原料预均化课程设计

课程设计说明书

日产2000吨熟料现代化干法生产水泥厂初

步设计

（重点车间：原料预均化）

院 、 部： 材料与化学工程学院 课程名称： 水泥生产技术与设备 学生姓名： 指导教师：

专 业： 无机非金属材料工 程 班 级：

完成时间： 2016年6月

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目 录

目录 ................................................................. 2 摘要 ................................................................. 3 引言 ................................................................. 4 一、计算 ............................................................. 5

1、原材料化学成份 .............................................. 5 2、煤灰参入量计算 .............................................. 5 3、计算干燥原料配合比 .......................................... 6 二、物料平衡计算 ................................................ 7

三.原料预均化设施的述评 .............................................. 8

1、多库搭配及多点下料 .......................................... 9 2、预均化堆场 .................................................. 9 3、断面切取式原料预均化库 ..................................... 10

四、技术经济比较与分析 .............................................. 12

2.均化效果的评价 ............................................... 14

2.1样品合格率 ............................................................. 14

2.3波动范围 ............................................................... 14 2.4极差 ................................................................... 14

五、物料储存考虑的事项 .............................................. 15 5.2 物料储存方式的选择 ......................................... 16

5.2.1 石灰石均化库 ......................................................... 16

5.2.2 砂岩堆场 ............................................................. 17 5.2.3 石膏堆棚 ............................................................. 18 5.2.4 原煤预均化堆场 ....................................................... 20

六、储存库、调配库的选型 ............................................ 22 6.1 圆库 ....................................................... 22

6.3.2 原料调配库的选型 ..................................................... 23

物料的储存与均化 ............................................... 25

4.3.3 生料均化库 ........................................................... 26

七、工艺流程选择设备选型 ............................................ 28

3.1工艺流程选择 ........................................................... 28

八、结论与建议 ...................................................... 29 参考文献 ............................................................ 31

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摘 要

本设计任务是设计日产2000吨水泥厂。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，重点车间水泥粉磨采用带辊压机的预粉磨系统。水泥工业在生产工艺过程中要力求生料质量的均齐,以保证窑内热工制度的稳定,烧出优质高产的熟料。

内容具体依照生产量来选择设计原料部分的均化。包主要为石灰石的均化堆场和辅料的均化库两个部分。 计算包括：

（1）配料计算（率值自行拟定）；

（2）生料消耗定额（理论料耗与实际料耗）计算； （3）原材料堆场储量计算 （4)均化设备及方式选择

关键词：预均化 储量 选型 设计 设备

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引 言

物料在进场的时候由于批次不同，产地不同，因此物料之间成分纯度杂质含量等都存在差异，将直接影响生产过程中的质量，因此均化问题在水泥生产行业上日益显得重要。而在发展过程中有诸多的均化方式，我们通过科学的评价方式来使均化后的物料达到品质，取舍之后选择设备。

相近水泥生料成分波动范围的大小,除了与配料计量设备有关外,更主要的是取决于各种原料成分的相对稳定。因此，在水泥生产全过程中，工艺上通常都设法采取必要的均化措施。例如，原材料在堆场均化库内均化：也在粉磨中入磨各组分精确配料;生料在生料库中均化，不同品质的熟料分别储存并搭配使用，以及出磨水泥的均化等。可以说，均化在水泥生产过程中是至关重要的环节，某些时候甚至决定了生产方法。本次设计的内容是日产2000吨预均化系统。在设备选用上，尽量选用国内设备以便维修保养方便。

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一、计 算

1、原材料化学成份

山西阳泉无烟煤，收到基元素分析的成分为Mar=8.0%，Aar=19.02%，Car=65.65%，Har=2.64%，Oar=3.19%，Nar=0.99%，Sar=0.51%

2、煤灰参入量计算

因为选用新型干法窑，采用袋式收尘器。所以可知 S=100%。所以:熟料中的煤灰掺入量：

Ga==

式中：Ga——熟料中煤灰掺入量，%； q——单位熟料热耗，kJ/kg熟料； Qnet,ad——煤的干燥基低位热值，kJ/kg煤；

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Qnet.ar——煤的收到基低位热值，kJ/kg煤； Aar——煤的收到基灰份含量， %；

Aad——煤的干燥基灰份含量， %，可选100%； 经查阅<<材料工程基础>> P277

Qnet.ar=32793Car+98320Har-9100(Oar-Sar)-2450Mar

=32793×65.65%+98320×2.64%-9100×(3.19%-0.51%)-2450×8%

=23684.37KJ/Kg 取q=3200KJ/Kg

所以Ga= qAarS/(Qnet.ar×100)

