产吨水泥熟料干法水泥厂设计.docx
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产吨水泥熟料干法水泥厂设计
毕业设计说明书
日产2500吨水泥熟料干法水泥厂设计
学院（部）：
材料工程学院
专业班级：
材料工程
学生姓名：
指导教师：
2011年11月
工艺流程
水泥生产过程可概括为生料制备、熟料煅烧、水泥粉磨。
生产方法依生料制备方法不同分为干法和湿法。
湿法生产产量低、熟料热好高、耗水量大，逐渐被干法生产取代。
干法生产主要包括干法回转窑生产、悬浮预热窑生产、预分解窑生产，其熟料的煅烧大致分为预热、分解及烧成三个过程。
其中窑外分解技术是将水泥煅烧过程中的不同阶段分别在旋风预热器、分解炉和回转窑内进行，把烧成用煤的50~60滋在窑外分解炉内，是燃料
燃烧过程与生料吸热同时在悬浮状态下极其迅速的进行，时入窑物料的分解率达到90%以上，使生料入窑前基本完成硅酸盐的分解。
预热分解窑生产工艺，煅烧系统的热工布局更加合理、窑生产效率高、产品质量好、能源消耗低、窑内衬体寿命长，环境保护诸多方面具有更加优越的性能。
本水泥生产工艺采用先进的预分解窑干法生产工艺，其工艺流程简述如
下：
431生料制备
（1）原料破碎、输送及均化
石灰石破碎车间设在矿区，采用一段破碎。
自卸汽车将石灰石倒入板式喂料
机，再喂入PCF-2022
锤式破碎机破碎，破碎后，由长带式输送机送到厂区©80m的圆形石灰石均
化库，由悬臂堆料皮带机人字形堆料，由桥式刮板取料机取料将预均化后的石灰石由带式输送机送至©7.0X18的石灰石调备库。
砂岩由汽车运进厂先入砂岩堆场储存，由铲车卸入破碎机破碎，选用一台PCF-1412
锤式破碎机，经破碎后的砂岩由带式输送机送入©7.0X13的砂岩库。
粉煤灰由专用罐车运进厂后送入©8.0X22的粉煤灰库储存。
铁粉矿由汽车运进厂先入铁粉堆棚储存，由铲车卸入下料仓后经带式输送机送入©5.5X14的铁粉库。
各物料的配料在各自的调备库内进行，配料采用多种元素荧光分析仪和微机组成的生料质量控制系统、自动调节的定量给料机。
四种原料由各自的定量给料机计量后，由带式输送机送入生料磨。
所有物料破碎与转运点设有除尘器，确保粉尘达标排放。
（2）生料粉磨与废气处理生料粉磨采用带外循环的立式磨系统，利用窑尾排出的高温废气作为烘干
热源。
生料由锁风阀进入磨内，经磨辊碾磨后的物料在风环处被高速气流带起，经分离器分离后，粗物料落回磨内继续被碾压，细粉随气流出磨，经电收尘收集，收下的成品经空气输送斜槽、斗式提升机送入生料均化库。
出电收尘的废气经循环风机后，一部分废气作为循环风重新回磨；剩下的含尘废气进入磨废气处理系统，经净化后排入大气。
当生料磨停磨而烧成系统运转时，窑尾废气经增湿塔作调质处理后，直接进入窑尾收尘器净化处理，增湿塔喷水量根据增湿塔出口废气温度自动控制，使废气温度处进窑尾袋收尘器的最佳范围内，废气经净化后排入大气。
由袋收尘器收下的粉尘，经链运机、空气输送斜槽，由提升机送入生料库。
增湿塔下的窑灰直接与出库生料搭配，喂入预热器系统。
（3）生料均化及生料入窑
生料均化采用©22.5X54M3型库，库内分4个卸料口，生料按一定顺序分别由各自的卸料区卸出进入均化小库，由库内重力切割和均化小库的搅拌实现均化，均化后的生料由斗式提升机、空气输送斜槽送入生料缓冲仓，经计量器计量后由空气输送斜槽送入气力提升泵再送至窑尾预热器的进口
4.3.2熟料烧成
（1）烧成系统由五级旋风预热器、分解炉、回转窑、篦冷机组成。
喂入预热器的生料经预热器预热、在分解炉内分解后，喂入窑内煅烧；出窑高温熟料在水平推动篦式冷却机内得到冷却，大块熟料经冷却机出口处锤式破碎机破碎后，汇同出冷却机的小粒熟料经盘式输送机送至熟料库。
