日产5000吨水泥生产线设计

洛阳理工学院毕业设计（论文）

5000t/d水泥熟料生产线烧成车间工艺设计

摘 要

本设计详细地论述了日产5000吨水泥熟料新型干法水泥厂整个生产工艺流程，生产P·O42.5、P·C42.5两种品种水泥。根据产品要求进行熟料矿物组成设计和配料计算；完成了物料平衡、主机平衡及储库这三大平衡计算，由物料平衡确定主机选型以及由储库平衡来确定堆场、堆棚和圆库的规格。根据设计要求进行重点车间工艺计算和主要设备选型，合理安排车间工艺布置。同时编写说明书。工艺布置应做到生产流程顺畅、紧凑、简捷。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。

关键词：水泥，配料计算，平衡，选型

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THE DESIGN OF CEMENT FACTORY THAT ITS DAILY

CLINKER PRODUCTION IS 5000 TON

ABSTRACT

This design is discussed in detail the nissan 5000 tons of cement clinker NSP cement plant in the whole production process, production P·O42.5, P·C42.5 two varieties of cement. Design include clinker mineral composition design and ingredients calculation; Balance process calculation; The production process instructions; Factory layout. Determined by material balance by nnderground selection and host todetermine the depot, balance of tents and circular library specifications. According to the design requirements for key workshop process calculation and major equipment selection, reasonable arrangement of workshop process arrangement. While writing instruction. Process arrangement should be accomplished production flow smoothly, compact, simple. Strive to shorten the distance, and the transport materials full consideration of equipment installation, operation, maintenance, and traffic convenience, and other specialized to process arrangement demands.

KEYWORDS：Cement, balance, selection, decomposition furnace

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目 录

前 言 .................................................................................................. 1 第1章

全厂工艺流程 ...................................................................... 2 1.1.1生料制备 ......................................................................... 2 1.1.2熟料烧成 ......................................................................... 3 1.1.3煤磨................................................................................. 3 1.2工艺的流程图 .......................................................................... 4 第2章 原始配料 ................................................................................. 6

2.1 原、燃料化学成分 .................................................................. 6 2.2 煤的工业分析 .......................................................................... 6 2.3 其它 ......................................................................................... 6 第3 章 配料计算 ................................................................................ 7

3.1配料方案的选择 ....................................................................... 7

3.1.1 熟料率值的确定 ............................................................. 7 3.1.2 熟料热耗的确定 ............................................................. 8 3.2 配料计算 ................................................................................. 9

3.2.1 计算煤灰掺入量 ............................................................. 9 3.2.2 根据熟料设计率值，计算要求的熟料化学成分 ............ 9 3.2.3干生料的配合比 ............................................................ 10 3.2.4 核算熟料化学成分与率值 ............................................ 11 3.2.5 计算湿原料的配合比 ................................................... 11

第4章 物料平衡和储库平衡............................................................. 12

4.1回转窑规格的确定 ................................................................. 12 4.2窑的台时产量标定 ................................................................. 12 4.3 计算烧成系统的生产能力 ..................................................... 13 4.4 原、燃、材料消耗定额的计算 .............................................. 13

4.4.1 生料消耗定额............................................................... 13 4.4.2 干石膏、干混合材消耗定额 ........................................ 14

III

1.1 工艺流程 ................................................................................. 2

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4.5储库平衡 .......................................................................... 16 4.5.1 物料的储存 ......................................................................... 17

4.5.2 物料储存量 .................................................................. 17 4.5.3 堆棚、堆场的计算公式 ................................................ 18 4.6 堆场、堆棚的计算 ................................................................ 18

4.6.1 石灰石预均化堆场 ....................................................... 18 4.6.2 辅助原料预均化堆场 ................................................... 19 4.6.3 原煤堆场 ...................................................................... 19 4.7 储库的计算............................................................................ 20

4.7.1 石膏储库 ...................................................................... 20 4.7.2 混合材储库 .................................................................. 20 4.7.3 生料均化库 .................................................................. 21 4.7.4 熟料库 .......................................................................... 21 4.7.5 水泥库 .......................................................................... 21

第5章 主机平衡 ............................................................................... 23

5.1计算要求主机小时产量 .......................................................... 23 5.2 主机设备选型 ........................................................................ 24

5.2.1 石灰石破碎机选型 ....................................................... 24 5.2.2 生料磨选型................................................................. 25 5.2.3 回转窑选型................................................................. 26 5.2.4 煤磨选型 .................................................................... 28 5.2.5 水泥磨机选型............................................................... 29 5.2.6 包装机选型 .................................................................. 30

第6章 重点窑尾 ............................................................................... 33

6.1旋风预热器级数的选择 .......................................................... 33 6.2 窑尾车间工艺流程 ................................................................ 34 6.3 窑尾工艺参数的确定............................................................. 34

6.3.1 进入预热器生料量 ....................................................... 35 6.3.2 系统气体量计算 ........................................................... 36 6.4旋风预热器结构尺寸的确定 .................................................. 40

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6.4.1各级旋风筒分离效率 .................................................... 40 6.4.2旋风筒直径的确定 ........................................................ 41 6.4.3 分解炉规格的确定 ....................................................... 43

第七章 生产质量控制系统与说说明 ................................................. 45

7.1生产质量控制网点图.............................................................. 45 7.2全厂生产质量控制表.............................................................. 46 结 论 .................................................................................................. 50 谢 辞 .................................................................................................. 51 参考文献 ............................................................................................ 52 外文资料翻译 ..................................................................................... 53

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前 言

水泥是建筑工业三大基本材料之一，可广泛用于民用、工业、农业、水利、交通和军事等工程。他是国民经济建设中不可缺少的建筑材料。

新型干法水泥生产技术的出现，彻底改变了水泥生产技术的格局和发展进程，它采用现代化新型水泥生产工艺和装备，逐步取代了立窑生产技术、湿法窑生产技术、干法中孔窑生产技术以及半干法生产技术，从而把水泥工业生产推向一个新的阶段。

经过多年的发展，我国水泥工业发展取得了很大成绩，产量已多年位居世界第一，保障了国民经济发展的需要。但是当前，我国水泥工业结构性矛盾仍十分突出，主要表现是经营粗放，生产集中和劳动生产率均比较低，资源和能源消耗高，环境污染比较严重，特别是立窑、湿法窑、干法中空窑等落后技术装备还占相当比重，可持续发展面临严峻挑战。按照科学发展观和走新型工业化道路的要求，为大力推进水泥工业结构调整和产业升级，引导水泥工业持续、稳定、健康地发展，实现水泥工业现代化，制定一系列水泥工业产业政策目标。我国近年来已明确优先发展新型干法窑，除个别特殊情况可选用湿法窑外，新建大中型厂多采用悬浮预热器窑及预分解窑，而小型厂则可采用立筒预热器窑及机械化立窑，不允许再建造没有余热利用装置的中空干法窑。现有的湿法长窑及其它类型的老式干法窑，在条件具备时亦将陆续改造为新型干法窑。

本设计为5000t/d熟料水泥厂设计，烧成系统采用预分解窑。预分解水泥熟料煅烧技术是一项极为重要的进展。其特点是在预热器和窑之间增设分解炉，在分解炉中加入占总用量50～60%的燃料，使燃料燃烧的过程与生料的预热和分解过程，在悬浮状态或沸腾状态下迅速地进行。入窑的生料分解率可达90%左右，因此窑的热负荷大为减轻，而产量却成倍增长。由于窑的单位容积产量高，窑衬寿命长，在单机产量相同的情况下，窑的体型较小，占地面积减少，制造、运输和安装较易，基建投资较低，且可制造单机产量高达8000～10000t/d的大型窑。

本设计分解炉选用TDF型。根据国内燃料的燃烧特性在DD分解炉基础上开发的TDF分解炉，符合国内生产实际情况，在国内具有广泛的应用。

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第1章 全厂工艺流程

1.1 工艺流程

1.1.1生料制备

新型干法水泥使用的生料主要有：石灰石、砂岩、铁粉、粉煤灰等原料。 1.石灰石制备及输送

石灰石在矿山车间破碎后，经皮带机运输至厂内的石灰石预均化堆场，再经皮带机转运，送入石灰石调配库。

2.石灰石预均化堆场

石灰石由皮带机送至预均化堆场中心，由悬臂堆料皮带机进行连续人字型堆料，由刮板取料机横切取料。预均化后的石灰石从堆场中心漏斗卸出，由皮带机输送至石灰石调配库库顶。

3.物料联合储库及输送

砂岩和硫酸渣粉分别由装载机从物料联合储库运至卸料坑，经皮带机和两路阀，分别送入砂岩和硫酸渣粉配料库中。

4.原料配料库及输送

原料配料库由石灰石，砂岩，铁粉和粉煤灰库组成。粉煤灰为干粉煤灰，由汽车运输进厂后，气力输送入库，库下由调速螺运机按设定配比卸出，经冲击式流量计计量控制，由螺旋泵输送至生料磨房内膨胀仓，经气固分离后入选粉机。石灰石，砂岩，硫酸渣分别由库下电子皮带称按设定配比卸出，经皮带机送至生料磨。

