熟料新型干法水泥生产线毕业设计.docx
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熟料新型干法水泥生产线毕业设计
5000t/d熟料新型干法水泥生产线水泥粉磨
摘要
本设计采用新型干法水泥生产工艺。
设计包括厂址选择、全厂布局、窑的选型、物料平衡计算、各生产车间工艺设计及主机选型、物料的储存和均化、重点车间设计。
主机设备选型包括原料粉磨采用立磨，熟料煅烧采用C4.8X74m带
窑外分解回转窑烧成系统，水泥粉磨采用带辊压机的预粉磨系统等。
物料的储存选择了各种储存设施，包括预均化堆场，堆棚以及各种储存库的选择。
重点车间水泥粉磨，采用的了辊压机+v型选粉机+球磨机+0—Sepa选粉机组成的联合粉磨，提高水泥粉磨效率，降低电耗。
关键字：
水泥新型干法生产工艺水泥工艺设计水泥粉磨
5000t/dclinkercementproductionlineandcementgrinding
Abstract
Thisdesignusesthenewdrycementproductionprocess.Design,includingsite
selection,thewholeplantlayout,selectionofthekiln,thematerialbalaneecalculations,theproductionworkshopandhostselectionprocessdesign,materialstorageandhomogenization,focusingonplantdesign.Hostselectionofequipment,includingtheuseofverticalmillgrindingofrawmaterials,clinkerusing4.874m0
rotarykilnwithakilndecompositionsystem,usingpre-grindingcementgrindingsystemwithrollerpressandsoon.Chooseavarietyofstoragematerialsstoragefacilities,includingpre-homogenizationyard,selecttheshedandvariousrepository.
Jointworkshopfocusedoncementgrinding,arollerpresstypeseparator+V-separator+Mill+0-Sepaclassifierusingthecompositiontoimprovethecementgrindingefficiencyandreducepowerconsumption.
KeywordsThecement;NSPproductiontechnology:
Cementprocessdesign;Cementgrinding
绪论
第一章设计总论
1.1设计任务
在在江苏省徐州市青龙山设计一条日产5000吨新型干法水泥生产线，重点车间为水泥
粉磨。
1.2建设的目的和意义
水泥是建筑工业三大基本材料之一，使用广，用量大，素有“建筑工业的粮食”之料，其单位质量的能耗只有刚才的1/5~1/6，合金的1/25，比红砖还底1/4，根据预测，本世纪的主要
建筑材料，还将是水泥和混凝土，水泥的生产和研究仍然极为重要。
目前，我国水泥生产能
力约为8.5亿吨，产量和销售量超过6亿吨，占世界产量和销售量的1/3左右，超过亚洲产
量的50%，是名副其实的水泥生产和消耗大国。
水泥行业不断地进行规模扩张，其特点就是兴建新型干法生产线。
据报道，目前全国有700t/d以上的新型干法生产线188条，较2000年增长了86%;另有163条在建。
预计“十五”期间，全国在建的163条新型干法生产将
全部投产，届时新型干法水泥熟料的生产能力将达到2.4亿吨。
水泥大量应用于工业、民用建筑、交通、城市建设、农林、水利以及港口等工程，并制成各种形式的混凝土、钢筋混凝土的构件和构筑物。
而水泥管、水泥船等各种水泥制品在代
钢、代木方面，也越来越显示出技术经济上的优越性。
