城虞水泥厂5200吨每天熟料水泥生产线窑尾工艺设计--毕业设计.doc

洛阳理工学院毕业设计（论文）洛阳理工学院毕 业 论 文（ 设 计 ）题目虞城水泥厂5200t/d熟料水泥生产线窑尾工艺设计（PSB32.5）系 （部） 材料科学与工程系专 业 无机非金属材料工程2012年 6 月 1 日虞城水泥厂5200t/d熟料水泥生产线窑尾工艺设计（PSB32.5）摘 要本设计任务是设计日产熟料5200吨水泥生产线线烧成窑尾系统。设计过程经过厂址选择、全厂布局、窑的选型、物料平衡计算、各生产车间工艺设计及主机选型、物料的储存和均化、重点车间设计等步骤。设计生料粉磨采用立磨，熟料煅烧采用4.874带窑外分解回转窑烧成系统，水泥粉磨车间采用带辊压机的预粉磨系统。重点车间为水泥粉磨环节，采用目前较为广泛使用的辊压机预粉磨系统，该粉磨系统系将物料先经辊压机辊压后送入后续球磨机粉磨成成品，球磨机出来的粗料从新进入辊压机滚压粉碎，这样就组成一个循环系统，大大提高了水泥粉磨效率，并未水泥粉磨减低能耗提供了解决方案。该系统目前运用技术已日趋成熟，具有节能高效等特点，为大多数大型水泥厂家所接受。本次设计重点论述了水泥烧成车间，通过综合选择了高产、低电耗、环保的工艺流程。其中包括回转窑、预热器、分解炉的选型和生产能力的标定等，然后通过对这些设备的通风量的计算来进行其他附属设备（带式收尘器及斗提等）的计算和选型。关键字：水泥，新型干法生产工艺，回转窑，烧成窑尾系统目 录前言1第一章 工艺设计指导思想与原则21.1 毕业设计原始资料21.3 指导思想41.4 设计原则51.5 全厂工艺流程7第二章 配料计算122.1 熟料率值的确定122.2 熟料热耗的确定122.3 用Excel进行配料计算122.3.1 准备工作132.3.2 在EXCEL表中输入数据132.3.3 假设原料配比，计算生料成分142.3.4 计算生料成分142.3.5 计算灼烧基生料成分142.3.6 计算煤灰掺入量142.3.7 计算熟料成分152.3.8 求解原料配比152.4 将干料配比折算成湿料配比16第三章 物料平衡183.1 窑型和规格的选取183.1.1 NSP窑的直径183.1.2 窑的台时产量标定193.2 原、燃材料消耗定额的计算203.2.1 生料消耗定额203.2.2 干煤消耗定额203.2.3 各种干原料消耗定额203.2.4干石膏和干混合材消耗定额213.2.5设计水泥产量223.3 原、燃材料需要量的计算和物料平衡表的编制22第四章 主机平衡244.1 主机设备运转率的确定244.2 主机小时产量254.3 主机选型264.3.1石灰石破碎机的选型264.3.2 生料磨选型264.3.3 窑的选型264.3.4 煤磨的选型264.3.5 水泥磨的选型264.3.6 包装机的选型274.3.7 主机平衡表27第五章 储库平衡295.1 各种物料的储存期29 5.2 储库设施的计算295.2.1 石灰石均化库305.2.2 砂岩堆场305.2.3 石膏堆棚305.2.4 原煤堆场315.2.5 铁粉堆场315.2.6 矿渣堆场315.3 库的选择325.3.1 石灰石配料库325.3.2 砂岩配料库325.3.3 铁粉配料库325.3.4 粉煤灰配料库335.3.5 生料均化库335.3.6 熟料库335.3.7 熟料散装库335.3.8 熟料调备库345.3.9 矿渣库345.3.10 石膏库345.3.11 水泥储库35第六章 烧成窑尾工艺计376.1 窑尾烧成系统的热工设备简介376.1.1 预热器376.1.3 回转窑386.2 烧成窑尾工艺计算386.2.1 理论消耗料耗386.2.2 生料料耗396.2.3 预热器飞灰量396.2.4 收尘器收入灰量396.2.5 出收尘器的飞灰量396.2.6 实际料耗396.2.7 预热器喂料量406.3 预热器及分解炉工艺计算406.3.1准备计算406.3.2 窑尾排出废气量406.3.3 分解炉内废气量416.3.4 