5.生料粉磨

配合原料经磨头锁风阀进入立磨进行烘干和粉磨，烘干热源来自窑尾高温风机出来的部分废气和热风炉。出磨物料经斜槽送入提升机，再经斜槽与粉煤灰一起入选粉机选粉，出磨气体经过粗粉分离器，粗粉回到出磨物料提升机中，气体进入旋风收尘器收尘，再由磨系统排风机送入窑磨废气处理系统；收下的粉尘与选粉机选下的细粉一起，经斜槽送入高效胶带式提升机，由提升机送入生料均化库。

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6.窑磨废气处理系统

从生料磨排出的废气与经过增湿塔降温调质处理的另一部分窑尾废气再汇风箱汇合，一同进入收尘器收尘，最后经烟囱排入大气，收下的粉尘经链运机入提升机送入生料均化库。

7.生料均化库及窑喂料

生料由提升机送至均化库顶后，由生料分配器呈放射状多点下料入库。 生料经流量控制阀和斜槽，从衡压仓卸出，经高效提升机入窑尾预热器顶部喂料小仓，经计量入窑。

1.1.2熟料烧成

生料经五级双系列旋风预热器和分解炉预热，预分解后，入窑CaCO3分解率将大于90%。出预热器气体经窑尾高温风机排出，一部分进入增湿塔；一部分进入生料磨作为烘干热源；另一部分进入煤磨作为烘干热源。

1.窑中

生料在预分解系统内预分解后，进入回转窑内煅烧成熟料， 2.窑头熟料冷却及输送

熟料从回转窑落入篦冷机，由篦板下鼓入的冷空气极速冷却，出篦冷机的熟料温度为环境温度+65OC ，由链斗输送机送入熟料库。冷却机高温空气一部分作为窑用二次空气；另一部分经沉降室，有三次风管送到分解炉作为燃烧空气；剩余低温废气经电收尘器收尘后，排入大气。电收尘器收下的粉尘经拉链输运机送到熟料链斗机上。

3.熟料储存

熟料由链斗输送机送入熟料库中，熟料库设散装下料口，供熟料散装使用。 1.1.3煤磨

原煤由铁路或公路运输进厂，进入堆棚存放，并由装载机运至堆料机上，进行预均化，再经取料机和皮带输送机送入煤破碎车间破碎。

1.煤粉制备

原煤从原煤仓给煤喂料机喂入立式磨进行烘干兼粉磨，烘干用热风来自窑尾预热器废气。出磨煤粉随气流进入旋风收尘器和袋收尘器，收尘净化后的气体排

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入大气；收下的煤粉由螺旋输送机送到煤粉仓，仓下由高压空气卸出，经煤粉计量装置计量控制，分别泵送至窑头和窑尾分解炉。

2.石膏破碎及输送

石膏由装载机从堆场运到卸料坑，经板式喂料机喂入破碎机中破碎，再经斗式提升机，送入石膏配料库中。

1.2工艺的流程图

本设计是根据本人对当地的资源、等实际条件和要求进行设计的。在设计中充分考虑了该地区的地形、地势、气候、风向等自然条件和地区的实际情况，生产工艺流程图见表1-1所示。

图1-1 生产工艺流程图

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在设计中，从原料的开采一直到水泥成品出厂的每一个生产环节中，都采用了最优化的技术，确保水泥生产的质优、高效、节能低耗、环保。如在生料的粉磨过程中采用了最先进的立磨；在水泥的粉磨过程中采用了辊压机和闭路管磨组成的粉磨系统；该系统与球磨机相比，具有系统装机容量低，设备重量轻；粉磨电耗仅为后者的70%一80%,单产设备重量为后者60%。根据业主实际情况，确保资源、资金的最优化合理配置。此设计课题为5000t/d水泥熟料生产线的设计。

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第2章 原始配料

2.1 原、燃料化学成分

表2-1 配料用原料汇总表（包括水泥配料）

项目 石灰石 黄土 Loss 42.63 9.51 SiO2 1.77 58.87 27.83 48.06 1.02 49.47 AL2O3 Fe2O3 CaO 0.15 11.49 3.75 30.80 0.23 26.49 0.22 4.37 MgO SO3 0.08 0.08 2.24 0.37 40.95 合计 天然水分 1.0 10 4 54.12 0.70 9.11 2.82 2.62 1080 硫酸渣 粉煤灰 4.46 石膏 煤粉 16.40 60.96 1.80 5.55 0.11 7.43 4.41 37.77 1.85 7.26 2.44

2.2 煤的工业分析

表2-2 煤的工业分析（%）

Mad 1.48 Cad 53.41 Aad 18.67 Vad 26.44 Qnet.ad (kJ/kg) 27082

2.3 其它

1、年平均气温 15 ℃ 2、当地气压 99999Pa 3、地下水位 -10m

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第3 章 配料计算

3.1配料方案的选择

因为硅酸盐水泥熟料是由两种或两种以上的氧化物化合而成，因此，在水泥生产中控制各氧化物之间的比值（即率值），比单独控制各氧化物的含量，更能反映出对熟料矿物组成和性能的影响。故常用表示各氧化物之间相对含量的率值来作为生产控制的指标。为了获得较高的熟料强度，良好的生料易烧性以及易于控制生产，选择适当的熟料三率值是非常必要的。

3.1.1 熟料率值的确定

众所周知，C3S是熟料的主要矿物，在水泥水化过程中水化速度最快，对熟料的3d、28d强度起着关键性的作用，而实际生产中熟料的C3S含量由熟料的KH来决定的。当熟料中的KH值在0.86~0.92之间时，R3、R28值均较高；当KH≥0.91时，虽然R3较高，但R28已呈下降趋势，此时，熟料烧成已经较困难，f-CaO不易控制，对强度有较大影响。因此， KH取0.86~0.90为熟料最佳控制范围，可以保证熟料的3天和28天强度[2]。

若熟料SM过高，则由于高温液相量显著减少，熟料煅烧困难，C3S不易形成；SM过低，则熟料因硅酸盐矿物少而熟料强度低，且由于液相量过多，易出现结大块、结炉瘤、结圈等，影响窑的操作。SM一般控制在2.3~2.7范围内。

若IM过高，熟料中C3A含量多，液相粘度大，物料难烧，水泥凝结快。IM过低，虽然液相粘度小，液相中质点易于扩散对C3S形成有利，但烧结范围窄，窑内易结大块，不利窑的操作。IM一般控制在1.5~1.7范围内。

通过物料平衡可计算得到各种原料、燃料、材料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。

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表3-1 国内主要水泥生产公司熟料率值及液相量

厂名 KH SM IM L1450?CZH 0.87 2.49 1.61 24.07 SD 0.90 2.46 1.69 23.87 ZJ 0.88 2.58 1.45 23.43 LG 0.89 2.32 1.62 25.40 IN 0.87 2.36 1.44 25.41 SC 0.87 2.42 1.63 24.38 XJ 0.90 2.58 1.35 22.35 BQ 0.89 2.52 1.64 24.68 YS 0.87 2.37 1.35 24.70 两高一中方案即高SM、高IM、中KH、低液相量配料方案，其值控制为:KH=0.88±0.02、SM=2.5±0.1、IM=1.6±0.1、L=20%~25%。从我国冀东等公司的预分解窑生产实践看，两高一中方案是适当的。

本次设计为一台预分解窑，根据生产实践和设计要求选择两高一中方案即高SM、高IM、中KH、低液相量配料方案，其值控制为:KH=0.88±0.02、SM=2.5±0.1、IM=1.6±0.1、L=20%~25%。

3.1.2 熟料热耗的确定

表3-2 国内和国外部分预分解窑的单位熟料热耗(kJ/kg)

宁国国内 熟料 热耗 3385 3323 丹麦日本东谷厂国外 N-MFC 熟料 热耗 2994 3191 3078 2948 2897 2910 FLS SLC 日本小野田RSP CCB ProPol-AS 3439 3573 比利时奥地利 PASEC 墨西哥Fuller-N-SF 3650 3862 冀东NSF MFC 柳州SLC 江西RSP NFC 淮海新疆RSP