篦冷机排出的热空气部分作为高温风入窑和三次风送往分解炉，部分作为煤粉制备的烘干热源，剩余废气经电收尘净化后排入大气。
（2）熟料储存、输送和散装
熟料库规格©18X26m熟料经库底卸出后，由带式输送机分别送往水泥磨
前的熟料调备库和汽车散装熟料库。
熟料散装库顶采用多点盘式输送机卸料。
（3）原煤预均化及输送原煤由火车运输进厂卸入原煤堆场，由铲车卸入下料仓后，经定量给料机喂入煤磨。
（4）煤粉制备及输送煤粉制备采用立式煤磨，利用窑头高温废气作为烘干热源。
原煤由定量给料机喂入磨内烘干与粉磨。
通过各阀门的调节改变磨内的风速，配合调整分离器的转速，从而实现合格煤粉与粗煤粉的分离，使细粉随气流进防爆型袋收尘器，粗粉继续在磨内循环，重新被粉碎。
经袋收尘器收集下的煤粉通过锁风阀和螺旋输送机送入窑头、分解炉、回转烘干机供应其燃煤，废气经收尘器净化后排入大气。
煤粉制备系统设有防爆阀、CO浓度检测仪、N2自动灭火系统等安全措施。
4.3.3水泥粉磨
（4）混合材备料
石膏由汽车运进厂先入堆棚内储存，由铲车卸入破碎机破碎，选用一台PF-080型反击式破碎机，经破碎后的石膏由带式输送机送入①6.0X18石膏库。
按不同水泥品种，设定相应的物量配比，经定量给料机配好的物料由带式输送机输送至水泥粉磨系统。
水泥磨采用一套由辊压机、©4.2X13水泥磨机和O-
Sepa选粉机组成的闭路预粉磨系统，物料经辊压机预粉碎后粗粉回料，细粉进水泥磨粉磨，出磨物料由斗式提升机送入选粉机中分选，粗粉返回磨内再次粉磨，成品随出选粉机气流进入袋收尘器后被收集下来，由斜槽、提升机送至水泥库储存。
废气经净化后排入大气。
（5）水泥储存、散装、包装
设4座©15X36的IBAU型储存兼均化库，每库库底各设两台移动式散装机。
水泥由库底充气卸料系统卸出后由空气输送斜槽、斗提机送往包装车间包装或送入水泥汽车散装库进行汽车散装，或送入散装机进行火车散装。
水泥包装采用一台RA-12型回转包装机，包装成的袋装水泥直接装车发送或送成品库储存。
水泥库顶、库底均化仓等分别设气箱脉冲袋收尘器处理系统中的含尘气体。
包装车间用脉冲袋收尘器对个扬尘点进行收尘。
建厂的原始资料
2、砂岩：
自备矿山，含水量3%
3、铁矿石（粉）：
外购，含水量4%
4、粉煤灰：
外购，含水量0.5%。
5、石膏：
山东产SQ,40%含水量少量，块度＜300毫M
10、电源：
从彭场变电所接线进厂。
35KV
11、水源：
可采用地下水或不牢河水
12、原料化学成份：
见附表。
13、烟煤及无烟煤工业分析：
见附表。
14、
表1-1原材料化学成分分析：
名称
烧失量
SiO2
Al2Q
Fe2O3
CaO
MgO
总和
石灰石
41.81
2.60
1.19
1.32
51.90
0.81
99.63
砂页岩
2.43
89.11
2.73
1.25
2.09
1.37
98.98
铁矿石
3.27
49.59
5.46
34.12
2.67
1.58
96.69
粉煤灰
2.76
52.69
31.41
5.04
3.46
0.62
95.98
烟煤煤灰
0.00
51.85
32.50
5.38
4.05
1.64
95.42
烟煤资料：
1、工业分析:
表2-2
烟煤
水分
（Mar/%）
挥发分
（Var/%）
灰分
（Aar/%）
固定碳
（Car/%）
热值
（Qar/kJ/kg）
含量
1.91
27.15
17.83
53.11
24676.75
物料的破碎
生产水泥的原料，大部分都要经过预先破碎，因为从矿山开采回来的石灰石，砂岩，石膏，混合材料以及煤等原料，燃料块度较大，给运输，贮存，粉磨带来一定的困难。
从窑中煅烧得到的熟料，其中有些块度较大的必须进行破碎。
物料经过破碎后，其粒度减小，表面积增加，在一定程度上可以提高粉磨和烘干的效率。
2.2.1破碎系统的发展状况