C5废气量426.3.5 C4废气量426.3.6 C3废气量436.3.7 C2废气量436.3.8 C1废气量436.3.9 入高温风机废气量446.3.10 三次风管抽风量44第六章 烧成窑尾467.1 结构参数467.2 预热器规格的确定477.2.1 三次风管直径的确定477.2.2 分解炉规格的确定477.2.3 五级预热器的确定497.2.4 四级预热器规格的确定497.2.5 三级预热器规格的确定507.2.6 二级预热器规格的确定507.2.7 一级预热器规格的确定507.2.8 烧成窑尾工艺设备表52第八章 水泥生产质量控制与说明55结 论60谢 辞61参考文献62附 录64外文翻译65VI前 言新型干法水泥生产，就是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，如原料预均化、生料气力均化、烘干粉磨、各种新型耐热耐磨耐火材料以及电子计算机、自控技术等等，广泛地应用于水泥干法生产的全过程，使水泥生产具有高效、优质、低耗、符合环保要求和大型化，自动化的特征的现代水泥生产方法1。毕业设计是学生完成所有理论课和实验实习课程后的一个教学环节。它是在教师指导下，由学生综合运用所学过的基础知识和实践生产知识，查找工具书和各种技术资料达到计算、绘图、编写说明书等来解决实际生产技术问题的教学环节，是高等学校无机非金属材料和硅酸盐工程专业所必须完成的课题，也是从事技术工作的一次演习，与先前的教学过程相比，具有较强的综合性、实践性和探索性。通过毕业设计，不仅使学过的知识得以巩固、提高，而且进一步培养我们独立思考、设计及解决实际技术问题的能力，使自己的学识和工程实践能力有一个很大程度的进步，最终完成在校的学习任务。本次设计是为了顺应水泥发展的趋势，提高我校水泥工艺专业毕业生的综合素质和适应能力，因此设计的预分解窑。预分解窑是在悬浮预热器窑基础上发展起来的，是水泥工业继悬浮预热窑后的一次重大革新。预分解窑系统由高效低阻预热器、TDF分解炉、回转窑和高效篦式冷却机等几部分组成，分解炉处于预热器与窑尾之间，是系统提供二次热并进行分解反应的区域，入窑生料的分解率可达90%以上，从而大大减轻了窑的负荷2。该设计的目的是在河南省虞城县建一个日产5200吨的水泥厂，该县城周边至今还没有大型水泥厂，大规模所用的水泥主要从较远的水泥厂运过来，运输成本比较高。而且该县有一座大型矿山，能够为日产5000吨的水泥厂提供石灰石60年，另外，水泥生产所需的辅料都能从周边城市运过来，成本比较低。该水泥厂建成后，产品主要销往商丘市、徐州市和宿州市等周边城市，另外，该水泥厂的建设为周边新农村的建设提供了水泥保障。第一章 工艺设计指导思想与原则1.1 毕业设计原始资料原材料化学成分见表1-1。表1-1 原材料化学成分（%）项目LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3合计天然水分石灰石39.93.01.50.4551.11.21.1砂岩1.093.51.60.681.210.460.7铁粉2.2610.12.876.472.292.51.281.5粉煤灰1.7651.932.044.516.251.123.0石膏34.2煤灰54.231.198.323.521.56煤的工业分析见表1-2。表1-2煤的工业分析工业分析（%）发热量Qnet.adKJ/KgMad水分Cad固定碳Aad灰分Vad挥发分1.049.52524.5 23700原煤水分：2.16其它1、年平均气温：16 2、当地气压：752mmHg3、地下水位：-13m水泥品种：PSB32.5袋散比：25%:75%1.2 厂址选择工业企业及其所属工人村场地选择是工厂建设的重要环节。厂址选择的合理与否，将直接影响工厂建设的投资。建设进度,同时也将长期影响工厂投产后的生产.管理和工厂今后的发展。因此，新建项目根据生产建筑要求，进行经济技术比较，抓住主要条件，认真做好厂址选择的工作。