同时，也正是由于钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土和钢结构材料的混合应用，才使高层、超高层、大跨度等以及各种特殊结构功
能的建筑物、构筑物的出现有了可能。
此外，如宇航工业、核工业以及其他新型工业的建设，也需要各种无机非金属材料，其中最为基本的则都是以水泥基为主的新型复合材料。
因此，水泥工业的发展对保证国家建设计划的顺利进行，人民生活水平的提高，具有十分重要的意
义。
而且，其他领域的新技术，也必然会渗透到水泥工业中来，传统的水泥工业势必随着科学技术的迅猛发展而带来新的工艺变革和品种演变，应用领域比将有新的开拓，从而使其在
国民经济中起到更为重要的作用。
在徐州青龙山建厂符合经济发展的趋势奥，满足水泥建厂的条件。
青龙山矿区矿区储量
大，化学成分稳定，开采条件好，矿石品位高，而且该地区交通运输辨便利，电力、燃料、供水等条件好的优点，是一个较理想的水泥原料生产基地，适于建厂。
徐州市周围紧邻宿迁、
连云港、淮安、宿州、商丘、枣庄、临沂、济宁、荷泽等十多个城市，周围具有巨大的销售市场，同时给当地提供了更多的就业岗位。
1.3建厂原始资料
1.3.1原料资料
1•石灰石：
石灰石来自青龙山石灰石矿山，储量B+C级5581.1万吨。
其中B级储量为
1713.6万吨；
2.粘土：
粘土在石灰石矿山附近孔家村的粘土矿山，储量：
一级品250万吨。
二级品200
万吨。
石灰石与粘土矿山的位置见“江苏省铜山县青龙山地区地质图”。
3.铁矿：
采用利国铁矿尾砂，含FdO3约66%，含水量20%。
4矿渣（混合材）：
徐州钢铁厂碱性矿渣；含水量15%。
其化学成分如表1-1。
表1-1徐州钢铁厂矿渣化学成分
成分
SiO2
AI2O3
Fe2O3
CaO
MgO
X
W
%
32.78
12.00
0.65
43.16
10.78
99.37
15.00
5.石膏：
青海产石膏，其SO3为40%，水分少量，块度＜200毫米
6•燃料：
权台煤矿烟煤：
易磨性系数1.36，块度＜20毫米
7•电源：
从彭场变电所接线进厂，35KV
8•水源：
可采用地下水或不牢河水
9•交通：
见“青龙山矿区交通位置图”。
铁路可在茅村车站或前亭车站与津浦线接轨。
10.原料化学成分：
见表1-2，表1-3
11•烟煤及无烟煤工业分析：
见表1-4，表1-5。
1.3.2原料化学成分
表1-2原料化学成分
名称
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
MgO
烧矢
量
SO3
苴
丿、
他
合计
石灰石
52.90
2.46
0.41
0.41
1.06
43.00
100.24
粘土
1.15
68.54
14.02
5.56
1.41
4.91
95.59
铁矿
1.16
21.63
7.95
66.00
0.35
3.53
100.82
煤灰
2.08
48.10
37.91
5.08
0.98.
1.40
2.35
95.88
表1-3原料水分
石灰石
粘土
铁粉
1%
15%
20%
权台煤矿烟煤资料如下:
表1-4权台煤工业分析
Wy
Vy
Ay
Fy
小y
QDW
%
10.00
25.71
25.71
45.33
21884.4J/Kg
表1-5权台煤元素分析
Cy
Hy
Ny
Sy
Oy
Ay
Wy
合计
%
57.01
3.90
1.35
0.44
8.34
18.96
10.00
100.00
1.3.3气象、水文、工程地质情况
1.3.3.1矿区气象
1.气温：
绝对最低温度：
-22.6C,绝对最高温度：
40.6C,平均气温：
14C。
2.降雨量：
年平均降雨量：
689.9mm，最大月降雨量：
445.6mm,（雨量主要集中在6~8月
份）。
3.相对湿度：
最高：
100%，最低：
1~4%，平均：
72%。
4.最大冻土深度：
24cm
5.最大积雪深度：
22.5cm
6.风向：
本地区风向年频率见“风向玫瑰图”。
夏季多东南东风向。
最大风速19.3m/s
1.3.3.2水文、工程地质材料
1.洪水位最大标高：
海拔33.58米（1963年9月8日），该地区水利部门下达设计指标为
34米。
2.经钻孔勘探未发现融洞、裂隙和断层。
3.地震级数：