在近年新建的水泥厂中，一般都是预分解窑，使原来在窑内以堆积态进行的物料预热及生料中碳酸盐分解过程移到回转窑外进行，使窑的热负荷大为减轻，窑的寿命延长，而窑产量却成倍增长，熟料的单位热耗大大降低。影响熟料热耗的因素很多，即使是同一种生产方法，不同的企业，甚至同一企业同一设备的不

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同时期，熟料的热耗都可能不一样。单位熟料热耗依国内外预分解窑生产现状，热耗取3000 kJ/kg熟料。

3.2 配料计算

配料计算的基本原则：

(1)烧出的熟料应具有较高的强度和良好的物理化学性能； (2)配制的生料易于粉磨和烧成；

(3)生产过程中易于控制、管理，便于生产操作，能结合工厂生产条件、经济，合理地使用矿山资源。

本次设计选用Excel法。

3.2.1 计算煤灰掺入量

Aad=Aar(100-Mad)÷(100-Mar)=17.8% Aad=18.67 Mar=6 Mad=1.48

Qnet.ar=(Qnet.ad+25Mad)(100-Mar)÷(100-Mad)-25Mar=22592.64 Qnet.ar-收到基低位发热值 Qnet.ad-空气干燥基低位发热值 Mad-空气干燥基水分

GA?qAarSQnet.ar=（3000×26.13%×100%）÷22592.64=3.45%

式中:GA—熟料中煤灰掺入量(%)； q —单位熟料热耗(kJ/kg熟料)； Qnet.ad—煤的空气干燥基热值(kJ/kg煤)； Aad—煤的空气干燥基灰分含量(%)； S —煤灰沉落率(%)，一般S=100%。

3.2.2 根据熟料设计率值，计算要求的熟料化学成分

根据原料成分总和计算，一般Σ≈97%左右，计算要求熟料的化学成分： 设：Σ=97.5 %，则：

Fe2O3??(2.8KH+1)(IM+1)SM+2.65IM+1.359

=3.45%

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Al2O3?IM?Fe2O3=5.52%

Al2O3?SM(Al2O3?Fe2O3)=22.42% CaO???(SiO2?Al2O3?Fe2O3)=66.11%

3.2.3干生料的配合比

表3-3 物料计算表

原料化学成分（%） 项目 石灰石 黄土 硫酸渣 粉煤灰 生料 灼烧生料 煤灰 熟料 LOSS 32.83 1.74 0 0.13 34.70 SiO2 1.36 MgO SO3 比例 77.01 18.27 1.84 2.87 100 97.97 2.03 100 Al2O3 Fe2O3 CaO 0.11 0.17 41.68 0.54 0.52 0.05 0.05 10.76 2.10 0.80 1.66 0.51 1.38 0.07 1.12 0.03 0.89 0.16 0.13 14.01 3.17 2.25 43.50 1.15 21.46 4.85 3.44 66.62 1.77 1.01 0.54 0.15 0.15 0.05 22.47 5.39 3.59 66.77 1.82 烧成热耗（KJ/Kg熟料） 2950 煤发热量（KJ） 27082 煤灰分 18.67 熟料目标KH 0.90 熟料目标SM 2.5 熟料目标IM 1.5 熟料实际KH 0.900 熟料实际SM 2.500 熟料实际IM 1.500

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3.2.4 核算熟料化学成分与率值

所得结果与要求值十分接近，可按此配料进行生产。考虑到生产波动，熟料率值可定为：KH=0.90、SM=2.5、IM=1.5。按上述计算结果，干燥原料配合比为:石灰石77.01%，硫酸渣1.84%，黄土18.27%。

计算熟料矿物组成：

C3S=3.8×(3KH—2)SiO2=3.8×(3×0.90—2)×21.91=58.28(%) C2S=8.6×(1—KH)SiO2=8.6×(1—0.90)×21.91=18.84(%)

C3A=2.65×(Al2O3—0.64Fe2O3)=2.65×(5.19—0.64×3.55)=7.73(%) C4AF=3.04×Fe2O3=3.04×3.55=10.79(%) C3S+C2S=58.28+18.84=77.12(%) C3A+ C4AF=7.73+10.79=18.52(%)

液相量：1338℃ L=6.1Fe2O3=6.1×3.55=21.66(%)

1450℃ L=3 Al2O3+2.25 Fe2O3+MgO+R2O

=3×5.19+2.25×3.55=23.56(%)

综上所述，熟料中C3S和C2S的理论含量约占77%，C3A和C4AF的理论含量约占19%；预分解窑液相量20%~25%范围。

3.2.5 计算湿原料的配合比

原料水分：石灰石1.0%、黄土10%、硫酸渣4%。 则湿原料的质量配合比： 湿石灰石=77.01/(100-1.6)=77.79 湿黄土=18.27/(100-10)=20.30 湿硫酸这=1.84/(100-4)=1.92 合计：100.01

将质量比换算为百分比： 湿石灰石=77.79/100.01=77.8% 湿黄土=20.30/100.01=20.3% 湿硫酸渣=1.92/100.01=1.9%

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第4章 物料平衡和储库平衡

通过物料平衡可计算得到各种原料、燃料、材料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。

4.1回转窑规格的确定

确定回转窑规格的大体步骤如下：先根据设计产量用经验公式初步计算，将初步计算结果与目前生产中同类型窑比较并作出适当调整，再用窑内风速等有关指标来核实。

表4-1国内部分5000t/d预分解窑实际选用窑的规格

厂名 规模(t/d) 烟台东源 铜陵海螺 5000 5000 华新 5000 豫鹤同力 黄河同力 5000 5000 冀东 5000 回转窑（m） Φ4.8?74 Φ4.8?74 Φ5.0?74 Φ4.8?74 Φ4.8?74 Φ4.8?74

根据国内部分5000t/d预分解窑实际选用窑规格的实际情况，各主要水泥厂所采用是比较成熟的三支撑Φ4.8?74m回转窑，本次设计要求为5000t/d熟料的生产线，参照目前国内已经成熟的技术，采用1台三支撑Φ4.8?74m回转窑。

4.2窑的台时产量标定

表4-2 国内部分5000t/d预分解窑的生产能力

厂名 设计产量（t/d） 华新 5000 冀东 5000 池州海螺 5000 铜陵海螺 5000 豫鹤同力 5000 黄河同力 5000 12

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窑设计产量（t/h） 208.3 208.3 208.3 208.3 208.3 208.3 窑实际产量（t/h） 220 224 218.8 229 215 ＞208.3

目前在标定窑的产量时，设计部门一般提出两个产量指标，其一为保证产量，此产量系指窑投产后，在规定的时间内，在满足规定的热耗与熟料质量的条件下所应生产的熟料量；又同时提出另一比保证产量约高10%~13%供配套设计用的产量指标，此产量供全厂进行配套设计用，以保证窑的增产需要。根据国内部分5000t/d预分解窑的实际产量，标定窑的台时产量Qh.1为228.7t/d。

4.3 计算烧成系统的生产能力

熟料小时产量: Qh=nQh.1=1×228.7=228.7t/h 熟料日产量: Qd=24 Qh=24×228.7=5488.8(t/d) 熟料周产量: Qw=168 Qh=168×228.7=38421.6(t/w)

4.4 原、燃、材料消耗定额的计算

4.4.1 生料消耗定额

由表3-3可知： 干生料烧失量：36.14% 煤灰的掺入量：3.45% 则：KT?100?s100?I?100100?P生=

100?2.03100?34.70?100100?0.5=1.50t/t熟料

式中：KT—干生料理论消耗量(t/t熟料)；

I—干生料的烧失量(%)； S—煤灰掺入量 (%)。

P生—生料的生产损失取(％)，一般取0.5%。 各种干原料消耗定额

K原=K生x

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式中：K原—某种干原料的消耗定额(t/t熟料)；

x—干生料中该原料的配合比(%)。

石灰石消耗定额：K1= K生×x1=1.50×77.01%=1.155（t/t熟料） 黄土消耗定额： K2= K生×x2=1.50×18.27%=0.027（t/t熟料） 粉煤灰消耗定额： K3= K生×x3=1.50×2.88%=0.043（t/t熟料） 硫酸渣消耗定额： K4= K生×x4=1.50×1.84%=0.028（t/t熟料） 含自然水分时：

石灰石消耗额：K1= K1÷（100－1.0）%=1.167（t/t熟料） 黄土消耗定额：K2= K2÷（100－10）%=0.304（t/t熟料） 硫酸渣消耗定额：K4= K4÷（100-4）%=0.029（t/t熟料）

