建筑材料专业日产2500吨硅酸盐水泥熟料厂的矿渣烘干车间设计.docx

摘 要

本文首先对建厂依据和建厂原始资料进行了阐述，论证了该设计的合理性及必要性。并根据原始资料计算出各率值及全厂的配料计算，编制出全厂物料平衡表。然后进行全厂主机设备选型，确定主要储存设施的形式、储存量、储存期及规格。并介绍该新型干法水泥生产的流程特点，绘制出全厂总平面布置图和全厂生产流程图。最后设计了重点车间部分，即矿渣烘干车间的设计，其中包括对矿渣烘干系统的计算，确定矿渣烘干系统的生产流程和主机设备。并进行矿渣烘干车间的布置，绘制出水泥矿渣烘干车间布置图。

关键词：设备选型 生产流程 烘干

Abstract

第一章 总 论 - 1 -
1.1 论文概述 - 1 -
1.1.1 水泥工业在国民经济中地位、作用及发展历程 - 1 -
1.1.2 新型干法水泥生产技术的优点 - 1 -
1.1.3 毕业设计指导思想 - 1 -
1.2 建厂条件 - 1 -
1.2.1 原、燃材料化学成分 - 1 -
1.2.2 煅烧用煤 - 2 -
1.2.3 建厂地点及自然条件 - 2 -
1.2.4 主要建厂条件 - 2 -
第二章 配料计算及工艺平衡计算 - 3 -
2.1 配料计算 - 3 -
2.1.1 熟料目标率值的选定 - 3 -
2.1.2配料计算: - 4 -
2.1.3 熟料烧成热耗 - 7 -
2.2 物料平衡 - 7 -
2.2.1 烧成车间能力和工厂生产能力的计算 - 7 -
2.2.2 原、燃料消耗定额的计算 - 8 -
2.2.3 原、燃料需要量的计算和物料平衡表的编制 - 9 -
第三章 全厂生产工艺流程及主机设备平衡计算 - 11 -
3.1 全厂生产工艺流程简述 - 11 -
3.2 主机设备平衡计算 - 11 -
3.3 主机设备选型 - 12 -
3.3.1 原料制备 - 12 -
3.3.2 煤粉制备 - 14 -
3.3.3 熟料煅烧系统 - 14 -
3.3.4 水泥粉磨系统 - 16 -
3.3.5 水泥包装与散装系统 - 17 -
第四章 物料储存设施 - 18 -
4.1 概述 - 18 -
4.2 堆棚 - 18 -
4.2.1 铁粉堆棚 - 18 -
4.3 圆库 - 18 -
4.3.1 生料预均化圆库 - 18 -
4.3.2 熟料库 - 18 -
4.4 预均化堆场 - 19 -
4.4.1 石灰石预均化堆场 - 19 -
4.4.2 粘土简易预均化堆场 - 19 -
4.4.3 硫酸渣简易预均化堆场 - 19 -
4.4.4 原煤简易预均化堆场 - 19 -
第五章 重点车间—矿渣烘干车间 - 20 -
5.1 概述 - 20 -
5.2煤热值计算及燃烧室效率确定 - 20 -
5.2.1热值计算 - 20 -
5.3 规格计算 - 20 -
5.3.1 确定参数 - 20 -
5.3.2 烘干机热平衡计算 - 21 -
5.3.3 烘干机规格验算 - 22 -
5.3.4物料需要在烘干机内停留时间计算 - 22 -
5.3.5物料在烘干机内停留时间 - 22 -
5.3.6 计算烘干机热耗、煤耗及热效率 - 22 -
5.3.7 烘干机产量及实际蒸发强度计算 - 23 -
5.4 混合比的计算 - 23 -
5.4.1理论空气量计算 - 23 -
5.4.2烟气湿含量 - 23 -
5.4.3烟气的热含量 - 24 -
5.4.4混合比 - 24 -
5.5计算废气湿含量 - 24 -
5.5.1求△值 - 24 -
5.6 燃烧室主要尺寸计算 - 25 -
5.6.1. 燃烧室容积的计算 - 25 -
5.6.2 燃烧室鼓风机的选型 - 25 -
5.7 除尘系统计算 - 26 -
5.7.1烘干机出口废气量 - 26 -
5.7.2除尘风管直径 - 26 -
5.7.3 袋式收尘器的计算 - 26 -
5.7.4袋收尘下部卸灰螺旋输送机选型： - 27 -
5.7.5排风机选择 - 27 -
