5000td新型干法水泥厂生料粉磨车间工艺设计Word格式文档下载.doc
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2.4.2混合材加入量的确定 6
3物料平衡计算 7
3.1配料计算 7
3.1.1原料及燃料化学成分 7
3.1.2煤灰掺入量 7
3.1.3计算干燥原料的配合比 8
3.1.4熟料的化学成分 8
3.1.5熟料率值的计算 8
3.1.6熟料矿物组成 9
3.1.7湿物料的配合比 10
3.2物料平衡计算 10
3.2.1窑产量的标定和生产能力 10
3.2.2原料消耗定额 11
4全厂工艺流程的确定、主机设备选型、储库堆场计算 15
4.1工艺流程确定 15
4.1.1石灰石、石膏、煤的破碎工艺 15
4.1.2石灰石的预均化措施 15
4.1.3生料的制备系统 16
4.1.4生料粉均化系统 17
4.1.5煤粉的制备系统 18
4.1.6熟料烧成系统的选择 19
4.1.7矿渣的粉磨系统 19
4.1.8水泥的制备系统 20
4.1.9水泥库及包装系统的确定 21
4.2主机设备选型、储库堆场计算 21
4.2.1各种主机小时产量（周平衡法） 21
4.2.2主机平衡表 26
4.2.3全厂堆场及储库计算 26
4.3全厂工艺流程方框图 31
5全厂的质量控制点及控制指标 33
6全厂总平面布置图的设计要点 35
6.1全场总平面设计的基本原则 35
6.2全厂工艺平面布置说明 36
第二部分：
生料粉磨车间工艺设计 37
1车间工艺流程的确定 37
1.1生料粉磨车间的概述 37
1.2流程选择 38
1.2.1配料系统的比较确定 38
1.2.2配料设备的确定 38
1.2.3喂料设备的选型 39
1.2.4磨机系统 40
1.2.5通风和收尘 40
1.2.6输送设备 41
1.3提高生料粉磨系统产质量的措施 42
结论 43
参考文献 44
结束语 45
谢辞 46
总体设计
1新型干法水泥生产的简述
1.1新型干法水泥生产的特点
（1）优质
生料制备全过程广泛采用现代均化技术。
矿山开采、原料预均化、原料配料及粉磨、生料空气搅拌均化四个关键环节互相衔接，紧密配合，形成生料制备全过程的均化控制保证体系即“均化链”。
从而满足了悬浮预热、预分解窑新技术以及大型化对生料质量提出的严格要求，产品质量可以与湿法媲美，使干法生产的熟料质量得到了保证。
（2）低耗
采用高效多功能挤压粉磨、新型粉体输送装置大大节约了粉磨和输送能耗；
悬浮预热及预分解技术改变传统回转窑内物料堆积态的预热和分解方法，熟料的煅烧所需要的能耗下降。
总体来说：
熟料热耗低，烧成热耗可降到3000kJ/kg以下，水泥单位电耗降低到了90～110kWh/t以下。
（3）高效
悬浮预热、预分解窑技术从根本上改变了物料预热、分解过程的传热状态，传热、传质迅速，大同度提高了热效率和生产效率。
操作基本自动化，单位容积产量达110～270kg/m2，劳动生产率可高达1000～4000t/年·
人。
（4）环保
由于“均化链”技术的采用，可以有效地利用在传统开采方式下必须丢弃的石灰石资源；
悬浮、预分解技术及新型多通道燃烧器的应用，有利于低质燃料及再生燃料的利用，同时可降低系统废气排放量、排放温度和还原窑气中产生的NOx含量，减少了对环境的污染。
（5）装备大型化
装备大型化、单机产生能力大，使水泥工业集约化方向发展。
水泥熟料烧成系统单机生产能力最高可达10000t/d，从而有可能建成年产数百万吨规模的大型水泥厂，进一步提高了水泥生产效率。
（6）生产控制自动化
46
利用各种检测仪表、控制装置、计算机及执行机构等对生产过程自动测量、检验、计算、控制、监测，以保证生产的“均衡稳定”与设备的安全运行，使生产过程经常处于最优状态，达到优质、高效、低消耗的目的。
（7）管理科学化
应用IT技术进行有效管理，信息获取、分析、处理的方法科学、现代化。
（8）投资大建设周期较长
技术含量高，资源、地质、交通运输等条件要求较高，耐火材料的消耗亦较大，整体投资大。
1.2新型干法水泥生产的发展
我国水泥工业目前正处于技术结构和产品结构调整时期。