4.4.2 干石膏、干混合材消耗定额

根据GB175—2007，普通硅酸盐水泥中掺活性混合材料时，最大掺量不得超过20%，其中允许用不超过水泥质量5%的窑灰或不超过水泥质量8%的非活性混合材料来代替。粉煤灰酸盐水泥中混合材料总掺量按质量百分比计为大于20%且小于或等于50%。水泥中允许用不超过8%的符合JC/T742要求的窑灰代替部分混合材料，掺粉煤灰时混合材料不得与粉煤灰酸盐水泥重复。

混合材的掺加原则： a.符合国家标准规定；

b.混合材的掺加量不得在规定范围的边缘；

c.在规定的混合材掺加量范围内，尽量提高水泥的强度。 混合材的掺加量：

表4-3 国标对两种水泥的组分规定

普通硅酸盐水泥P·O 粉煤灰硅酸盐水泥P·C 熟料+石膏≥80，<95 熟料+石膏≥50，<80 混合材>5，≤20 混合材>20，≤40

设计要求生产P·O42.5（50%）、P·C42.5（50%），根据所提供的原材料P·O42.5水泥的混合材选用粉煤灰，粉煤灰的掺量分别为15%，P·C42.5的混合材选用粉煤灰的掺量为30%。

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按GB175—2007规定，普通硅酸盐水泥中的三氧化硫含量不得超过3.5%。假设100kg水泥掺入石膏为xkg，则x×36%≤100×3.5%，由此可得x≤9.72kg，即100kg水泥中参加的石膏最多不超过9.7kg。

设定掺入量为：P.O42.5：石膏7kg、混合材为14kg；P.C42.5：石膏7kg、混合材30kg。

1 干石膏消耗定额

Kd?d(100?d?e)(1?Pd)

式中：Kd—干石膏消耗定额(t/t熟料)；

d，e—分别表示水泥中石膏、混合材料的掺入量(%)。 P·O42.5：Kd1=

7(100?7?14)(1?0.5%)7(100?7?30)(1?0.5%)=0.088t/t熟料；

P·C42.5：Kd2==0.117t/t熟料；

Kd=0.088×50%+0.117×50%=0.1025t/t熟料。 2 干混合材料消耗定额·

Ke?e(100?d?e)(100?Pe)

Ke—干混合材料消耗定额(t/t熟料)； P·O42.5：Ke1=

14(100?7?14)(1?0.5%)25(100?7?30)(1?0.5%)=0.18t/t熟料；

P·C42.5：Ke2==0.48t/t熟料；

Ke=0.18×50%+0.48×50%=0.33t/t熟料

表4-4两种品种水泥石膏、混合材料的消耗定额t/t熟料 名称 石膏 混合 材料 粉煤灰 P·O42.5 0.088 0.18 P·C42.5 0.117 0.48

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3 煤的消耗定额

Kf?100qQnet.ad(100?Pf)=100×2950/27082×(100-0.5)=0.109t/t熟料

含水分煤： K=Kf÷（100-p）×100=0.110（t/t熟料） 4 设计水泥产量 P.O42.5：

Gh?100?p100?d?e?Q熟料?50%?100?0.5100?7?14?228.7?50%?114.（0t/h）

P.C42.5:

Gk?100?p100?d?e?Q熟料?50%?100-0.5100-7-30?228.7?50%?180.6(t/h）

表4-5 全厂物料平衡表

天然 生产 物 料 水分 损失 （t/t熟料） 名 称 % 石灰石 黄土 硫酸渣 粉煤灰 燃煤 生料 石膏 混合材 熟料 水泥 1.0 10 4 0.5 - - - - - % 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 干料 湿料 小时 日 633.96 周 4437.72 小时 日 周 干料 湿料 消耗定额 物料平衡表（t） 1.155 1.167 264.15 0.274 0.304 62.67 0.028 0.029 0.043 6.40 9.83 266.89 6405.43 44838.01 69.52 1668.60 11680.17 6.63 25.16 - - 159.18 603.77 - - 1114.23 4226.38 - - 1504.08 10528.56 153.6 235.92 598.32 8233.2 565.44 1075.2 1651.44 4188.24 57632.4 3958.08 0.109 0.110 24.93 1.5 0.103 0.33 1.0 1.43 - - 0.34 - - 343.05 23.56 75.47 228.7 1811.28 12678.96 5488.8 38421.6 77.76 1866.19 13063.34 - - - - - - 327.04 7848.96 54942.72 4.5储库平衡

为了保证工厂连续生产，避免由于外部运输的不均衡、设备之间生产能力的

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不均衡或由于前后段生产工序的工作班制不同，以及由于其他原因造成物料供应的中断或物料滞留堆场而阻塞，保证工厂连续均匀的进行生产和产品均衡出厂以及为了满足生产过程中原料生产控制和产品检验的需要，工厂必须设置各种储存设施来储存生产过程中各种物料。

4.5.1 物料的储存

表4-6 大中型水泥厂各物料的存储期

生

物料名称 石灰石 黄土 粉煤灰 硫酸渣 期(d)

5

10

7

30

表4-7常用物料的堆积密度和休止角

物料名称 石灰石 砂岩 铁粉 生料 燃煤 熟料 石膏 粉煤灰 水泥 堆积密度(t/m3) 1.45 1.5 1.6 1.25~1.30 0.9 1.45 1.3 0.65 1.0~1.5 休止角(度) 30 25 40 - 27 - 40 40 - 煤 混合材

料

10

10

3

料 5

7

30

熟

水泥 石膏

4.5.2 物料储存量

Q=GdT

式中：Q—某物料的要求储存量，t；

T—该物料的储存期，d； Gd—该物料的日平衡量，t/d。

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4.5.3 堆棚、堆场的计算公式

Q??Hcot?(B?L?243?Hcot?(B?Hcot?)Hcot?)（公式适用条件：L和B≥2Hcotα）

式中：L—某种物料料堆的底边长度，m；

Q—该物料在堆场的储存量，t； H—料堆高度，m； B—料堆底边宽度，m； γ—该物料的堆积密度，t/m3； α—该物料的休止角度。

4.6 堆场、堆棚的计算

4.6.1 石灰石预均化堆场

因石灰石矿山品位不均匀，原料成分波动，不仅直接影响熟料质量，而且对窑的产量，热耗，运转周期及窑的耐火材料消耗等都有较大影响，为充分利用矿山资源，满足生产的需求，势必要对石灰石进行预均化。预均化堆场分矩形堆场和圆形堆场两种。矩型堆场物料分布对称而均匀，有利于扩建，堆存容量大。因此选用矩形预均化堆场。

石灰石的储存期5天，取H=7m，B≥2Hcotα=2×7×cot30°=24.2m Q=GdT =7245.12×5×2=72451.2t

Q??Hcot?(B?Hcot?)3=203.1m

?Hcot?(B?Hcot?)24取B=33m，L?堆场面积： F=BL/η=8936.4m2

式中：η为堆场面积利用系数一般为0.6~0.75，η取0.75 已知取定B=33m,则L0=203.1/0.75=270.8m

则石灰石堆场尺寸确定为：L0=272m，B=33m，H=7m

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4.6.2 辅助原料预均化堆场

1砂岩堆场

砂岩的储存期10天，取H=5m，B≥2Hcotα=2×5×cot25°=21.4m Q=GdT =472.08×10×2=9441.6t 取B=35m，

Q??Hcot?(B?L?243?Hcot?(B?Hcot?)Hcot?)=30m

堆场面积：F=BL/η?1500m2

式中：η为堆场面积利用系数一般为0.6~0.75，η取0.7 已知取定B=35m,则L0=30/0.7=42m

则砂岩堆场尺寸确定为：L0=42m，B=35m，H=5m 2 铁粉堆场

铁粉储存期30天，取H=4m，B≥2Hcotα=2×4×cot40°=9.5m Q=GdT =296.4×30×2=17784t取B=35m,

Q??Hcot?(B?L?Hcot?)3=80.8m

?Hcot?(B?Hcot?)24堆场面积：F=BL/η=4040m2

式中：η为堆场面积利用系数一般为0.6~0.75，η取0.7 已知取定B=35m,则L0=80.8/0.7=115m

则铁矿石堆场尺寸确定为：L0=115m，B=35m，H=4m

4.6.3 原煤堆场

原煤储存期10天，取H=6m，B≥2Hcotα=2×6×cot27°=23.6m Q=GdT =730.1×10×2=14602t

Q??Hcot?(B?Hcot?)3=54m

?Hcot?(B?Hcot?)24取B=40m，L?堆场面积：F=BL/η=3085.7m2

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式中：η为堆场面积利用系数一般为0.6~0.75，η取0.7 已知取定B=40m,则L0=54/0.7=77.1m