=(3200kJ/kg ×19.02% × 100）/ (23684.37kJ/kg × 100) =2.57%

3、计算干燥原料配合比

经查阅《无机非金属材料工艺学》P59如下：

窑型 预分解窑 现代立窑 干法窑

KH 0.86～0.89 0.92～0.97 0.86～0.89

SM 2.2～2.6 1.6～2.2 2.0～2.4

IM 1.4～1.8 1.1～1.5 1.0～1.6

熟料热耗（kJ/kg） 2920～3750 3150～5000 5850～7520

设干燥原料配合比为：石灰石84.4% 砂岩9% 粉煤灰3.2% 铁矿石3.5%

以此计算生料化学成分：

物料

石灰石 砂岩 粉煤灰 铁矿石

配比 84.4 9 3.2 3.5

烧失量

35.068 0.206 0.079 0.097

SiO2

2.505 8.013 1.695 1.798

Al2O3

1.570 0.214 0.969 0.216

Fe2O3

0.709 0.229 0.173 1.056

CaO

42.748 0.196 0.147 0.065

MgO

0.641 0.058 0.016 0.066

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总计 灼烧生料

100

35.45 /

14.011 22.21

2.969 4.706

2.167 3.435

43.156 68.41

0.781 1.238

煤灰掺入量Ga=2.57%，则灼烧生料（无灰熟料）配合比100%-2.57%=97.43%。

按此计算熟料的化学成分：

物料 无灰熟料

配比 97.43

烧失量

/

SiO2

21.18

Al2O3

4.54

Fe2O3

3.28

CaO 65.24

MgO 1.19

烟煤煤灰 熟料 2.57 100 / / 1.21 22.39 0.84 5.38 0.19 3.47 0.06 65.3 0.01 1.23

由此计算熟料率值：

KH = (CaO-1.65×Al2O3-0.35×Fe2O3)/(2.8×SiO2)

= (65.3-1.65×5.38-0.35×3.47)/(2.8×22.39)=0.881 SM = SiO2/( Al2O3+ Fe2O3)=22.39/(5.38+3.47)=2.53 IM = Al2O3/Fe2O3=5.38/3.47=1.55

此率值在预分解窰的率值范围内，所以干燥原料配合比为：石灰石84.4% 砂岩9% 粉煤灰3.2% 铁矿石3.5%

二、物料平衡计算

根据项目设计要求，窑的年产量为120万吨熟料，取窑的运转率为85%，按照一台窑计算台时产量和年产量：

日产量=1200000/(365×0.85)=3867.85吨熟料/天 台时产量=3867.85/24=161.16吨熟料/小时

1、原料消耗定额

（1）考虑到煤灰掺入量时，1吨熟料的干生料理论消耗量： K干=(100- I）/(100- S)

=(100-2.47)/(100-35.45)=1.51吨/吨熟料 式中S—干生料的烧失量（%）

I—煤灰掺入量，以熟料百分数表示（%）

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（2）考虑煤灰掺入量时，1吨熟料的干生料消耗定额： K生=100 K干/（100-P生）

=100×1.51/（100-3）=1.555（吨/吨熟料）

式中—生料生产损失（%），一般是3%—5%，考虑到收尘效果好，取3%。 （3）各种干原料的消耗定额： K原=K生×X

则：干石灰石消耗定额K石=1.555×84.4%=1.312（吨/吨熟料） 干砂岩消耗定额K砂=1.555×9%=0.140（吨/吨熟料） 干粉煤灰消耗定额K=1.555×3.2%=0.050（吨/吨熟料） 干铁矿石消耗定额K铁=1.555×3.5%=0.054（吨/吨熟料） （4）各种原料的湿物料消耗定额：

湿石灰石消耗定额K石=100K干/（100-W0） =100×1.312/(100-1.0) =1.325（吨/吨熟料）

湿砂岩消耗定额K粘=100K干/（100-W0） =100×0.14/(100-8.0) =0.152（吨/吨熟料）

湿粉煤灰消耗定额K砂=100K干/（100-W0） =100×0.05/(100-7.0) =0.054（吨/吨熟料）

湿铁矿石消耗定额K铁=100K干/（100-W0） =100×0.054/(100-5.0) =0.057（吨/吨熟料）

三.原料预均化设施的述评

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1、多库搭配及多点下料

多库搭配及多点下料是我国绝大多数水泥厂通常采用的方式,尽管结构简单、操作方便、运转维修管理费用低,但均化系数一般只有1.5左右。为此,为了提高均化效果,人们将定点进料改为S形小车往返布料,形成人字形料堆,这种多库搭配改进型的预均化方式通常又称之为“仓式预均化法”。卸料在条件允许的情况下可实现多点下料和各库按一定比例卸料相结合的方式,则均化效果更好,其均化系数可达2.0～2.5。仓式预均化法早在70年代在浙江常山、湖南常德等水泥厂就用来均化石煤,并取得了良好的效果。

应该指出的是,该种预均化方法虽然实现了平铺布料,但没有完全实现断面切取的取料方式,因此,均化效果受到一定的影响,故不适用于波动较大的物料的预均化,而且对于粘滞物料以及水分较大的物料也不宜采用。对于原燃料波动不是太大的水泥厂,此种预均化方式还是适用的。鲁南水泥厂2×2000t/d和新疆水泥厂2000t/d熟料水泥生产线石灰石预均化分别采用了5-Φ15m和3-Φ15m多点下料仓式预均化法。就目前情况而言,该种形式的预均化方法比较适合原料成分波动不太大的老厂技术改造,可将已有的多个储存库库顶改为皮带布料小车,即可实现仓式预均化法。其改造费用较其它方式要低得多,不失为一些老厂在技改中一种可供选择的原料预均化方案。