根据国家产业结构调整政策，一方面要加大力度淘汰技术落后、能源消耗高、污染环境和资源浪费严重、产品质量差的小水泥生产线，另一方面要积极发展新型干法水泥生产线,形成了淘汰与发展相结合的结构调整机制。
近几年，投资体制的改革、民营资本投资新型干法的兴起以及大型企业集团的形成，2001年4月1日实施与国际标准接轨的ISO水泥强度检验方法及等同采用的水泥产品标准等，都为发展新型干法水泥生产创造了有利条件。
目前在建的2000t/d级和5000t/d级生产线分别有30余条和近20条。
我国水泥工业科研设计单位和生产企业近年来加大了科研创新力度，在认真总结工程设计和生产实践经验教训的基础上，不断技术创新、优化设计，在新型干法水泥生产的技术进步方面取得了令人瞩目的成效，多条2000t/d级生产线的实际年产量已达78～84万t，实现了产品的优质高产。
同时生产线基建投资大大降低，吨投资水平控制在300～400元左右。
与此同时水泥生产企业、科研设计、装备制造等单位对从原料开采到水泥成品出厂的整个生产过程的工艺技术和成套装备进行了不断的优化和改进，从而使生产线的可靠性、先进性得到了根本性的改善。
其中最具有代表性的是原料均化技术、预分解窑煅烧工艺技术、粉碎粉磨工艺技术、自动控制技术和环保技术等几大方面。
多年来，在消化吸收的基础上，科研设计单位对从原料开采到水泥成品出厂的整个生产过程的工艺技术和成套装备进行了不断的优化和改进，从而使生产线的可靠性先进性得到了根本性的改善。
其中最具有代表性的是原料均化技术、预分解窑锻烧工艺、粉碎粉磨工艺、自动控制技术和环保技术。
经过几代人近半个世纪的努力，我国新型干法水泥生产技术和装备的先进水平已与国际先进水平相接近。
但我们的整体水平还很差。
据国家统计局公布的2010年的统计资料，我国代表先进技术的新型干法窑水泥仅占总产量的14%（发达国家的新型干法窑水泥占总量的90%以上），而且这些新型干法水泥生产线的技术水平参差不齐，平均规模只有46万吨/年，因此，必须继续加强技术开发，在努力提高新型干法水泥所占比例的同时，力争到2015年，5000t/d级及以下规模生产线的技术经济指标达到当时国际先进水平，并完成10000t/d生产线的开发和建设，力求在环境保护和生态化方面达到国际上二十世纪末的水平。
生料制备全过程广泛采用现代化均化技术;
采用悬浮预热及预分解技术;
工艺设备大型化，使水泥工业向集约化方向发展;
优质、环保、清洁生产、高效、有害物排放量低和节约能源;
广泛采用新型耐火材料等;
新型干法水泥生产使水泥生产更加的“高产优质低消耗”，也更加的均质稳定[4]。
面对国际水泥贸易市场萎缩及发展中国家大兴水泥项目工程建设的局面，我国水泥（含熟料）出口量连续四年呈下降趋势，由最高2006年的3613万吨（占当年总产量的2.91%），下降为2009年的1561万吨（占当年总产量的0.95%）。
在国家鼓励水泥企业“走出去”战略的支持下，中国中材集团、中国建材集团，在水泥成套装备出口和工程总承包方面已做出了骄人的业绩。
承包的工程项目，不但有5000t/d、6000t/d，还有10000t/d。
与外国承包商相比,中国承包的海外水泥厂工程，其造价降低25%～35%，工期缩短20%～30%，具有很强的竞争力，目前中国企业在国际水泥建设工程承包市场所占份额已达40%以上。
在废渣资源化利用方面，是我国水泥工业的又一个显著特点。
自上世纪50～60年代，就已经开始利用工业废渣，70～80年代利用工业废渣的种类和数量在不断增加，除矿渣外，粉煤灰、煤矸石、电石渣、钢渣、磷渣、铜渣、赤泥、糖渣、排烟脱硫石膏等相继进入水泥生产领域，不但用做水泥混合材，还用做熟料生产配料。
节能减排成效显著，2009年水泥产品综合能耗大大降低，吨熟料能耗124.15千克标准煤，比2008年降低4.85%；
吨水泥能耗95.08千克标准煤，比2008年降低8.11%。
截止2009年全国已有498条2000t/d以上新型干法生产线安装了余热发电，总装机容量3316MW，年发电能力222亿度，节能800多万吨标煤，减排2000万吨CO2。
进入新世纪以来，水泥工业发展循环经济的路子越走越宽，优惠的政策导向和良好的经济效益，吸引更多的企业进入发展循环经济行列。