5.8辅助设备 - 28 -
5.8.1 胶带输送机 - 28 -
5.8.2斗式提升机 - 28 -
5.8.3储料仓的选型 - 28 -
5.8.4喂煤系统 - 28 -
5.8.5 耐热胶带选择 - 28 -
5.8.6 烟囱计算 - 28 -
附：设备表 - 29 -
参考文献 - 30 -
致 谢 - 31 -
第一章 总 论
1.1 论文概述
1.1.1 水泥工业在国民经济中地位、作用及发展历程
水泥是国民经济建设不可缺少得原材料之一，是一个受矿产资源和运输条件严重制约的产业，是一个资本密集的重化工产业，它在国民经济发展中占有重要的地位和作用。
以水泥为主要材料加工的混凝土及其水泥制品在工程建设中被广泛应用，其发展规律和速度与国民生产总值、全社会固定资产投资、建筑业生产总值、房地产开发投资、第二产业总产值、城镇军民人均收入的变化等密切相关，并呈现规律化变化。随着我国国民经济的持续快速增长以及国家对西部开发建设投资力度的加大，作为重要的基础建设材料的水泥，其需求也在不断增加。
20世纪50―60年代，我国水泥工业发展取得了长足进步，主要采用了湿法和半干法工艺，先后新建和扩建了许多大型重点企业，同时业发展了一批中小型企业。但是，当悬浮预热器在20世纪50年代到70年代获得蓬勃发展的时候，由于我国水泥工业受到前苏联和丹麦史密斯的影响，坚持走了湿法长窑的道路，我国的水泥工业走了弯路，错失了发展新一代水泥工业生产技术得黄金时代。
改革开放以后，国民经济稳步、高速发展带动了我国水泥工业技术的快速进步和水泥产量的迅速增长。目前我国已经成为世界上水泥生产大国，产量世界第一，但值得注意得是我国水泥的产品结构与国际市场水泥产品需求结构差距较大，其中新型干法水泥只占总产量的35%，65%的水泥仍为落后得立窑、湿法窑和中小型中空窑生产[1]。
1.1.2 新型干法水泥生产技术的优点
新型干法水泥技术是20世纪70年代发展起来的，它是当今先进水泥生产工艺技术的代表。该技术以悬浮预热和窑外分解技术为核心，把现代科学技术和工业生产最新成果广泛应用于水泥生产全过程，使水泥生产具有优质、高效、低耗、环保和大型化、自动化等优点。
采用新型干法水泥生产技术逐步取代传统技术，发挥产品质量高、热耗低、能耗低、环保水平高等优点，已经成为世界水泥工业发展的唯一方向[2]。水泥工业的结构升级已是必然的发展趋势，传统的水泥生产方式正逐步被新型干法水泥生产所替代，同时新型干法水泥生产技术必将引起水泥工业工程建设市场的全面扩大和参与国际市场机会的增加。
1.1.3 毕业设计指导思想
本次设计指导思想为“节约能原、生产高效集约、减少污染、降低投资、设备国产、劳动高效、生产自动化”。
本次毕业设计为2500t/d熟料生产线矿渣烘干车间设计，通过物料平衡计算，主机平衡计算得出结果并结合实际进行工艺设计和辅助设备选型。
1.2 建厂条件
1.2.1 原、燃材料化学成分
本项目所用原材料和燃料和化学成分如表1-1：
表1-1原、燃材料化学成分(%)
名 称
Loss
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
Σ
电石渣
22.83
4.43
2.59
0.25
68.64
0.22
98.96
粘土
6.57
66.07
15.09
5.85
2.09
1.42
97.09
石灰石
38.52
5.64
2.10
1.09
49.89
1.11
98.53
硫酸渣
2.30
10.81
9.16
57.80
6.34
2.91
98.32
煤灰
——
46.75
24.66
19.04
3.33
1.65
95.43
1.2.2 煅烧用煤
本项目原煤工业分析和煤元素分析如表1-2，1-3：
表1-2煤的工业分析(%)
名 称
Mad(%)
Aad(%)
Vad(%)
FCad(%)
Qnet.ad(%)
Mar(%)
煤
1.50
22.77
29.77
45.96
23090
10

