1、年产100万吨水泥粉磨站工艺初步设计李炜毕业设计（论文）题 目 100万吨/年水泥粉磨站工艺初步设计 学 院 材料科学与工程学院专业班级 学生姓名 指导教师 成 绩 2015 年 6 月 10 日摘要 本次设计的题目是年产100万吨水泥粉磨站工艺初步设计，本次设计主要生产P.O42.5、P.O52.5普通硅酸盐水泥。本次设计主要包括水泥粉磨工艺流程的选择及确定、工艺平衡计算、设备选型及计算、工艺参数的确定、全厂平面布置、车间工艺布置的设计、产品质量检验、环境保护及成品成本核算等。本次设计采用辊压机联合粉磨工艺，其中辊压机与打散分级机，球磨机与选粉机分别构成闭路系统。该工艺具有优质、高产、低能耗
2、的综合优势。此外为了保证工艺设备可靠运行、保证产品质量，本设计采用技术先进、性能可靠的计算机集散中央控制系统对整个生产线集中监视、操作。本设计技术先进、经济合理、生产可靠。关键词：水泥；联合粉磨；水泥粉磨站Abstract窗体顶端窗体底端 This topic is a bout the designed of cement grinding station with an annul output of 100 thousand tons .The main products are ordinary portland cement of P.O42.5, P.O52.5.This desi
3、gn mainly includes the choice and confirming of cement grinding process, the calculation of the process balance , the selection of equipment and calculation, the determination of process parameters, the layout of the whole plant, the design of workshop process layout, the inspection of product quali
4、ty, environmental protection and cost accounting efc. This design adopts the joint grinding process of the roller. The roller mill and breaking grade, the ball mill and the separator from a closed-circuit system. This process has high-quality, high yield, low-power advantages of the integrated. Besi
5、des, in order to ensure reliable operation of equipment and product quality. This design surveillance and operates entire product line by using computers Distributed Control System of advanced technology, reliable performance. This design is advanced in technologies, rational in economy and reliable
6、 in production.Key words: Cement ；Joint grinding；Cement grinding station第1章绪论1.1 指导思想和原则1.1.1 指导思想 （1）贯彻“一切从实际出发”的指导思想，认真执行国家有关方针，政策和建厂区有关基本建设的法规。 （2）注重节能降耗，环境保护，三废治理，劳动安全和工业卫生，以行之有效的技术措施全面执行各项有关法规。 （3）合理确定机械化，自动化水平，要以可靠实用为前提，取消利用率较低的检修设备，尽量减少工艺测点，简化控制操作过程。 （4）工艺布置合理，生产工艺流程顺畅，合理布置厂房位置，尽量选用适合生产要求和低损耗