相信开始的“十二五”规划，必将把发展循环经济，建设资源节约型、环境友好型社会，走新型工业化道路作为一项战略要求提出。
从过度依赖资金、自然资源和环境投人、以量的扩张实现增长，转向更多依靠发展循环经济和技术进步、以提高产品质量和效率获取水泥工业的经济增长。
2配料方案的确定
2.1熟料热耗的确定
水泥厂中影响熟料热耗的因素很多，国内系统热耗较高的主要原因是：
结皮堵塞现象严重，还有设备故障比较频繁，从而导致窑的运转率不高。
而国外水泥厂家通过采用低阻高效的多级预热系统，以及新型篦式冷却机和多通道喷煤管等先进工艺，降低了水泥生产的熟料热耗。
根据《新型干法水泥厂工艺设计手册》[1]，见表2-1
表2-1国内部分预分解窑的规格和特性
厂名
设计能力
（t/d）
设计热耗
（kJ/kg熟料）
回转窑规格（m）
分解炉型式
分解炉规格（m）
辽宁
富山
5000
3120
φ4.8×
72
TSD
φ7.5×
45.88
昌庆
3160
74
TDF
φ7.4×
43.2
表2-2窑型与熟料烧成热耗
窑型
熟料烧成热耗
kJ/kg熟料
Kg熟料
湿法长窑
干法长窑
5000～5900
4600～5000
1200～1400
1100～1200
旋风预热器窑
预分解窑
3300～3600
3100～3300
180～850
740～780
以上两个表可以看出，熟料烧成过程所消耗的实际热量与煅烧全过程有关，除涉及到原料、燃料性质和回转窑（包括分解窑）外、还与废气回收装置有关（各类预热器和余热锅炉、余热烘干等）和熟料余热回收装置（各类冷却机）等有关。
结合《水泥厂设计规范》[2]的相关要求后，综合考虑确定热耗为3140kJ/kg。
2.2熟料率值的确定
表2-3国内外预分解窑熟料率值、矿物组成范围
生产统计
率值范围
矿物组成
国内
国外
率值
设计规范
新型干法水泥技术
C3S%
54～61
65
KH
0.87～0.91
0.86～0.90
0.88～0.91
C2S%
17～23
13
SM
2.50～2.70
2.40～2.80
2.40～2.70
C3A%
7～9
8
IM
1.40～1.80
1.40～1.90
1.4～1.80
C4AF%
9～11
10
我国硅酸盐一般采用“两高一中”的配料方案
注：
习惯提法，高饱和比（KH=0.94±
0.02）、中饱和比（KH=0.90±
0.02），高硅酸率（SM=2.4～2.8）、中硅酸率值（SM=2.0～2.3）、低硅酸率值（SM=1.6～1.9），高铝氧率（IM=1.4～1.6）、低铝氧率（IM=1.0～1.3）
表2-4各窑型率值范围及氧化物含量
湿法窑
0.88～0.92
1.9～2.5
1.0～1.8
51～59
16～24
5～11
11～17
干法窑
0.86～0.89
2.0～2.35
1.0～1.6
46～67
19～28
6～11
11～18
2.2～2.7
1.3～1.7
14～28
7～10
10～12
推荐值
0.90
2.7
1.40
适宜范围
查《新型干法水泥生产工艺设计手册》[1]新型干法水泥生产的熟料率值一般控制在：
KH=0.90±
0.02,，SM=2.1±
0.1，IM=1.3±
0.1
综上所述，最终率值的确定如下：
KH=0.89，SM=2.1，IM=1.3
2.3熟料标号的确定
熟料标号是以其28天抗压强度值来划分等级的。
生产42.5R级普通水泥要求熟料标号大于425，但工厂不能等到28天强度结果出来后再决定混合材掺量、粉磨细度等生产控制指标。
因此，迅速而准确地查知熟料强度情况，对生产厂无疑具有重要的实用价值。
众所周知，水泥熟料是由SiO2、Al203、Fe203、CaO等主要氧化物，按一定比例化合而成的多矿物集合体。
一般用C3S、C2S、C3A、C4AF、f-CaO等来表示。
作为熟料组成主体的这些矿物，它们与熟料率有如下关系：
①
②
③
将式①×
②×
（③+1）整理，得：
图2-1熟料28d抗压强度与L值相关图
2.4石膏加入量、混合材加入量的确定
2.4.1石膏加入量的确定
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，有利于水泥强度的发展。
