日产3000吨熟料水泥厂全厂总平面布置设计.docx

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日产3000吨熟料水泥厂全厂总平面布置设计

1.1设计原则

1.2 水泥总平面设计的步骤

1.3 工艺设计的基本原则

1.4 工艺流程简介

1.5工艺流程图

1.6水泥总平面设计图

日产3000吨熟料水泥厂全厂总平面布置设计

1.1设计原则

工厂总平面布置是在总体规划的基础上, 根据工厂的生产流程及各组成部分的生产特点和火灾危险性, 并结合场地条件、自然条件和周边环境, 按功能分区集中布置, 经方案比较后择优确定的。

水泥厂总平面图设计的要求可概括如下：

（1）总平面图设计应做到经济合理，既能满足工厂施工和使用的要求，又能尽量节约用地。

除特殊情况外，设计新建工厂应考虑发展的可能，但不应过早征占发展时才需用的土地。

（2）工厂总平面布置应考虑厂区地形，适当选择标高。

毫无疑问，尽量将建筑物布置在同一等高线上，设计处理会较简单，但如地形有倾斜时，一般应顺着等高线方向布置，特别是纵向长度大的厂房（如回转窑厂房、联合储库），不应横跨等高线方向布置，以减少平整场地的土石方量。

 （3）工厂总平面布置应力求紧凑，生产车间之间的距离应尽量靠近，以缩短运输线路，节约运输设备和各种管线，但必须满足生产要求并预留扩建所需的面积，同时应满足建筑物防火、自然采光、通风等要求。

建筑物与铁路之间的距离应符合标准。

厂区道路和地上、地下各种管线应统筹安排，力求管线距离短、弯头少，并防止互助干扰。

（4）荷重大的构筑物（如各种物料储库）和大型设备（重量大的和产生振动的设备，如磨机、空气压缩机），应尽量配置在工程地质较好的地段上。

（5）工厂总平面设计应考虑适当分区，并作合理布置。

通常可将工厂分为厂房区（生产区）、厂前区和住宅区（生活区）。

厂房区包括各个生产车间，厂前区包括办公楼和福利设施，住宅区包括单身宿舍和家属宿舍。

厂前区宜布置在厂房区与住宅区之间，并面向工业区干道。

厂房出入口位置应尽量避免人行道与铁路和其他货运道交叉，并方便职工上下班。

车间位置应使生产合理和管理方便。

例如，水源和给水管网入口应尽量靠近用水量大的车间，破碎车间应靠近矿山来料方向；堆场、成品库、包装车间和材料库应靠近铁路专用线或公路；变电所应靠近磨机房和压缩空气站，材料库、机修车间、车间办公室等，应布置在与各车间联系方便的地点，压缩空气站应靠近主要用气车间；中心控制室宜布置在主要车间的中心或附近。

油库一般布置在工厂的边缘。

（6）工厂总平面设计应注意风向的影响。

扬尘较大的车间及露天堆场应布置在工厂最小频率风向的上风侧；化验室、厂前区和住宅区应布置在厂房区最小频率风各的下风侧。

（7）建筑物应尽可能坐北朝南，防止日光直射，并充分利用天然采光和自然通风。

（8）在考虑扩建余地时，相邻建筑物应向外侧发展；水泥库的发展应预留在铁路的尽头方向，以避免扩建时对铁路交通运输的影响。

（9）在适用、经济的基础上，应尽可能注意美观。

例如，厂房型式应协调统一，面向道路的建筑物应布置整齐，厂房中心线应保持平行或垂直，道路应避免迂回曲折，地上管线应尽量成直线，并应考虑环境的美化和绿化。

总平面布置不仅是一门学科, 而且是一门艺术。

平面设计是各个专业设计的综合，它牵涉到工艺专业和其他专业的问题。

这些问题有内在联系而又有矛盾。

实际上，总平面图设计往往不可能使所有专业的要求都得到全部的满足，只有对总平面布置中涉及的诸多因素加以慎重而周密的考虑和安排, 才能为工厂创造安全、良好的生产管理环境。

