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28.86

6.12

4.40

1.06

95.19

烟煤煤灰

0.00

49.93

28.60

8.7

5.05

1.81

94.09

（1）石膏,外购；

SO3：

40%；

W少量；

块度﹤300mm

（2）石灰石（混合材）：

含水量1%

（3）燃料：

烟煤；

易磨系数1.36,块度﹤80mm

1.2.2煤工业分析

表1—2煤工业分析

名称

水分（Mar）

挥发分（Var）

灰分（Aar）

固定碳（Car）

热值（Qar）

烟煤

1.32

27.49

22.03

49.16

23731.9

无烟煤

1.43

4.84

14.41

79.32

25873.7

1.3熟料目标率值的选定

生料配料方案的优选关系到水泥厂达产达标、节能降耗和长期安全运转的基本保

证。

一般我国的工厂在生料控制方面采用三个率值，即；

KH、SM、IM配料法。

熟料矿物组成的选择，一般应根据水泥的品种和等级、原料和燃料的品质、生料制备和熟料煅烧工艺综合考虑，以达到优质高产低消耗和设备长期安全运转的目的。

表1—3采用不同时硅酸盐水泥熟料三个率值的参考范围

窑型

SM（n）

IM（p）

预分解窑

湿法长窑

干法回转窑

立波尔窑

立窑（无矿化剂）

立窑（掺复合矿化剂）

0.86—0.90

0.88—0.91

0.86—0.89

0.85—0.88

0.85±

0.02

0.92—0.96

2.2—2.6

1.5—2.5

2.0—2.35

1.9—2.3

2.0±

0.1

1.6—2.1

1.3—1.8

1.0—1.8

1.0—1.6

1.3±

1.1—1.5

表1-4国内外新型干法窑熟料率值

国外新型干法

国内新型干法

0.895

0.93

2.73

2.54

1.61

1.54

综上所述参照同类型水泥厂并结合该厂原料的情况。

本设计建议

KH=0.9±

0.01SM=2.5±

0.1IM=1.4±

0.1

本次设计三种率值分别设:

KH:

0.9

SM:

2.5

IM:

1.4

1.4单位熟料热耗表

1-5采用不同类型窑型时硅酸盐水泥熟料烧成热耗的参考范围

熟料热耗kJ/kg

干法长窑

悬浮预热窑

2920—3750

5833—6667

5850—7520

4000—5850

4200—5430

3750—5000

3300—3600

根据表1-3的数据，参照同类型水泥厂并接该厂原料的情况。

本设计设定熟料烧成热耗：

3000kJ/kg。

1.5计算煤灰掺入量

根据以上已知数据,由公式：

GA=q.Aar.S/Qnet,ar得:

最后得出煤灰掺入量：

GA=qAarS/Qnet,ar

=3000×

22.03×

100÷

23731.9÷

100

=2.78%

其Qar—煤的收到基低位发热值

q—熟料的单位热耗

Aar—煤收到基灰分

S—煤灰沉降率一般取100%。

1.6用EXCEL计算干生料的配合比

为了获得较高的熟料强度，良好的物料易烧性以及易于控制生产，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。

表1—6用EXCEL计算干生料配合比

Al2O3

其它

比例

4.3

0.5

0.28

100.00

84.58

4.82

1.3

3.93

14.69

0.51

0.73

生料

35.2

14.052273

2.96121

2.370455

43.977016

0.621754

0.817864

灼烧生料

21.68541506

4.569728181

3.658077277

67.86516638

0.959488444

1.262124661

煤灰

28.6

5.91

97.2151408

熟料

22.47198698

5.238937416

3.798487726

66.11585244

0.983173993

1.391561445

2.78

熟料热耗（kJ/kg）

3000

煤热值（kJ/kg）

23731.90

煤灰分/%

熟料率值

目标

计算

0.9

0.892255879

0.007744121

2.5

2.48654751

0.01345249

1.4

1.379216623

0.020783377

1.7将干料配比折算成湿料配比

原料操作水分：

石灰石1.0%砂岩为2.0%铁质15%

干原料配比为：

石灰石84.58%砂岩14.69%铁质0.73%

则湿原料质量配比是：

湿石灰石=84.58÷

（100-1）%=85.4%

湿砂岩=14.69÷

（100-2）%=14.99%

湿铁质=0.73÷

（100-15）%=0.86%

合计：

101.25

将上述质量比换算为百分比：

湿石灰石%=85.4÷

101.25=84.3%

湿砂岩%=14.99÷

101.25=14.8%

湿铁质%=0.86÷

101.25=0.85%

2物料平衡

通过物料平衡可计算得到各种原料燃烧的需要量以及从原料进厂直至成品出厂，各工序所需处理的物料量,依据这些数据可以进一步确定工厂的物料运输量、工艺设备选型以及堆场储库等设施的规模,因此,物料平衡计算是主机平衡与储库平衡计算的基础和依据。