普通硅酸盐水泥中的三氧化硫含量一般波动在1.5%-2.5%，原料石膏中SO3=43.77，设加入石膏为x，应满足1.5%<
43.77x%<
2.5%，推出3.42<
x<
5.71，所以取石膏的加入量为4%，矿渣硅酸盐水泥43.77%x<
4%x<
9.13,因此确定石膏的加入量为5%。
根据石膏的化学成分，石膏中的三氧化硫含量为43.77%。
则加入石膏后水泥中的三氧化硫含量为1.75%，符合普通硅酸盐水泥的指标。
2.4.2混合材加入量的确定
国家标准（GB175—2007）对普通硅酸盐水泥矿渣加入量有明确的规定：
在普通硅酸盐水泥中，掺加活性混合材时不得超过15%，其中允许用不超过5%的煤灰或不超过10%的非活性混合材代替；
考虑煤灰的加入及硫酸渣活性问题。
确定矿渣的加入量为10%。
国家标准（GB175—2007）对矿渣硅酸盐水泥矿渣加入量有明确的规定：
在矿渣硅酸盐水泥中，掺加活性混合材时不少于20%且不高于70%。
综合考虑煤灰的加入和矿渣活性混合材等问题，确定矿渣的加入量为35%.
3物料平衡计算
3.1配料计算
3.1.1原料及燃料化学成分
表3-1原料化学成分（%）
原料
烧失量
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
W
石灰石
39.58
3.33
1.43
0.69
51.30
1.21
2.00
粘土
5.43
66.36
15.41
7.11
2.34
2.72
10.00
铁粉
2.45
36.12
54.03
0.72
8.00
煤灰
65.92
21.47
3.90
2.66
矿渣
38.58
7.62
1.25
43.46
6.08
20.00
石膏
14.94
3.48
0.25
0.14
34.88
0.76
43.77
表3-2煤的工业分析（%）
Fc.ar
V.ar
A.ar
M.ar
Qnet.ar
46.57
23.32
27.89
2.22
22727（kJ/kg）
表3-3各种用煤水分及热值
应用基水分/%
应用基低位热值/kJ/kg
烧成用煤
7.46
22727
烘干用煤
5.46
21468
矿渣烘干热耗4577（kJ/kgH2O）
粘土烘干热耗5168（kJ/kgH2O）
干生料的烧失量I=36.58%
表3-4生产损失
名称
生料
水泥
生产损失
3
5
3.1.2煤灰掺入量
熟料热耗q=3140kJ/kg熟料
根据公式求得：
式中：
——熟料中煤灰掺入量（%）；
q——单位熟料热耗（kJ/kg熟料）；
——煤的应用基低热值（kJ/kg煤）；
S——煤灰掺入量（%）；
——煤耗（kJ/kg熟料）。
煤灰掺入量3.85%，则灼烧生料配合比为100%-3.85%=96.15%。
3.1.3计算干燥原料的配合比
设定干燥物料的配合比为；
石灰石81.00%、粘土15.00%、铁粉4.00%，以此计算生料的化学成分，如表3-5所示。
表3-5生料的化学成分
配合比（%）
81.00
32.06
2.70
1.16
0.56
41.55
15.00
0.81
9.95
2.31
1.07
0.35
4.00
0.10
1.44
0.11
2.16
0.03
100
32.97
14.09
3.58
3.79
41.93
灼烧生料
——
21.02
5.34
5.65
62.55
3.1.4熟料的化学成分
由上计算的熟料的化学成分，如表3-6所示。
表3-6熟料的化学成分
96.15
20.21
5.13
60.14
3.85
2.54
0.83
0.15
熟料
100.00
22.75
5.96
5.58
60.24
3.1.5熟料率值的计算
熟料的率值计算如下：
计算的率值KH=0.761，SM=1.97，IM=1.07，KH、IM过低，SM接近，为此，应增加石灰石配合比例，减少粘土和铁粉的配比。
据经验调整原料配合比为：
石灰石84.10%、粘土13.40%、铁粉2.50%。
重新计算结果
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