2、预均化堆场

预均化堆场在预均化过程中,采用堆料机连续地把进料按一定的方式在堆场上多层堆铺,形成上下重叠的人字形料层的具有一定长宽比的料堆;而取料机则按垂直于料堆的纵向,实行对成分各异的料层的同时切取,完成“平铺直取”,实现各层物料的混合,从而达到均化目的。

预均化堆场的布置方式有矩形和圆形两种。矩形堆场一般都有两个料堆,一个堆料,一个取料,相互交替。每个料堆的储量通常可供工厂使用5～7d。两个料堆是平行还是呈直线布置,应根据工厂地形条件和总体布置的要求决定,水泥厂

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多采用直线型布置,以降低投资。如冀东、宁国、柳州等水泥厂采用的就是矩形堆场,其中宁国、柳州水泥厂实现了石灰石、粘土的预配料。

圆形预均化堆场的原料是由皮带机送到堆场中心,由可以围绕中心作360°回转的悬臂式皮带堆料机旋转堆料,形成截面为重叠的人字形料层的环型料堆。取料则采用桥式刮板取料机,其桥架的一端固定在堆场中心的立柱上,另一端则支撑在料堆外围的圆形轨道上。整个桥架以立柱为圆心,按垂直于料堆回转方向的截面进行端面取料,刮板将物料送到堆场底部中心卸料斗,由地沟皮带机运出。双阳、云浮、琉璃河等水泥厂相继采用了圆形预均化堆场。

可以看出,预均化堆场在我国大、中型水泥厂原料预均化方面发挥着重要的作用,我国700t/d熟料以上规模水泥生产线不少厂家采用的是预均化堆场进行原料预均化的。但预均化堆场投资大、机械设备复杂,自动化水平要求高,不论从财力,还是技术方面,都不是一般中、小水泥厂所能承受得了的。因此,预均化堆场的发展在一定的程度上受到上述因素的限制。

3、断面切取式原料预均化库

断面切取式原料预均化库是在吸取多库搭配和预均化堆场长处的基础上设计出来的。该库既实现了平铺布料,又实现了断面切取取料,因此,均化效果可以与预均化堆场相媲美。

该库的主体为矩形中空六面体,库顶布置一条S形胶带输送机,用以布料,库底设有若干卸料斗和一条或两条胶带输送机,用以卸料。四面为挡墙,为了保证连续生产,库内由隔墙沿纵向将库一分为二,一侧布料时,另一侧出料,交替进行装卸作业,其工艺流程如示意图所示。

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断面切取式原料预均化库工艺流程示意图

该库工作原理是,待均化的物料由S形胶带输送机往返平铺入均化库,形成多层人字形料堆,装满后,从一端开始依次启动库底卸料器,利用物料的自然滑移,实现横断面上的切取,从而达到均化的目的。实质上,该库的料堆主体部分就是将预均化堆场料堆的两端和两边的侧边截去一部分而得的,故该种预均化库从断面上切取各层物料的情况看与预均化堆场没有太多的区别,但该库库底能够实现梯次卸料,从而在一定程度上减缓了物料离析对均化效果的影响。这就从理论上说明了其均化效果与预均化堆场相接近,甚至在物料粒度均齐性差的情况下优于预均化堆场的原因。

该库最先用在山东牟平水泥厂节能示范线上,从1987年使用以来,设备运行可靠,管理维护方便,其均化系数一直稳定在3.5左右。目前,年产水泥60万t以下规模的水泥厂国内外已有几十家相继采用,从部分已投产的厂家反馈信息看,当石灰石CaO含量标准偏差为1.5%左右时,只要采用平铺布料,梯次卸料,出库CaO含量标准偏差基本能够降低到0.5%以下,均化系数均能达到3.0以上。如江苏省南京市龙潭水泥厂1992年底竣工投产的48m×10m×20m的断面切取预均化库,储量为2×5000t,工厂实测数据为入库石灰石CaO含量标准偏差在1.0%～1.6%之间,出库CaO含量标准偏差已降低到0.3%～0.5%,均化系数达到3.57～3.84。断面切取式原料预均化库对成分大幅度波动的原料同样具有较强的均化能力。在牟平水泥厂曾进行了如下实验,在布料过程中,有意掺入煤渣加大进料CaO含量的波动周期和波动幅度,一共间隔平铺了四层煤渣,每层约9t,掺量为2%。由于煤渣铺的相对比较集中,因而布料极不均匀,成分波动极大,但进出物料抽测结果表

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明,进料CaO含量标准偏差为6.2%,出料CaO含量标准偏差为0.75%,均化系数达到8.0以上。另一方面也说明了应用该库能够进行预配料的可能性,拓宽了该库的应用范围。

该库除了占地面积小、设备简单、操作维护方便之外,还有一个显著的特点就是易于防尘。该库不像预均化堆场的堆料和取料都是敞开的,其均化过程则全部在库内进行。布料时,待均化的物料由S形胶带输送机沿库顶仅为一个0.3～0.5m宽的狭长孔进入库内,而且孔侧设置了橡胶密封带,只要采用常规的除尘设备,库顶粉尘就能够得到较好的解决;库底和常规的原料库相类似,防尘问题也不难处理。