表1-3 煤的元素分析(%)
名 称
Cad
Had
Nad
Oad
Sad
Aad
煤
62.65
4.15
1.11
8.17
0.33
22.77
1.2.3 建厂地点及自然条件
(1)地 点：四平市郊；
(2)厂区地形：平坦；
(3)气 温：最高35℃；最低-25℃；月平均：最冷-15℃；最热：20℃；
(4)降 雨 量：年总量：723.7mm；日最大量289.4mm；
(5)主导风向：西南风；
(6)风 频：平均风速1.5m/s;
(7)地 耐 力：25t/m2；
1.2.4 主要建厂条件
(1)交 通：公路运输；
(2)原 材 料：
石 灰 质：用化工厂电石渣替代；
粘 土：本厂矿山，距厂区5公里；
铁 粉：四平某厂，具有长期供货合同；
混 合 材：某厂，具有长期供货合同；
石 膏：某厂，具有长期供货合同；
(3)水 源：水库，另自备地下水源；
(4)电 源：余热发电40%，其余部分电厂供应；
(5)环境保护：当地环保部门已对建厂进行了环境评价。已批准在当地建厂。

第二章 配料计算及工艺平衡计算
2.1 配料计算
2.1.1 熟料目标率值的选定
生料配料方案的优选关系到水泥厂达产达标、节能降耗和长期安全运转的基本保证。一般我国的工厂在生料控制方面采用三个率值，即：KH、SM、IM配料法。
熟料矿物组成的选择，一般应根据水泥的品种和等级、原料和燃料的品质、生料制备和熟料煅烧工艺综合考虑，以达到优质高产低消耗和设备长期安全运转的目的。
(1) 水泥品种和等级
若要求生产普通硅酸盐水泥，则在保证水泥等级以及凝结时间正常和安定性良好的条件下，其化学成分可在一定范围内变动。可以采用高铝、低铁、高硅、高饱和系数等多种配料方案。但要注意三个率值配合适当，不能过分强调某一率值[3]。
生产专用水泥或特性水泥应根据其特殊要求，选择合适的矿物组成。若生产快硬硅酸盐水泥，则要求硅酸三钙和铝硅酸三钙含量高，因此应提高KH和IM。而生产中热硅酸盐水泥和抗硫酸盐水泥则应减少硅酸三钙和铝硅酸三钙含量高，即降低KH和IM。
(2) 原料品质
原料的化学成分和工艺性能对熟料矿物组成的选择有很大影响。在一般情况下，应尽量采用两种或三种原料的配料方案。除非其配料方案不能保证正常生产，才考虑更换原料或加入另一种校正原料。
此外，石灰石中的燧石含量和粘土的粗砂含量较高时，则因原料难磨，熟料难烧，需要适当降低熟料的饱和系数。原料含碱量太高，也宜适当降低KH。
(3) 燃料品质
燃料品质既影响煅烧过程又影响熟料质量。一般来说，发热量高的优质燃料，其火焰温度高，熟料的KH值可高些。若燃料质量差，除了火焰温度低外，还会因大量煤灰的不均匀沉落而引起熟料局部化学成分的波动，降低熟料质量。不同的窑型对所用煤的品种和质量有不同的要求。
煤灰掺入熟料中，除全黑生料的立窑外，往往分布不均匀，对熟料质量影响很大，据统计，由于煤灰不均匀掺入，将使熟料KH值降低0.04-0.16；硅率降低0.05-0.20；铝率升高0.05-0.30。当煤灰掺入量增加时，熟料强度下降。此时除了采用提高煤粉细度和用矿化剂等措施外，还应适当降低熟料KH值，以利于生产正常进行。
当煤质变化时，熟料组成也应相应调整。
若用液体或气体燃料，火焰强度高，形状易控制，几乎无灰分，因此KH可适当提高。
(4) 生料细度和均匀性
生料的化学成分的均匀性，不但影响窑的热工制度的稳定和运转率，而且还影响熟料的质量以及配料方案的确定。
一般来说，生料均匀性好，KH可高些。若生料成分波动大，对回转窑而言，其熟料KH应适当降低；而对立窑而言，由于低KH易引起立窑结大块，为了保证立窑正常煅烧，宜采用高KH低SM方案[4]。若生料粒度粗，由于化学反应难以进行完全，KH也应适当降低。
(5) 窑型与规格
物料在不同类型的窑内受热和煅烧的情况不同，因此熟料的组成也应有所不同，回转窑(rotary kiln)内物料不断翻滚，与立窑、立波尔窑相比，物料受热比较均匀，物料反应进程较一致，因此KH可适当高些。
立波尔窑的热气流自上而下通过加热机的料层，煤灰大部分沉降在上层料面，上部物料温度比下部的高，因此形成上层物料KH值低，分解率高，而下层物料KH值高，分解率低，因此，应适当降低生料的KH值。
立窑通风、煅烧都不均匀，因此不掺矿化剂的熟料KH值要适当低些[5]。对于掺复合矿化剂的熟料，由于液相出现较早且液相量增加，液相粘度较低，烧成温度范围变宽，一般采用高KH、低SM和高IM配料方案。
预分解窑生料预热好，分解率高，另外由于单位产量窑体散热损失少以及耗热最大的碳酸盐分解带已移到窑外，因此窑内气流温度高，同时为了有利于挂窑皮和防止结皮、堵塞、结大块等因素，目前趋于低液相量的配料方案。我国大型预分解窑大多采用高硅率、高铝率、中饱和比的配料方案。
影响熟料组成选择的因素很多，一个合理的配料方案既要考虑熟料质量，又要考虑物料的易烧性；既要考虑各率值或矿物组成的绝对值，又要考虑他们之间的相互关系。原则上，应当避免采用三个率值同时偏高或同时偏低的方案。表2-1、2-2列出了采用不同类型煅烧设备时硅酸盐水泥熟料三个率值的取值参考范围[6]。
表2-1采用不同类型窑时硅酸盐水泥熟料三个率值的参考范围
窑型
KH
SM
IM
预分解窑
0.88-0.95
2.2-2.6
1.4-1.8
湿法长窑
0.88-0.91
1.5-2.5
1.0-1.8
干法窑
0.86-0.89
2.0-2.4
1.0-1.6
立波尔窑
0.85-0.88
1.9-2.3
1.0-1.8
立窑(无矿化剂)
0.85-0.90
1.9-2.2
1.2-1.4
立窑(掺复合矿化剂)
0.92-0.97
1.6-2.2
1.1-1.5