则燃煤堆场尺寸确定为：L0=78m，B=40m，H=6m

4.7 储库的计算

圆库常用于小块状、粒状、粉状、浆状物料的储存。采用圆库储存物料，库容积有效利用率高，占地面积小，扬尘易处理、劳动条件好。

4.7.1 石膏储库

石膏入破碎机前漏天堆置，破碎后入石膏库。石膏储存期30天，Q=GdT =516×30=15480t，堆积密度为1.3t/m3 ，粘土休止角为40度，则：储库容积

v?m?=11907.7m3 ，圆库的高度取40m，则r?v?h=9.7m。取r=10m，D=20m，

数量1个。

表4-8 石膏库的规格

规格 (m×m) Φ20×40 储量(t) 16300 储存期(d) 35 数量(个) 1 实际储存期：T=Q/Gd=16300/516=32d

4.7.2 混合材储库

1 粉煤灰储库

粉煤灰储存期10天，Q=GdT =455.5×10=4555t，堆积密度为0.65t/m3 ，休止角为40度，储库容积v?m?=7007.7m，圆库的高度取40m，则r?3

v?h=7.5m，

取r=8m，D=16m，数量1个。

表4-9 粉煤灰库的规格

规格 (m×m) Φ16×40 储量(t) 5300 储存期(d) 10 数量(个) 1 实际储存期：T=Q/Gd=5300/455.5=11d

20

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4.7.3 生料均化库

生料储存期2天，生料储存量Q=GdT =8342.9×2=16685.8t，堆积密度为1.3t/m3 ，储库容积v?m?=12835.2m3，圆库的高度取40m，则r?v?h=10.1m，

取r=11m，D=22m，数量1个。 选用MF多料流均化库，规格见下表。

表4-10 MF型生料均化库的规格

规格 (m×m) Φ22×40 储量(t) 20000 储存期(d) 2.3 数量(个) 1 实际储存期：T=Q/Gd=20000/8343=2.4d 4.7.4 熟料库

熟料储存期5天，熟料储存量Q=GdT =5488.8×5=27444，选用Φ45×20m圆库有效容积Vi=31793m3，熟料的容积密度γ=1.45t/m3，选用个数：n=Q/γVi=27444/(1.45×31793)=0.60≈1个。储库规格设计见下表：

表4-11 熟料库规格

规格 (m×m) Φ45×20 储量(t) 45000 储存期(d) 8.34 数量(个) 1 实际储存期：T=Q/Gd=45000/5488.8=8.2d 4.7.5 水泥库

水泥储存期7天。

对于P·O42.5，水泥储存量Q=GdT=3705×7=25935t，选用Φ24×50m圆库的有效容积Vi=22608m3，P·O42.5水泥的容积密度γ=1.45t/ m3，选用个数：n=Q/γVi=25935/(1.45×22608)=0.79≈1个。

对于P·F32.5，水泥储存量Q=GdT =3705×7=25935t，选用Φ28×50m圆库的有效容积Vi=30772m3，P·F32.5水泥的容积密度γ=1.1t/m3，选用个数：n=Q/γVi=25935/(1.1×30772)=0.76≈1个。

其中水泥厂可能生产出不合格产品中，选备用库1个。

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表4-12 储库平衡表

物料名称 石灰石 砂岩 铁粉 原煤 石膏库 粉煤灰库 生料均化库 熟料库 P·O42.水泥 5 P·F32.5 水泥备用库 圆库 圆库 Φ28×50 Φ28×50 1 1 30000 30000 7 - 储存方式 长形预均化堆场 长形预均化堆场 长形预均化堆场 长形预均化堆场 圆库 圆库 圆库 圆库 规格(m) 272×33×7 42×35×5 115×35×5 78×40×6 Φ20×40 Φ16×40 Φ22×40 Φ45×20 Φ24×50 数量(个) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 储量(t) 71980 24630 9400 15340 16300 5300 20000 45000 25000 储期(d) 5 10 30 10 30 10 2 5 7

22

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第5章 主机平衡

主机平衡是根据物料平衡计算的结果和车间的工作制度，计算各车间要求主机小时产量，然后确定车间的工艺流程，选定各车间主机的型号、规格，标定主机的产量和需要台数。

5.1计算要求主机小时产量

GH?GwH 式中：Gn—要求主机小时产量(t/h)；

Gw—物料周平衡量(t/w)；

H —主机每周运转小时数。

表5-1 水泥厂主机每周运转小时数 每日运转时主机名称 间（h/日） 石灰石破碎机 生料磨 窑 煤磨 水泥磨 包装机 12~14 22 24 24 22 12~14 间（h/周） 72~84 154 168 168 154 84~98 （日/周） 每日两班， 6 每班6~7小时 7 7 7 7 7 每班6~7小时 注：1.每日运转时间为24小时者，按每日三班，每班8小时计算；每日运转时

间为22小时都，是按扣除每日检修2小时计算；

2.生产班制一栏中，每班6~7小时是指主机运转小时数，即已扣除每班检 修时间1~2小时。

23

每周运转时生产周制 生产班制 每日两班， 洛阳理工学院毕业设计（论文）

石灰石破碎机要求小时产量：GH=44838.01/84=533.8t/h 生料磨要求小时产量：GH=57632.14/154=374.23t/h 窑要求小时产量： GH=38421.6/168=228.7t/h 煤磨要求小时产量： GH=4226.38/168=25.16t/h 水泥磨要求小时产量：GH=54942.72/154=356.77t/h 包装机要求小时产量：GH=54942.72×30%/98=168.19t/h

5.2 主机设备选型

5.2.1 石灰石破碎机选型

表5-2各类破碎机性能比较

锤式 反击式破碎性能特征 破碎比 抗磨能力 能耗 出料粒度及机配 颚式 圆锥式 机 5 较好 低 差 反击式少差 锤式一般 处理粘湿能力 粉尘量 差 反击式较差 低 高 低 极好 50 一般 适中 锤式好 差 4-7 良好 良好 辊齿切割式

选型比较：以冲击原理工作的锤式和反击式破碎比最高,只需要一级破碎就可以满足生产需求，且采用它们可以减少一次性投资,又由于石灰石的磨蚀性不高且原料的分水和黏附性能都较低，因此选用单转子锤式破碎机,又考虑到为延长锤头的寿命和减轻转子负荷,所以采用带给料辊的单转子锤式破碎机最适宜。

表5-3生产单段锤式破碎机的主要参数

项目 单转子型 24

带给料辊型 洛阳理工学院毕业设计（论文）

主要技术特征 14.12 16.16 18.17 20R20 20R22 转子规格（mm） Φ1420×1190 Φ1650×1600 Φ1800×1730 Φ2020×2000 Φ2020×2200 转子数量 1 1 1 1 1 最大进料粒径500×500×700 600×600×900 800×800×1200 1000×1000×1200 1100×1100×1500 （mm） 出料粒径（mm） 25—40 25—60 25—70 25—80 25—80 生产能力（t/h） 80—120 160—240 260—400 540—750 600—800 装机功率（KW） 132—165 250—355 400—500 710—900 800—900 又考虑物料的性质，如物料是硬度、水分、形状和杂质含量均将直接影响破碎系统的技术经济指标。因此所选择的破碎系统一定要与被破碎物料的物理性质相适应物料的物理性质。

破碎机要求产量GH=603.76~696.89t/h，工作制度：采用两班制，每班工作6~7小时，每周工作6天。

综合以上因素可选用Φ2020×2200mm带给料辊型锤式破碎机。

5.2.2 生料磨选型

生料磨要求产量GH=374.23t/h，工作制度：采用三班制，每班工作8 小时，每周工作7天。

新型干法水泥厂在生料粉磨系统方面有两种方案：采用烘干兼粉磨的中卸磨和辊式磨。与钢球磨相比，辊式磨的优点：粉磨方式合理，生产调节反应快、允许入磨物料粒度较大、烘干能力强、流程简单、设备布置紧凑、占地少、噪音小、电耗底、设备运转率高，可烘干水分含量15%－20%的原料，是原料粉磨的首选设备之一。综合考虑，选RMR57/28/555辊式磨。

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洛阳理工学院毕业设计（论文）

表5-4 RMR57/28/555辊式磨主要技术性能

编号 名称 型号 规格 01辊式磨 型号：RMR57/28/555 生产能力：400t/h 允许入磨物料最大粒度： mm 允许入磨物料最大水分：8% 成品细度：80μm筛筛余≤12% 出磨物料水分：＜0.5% 磨盘直径：5900mm 磨辊个数：2对 01M主电动机 型号：YRKK900—6(IP54/F) 额定功率：4200Kw 转速：994r/min 电压：10000V 电压： V 01P主减速机 型号： 速比： 输出功率：4000kW 01-1选粉机 型号：SEPOL-555-RMR 选粉风量：930000m/h 转子直径：5550mm 转速：258~1545r/min 3数量 1台 1台 1套 单重(kg) 28500 总重(kg) 28500

