1、年产70万吨普通硅酸盐水泥的工艺设计1.设计任务书1.1设计题目：题目：年产70万吨普通硅酸盐水泥地工艺设计任务：KH=0.89 SM=2.4 IM=1.9熟料热耗q=3350kj/kg1.2设计内容：重点设计部分：水泥配料计算、物料平衡计算、主机平衡计算1.3生产地产品与规格：序号产品名称年产量（万吨）1年产普通硅酸盐水泥70万1.4原始资料（一）预分解窑系统资料 1、 原料地原始资料 烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2ONa2OH2O石灰石48.131.950.850.4547.320.301粘土4.2565.8215.145.925.160.970.621.120.
2、85铁粉1.4039.272.2648.573.461.543.5煤灰58.6225.389.053.131.582.242、各种物料损失均按3%计算.3、熟料标号50 4、普通硅酸盐水泥，选择合适地石膏掺入量3%和混合材8%掺入量，水泥生产损失P可取35%.（二）烘干机系统资料 1、煤初水分3%，；粘土初水分6%；矿渣初水分8%.应用基水分均为0.2%.2、热源为热风炉产生地热空气或冷却机地回收热空气.3、燃料煤地原始资料煤元素分析结果：收到基（ar）：进行煤质分析化验时，煤样所处地状态为收到该批煤所处地状态.A为灰分；M为水分.成分CarHarNarOarSarAarMar含量70.25.
3、317.20.314.81.2附：1、水泥厂除检修外生产天数：330天.2、 水泥厂主机年利用率可参考文献合适选取.1.5要求完成地主要任务1. 配料计算2. 物料衡算3. 主要设备选型4. 参考文献2. 工艺设计2.1原料配比过程2.1.1煤灰参入量计算查阅参考资料12932页，选取单位熟料耗热q为3350kJ/kg-熟料.2.1.2燃料煤地原始资料煤元素分析结果：【收到基（ar）：进行煤质分析化验时，煤样所处地状态为收到该批煤所处地状态.A为灰分；M为水分.】表1煤中元素地百分比CarHarNarOarSarAarMar70.25.31.07.20.314.81.2将燃料ar基转换为ad基
4、换算系数为100/（100-Mar）=1.002Had= Har0.988=5.31.002=5.311Nad= Nar0.988=1.01.002=1.002Oad= Oar0.988=7.21.002=7.214Sad= Sar0.988=0.31.002=0.3006Aad= Aar0.988=14.81.002=14.829Mad= Mar0.988=1.21.002=1.2024查阅参考资料264页，根据设计任务书中给出地元素分析结果计算地：Qnet,ad=339Cad+1030Had-109（Oad-Sad）-25Mad =33969.358+10305.311-109(7.214
5、-0.3006)-251.2024=28532.63（kJ/kg）计算煤灰掺入量 GA=qAys/Qy100=（335014.829）/(28532.63100)=1.741%煤灰沉落率S取100 2.1.3累加试凑法计算原料配合比表2原料地原始资料成分原料烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2ONa2OH2O石灰石48.131.950.850.4547.320.31粘土4.2565.8215.145.925.160.970.621.120.85铁粉1.439.272.2648.573.461.543.5煤灰58.6225.389.053.131.582.24据参考文献217
6、4页，表10.2预设KH=0.89 SM=2.4 IM=1.9 =98.5%Fe2O3=/(2.8KH+1)(IM+1)SM+2.65IM+1.35=98.5%/(2.80.89+1)(1.9+1)2.4+2.651.9+1.35=3.21%Al2O3=IMFe2O3=1.93.21%=6.10%SiO2=SM(Al2O3 + Fe2O3)=2.4(6.10%+3.21%)=22.34%CaO=-( Al2O3 + SiO2 + Fe2O3)=98.5%-(6.10%+22.34%+3.21%)=66.85%考虑物料损失3%计算得原料与煤灰地化学成分，如下表表原料与煤灰地化学成分%烧失量SiO
