完美升级版日产5000吨熟料水泥生产线工艺设计参数毕业论文.docx

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完美升级版日产5000吨熟料水泥生产线工艺设计参数毕业论文

日产5000吨熟料水泥生产线工艺设计-参数

摘要

本次设计的是一条日产5000吨水泥熟料的新型干法水泥生产线。

该生产线主要生产的水泥品种为P.O42.5和P.F32.5水泥，袋散比为：

40%：

60%。

本次设计的主要内容包括：

全厂生产工艺流程设计；熟料矿物组成设计及配料计算；工艺平衡计算（物料平衡、储库平衡、主机平衡）；计算和确定新型回转窑、悬浮预热器、分解炉的型号及规格，以及窑尾气体平衡的计算，同时还编写了全厂工艺流程概述、全厂质量控制表等；最后进行了全厂工艺平面布置的设计。

在本次设计中，采用了一些新的工艺技术，例如：

高效率立式磨和高效选粉机等，特别是采用的TDF型分解炉为喷腾型分解炉，结构简单，外形规整，便于设计布置，为DD型的改进型，是国内制造的新一代分解炉。

本次设计还采用了利用窑尾热废气预热生料以及在窑头窑尾设置余热锅炉进行余热发电的有效方法来降低系统热耗。

关键词：

配料，选型，预热器，分解炉，烧成窑尾

TheDesignofaCementClinkerProductionLineWiththeCapacityof5000TonsPerDay-Parameter3

ABSTRACT

Thetitleofthegraduatingdesignistoconstructacementplantwith5000tonsperdayproductionlinethemainproductionis42.5P.Oand32.5P.F,Bagthanscattered:

40%：

60%。

Themaincontentofthisdesignis:

Selectionofratiosandthecalculatingandofrawmixes;Manufacturingprocessandselectionofthemainmachines;Thephasesofthisdesignistocalculateanddesignpreheatedandpre-claimerandalsothebalancingofthemainmachinesatthesametime,Icomposethesummarizationoftechnologyflowforwhatfactoryandqualitycontrolofthewholefactoryandprospectsofthedesignprojectforgraduationetc;The1aststepofthedesignisthelayoutofthewholeplant.Inthedesign,somenewtechnologiesandtechniquesareintroducedsuchasverticalspindlemollandhighefficiencyclassifiersandacts.

Inthisdesign,adoptsomenewtechnology,forexample:

efficiencyverticalpolishingandefficientclassifier,etc.EspeciallytheTDFtypeofdecomposingfurnacesmokeforspraytypedecompositionfurnace,simpleandneatappearance,easytodesignlayout,DDtypeforimprovedbytianjincementdesigninstitutetransformation,thedomesticmanufacturingofanewgenerationofdecomposingfurnace.Thisdesignhasalsousedtheuseofhotgaspreheatingandendoftherawmaterialinthekilnheadendofthewasteheatboilertowasteheatpowersettheeffectivemethodtoreducetheheatconsumptionsystem.

KEYWORDS:

