1、济南大学毕业设计- 1 -5000t水泥厂设计说明书设计总说明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”之称。自水泥投入工业生产以来，水泥窑的发展经历了立窑、干法中空窑、湿法窑、悬浮预热器窑、预分解窑五个阶段。世界上用回转窑煅烧水泥是在1884年，我国于1996年建成第一台回转窑。20世纪70年代初，国际上出现了窑外分解新技术，使入窑生料碳酸盐的分解率从悬浮预热器窑的30%左右提高到90%左右，减轻窑内煅烧带的热负荷，缩小了窑的规格，减少了单位建设投资，窑衬寿命延长，减少了大气污染。20世纪90年代国际上以预分解烧成技术为主，进一步优化系统内各项装备技术，提高产量和
2、质量，降低热耗和电耗，以提高劳动生产率，降低产品成本，增加经济效益，同时扩大原燃料的适用范围和减少粉尘及有害气体的排放，保持可持续发展。我国新型干法水泥生产技术和装备水平已与国际先进水平相接近，但整体水平还存在较大差距。一方面，目前我国水泥熟料生产线的平均规模较小，水泥熟料生产工艺多样，各种生产工艺与技术装备水平之间差异较大。另一方面，新型干法水泥熟料的生产工艺中，技术与装备水平参差不齐，既有达到世界先进水平的生产线，也有一批规模较小的熟料生产线。这些规模较小的生产线的技术装备水平仍然不高，各项技术经济指标也比较落后。因此，从突破性转变到实现根本性转变，还要付出长期艰苦的努力。根据国家制定的“
3、十一五”计划及 2010 年远景目标，今后我国水泥工业的发展方针是控制总量、调整结构、提高效益和注重环保。新增大中型新型干法窑生产能力 5000 万吨，逐步淘汰年生产能力在 4. 4 万吨及以下的立窑水泥厂，原则上不再建立窑生产线，鼓励支持有实力的大水泥企业通过股份制及吸收外资等形式组建和发展大型企业集团，积极消化吸收引进的水泥技术装各。大力支持发展 2000t/d 以上的(特别是 4000t/d 及以上)新型干法生产线。而 5000 t/d 熟料预分解生产线在我国各设计院技术已达成熟，很适合我国水泥工业发展现状。目前，5000t/d 熟料生产线已成为我国具普遍意义的设计课题之一。设计要求依据
4、建厂资料设定目标水泥产品，经过配料计算、物料平衡计算、主机设备选型和平衡计算、主要车间工艺设计、全厂工艺平面布置及绘图等环节，重点进行窑尾烧成车间的工艺设计。本设计的指导思想是：在给定建厂条件下，按照生产要求选用合理的生产工艺，通过合理的设备选型及较优的配方，配合采用先进合理的水泥工艺外加剂技术，以期生产出质量优良的水泥产品。同时量力采用先进的设计、新工艺、新技术与新设备，采用清洁的能源和原燃料，节省能源，提高资源的利用率，达到设备运行顺畅，济南大学毕业设计- 2 -优质高效生产的目的。本设计内容分为两大部分：一是设计说明书，二是设计图纸。前者的主要内容有：(1) 前言，主要概括国内外水泥生产
5、技术的发展，着重介绍预分解窑技术；(2) 原始资料及建厂条件；(3) 全厂工艺流程规划； (4)全厂平衡计算，包括配料计算、物料平衡计算、主机设备选型和计算、储库容量计算等；(5) 重点车间工艺计算，包括烧成车间基本流程、窑尾系统三大平衡（物料平衡、热量平衡、烟气平衡）计算、窑尾系统及附属设备选型、烧成车间劳动定员编制等；(6)致谢；(7) 参考文献。后者主要包括设计图纸五张，其中全厂平面总图一张，重点车间工艺图四张。在本设计中，笔者查阅了大量中英文文献，并前往潍坊山水水泥有限公司参观实习，从理论和实践上加深了对水泥工业生产的认识，同时锻炼了工厂工艺设计能力，强化了正确的设计理念，为以后从事相
6、关工作和进行理论研究奠定了基础。摘要的页码不对济南大学毕业设计- 3 -Brief Introduction to the DesignCement materials is one of three fundamental building industry materials, it is widely used in the construction industry. Cement kilns has experienced five stages for development ,they are kiln, dry kiln, wet process kiln, suspensio
7、n preheater kiln and precalcining kiln. Rotary kiln has been used from 1884 and appeared in 1996 in our country. In early 1970s, new precalcining technology appeared, which increased the efficiency of decomposition of the carbonate suspension preheater kiln from about 30% to 90%. It reduced the burn
8、ing kiln with a heat load, reduced the specifications and the unit capital investment of the kiln, increased the kiln lining life expectancy, and reduced air pollution. In 1990s, pre-firing technology further developed to optimize the system decomposition of the various equipment and technology, inc