因此，在定方案时，应根据具体情况，进行方案比较，确定出最合理的布置方案，将有限的场地得到最大化利用。

1.2 水泥总平面设计的步骤

 工厂总平面图设计一般包括下列内容：

（1）平面布置：

决定全厂建、构筑物在平面上的相对位置，包括主要生产车间，辅助生产车间、行政福利设施和住宅区等。

（2）竖向布置：

决定建、构筑物的设计标高。

（3）土方工程：

解决建厂区域内场地整平、土石方调拨，计算土石方工程量。

（4）运输设计：

进行厂内外铁路专用线、公路、道路。

（5）管线汇总：

统筹安排电缆、电线、给排水管道、生产管道及热力管道等地上和地下各种管线。

（6）建厂区域的雨水排除设计。

在两阶段设计中，工厂总平面图设计按初步设计和施工图设计两阶段进行，每个设计阶段又依资料图和成品图两个步骤进行工作，现分述如下：

1．初步设计 

①工厂总平面轮廓图：

依据工艺专业的生产车间总平面轮廓资料，以及与有关专业商定的各项建筑物设想外廓尺寸，结合厂区地形、铁路专用线及公路布置，并预留各种管线位置，绘制工厂总平面轮廓图。

工厂总平面轮廓图，实质上是对工厂总平面布置的初步设想，要通过各个专业的布置设计加以校正、补充和调整，使之趋于完善。

②工厂总平面布置图（初步设计成品图）：

在调整、补充、完善工厂总平面轮廓图的基础上，绘制工厂总平面布置图（图纸比例一般为1：

500、1：

1000或1：

2000），作为初步设计文件主要附图之一。

主要表示：

厂区地形测量座标网和等高线，厂区设计座标网，所有建构筑物和堆场的平面位置、名称，设计地面标高，铁路和道路的平面布置和设计标高等。

图内标注工厂总平面设计的主要技术指标和风向玫瑰图。

风向玫瑰图亦称风玫瑰图（图2-1），所示风向是由外面吹向中心，风向多边形中，向心线最短的风向，即表示最小频率风向。

工厂总平面图的主要技术指标一般包括：

a厂区面积（公顷）；  b建筑面积（公顷）； c厂区建筑系数（％）；d厂区利用系数（％）；  e铁路长度（公里）；f道路长度（公里）； g围墙长度（公里）； h绿化面积（％）。

厂区面积按水泥年产量计算，一般在0．25～1．20米2/吨之间，工厂规模愈小，愈接近上限。

厂区的建筑系数是指建筑物、构筑物和堆场的面积总和占全厂面积的百分数，它可以反映厂内建筑的密度。

建筑系数太高，表示建筑物分布太密，可能对防火、卫生和生产经营管理有不利影响；建筑系数太低，表示建筑物分布太疏，既浪费用地又可能增加车间之间运输和管线等的投资和经营管理费用。

水泥厂的建筑系数，一般在22～30％之间，工厂扩建后，一般在27～35％之间。

厂区的利用系数是指建筑物，构筑物、堆场、铁路，道路、地下管线的总共占地面积占全厂面积的百分数，它反映厂区面积有效利用的程度。

初步设计文件中，工厂总平面布置设计还需绘制厂区位置图（区域地形图），以表达工厂的位置（图纸比例1：

2000,1：

5000），主要表示：

建厂地区的地形地物、铁路，车站、道路、河流、城镇、乡村、厂区外廓、资源矿山、住宅区以及设计的厂外工程（如铁路、道路、管线等）。

2．施工图设计 

（1）工厂总平面资料图：

根据初步设计有关审批意见，调整工厂总平面布置，绘制工厂总平面资料图，规定各项建构筑物、交通道路、管线的关系位置及标高，作为各专业编制施工图设计的资料。

（2）工厂总平面布置施工图：

工厂总平面布置施工图是施工放线的依据，它必须具体表示：

设计座标网与测量座标网的关系数字，铁路、公路、所有建构筑物的座标和标高数字。

工厂总平面布置施工图设计，还需绘制下列各项施工图：

竖向布置：

具体表示厂区设计标高的关系和边坡处理。

土方工程：

具体表示厂区场地平整土石方的调拨和工程量。

铁路专用线施工图：

表示铁路专用线座标、标高、桥涵、纵横剖面等施工要求。

厂区道路及雨水排除：

具体表示厂内公路、道路和雨水排除明沟、暗管的座标，标高，纵横剖面等施工要求。

管线汇总：

表示厂区内地上、地下各种管线的关系位置。

1.3 工艺设计的基本原则

水泥厂工艺设计的基本原则可归纳如下：

（1）根据计划任务书规定的产品品种、质量、产量要求进行设计。

 计划任务书规定的产品产量往往有一定范围，设计产量在该范围之内或略超出该范围，都应认为是合适的；但如限于设备选型，设计达到的产量略低干该范围，则应提出报告，说明原因，取得上级同意后，按此继续设计。