7、、低污染的设备，注意劳动保护，安全生产，提高劳动生产率。 （5）环保设施完善、成本预算合理。 （6）主机设备选型充分借鉴近年来国内同规模水泥厂的设备选择经验，并进行设备方案的优化。保证辅机设备的可靠性，其规格和能力要适当留有余地，以避免由于辅机设备故障而影响系统产量和运转率。 （7）合理确定机械化、自动化水平，要以可靠实用为前提，取消利用率较低的检修设备，尽量减少工艺测点和简化控制操作过程。 （8）总图布置简捷顺畅，减少占地面积。 （9）电气控制及自动化水平：采用先进可靠的计算机集散控制系统（DCS），确保工艺生产过程运行可靠，工况稳定，节能高效，优化控制，实现管理现代化，大幅度减少生产岗位操
8、作人员，提高劳动生产率。 （10）节约用水，提高循环水利用率。 1.1.2 设计原则 （1）根据各主机设备的实际生产能力，做好设备主机的能力配合，通过多个方案的对比，优化本次的设计，确保能够实现“低成本、低投资、高效益、高可靠性”的目标，保证本次设计项目的顺利达产和达标。 （2）以生产可靠为第一条件，使用国内较为先进的，成熟的，实用的，同时能够节能与降耗的，信誉和质量都较好的技术与设备，从而能够最大限度地避免生产中不必要的失误。 （3）设计中充分注意结合地形地貌和地区特点，确保全厂总体布局尽可能合理，美观，以及各种物料输送畅通可靠。 （4）设备选型要客观合理地留有富裕能力，电控设备和程控设备要
9、高效实用认真研究项目建设条件，精心设计。总图布局要切合实际，工艺流程顺畅简捷，生产区域功能分明，真诚为客户服务，便于操作管理和减少定员，尽可能降低土建造价建筑结构,要以满足工艺生产要求为前提，注重设计优化，从而达到既使本项目顺利达标达产，又减少工程投资与降低生产成本目的。1.2 本设计依据 1.3 水泥发展现状1.3.1 我国水泥工业发展趋势水泥工业是我国制造业的重要组成部分，在社会主义现代化建设中的地位举足轻重。改革开放以来，我国的水泥工业，得到了长足的发展。本次设计的水泥粉磨站将采用新型干法水泥生产技术。我国水泥粉磨工艺和设备近年来发展迅速，已经达到国际先进水平，随着发展的步伐与市场需要，
10、粉磨设备不得不趋于大型化。这就把破碎功能移到磨机外面，使得磨机就管研磨，这样，就极大地提高了磨机的产量。然而随着新经济时代的到来，水泥工业遇到了前所未有的发展机遇，但同时也受到了资源与环境、国际的竞争和社会的进步的各方面的压力，我国的水泥技术必需得到好的发展，并向新技术迈进，对于一些技术和资产相对落后的小型企业，可以逐步并购或是淘汰掉，同时，产业结构的调整时非常重要的，对于当今的水泥行业来说，从而使水泥生产迈入到新的生态化的阶段。让水泥工业向着绿色前进，让水泥行业不再是对环境有威胁的一个绿色的可持续的行业。1.3.2 市场分析与预测水泥作为一种重要的基础原材料在国民的经济建设中，国内外目前还没
11、有一种材料能够替代水泥的地位。同时，随着我国经济的快速发展，水泥的作用在国民经济中愈显突出。经过几年的快速增长，2005年我国水泥产量达9.7亿吨，占世界水泥产量的42.73。2005年国内水泥市场需求不到10.5亿吨 而水泥生产能力已达13亿吨，产能过剩2.5亿吨。特别是落后生产能力比重仍占60左右。如果我们按发达国家和中等发达国家所走过的路来看的话，中国的水泥工业，它的发展规律将是，即如果按人均消费水泥的量达到2022吨的时候才算是到达峰顶的话，同时在宏观经济稳定保持在5%6%增长速度条件下，中国的水泥消费的峰顶将会出现在20152018年期间出现，年消费量的最大值预计将会达到900005
12、000万吨(即人均600kg左右)1。1.4 项目建设的必要性1.4.1 项目建设符合国家产业政策和结构调整的需要经过了20多年的发展，如今我国的水泥行业，已经取得了令人瞩目的成就，水泥的产量，已经连续多年位于世界的首位，目前的水泥工业已经为国家的经济建设，经济发展作出了重要的贡献。但是，大多数的工厂，还是停留在，效率低规模小、能耗大、人员多、环境污染严重的问题上，这些小工厂已经严重地制约了我国水泥工业的进一步发展，因此国家有关部门提出：“控制总量、调整结构”的发展战略。因此，提高优质、高标号、绿色环保水泥的市场占有率，充分利用自然资源，保护环境，实现零污染，使行业向规模化、集约化发展，已成为