5.2.3 回转窑选型

窑台时要求产量：GH=228.7t/h，工作制度：采用三班制，每班工作8 小时，

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洛阳理工学院毕业设计（论文）

每周工作7天。

根据国内部分5000t/d预分解窑实际选用窑规格的现状，各主要水泥厂所采用是比较成熟的三支撑Φ4.8?74m回转窑，选用1台三支撑Φ4.8?74m回转窑。

表5-5 回转窑主要技术性能

编号 名称 型号 规格 01回转窑 规格：5000t/d 筒体斜度：3.5%(正弦) 筒体转速：主传动0.396~3.96r/min 辅助传动11.45r/h 冷却用水量：托轮3×10 m3/h 主减速器油站8m3/h 01M1电动机（主传动用） 型号；ZSN4-400-22 功率：630kW 调速范围：100~1000r/min 电压：660V 冷却用风：风量≥7200m3/h； V静压≥1800Pa 01P1减速器（主传动用） 型号：JH800C-SW306-31.5对称入轴 速比：i=30.875 01M2电动机（辅助传动用） 型号；Y280S-4 功率：75kW 01P2减速器（辅助传动用） 型号：ZSY335-31.5-II 速比：i=30.729 数量 单重(kg) 总重(kg) 1台 1台 1台 1台 1台 835000 835000 备注 R2166 随设备订货 随设备订货 随设备订货 随设备订货

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5.2.4 煤磨选型

煤磨台时要求产量GH=25.16t/h，工作制度：采用三班制，每班工作8 小时，每周工作7天。

风扫磨制备系统的常用形式，是由磨机、粗粉和细粉分离器，独立或与窑共用的收尘器组成，磨内物料的输入、输出、提升、选粉均由气力完成，不需要选粉机及提升机，系统相对简单。风扫磨的进出料中空轴径大，磨体粗短，不设出料篦板，可以降低气力提升输送物料的通风阻力，这些特点都特别使用于煤粉制备，但生产实践中总结出该工艺的缺点是：工艺复杂，操作困难。虽然风扫磨较其他工艺系统简单，只是相对而言。由于双风机决定了收尘器前后都有风机，煤磨风机的风路又有引废气入磨的循环风管，使系统控制点增多，操作不当就会造成煤磨袋收尘器正压工作，含尘气流即从收尘器两侧的泄压阀溢出，污染环境。

而辊式磨对煤种的适应范围宽，烟煤、无烟煤、次烟煤、褐煤均可使用。相对产量的设备体积较球磨机小，占地面积仅占其60% 左右，土建投资较低，工艺流程简化。粉磨电耗比普通风扫磨低30%～50%。从节能的角度来看，现代大中型水泥厂一般都采用辊式磨。因此选用CLM2120中速辊式磨煤机。

表5-6 CLM2120中速辊式磨煤机主要技术性能

编号 名称 型号 规格 01中速辊式磨煤机 型号：CLM2120 生产能力：40t/h（磨损后期） 入料粒度：Max 50mm 成品细度:0.08mm方孔筛余≤10% 物料粒度：入磨≤13%；出磨≤1% 磨盘辊道直径：Φ2250mm 磨辊：3个 磨环转速：24.2r/min 磨内喷嘴环风速：70m/s 磨机阻力：≤6410Pa 01M主电动机 数量 单重(kg) 总重(kg) 1台 1台 28

备注 长城输送机 制造公司 随设备订货 142100 142100 洛阳理工学院毕业设计（论文）

型号：YMKQ600-6 功率：560kW 转速：9 90r/min 电压：6000V 01P主减速机 1台 随设备订货

5.2.5 水泥磨机选型

水泥磨机台时要求产量GH= 356.77t/h，工作制度：采用三班制，每班工作8 小时，每周工作7天。

传统球磨机：

优点：a.适应性强

b.运转率高，一般高达85%以上

c.粉碎比大，粉磨水泥熟料的粉碎比通常可达300以上，而且产品细

度易于调节。

d.密封性好，采用负压操作可以减轻粉尘污染，有利于改善生产环境。

缺点: a.能量利用率低。水泥粉磨中球磨机用于新生成颗粒表面的能量只占0.6%左右，＞90%以上的能量通过热能、声能和机械磨蚀等形式而无谓消耗。

b.钢耗大，粉磨过程中磨介在相互冲击、研磨的同时，磨体如衬板、

研磨体等也被磨蚀。粉磨每吨水泥的钢耗总量可用㎏计。

c.形大体重，加之其工作转速低，一般需配备减速装置，增大了设备

造价等。

应用辊压机对粉磨进行改造时，不但可以大幅度降低水泥粉磨电耗，而且可以增加原有粉磨系统产量，因而在国内外有广泛的应用。因此水泥磨选用辊压机联合粉磨系统。

表5-7 辊压机和水泥磨主要技术性能

编号 名称 型号 规格 01辊压机 型号：TRP140×140 通过能力：600t/h 数量 1台 29

单重(kg) 总重(kg) 备注 M5009 洛阳理工学院毕业设计（论文）

喂料粒度：35mm 辊子规格：Φ1400×1400mm 辊子线速度：1.47m/s 冷却用水量：进水温度＜25℃ 01M主电动机 型号：YJS500-4 功率：800kW 电压：10000V 01P主减速机 型号：P2SA26 02水泥磨 型式：双仓管磨 规格：Φ4.2×13 生产能力：160t/h 筒体转速：15.6r/min 装球重：209t 02T磨机传动装置 02M主电动机 型号：YRRK900-5 功率：3150kW 转速：745r/min 电压：10kV 02P减速机 型号：JC30 传动功率：3150kW 速比：593/15.94r/min 速比：593/15.94r/min 2台 1台 3台 3套 3台 230000 100000 690000 300000 随设备订货 随设备订货 M1215 绝缘等级:F级

5.2.6 包装机选型

水泥成品出厂有袋装和散装两种发运方式。

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1 水泥袋装

包装机要求小时产量GH=168.19t/h，工作制度：采用两班制，每班工作6~7小时，每周工作7天。

目前的水泥包装机可分为两大类：一类是固定式；一类为旋转式。与固定式相比，旋转式有以下优点：劳动条件改善，粉尘易于控制；插袋地点和卸包地点固定在一处，每包间隔时间相等，水泥袋不会在皮带机上重叠；便于实现插袋自动化和装运撂包自动化；包装能力大，劳动生产率高。因此选用八嘴旋转式包装机。

表5-8 八嘴旋转式包装机主要技术性能

名称 型号 规格 八嘴旋转式包装机 型号：BX-8B 生产能力：80~100t/h 回转方向：俯视顺时针 筒体转速：0.45~4.5r/min 灌装方式：叶轮式强迫灌装 称量机构形式：微机秤 单包称量精度：50 0.3kg； 二十包总重≥1000kg 控制用压缩空气：气量0.28m3/h； 压力：0.1~0.2Mpa 数量 2台 单重(kg) 6000 总重(kg) 12000 备注

2 水泥散装

包装机要求小时产量GH=370.5~432.25t/h，工作制度：采用两班制，每班工作6~7小时，每周工作7天。

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表5-9 ZSQ汽车散装机主要技术性能

名称 型号 规格 ZSQ汽车散装机 流通能力：200 t/ h 装载头伸缩距离：1200mm 装载头伸缩速度：8m/min 收尘风量：60m3/min

表5-10 全厂主机平衡表

主机 主机型号规格 名称 石灰石破碎机 式破碎机 生料磨 窑 煤磨 辊压机 水泥磨 包装机 散装机 RMR57/28/555 Φ4.8?72m CLM2120 TRP140×140 Φ4.2×13 BX—8B ZSQ 400 225 40 600 160 80~120 200 1 1 1 1 3 2 3 390 225 34.9 336 336 158~185 370~431 400 225 40 600 480 160~240 600 三班/7天 三班/7天 三班/7天 三班/7天 三班/7天 两班/7天 两班/7天 Φ2020×2200mm带给料辊型锤600~800 1 600~700 700 两班/6天 t/h 数 时产量t/h 能力t/h 台时产量台要求主机小主机生产工作制度 数量 3台 单重(kg) 450.73 总重(kg) 1352.19 备注 Z4021