进年来，随着窑，磨等设备单机生产能力的大型化以及矿山开采技术的发展，破碎流程和破碎设备也随着有了很大的发展。
主要反映以下几个方面：
（一）破碎设备大型化
（二）破碎流程单段化
（三）破碎设备移动化
（四）破碎设备多功能化
222破碎设备的工作原理
利用挤压和冲击等机械作用的外力，使大块物料产生应力和形变，从而导致破裂。
根据破碎后的粒度不同，破碎作业大致可分为粗碎，中碎和细碎三个等级（见表2-2）。
表2-2各级粉碎所对应的粒度
破碎等级
喂料粒度（mm）
出料粒度（mm）
粗碎
300—550
>100
中碎
100—300
20—100
细碎
50—100
0—20
2.3设备的选型
不同种类和不同规格的破碎机，对物料的最大进料粒度的要求也不同。
大，中型水泥厂当矿山采用电铲装车时，石灰石最大块度与电铲的铲斗大小有关，如下表
表2-6石灰石最大块度与电铲的铲斗的关系
铲斗容积（m3）
0.5
1.0
2.0—2.5
3.0—4.0
最大块度
400
650
800
900—1100
表2-7PCF单段锤式破碎机规格性能
型号：
PCF-2022
最大给料尺寸：
1000X1000x1500mm
转子的长度：
2230mm
生产能力：
400-600t/h
电动机功率：
630-800kW
进料口尺寸：
2100x2380mm
机器总重里（不包括电动机）：
128t
出料粒度：
<100mm
2.4.1生料粉磨
目前，水泥工业应用最广泛的是钢球磨机系统，近年来，立式磨发展较快，采用立式磨粉磨生料的日益增多。
它是风扫磨的另一种型式，有一系列优点，主要靠磨辊和磨盘间压力来粉碎物料，使物料在磨内受到碾压、剪切、冲击等作用，不必像钢球磨要提升研磨介质来冲击碾磨物料，粉磨有用功率较钢球磨高的多。
且磨机本身带选粉机构，因此单从磨机本身的碾磨和选粉来讲，电耗可降低50%之多。
还由于利用风扫式，其烘干能力很强，利用窑尾废气可烘干
8%水分的物料，入磨粒度可达100mm大型磨机甚至可达150mm,可节省二级破碎系统，节省投资和消耗占地面积小细度易调节，也便于实现微机操作自动化，通风量较，可更好得利用窑尾废气余热烘干生料。
立式磨随着窑外分解窑的发展得到迅速发展，目前各种立式磨系统的粉磨能力已达500t/h以上，产品系列中生产能力最大者已达1000t/h。
生料磨采用具有烘干兼粉磨性能的立式磨，热源来自经增湿的窑尾悬浮预热器一级筒废气（温度350C左右）。
（1）确定粉磨车间的工作制度
生料粉磨车间采用三班制，每班工作8小时，每星期工作7天，每年工作
43周。
（2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率：
kk2k343738
―230.825
87608760
式中：
k——每年工作日数，
k2――每日工作班数，
k3——每班主机运转小时数。
（3）主机要求小时产量：
Gh色21475.44-127.83（讪）
Gh.l168
（4）设备的选型：
选用MLS3726型立式磨，该磨机技术性能参数如表2-9所示,表2-9立式磨
磨机名称
烘干中卸生料磨
磨盘规格（m）
04.6X10
最大入磨粒度（mm）
25
产量（t/h）
190
主电机功率（kw）
3550
磨盘转速（r/min）
15.0
磨机重量（t）
352
水泥粉磨
水泥粉磨系统分为闭路和开路两种，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。
同时立式磨也开始用于水泥粉磨，但由于水泥粉磨产品中微细颗粒含量较少影响水泥质量。
辊压机、分级器等设备也运用于水泥粉磨系统中，辊压机加
球磨机的圈流粉磨效率高、单位电耗低。
本次设计水泥粉磨预采用带辊压机预粉碎的闭流粉磨系统。
（1）确定粉磨车间的工作制度
