日产2500吨水泥熟料干法水泥厂设计.docx

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日产2500吨水泥熟料干法水泥厂设计

《新型干法水泥熟料

生产线工艺流程设计》

课程设计任务书

安徽建筑大学材料与化学工程学院

二O一三年十二月

一、课程设计的目的和要求

课程设计的目的在于培养学生运用所学理论知识的能力，使学生更加系统而又熟练地掌握水泥厂工艺流程，同时锻炼和提高学生制图、查阅文献资料、编写说明书等技能，使学生具有一定的发现问题、分析问题、解决一般问题以及具有完成水泥厂工艺流程设计的能力，为下学期毕业设计及今后的工作打下基础。

要求学生掌握水泥厂配料计算、物料平衡计算及水泥厂工艺流程设计的原理、步骤和方法；通过设计图纸和说明书能对所设计的内容进行阐述与论证。

通过设计，树立尊重科学和勇于实践的科学态度，鼓励采用新技术、新工艺、发扬创新精神，同时又应遵循工艺设计规范，实事求是，严谨塌实，使设计体现技术先进可靠、经济合理的原则。

设计说明书和图纸应做到设计准确、制图正确、字体端正、图面整洁，并能独立完成设计任务。

二、设计任务

日产2500吨新型干法水泥熟料生产线工艺流程设计

1.设计范围

从原燃料进厂、石灰石破碎起至熟料散装出厂为止的熟料生产线工艺流程设计。

2.基本条件和数据

基本条件1：

1）采用窑外分解窑生产熟料；

2）物料参数见表1-1～1-3；

3）要求熟料三个率值：

KH=0.89±0.01、SM=2.60±0.10、IM=1.60±0.10；

4）单位熟料热耗：

3178kJ/kg；

5）生产损失：

生料按1%计算，其它按3%计算。

表1－1原燃料化学成分（%）

名称

烧失量

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

其它

Σ

石灰石

41.82

3.08

0.67

0.46

52.54

0.68

0.75

100.00

粘土

5.04

69.98

14.05

5.92

0.47

0.97

3.57

100.00

铁粉

4.15

16.06

4.18

59.74

8.48

2.43

4.96

100.00

煤灰

52.47

29.67

5.04

6.34

1.84

4.64

100.00

表1－2进厂原燃料水分及粒度

物料名称

石灰石

粘土

铁粉

原煤

水分（%）

1

15

3

8

粒度（mm）

≤600

≤40

≤10

≤100

表1－3煤的工业分析

挥发分

固定碳

灰分

热值

25.92%

45.92%

26.28%

22920kJ/kg

三、要求完成的主要任务

1、设计计算说明书应包括以下内容：

设计的目的和意义；干法水泥生产技术综述、场址选择（可结合有关信息做一定假设）、配料计算、物料平衡计算（编制物料平衡表）、设计方案的选择、主机设备的选型计算（有关性能指标一览表）、。