9、rease productivity and quality, reduce heat consumption and power consumption, to increase labor productivity, lower costs, increase economic benefits, while expanded the application of the original fuel range and reduced dust and harmful gas emissions, to maintain sustainable development.Chinas new
10、 dry cement production technology and equipment level is close to international advanced level, but there is still a wide gap between the overall levels. On the one hand, there are many disadvantages with the current cement clinker production line in China. On the other hand, new dry process cement
11、clinker production process, technology and equipment level are uneven. Therefore, we should pay a long and arduous effort to achieve a breakthrough to a fundamental change.According to the development of the “Eleventh Five-Year Plan“ and the 2010 vision for the future development, Chinas cement indu
12、stry policy is to control the volume, adjust the structure, increase efficiency and focus on environmental protection. The government phases out the the shaft kiln cement plant whose annual production capacity at 44,000 tons and below, then in principle stop the establishment of shaft kiln productio
13、n lines, encourage and support strong and large cement enterprises through joint-stock form of foreign capital formation and development of large enterprise groups, active absorption of technology equipment imported cement. Chinas cement industry policy strongly supports the development of above 200
14、0t/d (especially 4000t/d and above) dry process production line. The 5000 t/d clinker production line of pre-decomposition of the design institutes in China has reached a mature technology, it is suitable for the development of Chinas cement industry status.Currently, 5000t/d clinker production line
15、 has become one of universal design topics. Design requirements set targets based on cement plant information products. Then it includes burden calculation, the material balance calculation, the host equipment selection 济南大学毕业设计- 4 -and balance calculation, the main plant process design, the whole p
16、lant layout and graphics technology and other sectors, concentrating on the design process kiln firing workshop. The design guidelines are: under the conditions of a given plant, select an appropriate production process in accordance with production requirements, through the rational and optimum equ