表2-2国内外新型干法窑熟料率值
窑型
KH
SM
IM
国外新型干法
0.895
2.73
1.61
国内新型干法
0.93
2.54
1.54

综上所述，参照同类型水泥厂并结合该厂原料的情况。本设计建议：
KH=0.92±0.01 ； SM=2.3±0.1； IM=1.6±0.1
2.1.2配料计算:
（1）煤灰掺入量:
100kg熟料的煤灰掺入量可按下式近似计算：
(2-1)
式中：GA—熟料中煤灰掺入量(%)；
q—假设的单位熟料热耗(kJ/kg)；
Q—煤的应用基低位热值(kJ/kg)；
A—煤的应用基灰分含量(%)；
S—煤灰沉落率(%)本设计取100。
（2）根据熟料率值，估算熟料化学成分
已知：KH=0.92±0.01 ； SM=2.3±0.1； IM=1.6±0.1
设∑=98%
Al2O3=pFe2O3=1.6×3.41%=5.456%
SiO2=n(Al2O3+Fe2O3)=2.3×(5.456%+3.41%)=21%
CaO=∑-(SiO2+Al2O3+Fe2O3)=98%-(3.41%+5.456%+21%)=67%
其它=1-98%=2%
（3）递减试凑配合比
表2-3 试凑配料表
递减步骤
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
其它
备注
要求熟料成分-3.37g 煤灰
22.35
1.56
5.50
0.83
3.44
0.20
64.71
0.41
4
0.38