总平面布置图和全厂工艺流程图的说明、设计评述、参考资料。

2、画出有全厂的总平面布置图和工艺流程图（A0图纸1张，A1图纸1～2张）。

四、课程设计进度安排

序号

阶段内容

所需时间

1

设计基础训练

2天

2

设计计算

3天

3

设计图纸绘制　

6天

4

编制说明书、答辩

3天

合计

2周

五、课程设计评分标准

评定项目

评分成绩

1．设计目的明确，选址合理、（10分）

2．设计方案正确，具有可行性、创新性（15分）

3．设计过程及结果（30分）

4．态度认真、学习刻苦、遵守纪律（10分）

5．设计报告的规范化、参考文献充分（不少于5篇）（10分）

6．答辩（25分）

总分

100

六、参考资料

1．《水泥工艺学》，沈威编，武汉工业大学出版社，1991年

2．《新型干法水泥技术》，刘志江主编，中国建材工业出版社，2005年

3．《水泥厂工艺设计概论》，金容容主编，武汉理工大学出版社，2000年

4．《水泥厂工艺设计手册》，严生主编，中国建材工业出版社，2007年

5．《水泥生产工艺计算手册》，王君伟主编，中国建材工业出版社，2001年

6．《粉磨工艺与设备，王仲春主编，化学工业出版社，2005年

1.设计任务

日产2500吨熟料水泥厂设计

2.确定率值

烧失量

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

其他

Σ

比例

石灰石

41.82

3.08

0.67

0.46

52.54

0.68

0.75

100.00

83.02

粘土

5.04

69.98

14.05

5.92

0.47

0.97

3.57

100.00

15.63

铁粉

4.15

16.06

4.18

59.74

8.48

2.43

4.96

100.00

1.35

生料

35.564

13.711

2.809

2.111

43.809

0.749

0.000

0.00

灼烧生料

21.279

4.359

3.276

67.988

1.162

0.000

0.00

96.36

煤成分

0.000

52.470

29.670

5.040

6.340

1.840

4.640

100.00

3.64

熟料

22.415

5.281

3.340

65.742

1.187

0.169

熟料热耗（KJ/Kg）

3178

煤热值（KJ/Kg）

22920

煤灰分%

26.28

熟料率值

目标

计算

熟料KH

0.89

0.89

熟料SM

2.6

2.6

熟料IM

1.6

1.58

综上所述，最终率值的确定如下：

KH=0.89，SM=2.60，IM=1.58。

3.计算煤灰掺入量

煤的工业分析

挥发分

固定碳

灰分

热值

25.92%

45.92%

26.28%

22920kJ/kg

4.烧成车间生产能力和工厂生产能力的计算

4.1.窑的选型及标定

制造商

窑规格（m×m）

窑产量（t/d）

宇部兴产

φ4×75

2600

资料来源（《新型干法水泥厂设备选用使用手册》

）

4.2.窑的年利用率

η=300/365=0.82

4.3.确定窑的台数：

n=

=0.96，故窑的台数取1台。

烧成系统的生产能力

熟料小时产量：

Qh=n×Qh.lt/h=1×108.33=108.33t/h

熟料日产量：

Qd=24Qht/d=24×108.33=2600t/d

熟料年产量：

Qw=300×Qht/y=300×2600=780000t/y

工厂的生产能力

水泥时产量：

Gh=Qh×（100-p）/（100-d-e）=108.33×（100-3）/100=105.08t/h

水泥日产量：

Gd=24Ght/d=24×105.08=2521.92t/d

水泥年产量：

Qy=300×Ght/y=300×2521.92=756576.72t/y

4.4.原、燃材料消耗定额的确定

理论料耗

式中G-----煤粉掺入量%

L------生料烧失量%

-----生料的生产损失

干基实际消耗定额

实际料耗定额=（实际料耗K×百分比）/（1-生产损失）

干基石灰石（1.5105

83.02%）/（1-3%）=1.2928kg/kg熟料

干基粘土（1.5105

15.63%）/（1-3%）=0.2434kg/kg熟料

干基铁粉（1.5105

1.35%）/（1-3%）=0.0210kg/kg熟料

湿基实际消耗定额

湿基石灰石=干基石灰石/（1-石灰石含水率）=1.2928/（1-1%）=1.3059kg湿基石灰石/kg熟料

湿基粘土=干基粘土/（1-粘土含水率）=0.2423/（1-15%）=0.2851kg湿基粘土/kg熟料

湿基铁粉=干基铁粉/（1-铁粉含水率）=0.0210/（1-3%）=0.0216kg湿基铁粉/kg熟料

湿基煤粉=干基煤粉/（1-煤粉含水率）=0.1430/（1-8%）=0.1554kg湿基煤粉/kg熟料

4.5.物料平衡表

物

料

名

称

配

合

比

%

含

水

率

%

生

产

损

失

%

消耗定额

（t/t熟料）

总物料（t）

干

基

湿

基