13、水泥行业共同的目标。1.4.2 项目建设有利于地方的经济发展本项目厂址拟建在齐齐哈尔市，水泥粉磨站的建设将带动地方经济的发展，增加了就业机会，逐步实现可持续发展的政策。1.4.3 项目建设有利于企业的可持续发展本项目的所采用的工艺技术是国内先进水平的，新型干法水泥粉磨工艺，选用了国内各方面都较好的技术设备，实现全线的自动控制，由此法和设备生产出来的水泥质量好，劳动生产率高，同时能耗低，可以减轻如今的能源压力，能够为企业带来良好的经济效益。本项目充分利用齐齐哈尔市自备电厂的工业废渣粉煤灰，实施“三废”综合利用，发展水泥市场优势，其有利于企业发展，降低成本，提高效益。同时也有利于工业废渣的综合利用
14、，保证环境的综合治理，符合了国家出台的循环经济和可持续发展的战略，同时也有利于齐齐哈尔市地方经济的发展，具有良好的社会和经济的效益。因此本项目的实施不仅能生产优质高标号水泥，而且能耗大量工业废渣，为企业的可持续发展奠定了良好的基础。1.5 主要技术经济指标表1-1主要技术经济指标序号项目单位年产100万吨水泥粉磨站一工厂规模万t/年100二生产方法联合粉磨(闭路)三全厂全年耗电量104kW.h3407四总平面图指标厂区占地面积195 000建,构筑物占地面积54 795建筑系数%28.1五基建投资万元5 300总投资万元8 300六全厂劳动定员人167其中生产工人人132管理人员人17服务人员
15、人18七劳动生产率全员t/人.年5988工人t/人.年7576八全厂经济总指标年销售收入万元/年35700年销售总成本万元/年25400年利润总额万元/年10300第2章 生产工艺的确定2.1 水泥粉磨工艺系统2.1.1 挤压终粉磨工艺挤压终粉磨系统的水泥成品完全由辊压机所产生，水泥经过了打散分级机，直接送入选粉机分选出合格粒径的成品，这套系统的工艺对辊压机的要求很高，且需配套料饼打散装置和高效选粉机。这套水泥粉磨的工艺在目前世界上来说都是很先进很优秀的粉磨技术，而这样的优秀的工艺主要是由于，这套工艺相比于其他的粉磨工艺来说，整个过程相对来简单易操作一些，而且所消耗的能源都要少一些，这套工艺在
16、国内暂时还没有，但是在国外已经是属于相当成熟的粉磨工艺了2。2.1.2 挤压混合粉磨辊压机和球磨机串联，球磨机出料由选粉机选出成品，粗粉返回挤压机。我国有部分小型的水泥厂采用的是这种工艺，但是使用之后效果都不理想，不理想的原因有三个，一是物料滞后的时间长，不便于质量监控和调整，二是选粉机粗粉过细，增加收尘量，也易引起挤压机振动；第三是因为粗的粉的可调性能比较差，这样就不利于稳流仓控制料位。2.1.3 挤压预粉磨将挤压过的料直接喂入球磨机中，球磨机可开路可闭路，闭路中，粗的粉料经过选粉机之后回到球磨机内。这种挤压粉磨的工艺在我国应用最为普遍。挤压预粉磨是粉磨工艺中较好的一种，但是这套系统依然存在
17、着许多问题，主要是产量波动大，操作难以控制的问题。造成这个问题的原因，主要是由于挤压的料的颗粒分布比较宽且各粒级的含量比较不稳定造成的。导致球磨机很难适应这个状况，从而导致磨机工作情况较差。2.1.4 挤压联合粉磨此种粉磨工艺采用预粉磨工艺，预粉磨技术已经成为新建工厂和老厂进行技术改造的一个必需的措施，辊压机是预粉磨中采用的设备，同时与打散分级机结合，构成预粉磨系统，从而达到高产低耗的效益。物料经辊压机挤压后，挤压产物中一般都有15%以上的大于3mm的粗料，最大的颗粒可达20mm以上，还有70%以上是小于2.5mm的细粉，在细粉中还有40%左右小于0.08mm的成品。但是无论怎样调整辊压机的工
18、作参数，都只能是降低5mm以上大颗粒的比例，提高细粉比例，但是都不能消除大颗粒，而且大颗粒降到10%左右的时候就很难再下降了。另外，辊压机的两辊，其中一个是活动辊，它不停的运动，如辊子一端有大块物料，而另一端物料块度较小，这时活动辊就会偏，辊子和侧挡板之间产生缝隙，物料就会未经挤压而漏下来，这也是粗颗粒产生的原因之一。分级设备把挤压料中小于某一粒径，比如3.0mm的选出来做为半成品。半成品由球磨机磨成成品，而大于3.0mm的粗料再返回挤压机重新挤压，于是，就产生了一种新的挤压粉磨工艺，即挤压联合粉磨。挤压联合粉磨是辊压机和球磨机各自分担不同阶段的粉磨作业。比如，辊压机完成把原料从50mm以上粉