差
-电石渣60克
20.79
2.658
4.67
1.55
3.25
0.15
64.30
41.18
3.62
0.13
干电石渣

差
-石灰石43.8g
18.13
2.47
3.12
0.92
3.10
0.48
23.12
21.9
3.49
0.49
干石灰石

差
-23.9kg粘土
15.79
15.78
2.20
3.6
2.62
1.52
1.2
1.39
2.0
0.4
干粘土

差
-2.0kg硫酸渣
0.01
0.36
-0.4
0.10
1.1
1.20
-0.19
0.08
1.6
0.24
干硫酸渣

差
+1kg粘土
-0.35
0.66
-0.5
0.15
-0.1
0.06
-0.27
0.02
1.36
0.04

差
+1kg石灰石
0.31
0.03
-0.36
0.01
0.04
0
-0.25
0.52
1.32
0.01

差
0.34
-0.37
0.04
0.27
1.31

由上表可以看出，配合粘土、石灰石已不能调到最佳，所以运算终止
（4）各干原料配合比：
干石灰石=
干电石渣=
干粘土=
干硫酸渣=
（5）熟料化学成分
表2-4 生料、熟料化学成分
名称
配合比%
Loss
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
合计
石灰石
33.5
38.52
5.64
2.10
1.09
49.89
1.11
98.53
电石渣
47
22.83
4.43
2.59
0.25
68.64
0.22
98.96
粘土
18
6.57
66.07
15.09
5.85
2.09
1.42
97.09
硫酸渣
1.57
2.30
10.81
9.16
57.8
6.34
2.91
98.33
生料
100
38.43
13.81
3.45
2.17
43.37
1.08
——
灼烧生料
——
——
21.35
5.34
3.34
66.75
1.65
——
灼烧生料煤灰
96.72

3.38
——
21.29

1.56
5.32

0.83
3.35

0.20
66.87

0.41
1.67

0.06
——
熟料
99.95
——
22.85
6.15
3.55
67.28
1.73
99.32

（6）检验熟料率值

熟料率值控制指标可定为：KH=0.92；SM=2.3；IM=1.6。所以各率值均符合要求，可以按此配料进行计算。
（7）湿原料质量比

（8）湿原料配合比

2.1.3 熟料烧成热耗
表2-5采用不同类型窑型时硅酸盐水泥熟料烧成热耗的参考范围
窑型
熟料热耗kJ/kg
预分解窑
2920-3750
湿法长窑
5833-6667
干法长窑
5850-7520
立波尔窑
4000-5850
立窑(无矿化剂)
4200-5430
立窑(掺复合矿化剂)
3750-5000
悬浮预热窑
3300-3600

根据表2-5的数据，参照同类型水泥厂并接该厂原料的情况。本设计建议：熟料烧成热耗：2928kJ/kg。
2.2 物料平衡
2.2.1 烧成车间能力和工厂生产能力的计算
采用年平衡法进行计算。
原始数据：
(1)水泥窑小时产量(t/h)：2500/24=104.17
(2)水泥窑的台数(台)：1
(3)水泥窑的年利用率：0.85
(4)原料的配合比：石灰石/砂岩/粉煤灰/硫酸渣=79.92/17.28/0.51/2.29
(5)生产损失：水泥的生产损失为：3%
(6)石膏、混合材掺入比：熟料/混合材/石膏=88/8/4
1.要求的熟料年产量可按下式计算：
Qy=8760ηQh,l=8760×0.85×104.17=775650 (2-2)
式中：Qy—要求熟料年产量(t熟料/年)；
Qh,l—所选窑的标定台时产量(t/台·h)；
η—窑的年利用率，以小数表示，取0.85；
8760—全年日历小时数。
2.烧成系统的生产能力如下：
熟料小时产量(t/h)： Qh= 104.17 (2-3)
熟料日产量(t/d)： Qd=24 Qh=2500 (2-4)
熟料年产量(t/y)： Qy=775650 (2-5)
3.工厂的生产能力可按下列各式由烧成车间的生产能力求得：
水泥小时产量(t/h)： (2-6)
水泥日产量(t/d)：Gd=24 Gh=24×114.82=2755.68 (2-7)
水泥年产量(t/y)：Gy=8760η Gh=8760×0.85×114.82=854950 (2-8)
2.2.2 原、燃料消耗定额的计算
1.原料消耗定额
(1)考虑煤灰掺入量时
生料消耗定额可按下式计算：
(2-9)
式中：K—干生料消耗定额(t/t熟料)；
s—熟料中煤灰掺入量(%)；
q—单位熟料热耗(kJ/kg)；
I—干生料烧失量(%)；
P—生料的生产损失(%)取3%。
(2)各种干原料消耗定额可按下式计算：
Kn=Kx (2-10)
式中：Kn—各种干原料的消耗定额(t/t熟料)；
K—干生料消耗定额(t/t熟料)；
x—干生料中该原料的配合比(%)。
石灰石消耗定额(t/t熟料)：K1=1.54×79.92%=1.231
粘土消耗定额(t/t熟料)：K2=1.54×17.28%=0.266
页岩消耗定额(t/t熟料)：K3=1.54×0.51%=0.008
铁粉消耗定额(t/t熟料)：K4=1.54×2.29%=0.025
2.干石膏消耗定额
干石膏消耗定额可按下式计算：
(2-11)
式中：Kd—干石膏消耗定额(kg/kg熟料)；
d—水泥中石膏的掺入量(%)；
e—水泥中混合材的掺入量(%)；
Pd—水泥中石膏的生产损失(%)取3%。
3.干混合材消耗定额
干混合材消耗定额可按下式计算：
(2-12)
式中：Ke—干混合材消耗定额(kg/kg熟料)；
d—水泥中石膏的掺入量(%)；
e—水泥中混合材的掺入量(%)；
Pe—水泥中混合材的生产损失(%)取3%;
4. 烧成用干煤消耗定额
烧成用干煤消耗定额可按下式计算
(2-13)
式中：Kf1—烘干用干煤消耗定额(t/t熟料)
q—单位熟料烧成热耗(kJ/kg熟料)；
Q—煤的应用基低位热值(kJ/kg干煤)；
pf—煤的生产损失(%)取3%；
5.烘干用干煤消耗定额
烘干用干煤消耗定额可按照下式计算：
(2-14)
(2-15)
式中：Kf2—烘干用干煤消耗定额(t/t熟料)；
Ks，Kg—分别表示湿物料、干物料消耗定额(kg/kg熟料)；
W1，w2—分别表示烘干前、后该物料的含水量(%)；
q—蒸发1kg水分的耗热量 (kJ/kg水分)；
Q—煤的应用基低位热值(kJ/kg)；
pf—煤的生产损失(%)取3%。
根据烘干机的经验数据，粘土烘干机蒸发1kg水分的耗热量为q1=5250kJ/kg水，铁粉烘干机蒸发1kg水分的耗热量为q2=4788kJ/kg水。
烘干铁粉用干煤消耗定额(t/t熟料)：
(2-16)
总烘干用干煤消耗定额(t/t熟料)：Kf2= Kf12=0.0007
2.2.3 原、燃料需要量的计算和物料平衡表的编制
将各种物料消耗定额乘以烧成系统生产能力，可求出各种物料的需要量如表2-6。

