组分间混合均匀，窑内煅烧时生料各组分能充分接触，使碳酸钙分解反应、固相反应和固液相反应的速度加快，有利于游离氧化钙的吸收。由于生料粉磨设备、土建等建设投资高，粉磨所需的动力消耗占总消耗的2/3左右，因此采用高新技术，优化生料粉磨工艺，对水泥工业现代化建设有着十分重要的作用和意义。5.1.2现代生料粉磨技术发展的特点随着新型干法水泥技术日趋势完善，生料粉磨工艺取得了重大进展，其发展历程历经两大阶段：第一阶段，20世纪50年代至70年代，烘干兼粉碎钢球磨机发展阶段（包括：风扫磨及尾卸、中卸提升循环磨）；第二阶段，20世纪70年代至今，辊式磨及辊压机粉磨工艺发展阶段。其发展特点如下：（1）原料的烘干和粉磨一体化，烘干兼粉磨流程得到了广泛的应用，并且由于结构和材质方面的改进，辊式磨获得了新的发展。（2）磨机与新型高效选粉机、输送设备相匹配，组成了各种新型干法粉磨流程，提高粉磨效率，降低电耗。（3）设备日趋大型化，以简化设备和工艺流程，与窑的大型化相匹配。刚球磨的最大直径已达5.5m以上，电动机功率达6500kw以上，台时产量达300t以上；辊式磨系列中，磨盘直径已达5m以上，电动机功率达5000kw以上，台时产量500t.。（4）新型节能粉磨设备——辊压机不但应用在生料粉磨系统中，而且也应用在水泥粉磨系统中。（5）采用与烘干（或预破碎）形式组成烘干（破碎）粉磨联合机组。（6）管磨机内部结构的改进：如新型环向沟槽（螺旋状）衬板、扬料板角度可调的隔仓板等。（7）利用悬浮预热器窑和预分解窑320——350℃的废气来烘干物料，发展了各种烘干磨。（8）利用电子定量喂料称，X荧光分析仪、电子计算机自动调节系统，控制原料的配料，为入窑生料成分的均齐、稳定创造条件。（9）磨机系统操作自动化，应用自动调节回路及钉子计算机控制生产，代替人工操作，力求生产稳定。当前粉磨设备的发展，主要还在节能方面，力求降低粉磨电耗。同时。压在采取积极措施尽量降低磨损件的损耗（如耐磨合金制衬板和研磨介质，提高辊式磨的耐磨性能等）。5.1.3生料粉磨流程1、生料粉磨流程种类及比较粉磨流程又称为粉磨系统，它对粉磨作业的产量、质量、电耗、投资、以及便于操作、维护等都有水分重要意义。粉磨系统有开路和闭路两种。当物料一次通过磨机后即为成品时称为开路系统；当物料出磨后进过分级设备选出产品，粗粉返回磨机内再磨称为闭路系统。闭路系统较开路系统比较，闭路系统产品的颗粒组成较均匀，粗粒和微粉数量减少，因而在相同比表面积的条件下，闭路较开路粉磨的水泥，早期强度略有提高，后期强度有较明显的提高。所以，闭路系统应用更为广泛。2、生料粉磨方法生料的粉磨方法可分为干法和湿法两种，由于生产煅烧热耗很高，这种方法已被淘汰。干法生料粉磨系统主要有开路管磨、闭路管磨和闭路烘干磨三种形式。开路管磨在粉磨过程之中不进行烘干，因此对入磨物料的水分要求比较严格，必须把含水分较高的物料预先进行烘干后再入磨粉磨。采用烘干磨粉磨物料时，既节省了供干设备及物料的中间储存和运输，又节省了中卸提升循环烘干磨系统资和管理人员，同时，物料在粉磨过程中进行烘干，由于物料不断被粉碎，比表面积不断增大，供干效果更好，尤其是磨内通入大量热风，能及时将细物料带出磨外减少缓冲垫层作用，有利于提高粉磨效率，并且烘干磨烘干热源可利用悬浮预热窑、预分解窑或篦式冷却机的废气，烘干平均水分6%-8%的原料。故目前得到了广泛的应用，而分别进行烘干、粉磨的流程已很少采用。常见的干法生料粉磨流程：烘干粉磨系统有：风扫磨系统、尾卸提升循环磨系统、中卸提升循环磨系统、辊压机粉磨系统和立磨系统。（1）风扫磨粉磨系统。原理：在磨尾排风机的抽力作用下，热风进入磨内，已被粉磨的生料由通过磨内的热风带入粗粉分离器内分选，粗粉再次回磨，细粉由旋风收尘器手机。为了减少热耗，部分废气重新返回磨内循环使用，其余废气经收尘器净化后，排入大气中。