19、碎到3mm以下，而球磨机把3mm以下的物料粉磨到0.08mm以下，即为成品。该工艺系统只要求挤压物料中小于3mm细粉量，当辊压机液压力为56MPa时小于3mm的料约占70%左右提高压力，3mm以下细料含量变化不大，所以辊压机运行压力不必调高。该工艺中，挤压机可谓取代了球磨机粗仓。综合上述的分析，此次设计采用挤压联合粉磨的工艺（闭路），此工艺可以实现节能增产，达产达标的目的。2.2 工艺流程2.2.1 工艺流程图斗提机图2-1 工艺流程图2.2.2 工艺流程简述外购的熟料由铁路运输进厂后卸入堆棚由带式输送机、斗式提升机送入两座1540m熟料库。石膏、矿渣由汽车运输进厂后先卸入堆场，石膏经皮带机送
20、入破碎机喂料仓内，由PEX2501000细碎颚式破碎机进行破碎，出料粒度25mm，产量为1655t/h。破碎后的石膏由板链式提升机送至紧邻熟料库设置的石膏库内，矿渣经2.418m回转烘干机烘干后由板链式提升机送入矿渣库配料库中，各物料分别由仓底微机配料秤按设定的比例搭配后，由带式输送机、板链式提升机送至稳流仓。粉煤灰由散装汽车运输，由泵直接送入粉煤灰库内，库下设有FJ型转子秤，经过称量后的粉煤灰由带式输送机、斗式提升机送至磨机入料口。物料经稳流仓卸料后喂入辊压机内，挤压后的物料（包括料饼和边部漏料）送入打散分级打散分选，小于一定粒径的的半成品送入球磨机粉磨，而分选出来的粗颗粒重新返回料仓与新物
21、料再次被辊压机挤压，打散分级机与辊压机构成闭路系统。本次设计的粉磨工艺选用一套由4.213m球磨机和N-3000型O-Sepa选粉机组成的闭路粉磨系统，气箱式脉冲收尘器与O-Sepa选粉机直接相连，经收尘后的合格水泥，经皮带输送机和板链式提升机送入水泥库。卸料时，向两个相对的料区充气，水泥受气力松动并在重力作用下在各卸料点上方形成小漏斗流，水泥在自上而下的流动过程中进行重力混合的同时，分别由各个卸料区卸出进入计量仓，在流动过程中进行着径向混合，均化所用的高压空气由库底罗茨风机提供。出水泥库水泥可以由空气输送斜槽、斗式提升机送往两座储量为300吨的620m水泥散装库，每个库设3个散装机，付散能力
22、达到600吨/时，或送往包装车间进行包装。来自水泥库的水泥由提升机送至振动筛，筛去杂物后进入中间仓，再进入六嘴回转式包装机包装成袋装水泥，由电子秤计量。包装成袋合格的水泥经带式输送机、悬臂式袋装水泥汽车装车机由汽车直接运输出厂，也可送至原有成品库内堆放。包装车间采用脉冲袋式收尘器对各扬尘点进行收尘。2.3 配料设计2.3.1 配料设计的目的 配料生产依据各种原料的化学成分按一定的比例配合已达到磨制成所必须的水泥成分，配料的目的是为了确保原料各组成稳定并能生产出质量合乎要求的水泥，故配料在水泥生产中具有极其总要的地位。2.3.2 配料依据 （1）现有水泥粉磨站所使用的配料方案（2）各物料配比达到
23、设计中水泥品种标号，提出合理的矿物组成，满足生产工艺要求。2.3.3 各物料配比 本次设计主要生产P.O42.5、P.O52.5普通硅酸盐水泥 （1）P.O42.5水泥 熟料：77%；粉煤灰：5%；矿渣：13%；石膏：5% （2）P.O52.5水泥 熟料：82%；粉煤灰：3%；矿渣：10%；石膏：5% （3）生产规模：年产100万吨水泥（4）水泥品种：P.O42.5普通硅酸盐水泥占60万吨（60%）；P.O52.5普通硅酸盐水泥40万吨（40%）；本设计袋装、散装能力的比例为7:3。第3章 工艺平衡计算3.1 工艺设计的基本原则 （1）根据计划任务书规定的产品品种、质量、规模进行设计。（2）主
24、要设备的能力应与工厂规模相适当。（3）选择技术先进、经济合理的工艺流程和设备。（4）全面解决工厂生产、厂外运输和各物料储备关系。（5）参考工厂建成后生产挖潜的可能性和留有工厂发展余地。（6）合理考虑机械化、自动化装备水平。（7）重视消音除尘,满足环保要求。（8）便于施工、安装、方便生产、维修。3.2 计算基准的选择3.2.1 工作日和开车时间的确定（1）年工作日：365天-30天（法定节假日）335天8 040小时（2）设备检修：30天/年2430720小时（3）特殊情况停车：15天/年2415360小时（4）实际开车时间：365天-30天-30天-15天290天8 040小时-720小时-3