需要指出的是,该库对水分大于5%及粘性大的原料不适用,如果石灰石和湿粘土要进行预配料,该库将无能为力。此外,该库随着规模的增大,土建投资占的比重增大,限制着该库向大型化发展。

四、技术经济比较与分析

从前面所述中,我们可以看出预均化堆场和断面切取式预均化库由于其具有较高的均化系数,因而广泛地受到了水泥行业的青睐。但在不同规模以及不同要求的水泥厂究竟哪一种预均化方式更适合一些呢?为此,我们在相同的建设条件下,将预均化堆场和预均化库在不同生产规模下的应用进行技术经济等方面的比较,其结果详见预均化堆场和预均化库比较表。

预均化堆场与预均化库的比较表

工厂规模（t/d） 规格（m） 储量（t） 2700 1000 1500 72×14×24 预均化堆场 预均化库 预均化堆场 预均化库 预均化堆场 预均化库 140×40 2×5000 3～5 侧式悬臂 桥式刮板 ～190 175 1.1～1.3 48×10×20 2×5000 492 3～5 卸料小车 电磁振动 ～40 60 0.2～0.4 180×40 48×12×22 2×7000 7288（7200） 3～5 侧式悬臂 桥式刮板 ～210 185 0.9～1.2 2×7000 588 3～5 卸料小车 电磁振动 ～50 75 0.2～0.3 240×45 2×10000 2×10000 10914（10800） 1025 3～5 3～5 侧式悬臂 卸料小车 桥式刮板 电磁振动 ～240 200 ～80 90 占地面积（m） 5672（5600） 均化系数 堆料设备 取料设备 设备重量（t） 装机容量（kw） 均化电耗1

0.8～1.1 0.2～0.3 （kwh/t） 粉尘治理 设备维护 设备投资（万元） 土建投资1（万元） 土建投资2（万元） 较难 复杂 365 312（66） 227（66） 较易 简单 50 335 247 385 297 较难 复杂 395 400（85） 296（85） 796（480） 687（480） 较易 简单 65 443 326 508 391 较难 复杂 440 600（127） 437（127） 1040（567） 877（567） 较易 简单 110 845 622 955 732 总投资1（万677（431） 元） 总投资2（万592（431） 元） 注:①投资1为桩基,投资2为非桩基;括号内数字为无顶盖式预均化堆场。

②土建投资以1995年北京市价格为基准,设备投资以1995年询价为基准。

通过比较可以看出,预均化库的占地面积、均化电耗、设备投资等指标均优于预均化堆场,而且粉尘较易处理,操作维护方便。但其土建投资随着规模的增大所占的比重增加明显,而预均化堆场的设备投资随着规模的增大所占的比重呈明显下降趋势,从总投资来看,随着规模的增大,预均化库比预均化堆场增长的快。在700t/d的规模下,预均化库的投资要比预均化堆场小得多,即使无顶盖的预均化堆场的投资也比预均化库要大;而在1500t/d的规模下,两者投资相差的就不太大,而且无顶盖的预均化堆场的投资比预均化库要少得多。由此来,1500t/d以上规模的水泥厂预均化库在投资上与预均化堆场相比将不占有优势。

以上讨论的仅限于均化单一物料,没有考虑预配料,1500t/d以下规模的水泥厂,预均化库比预均化堆场占有明显的优势。如果考虑预配料,采用预均化堆场方案,湿粘土可以直接进入预均化堆场,无需烘干;而采用预均化库方案,除非干粘土,否则,必须烘干才能进入预均化库,显然,不仅增加了工艺环节,而且投资也有较大幅度的增长。如1000t/d规模的水泥厂,烘干系统所需投资要350万元左右。因此,如果加上烘干系统的投资,1000t/d以上规模的水泥厂,预均化库的投资比预均化堆场要高。

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2.均化效果的评价

2.1样品合格率

目前，多数水泥企业普遍使用计算样品合格率的方法来衡量样品所代表物料的均匀性。样品合格率的定义是：若干个样品在规定质量标准上下限内的百分率，即一定范围内的合格率。用该合格率代表无聊样品的波动情况，并据此反应物料的波动情况。例如，设定出磨生料CaCo3含量在69.5%±0.5%范围内为合格，分别抽取两台生料磨的出磨样品，每台是个样品为一组，实验测得其CaCo3含量如下，则第一组样品合格率为69.66%，第二组为69.47%。

用计算样品合格率的方法来衡量物料成分的波动，虽然在一定程度上反映了物料样品的波动，但并不能反映出全部样品中各种成分含量的波动幅度，更不能反映幅度的分布情况。具有一定的局限性。

样1 品 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均 一74.50 69.90 70.00 69.10 69.80 65.10 70.00 69.20 74.00 65.00 69.66 组 二70.10 69.90 69.50 69.30 69.10 70.50 69.20 68.50 69.30 68.90 69.47 组