国家地震局、武汉地震大队71年6~7调查，该地区几十年内地震烈度定为7
度。
1.3.3.3附图及附件
“江苏省铜山县青龙山地区地形图”1:
10000，见附录。
1.3.4江苏省铜山县青龙山石灰石矿区地质评价报告（摘要）
1.3.4.1矿区概述
青龙山石灰石矿区位于徐州市东北14公里，属铜山县茅村公社管辖。
津浦铁路在矿区
东部通过，相距两公里余。
茅村至柳新公路经过矿区南缘，交通十分方便。
矿区西南有王庄、庞庄煤矿，东有权台煤矿，相距约在十一公里。
3.5万一11万伏高压
输电线在矿区南东3—5公里处通过。
矿区南缘有经过水文勘测的丰富地下水源。
可见矿山经济地理情况很好。
矿区地形属低山丘陵，青龙山最高海拔标高138米，相对标高106米左右，山体呈拢状沿北东方向分布，东坡较陡，坡角20—60度；西坡较缓，坡角15—40度，山垄间洼地地面标咼32—35米，浮土厚度0.5—19米。
矿区南缘有不劳河流经，河床宽150—300米。
水深0.7—3米。
属季节性河流。
枯水位
标高25.60米。
历年洪水水位最大标高33.58米（63年9月8日）。
最近几年人工开挖，河
床加宽加深，在其南3公里已修成京杭大运河,闸，近年不劳河最高洪水水位为32.73米。
1.3.4.2矿区地质：
1.矿体分布
矿区水泥原料石灰石系中寒武夏组鲕状灰岩、组成，构成青龙山主体。
下寒武统馒头组紫红色云母质砂岩和泥灰岩。
可能这行船、京杭大运河在兰家坝筑有节制
薄层灰岩和快状灰岩相间分布、共有五层
在青龙山东坡下缘一带分布、构成矿体底
版。
上寒武统炒米店组薄层灰岩、鲕状灰岩及薄层竹叶状灰岩相间分布在矿区西南角和矿区西北角，构成矿层之顶板。
第四系灰黑色亚粘土、灰黄色亚粘土分布在青龙山东西两侧之川里湖、刘武湖洼地中及
不牢河以南山前平地宁，为湖沼相沉积。
山坡脚处堆积少量坡积红土。
2.矿石质量:
矿区中寒武统张夏组石灰岩氧化钙含量大多在51%—53%。
仅个别样品氧化钙含量为
49%。
氧化镁含量多在0.5—1.3%。
而以1%左右为多，仅第四层白云质鲕状灰岩在青龙山北部这一段氧化镁含量高、变化大。
最高达5.21%，最低为2.06%，平均达3.58%。
（未圈入矿
体）。
其他地段只个别样品氧化镁含量大于2.5%。
但沿走向伸延不大、呈小透镜体产出。
由于山坡角大于地层倾角，部分勘探线可在山西坡沿倾向控制矿层。
如第三层灰岩，其
氧化镁在1—1.5%，说明沿倾向是稳定的。
石灰岩宁K2O、Na2O及SO2含量极小，K2O
仅含0.01—0.04;Na2O为0.00—0.004%,SO2为0.009—0.15%。
都符合水泥生产要求。
1.3.4.3储量计算：
1.石灰石矿石的工业指标：
根据矿区实际情况确定其技术指标为：
a、最低储量计算标高采用该地区地平面标高32米（历年来未被水淹没）
b、开采场边坡角采用60°，由于矿山为一整体，大部分在开采时可完全采完，故在这些地段不考虑边坡角。
c、储量计算参数的确定：
、石灰石氧化镁含量不大于2.5%，氧化钙大于48%者划为矿石。
、矿石体重：
经大小体重测定其范围在2.64—2.691吨/米2
2•经过计算求得C1级贮量6503万吨，C2级贮量2985万吨
1.3.4.4结束语
1•矿床中寒武统海相陆台型沉淀、构造简单、地层倾角平缓，一般为15°—250。
其工业
类型属稳定的倾斜层状矿床。
2•矿石质量良好，化学成分稳定，一般氧化钙含量多在52%以上，氧化镁含量多低于
1.5%，其他有害杂质含量甚低，矿石中未发现游离二氧化硅及其矿物。
3•矿床储量大，已探明的C1+C2级储量9488万吨（其中C2级6503万吨）。
所探明的储量和工作程度完全可满足铜山县办水泥厂的要求，对于建设年产50万吨以上的大型水泥厂，
就其探明的储量来说也可满足百年以上。
4•矿山开采条件好、矿层连续稳定，基本无盖层和非矿夹层，矿石物理机械性能好，矿床体位于地下水面以上，因此适合于大规模露天开采。
5•水文队在矿山附近为徐州发电厂寻找地下水源查明矿区南缘之不牢河为一北一西一
南方向断裂带，蕴藏丰富的地下水。
临近矿区有TM1、TM2、TM3、TM4、TM5五个供水孔，
最大涌水量：
TM1:
262—300吨/小时，最近的TM4涌水量为180—210吨/小时，孔口除TM2外，都下管封存。