影响厂址选择的主要因素3：1、厂址要靠近主要原料基地。生产水泥的主要原料是石灰石和粘土（本设计中不采用粘土），故水泥厂应靠近石灰石矿山，以缩短石灰石运输距离，方便采用经济可靠的运输方式，以节约投资和运输费用。但应注意厂区和住宅区不得建在有用矿藏上或处于爆破危险范围内。2、厂址有良好的交通条件。水泥生产因物料吞吐量很大，故大中型水泥厂应力求靠近铁路线，小型水泥厂靠近公路线。3、厂址尽量靠近水源。水泥厂是耗水量较大的企业，水源必须充足，水泥质量合格，保证不间断供水。4、厂址尽量靠近电源。水泥厂是耗电量很大的企业，故厂址最好靠近电力网，并有方便的供电条件和措施，以保证供电和减少输电线路的投资。5、厂址应有足够的建厂场地，但必须坚持贯彻国家节约用地方针政策，不占良田，少占良田，尽可能利用荒山野地。6、厂址地形。厂址地形最好宽阔平坦，并稍带倾斜，以利简化工厂的竖向布置与减少平整场的土石方量，并利于排水。矿山、厂区和住宅区应尽可能布置在铁路、公路、河流的同一侧。7、工程地质条件。应有良好的工程地质条件，土壤深度在地下1.52m处的耐力最好在于200kpa以上，厂址下面要避免有用矿藏，没有活断层，并应尽量避免死断层、溶洞、滑坡等。8、厂址应有良好的水文地质条件。地下水位在地表以下5m为好，且厂址不应处在水库、堤坝附近的下游。9、厂址的选择必须考虑工厂的雨水、污排出厂外的方便条件，并遵守环境保护卫生规范。10、选择厂址是必须确定该地区的地震烈度。一般6度以下地区可不考虑防震措施，6度以上地区要考虑设防震措施，9度以上地区不宜建厂。11厂址选择中，必须落实大件设备的运输问题。综上所述,在选择厂址时需要同时考虑多方面的问题,而实际上却很难找到各方都较理想的厂址。因此必须在多方面综合比较的基础上加以选择，从而得到相对而言较为理想的厂址。1.3 指导思想水泥工业及水泥工厂设计有如下几个特点4：1、水泥厂采用的主机多属重型设备，重量大，建构筑物荷重也大。因此，一般要求在工程地质条件好的场地建厂。2、产品（水泥）、燃料（煤）等物料运输量大，且价格底，因此要求要有良好的运输条件。3、水泥厂存在粉尘和噪音两大污染。因此，设计时必须加强收尘措施，尽量搞好厂区绿化。4、水泥厂需要用大量的矿物原料（如石灰石）等，因此水泥厂大都自行开采矿山，并靠近矿源建厂。5、水泥厂设备种类多，布置复杂。因此，工艺布置应同土建设计紧密结合。6、水泥厂用水量大，且水无卫生要求。因此，一般水泥厂多建在远离城市的地方，且自备水源。7、水泥工业能耗和电耗较大，因此，在水泥厂设计中要注意确保能源供应，并充分重视节约能源的问题。8、从发展来看，水泥工业的发展逐渐趋向大型化和自动化。因此在设计时应尽量采用新技术，新方案并要重点考虑节约能源。从水泥厂的整体设计来说，工艺设计是主体，它的主要任务是确定工艺流程，进行工艺设计的选型和布置。但工厂设计是各专业共同完成的一个整体。因此，工业设计与其它专业的设计有着密切的联系，特别是工艺布置和其土建的关系更密切。生产设备的布置直接影响到建筑物的结构形式和尺寸。因此，工艺人员只有与其他人员相互配合，共同研究，才能产生较好的方案。1.4 设计原则水泥厂设计要遵循以下原则3：1、根据计划任务书规定的产品品种、质量、规模进行设计。计划任务书规定的产品规模往往有一定的范围，设计规模在该范围之内或略超出该范围，都认为是合适的；但如限于设备选型，设计达到的规模略低于该范围，则说明原因，取得上级同意后，才能继续设计。对于产品品种，如果认为计划任务书的规定在技术上或经济上有不当之处，也应阐明理由，建议调整，并取得上级部门的同意。窑、磨等主机的产量，除了参考设备说明书和经验公式计算外，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品进行标定。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。既要充分发挥设备的能力，但又不能过分追求强化操作。