2.3波动范围

波动范围（R波）能比较直观地反映成分的波动情况。R波用下式表示： R波=×100%

式中 R波----波动范围 S------标准偏差 -----各样品算数平均数 2.4极差

所谓极差即一组测定数据中的最大值与最小值之差，用下式表示： R=max{x1,x2,??xn}-min{x1,x2,??xn}

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式中 R-----极值

max{x1,x2,??xn}----最大值 min{x1,x2,??xn}----最小值

极差大表示一组测定值波动大，反映到物料成分的均匀状况上，就是物料成分波动幅度大，反之亦然。但这种方法没有充分利用改组测定值所提供的全部情报，也没有与平均值联系起来，因此准确度较差。

五、 物料储存考虑的事项

储存设施的选择主要取决于工厂的规模，工厂的机械化自动化的水平，投资的大小，物料性质以及对环境保护的要求等。

联合堆棚——是一种多种块、粒状物料储存，倒运的设施，各种原料、燃料、混合材料在储库内分别堆放，物料之间用隔墙分隔。

圆库——常用于小块状、粒状、粉状物料的储存，湿法生产水泥采用圆库和料浆搅拌池储存料浆和粘土浆。

露天堆场——用于块、粒状物料的储存，倒运的设施。

此外，在确定物料储存期时，尚需考虑生产工艺线的数目、工厂规模、物料用量的多少、工厂生产管理水平和质量控制的水平以及装卸机械化程度等因素的影响。

一般对水泥厂各种物料的储存期规定见表4-1 我国对水泥厂各种物料的最低储存期的规定见表4-2 计算中须用到的物料堆积密度和休止角见表4-3

表4-1 物料的储存期

库内储存(d) 物料名称 湿料 石灰质原料 硅铝质原料 铁质原料 1

露天储存(d) 干料 0～3 0～10 5～10 10～15 20～30 合计(d) 5～10 10～15 20～30 备注 1、石灰石外购取上限，自备矿山取下限。 2、煤、矿渣视来源

煤 熟料 石膏 矿渣 生料 水泥 5～10 — 1～3 0~10 — — 5～20 2～5 2～3 7～14 20～30 — 20～35 0～25 25～40 5～20 20～35 2～30 2～3 7～14 和运输情况，一般取上限。 3、熟料外运时，熟料的储存期可适当放宽。 （资料来源：新型干法水泥厂生产技术与设备）

表4-2 我国水泥厂各种物料的最低储存期 物料名称 石灰石 粘土 燃料 混合材料 铁粉

大、中型水泥厂 小型水泥厂 物料名称 大、中型水泥厂 小型水泥厂

5 10 10

10 10

15 7 10 10 20

石膏 生料粉(浆) 熟料 水泥

30 2 5 7

20 4 7 7

（资料来源：新型干法水泥厂生产技术与设备）

表4-3 部分物料的堆积密度和休止角 密度

3

(t/m) 1.6 0.9 0.8 1.0 1.1

密度

3

(t/m) 1.5 1.4 1.5 1.45 1.45

物料名称 休止角 物料名称 休止角

生产用含水3%的砂岩

煤 矿渣 粉磨后生料粉 粉磨后硅酸盐水泥 37~40 27 40 35 33 铁矿石（粉） ≦300mm的二水石膏 ≦350mm块状石灰石

回转窑熟料 存放库内硅酸盐水泥 35 40 39 33 30

（资料来源：新型干法水泥厂生产技术与设备）

5.2 物料储存方式的选择

5.2.1 石灰石均化库

（1）储存期

石灰石是自备矿山，所以适当选择储存期数为6天 （2）储存量

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Q?G?t?T?553.52?12?6?39853.44t G—石灰石小时产量，t/h/d t—石灰石破碎机每天工作时间，h

T—石灰石储存期，d

（3）库的选择

参考湖南11海螺有限公司，选择Φ90的石灰石均化库，储存能力为47000t。 （4）库的数量

n?39853.44?0.84847000 取n=1

（5）实际储存期

T?47000?7.07天553.52?12

5.2.2 砂岩堆场

经《新型干法水泥厂生产设备使用手册》P36页查得，砂岩的堆取料方式为人字形。取料时用刮板取料机。

（1）储存期

参考表4-1，表4-2，取砂岩的储存期为8天。 （2）储存量

Q?G?t?T?153.7?6?8?7377.6t G—砂岩小时产量，t/h/d t—砂岩破碎机每天工作时间，h T—砂岩储存期，d

（3）占地面积

桥式刮板取料机J2009 J2005的规格如下：

表4-4 取料机J2009 J2005的规格、性能 名称

1

QQ250/31

刮板宽度×高度（cm） 生产能力（t/h） 刮料运行速度（m/s） 取料运行速度（m/min）

钢轨跨距（m）

1400×800 250 0.4 0.0035～0.035

31

（资料来源：新型干法水泥厂生产设备使用手册）

取H?6m，B?2Hctg38??15.38m，其中砂岩的休止角??38?，堆积密度r?1.6，取料堆的宽度B?13mQ?rH2ctg?(B?L?4Hctg?}3Hr(B?Hctg?)47377.6?1.6?62?ctg38?(20??6?ctg38?)3?6?1.6(20?6ctg38?)?68.46m

m2 取L=70m，则占地面积S?20?70?1400（4）实际储存期

Q?HrL(B?ctg?)?rH2ctg?(B?4Hctg?}34?6?1.6?70?(20?6?ctg38?)?1.6?62?ctg38??(20??6?ctg38?)3?7559.689t （5）实际储存期