此流程的优点是热废气利用率高，流程简单，输送设备少，维修工作量小，设备利用率高，允许进磨物料水分较高，可烘干水分含量8%-12%的原料。当原料水分含量高，要求烘干能力强，风扫和提升物料所需的气体量与烘干物料所需的热风量相匹配时，系统效率高；否则。则会造成粉磨单位产品的总电耗较高。（2）尾卸提升循环磨系统原理：物料从磨尾喂入，经烘干仓和粗磨仓后进细磨仓，物料由磨尾卸出，由提升机送到选粉机内进行选粉，粗粉由磨头喂料端重新入磨，细粉作为成品。来自窑系统的热废气或热风炉的热气体从喂料端进入，窑尾废气可烘干含4%-5%水分的原料，在利用热风炉高温气体时，烘干的水分可达8%。出磨废气经收尘器净化后排入大气中。特点：尾卸提升循环磨系统的烘干能力差，在采用大型磨机而又利用窑尾废气作为烘干介质时，需要增加一些辅助烘干设施。例如，常在磨机粉磨仓前增设烘干仓、立式烘干塔、选粉机内烘干、预烘干破碎机组等，已施工不同水分含量原料的烘干要求。该类系统比较适合处理难磨物料，其缺点是流程复杂、设备多、投资高、维修工作量大、运转率低。（3）中卸提升循环磨系统原理：喂入磨内物料现在烘干仓内经过烘干，再进入粗磨仓进行初次粉碎。然后从磨机中部卸出，有提升机送入选粉机，选出合格细粉。粗粉中的少部分入磨头，大部分入磨尾细磨仓比例约为1:4。磨机粗、细粉磨分开，有利于最佳配球。物料出粗磨仓后经过分级设备及时选出产品，减少了细磨仓喂料中的细料，消除了过粉磨现象，提高了粉磨效率。磨头喂入部分粗粉，可以起到加速物料流速，增强粉磨的作用，同时也均衡了两仓的负荷。中卸提升循环磨保持了风扫磨的优点，从烘干作用来说，它是风扫磨和尾卸提升循环磨的结合；从粉磨作用来说，又相当于二级圈流系统。但是密封困难，系统漏风较多，生产流程也比较复杂。（4）辊式磨系统辊式磨亦称立磨。常用的辊式磨有LM（菜歇磨）、伯力鸠磨、ATOX磨、雷蒙磨、MPS磨、E磨、MB磨等。已投产的辊式磨，生产能力已超过500t/h，产品系列中生产能力最大者可达1000t/h。辊式磨是按风扫磨的工作原理研制，内部装有粗粉分离器而构成闭路循环，烘干与粉磨作业同时进行。物料在回转的地盘与莫磨辊间受到挤压而被粉碎，磨机底部进入热风及时将被粉碎的物料带到粉磨室上部的分离室内，或卸出磨外由提升机提至分离器内分离，粗粉被分离后返回磨盘再进行磨细，细粉随气流到收尘器被收集下来即为成品。与刚球磨机相比，辊式磨的优点是：粉磨方式合理、生产调节反应快、允许入磨物料的粒度较大、烘干能力强、流程简单、设备布置紧凑、占地少、噪声小、电耗低、设备运转率高、是原料粉磨的首选设备之一。其缺点是不能适应磨制硬度大的物料，否者磨辊、磨盘衬板磨损大，影响产品质量。（5）辊压机粉磨系统辊压机是一种料床粉碎设备，其能量利用率高。辊压机系统的流程可分为以下几大类：预粉磨系统在现有粉磨系统中，安装一台辊压机作为预粉磨设备，可以使产量大幅度提高物料喂入辊压机，挤压国的料片再喂入磨机，在闭路系统中进行最终粉磨。终粉磨系统经配合的各种物料喂入辊压机后，压成碎片，然后再细粉碎设备中将团聚在一起的细粉打散，同时使已经压出裂纹的小颗粒进一步粉碎。在打散料片的粉碎机中，一部分物料靠重力卸出，另一部分物料靠风扫带出，分别经斗式提升机和粗粉分离器进入选粉机进行分选，细粉经旋风筒或其他收尘设备收集作为最终产品，粗粉则返回辊压机内再次处理。混合粉磨系统混合粉磨是预粉磨和终粉磨相结合的方式。从选粉机中卸出的一部分粗粉回入磨中、一部分粗粉与原料一起喂入辊压机进行循环粉磨。5.1.4生料制备车间工艺流程选择（1）几种生料烘干磨比较表5-1几种生料烘干磨比较风扫球磨双仓尾卸提升循环磨双仓中卸提升循环磨辊式磨烘干湿原料的能力好较差好很好处理黏性物料的能力好中等好好处理硬质原料的能力中等好好对金属夹杂物敏感处理中硬质原料的能力进磨粒度粗时差好好中等处理中硬到软质原料的能力好差好好适应进料粒度(mm)10—1523-3023