2、主要设备的能力应与工厂规模相适应。大型工厂应配套与之相适应的大型设备，否则将造成工艺线过多的现象。在现代大中型水泥厂的设计中，一般只采用一条或两条由大型设备组成的工艺线。3、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。在选择生产工艺流程和设备时，应尽量考虑节省能源，采用国内外较成熟的先进经验和先进技术。如在原料的破碎方面，采用一级反击式锤式破碎机代替二级或三级破碎系统；在干法生料粉磨工序普遍采用烘干兼粉磨系统；在水泥粉磨系统采用辊压、机球磨、高效选粉机（如OSEPA选粉机等）的混合粉磨系统。对于新技术、新工艺、新设备，必须经过生产实践鉴定合格后，才可应用于新建厂的设计中。工艺流程和设备的选择应进行方案比较，以达到技术先进、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、质量轻、效率高、消耗省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。4、全面解决工厂生产、厂外运输和各种物料储备的关系。由于工厂生产要求长期连续运转，而回转窑、磨机和破碎机等设备则需一定的时间进行计划检修；同时受各种复杂条件如厂外运输等因素的制约，所以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和费用及占用工厂的流动资金。5、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。此外应结合设计的国内外未来时期水泥需求情况的预测，以及当前国民经济发展的方针政策，考虑在设计中是否需要或应留有多大的扩建余地。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的投资。6、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，特别是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。生产控制自动化，具有反应灵敏控制及时调整精确的特点，是保证现代化连续性大生产安全稳定进行的必不可少的手段。如在原料配料和粉磨过程中，新型干法生产广泛地采用电子秤-X荧光分析仪-电子计算机自动调节系统，控制原料配料，实现了原料配料的自动控制。在水泥粉磨系统已广泛采用电子定量喂料秤、自动化仪表、电子计算机控制生产。其主要利用电耳、提升机负荷和选粉机回料量等进行磨机负荷控制。7、重视消音除尘，满足环保要求：贯彻执行国家环保、工业卫生等方面的规定。我国水泥生产最高容许排放浓度为30mg/m3。今后，由于对环保要求愈睐愈高，应采取积极措施，减少环境污染，以保护职工身体健康和延长设备生产寿命。为减少环境污染，应广泛的采用新型高效除尘设备，在物料储存设计上采用以“圆库”为主方案。与此同时，也应重视噪音防治、污水治理、绿化环境，使水泥厂工业实现文明生产8、方便施工、安装、方便生产、维修：工艺布置做到生产流程顺畅、紧凑、便捷。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，以及其它专业对工艺布置的要求。1.5 全厂工艺流程选择生产车间工艺流程时必须综合考虑各种因素。如进入生产车间加工物料的性质、数量，生产车间加工产品的质量要求，生产车间布置，场地的限制或要求等条件均需要全面考虑，切忌顾此失彼。由于生产车间工艺流程的选择必须结合主机平衡一起解决，所以一个水泥厂各生产车间工艺流程的选择，也得按先后顺序逐步解决。首先选定熟料烧成车间工艺流程，然后选定生料粉磨车间、水泥粉磨车间等工艺流程。现代化大型干法水泥厂，为了节省能耗，要求利用窑尾废气余热来烘干原料、燃料等，因此一般都将窑尾废气引入生料磨或煤磨作烘干介质，出磨气体经电收尘净化后再排入大气中。这样实际上已经将窑系统与生料磨或煤磨系统组合成一个联合流程，彼此联结紧密，设备配套不容易改动。