T?Q实Q?t?7559.689?8.2天153.7?6

5.2.3 石膏堆棚

（1）储存期

参考表4-1，表4-2，取砂岩的储存期为25天。 （2）储存量

Q?G?t?T?47.16?6?25?7074t G—石膏小时产量，t/h/d

1

t—石膏破碎机每天工作时间，h T—石膏储存期，d

（3）占地面积

悬壁侧取式刮板取料机的规格如下：

表4-5 悬壁侧取式刮板取料机的规格、性能 图号 物料 规格 休止角（°） 总储量（t） 料堆 总长度（m） 宽度（m） 高度（m） （资料来源：新型干法水泥厂工艺设计手册-2007）

J2008 Q×Q70/40 40 7100 4×15+2×19.8=100 23.4 10.8 取H?8m，B?2Hctg40??19.07m，其中石膏的休止角??40?，堆积密度r?1.4，取料堆的宽度B?20m4Hctg?}3L?Hr(B?Hctg?)47074?1.4?82?ctg40?(20??8?ctg40?)3?8?1.4(20?8ctg40?)?66.988m

Q?rH2ctg?(B?m2 取L=70m，则占地面积S?20?70?1400（4）实际储存期

Q?HrL(B?ctg?)?rH2ctg?(B?4Hctg?}34?8?1.4?70?(20?8?ctg40?)?1.4?82?ctg40??(20??8?ctg40?)3?7427.105t （5）实际储存期

1

T?Q实Q?t?7427.105?26.25天47.16?6

5.2.4 原煤预均化堆场

（1）储存量 取储存期为12天

Q?G?t?T?26.61?24?12?7548.48t t/h/d 式中：G—原煤小时产量，t—煤磨每天工作时间，h T—原煤储存期，d

（2）占地面积

考虑到原煤料堆如果太高，易于空气隔绝产生CO，故本次设计取原煤料堆的高度为6m。

H?6m,B?2Hctg27??23.55m，其中??27?，r?0.9,取B?30m

Q?rH2ctg?(B?L?4Hctg?}3Hr(B?Hctg?)47548.48?0.9?62?ctg27(30??6?ctg27?)3?6?0.9(30?6ctg27)?85.94m 取L=90m，则占地面积 S=30×90=2700m2 （3）实际储量

Q?HrL(B?Hctg?)?rH2ctg?(B?4Hctg?}34?6?0.9?90?(30?6?ctg27?)?0.9?62?ctg27??(30??6?ctg27?)3?7947.77t （4）实际储期

T?1

Q实Q?7947.77?12.44天26.61?24

5.2.5 铁粉矩形堆场

（1）储存量 取储存期为15天

Q?G?t?T?12.722?24?15?4579.92t t/h/d 式中：G—铁粉小时需求量，t—每天工作时间，h T—铁粉储存期，d

（2）占地面积 取H=6m，则：

H?6m,B?2Hctg35??17.14m，其中??35?，r?1.5,取B?20m

Q?rH2ctg?(B?L?4Hctg?}3Hr(B?Hctg?)44579.92?1.5?62?ctg35(20??6?ctg35?)3?6?1.5(20?6ctg35?)?50.94m 取L=60m，则占地面积 S=20×60=1200m2 （3）实际储量

Q?HrL(B?Hctg?)?rH2ctg?(B?4Hctg?}34?6?1.5?60?(20?6?ctg35?)?1.5?62?ctg35??(20??6?ctg35?)3?5511.51t （4）实际储期

T?Q实Q?5511.51?18天12.722?24

5.2.6 混合材堆棚

（1）储存量 取储存期为20天

1

Q?G?T?695.756?20?13915.12t t/d 式中：G—混合材小时需求量，T—混合材储存期，d

（2）占地面积 取H=8m，则：

H?8m,B?2Hctg40??19.068m，其中??40?，r?0.8，取B?30m

Q?rH2ctg?(B?L?4Hctg?}3Hr(B?Hctg?)413915.12?0.8?82?ctg40(30??8?ctg40?)3?8?0.8(30?8ctg40?)?114.29m 取L=120m，则占地面积 S=30×120=3600m2 （3）实际储量

Q?HrL(B?Hctg?)?rH2ctg?(B?4Hctg?}34?8?0.8?120?(30?8?ctg40?)?0.8?82?ctg40??(30??8?ctg40?)3?14663t （4）实际储期

T?Q实Q?14663?21.07天695.756

六、 储存库、调配库的选型

6.1 圆库

圆库常用于储存小块状、粒状和浆状物料。用圆库储存物料的优点有：库容积的有效利用率高，因而占地面积少；扬程轻易处理，劳动条件好；各车间布置灵活；可以进行远程控制及应用范围广等。