7、2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2OH2O石灰石49.6192.0010.8760.46448.7840.3091.031粘土4.38167.85615.6086.1035.3200.9990.6391.1550.876铁粉1.44340.4842.33050.0723.5671.5873.605煤灰60.43326.1569.3303.2271.62723.072以100Kg熟料为基准，如下表表累计试凑过程计算步骤SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2OH2O合计备注设计熟料成分22.346.103.2166.8598.5煤灰(1.741)1.060.460.160.0
8、60.03石灰石(+135.73)2.761.200.6466.910.421.41(66.85-0.006)0.487=137.15粘土（+28.24）18.544.261.671.450.270.170.320.24(22.34-1.06-2.76)0.678=27.32铁粉（+2.31）0.600.030.740.050.020.05(3.21-0.162-0.64-1.67)0.5=1.48累计熟料成分22.965.953.2168.470.740.170.321.70103.52KH=0.89，SM=2.51，IM=1.85粘土（-0.2）0.080.240.080.080.0160
9、.0080.0160.016KH=0.89，SM=2.43IM=1.88累计熟料成分21.235.703.0368.480.7380.160.301.63101.262注：SM= SiO2/( Al2O3 + Fe2O3)IM= Al2O3/ Fe2O3CaO=-( Al2O3 + SiO2 + Fe2O3)Fe2O3=/(2.8KH+1)(IM+1)SM+2.65IM+1.352.2物料平衡计算2.2.1烧成车间生产能力和工厂生产能力地计算1年平衡法（1）要求地熟料地年产量：Qy=Gy式中Qy要求地熟料年产量（t熟料/年） Gy工厂规模（t水泥/年） d水泥中石膏掺入量（） e水泥中混合材地
10、掺入量（） P水泥地生产损失（），可取为3570万吨普通硅酸盐水泥，石膏掺入量为3，混合材地参入量为8.水泥地生产损失取为4.70万吨普通硅酸盐水泥熟料量为700000（1-0.03-0.08）=623000吨水泥厂每年除去检修地日子生产水泥地天数为330天日产熟料量为623000/330=1888t/dQy=Gy=（100-3-8）700000/（100-4）=648958（t熟料/年）（2）窑地台数：n=式中n窑地台数Qy要求地熟料年产量（t熟料/年）Qh,l所选窑地标定台时产量（t /台h）窑地年利用率，以小时表示.不同窑地年利用率可参考下列数值：湿法窑0.90；传统干法窑0.85；机立
11、窑0.80.85；悬浮预热器窑、预分解窑0.85；7920全年除去检修日子外窑工作地小时数，全年地工作日为330天.参数工程方案生产能力操作转速r/min停留时间min物料负荷率窑内物料量t物料运动功耗KWh/h单位熟料物料耗功KWh/t计算窑衬厚mm单位有效容积产量t/m3D计算简式t/dt/h4.064m斜度:4.0L/D=16235097.64.219.36.442.4206.21.552004.92n=648958/(79200.8597.9)=0.98（3）烧成系统地生产能力可按下列各各式计算：熟料小时产量： =197.9=97.9 (t /h)熟料日产量： =2497.9=2349
12、.9(t /d)熟料年产量： =79200.8597.9=659062.8 (t/y)（4）工厂地生产能力可按下列各式由烧成车间地生产能力求得：水泥小时产量： =（100-4）97.9/ (100-3-8)=105.6(t /h)水泥日产量： =24105.6=2534.4(t /d)水泥年产量： =79200.85105.6=710899.2(t/y)2. 原、燃材料消耗定额地计算（1）、材料消耗定额考虑煤灰掺入时，1t熟料地干生料理论消耗量式中K干干生料理论消耗量（t/t熟料）I干生料地烧失量（%）S煤灰掺入量，以熟料百分数表示（%）单位熟料耗煤量为myr=1.19 kg/kg-熟料S=
13、GAmyr=1.7411.191000/84.03=20.7%（t/t熟料）I=49.57135.73+4.378(28.24-0.2)+1.4422.31 /1.741+135.73(1-0.0103)+(28.24-0.2)(1-0.00876)+2.31(1-0.03608)=41.14%（t/t熟料）考虑煤灰掺入时，1t熟料地干生料理论消耗定额：（t/t熟料）考虑生产损失时，1t熟料地干生料理论消耗定额（t/t熟料）式中K生干生料消耗定额（t/t熟料） P生生料地生产损失（%），一般3%5%各种干原料消耗定额式中K原某种干原料地消耗定额（t/t熟料） x干生料中该原料地配合比名称石灰石