17、ipment selection formula, with the use of advanced technology and reasonable cement additive process to produce good quality of cement products. At the same time as more as possiblely use advanced design, new processes, new technology and new equipment, the use of clean energy and raw fuel, save ene
18、rgy, improve resource utilization, to achieve high quality and high purpose and make the equipments go smoothly.The design includes design specifications and design drawings. Design specification of the main contents are: (1) Introduction (2) raw data and building conditions; (3) the whole plant pla
19、nning process; (4) the whole plant balance calculation; (5) workshop for key terms; (6) Thanks; (7) Appendix. Design drawings, including design drawings 5, which includes a full factory flat overall and emphasis workshop process figure 4.In graduation practice to inspect a lot of literature in both
20、Chinese and English, internship in the Weifang Shanshui Cement Corporation for a week, I obtained the attitude of linking theory with reality, and achieved seriously completion of this design. Meanwhile it enhances the understanding of industrial production of cement, as well as the plant process de
21、sign exercise capacity, strengthens the right design theory. It will found a good foundation for my work and theoretical research in the future.济南大学毕业设计- 5 -目 录1 前言 .72 设计基础 .102.1 设计题目 .102.2 相关数据 .102.2.1 原、燃料化学成分 .102.2.2 原、燃料水分 .102.2.3 烟煤的工业分析 .102.2.4 烟煤的元素分析 .102.3 建厂条件 .112.3.1 建厂地点及自然条件 .11
22、2.3.2 主要建厂条件 .113 全厂工艺流程 .124 全厂平衡计算 .134.1 全厂生产规模 .134.1.1 生产规模 .134.1.2 产品品种 .134.2 配料计算 .134.2.1 配料计算 .134.3 全厂物料平衡计算 .154.3.1 物料平衡计算在设计中的作用 .154.3.2 物料平衡计算 .164.3.3 原燃材料需要量的计算和物料平衡表 .214.4 全厂主机平衡计算 .224.4.1 主机设备的确定 .224.4.2 主机平衡表 .274.5 全厂储存库、堆场计算 .284.5.1 物料的储存期 .284.5.2 储存设施的选择 .294.5.4 物料储存库、
23、堆场选型表 .375 重点车间工艺计算 .385.1 系统工艺流程 .385.2 物料平衡和热量平衡计算资料 .395.2.1 原始数据 .405.2.2 相关参数 .405.2.3 计算依据 .415.3 物料平衡和热量平衡计算 .415.3.1 物料平衡计算收入项目 .415.3.2 物料平衡计算支出项目 .445.3.3 热量平衡计算收入项目 .465.3.4 热量平衡计算支出项目 .485.3.5 物料平衡表及热量平衡表 .50济南大学毕业设计- 6 -5.4 系统各部位烟气量平衡计算 .505.4.1 选定相关参数 .505.4.2 单位烟气量计算 .525.4.3 系统各部烟气量的