下表是部分平底库和锥底库的规格、性能。

1

表4-6 部分锥底库的规格参数

内径（m） Φ5.0 Φ6.0 Φ6.5 Φ7.0 Φ7.5 Φ8.0

库高（直筒）（m） 11 12 12.5 13 13.5 14

库锥体高（m） 3.04 3.35 3.65 3.95 4.25 4.46

几何容积（m） 280 370 460 550 660 870

3

有效容积（m） 245 330 410 490 595 795

3

每增减1m容积变化

（m） 24 28 33 38 44 50

3

（资料来源：新型干法水泥厂工艺设计手册-2007）

表4-7 部分平底库的规格参数

内径（m） Φ5.5 Φ6.0 Φ7.0 Φ8.0 Φ10.0 Φ12.0 Φ15.0

库高（直筒）几何容积

3

（m） （m）

14 16 18 20 24 26 30

235 330 590 855 1580 2465 4365

有效容积

3

（m） 270 370 650 930 1470 2690 4720

每增减1m容积变化

3

（m）

24 28 38 50 79 113 177

卸料口数（个） 1 1 2 2 2 2～4 4

（资料来源：新型干法水泥厂工艺设计手册-2007）

6.3.2 原料调配库的选型

（1）石灰石调配库 要求的储存量：

Q?G?t?276759?3?830.28t

，t 式中：Q—石灰石调配库要求储量G—石灰石小时产量，t/h t—调配库储存期，h

（2）砂岩调配库 要求的储存量：

Q?G?t?30.033?24?720..792t

1

t 式中：Q—砂岩调配库要求储量，G—砂岩小时产量，t/h t—调配库储存期，t

（3）粉煤灰调配库 要求的储存量

Q?G?t?10.428?24?250.272t

t/h 式中：Q—粉煤灰小时需求量，t—调配库储存期，h

（4）铁粉调配库 要求的储存量

Q?G?t?12.722?24?305.328t

t/h 式中：Q—铁粉小时需求量，t—调配库储存期，h

（5）每种原料的实际储量

考虑到水泥厂的调配库规格不宜太多，故本次设计只选2种规格。石灰石调配库选Φ7.0×18的平底库，几何容积为590m3，砂岩、粉煤灰、铁粉调配库选Φ6.0×16的平底库，有效容积为370 m3。则每种原料的实际储量为：

Q?V?r

式中：

Q—物料的储量，tV—调配库容积，m3r—物料堆积密度，t/m3 所以，

Q石灰石?V?r?650?1.5?975tQ砂岩?V?r?370?1.6?592t

Q粉煤灰?V?r?370?0.7?259t1

Q铁粉?V?r?370?1.5?555t （6）各种物料的实际储存期：

QG 式中： T?T—物料的储存期，h

Q—物料的实际储存量，t

G—物料的小时需求量，t/h

所以，

975?3.5h276.759 592T砂岩??19.7h30.033 259T粉煤灰??24.84h10.428 555T铁粉??43.63h12.722 T石灰石?6.2物料的储存与均化

水泥是连续生产的工厂，为了避免由于外部运输的不均衡、设备之间生产能力的不平衡或由于前后段生产工序的工作班制不同等因素造成物料供应的中断或物料滞留堆积的堵塞的现象，保证工厂生产连续均衡进行和水泥均衡出厂，以及满足生产过程中如原、材料、燃料、半成品、成品等质量控制的需要，水泥厂必须设置各种物料储存库（包括各种堆场、堆棚、储库、成品库等）。这些物料的物理性状有浆状、粉状、粒块状等。有些物料具有粘性或高含水率，有些物料具有较高的温度，有些物料在储存的同时还需要进行均化或预均化，在作物料储存设计时必须予以考虑。

某物料的储存量所能满足工厂生产需要的天数，称为该物料的储存期。各种物料储存期的确定，需要考虑到许多因素。物料储存期的长短应适当，过长则会

1

增加基建投资和经营费用。过短将影响生产。确定物料储存期的长短的主要因素如下：

①物料供应点离工厂的远近及运输方式。 ②物料成分波动情况。 ③地区气候的影响程度。 ④均化工艺上的要求。 ⑤质量检验的要求。

4.3.3 生料均化库

连续式均化库是生料从库顶连续进料，经过充气搅拌的同时连续出料，库在中心位置设一个圆柱形混合室，以降低库内卸料压力，消除漏斗流，在混合室周围6－12卸料孔，在混合室与库壁之间有6－12个充气区，卸料时轮流向中心室进料，进入混合室的物料因混合室连续充气而进一步混合，使合格的生料从高位溢流管卸出，多余气体则由排气管排至外环区，并抽至收尘器净化。

