水泥粉磨车间课程设计.docx

目 录
摘要 2
引言 3
1、工艺设计的设计原则 4
2、配料计算 6
2.1 设计内容 6
2.2 原燃材料资源 6
2.3 配料计算 6
3、物料平衡 11
3.1烧成车间生产能力和工厂能力的计算 11
3.1.1窑型和规格的选取 11
3.1.2计算原燃材料消耗定额 11
4、水泥粉磨工艺流程 15
5、主机平衡及设备选型 16
5.1设备选型 16
5.2主要设备在图纸中的分布 17
6、总结 18
参考文献 19
致谢 20

摘要

本次设计的题目是设计规模为日产2500t/d水泥熟料生产线的水泥粉磨车间。
本次设计的主要内容包括：
1.配料计算
2.物料平衡计算
3.流程选择和主机选型
4.最后设计了整个车间的工艺布局并画出图纸。

引言

水泥粉磨是水泥工业生产中耗电最多的一个工序。近年来，随着新型干法水泥生产的发展，为了提高水泥粉磨效率、节约能源、提高经济效益，水泥粉磨设备在大型化的同时，也得到了不断地改进和发展。提高水泥厂粉磨工艺水平对水泥工厂的综合经济效益的影响是十分显著的。
水泥粉磨系统的选择及其比较
开路粉磨：熟料经配料进入球磨机粉磨后即为成品。是水泥粉磨的一种简单工艺形式。这种工艺流程简单，设备投资少，操作控制相对容易。但由于成品完全依赖于磨机一次粉磨完成，要满足现行国家标准规定的细度和比表面积，其产量往往偏低，电耗较高。显然，这种工艺在细粉磨条件下难于达到增产节能的目的。
闭路粉磨：闭路粉磨先由磨机将物料粉磨到一定的细度，再有选粉机分选出成品，粗粉返回磨机继续粉磨。该工艺流程较开路粉磨工艺相对复杂，设备投资较大，但产量较高 ，产品细度可控性好，是水泥生产的普遍应用形式。需要注意的是，由于成品主要通过选粉机产生，因此，系统增产节能对于选粉机设备选型非常重要。早期的离心式、旋风式选粉机已经逐步趋于淘汰，以O-Sepa结构性能为特征的高效节能选粉机成为现代水泥厂新建或改建扩建的主要选择。
一般认为:普通开流磨在现代水泥生产中已不再适应,新建厂大多已不采用.许多在线生产工艺通过高细高产磨或新型选粉机的应用,也改普通开流工艺为带高细高产磨得开流系统或选粉机闭路系统。

1、工艺设计的设计原则

⑴、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。
⑵、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。
⑶、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O—SEPA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。
⑷、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。
⑸、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50mg/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
⑹、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。

2、配料计算

2.1 设计内容
设计课题名称：《水泥粉磨车间设计》。
设计规模要求：日产熟料2500t/d，或年产熟料万吨，或年产某水泥万吨。
2.2 原燃材料资源
1．石灰石：自备矿山，中硬，含水量1%。
2．粘土：自备矿山，含水量4%。
3．砂岩：自备矿山，含水量2%。
4．铁矿：外购，铁矿尾砂，含水量15%。
5．粉煤灰：外购，含水量0.5%。
6．矿渣（混合材）：外购，碱性矿渣，含水量15%。
7．石膏：外购，SO3：40%；W：少量；块度<300毫米。
8．燃料：外购，烟煤或无烟煤，易磨性系数1.36，块度<80毫米。
9．原材料化学成分如下：
名 称
烧失量
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
总 和
石灰石
39.83
4.35
0.30
0.79
53.54
1.31
100.12
粘 土
5.38
67.96
14.21
5.94
2.04
1.26
97.79
砂页岩
3.33
88.03
2.84
2.09
1.14
0.91
98.34
粉煤灰
3.93
49.35
31.84
4.42
4.62
0.95
95.11
铁矿石
2.81
49.81
5.70
32.53
3.07
1.71
95.63
烟煤煤灰
0.00
49.81
28.11
9.12
4.95
1.77
93.76
无烟煤煤灰
0.00
49.92
31.85
8.14
3.71
2.02
95.64
表2-1
10． 烟煤无烟煤工业分析如下：
名称
水分(Mar/%)
挥发分(Var/%)
灰分(Aar/%)
固定碳(Car/%)
热值(Qar/KJ/kg)
烟煤
1.65
17.64
23.42
57.29
22283.13
无烟煤
1.05
4.60
14.44
79.91
25576.80
表2-2
2.3 配料计算
对于新型干法水泥生工艺，水泥熟料率值大致为：KH=0.88～0.91，SM=2.4～2.7，IM=1.4～18。根据《新型干法水泥厂工艺设计手册》确定KH=0.88，SM=2.5，IM=1.6。熟料单位热耗确定为3200KJ/（kg熟料）。原燃材料分别选取石灰石、砂页岩、粉煤灰、铁矿石、烟煤。
计算煤灰参入量：