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第6章 重点窑尾

6.1旋风预热器级数的选择

过去，旋风预热器多为四级，也有五级、六级的。目前大型预热器多采用五级，国外也有三条采用六级低压旋风预热器系统。预热器级数增多，从传热效率来讲是无问题的，由于气固悬浮态换热效率很快，因此每一级预热单元热交换后，出口时实际气固之间的温差大约是0～30℃，而且几乎与入口气固各自温度无关。

因此，预热器级数愈多，排除废气温度愈低，物料预热温度愈高。本设计烧成系统选用预分解系统，窑尾采用双系列五级旋风预热器。不同级数预热器各级气体温度及物料温度见表：

表6-1 不同级数预热器各级气体温度及物料温度(℃)

级数(i) 预热器出口气体温度 tg1 第 i 级 气 体 进 口 温 度 tg4 tg5 tg6 tg7 tg8 tg9 tg10 物料出口温度 气体总温度 每级气体平均温度 500 372 372 649 492 246 722 551 184 900 764 585 116 821 900 791 609 122 769 842 900 810 623 104 730 799 866 900 824 635 91 699 764 818 862 900 834 643 80 tg2 tg3 1 528 900 2 408 679 900 3 349 570 750 900 4 315 508 666 795 5 291 466 608 725 6 277 439 571 679 7 265 419 544 646 8 257 402 521 619

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由表中数据分析：

本设计日产5000吨水泥熟料，料粉在气流中分散悬浮较好，传热效果好，出口气固温差不大，表面散热损失少，漏风量也较少，且本设计本着降低单位产品成本的原则，故预热器级数采用双系列五级旋风预热器。

6.2 窑尾车间工艺流程

预热器由旋风筒及连接管道、料管以及分解炉等构成。生料粉经计量由提升机送入二级旋风筒气体出口管道内，在气流作用下立即分散、悬浮在气流中，并随气流进入一级旋风筒。气料分离后，料粉通过重锤翻板阀进入三级旋风筒气体出口管道，并随气流进入二级旋风筒。这样经过四级热交换后，生料粉得到了充分预热，随之物料进入上升道加热、分解，分解后的物料随气流进入五级旋风筒，分离后喂入窑内；而废气沿着逐级旋风筒及气体出口管道上升，最后由一级旋风筒出风管排出，经高温风机后大部分进入余热锅炉加热水进行余热发电，一部分送往原料粉磨，最终经除尘后排向大气中。

为防止气流沿下料管返窜而影响分离效率，在各级旋风筒下料管上均设有带重锤平衡的翻板阀。正常生产中应检查各翻板阀动作是否灵活，必要时应调整重锤位置，控制翻板动作幅度小而频繁，以保证物料流动顺畅、料流连续均匀，避免大幅度地脉冲下料。

本工程烧成窑尾具有以下特点：

采用双系列五级旋风预热器，分解炉是单独三次风管和窑尾废气一起作为分解炉燃料燃烧用风。这样降低了分解炉内CO2 的分压和提高了分解温度。供应分解炉燃料占总燃料的50%以上，使出分解炉生料的分解率达90%以上，热耗降低到3260kJ/kg 以下，但其最重要的特点是结构简单。

6.3 窑尾工艺参数的确定

本设计参考上表的数据并根据五级旋风预热器各级温度经验值及实习工厂的实测值，设定了本设计窑尾系统的工艺参数见下表：

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表6-2 窑尾系统工艺参数

窑尾烟室 分解炉 C1 C2 C3 C4 C5 温度 ℃ 1050 890 880 800 700 550 310 负压 Pa 350 2000 2000 2800 3400 4000 4500 α空气系数 1.02 1.05 1.03 1.05 1.10 1.15 1.20 80 95 30 10 3 0 e分解率％ 7.9 4.80 4.70 4.70 4.20 3.70 风速m/s 大气空气系数a=1.02漏风量：5%

6.3.1 进入预热器生料量

1 干生料理论消耗

L0?100?S100?I=1.50t(t/t熟料)

式中：L0—干生料理论消耗定额；

S—煤灰掺入量； I—干生料的烧失量。 2 预热器飞灰量

f1= L0(1-η1)=1.50×(1-0.95)= 0.0789t/t熟料 式中：η1—C1分离效率取95%。 3 窑尾收尘哭器收下灰量

f2= f1η=0.0800×99.9%=0.0788t/t熟料

式中：η—收尘器的收尘效率，一般取99.9%。 4 出收尘器飞灰量

f3= f1(1-η)=0.0800×0.1%=0.00008t/t熟料 5 实际料耗

L=L0+ f3=1.52+0.00008=1.50008≈1.520 t/t熟料 6 预热器喂料量

L=L0+ f2=1.50+0.0788=1.579t/t熟料

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6.3.2 系统气体量计算

1 熟料耗煤量：

Qnet,ar =( Q net.ad＋25 Mad )×qQnet.ar100?Marad100?M－25Mar=25724.81 KJ/kg

Q煤==2950KJ/kg÷25724.81KJ/kg=0.109kg煤/kg熟料

2 理论空气量：

?0.241Qnet.ad?0Va???0.5??Q煤1000??=0.7302Nm3/kg熟料

3 理论废气量：

V0?0.213Qnet.ad?3

???1.65??Q煤= 0.7771Nm/kg熟料

1000??4 生料分解生成气体量：

VCO2?L0?I%?L0?I%?22.4MCO2?CO

2=1.52×36.14%×22.4/44=0.2766Nm3/kg熟料 5 生料水分蒸发产生气体量：

VH2O?L0?w%?L0?w%?22.4MH2O?H

2O=1.52×2.5%×22.4/18=0.047Nm3/kg熟料 6 窑尾排出废气量：

(1)生料入窑后分解放出CO2量：

V1?L0?I%?e1?L0?w%?e1?22.4MCO2?CO

2=1.50×36.14%×5%×22.4/44=0.0138Nm3/kg熟料 式中：e1为窑内分解率取5%。

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(2)窑内煤燃烧产生废气量：

V2=V0×40%=0.7771×40%=0.3108Nm3/kg熟料 式中：40%为窑煤占总用煤量的百分数。 (3)窑尾过剩空气量：

V3= (α1-1)·Va0·40%=(1.02-1)×0.7302×40%=0.0059Nm3/kg熟料 式中：α1为窑尾空气过剩系数，一般取1.02。 (4)窑尾废气量：

V标= V1+V2+V3=0.0138+0.3108+0.0059=0.3305 Nm3/kg熟料 换算为工况下废气量：

V工?V标?T工T标?P标P工=0.3305×（1050+273）/273=1.6256m3/kg熟料

7 三次风管抽风量： (1)窑尾废气带入空气量：

V1=(α1-1)×Va0×40%=(1.02-1)×0.7302×40%=0.0063Nm3/kg熟料 (2)炉内煤燃烧需空气量：

V2=Va0×60%=0.7302×60%=0.4718Nm3/kg熟料 (3)炉内漏风量：

V3=k1V2=5%×0.3108=0.0171 Nm3/kg熟料 式中：k1为炉内漏风系数，一般取5%。 (4)出炉废气所带过剩空气量：

V4=(α2-1)×Va0=(1.05-1) ×0.7302=0.0393 Nm3/kg熟料 式中：α2为炉内空气过剩系数，一般取1.05。 (5)三次风管抽风量：

V标= V2+ V4-V1-V3=0.4718+0.0393-0.0063-0.0171=0.4877 Nm3/kg熟料

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换算为工况下废气量：

V工?V标?T工T标?P标P工=2.031m3/kg熟料

8 炉内废气量： (1)煤燃烧废气量：

V1=V0=0.8545 Nm3/kg熟料 (2)生料分解产生CO2

V2=全部生料分解放出的CO2量×(炉内分解率+窑内分解率) =0.2766×(80%+5%)=0.2378Nm3/kg熟料 (3)过剩空气量：

V3=(α2-1)×Va0=(1.05-1)×0.7302=0.0393Nm3/kg熟料 (4)炉内废气量：

V标= V1+V2+V3=0.8545+0.2378+0.0393=1.1316 Nm3/kg熟料 换算为工况下废气量 V工=V标×9 C5废气量

V标=出炉废气量+漏入空气量+C5内生料分解放出CO2量 =1.1316+0.7864×k+0.2797×e =1.1316+0.7864×5%+0.2797×5%

=1.1849 Nm3/kg熟料

式中：k为C5的漏风系数，一般取5%；

e为C5内CaCO3的分解率，一般取5%。

换算为工况下废气量

V工=V标×

T工T标T工T标×P工T标=5.0362m3/kg熟料

×P工T标=5.7982m3/kg熟料

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10 C4废气量

V标=来自C5的废气量+漏入空气量 =1.1849+1.1849×5%=1.2441 Nm3/kg熟料 式中：k为C4的漏风系数，一般取5%。 换算为工况下废气量V工=V标×11 C3废气量