连续式均化库工艺流程简单，占地少，布置紧凑，易于实现自动化；基建投资省，耗电较少，操作维修费用低，故本次设计采用连续式均化库。

1

图4-1 连续式均化库示意图

（资料来源：谷瀑环保设备网）

（1）要求的储量

Q?Gh?t?T?380?24?2?18420t

t 式中：G—生料库要求储量，Gh—生料的小时产量，t/d/t

t—生料磨日工作时间，h T—生料储存期，d

（2）库的选型

淮海水泥厂日产3000t熟料选择的连续式均化库规格为Φ9×18m，参考其规格，本次设计选择的均化库为Φ7.0×18m，有效容积为650m3的平底库。 （3）库的数量

n?1

QV?r?2000?3.08个650?1.0

t 式中：Q—生料要求储量，V—均化库的有效容积，m3 r—物料堆积密度，t/m3 取n=4

图4-2 均化后生料的分配

（4）实际储量

Q?n?V?r?4?650?1.0?2600t （5）实际储存期

生料分流器 1﹟ Φ10×24m 2﹟ Φ10×24m 3﹟ Φ10×24m 4﹟ Φ10×24m T?Q2600??1.30天 24Gh24?83七、工艺流程选择设备选型

3.1工艺流程选择

水泥生产的工艺流程，生产车间工艺流程的选择，工艺设备选型与生产车间的工艺布置密切相关。因为工艺布置直接取决于所选定的工艺流程和设备；同时，工艺布置对工艺流程和设备的选择又有很大的影响。 车间设备选型一般步骤如下：

1、确定车间的工作制度，确定设备的年利用率。

1

2、选择主机的型式和规格，根据车间要求的小时产量、进料性质、产品质量要求以及其他技术条件，选择适当型式和规格的主机设备，务必使所选的主机技术先进，管理方便，能适应进料的情况，能生产出质量符合要求的产品。同时，还应考虑设备的来源和保证。

3、标定主机的生产能力，同类型规格的设备，在不同的生产条件下（如物料的易磨性、易烧性、产品质量要求以及具体操作条件等），其产量可以有很大的差异。所以，在确定了主机的型式和规格后，应对主机的小时生产能力进行标定。即根据设计中的具体技术条件，确定设备的小时生产能力。标定设备生产能力的主要依据是：定型设备的技术性能说明；经验公式（理论公式）的推算；与同类型同规格生产设备的实际生产数据对比。 4、计算主机的数量

n?GhGh·l

式中：n——主机台数，

Gh——要求主机小时产量（t/h）， ——主机标定台时产量（t/h）。

Gh·l5、核算主机的年利用率

主机的实际年利用率和每周实际运转小时数，可用公式

???Gh?nGh·l

式中：

??——主机的实际年利用率，

?——预定的主机年利用率。

水泥厂主机年利用率选择参考表3-1

八、结论与建议

水泥厂原料进行预均化,一方面,扩大了原料资源,能够利用矿石夹层,可以

部分采用矿山的覆盖层或废石,从而达到减少剥离量,降低开采成本,延长矿山服务年限,提高资源的综合利用率的目的;另一方面,消除了原料长周期的波动,显

1

著降低原料成分波动的振幅,缩小其标准偏差,满足了生料配料控制要求,为入窑生料质量的稳定性提供了有力的保证。可以看出,原料预均化是水泥厂一个相当重要的工艺环节,但应综合考虑原料自然条件、工艺要求、设备运行、建筑结构、占地面积、粉尘治理等因素的影响,进行技术经济等方面的综合分析与比较,决定是否采用乃至采用哪种方式的原料预均化方案,其选择的基本原则如下: (1)根据原料成分波动的情况来考虑是否需要采用原料预均化,一般来说,原料主要成分波动范围R<5%时,可以认为,原料均匀性良好,不需要采用预均化;当R=5%～10%时,表示原料有一定的波动,可以采用投资低、操作维护方便、均化效果尚可的多库搭配法进行原料预均化;当R>10%时,表示原料波动较大,在没有其它有效的方法可以减小波动的情况下,就应该采用均化效果较佳的原料预均化堆场或断面切取式原料预均化库进行原料预均化。

(2)从工厂规模来看,如果不考虑预配料,1500t/d以下规模的水泥厂可以将占地面积少、均化电耗低、易于除尘、操作管理方便的预均化库作为首选方案;如果考虑预配料,700～1500t/d规模的水泥厂预均化堆场和预均化库两种方案均可采用;不管是否采用预配料,700t/d以下规模的水泥厂原料预均化优选方案是采用断面切取式原料预均化库,而1500t/d以上规模的水泥厂原料预均化优选方案是采用预均化堆场。

(3)原料预均化堆场是采用矩形预均化堆场还是采用圆形预均化堆场应根据具体情况而定,从目前发展趋势来看,圆形预均化堆场可望全面超过矩形预均化堆场,但如果需要考虑扩建因素,则只能采用矩形预均化堆场,不宜采用圆形预均化堆场。

总之,就均化效果而言,预均化堆场和断面切取式预均化库不分上下。而预均化堆场由于适应一定程度的粘性物料,在预配料上独具优势。而断面切取式原料预均化库由于占地面积小,粉尘治理容易,特别适用于中、小型水泥厂的建设和技术改造。但随着规模的扩大和地耐力的下降,断面切取式预均化库在土建费用上大幅度提高,而预均化堆场的优势则愈加明显。采用何种形式的均化设施应进行全面的技术经济分析,从实际出发,确定方案。

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参考文献

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/n5jw.html