此种生产系统的工艺流程比较简单5。1、石灰石破碎及输送：石灰石破碎车间设在矿山，采用一台单段锤式破碎机破碎石灰石。破碎后的碎石经约1000m长的带式输送机送至厂区石灰石预均化堆场。2、石灰石预均化：石灰石采用带盖圆形预均化堆场。来自破碎车间的石灰石由堆料机进行分层堆料；取出的石灰石由带式输送机送至原料配料站石灰石配料库。3、辅助原料破碎及输送：砂岩、铁矿石经自卸汽车运进厂区，卸在砂岩、铁矿石露天堆场，由装载机喂入卸车坑，也可直接喂入卸车坑，再经板式喂料机喂入一台反击式破碎机中破碎。破碎后的砂岩、铁矿石经带式输送机送至辅助原料预均化堆场。粉煤灰由散装汽车运输进厂后，直接打入一座粉煤灰库储存。4、辅助原料、煤预均化：砂岩、铁矿石共用一座带盖的长形预均化堆场，均化堆场内设有一台堆料机、两台取料机。辅助原料、煤利用侧式悬臂堆料机进行分堆、分层堆料。辅助原料由侧式刮板取料机取料，取出的辅助原料由带式输送机送至原料配料站的各自配料仓中。原煤由桥式刮板取料机取料，取出的原煤经带式输送机送至煤磨的原煤仓中。在入磨带式输送机上设有电磁除铁器，以去除原煤中可能的铁件。在带式输送机头部设有金属探测器，检测原煤中是否残存铁件，以确保辊式磨避免受损。5、原料配料站：原料配料站设置石灰石、砂岩、铁矿石三个配料仓。各配料仓底设置预喂料机和定量给料机，三种原料分别由各自的定量给料机按配料要求的比例卸出，配合料经带式输送机、磨机入口锁风阀喂入原料磨中。同时在靠近原料磨旁设置一座粉煤灰库，经计量后的粉煤灰由斜槽直接送至原料粉磨车间循环斗式提升机进料口。在入磨带式输送机上设有电磁除铁器，以去除原料中可能的铁件。在带式输送机头部设有金属探测器，检测原料中是否残存铁件，以确保辊式磨避免受损。生料质量采用萤光分析仪和原料配料自动调节系统来控制。6、原料粉磨与废气处理：原料粉磨与废气处理系统采用一套三风机辊式磨系统。利用来自增湿塔的窑尾高温废气作为烘干热源，物料在磨内进行研磨、烘干，从辊式磨风环中落下的块料由卸料设备、斗式提升机送回辊式磨继续粉磨。出立磨的气体携带合格的生料粉，经旋风分离器分离后，收下的生料经空气输送斜槽、斗式提升机送入生料均化库。含尘气体一部分作为循环风返回磨中，其余的与来自窑尾增湿塔的废气混合进入窑尾电收尘器，净化后的气体排入大气。在原料磨停止运行时，废气由增湿塔增湿降温后，全部进入窑尾电收尘器。增湿塔喷水量将自动控制，使废气温度处于窑尾电收尘器的允许范围内。经收尘器净化后废气由排风机排入大气，粉尘排放浓度30mg/Nm3。由增湿塔收集下来的窑灰，经输送设备送至生料入窑喂料系统或生料均化库。7、生料均化及生料入窑：设置一座连续式生料均化库储存和均化生料，其储存量为。由于生料库规格较大,下面设有17个下料库,在下料过程中已完成了生料均化,库中的生料经过交替分区充气卸至混合室，生料在混合室中被充气搅拌均匀。所需的压缩空气由配置的罗茨风机供给。均化后的生料粉通过计量系统计量后，经空气输送斜槽和斗式提升机，再通过分料阀、锁风阀分别喂入双系列预热器的两个进料口中。8、熟料烧成系统：烧成车间由五级双系列悬浮预热器、分解炉、回转窑、篦式冷却机组成，日产熟料5000t。喂入预热器的生料经预热器预热和分解炉中分解后，喂入窑内煅烧；出窑高温熟料在水平推动篦式冷却机内得到冷却，大块熟料由破碎机破碎后，汇同漏至风室下的小粒熟料，一并由熟料链斗输送机送入熟料库储存。通过熟料床的热空气除分别给窑和分解炉提供高温二次风及三次风外，一部分作为煤磨的烘干热源，其余废气经电收尘器净化后由排风机排入大气，粉尘排放浓度30mg/Nm36。9、熟料储存、输送及散装：水泥熟料的储存期为5天，设置一座圆库储存熟料。熟料经库底卸料装置卸出后，由耐热带式输送机送至水泥配料站的熟料配料库和火车散装站，散装外运熟料通过设在各仓底的无尘散装头直接装车。10、原煤破碎及输送：原煤由火车运进厂区，卸在原煤露天堆场储存，由铲斗车卸入原煤卸车坑，由带式输送机送至振动筛分选后卸入锤式破碎机中破碎，碎煤经带式输送机送至带盖的辅助原料、原煤预均化堆场。