对于产品品种，如果设计考虑认为计划任务书的规定在技术上和经济上有不适当之处，也应提出报告，阐明理由，建议调整，并取得上级的同意。

例如，某大型水泥厂计划任务书要求生产少量特种水泥，设计单位经过论证，认为大型窑改变生产品种，在技术上和经济上均不合理，建议将少量特种水泥安排给某中小型水泥厂生产，经上级批准后，改变了要求的品种。

窑、磨等主机的产量，除了参考设备说明和经验公式计算以外，还应根据国内同类型主机的生产数据并参考国内外近似规格的主机产量进行标定。

在工厂建成后的较短时期内，主机应能达到标定的产量；同时，标定的主机产量应符合优质、高产、低消耗和设备长期安全运转的要求，既要发挥设备能力，但又不能过分追求强化操作。

（2）选择技术先进、经济合理的工艺流程和设备。

工厂的工艺流程和主要设备确定以后，整个工厂设计可谓大局已定。

工厂建成后，再想改变其工艺流程和主要设备，将是十分困难的。

例如，要把湿法厂改为干法厂，固然困难；要把旧干法厂改为新型干法厂，也非易事。

例如，为了利用窑尾废气余热来烘干原料，生料磨系统也得迁移，输送设备等也得重新建设，诸如此类的情况，在某些条件下就不一定可行。

在选择生产工艺流程和设备时，应尽量考虑节省能源，采用国内较成熟的先进经验和先进技术；但对于新技术、新工艺、新设备，必须经过生产实践鉴定合格后，才可采用于新建厂的设计中。

工艺流程和设备的选择应进行方案对比，以达技术先进、经济合理的目的。

在进行具体设备的选型时，应注意下列一些问题：

尽量选用结构新、体型小、重量轻、效率高、消耗省而且操作可靠、维修方便、供应有保证或能自行加工制造的设备。

各种附属设备的型号、规格应尽量统一，以便于生产管理和减少配备件的种类。

（3）全面解决工厂生产、厂外运输和各种物料储备的关系。

由于回转窑要求长期连续运转，而破碎机和磨机等设备则需较多时间进行计划检修；同时，厂外运输也是间歇的，且受各种复杂条件的制约；因此，各种物料都应有适当的储备。

各种堆场、储库的容量，应满足各种物料储存期的要求，储存期的确定应使生产有一定的机动性，以利于工厂均衡连续地生产，但储存期也不应太长，以免增加基建工程量及工厂生产时的流动资金。

