日产5000吨水泥熟料的设计方案

日产5000吨水泥熟料的设计方案

第一章 设计方案

1.1设计方案的比较

根据物料的性质不同，目前使用较多的粉磨系统主要有3 种。

1.1.1球磨烘干兼粉磨系统

烘干兼粉磨系统物料可受到烘干和粉磨的双重作用。物料进入系统后，直接与较高温度的气体接触，所以热交换迅速，水分蒸发很快。随着水泥工业干法生产的发展， 烘干兼粉磨系统改进和提高较快。

1.1.2中卸提升循环磨系统

中卸提升循环磨是磨内烘干的一种形式，是由德国伯力鸠斯首先研制出来的，目前已被广泛采用。该系统从烘干作用来讲，是风扫磨和尾卸提升磨相结合的产物;从粉磨作用来说，相当于二级圈流系统。选粉机的回料大部分回入细磨仓，小部分回到粗磨仓。回入粗磨仓的目的，是为了改善冷料的流动性，同时也便于磨内物料的平衡。这种系统，如利用320℃的窑尾废气可烘干原料的6%～7%

水分，如另设热风炉采用高温气体。可使烘干能力提高到14%。

1.1.3尾卸提升循环磨系统

尾卸提升循环磨系统也是磨内烘干的形式之一。它和风扫磨的主要区别，在于入磨物料通过烘干仓到粉磨仓的尾端，物料以机械方法排出，然后用提升机

送入选粉机，粗料返回磨头。热气从磨头到磨尾，从卸料罩抽出，经过粗粉分离器和收尘器排入大气。

尾卸提升循环磨，由于是机械方法卸料，通过磨机的空气量可以较小。另一方面，由于设有卸料蓖子使通风阻力大，磨内风速也不宜太高，一般在3-4m/s。所以，该系统的烘干能力较差。因此，该系统的烘干能力不如中卸提升循环磨系统和立磨系统。只用窑尾废气，仅能烘干5% 以下的物料水分，如果另设热风炉，也只能烘干8 % 的水分。

这类磨有单仓和双仓两种。单仓磨的入料粒度要小于15mm，双仓磨则可以达到25mm。双仓烘干能力比单仓烘干能力差。

1.1.4辊压机粉磨系统

配有辊压机的粉磨系统中，由于在管磨中所受的是冲击和磨削作用，所以比传统管式磨机系统粉磨效率高。而在辊压机粉磨系统中，物料基本上先受到纯压力，然后再受到磨削和冲击作用。这样，实际物料在粉磨前先受到了5倍于冲击和磨削所构成的剪力作用，这就使带有辊压机的粉磨系统效率大为增加。

从粉磨机理和粉磨功强度及其利用效率等方面来考虑，辊压机与其他的粉磨设备比，的确有其优点。但其故障率较高，需要精心维护和修理，否则就难以保证可靠性和年运转率。虽然在生料终粉磨系统的情况下，辊压机的单位电耗可能比立式的低1.5-2.0kWh/t，但是这一优点往往会被其操作与维修方面的弱点所抵消。因而实际上，2001 — 2005年间全世界投产的538 台生料磨中只有13 台辊压机终粉磨，选用率仅为2.5%

1.1.5辊式磨（ 立磨） 系统

对于粉磨水泥厂的另外一种设备是立式磨，也称辊式磨。立式磨与球磨相比不论从结构、粉磨机理、系统流程、工艺布置，还是从自动化控制、参数的确定、能源的消耗上，都存在这很大区别。可以说它的某些优点是球磨机本身不能相比的。这就奠定了它在现代水泥工业中的重要地位。

粉磨效率高 1.2生料磨机的选择

1.2.1选型依据

立式磨是利用厚床原理粉磨，能量消耗教少，整个粉磨系统的电耗比球磨系统降低10%-30%，降低值随原料水分增加而加大。且具有以下优点：

烘干能力大，可以充分利用出预热器的低温废气。由于热风从环缝中进入，风速高达60-80m/s，故烘干效率高。如采用热风炉热源，可烘干含15%-20% 水分的原料。而一般带烘干仓的球磨最大烘干水分为8 %（通常不超过5 % ），当原料水分太大时，球磨必须采用轧预烘干措施。

入磨粒度大，入磨粒度可在50～150mm，最大入磨粒度通常可按磨辊直径的5% 计算。

生料的化学成份和颗粒级配均齐，物料在辊磨内停留时间仅2～3min，而球磨机则在10～20min 内。因此，立式磨系统中生料的化学成份可以很快地得到测定并校正。采用自动分析和计算机控制自动调节喂料，可以得到最大精度的生料成分。从而降低了生料均化费用，另外由于立磨使合格的细粉及时选出来，避免了过粉磨现象，产品粒度均匀，有利于水泥熟料烧成的均匀性。

占地面积小，占用空间小，噪音低立式磨及其传动系统比球磨机需要的空间和基础都小。立式磨的运转较球磨机噪音低的多。经历了30 多年的不懈努力，立式磨终于造就了在当代水泥工业粉磨作业中的主导地位，它可以经济高效大产能地粉磨生料。所以立式磨的推广应用首先是在生料粉磨中得以突破。

此外，由于立式磨技术成熟，系统简单，设备较少，可靠性和运转率高，操作调节灵活，占地小，无需厂房，可露天设置，特别是产品单位电耗相当低，节约能源，生产成本底，投资也并不比国产球磨的高多少。所以促使立式磨的选用率迅速上升。2001～2005 年间，全球水泥工业中立式磨的选用率已达33.6%(549/1632)，国际和我国的分别为44.8%和25.7%。如果单纯按2005 年的情况考虑，实际上立式磨的国际选用率已高达85% 左右。