ratioofrawmaterials，slection，preheater,calciner，Burnintokilntail

目　录

前　言1

第1章工艺设计的指导思想与原则2

1.1总体设计2

1.1.1指导思想2

1.1.2设计原则3

1.1.3厂址选择5

第二章配料计算7

2.1毕业设计原始资料7

2.2设计内容8

2.3配料计算8

2.3.1熟料率值的确定8

2.3.2熟料热耗的确定8

2.3.3用EXCEL计算干生料的配合比8

2.3.4将干料配比折算成湿料配比11

第三章物料平衡13

3.1烧成车间生产能力和工厂能力的计算13

3.1.1窑型和规格的选取13

3.1.2窑的台时产量标定13

3.2原、燃材料消耗定额的计算14

3.2.1生料消耗定额15

3.2.2干石膏消耗定额16

3.2.3干混合材消耗定额16

3.2.4干煤的消耗定额17

3.2.5设计水泥产量17

第4章主机平衡19

主机设备及工作制度20

第五章储库平衡24

5.1储库的设计24

5.2生产工艺流程及特点24

5.2.1生产质量控制网25

5.2.2工艺流程描述26

5.2.3物料储存方式、储存量及储存期30

第六章烧成窑尾工艺计算32

6.1理论料耗32

6.1.1生料料耗33

6.1.2预热器飞灰量33

6.1.3收尘器收入飞灰量33

6.1.4出收尘器的飞灰量33

6.1.5实际料耗33

6.1.6预热器喂料量33

6.2预热器及分解炉工艺计算33

6.2.1准备计算33

6.2.2C5废气量35

6.2.3C4废气量35

6.2.4C3废气量36

6.2.5C2废气量36

6.2.6C1废气量36

第七章烧成窑尾设备选型38

7.1烧成窑尾系统的热工设备简介38

7.1.1预热器39

7.1.2TDF型分解炉39

7.1.3回转窑40

7.2三次风管直径的确定40

7.3分解炉规格的确定40

7.4预热器规格的确定42

7.4.1五级预热器规格的确定42

7.4.2四级预热器规格的确定42

7.4.3三级预热器规格的确定43

7.4.4二级预热器规格的确定43

7.4.5一级预热器规格的确定43

结　论45

谢辞46

参考文献47

外文翻译49

前　言

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，它在教师的指导下，由学生综合运用学过的专业基础理论和实践生产知识，查阅工具书和各种技术资料以达到计算绘图编写说明书等来解决实际技术问题的教学环节，也是从事技术工作的一次技术演习，与先前教学过程相比，具有较强的综合性、实践性和探索性，是学生在校学习的最高阶段。

通过毕业设计，不仅要使学过的知识得以巩固，提高，而且要进一步培养、检查我们的独立思考、独立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长足的提高，最终完成水泥专业技术人员在校的训练。

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器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。

预分解窑与其他窑型相比有其独特的优点：

1．预分解窑生产的熟料单位热耗低，单机生产能力大，并可利用窑尾余热烘干物料，虽电耗略高，但其综合能耗很低。

2．由于原料预均化和生料均化技术的发展，使熟料质量得到了保证，并由于采用新技术措施，并不断改进燃烧系统，增强了新型干法生产对原料的适应性。

3．由于收尘设备及技术发展，使干法厂在环境污染方面有了很大的改善。

4．与产量相同的湿法窑相比,预分解窑的工艺流程简捷、紧凑、设备质量轻、占地面积小、基建投资省等优点。

鉴于以上原因,我这次毕业设计的题目是日产5000吨熟料的预分解窑，以达到熟悉整个工艺流程和整个生产过程，做到学以致用[1]。

第1章工艺设计的指导思想与原则

1.1总体设计

任何工艺都有其特点，这些特点必然会贯穿在整个工厂设计之中。

水泥工业及水泥工厂设计的特点可概括如下：

1.水泥工业需用大量矿物原料（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。

2．产品（水泥）、燃料（煤）等物料运输量大,且价格低,因此必然有良好的交通条件。

3．水泥工业能耗较大，燃料消耗和电耗较多。

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。

4．水泥厂采用的主机多属重型设备，重量大，建筑物荷重也大。

因此，一般要求在工程地质条件良好的场地建厂。

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，且用水无卫生要求。

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。

8．从发展来看，水泥工业逐渐向大型化和自动化的方向发展。

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。

从水泥厂的整个设计来说，工艺专业是主体，它的主要任务是确定工艺流程，进行工艺设备的选型和布置。

但工厂设计是各专业共同完成的一个整体。

因此，工艺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型式和尺寸。

因此，工艺人员只有与其他人员相互配合，共同研究，才能产生较好的设计方案[2]。

1.1.1指导思想

水泥工业及水泥工厂设计有如下几个特点：

1．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。

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。

4．水泥厂采用的主机多属重型设备，重量大，建筑物荷重也大。

因此，一般要求在工程地质条件好的场地建厂。

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。

8．从发展来看，水泥工业逐渐向大型化和自动化的方向发展。

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。

1.1.2设计原则

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。

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50mg/m3。

今后，由于对环保要求越来越高，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”为主的设计方案。

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。

1.1.3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，对于新建项目的厂址选择，必须予以足够的重视。

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1.5～2m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。

我国地震烈度是按12度分级的，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和抗震措施，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[4]。