24、计算 .535.4.4 系统各部位烟气量表 .565.5 部分设备选型计算 .575.5.1 分解炉 .575.5.2 悬浮预热器 .575.5.3 附属设备的选型 .625.6 烧成车间劳动定员 .63致谢 .64参考文献 .65 目录中的 3 和 4 位置不对吧？济南大学毕业设计- 7 -1 前言水泥，即磨细成粉末状，加入适量水后成为塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中硬化，并能将砂、石等散粒或混合料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料 1。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” 之称 2。自水泥投入工业生产以来，水泥窑的发展经历了立窑、干法中空窑、湿法窑、悬浮
25、预热器窑、预分解窑五个阶段。国际上，预分解窑技术出现于 20 世纪 70 年代初。该技术即在带预热器窑上增设一个分解炉，使燃料燃烧的放热过程与生料碳酸盐分解的吸热过程，在分解炉中以悬浮状态或流态化状态下极迅速地进行，使入窑生料碳酸盐的分解率从悬浮预热器窑的 30%左右提高到 90%左右，减轻窑内煅烧带的热负荷，缩小了窑的规格，减少了单位建设投资，窑衬寿命延长，减少了大气污染 3。20 世纪 90 年代国际上以预分解烧成技术为主，进一步优化系统内各项装备技术，提高产量和质量，降低热耗和电耗，以提高劳动生产率，降低产品成本，增加经济效益，同时扩大原燃料的适用范围和减少粉尘及有害气体的排放，保持可持
26、续发展 4。新型干法水泥生产，是以悬浮预热和预分解技术为核心，把现代科学技术和工业生产最新成就，例如原料矿山计算机控制网络化开采，原料预均化，生料均化，挤压粉磨，新型耐热、耐磨、耐火、隔热材料以及 IT 技术等广泛应用于水泥干法生产全过程，使水泥生产具有高效、优质、节约资源、清洁生产、符合环境保护要求和大型化、自动化、科学管理特征的现代化水泥生产方法。与传统的干法、半干法、湿法水泥生产相比，新型干法水泥生产具有均化、节能、环保、自动控制、长期安全运转和科学管理六大保障体系。新型干法水泥生产技术代表着当今世界水泥生产的潮流，其生产能力已达到世界水泥生产能力的 60%5、6 。我国水泥工业正经历着
27、从以立窑生产为主向以新型干法回转窑水泥生产为主的历史性转变。我国所说的新型干法窑是对悬浮预热器窑和预分解窑的总称。新型干法生产线窑尾系统如图 1.1。济南大学毕业设计- 8 -图 1.1 新型干法生产线窑尾系统50 多年来，伴随着预分解窑的诞生与发展，新型干法水泥生产技术发展愈加成熟，同时新型干法水泥技术向水泥生产全过程发展。随着预分解技术日趋成熟，各种类型的悬浮预热器与名种不同的预分解方法相结合，发展成为许多类型的预分解窑。并形成预分解窑旋风筒-换热管道-分解炉-回转窑-篦冷机（简称筒-管-炉- 窑-机）以及挤压粉磨和同它们配套的耐热、耐磨、耐火、隔热材料，自动控制，环保技术等全面发展和提高
28、，使新型干法水泥生产的各项技术经济指标得到进一步提高，生产工艺得到进一步优化，环境负荷进一步降低，并且成功研发降解利用各种替代原燃料及废弃物技术，以新型干法生产为切入点和支柱，水泥工业向生态环境材料型产业转型 3、7 。根据国家制定的“ 十一五”计划及 2010 年远景目标，今后我国水泥工业的发展方针是控制总量、调整结构、提高效益和注重环保。新增大中型新型干法窑生产能力5000 万吨，逐步淘汰年生产能力在 4. 4 万吨及以下的立窑水泥厂，原则上不再建立窑生产线，鼓励支持有实力的大水泥企业通过股份制及吸收外资等形式组建和发展大型企业集团，积极消化吸收引进的水泥技术装各。大力支持发展 2000t
29、/d 以上的(特别是 4000t/d 及以上)新型干法生产线。而 5000 t/d 熟料预分解生产线在我国各设计院技术已达成熟，很适合我国水泥工业发展现状。目前，国家正大力提高现有新型干法水泥工艺技术和装备制造水平，着重优化主流型、经济型 50006000t/d 生产济南大学毕业设计- 9 -线的技术经济指标，加快开发 10000t/d 规模的大型国产化生产线，重点在于开发高效率的熟料烧成系统与高效节能的粉磨设备、新一代蓖篦式冷却机、大型高效收尘设备以及综合优化在线控制技术与装备等。新世纪我国水泥工业将沿着“由大变强，靠新出强”的可持续发展道路前进，也只有这样才能提升我国水泥工业水平，把我国建
30、设成为一个水泥强国，而不仅仅是一个水泥生产大国。济南大学毕业设计- 10 -2 设计基础2.1 设计题目设计题目： 5000t/d 水泥熟料生产线窑尾工艺设计2.2 相关数据2.2.1 原、燃料化学成分原、燃料化学成分如表 2.1 所示。表 2.1 原、燃料化学成分名称 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO 石灰石 41.64 2.87 0.88 0.49 51.38 1.82砂岩 4.54 79.15 5.58 2.81 3.04 1.30粉煤灰 6.22 54.00 27.27 4.96 2.71 1.73铁粉 3.00 23.10 2.35 51.93 14.61 1.68煤灰 56.22 27.46 5.34 5.57 0.802.2.2 原、燃料水分原、燃料水分如表 2.2 所示。表 2.2 原、燃料水分原料 石灰石 砂岩 粉煤灰 铁粉 矿渣 石膏 烟煤天然水分/% 0.9 2.8 4.3 5.5 26.39 1.15 5.772.2.3 烟煤的工业分析烟煤的工业分析如表 2.3 所示。表 2.3 烟煤燃料组成的工业分析Wf Af Vf Cf QfDw（kJ/kg）1.64 23.83 25.99 49.09 23640.00 2.2.4 烟煤的元素分析烟煤的元素分析如表 2.4 所示。
