1、唐 山 学 院毕 业 设 计设计题目： 5000t/d 新型干法水泥厂生料粉磨车间工艺设计系 别： 环境和化学工程系 班 级：09 无机非金属材料（1）班 姓 名： 指 导 教 师： 刘 臻 2013 年 6 月 12 日5000t/d 新型干法水泥厂生料粉磨车间工艺设计摘 要本设计是 5000t/d 新型干法水泥厂全厂及生料粉磨车间工艺设计。根据任务书的地形图确定全厂的工艺布置，绘出全厂工艺布置图和生料粉磨车间工艺布置图。本设计中，全厂生产线采用一条龙排布，流程顺畅，更节省输送设备；全厂的工艺流程从原料进厂到水泥出厂均采用均化措施，更能保证出厂水泥的质量；粉磨是水泥生产过程中重要的工艺环节，
2、合理选择粉磨流程和设备，对提高粉磨效率、节约能源、提高经济效益具有极其重要的意义。全厂的主要设备选型从生料磨到水泥磨均采用立磨，粉磨效率高、单位电耗低、磨内空间大、烘干能力强；本设计对生料粉磨系统进行优化设计，使其能够高效低耗的运行。并采用国内外先进的生产设备及生产工艺最大限度的降低能耗及投资，并保证水泥高产、高质，做到环保经济的设计理念。关键词：生料粉磨 新型干法生产 水泥5000 t/d NSP Cement Raw Meal grinding workshop process designAbstractThis design is the 5000 t/d NSP cement fac
3、tory and workshop of raw material grinding process design. According to the specification of topographic map to determine the process arrangement for the factory, paint factory process layout and raw meal grinding workshop process arrangement. In this design, factory production line adopts a dragon
4、configuration, process smoother, more save transportation equipment; Process from raw materials into the factory for the factory to the cement factory adopt homogenizing measures, more can guarantee the quality of cement factory; Grinding is important in the process of cement production process, cho
5、ose the grinding process and equipment, to improve the grinding efficiency, save energy, improve the economic benefit is of great significance. Main equipment selection for the factory from raw material to the cement grinding adopt vertical mill, high grinding efficiency, unit power consumption low,
6、 grinding inside space is large, drying ability is strong; This design to optimize design of system of raw material grinding, allow it to run efficient low consumption. And USES the domestic and foreign advanced production equipment and production process of utmost reduce energy consumption and inve
7、stment, high yield, high quality, and ensure the cement to do the design concept of green economy.Keywords: raw meal grinding; NSP production; cement;目 录第一部分：总体设计 .11 新型干法水泥生产的简述 .11.1 新型干法水泥生产的特点 .11.2 新型干法水泥生产的发展 .22 配料方案的确定 .42.1 熟料热耗的确定 .42.2 熟料率值的确定 .42.3 熟料标号的确定 .52.4 石膏加入量、混合材加入量的确定 .62.4.1 石
8、膏加入量的确定 .62.4.2 混合材加入量的确定 .63 物料平衡计算 .73.1 配料计算 .73.1.1 原料及燃料化学成分 .73.1.2 煤灰掺入量 .73.1.3 计算干燥原料的配合比 .83.1.4 熟料的化学成分 .83.1.5 熟料率值的计算 .83.1.6 熟料矿物组成 .93.1.7 湿物料的配合比 .103.2 物料平衡计算 .103.2.1 窑产量的标定和生产能力 .103.2.2 原料消耗定额 .114 全厂工艺流程的确定、主机设备选型、储库堆场计算 .154.1 工艺流程确定 .154.1.1 石灰石、石膏、煤的破碎工艺 .154.1.2 石灰石的预均化措施 .1
9、54.1.3 生料的制备系统 .164.1.4 生料粉均化系统 .174.1.5 煤粉的制备系统 .184.1.6 熟料烧成系统的选择 .194.1.7 矿渣的粉磨系统 .194.1.8 水泥的制备系统 .204.1.9 水泥库及包装系统的确定 .214.2 主机设备选型、储库堆场计算 .214.2.1 各种主机小时产量（周平衡法） .214.2.2 主机平衡表 .264.2.3 全厂堆场及储库计算 .264.3 全厂工艺流程方框图 .315 全厂的质量控制点及控制指标 .336 全厂总平面布置图的设计要点 .356.1 全场总平面设计的基本原则.356.2 全厂工艺平面布置说明.36第二部分
10、：生料粉磨车间工艺设计 .371 车间工艺流程的确定 .371.1 生料粉磨车间的概述.371.2 流程选择.381.2.1 配料系统的比较确定 .381.2.2 配料设备的确定 .381.2.3 喂料设备的选型 .391.2.4 磨机系统 .401.2.5 通风和收尘 .401.2.6 输送设备 .411.3 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唐 山 学 院 毕 业 设 计1第一部分：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
11、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
12、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 /m 2，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
13、高了水泥生产效率。 (6)生产控制自动化唐 山 学 院 毕 业 设 计2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
14、、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
15、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 7884 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300400 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
16、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唐 山 学 院 毕 业 设 计32010 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
17、/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
18、%)，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5060 年代，就已经开始利用工业废渣，7080 年代利用工业废渣的种类和数
19、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
20、，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。唐 山 学 院 毕 业 设 计42 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
21、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 4.872 TSD 7.545.88辽宁昌庆 5000 3160 4.874 TDF 7.443.2表 2-2 窑型与熟料烧成热耗熟料烧成热耗 熟料烧成热耗窑型kJ/kg 熟料 Kg 熟料 窑型 kJ/kg 熟料 Kg 熟料湿法长窑干法长窑50005900460050001200140011001200旋风预热器窑预分解窑33003600
22、31003300180850740780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 国内 设计规范 新型干法水 泥技术C3S% 5461 65 KH 0.870.91 0.860.90 0.880.91C2S% 1723 13 SM 2.502
23、.70 2.402.80 2.402.70C3A% 79 8 IM 1.401.80 1.401.90 1.41.80C4AF% 911 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=0.940.02） 、中饱和比（KH=0.900.02） ，高硅酸率（SM=2.42.8） 、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=1.41.6） 、低铝氧率（IM=1.0 1.3 ）唐 山 学 院 毕 业 设 计5表 2-4 各窑型率值范围及氧化物含量窑型 KH SM IM C3S% C2S% C3A% C4AF%湿法窑 0.8
24、80.92 1.92.5 1.01.8 5159 1624 511 1117干法窑 0.860.89 2.02.35 1.01.6 4667 1928 611 1118预分解窑 0.880.92 2.22.7 1.31.7 1428 1428 710 1012推荐值 0.90 2.7 1.40预分解窑 适宜范围 0.860.90 2.402.801.401.90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=0.900.02,， SM=2.10.1，IM=1.30.1综上所述，最终率值的确定如下：KH=0.89，SM=2.1，IM=1.32.3 熟料标号的确定熟
25、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 、Al 203、Fe 203、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、C 2S、C 3A、C 4AF、 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：S1.3256C08KHAF4A4SM320.68FC15I4将式 ( +1)整理，得： AFCS0.83AFCS1pn1.25KHL 4243