（4）注意考虑工厂建成后生产挖潜的可能和留有工厂发展余地。

工厂从设计到建成投产往往要好几年时间，而生产技术却是向前发展的，因此，设备能力应能切实满足生产要求并留有余地。

例如，各车间主机对窑应有一定的储备能力，各种附属设备对其主机应有一定的储备能力。

此外，结合我国目前实际情况，水泥产量远远不能满足国民经济发展的需要，故工厂建成后进行扩建的可能性很大，因此，工厂应留有发展余地。

考虑工厂扩建的原则是：

既要便于今后的扩建，使工厂扩建时尽量不影响原有的生产，又要尽可能不增加当前建厂的占地面积和投资。

（5）合理考虑机械化、自动化装备水平。

机械化水平应与工厂规模和装备水平相适应，其中主要是要研究经济效果。

连续生产过程中大宗物料的装、运、卸，必须实现机械化；重大设备的检修、起重，以及需要减轻繁重体力劳动的场合，也应尽可能实现机械化。

我国工厂生产过程的自动化有自己的特点，目前不强调高度全盘自动化，而是注重讲求实效的局部自动化。

如保证大型窑连续生产的自动化；调节频繁、非人力所及的环节的自动化等。

（6）注意保护环境，减少污染。

 贯彻执行国家环境保护、工业卫生等方面的规定，采取积极措施，减少环境污染，以保护职工身体健康和延长设备使用寿命。

（7）方便施工、安装，方便生产、维修。

 工艺布置应做到生产流程顺畅、紧凑、尽量简化，力求缩短物料的运输距离，并充分考虑设备安装、操作、检修和通行的方便以及其他专业对布置的要求。

1.4工艺流程简介   

水泥生产过程可概括为生料制备、熟料煅烧、水泥粉磨。

本工程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：

1、 破碎及预均化    

（1）破碎水泥生产过程中，大部分原料要进行破碎，如石灰石、黏土、铁矿石及煤等。

石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石的破碎在水泥机械的物料破碎中占有比较重要的地位。

（2）原料预均化预均化技术就是在原料的存、取过程中，运用科学的堆取料技术，实现原料的初步均化，使原料堆场同时具备贮存与均化的功能。

 2、生料制备

水泥生产过程中，每生产1吨硅酸盐水泥设备至少要粉磨3吨物料（包括各种原料、燃料、熟料、混合料、石膏），据统计，干法水泥生产线粉磨作业需要消耗的动力约占全厂动力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤磨占约3%，水泥粉磨约占40%。

因此，合理选择粉磨设备和工艺流程，优化工艺参数，正确操作，控制作业制度，对保证产品质量、降低能耗具有重大意义。

3、生料均化    

新型干法水泥生产过程中，稳定入窖生料成分是稳定熟料烧成热工制度的前提，生料均化系统起着稳定入窖生料成分的最后一道把关作用。

 4、预热分解    

 水泥机械把生料的预热和部分分解由预热器来完成，代替回转窑部分功能，达到缩短回窑长度，同时使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出的炽热气体充分混合，增大了气料接触面积，传热速度快，热交换效率高，达到提高窑系统生产效率、降低熟料烧成热耗的目的。

（1）物料分散    

  换热80%在入口管道内进行的。

喂入预热器管道中的生料，在与高速上升气流的冲击下，物料折转向上随气流运动，同时被分散。

（2）气固分离    

  当气流携带料粉进入旋风筒后，被迫在旋风筒筒体与内筒（排气管）之间的环状空间内做旋转流动，并且一边旋转一边向下运动，由筒体到锥体，一直可以延伸到锥体的端部，然后转而向上旋转上升，由排气管排出。

（3）预分解    

  预分解技术的出现是水泥设备煅烧工艺的一次技术飞跃。

它是在预热器和回转窑之间增设分解炉和利用窑尾上升烟道，设燃料喷入装置，使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程，在分解炉内以悬浮态或流化态下迅速进行，使入窑生料的分解率提高到90%以上。

将原来在回转窑内进行的碳酸盐分解任务，移到分解炉内进行；燃料大部分从分解炉内加入，少部分由窑头加入，减轻了窑内煅烧带的热负荷，延长了衬料寿命，有利于生产大型化；由于燃料与生料混合均匀，燃料燃烧热及时传递给物料，使燃烧、换热及碳酸盐分解过程得到优化。

因而具有优质、高效、低耗等一系列优良性能及特点。

 5、水泥熟料的烧成   

  生料在旋风预热器中完成预热和预分解后，下一道工序是进入回转窑中进行熟料的烧成。

在回转窑中碳酸盐进一步的迅速分解并发生一系列的固相反应，生成水泥熟料中的等矿物。

随着物料温度升高近时，等矿物会变成液相，溶解于液相中的 和 进行反应生成大量 （熟料）。

熟料烧成后，温度开始降低。

最后由水泥熟料冷却机将回转窑卸出的高温熟料冷却到下游输送、贮存库和水泥机械所能承受的温度，同时回收高温熟料的显热，提高系统的热效率和熟料质量。

 6、水泥粉磨    

水泥机械是水泥制造的最后工序，也是耗电最多的工序。

其主要功能在于将水泥熟料（及胶凝剂、性能调节材料等）粉磨至适宜的粒度（以细度、比表面积等表示），形成一定的颗粒级配，增大其水化面积，加速水化速度，满足水泥浆体凝结、硬化要求。

 7、水泥包装    

  水泥出厂有袋装和散装两种发运方式。