11、煤粉制备及计量输送：煤粉制备采用一套辊式磨系统。利用从冷却机排出的中温废气作为烘干热源。原煤由原煤仓下的定量给料机喂入煤磨进行烘干粉磨，出磨煤粉随气流进入袋式收尘器，合格煤粉被收集下来，由螺旋输送机送入带有荷重传感器的煤粉仓。煤粉经计量后分别送往窑头燃烧器和窑尾分解炉燃烧。含尘气体经净化后由排风机排入大气，粉尘排放浓度30mg/Nm3。煤粉仓与袋式收尘器均设有CO 检测器装置，并备有一套CO2 自动灭火装置，煤粉仓及收尘器等处均设有防爆阀7。12、混合材烘干及输送：混合材的储存期为5天,矿渣、钢渣汽车运进厂区，卸入堆棚中，也可卸入露天堆场储存，由装载机送至受料斗中，经带式输送机送至烘干车间湿仓中。矿渣烘干用煤由装载机自堆棚附近的原煤预均化堆场中取煤送至受料斗中，经斗式提升机送至矿渣、钢渣烘干车间碎煤机，破碎后的碎煤储存于矿渣烘干车间碎煤仓中。湿矿渣经回转烘干机烘干后由耐热带式输送机及斗式提升机送入水泥配料站干矿渣库中。矿渣烘干系统设有热风炉提供烘干机热源，物料烘干后的废气由袋收尘器收尘处理后排入大气。粉尘排放浓度30mg/Nm38。13、石膏破碎和水泥配料：石膏由自卸汽车运进厂区，卸入露天堆场，由装载机转运至破碎机前受料斗中，喂入一台颚式破碎机破碎，破碎后的石膏经带式输送机、斗式提升机送至水泥配料站的石膏配料仓中。水泥配料站设有熟料、石膏、矿渣三座配料库，各配料库库底均设有电子皮带秤。根据生产水泥的品种，四种物料按照预定配比配好后，经带式输送机分别送入两套水泥粉磨系统。14、水泥粉磨：水泥粉磨采用两套圈流磨。出磨水泥经斗式提升机和空气输送斜槽送入O-SEPA 选粉机。粗粉经空气输送斜槽返回磨内重新粉磨。成品水泥由高效袋收尘器收集，经空气输送斜槽送至水泥库。出磨废气与各处扬尘废气作为选粉用一次风。净化后的废气由系统风机排入大气。粉尘排放浓度30mg/Nm38。15、水泥储存、水泥包装及散装：储存期为7天，一般水泥厂采用圆库储存水泥。出库水泥经电动流量控制阀、空气输送斜槽及斗式提升机分别送至水泥汽车散装站、成品包装车间。水泥汽车散装车间设有四套水泥汽车散装机，可同时供四辆散装汽车装车。成品包装车间设两台八嘴回转式包装机，包装后的袋装水泥可直接装车，也可堆存于成品库中待发。袋装水泥与散装水泥的比例按20%：80%考虑，可根据市场需求随时进行调整。第二章 配料计算2.1 熟料率值的确定水泥生产常用的率值是表示熟料化学组成或矿物组成相对含量的系数。它们与熟料质量及生料易烧性有较好的相关性，是生产控制的重要指标5。为了获得较高的熟料强度，良好的物料易烧性以及控制生产，选择适宜的熟料三率值是非常必要的。本次设计为一台窑外分解窑，在生产工艺上要求煅烧高饱和比高硅率的生料，这样能提高熟料的质量并能减少预热器分解炉系统的堵塞和回转窑烧成带的结圈。对于新型干法水泥生工艺，水泥熟料率值大致为：KH=0.860.90，SM=2.42.8，IM=1.41.8。结合生产实习的永安水泥有限公司：KH=0.89，SM=2.7，IM=1.7；毕业实习的登封中联登电水泥有限公司：KH=0.89，SM=2.7，IM=1.6。经检测他们生产的矿渣硅酸盐水泥7天强度和28天强度完全符合国家标准，所以他们的三率值值得参考。故根据生产实践和设计工艺条件确定熟料的率值分别为：KH=0.890.01；SM=2.700.1；IM=1.600.1。2.2 熟料热耗的确定随着新型干法水泥煅烧技术的不断提高，熟料的热耗不断降低，单位熟料热耗依国内新型干法厂现状，熟料热耗取3150KJ/Kg熟料。2.3 用Excel进行配料计算由于煤的工业分析原始数据给的是空气干燥基，计算时需要转化成收到基，即:Mar= （2-1）代入数据得Mar=Mad=1.0 Aad=Aar（100-Mad）（100-Mar） （2-2） 即Aar=Aad=25 Qnet.ar=(Qnet.ad+25Mad)(100-Mar)(100-Mad)-25Mar (2-3) =Qnet.ad=23700 （KJ/Kg）2.3.1 准备工作 检查微软的EXCEL是否安装了规划求解宏9。 