干基物料

湿基物料

时

日

年

时

日

年

石

灰

石

83.02

1

3

1.2928

1.3059

134.4512

3232

969600

135.8136

3264.75

979425

粘

土

15.63

15

3

0.2434

0.2851

25.3136

608.5

182550

29.6504

712.75

213825

铁

粉

1.35

3

3

0.0210

0.0216

2.184

52.5

15750

2.2464

54

16200

煤

灰

3.64

8

3

0.1430

0.1554

14.875

357.5

107250

16.1304

387.75

116325

生

料

19

1

1.5105

1.8648

157.092

3776.25

1132875

193.941

4662.037

1398611.111

熟

料

108.33

2600

780000

水泥

3

105.08

2521.92

756576.72

5.主机设备选型

表5-1水泥厂最大入磨物料的粒度

物料种类

石灰石

粘土

熟料

石膏

混合材

煤

最大粒度

＜25

＜50

＜30

＜50

＜30

＜30

（资料来源：

新型干法水泥技术与设备

）

（《水泥厂工艺设计概论》

）

5.1.石灰石破碎设备选型

（1）确定破碎车间的工作制度

石灰石破碎车间采用2班制，每班工作7小时，6日/周，每年工作300天。

（2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率：

式中：

——每年工作日数，

——每日工作班数，

——每班主机运转小时数。

（3）主机要求小时产量：

t/h

式中

----破碎机产量，t/h

-----原料/熟料的比率

----窑每周工作时间，h

-----破碎机每周工作时间，h

f------原料含水率，%

规格

最大进料粒度（mm）

生产能力（t/h）

出料粒度（mm）

PPC1616

≤700

160~240

≤25

（《新型干法水泥厂设备选用使用手册》

）

主机产量标定：

240t/h

选1台

式中：

n——主机台数；

GH——要求主机小时产量t/h；

Gh,1——主机标定台时产量t/h。

6.物料的粉磨系统

6.1生料磨

（1）确定粉磨车间的工作制度：

22h/日，154h/周，工作43周

（2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率：

（3）主机要求小时产量：

（t/h）

（4）设备的选型：

型号

产量（t/h）

MPS3150立磨

150

（资料来源《新型干法水泥生产技术与设备》

）

（5）计算主机的数量

选1台。

式中：

n——主机台数；

GH——要求主机小时产量t/h；

Gh,1——主机标定台时产量t/h。

（6）核算主机的年利用率

6.2煤磨

（1）确定煤粉制备车间的工作制度：

22h/日，154h/周，工作43周

（2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率

（3）主机要求小时产量：

（t/h）

（4）设备的选型：

规格

生产能力（t/h）

磨辊直径（mm）

磨盘工作直径（mm）

MP1410

24

1019

1400

（《新型干法水泥厂设备选型使用手册》

）

（5）生产能力的标定：

结合上述资料，标定该机的台时产量为24t/h。

（6）计算主机的数量

，故选取1台。

式中：

——主机台数，

——要求主机小时产量（t/h），

——主机标定台时产量（t/h）。

（7）核算主机的年利用率

式中：

——主机的实际年利用率，

——预定的主机年利用率。

7.熟料烧成系统

表7-1Φ4.0×75①回转窑配套设备

规模t/d

2500

回转窑

Φ4×75

预热器②

C1

2×φ5050×4030

C2

2×φ5510×4100

C3

2×φ5510×4100

C4

2×φ5510×6470

C5

2×φ6060×6910

（资料来源《新型干法水泥厂设备选型手册》①

，②

）

8.冷却机选型

（1）确定工作制度：

采用一班制，每班工作8小时，每年工作321天。

（2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率：

式中：

——每年工作日数，

——每日工作班数，

——每班主机运转小时数。

（3）主机要求小时产量：

t/h

日产量为

选择合肥院HCFC型篦式冷却机

型号

H1067

产量（t/h）

额定

2500

最大

2750

段数

2

有效面积（

）

63

面积产量

39.7-45

出料粒度（mm）

≤25

进料温度（℃）

1371

出料温度（℃）

65+环境温度

传动模式

机械传动

（《新型干法水泥厂设备选型使用手册》

）

（5）生产能力的标定：

标定该机的台时产量为2500t/d,则小时产量为:

t/h

（6）计算主机的数量

故先1台冷却机.