2.1烧成车间生产能力和工厂能力的计算

窑规格定位为φ4×

60m窑型,产量为2500t/d

实际熟料小时产量:

由公式:

Ql=0.37743D2.5185L0.51861

=0.37743×

42.5185×

600.51861

=103.6t/h

孰料日产量:

Qd=24Qh=24×

103.6=2486.4t/d

经计算标定的窑熟料日产量达不到2500t/d的要求,但现在回转窑的的实际实际生产能力以提高,可达到2500t/d~2800t/d,故可取2500t/d。

故根据计算可得：

标定窑台时生产量为：

104.2t/h

2.1.2窑的台数和年利用率

窑的台数选择为:

一台,即n=1

窑的年利用率为:

η=0.86（窑的年利用率范围为η≥0.85）

2.1.3烧成车间生产能力和工厂生产能力的计算

（1）烧成系统生产能力

①、熟料小时产量：

Qh=nQl=104.2t/h

②、孰料日产量：

108.3=2500t/d

③、熟料年产量：

Qy=8760ηQh=8760×

0.86×

104.2=785001

⑵工厂生产能力的计算

①、水泥小时产量：

Gh=（100-p）Qh/（100-d-e）

=（100-1）×

104.2÷

（100-5-5）

=114.62t/h

②、水泥日产量：

Gd=24Gh=24×

114.62=2750.88t/d

③、水泥年产量：

Gy=8760ηGh=8760×

114.62=863501.23t/y

2.2原、燃材料消耗定额的计算

2.2.1生料消耗定额

由表3-6可知：

干料烧失量：

35.20%

煤灰掺入量：

2.78%

则：

Kt=[（100-S）/（100-I）*[100/（100-p）]

=（100-2.78）÷

（100-34.84）×

（100-1）

=1.52t/t熟料

式中：

Kt—干生料消耗定额Kg/Kg熟料

S—煤灰掺入量%

I—干生料的烧失量%,

P—生产损失，一般取1%—3%,在这里取1%

故得干生料消耗定额为：

石灰石消耗定额：

K干石灰石=Kt×

X干石灰石

=84.58%×

1.52

=1.29（t/t熟料）

砂岩消耗定额：

K干砂岩=Kt×

X干砂岩

=14.69%×

=0.22（t/t熟料）

铁质消耗定额：

K干铁质=Kt×

X干铁质

=0.73%×

=0.011（t/t熟料）

含自然水分时湿料消耗定额为：

K湿石灰石=K干石灰石×

（100-1）

=1.30（t/t熟料）

K湿砂岩=K干砂岩×

（100-2）

=0.22（t/t熟料））

K湿铁质=K干铁质×

（100-15）

=0.012（t/t熟料）

2.2.2干石膏消耗定额

以100㎏普通硅酸盐水泥为基准,按国家标准规定,普通硅酸盐水泥中的三氧化硫含量不得超过3.5%,假设100㎏普通硅酸盐水泥掺入的石膏为x㎏,则x×

32.5%≤100×

3.5%。

由此可得x《10.77㎏即100㎏普通硅酸盐水泥中掺加的石膏量最多不得超过10.7㎏。

对于粉煤灰硅酸盐水泥中的石膏参量（以SO3计）一般为2.0%—3.0%，而对于这次设计的以粉煤灰为主要混合材的复合水泥而言石膏参（以SO3计）取为：

2.0%。

则：

石膏用量=2.0%÷

40%=5%

则PⅡ硅酸盐水泥石膏消耗定额：

Kd1=100d÷

[（100-d-e）（1-P）]

=100×

5÷

（100-5-5）÷

=0.056（Kg/Kg熟料）

Kd—干石膏消耗定额（kg/kg熟料）

d—水泥中石膏的掺入量（%）

e—水泥中混合材的掺入量（%）

Pd—水泥中石膏的生产损失（%）取1%。

2.2.3混合材消耗定额

（1）混合材的掺量

混合材料的加入量根据其具有的活性大小而定。

按中国标准规定:

普通水泥中如掺加活性混合材料（如粒化高炉矿渣、火山灰、粉煤灰等）,其掺加量按重量计不得超过15%,允许用不超过5%的窑灰（用回转窑生产硅酸盐类水泥熟料时,随气流从窑尾排出的灰尘,经收尘设备收集所得的干燥粉末）或不超过10%的非活性混合材料代替；

掺加非活性混合材料不得超过10%。

普通水泥分为275、325、425、525、625和725六个标号,广泛用于制做各种砂浆和混凝土。

（2）P•Ⅱ型硅酸盐水泥混合材可添加石灰石或粒化高炉矿渣，混合材掺量≤5%。

本次设计混合材取石灰石为混合材，掺量为：

5%。

含水：

0.5%

（3）混合材消耗定额

干混合材消耗定额

Ke=100e（100-d-e）/（100-P）

（100―5―5）÷

（100―1）

=0.056（t/t熟料）

Ke—干混合材消耗定额（kg/kg熟料）

P—水泥中混合材的生产损失（%）取1%;

湿混合材消耗定额=（0.056×

100）÷

（100-0.5）=0.056t/t熟料

2.2.4烧成用煤的消耗定额

由公式：

Kf=100q/Q（100-Pf）

=100×

3000÷

=0.128t/t熟料

Kf—烘干用干煤消耗定额（t/t熟料）

q—单位熟料烧成热耗（kJ/kg熟料）

Q—煤的应用基低位热值（kJ/kg干煤）

pf—煤的生产损失（%）取1%

2.2.5物料平衡表

物料名称

水分（%）

生产损失（%）

消耗定额

干料

湿料

1.29

1.30

134.4

3226

1012651

135.5

3251

1020489

0.22

22.9

550

172700

0.011

0.012

1.19

28.5

8946

1.25

9420

1.28

1.50

156.3

3751

1177750

158.4

3801

1193201

石膏

—

0.056

0.56

5.84

140.0

43960

混合材

104.2

2500

785001

水泥

1.112

115.9

2781

872956

烧成用煤

0.13

13.5

325

102050

表2-1物料平衡表

3工艺流程选择设备选型

3.1工艺流程选择水泥粉磨流程主要有两种型式――开路流程和闭路流程。

开路粉磨流程不设选粉机主要特点：

流程简单，投资少，操作维护简便，但物料易产生过粉碎现象，粉磨效率低，产量低。

闭路粉磨流程设有选粉机，主要特点：

可消除过粉碎现象，提高产量，但流程较复杂，设备多，投资大，操作维护管理相对复杂。

近年来，水泥粉磨已趋于闭路流程，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。

对于设计的日产熟料2500t的小型生产线，水泥粉磨流程可以选择设有高效选粉机与辊压机的闭路水泥粉磨流程，其流程图如下图示：

表3—1

3.2主机选型

水泥磨的选型确定粉磨车间的工作制度

（1）水泥粉磨车间采用三班制，每班8小时，每年工作300天。

（2）根据车间运作班制和主机运转小时，确定主机年利用率：

η=k1×

k2×

k3/8760=3×

8×

300/8760=0.82

K1—每年工作日

K2—每日工作班数

K3—每班工作时数

（3）主机要求小时产量

GH=GY/8760η=872956/（8760×

0.82）=121.53t/h

（4）设备的选型

选用φ4.2×

13m的水泥磨，该型号磨机技术性能见表：

表5—2粉末设备技术性能

磨机规格

φ4.2×

13m

研磨体装载量（t）

209

转速（r/min）

15.6

入磨粒度

＜20

生产能力（t/h）

150

传动方式

中心传动

主电动机功率（Kv）

3150

主减速机型号速比

JS140—C或MFY—320

设备重量（t）

255

3.3选粉设备选型

闭路流程的干法生料磨，煤磨和水泥磨的分级设备采用选粉机，它主要有以下几种型式：

通过式、离心式和高效选粉机。

采用高效选粉机可使磨机系统产量提高10-30%，本次设计采用O-SEPA选粉机，下面主要介绍O-SEPA选粉机的情况。

O-SEPA选粉机使目前广泛采用的选粉形式。

该机主体是一个涡壳旋风筒，内设笼形转子，其外圈装一圈导向叶片，被选粉料从顶部喂入落到撒料盘上，靠离心力将物料抛撒。

粗粉则受离心力作用而下落到下部选粉室，再经由下部吹入的三次风风选后，细分随风上升，而粗粉则落入锥形斗卸出。