V标=来自C4的废气量+漏入空气量=1.2441+1.2441×5% =1.3063 Nm3/kg熟料

式中：k为C3的漏风系数，一般取5%。 换算为工况下废气量：V工=V标×12 C2废气量

V标=来自C3的废气量+漏入空气量=1.3063+1.3063×5% =1.3716 Nm3/kg熟料

式中：k为C3的漏风系数，一般取5%。 换算为工况下废气量：V工=V标×13 C1废气量：

V标=来自C2的废气量+漏入空气量=1.3716+1.3716×5% =1.4402 Nm3/kg熟料

式中：k为C2的漏风系数，一般取5%； 换算为工况下废气量V工=V标×14 入高温风机废气

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T工T标×P工T标=5.7123m3/kg熟料

T工T标×P工T标=5.4725m3/kg熟料

T工T标×P工T标=4.7125m3/kg熟料

T工T标×P工T标=3.6568m3/kg熟料

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V标=来自C1的废气量+漏入空气量

=1.4402+1.4402×5%=1.5122 Nm3/kg熟料 式中：k为C1的漏风系数，一般取5%。 换算为工况下废气量V工=V标×

表6-3 窑尾系统风量总汇

总风量名称 标况 工况 负压 温度 （×103m3/h) 397.9 464.3 1152.6 1180.1 1212.1 1170.9 1047.4 809.6 814.2 单位风量（m3/s) 110.5 129.0 320.2 327.8 336.7 325.3 290.9 224.9 226.2 T工T标×P工T标=3.5612m3/kg熟料

窑尾 三次风管 分解炉 C5 C4 C3 C2 C1 高温风机 0.33 0.49 1.13 1.18 1.24 1.31 1.37 1.44 1.51 1.64 2.03 5.04 5.16 5.30 5.12 4.58 3.54 3.56 150 170 1600 2000 3200 4250 5480 6200 6800 1100 850 890 880 840 740 580 350 320

6.4旋风预热器结构尺寸的确定

6.4.1各级旋风筒分离效率

各级旋风筒分离效率的要求不同，最上一级C1筒作为控制整个窑尾系统的收

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尘效率关键级，要求分离效率达到η1≥95%， 最下一级旋风筒作为提高热效率级，主要承担将已分解的高温物料及时分离并送入窑内，以减少高温物料的再循环。因此，对C5级旋风筒的分离效率要求较高，理论和实践表明，高温级分离效率越高，C1出口温度越低，系统热效率越高，中间级在保证一定分离效率的同时，可以采取一些降阻措施，实现系统的高效低阻，各级旋风筒分离效率为η1≥η5≥η2,3,4。

表6-4 旋风筒的分离效率及圆筒断面风速

旋风筒 分离效率η(%) 圆筒断面风速vA(m/s) 圆筒断面风速vA(m/s) C1 ≥95 3~4 3~4 C2 ~85 ≥6.0 ≥6.0 C3 ~85 ≥6.0 ≥6.0 C4 85~90 5.8~6.0 5.8~6.0 C5 90~95 5~5.5 5~5.5

6.4.2旋风筒直径的确定

旋风预热器中，物料与气流之间的热交换主要在各级旋风筒之间的连接管道中进行，而对旋风筒本身则要求具有合理的结构，以获得较高的分离效率和较低的压力损失[17]。旋风筒的尺寸以及圆柱体和圆锥体之间比例的不同而构成不同类型的旋风筒。在旋风筒各部分尺寸的设计中，大多以旋风筒圆柱体部分的直径为基础，而后者可按下式计算：

D?2Q?vA 式中：D—旋风筒圆柱体部分内径，m；

Q—旋风筒气体的流量，m3/s；

vA—假想截面风速，即假定气流沿旋风筒全截面通过时的平均流速，

m/s。

D0=D+2δ

式中：δ—为耐火材料厚度，mm。

将各级旋风筒内气体流量及截面风速的选取代入上式即可求得各级旋风筒的直径D，数据见下表：

表6-5 各级旋风筒直径的确定

级数 C1 C2 41

C3 C4 C5 洛阳理工学院毕业设计（论文）

Q(m/s) vA（m/s） 内径D(m) 耐火材料厚度δ(mm) 外径D0(m) 数量(个) 3225 3.9 4.29 200 4.69 4 291 6.0 5.56 200 5.96 2 325 6.0 5.87 200 6.27 2 337 6.0 5.98 200 6.38 2 328 5.5 6.16 200 6.56 2 1 C1规格的确定：

内筒直径：d1=0.60D0+2δ 料管直径：d2=0.17D0+2δ 进口宽：b= 0.28D0+2δ 进口高：a= 0.46D0+2δ 柱体高：h1=1.2D0 锥体高：h2=1.8D0 总高：H=h1+h2=3.0D0 内筒高：P=0.46D0 2 C2~C5规格的确定：

内筒直径：d1=0.51D0+2δ 料管直径：d2=0.15D0+2δ 进口宽：b= 0.33D0+2δ 进口高：a= 0.56D0+2δ 柱体高：h1=0.69D0 锥体高：h2=1.03D0

总高：H=h1+h2=1.72D0 内筒高：P=0.30D0 偏心距：e=0.12D0 将各级旋风筒直径D0代入上式即可求得各级旋风筒的结构尺寸，所得数据见下表：

表6-7 各级旋风预热器结构尺寸

级数 直径D0(m) 内筒直径d1(m) 料管直径d2(m) 进口宽b(m) 进口高a(m) 柱体高h1(m) 锥体高h2(m) 总高H(m) 内筒高P(m) 偏心距e(m) C1 4.69 3.21 1.20 1.71 2.36 5.63 8.44 14.07 2.16 - C2 5.96 3.44 1.29 2.37 3.74 4.11 6.14 10.25 1.79 0.72 42

C3 6.27 3.60 1.34 2.47 3.91 4.33 6.46 10.78 1.88 0.75 C4 6.38 3.65 1.36 2.51 3.97 4.40 6.57 10.97 1.91 0.77 C5 6.56 3.75 1.38 2.56 4.07 4.53 6.76 11.28 1.97 0.79 洛阳理工学院毕业设计（论文）

6.4.3 分解炉规格的确定

分解炉的确定，主要是根据窑的产量配备恰当型式和规格的分解炉。 本工程选用TDF分解炉，TDF炉的中部设有缩口，气固流可产生二次“喷腾效应”；炉的顶部还设有反弹室，可使气固流产生碰顶反弹效应，延长物料在炉内的滞留时间；在炉的下部圆筒体内不同高度设置四个喂料管入口，以利物料分散均布及炉温控制；炉内容积较DD炉增大，气流、物料在炉内滞留时间增加，有利于燃料完全燃烧和碳酸盐的分解[18]。

炉的有效截面和直筒部分有效内径可按下式计算：

S炉?Vg3600Wg4S炉

4VgVgWgD炉? 式中：S炉─分解炉的有效截面积，m2；

D炉─分解炉直筒部分有效内径，m； Vg─通过分解炉的工况风量，m3/h； Wg─分解炉断面风速，m/s。

分解炉直筒部分的截面风速随不同的炉型而异，根据一些传统资料介绍，SF型分解炉：Wg=4.5~6m/s；KSV型分解炉：Wg=5~8m/s；RSP型分解炉的涡流分解室(SC室) ：Wg=3~5.5m/s，其混合室(MC室)：Wg=7~13m/s；目前分解炉的截面风速范围一般为6~10m/s。在这里分解炉的截面风速Wg取8m/s，Vg =1152.6×103 m3/h。

则：D炉?0.0188Vg3600WgVgWg????3600Wg?0.0188=7.14m S炉?=40.02m2

D= D炉+2δ=7.14+2×0.2=7.54m 分解炉的高度可按下式计算： H炉= w tg

式中：w—气流在分解炉内的平均截面流速，一般取8m/s；

tg—气流在分解炉内所需的停留时间

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不同型式预分解窑气流在分解炉内经历的时间

表6-8 各种分解炉停留时间的对比

炉型 SF炉 CO-SF RSP、GG、 NSF 停留时间（s） 1.5 3～4 EVS-PC 3～4 N-KSV、DD P-AT、PS、P-ASN-MFC 等八种 2～5 等六种 2～4 3～6 取t=4s，w=8m/s，则H=wt=4×8

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第七章 生产质量控制系统与说说明

7.1生产质量控制网点图

石灰石 袋装45

黏石石铜生料生料均化喂料原预热煤分解煤回转熟料石水泥水泥水泥混散装

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