表2-6 全厂物料平衡表

物料名称

消耗定额
物料平衡 (t)
天然水份
配合比
生产损失
(t/t-cl)
干料
湿料
(%)
(%)
(%)
干料
湿料
时
日
年
时
日
年
原料
电石渣
1
47.1
1
0.590
0.908
24.58
590
182900
37.84
908.16
281530
石灰石
1
34
1
0.393
0.397
16.37
393
121830
16.54
397
123070
粘土
15
17.6
1
0.246
0.289
10.25
246
76260
12.04
289
89590
硫酸渣
5
1.43
1
0.016
0.019
0.67
16
4960
0.79
19
5890
生料
生料
1

1.311
1.324
54.63
1311
406410
55.17
1324
410440

烟煤
8

1
0.160
0.174
6.67
160
49600
7.25
174
53940
半
成
品
熟料

76

1

41.67
1000
310000

粉煤灰
1
10
1
0.133
0.134
5.5
132
40920
5.58
134
41540
磷矿渣
8
10
1
0.133
0.145
5.5
132
40920
6.04
145
44950
石膏
3
4
1
0.053
0.055
2.21
53
16430
2.29
55
17050
水泥
PC.42.5

1
1.303

54.29
1303
403930

1.烧成系统年运转率85% (310天)
2.入窑生料水分约1%，熟料烧成热耗≤3638kJ/kg.cl (870kcal/kg-cl)
3.水泥品种为P.C. 42.5复合硅酸盐水泥，混合材参入量20%