经化验水质良好。
据此完全能满足水泥生产用水要求。
综上所述，青龙山石灰岩具有储量大，质量好，交通方便，电力、燃料、供水等经济条件好，开采容易等特点，是一个比较理想的水泥原料基地。
对青龙山矿区矿石矿石物理性质实验如表1-6所示：
表1-6矿石物理性质实验数据
岩石名称
数值
抗压强度
（kg/cm）
耐磨强度
（g/cm）
比重
（t/m）
体重（t/m）
抗剪断强度垂直（风干）
垂直
（风干）
平行
（风干）
内摩擦
角a
凝聚力
（kg/cm）
鲂状灰岩
平均值
最大值
最小值
930
1010
810
930
960
680
2.60
2.732
2.62
400
215
致密块状灰岩
平均值最大值最小值
1340
1450
1180
1010
1060
950
1.73
27.3
2.68
390
225
对青龙山矿区矿石体重测试如表1-7所示:
表1-7矿石体重测试结果表
样品编号
岩石名称
空中称重（g）
水中称重（g）
排水重量（g）
体重t/m
1
鲕状灰岩
8450
5310
3140
2.691
2
鲕状灰岩
296.2
185.9
110.3
2.685
3
薄层灰岩
136.8
85.4
51.4
2.661
4
块状灰岩
12600
7925
4675
2.695
5
块状灰岩
136
84.5
51.5
2.640
6
块状灰岩
75.4
46.9
28.5
2.645
7
生物碎屑
108.6
67.7
40.9
2.655
8
灰岩
80.8
53.0
27.8
2.900
平均
2.67
说明:
1号为鲕状灰岩大体重样
4号为块状灰岩大体重样
8号无代表性未参加平均体重计算表
表1-8青龙山附近水文孔成果表
项
目
结果
孔号
TM1
TM2
TM3
TM4
TM5
孔深（m）
220.96
270.76
270.28
225.19
233.21
水位埋深（
m）
1.13
0.94
0.49
1.03
2.15
实际降深（
m）
1.92
2.84
2.72
5.65
1.35
实际涌水量
（t/h）
33.60
110.30
76.3
14.8
48.2
推断降深（
m）
15.20
15.20
15.20
15.20
15.20
推断涌水量
（t/h）
262-300
255-290
180-210
154-182
160-175
颜色
无色
嗅味
无嗅
口味
无味
浑浊度
沉淀物
有黄色沉淀
1.3.5矿区开采情况
矿山开采条件好、矿层连续稳定，基本无盖层和非矿夹层，矿石物理机械性能好。
矿床
位于地下水面以上，因此适合于大规模露天开采。
1.4厂址选择
1.4.1厂址选择概述
厂址选择工作，一般是按厂址选择不同阶段的要求，提出工程水文地质初勘、地形测量
（1:
1000或1:
2000）、环境影响初评、厂外交通、供电、供水、供汽、供油方案以及资源勘探报告（或详细的地质资料）等。
具备以上条件后，由筹建单位（或省、市、自治区建材主管
部门）组织各有关部门进行厂址预选工作。
可行性报告编制单位应根据项目建设和生产的各
经多方面比较后，推荐最佳厂址方案报主管部门。
主管部门在审批可行性
1、厂址靠近主要原料基地。
2、厂
项要求进行技术、经济与社会诸因素的全面分析论证，和后备厂址方案以及生活区位置，提出厂址选择报告,
报告时最终审定厂址。
另外，在进行厂址选择时，必须考虑下列各项因素：
址靠近铁路接轨车站。
3、在有水运条件的地区，应尽量考虑利用水运及建造码头的可能性。
同时，厂址最好靠近主航道的一侧。
4、厂址尽量靠近水源。
5、厂址尽量靠近电源。
6、厂
址应有足够的建厂场地，但必须坚持贯彻国家节约用地方针政策，不占良田、少占农田，尽
可能利用荒山野地。
7、厂址地形。
&工程地质条件。
9、水文地质条件。
10、雨水、污水排出的问题。
11、地震。
12、大件设备的运输。
13、合理确定工人村建设场地。
14、与其他
方面的协作。
1.4.2选址方案
选址方案如表1-9所示:
表1-9选址方案
项目
A万案
B万案
地理位置
石灰石矿山东北侧
石灰石矿山南侧
燃料供应
由矿区东部权台煤矿供给
由矿区南部王庄、庞庄煤矿供给
交通条件
在茅村车站与津浦接轨，但铁路线较B址远约3~5公里