在安装微软各种版本的Office时，默认安装情况下，不会在ExCeel中安装规划求解宏。因此应加装该选项。方法是:运行EXCEL，点击菜单工具，选择加载宏，在弹出的窗口中选择规划求解，按确定62.3.2 在EXCEL表中输入数据 在EXCEL表中输人原始数据（如图2-1），对于四组分配料，应该控制三个率值；KM，SM，IM。图2-1 输入原、燃烧成分等有关参数2.3.3 假设原料配比，计算生料成分在EXCEL表中填人假设的各原料配比，可以将初始比例假设为石灰石20，粉砂岩20，铁粉20，粉煤灰一项应填上=100-J5-J6-J7再输入回车，这样才能保证配比之和为100。2.3.4 计算生料成分在EXCEL表中适当的位置计算根据假设的原料配比而得到的生料成分。计算公式是:生料化学成分=各原料化学成分与其配比的乘积之和9。方法是:在生料化学成分对应的Loss单元格中(本例为B9)输人=sumproduct(B5:B8,$J5：$J8)/100。其中B5：B8为各原料Loss含量所在的单元格，$J5:$J8为各原料配比所在的单元格。EXCEL中的sumproduct函数可以将对应的两个(列或行)数组相乘然后求和。输人回车键后可得到生料的Loss值。生料的其他化学成分可以通过对生料Loss单元格的简单拖拉来获得。方法是点击生料Loss单元格，将鼠标移到该单元格的右下角，当光标变为黑十字时，按下鼠标左键，向右拖拉至生料成分对应的单元格，松开鼠标左键即可。2.3.5 计算灼烧基生料成分水泥生料在锻烧后，原生料中的烧失量(Loss)就没有了，因此为了计算熟料成分，就必须计算生料去除烧失量后的化学成分，这些成分叫生料灼烧基成分，或灼烧基生料成分。计算公式是:生料灼烧基成分=原生料成分(l一Loss100)。方法是，在EXCCEL表中相应灼烧生料SiO2的单元格中输人=C10/(1-$B9/100)。其中C9为原生料SiO2的单元格位置，B9为原生料Loss的单元格位置。按回车键后即可得到灼烧生料的SiO2值。灼烧生料的其他化学成分也可通过对单元格简单拖拉来获得。2.3.6 计算煤灰掺入量组成熟料的一小部分是燃料燃烧后产生的煤灰。煤灰掺人量计算公式是:煤灰掺人量(煤灰占熟料的百分比)=烧成热耗煤热值煤灰分9。于是我们在对应的煤灰比例中输人=A14/A16A18，再按回车键就得到煤灰在熟料中的比例。其中A14为烧成热耗所在单元格，A16为煤热值所在单元格，A18为煤灰分所在单元格。熟料的另一部分为灼烧生料，其比例为100-煤灰比例。于是我们在对应的灼烧生料比输人=10O-J11，再按回车键就得到灼烧生料在熟料中的比例。其中J11为煤灰比例所在单元格。2.3.7 计算熟料成分有了灼烧生料、煤灰的化学成分和比例可以方便地算出熟料成分。方法是在EXCEL表中相应的熟料的单元表格中输入：“=sumproduct(C10:C11，$J10:$J11)/100”其中C10:C11为灼烧生料、煤灰的SiO2单元格位置，$J10:$J11为它们的比例单元格位置。按回车键后即可得到熟料的SiO2值，再通过对SiO2单元格的简单拖拉可以获得熟料其他化学成分。在EXCEL表中适当的位置计算熟料的率值，计算KH时输人:=(F12-1.65*Dl2一0.35*El2一0.7*H12)/2.8/Cl2；计算SM时输人=Cl2/(Dl2+El2)。2.3.8 求解原料配比因为其点击菜单工具，选择规划求解，弹出窗口：清空“设置目标单元格（E）”；在“可变单元格（B）”中选择EXCEL表中石灰石、粉砂岩比例单元格，注意不能选中铁粉的比例单元格，比例是随上两个比例的变化而变化的。按“填加（A）”，弹出窗口：在“单元格引用位置”选择EXCEL表中熟料实际KH值的单元格,中间约束符选“=”，“约束值”选择EXCEL表中熟料目标KH值的单元格。