第2章配料计算

2.1毕业设计原始资料

原、燃材料化学成分如表2-1：

表2-1原、燃、材料化学成分（%）

项目

Loss

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

SO3

R2O

Cl-

∑

石灰石

42.66

1.12

0.31

0.19

53.133

0.57

0.70

0.62

0.01

99.31

砂岩

1.10

83.81

9.67

1.60

0.71

0.36

0.50

1.24

98.99

硫酸渣

5.10

36.56

2.95

49.02

2.24

2.62

0.86

99.35

粉煤灰

4.94

55.85

23.00

7.78

5.07

0.85

1.26

98.75

石膏

40.30

煤灰

50.10

34.10

5.00

7.40

1.30

1.21

99.11

煤的工业分析如表2-2：

表2-2煤的工业分析

工业分析（%）

发热量Qnet.ar

KJ/Kg

Mar

Car

Aar

Var

1.00

48.80

22.00

28.01

23700.

收到基水分：

石灰石1.00%、砂岩0.60%、硫酸渣2.50%、石膏5.00%

其它：

1．年平均气温15℃

2．当地气压752mmHg

3．地下水位-11m

4．主导风向西北

5．水泥品种：

P.F32.550%P.O42.550%

6．袋散比：

40%：

60%

2.2设计内容

设计题目为：

日产5000吨熟料水泥生产线工艺设计-参数3，重点车间：

烧成窑尾系统的工艺设计。

2.3配料计算

2.3.1熟料率值的确定

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。

生产P.042.5P.F32.5号硅酸盐水泥熟料。

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=1.4～1.8。

故根据生产实践和设计工艺条件确定熟料的率值：

KH=0.90±0.02SM=2.55±0.1IM=1.6±0.1

2.3.2熟料热耗的确定

随着新型干法水泥煅烧技术的不断提高，使得熟料的热耗不断降低，参考以下新型干法水泥厂的熟料热耗：

表2-3一些水泥厂熟料热耗

厂名

达州

广元

重庆

铜陵

料耗（KJ/kg熟料）

3222.85

3086.75

2970

3078

单位熟料热耗依国内新型干法厂现状，熟料热耗取3000kJ/kg熟料。

2.3.3用EXCEL计算干生料的配合比

为了获得较高的熟料强度，良好的物料易烧性以及易于控制生产，选择适宜的三率值是非常必要的。

由于其牵涉到非线性方程的求解，用手工计算需反复试凑，难以达到结果最优，而各种简化计算方法不容易掌握，采用办公软件EXCEL做配料计算，可直接通过表格计算求解，几秒钟就可算得最优解，操作简便，结果准确，本设计参考《用办公软件做配料计算》（南京化工大学材料学院简淼夫，张薇《水泥》200110）等资料采用这种方法进行计算[5]。

1．在Excel表中输入数据

在Excel表中输入上述数据,本设计为四组份配料，因此可以控制三个率值：

KH、SM、IM。

2．假设原料配比

在Excel表中填入假设的各原料配比，可以将初始配比设为石灰石20、砂岩20、硫酸渣20,最后砂岩一项应填上“＝100-（鼠标点）石灰石配比的单元格-页岩配比的单元格-铁矿配比的单元格”，再敲回车键，这样才能保证配比之和为100。

3．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。

生料化学成分=各原料化学成分与其配比的乘积之和。

方法是：

在生料化学成分对应的Loss单元格中输入“=sumproduct（B5:

B8,$I5:

$I8）/100”回车。

其中B5:

B8为各原料Loss含量所在的单元格，$I5:

$I8为各原料配比所在的单元格。

生料的其他化学成分可以通过对生料Loss单元格的拖拉来获得。

方法是点击生料Loss单元格,将鼠标移到该单元格的右下角，将光标变为黑十字时，按下鼠标左键，向右拖拉至生料成分对应的SO3单元格H9,松开鼠标左键即可。

4．计算灼烧基生料成分

水泥生料在煅烧后，原料中的Loss就没有了，因此为了计算熟料成分，就必须计算生料去除Loss后的化学成分，即灼烧基生料成分。

生料灼烧基成分=原生料成分/（1-Loss/100）。

方法是：

在Excel表中相应灼烧生料SiO2的单元格中C10输入“=C9/（1-$B