14、粘土铁粉煤灰干生料中该原料地配合比（%）82.6715.500.771.05干原料地消耗定额1.170.220.010.015（2）干石膏消耗定额（t/t熟料）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、混合材地掺入量（%）.（3）干混合材消耗定额（t/t熟料）式中Ke干混合材消耗定额（t/t熟料）（4）烧成用干煤消耗定额单位熟料耗热q为3350kJ/kg-熟料，煤地Qnet,ad=28532.63（kJ/kg）式中烧成用干煤消耗定额（t/t熟料） q熟料烧成热耗（kJ/kg熟料） QgDW干煤低位热值（kJ/kg干煤） Pf煤地生产损失（%），一般取3%.（5）烘干用干煤
15、地消耗定额式中Kf烘干某种湿物料用干煤消耗定额（t/t熟料） M湿需烘干地湿物料量，用年平衡法时以t/a表示. Q烧烧成系统生产能力，用年平衡法时以熟料年产量表示.1、2分别表示烘干前、后物料地含水量（%）q烘蒸发1kg水分地消耗量（kJ/kg水分），可参考烘干机经验数据，而准确地数据应通过具体烘干机地热工计算求得.蒸发1千克水地耗煤量q=lI2/HQyDW=2.561940/0.8520700=0.28kgkg水1 干粘土用干煤地消耗定额M粘=25.72Q烧100=0.2572(6-0.2)0.28100/(100-0.2)2813.263(100-4) =0.00000155（t/t熟料）
16、烘干矿渣用干煤地消耗定额M矿=0.0821220107.68=100048.83 (t/y)=0.000000482（t/t熟料）烘干煤用干煤地消耗定额M煤= myrQ烧（t/t熟料）烘干石膏用干煤地消耗定额（t/t熟料）上述各种干物料消耗定额换算为含天然水分地湿物料消耗定额时，可用下式计算：式中K湿，K干分别表示湿物料、干物料消耗定额（kJ/kg熟料）1该湿物料地天然水分（%）.3.、原料、燃料、材料需要量地计算和物料平衡表地编制 将各种物料消耗定额乘以烧成系统生产能力，可求出各种物料地需要量.例如，将湿石灰石消耗定额乘以熟料周产量，便得出石灰石每周需要量；乘以熟料年产量，便得出湿石灰石每年
17、需要量. 将计算结果汇总成物料平衡表，其格式见表3-2表3-2 水泥厂物料平衡表物料名称天然水分生产损失消耗定额（t/t熟料）物料平衡备注干料含天然水分料干料含天然水分料hdahda123456789101112石灰石13.9854.291.171.13114.52749.032907180.56115.5122772.528914934.24粘土2.4611.220.230.2321.53516.912170580.9621.538516.912170580.96铁粉0.820.920.010.020.97923.4967753.680.97923.4967753.68生料17.2767.1
18、31.391.40137.063289.441085515.2138.0393312.6361093268.9石膏0.040.00160.040.043.379.2261363.379.226136混合材0.000610.0000240.100.118.8211.2696969.78234.7277457.6熟料0.0020.0411.00297.92349.9659062.898.102354.4776952水泥0.0430.0421.141.1521102640871200111.182668.32880545.6烧成用煤0.000360.000480.010.011.66740.0081
19、3202.641.66740.00813202.64烘干用煤0.0000180.0000240.00060.00060.12.47920.12.4792燃煤合计0.000380.00050.0110.0111.76742.40813992.641.76742.40873994.64注：1、采用年平衡法，可不列第8栏和第12栏；采用周平衡法，可不列第9栏和第13栏.2、备注中可列出：生料组分、物料配合比、生熟料消耗定额、烧成热耗和烘干热耗、煤地热值等.2.3主机平衡计算2.3.1年平衡法计算步骤：根据车间工作制度，选取主机地年利用率，并根据物料年平衡量，求出该主机要求地小时产量.式中GH主机要求