在茅村与津浦线接轨
原料来源
临近石灰石矿山
临近石灰石矿山，但距粘土较
A址远
电源
彭场变电所接线进厂
彭场变电所接线进厂
水源
地下河水
南不牢河水
矿山爆破安全性
不受影响
不受影响
建厂面积
面积较B址大
面积较A址小
工程地质条件
良好
良好
污染情况
对厂前区、生活区污染小
对厂前区、生活区污染严重
地形
有一定坡度
地形平坦
洪水影响
不受洪水威胁
不受洪水威胁
从以上比较情况可见，A址处具有矿山储量大，化学成分稳定，开采条件好，矿山品位高,交通便利，电力燃料、供水条件好的优点，所以选择A址合适。
1.5生产方法选择及窑的选型
1.5.1生产方法的选择
2007年我国水泥产量已达13.6亿顿，其中新型干法水泥占55%2008年已达到
60%,2009年全国水泥产量16.3亿吨，新型干法水泥比重已接近65%，预计2010年将达
到70%。
可见国家大力发展先进的新型干法水泥，所以本厂采用新型干法水泥生产，即窑外分解系统。
1.5.2窑选型的意义
水泥厂设计过程中，当窑型与格一旦确定之后，窑产量是选择生产系统设备，计算工厂的烧成能力，和熟料年产量的依据，同类窑在不同的生产条件下，其产量差异相当大，即使同一规格的窑，由于煅烧制度不同，产量也有较大的差异。
窑产量应该是工厂生产能力的限制因素，在窑以前的所有生产车间的生产能力，均以窑
的产量依据进行计算。
窑产量标定过高或过低，均奖产生不良后果，如标定过高生产中窑长期达不到设定产量，则浪费辅助设备的生产能力，降低工厂的经济效益；如果标定过低，生
产中，窑产量大大超过设计产量，不仅使建厂经济效益降低，而且由于配套其它设备的生产
能力限制，窑本身的生产能力也得不到正常的发挥。
1.5.3窑型的选型计算
根据《新型干法水泥厂设备选型使用手册》P399确定生产能力为日产5000t的熟料预
分解回转窑筒体的尺寸。
1.
确定回转窑的耐火砖内径
（1-1）
式中，Di:
窑耐火砖内径，m；
G:
窑额定产量，t/d;
K:
与窑相关的系数，这里取K=60
回转窑耐火砖的内径：
2•确定回转窑筒体内径:
D=Di+2:
耐火砖（1-2）
式中，D窑筒体内径，根据我国建材行业标准JC3333—91水泥工业用回转窑标准，其
中第一系列为①2.5m，①3m，①3.5m,等，第二系列是以0.2m为间隔，m；
Di:
窑耐火砖内径，m;
■/耐火砖：
窑最小耐火砖厚度，取为200mm。
D=Di+2、耐火砖=4.37+2&2=4.77（m）
所以取回转窑的内径为D=4m。
3.确定回转窑筒体长度
根据《新型干法水泥厂设备选型使用手册》P401表5.1-4取回转窑L/D=15
L=15X4.8=72
所以回转窑长度为L=72m。
同类型回转窑规格图表如1-10所示:
表1-10国内同类型厂回转窑规格
厂名
窑型
实际产量（t/d）
铜陵海螺公司2号线
①4.8>4m
5500
华兴水泥厂
①4.75>4m
5500
冀东水泥厂
①4.7>4m
4800
珠江水泥厂
①4.75>5m
4800
本设计采用①4.8X4m.
①4.8>2m回转窑的窑型技术参数如表1-11所示:
表1-11①4.8>m回转窑的窑型技术参数
规格
生产能力
筒体内径
筒体长度
筒体斜度
转速
支撑数
①4.8>47m
5000t/d
4.8m
72m
3~4.5%
3-4r/min
3
1.5.4窑产量的标定
1.5.4.1影响窑产量因素
影响窑产量因素很多，如窑型式、结构、尺寸、原料燃料品种、质量和物理性能及附属设备等。
但主要影响因素是窑型式、结构和尺寸。
在确定窑产量时，目前常使用的是从生产
资料统计得出的经验公式或数据，计算窑产量经验公式大多数表示成产量和窑筒体尺寸关系，即一般经验公式中只考虑了影响窑产量的部分因素，因而在确定窑产量时除了用经验公
式或数据计算外，还应考虑所用公式中是否包含其他影响因素。
1.5.4.2窑产量的标定
1.按《新型干法水泥厂工业设计手册》回转窑产量标定公式：
x-\cjicurs2.328]0.6801/彳°、
G=8.495DiL（1-3）
2.3280.6801
G=8.495>4.77X72=5915（t/d）
2.按南京水泥工业设计研究院推荐公式：
G=53.5Di3.14（1-4）
314
G=5
升级会员 