第三章 全厂生产工艺流程及主机设备平衡计算
3.1 全厂生产工艺流程简述
石灰石破碎采用一台国产TKLPC型双转子锤式破碎机，破碎后的碎石由皮带机输送至预均化堆场[7]。石灰石经悬臂式堆料机堆料、桥式刮板取料机取料，然后由皮带机输送至原料配料站。
外购铁粉由汽车运至厂区后，经抓斗卸船机卸至皮带机，然后由皮带机输送至堆棚。堆棚底部设有皮带机，再由皮带机送往原料配料站。
粘土和页岩由汽车运输进厂经破碎后由皮带机输送至建议与均化堆场。由轮式装载机从端部取料，再由皮带机送至原料配料站。
配料站分设石灰石﹑粘土、页岩、铁矿石四个配料仓，仓底的定量给料秤按设定的配料比例卸料，然后由皮带机输送至原料磨。
原料粉磨采用一台立磨，烘干热源来自于高温风机引入的窑尾预热器废气。入磨原料经立磨粉磨后，由气流带入磨机上方的动态选粉机选粉，粗粉返回磨内继续粉磨，合格品由气体带入窑尾高浓度电收尘器收下，并汇集增湿塔回灰，经空气输送斜槽、斗式提升机及库顶生料分配器送入生料均化库。出磨废气经窑尾高浓度电收尘器净化后由原料磨风机经烟囱排入大气，其中一部分作为循环风回磨。当原料磨停运时预热器废气由增湿塔经喷水降温至110~150℃后，再送至窑尾电收尘器，净化后的气体直接排入大气。分排放浓度≤70mg/Nm3，此时增湿塔与窑尾电收尘器的回灰直接送入窑尾喂料系统。
均化后的生料经库底生料计量系统计量后，由空气输送斜槽及斗式提升机送至旋风预热器。生料经五级旋风预热器和分解炉系统预热﹑分解后、进入窑内煅烧。出窑高温熟料经高效篦式冷却机冷却后，由盘式输送机送入熟料库[8]。冷却熟料的热风除满足窑及分解炉燃烧所需空气外，还有部分废气作为煤磨烘干热源。剩余废气经喷水降温后进入熟料电收尘器净化后排放。库内熟料经库底扇形阀卸出、由皮带机转运、分别送至汽运散装站。
原煤由汽车运输进厂，卸至胶带输送机受料斗，并经皮带机输送至预均化堆场，然后由移动小车式堆料机按人字形堆料方式交替堆成二个长形料堆，均化后的原煤经轮式装载机沿料堆端面取出后、经皮带机送至煤粉制备车间的原煤仓。
原煤经仓底给煤机定量喂入立磨煤机粉磨，烘干热源来自篦冷机的废气[9]。合格煤粉随出磨气体进入气箱脉冲袋式收尘器，袋收尘器收集的煤粉经螺旋输送机分别送至窑用煤粉仓和分解炉用煤粉仓；经袋收尘器净化后的废气通过煤磨排风机与烟囱排入大气，正常粉尘排放浓度小于50mg/Nm3。煤粉经仓底煤粉计量系统计量后，气力输送至窑头煤粉燃烧器和分解炉燃烧器燃烧。
3.2 主机设备平衡计算
主机平衡计算的目的是根据物料平衡的计算的结果和车间工作制度，计算各车间主机要求生产能力，并根据此选定各车间主机的型号，规格以及台数。
在实际设计时，主机平衡计算与车间工艺流程、车间工艺布置密切相连的。故在进行主机平衡选定主机时，必须综合考虑车间工艺流程，工艺布置以及技术经济问题，以整套系统的先进性与合理实用性为立足点与出发点。
工艺总体设计注重整体配置，充分考虑并尽量避免本地长年风向及厂区地形变化等对总体部局的不利影响。在经济合理的前提下，车间布置尽可能利用自然地形高差，以减少土方量；设备选型立足国内先进成熟的技术，但又十分重视国内目前的水泥技术与设备发展水平，更着重于设备运行的可靠性，综合考虑先进、可靠、节能、环保、投资省以及便于大件运输等诸多因素。为了节省投资费用，除了对国内技术与制造加工水平目前尚不能满足或确保可靠质量要求的设备中重要部件均拟直接进口外，对适合国内制造加工能力与水平的设备中钢结构件、壳体、机架等，将采取来图国内加工的分交方式，其部件的监制与质量由相应的国外供货商负责。对引进和国内供货的主要设备均采取招标采购、各种类型的辅机也将“货比三家”、统一配套，从而使本项目成为技术水平先进、建设周期短、工程质量高、达标达产快、投资效益好的“精品工程”。
3.3 主机设备选型
3.3.1 原料制备
目前立磨作为较理想的原料粉磨设备已在国内外得到共识。这种集研磨、烘干、选粉于一体的设备，具有土建费用省、占地面积小、粉磨效率高、运行噪音低、系统操作简便、节能低消耗等多种优点，尤其适宜于磨蚀性小、易磨性差、综合水份高的脆性原料。因而本工程不再考虑选用技术装备水平已相对落后的中卸磨系统。