20、小时产量（t/h）。 Gy物料年平衡量（t/年） 预定地主机年利用率（以小数表示）预定地主机年利用率可根据车间工作制度和主机运转时间用下式求出：或式中K0每年工作周数（周/年） K1每周工作日数（日/周） K2每日工作班数（班/日） K3每班主机运转小时数（小时/班） K 每年工作日数（日/年）水泥厂主机年利用率可参考文献6第43页表3-4主机要求生产能力平衡表主机名称主机年利用率以小数表示年平衡量（t/年）要求主机小时产量（t/h）石灰石破碎机0.48914934.24240.67生料磨0.751093268.9184.05悬浮预热器0.85776952115.4回转窑0.877769521
21、12.8煤磨0.7213994.642.45回转烘干机0.72871200152.8篦式冷却机0.88776952111.48包装机0.77880545.6144.42.4水泥厂工艺设备地选型2.4.1回转窑1回转窑规格地计算 在综合考虑了工厂规模、产品种类、原燃料情况及其它条件，确定了生产方法和窑地类型后，根据所选窑地规格，标定窑地产量，然后根据熟料要求小时产量，确定窑地台数. 标定回转窑产量时，可参考设备说明和用下式计算地结果： D =(G/Ky)0.303式中 G回转窑地产量(吨小时)；G=2136/24=89t/h D回转窑地筒体直径(M) L回转窑地有效长度(M)； Ky经验系数，可
22、参考下列数值： 预分解窑 0.941 取Ky =1 根据参考文献可知日产2136吨地回转窑地L/D可选为15.4， 解得：D=4.3m L=64m根据手册可查得下表：表7回转窑工艺参数参数工程方案生产能力操作转速r/min停留时间min物料负荷率窑内物料量t物料运动功耗KWh/h单位熟料物料耗功KWh/t计算窑衬厚mm单位有效容积产量t/m3D计算简式t/dt/h4.060m斜度：3.53200133.342.831.26.945.1139.61.682003.28根据文献CKP地预粉磨节能机理可知下表NSP窑各带及全窑长径比L/D窑型分解带放热反应带烧成带冷却带L/DNSP窑0.54280.
23、51115L冷却带=0.5 D=4.30.5=15mL烧成带=8D=84.3=34.4mL过渡带=L- L冷却带- L烧成带=60-2.15-34.4=23.55 m回转窑地转速、斜率及功率地计算D=3.94m时 =150mm Di= D-2=4.3-20.18=3.94m N0=K Di2.5n L （kw）K系数 K=0.0450.048Di回转窑地内径(m).L回转窑地有效长度(m)；n窑地转速n=3.9r/min 斜度=3.5 K=0.047 解得：N0=361.5 kw2.4.2旋风式预热器旋风式预热器一般采用四级.但当生料中碱、氯、硫含量超过一定限度后，也有采用一级或二级地；或者增
24、设旁路系统，使部分窑尾废气不经旋风预热器而排出(先经冷却和净化后排入大气).1旋风筒规格地计算 (1)旋风筒直径以直筒部分横截面计算风速和通过旋风筒地风量来确定，可按下式计算D=(4396670/3600)/(3.144)0.5=5.92m式中 D旋风筒地直径(m)； Q通过旋风筒地风量(m3s)； 旋风筒计算截面风速(ms). 目前，国内处旋风筒截面风速大都采用3.54.0m/s.旋风筒进出口风速以及旋风筒进出管道内地风速一般在1820ms左右，据此也可以确定进出口面积及管道直径.（2）旋风筒各部分地尺寸可以根据旋风筒直径来确定，表4-10举例列出旋风筒各部分尺寸与旋风筒直径地关系.表9旋风
25、筒几何尺寸与旋风筒直径D地比值旋风筒几何尺寸比值方案 级 级d1d2bch1h2e0.400.150.340.431.920.800.350.400.150.400.400.730.870.086表10各级旋风筒地参数 级数参数一级旋风筒二级旋风筒三级旋风筒四级旋风筒d12.392.392.392.39d20.790.790.790.79b2.012.012.012.01c2.552.372.372.37h111.374.324.324.32h24.745.155.155.15e2.070.510.510.511)旋风筒进风口横截面积F=V/1(m2)V-进旋风筒地风量(m3s)1-旋风筒地进口风速m/s,一般在1520m/s地范围为宜F=110/18=6.12 (m2)2)进料口旋风筒之间联接管道地尺寸d=（4 Q /2）0.5 一般来说2一般在1020m/s地范围,多数工厂取15m/sd=（4 Q /2）0.5=3.06m2.4.3分解炉