水泥粉磨车间采用三班制，每班工作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数，确定主机的年利用率：
kk2k330038
n0.82
87608760
式中：
k——每年工作日数，
k2――每日工作班数,
k3——每班主机运转小时数。
（3）
主机要求小时产量:
&设备的选型:
选用©4.2X13m的双仓水泥磨，该型号磨机技术性能见表2-10,
2-10粉磨设备的技术性能
磨机规格
©4.2X13
研磨体装载量（t）
241
转速（r/min）
15.54
入磨粒度
V20
生产能力（t/h）
137
传动方式
中心传动
主电动机功率（Kw）
3150
主减速机型号速比
JS140-C或MFY320
设备重量⑴
247
2.4.3煤粉制备
燃料：
权台煤矿烟煤；易磨性系数1.36;块度＜80毫M
水泥厂的煤粉制备系统，基本上都是采用传统的兼有烘干能力的风扫钢球磨，由于风扫钢球磨存在，如系统效率低，煤粉质量差等缺点，很难适应水泥工业发展要求。
随着粉磨技术的发展，国内也有少数生产线在煤粉制备系统中采用了立磨。
（1）确定煤粉制备车间的工作制度
煤粉制备车间采用三班制，每班工作8小时，每周工作6天，年工作
300天。
参考山东建材网，李庆文《HRM2200立式煤磨在我厂煤粉制备系统的应
用》，选取HRM1700立式煤磨。
该型立式煤磨具有粉磨效率高、电耗低，比球磨系统电耗降低约40~50%，而且烘干能力大（可烘干15%以上水分的原
煤）,煤粉细度更容易控制的特点。
特别是具有对物料有“选择性”的特点，在操作时，通过调整操作参数，可将原煤中大部分较硬的煤矸石排出机外，一方面相应提高了煤粉的热值，另一方面改善了煤粉的易磨性，可提高磨机产量，延长研磨体寿命。
（5）HRM1700M立式煤磨系统工艺流程：
原煤堆棚中的原煤经定量给料机喂入煤磨中。
在煤磨机的磨辊和磨盘的作用下原煤被粉碎，达到一定细度的煤粉随气流进入袋收尘器中，然后被滤袋过滤下来，通过锁风阀和螺旋输送机送入窑头、分解炉、矿渣烘干用回转烘干机供应其燃煤，废气经收尘器净化后排入大气。
煤矸石在粉碎的过程中，从煤磨的排渣口排出，不再重新进入煤磨。
通过各阀门的调节改变磨内的风速，配合调整分离器的转速，从而实现合格煤粉与粗煤粉的分离，使细粉随气流进袋收尘器，粗粉继续在磨内循环，重新被粉碎。
HRM1700M立式煤磨系统主机配置及技术指标参考表2-11，
表2-11主机配置及技术指标
入磨粒度（mm）
0~55
煤粉细度R80（%）
<3
生产能力（t/h）
20~28
入磨水分（%）
<15
出磨水分（%）
V1
磨机规格
型号
HRM1700M
功率
500kw
主减速型号
L200
主电机型号
Y355-6
磨机质量（t）
96
选粉设备
自带
熟料烧成系统
熟料烧成系统采用预分解窑系统流程。
以五级旋风为例，生料首先喂入最上一级旋风筒（G）入口的上升管道内，分散的粉体颗粒与热气流迅速进行气固相热交换，并随热风上升，在Ci旋风筒中气料分离。
收下的热生料经卸
料管进入C2级筒的上升管道和旋风筒再次进行热交换分离。
生料粉按此依次在各级单元进行热交换、分离。
预热后的热生料，由C4的卸料管进入分解
炉，在炉中生料被加热、分解，分解后生料（分解率85%~95%经Cs分离
后，入窑段烧成熟料，再经冷却机冷却后卸出。
①4.0X60回转窑配套设备
参考如表2-12所示，
表2-12部分厂家①4.0X60回转窑配套设备
应用厂
烟台东源
铜陵海螺
规模t/d
2500
2500
回转窑
①4X60
①4X60
预热器
Ci
4-$4700
C
4-$5000
C2
2-$6700
C2
2-$6900
C3
2-$6700
C3
2-$6900
C4
2-$6700
C4
2-$7200
Cs
2-$6900
C5
2-$7200
分解炉
①7500
①7500
2