根据对本项目原料的分析与判断，考虑推荐采用立磨方案。当然最终粉磨工艺和型式规格的选用有待以后考虑确定。
目前国内众多项目的窑磨废气处理生产流程主要有二种。当原料粉磨采用立磨、原料综合水分较大、且煤磨设置在窑头时，因其烘干与粉磨选粉所需的热风量较大，基本可以满足与预热器废气的匹配要求，故为了简化工艺生产流程、也有利于增湿塔喷水时可对预热器风机形成一定程度的高温保护，所以预热器风机通常设置在增湿塔的后面；华新水泥有限公司(5000t/d)和(2000t/d)等工程均是如此[10]。而江南—小野田水泥有限公司(2500t/d)、铜陵海螺水泥有限公司(5000t/d)工程中采用原料立磨，因综合考虑到原料综合水分、烘干所需热风的匹配和煤磨设置在窑尾的要求，预热器风机就改置在增湿塔的前面。目前国内这二种工艺生产流程都有，预热器风机选型要求、适应性、及设备价格等也是基本一样的。本项目考虑到采用辊式原料磨，而煤磨又设在窑头，所以将高温风机设在增湿塔的后面。
窑尾废气处理系统，目前国产大规格高浓度的窑尾电收尘器已有很多投入使用的实例，根据实际生产情况，原先对高浓度粉尘冲刷极板、以及长期使用后是否可靠和影响收尘效率的顾虑正逐渐消除。所以综合考虑本项目建设场地较狭窄，经重点设计优化和改进布置，废气处理考虑采用立磨二风机系统[11]。
在水泥生产过程中，将原料、熟料及其他物料引进行破碎。为的是便于运输和储存；同时也有利于提高烘干和粉磨设备的工作效率。在水泥厂设计中，物料的破碎是工艺生产的头道工序，他为后来的工序准备了良好的生产条件。
破碎设备的工作原理：是利用挤压(如颚式破碎机)和冲击(如锤式破碎机)等机械方式减小物料粒度的过程。根据破碎处理后物料粒度的不同，破碎作业大致可分为粗碎、中碎和细碎三个等级。
(1) 石灰石破碎系统
a.石灰石破碎要求的小时产量:
b.根据要求产量初选破碎机规格如下：
一般情况下，水泥厂石灰石破碎系统为二级破碎，一级用颚式破碎机；二级用单转子锤式破碎机，或用反击式破碎机；也可采用破碎比大而与生产规模相适应的一般破碎系统，即石灰石只经过一次破碎即能达到入磨粒度要求。本设计石灰石破碎采用一段破碎流程，选用一台TKLPC锤式破碎机。
TKLPC锤式破碎机：进料块度：≤1200mm；出料粒度：＜75mm占95%。
c.核算破碎机年利用率:
(2) 粘土破碎系统
a.粘土破碎要求的小时产量：
b.根据要求产量初选破碎机规格如下：
本设计粘土破碎选用的是一台双齿辊式破碎机。双齿辊式破碎机：进料块度：≤350mm；出料粒度：≤30mm。
c.核算破碎机年利用率：
(3) 生料制备系统
不同的生料粉磨系统各有优缺点和其适应的条件。一般来说：开流磨的优点是系统简单，投资小，厂房小。其缺点是过粉碎严重粉磨效率低，单位电耗大，球耗高，特别不适用于高标号水泥的及易磨性差别大的混合料的粉磨。
圈流磨的优点是粉磨的效率高，磨机产量大，电耗低。与开流磨相比，一般磨机的产量高15%-20%，电耗省10%-15%。此外金属消耗少，成品温度可降低20-40℃，产品细度易于调整。但其缺点是设备环节多，厂房大，操作复杂，投资高20%-25%。
立磨系统的优点是流程简单，设备布置紧凑，占地少，噪音小，电耗低，设备运转率高。其缺点是不能适应磨制硬度大的原料，否则磨辊，磨盘衬板磨损大，影响产质量[12]。
a.生料制备系统要求的小时产量：

b.根据要求产量初选磨机规格如下：
综合各种磨机系统的特性，结合本设计各种原料的性质。本设计选用的是立磨。其废气处理选用的是窑尾电收尘器。
立磨：
进料粒度：≤75mm；成品细度：0.080mm方孔筛筛余12%；进料水分：≤6%；成品水分：＜0.5%。
预热器风机
风量：870000m3/h
风压：7500Pa
增湿塔：进口风量：860000m3/h
进口风温：300~50℃
出口风温：120~50℃
窑尾电收尘器
有效截面积：~10m2；处理风量：850000m3/h；进口风温：100~50℃；进口含尘量：＜730g/Nm3；出口含尘量：≤70mg/Nm3
原料磨