（7）核算主机的年利用率

式中

——主机的实际年利用率

——预定的主机年利用率

主机平衡表

主机名称

主机型号规格

主机产量

（t/h）

主机台数

要求产量（t/h）

主机生产能力（t/h）

主机工作制度，实际年利用率

石灰石破碎机

PPC1616

240

1

221

240

0.48

生料磨

MPS3150立磨

150

1

105.08

150

0.58

煤磨

MP1410

24

1

17.625

24

0.59

冷却机

H1067

104.17

1

101.18

104.17

0.906

回转窑

Φ4×75

108.33

1

165.74

108.33

0.82

9.物料的储存和均化

表9-1水泥厂各种物料的最低储存期（d）

物料名称

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

石灰石

5

15

石膏

30

20

粘土

10

7

生料粉（浆）

2

4

燃料

10

10

熟料

5

7

混合材料

10

10

水泥

7

7

铁粉

10

20

（资料来源：

《新型干法水泥技术与设备》

）

表9-2须用物料的密度和休止角

物料名称

密度（t/m3）

休止角

物料名称

密度（t/m3）

休止角

生产用含水15%的粘土

2.0

25

铁矿石（粉）

1.5

35

煤

0.9

27

300mm以下的二水石膏

1.4

40

粉磨后生料粉

1.0

35

回转窑熟料

1.45

33

粉磨后硅酸盐水泥

1.1

33

存放库内硅酸盐水泥

1.45

30

（资料来源：

《水泥厂工艺设计概论》

）

9.1石灰石堆场

1）物料储存期的确定：

各种物料储存期的确定，需要考虑到许多因素。

但因为石灰石是自备矿山，所以适当选择储存期数为5天

2）储存量

Q=日需要量×储存期=3264.75×5=16323.75（t）

3）参考淮北相山水泥厂选用φ80的堆场，其石灰石预均化堆场储存期为20000t

4）库的数量：

，选1堆

5）实际储存天数=20000×1/3264.75=6.13d

9.2粘土堆场

日消耗粘土量：

G1=712.75t/d.

预设粘土的储存期：

10d，

粘土的储存量：

Q=712.75×10=7125.5t

L=

根据厂区面积，总平面图布置，选B=30m，H=7m，则料堆的底边长度：

L=

=

=44m

取L=45m，则

=

=7344.34t

粘土露天堆场的实际储存期=

堆场规格：

9.3原煤堆场

1）储存量

Q=日需要量×储存期=387.75×5=1938.75（t）

2）占地面积

取L=50m，则占地面积A=50×20=1000（m2）

3）实际储量

4）实际储期

9.4铁粉堆棚

1）储存量

Q=日需要量×储存期=54×8=432（t）

2）占地面积

取L=14m，则占地面积A=14×15=210（m2）

3）实际储量

4）实际储期

储库一览表

储库名称

规格

数量

库容量

预设储存期（d）

实际储存期（d）

单个（t）

总共（t）

石灰石预均化堆场

φ80的堆场

1

20000

20000

5

6.13

煤预均化堆场

1

1986.66

1986.66

5

5.1

铁粉堆棚

1

531.79

531.79

8

9.8

粘土堆棚

1

7344.34

7344.34

10

10.3

第I条5结论

第II条6谢辞

本次课程设计为期二周，在这二周日里，我们进行了材料准备、知识点查询、配料计算、物料平衡计算、主机平衡计算、储库堆场计算、全厂及车间工艺流程的选择、绘制全厂流程图、课程设计书及草图的修改等工作。

最后在规定的时间里，成功的完成了这次课程设计。

参考资料

《水泥厂工艺设计概论》金容容主编

《新型干法水泥厂工艺设计手册》严生常捷程麟主编

《新型干法水泥生产技术与设备》李海涛主编

《新型干法水泥厂设备选型使用手册》熊会思熊然主编