再按一次“添加（A）”加入另一个约束条件：在“单元格引用位置”选择EXCEL表中熟料实际SM值的单元格，中间约束符选“=”，“约束值”选择EXCEL表中熟料目标SM值的单元格，按“确定”返回，这时规划求解的参数应如图（2-2）图2-2 四组份配料计算的EXCEL表于是，我们得到原料干料的配合比如表2-1。表2-1 原料干料的配合比项目石灰石砂岩铁粉粉煤灰配合比84.739.681.733.862.4 将干料配比折算成湿料配比原料水分：石灰石1.1%、砂岩0.7%、铁粉1.5%、粉煤灰3%则湿原料的质量配合比：湿石灰石=84.73/(100-1.1)=85.67%湿砂岩=9.68/(100-0.7)=9.75%湿铁粉=1.73/(100-1.5)=1.76%湿粉煤灰=3.86/(100-3)=3.98%将质量比换算为百分比：湿石灰石=85.67/101.16=84.69%湿砂岩=9.75/101.16=9.64%湿铁粉=1.76/101.16=1.74%湿粉煤灰=3.98/101.16=3.93%第三章 物料平衡通过物料平衡可计算得到各种原料燃烧的需要量以及从原料进厂直至成品出厂，各工序所需处理的物料量，依据这些数据可以进一步确定工厂的物料运输量、工艺设备选型以及堆场储库等设施的规模，因此，物料平衡计算是主机平衡与储库平衡计算的基础和依据4。3.1 窑型和规格的选取3.1.1 NSP窑的直径 1、窑的直径 要设计生产能5200t/d熟料的回转窑， 有经验公式13：G=53.5Di3.143 （3-1） 其中：G(t/d)窑产量； Di为窑筒体有效内径（m）。Di= （3-2）因4mDi5m，所以取窑内耐火砖的厚度=200mm 则窑内径D=Di+2=4.295+20.2=4.695(m) （3-3） 2、NSP窑的长度 L 将窑长公式 L=15.36D3代入： L=15.36D=73.37m （3-4） L的选取：根据GB321优先数和优先数系，回转窑长度一般取整，且多为偶数。 故选择L=74m 初步确定窑的规格为4.874m，即D=4.8 m，L=74 m 故实际Di=4.8-20.204.4m。 3、NSP窑产量的标定 根据经验公式核准窑产量，将Di =4.4米，L=74米代入 G=8.495Di2.382L0.680 =8.4954.42.382740.680 =5406.86t/d （3-5）另外一些实际厂选用的窑型和规格见表3-1。表3-1 一些水泥厂5000t/d生产线窑规格18-20厂名 池州海螺 铜陵海螺华新黄河同力窑直径（m）4.84.84.84.8窑长（m）74747472设计产量（t/d）5000500050005000实际产量（t/d）5400554053605400据此，窑规格定位：4.874m窑型，产量为5200t/d，实际熟料小时产量：G=5400t/d。3.1.2 窑的台时产量标定一些厂家5000t/d生产线台时产量如表3-2。表3-2 一些厂家5000t/d生产线台时产量6厂名池州海螺铜陵海螺华新水泥厂黄河同力设计产量（t/d）5000500050005000平均窑台时（t/h）208.3208.3208.3208.3标定窑台时（t/h）218.75229.17208.5208.3 根据我国目前水泥生产情况，标定窑台时产量为225t/h。 熟料小时产量：Qh=nQh.1=1225=225t/h 熟料日产量：Qd=24 Qh=24225=540(t/d) 熟料年产量：Qw=365Qd=1680.85400=1675350(t/y)根据当地的需求情况，考虑到周边城市有两个粉磨站，所以本厂经研究决定外售60%的熟料。所以年粉磨的熟料量：Qw=60%Qw=60%1675350=670140。3.2 原、燃材料消耗定额的计算3.2.1 生料消耗定额 生料消耗定额方法如下：由表2-3可知： 干生料烧失量：34.011%，煤灰的掺入量：3.323% 则：Kt=(100-S/100-L)100/(100-P) (3-6) =(