运用逐差递减法计算，先计算各组分中的杂志含量（%）：
石灰石：其他=100－100.12＋1.31
=1.19
砂页岩：其他=100－98.34＋0.91
=2.57
粉煤灰：其他=100－95.11＋0.95
=5.84
铁矿石：其他=100－95.63＋1.71
=608
烟煤煤灰：其他=100－93.76＋1.77
=8.01
假设石灰石大致在80%左右，砂页岩10%左右，粉煤灰5%左右，铁矿石5%左右，列表计算如下：
名 称
烧失量
其 他
石灰石
39.83
1.19
砂页岩
3.33
2.57
粉煤灰
3.93
5.84
铁矿石
2.81
6.08
表2-3
各组分都乘以各自所占百分比得：
名 称
烧失量
其 他
石灰石
31.84
0.952
砂页岩
0.333
0.257
粉煤灰
0.196
0.292
铁矿石
0.1405
0.304
生 料
32.51
1.805
表2-4
煤灰参入量GA=3.36%，灼烧生料配合比为100－3.36=96.64。计算熟料中杂质含量：
名 称
配合比
其 他
灼烧生料

2.67
灼烧生料（去煤灰）
96.64
2.58
煤灰
3.36
5.84
熟料
2.81
6.08
表2-5
所以∑W=100－其他=100－2.85=97.15，那么可设∑W=97%，则

以100kg熟料为基准，列表递减如下：

计算步骤
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
其他
备 注
所需熟料组成

－3.36kg煤灰
22.43

1.67
5.52

0.94
3.45

0.31
65.69

0.17
2.91

0.27

差

－122kg石灰石
20.76

5.31
4.58

0.37
3.14

096
65.52

65.32
2.64

1.45

差

－17kg砂页岩
15.45

14.97
4.21

0.48
2.18

0.36
0.2

0.19
1.19

0.44

差

－11kg粉煤灰
0.48

5.43
3.73

3.50
1.82

0.47
0.01

0.51
0.75

0.73

差

－4kg铁矿石
-4.95

2.0
0.23

0.23
1.35

1.30
-0.5

0.12
0.02

0.24

差

＋7.9kg砂页岩
-6.95

6.95
0

0.22
0.05

0.17
-0.62

0.09
-0.22

0.2

和
0
0.22
0.22
-0.53
-0.02
偏差不大，不再重算
表2-6
按上表干原料质量比换算为百分比：

计算湿原料配合比：

将上述质量比换算为百分比：

3、物料平衡

3.1烧成车间生产能力和工厂能力的计算
3.1.1窑型和规格的选取
根据《新型干法水泥厂工艺设计手册》以及近年来一些厂的生产实际，选择φ4×60m的预分解窑。
根据经验公式：G=0.37743Di2.5185L0.51861，Di=D－2σ得
G=0.37743×3.72.5185×600.51861
=85.1t/h(2042t/d)
由于经验公式都是80年代以前总结的，现在随着设备和管理的完善，其产量已经达到2500t/d～2800t/d。故据此标定窑的产量为2700t/d即112.5t/h.
3.1.2计算原燃材料消耗定额
3.1.2.1原料消耗定额

I—干生料烧矢量。
S—煤灰的参入量。
P干—生产损失，取3%。
所以
各干原料消耗定额：
干石灰石K1=K干×83.5%
=1.48×83.5%
=1.24t/t熟料
干砂页岩K2=K干×6.23%
=1.48×6.23%
=0.092t/t熟料
干粉煤灰K3=K干×7.53%
=1.48×7.53%
=0.111t/t熟料
干铁矿石K4=K干×2.74%
=1.48×2.74%
=0.041t/t熟料
各湿原料消耗定额
湿石灰石=K1/(100%1%)
=1.25t/t熟料
湿砂页岩=K1/(100%-2%)
=0.094t/t熟料
湿粉煤灰=K1/(100%-0.5%)
=0.112t/t熟料
湿铁矿石=K1/(100%-15%)
=0.048t/t熟料
3.1.2.2石膏消耗定额
根据GB176-1996可知普通硅酸盐水泥中的三氧化硫含量不得超过3.5%。设100kg普通硅酸盐水泥中加入石膏为Xkg，则
X·40%≤100×3.5%，求得X≤8.75kg。取X=5kg。
查阅《水泥工艺技术》可知矿渣水泥中矿渣参加量按质量百分比计为20%～70%取40%。
干石膏消耗定额：

d—水泥中石膏参入量。
e—水泥中混合材参入量。
Pd—干石膏的生产损失，取3%。
3.1.2.3混合材消耗定额
干混合材消耗定额：

湿混合材消耗定额：

3.1.2.4烧成用煤消耗定额
干煤消耗定额：

湿煤消耗定额：

q—熟料烧成消耗。
Q—干煤低位热值。
Pm—煤的生产损失，取3%。
3.1.2.5水泥产量计算
熟料小时产量为Gh=112.5t/h，日产量Gd=2700t/d
周产量Gw=168Gh
=18900t/w
水泥小时产量：