25、60小时6 960小时（5）主机年利用率：实际开车时间/年小时数6 960/80400.87（6）生产损失率：P（水泥、石膏和混合材的生产损失率）=5%3.3 全厂物料平衡计算3.3.1 计算公式（1）熟料年需量3： Qy=Gy （3-1）（2）干石膏消耗定额： Kd= （3-2） （3）干混合材消耗定额： Ke= （3-3）（4）含水湿矿渣消耗定额：K湿K （3-4） 式中 P 水泥生产损失，5%； Qy 要求的熟料年需量，t/y； Gy 工厂规模，t/y； d 石膏的掺入量，%； e 混合材的掺入量，%3.3.2 计算过程 （1）各物料原始含水量 熟料=0.2%；石膏=2.8%；粉煤灰=0
26、.3%；矿渣=15%。 （2）P.O42.5水泥 按6:4的比例生产，即年生产P.O42.5水泥60万吨 熟料年消耗量：600000=486316 t/y 熟料日消耗量：=1677 t/d 熟料小时消耗量：=70 t/ h 干石膏消耗定额：=0.065 石膏年消耗量：0.065486316=31610 t/y 石膏日消耗量：0.0651677=109 t/d 石膏小时消耗量：0.06570=4.55 t/h 干矿渣消耗定额：=0.17 湿矿渣消耗定额：0.17=0.2 干矿渣年消耗量：0.17486316=82647 t/y 干矿渣日消耗量：0.171677=285.1 t/d 干矿渣小时消耗
27、量：0.1770=11.9 t/h 湿矿渣年消耗量：0.2486316=97264 t/y 湿矿渣人消耗量：0.21677=335.4 t/d 湿矿渣小时消耗量：0.270=14 t/h 粉煤灰消耗定额：=0.065 粉煤灰年消耗量：0.065486316=31610 t/y 粉煤灰日消耗量：0.0651677=109 t/d 粉煤灰小时消耗量：0.06570=4.55 t/h （3）P.O52.5 按生产比例，P.O52.5水泥年生产400000吨 熟料年消耗量：400000=345264 t/y 熟料日消耗量：=1191 t/d 熟料小时消耗量：=50 t/h 干石膏消耗定额：=0.061
28、 石膏年消耗量：0.061345264=21053 t/y 石膏日消耗量：0.0611191=72.7 t/d 石膏小时消耗量：0.06150=3.05 t/h 干矿渣消耗定额：=0.122 湿矿渣消耗定额：0.122=0.144 干矿渣年消耗量：0.122345264=42122 t/y 干矿渣日消耗量：0.1221191=145.3 t/d 干矿渣小时消耗量：0.12250=6.1 t/h 湿矿渣年消耗量：0.144345264=49556 t/y 湿矿渣人消耗量：0.1441191=171.6 t/d 湿矿渣小时消耗量：0.14450=7.2 t/h 粉煤灰消耗定额：=0.037 粉煤灰
29、年消耗量：0.037345264=12775 t/y 粉煤灰日消耗量：0.0371191=44.1 t/d 粉煤灰小时消耗量：0.03750=1.85 t/h表4-1全厂物料平衡表物 料小时消耗量(t/h)日消耗量（t/d）年消耗量（t/y）熟 料1202868831580石 膏7.6181.752663干矿渣18430124897湿矿渣21.2507146820粉煤灰6.4153.144385原料合计155.23709.81075448P.O42.5水泥912180.1632210P.O52.5水泥59.151453.14212143.3.3 储库平衡表4-2储库平衡表物料种类熟 料石 膏矿
30、 渣粉煤灰P.O42.5水泥P.O52.5水泥储存期(d)7281061010堆积密度（t/m3）1.22.31.90.81.41.4储库规格(直径高度，m)154010251025102015401530储存量(t)10000600050001500150009000数量2111223.4工艺设计及主机设备选型原则本工艺设计以性能可靠、技术先进、经济使用、节能降耗为原则，在确保设备运行稳妥可靠，确保产品质量和环保水平的前提下，尽量选用引进技术、国内制造的高效节能设备。重视环保和节能，采取有效措施控制、治理粉尘污染，减少物料生产损失，确保各排放点的粉尘浓度达到或超过国家标准。3.5设备计算与选型3.5.1主要设备选型（1）水泥磨根据水泥小时产量和磨机