综上所述，各种原料粉磨系统经济技术的差别很容易分析清楚，水泥厂项目因地区不同，各自的自然条件也有差别，原料粉磨系统方案选择应根据实际情况，慎重决断，我们认为：在当代水泥工业原料粉磨装备的选择中，球磨系统已明显减少，现在仅剩的一个使用范围就是水泥粉磨了，即使在这个范围内球磨的选用已缩减到50%（国际）和70%（国内），下降的趋势仍在继续。辊压机终粉磨系统用作水泥生料粉磨时，其唯一优点就是比立磨稍节省一点单位产品电耗，但其在操作维修、可靠性、运转率、厂房建设等诸多方面所带来的缺陷，尤其是产能较大（≥4000t/h）辊压机规格较大时，选用时必须充分考虑潜在的风险。综合考量各方面的因素，立式磨属当代水泥工业原料粉磨系统的首选，国际上多年的实践足以佐证。我国水泥工业立式磨的选用率也在不断提高之中。我国应加紧自主创新大型生料磨（5000t/d线）的研制、改进与完善，确保其可靠性，提高国产大型立磨的竞争力。

工厂总平面设计的任务，是根据厂区地形，进出厂物料运输方向和运输方式，工程地址，电源进线方向等，全面衡量，合理布置全厂所有建筑物，构筑物，铁路，道路以及地下和地上工程管线的平面和竖向的相互位置，使之适合于工艺流程，并与场地地形及绿化，美化相适应，保证劳动者有良好的劳动条件，从而使工厂组成一个有机的生产整体，以使工厂能发挥其最大的生产效能。

现代化的水泥企业，从生产所需原料的机械化开采起，经过一系列的运输和加工，到水泥的包装或散装输出为止，系一级其复杂而科学的生产过程，故其总平面图设计必须处理许多复杂的技术问题。而总平面设计的合理与否，对工厂的建设，生产以及将来的发展都有直接而深远的影响。因此，工厂的主管部门和设计等建筑单位都必须十分重视平面布置的设计。

第二章 配料计算

2.1 原始数据

2.1.1 原材料数据

表2.1 原材料数据

原材料料成分 名称 烧失量 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO 其他 合计

石灰石 38.82 3.51 1.64 1.02 53.37 0.47 1.17 100

砂岩 3.19 89.20

2.09 1.43 1.66 0.74 1.69 100

粉煤灰 1.74 50.06 32.96 6.93 4.41 0.57 3.33 100

铁质 2.32 50.65 5.41 34.27 1.53 1.69 4.13 100

2.1.2 煤的工业分析

表2.2煤的工业分析

煤的工业分析

名称 Mar外水 固定碳 Aad灰分 Vad挥发份 Qnet.ad煤热值

含量 1.37 55.46 25.45 17.72 22740.42

2.2 配料计算

2.2.1确保熟料率值的组成

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。本次设计为一台烘干兼粉磨式立磨，对于新型干法水泥生工艺和实际考察情况，一般设计的水泥熟料率值大致为：KH=0.88～0.91，SM=2.4～2.7，IM=1.4～1.8。根据生产实践和设计工艺条件确定熟料的率值：KH=0.91，SM=2.55，IM=1.7

2.2.2 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3010KJ/kg熟料

2.2.4 计算煤灰掺入量

根据公式：

GA=qAarS/Qnet,ar

Qar—煤的收到基低位发热值 Q—熟料的热耗 Aar—煤收到基灰分 S—煤灰沉降率一般取100% 得出：GA =3.3686%

P=熟料热耗/煤热值=3010/22740=0.1323659

2.2.5 尝试拼凑发进行配料计算

假设原料配比

石灰石：砂岩：粉煤灰：铁粉=84.82 ：8.95: 3.97：2.26

2.2.6 计算白生料化学成分：

表2.3

计算白生料化学成分（W。=W*X、Y、Z）

名称 烧失量 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO 其他 总计

石灰石 32.93 2.98 1.39 0.87 45.27 0.40 0.99 84.82

砂岩 0.29 7.98 0.19 0.13 0.15 0.07 0.15 8.95

粉煤灰 0.07 1.99 1.31 0.28 0.18 0.02 0.13 3.97

铁质 0.05 1.14 0.12 0.77

0.03 0.04 0.09 2.26

生料 33.333 14.092 3.009 2.042 45.626 0.525 1.369 100

2.2.8 根据煤灰掺入量计算熟料的化学成分

计算熟料化学成分

成分 配比 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO 其他 总计

灼烧生料 96.631351 21.139 4.514 3.063 68.440 0.788 2.053 100

煤灰 3.3686493 48.08 32.09 7.17 4.24 1.53 6.89 100

熟料 22.046 5.443 3.202 66.2774 0.813 2.216 100

2.2.9根据熟料的化学成分计算率值：

KH=

232328.235.0065.1SiOOFeAlCaOSM=

IM=

通过代入数值计算可得：

KH= 0.91000004

SM= 2.55

IM=2.7

经过数值对比，发现这三个数值均符合要求。

所以原料的配比即为：

石灰石：砂岩：粉煤灰：铁粉=84.82 ：8.95: 3.97：2.26

2.2.10计算理论料耗：

根据公式：

HL=(100-GA)/(100-L)

HL—理论料耗 GA—煤灰掺入量 L—生产烧失量

得出HL=1.449482kg生料/kg熟料

2.2.11计算实际料耗：

根据公式：

HS=HL/(1-生产损失)= 1.464123kg生料/kg熟料

2.2.13计算干基的实际消耗定额：

干石灰石= HS*W/（1-石灰石生产损失）

干砂岩= HS*X/（1-砂岩生产损失）