水泥周产量G水w=33331.2t/d
3.12.6物料平衡表
根据各原燃材料消耗定额列水泥厂物料平衡表：

物料名称
天然水分（%）
生产损失（%）
消耗定额
（t/t熟料）
物料平衡量（t）
干料
湿料
干料
湿料
h
d
w
h
d
w
石灰石
1
3
1.24
1.25
139.5
3348
23436
140.625
3375
23625
砂页岩
2
3
0.092
0.094
10.35
248.4
1738.8
10.575
253.8
1776.6
粉煤灰
0.5
3
0.111
0.112
12.4875
299.7

2097.9
12.6
302.4
2116.8
铁矿石
15
3
0.041
0.048
4.6125
110.7
774.9
5.4
129.6
907.2
生料
—
3
1.48
—
166.5
3996
27972
—
—
—
石膏
—
3
0.094
—
10.575
253.8
1776.6
—
—
—
混合材
15
3
0.75
0.882
84.375
2025
14175
99.225
2381.4
16669.8
熟料
—
3
1
—
112.5
2700
18900
—
—
—
水泥
—
3
1.76
—
198.4
4761.6
33331.2
—
—
—
煤
1.65
3
0.148
0.15
16.65
399.6
2797.2
16.875
405
2835
表3-1物料平衡表

4、水泥粉磨工艺流程

水泥是由水泥熟料、混合材、石膏以及其他材料（如助磨剂等）共同或分别磨细而成的具有水硬性的粉体材料。现代水泥粉磨技术新观点认为：好水泥是“磨”出来的。当今世界水泥粉磨技术已经呈现多元化趋势，而且粉磨设备也向大型化、低耗高效及自动化方向发展。随着科技的进步，水泥粉磨机理已不再局限于传统的低效率球、煅研磨方式，而是逐步向高效节能的辊磨过渡。
就目前水泥粉磨工艺流程而言，有以下几种：管磨机（开路或闭路）粉磨系统、立磨粉磨系统、筒辊磨粉磨系统以及辊压机终粉磨系统等。由于粉磨过程电耗极大，粉磨工艺的选择与应用直接影响水泥的产量、质量以及生产成本、经济效益，所以其在水泥生产流程中意义重大。
本设计采用的工艺流程如下：

图4-1 水泥粉磨流程图

5、主机平衡及设备选型

在物料平衡计算选定车间工作制度的基础上，根据各种设备工作情况，为选定各车间的型号、规格和台数提供依据。

主机名称
每日运转时间（h/日）
每周运转时间(h/周)
生产周期（日/周）
生产班制
石灰石破碎机
12-14
84
6
每日两班，每班6-7小时
生料磨
22
154
6

窑
24
168
7

水泥磨闭路
24
154
7

煤磨
22
168
7

包装机
12-14
98
7
每日两班，每班6-7小时
表4-1
主机要求小时产量：
GH－要求主机小时产量（t/h）。
GW－物料周平衡量（t/h）。
H－主机每周运转小时数。
5.1设备选型
水泥磨要求小时产量：

参考中国水泥技术网上相关内容，采用南京设计院设计的HFCG180—160大型辊压机配φ4,2×13m水泥磨，其生产能力为220t/h以上。
设备名称
辊压机
气流分级机
高效选粉机
球磨机闭路
高效选粉机
设备型号
HFCG180—160
HFV6000
ZH6000
Φ4.2×13m
O-sepa4500
表4-2
5.2主要设备在图纸中的分布
参见图纸中的标注：01－斗式提升机，02－辊压机，03－水泥磨，04—选粉机，05—收尘器。

6、总结

课程设计是学生完成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。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。
通过这次课程设计不仅使我学过的知识得以巩固、提高，而且进一步培养了我独立思考、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的进步，总的来说这次课程设计让我受益匪浅。

参考文献

1. 郑林义，《无机非金属材料工厂设计概论》。2009.12
2. 肖争鸣，李坚利，《水泥工艺技术》。化学工业出版社，2006.4
3. 胡道和，《水泥工业热工设备》。武汉理工大学出版社，2009.7
4. 严生，常捷，程麟，《新型干法水泥厂工艺设计手册》。中国建材工业出版社，2007.1
5. 熊会思，熊然，《新型干法水泥厂设备选型使用手册》。中国建材工业出版社， 2007.1

致谢

本设计是在刘老师的精心指导和悉心教诲下完成的，从设计的开题，到具体的画图和设计过程，中后期设计的修改，直到设计的完成，老师不厌其烦地给予了极具耐心和深入细致地修改和最无私的教诲。她渊博的学识和严谨的治学态度，都给我很深的影响，使我受益匪浅，受用终生。王老师、范老师也给了我很大帮助，在此对她们表示衷心的感谢。
在课题的完成过程中，我也一直以老师的精神为榜样，抱着严肃认真的态度，积极诚实地对待设计工作，在此我向她表示衷心的感谢！
另外，在设计的过程中，一些同学也给予了我无私的帮助，在此一并表示感谢！

设计人：