分级选粉有三股风：

从磨内排出的气体为一次风（含尘），其它粉磨系统排出的气体为二次风（含尘），三次风（净）由下部吹入。

一次风、二次风由上壳体两侧进风口引入机内，形成水平旋流分离场，将较细颗粒带入转子内抛出，然后细粉由收尘器收集为成品。

O-SEPA选粉机的主要优点：

（1）提高选粉效率，可达74%，使磨机产量增加大约22～24%、节能约8～20%。

（2）成品粒径分布3～44μm的细料所占的百分比较高，水泥颗粒组成合理，有利提高水泥强度。

（3）借助变速驱动装置，易于调节产品细度

（4）体积小，质量轻，只需传统式选粉机的1/2或1/6空间。

减少基建投资。

根据磨机标定产量135t/h，对O-SEPA选粉机进行选型:

N=1000G/60CX

其中，N：

按选粉浓度计算的O-SEPA选粉机规格，m3/min

水泥磨标定产量，t/h

CX:

O-SEPA选粉浓度，在0.75—0.85Kg/m3，取CX=0.75Kg/m3

N1=1000×

135/（60×

0.75）

=3000m3/min

N2=1000G（1+L）/60CX

其中,N2按喂料浓度计算的O-SEPA选粉机规格，m3/min

O-SEPA选粉机的循环符合

CX：

最大喂料浓度，CX=2.5Kg/m3

N2=1000×

135×

（1+200%）÷

60÷

=2700m3/min

选用N—3000O-SEPA选粉机其规格性能如表5—3所示

表5—3选粉机规格性能

型号

N—3000

风量m3/h

18000

电机功率KW

160

处理能力t/h

540

主轴转速r/min

70—135

比表面积m2/Kg

300—350

水泥产量t/h

110—190

3.4辊压机的选型

辊压机属于料床粉磨，其挤压粉磨技术使粉磨技术上的重大变革，因增产、节能效果显著备受水泥界关注，主要由磨辊、主机架、进料装置、传动、液压以及安全保护等装置组成。

辊压机是由两个速度相同、辊面平整做相对转动的辊子组成的。

物料由辊子上部喂入，随着两个辊子运转物体被钳入，并在高压下挤压成强度低充满裂纹的扁料片，料片大部分由细分组成。

辊压机粉磨时要求高压、稳定、满料。

（1）确定辊压机的循环负荷为150%，即出辊压机的粗粉回料量与进水泥磨的细粉量之比为1.5：

1。

则要求辊压机的小时处理量为：

Gh=（1+L）G=（1+150%）×

135=337.5t/h

Gh：

要求辊压机小时处理量

标定水泥产量

辊压机的循环负荷

（2）辊压机的确定

选用HFCG140—180辊压机

表5—4辊压机的规格性能

HFCG140—180

辊子直径mm

1400

辊子宽度mm

800

处理能力t/h

280—380

入机粒度≤mm

入料温度≤℃

120

功率KW

2—560

3.5除尘系统

（1）除尘设施为了达到排放标准，且为了设备简单化，同时满足排放高效选粉机的高浓度的含尘气体，本次设计选用一级收尘系统，且选用气箱脉冲袋式收尘器

（2）除尘系统的计算，袋式除尘器的选型，进入袋式除尘器风量，进入选粉机的一次风，二次风，三次风的风量比按4：

4：

2计算，其中磨尾进选粉机的风为一次风，则选粉机的风量

V1=50115/0.4=125288Nm3/h

考虑到抽风管漏风系数为1.1，则进入袋收尘的风量

V2=1.1V1（273+80）/273=178203m3/h

袋收尘风量

V3=1.1（V1+V1+V2+V3）=142616Nm3/h

考虑到管道散热，气体进入袋收尘下降70度，则风量

V4=142616（70+273）/273=179184m3/h

（3）选粉机进入袋除尘的含尘浓度

C1=0.833Kg/m3

C2=C1×

273/（273+80）=0.81Kg/m3

（4）斗式提升机、辊压机入袋式含尘度

C3=（25+25+50）×

（273+70）/273=0.126Kg/m3

所以进入袋收尘气体量

C总=0.81+0.126=0.936Kg/m3

据上情况，选用袋收尘如下表

表5—5袋收尘规格性能

FMQD28—2×

处理风量m3/h

247600

总过滤面积m2

3427

滤袋个数（个）

2856

含尘浓度g/m3

＜1300

3.6斗式提升机

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