冷却机有效面积（m）
121.48
124.74
备注
燃料为烟煤
本次设计采用铜陵海螺①4X60回转窑设备配套方案表2-13篦式冷却机
型号
H1067
产量（t/h）
额定
2500
最大
2750
段数
2
有效面积（m）
63
面积产量［t/（m*d）］
39.7-45
出料粒度（mr）
<25
进料温度（C）
1371
出料温度（C）
65+环境温度
传动模式
机械传动
2.6水泥包装车间
水泥由库底充气卸料系统卸出后由空气输送斜槽等输送设备送往包装车
（1）确定工作制度
采用一班制，每班工作7小时，每年工作300天。
20%包装，80%散装
包装——21475.440.20=4295.088
散装——21475.440.80=17180.352
（2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率:
kk2k330016
叶二230.20
87608760
式中：
k——每年工作日数，
k2――每日工作班数,
k3——每班主机运转小时数。
（3）
主机要求小时产量:
（4）设备的选型
选择FIUXO回转包装机（见表2-14）:
表2-14设备选型
型号规格
RA12
单袋重量
50kg
插袋方法
自动
消耗功率（KW）
6
袋数/H
3000
工作环境
温度：
-10~40C
相对湿度
v90%
总重（t）
15
水泥包装温度
v120C
水泥密度
一般1.1~1.3t/m3
2.7各生产车间主机设备选型
综合上述各生产车间主机设备选型:
表2-14主机设备选型
主机名称
主机型号规
格
主机产量
（t/h）
主机台数
要求产量
（t/h）
主机生产能
力（t/h）
主机工作制度，实际年
利用率
石灰石破碎
机
PCF-1412
600
1
425.74
600
0.23
砂页岩破碎
机
PCF-1412
80
1
66.73
80
0.13
立式磨
MLS3726
190
1
127.83
190
0.79
石膏破碎机
PF-40n
38
1
30.33
38
0.15
冷却机
H1067
108.33
1
104.17
108.33
0.846
立式煤磨
HRM1700M
20-28
1
15.01
20
0.49
水泥磨
①4.2X13
135
1
127.83
135
0.76
包装机
RA-12
150
1
102.06
150
0.136
回转窑
①4X60
108.33
1
165.74
108.33
0.96
表3-6物料储库选型
储库名称
规格
数量
库容量（t）
储存期
单个
总共
石灰石预均化库
①80m
1
20000
20000
5.91d
石膏堆棚
116X12
1
4704
4704
30.15d
煤堆场
34X20
1
1664
1664
5.04d
铁矿石堆棚
17X15
1
624
624
7.9d
砂岩堆场
66X13
1
3210
3210
11.22d
石灰石调备库
07.0X18
1
876
876
6.22h
粉煤灰库
08.0X22
1
1600
1600
6.83d
铁粉库
①5.5X14
1
240
240
3.07d
砂页岩库
①7.0X13
1
820
820
2.86d
生料均化库
①22.5X54
1
16000
16000
4.02d
熟料库
①18X26
2
9450
18900
7.3d
熟料调备库
①8X22
1
420
420
3.88h
粉煤灰库
08.0X22
1
1600
1600
5.12d
石膏库
①6X18
3
124
372
2.38d
水泥库
①15X36
4
70.5
282
9.18d
成品库
46X24
1
1436
1436
2.34d
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