1、2500td新型干法水泥生产线烧成系统窑头工艺设计摘 要本次设计的任务为2500t/d水泥熟料新型干法水泥生产线原料粉磨系统工艺设计。其目前国内外所采用的生料粉磨系统主要有三种：球磨烘干兼粉磨系统、立磨系统和辊压机终粉磨系统。球磨系统的不足是:粉磨效率低，能耗大，噪声大等；终粉磨系统在丽都级配，操作维修，可靠性等方面存在缺陷，所以本次设计采用粉磨能力、烘干能力、能耗、喂料粒度等方面的综合性能优越的立磨系统。根据控制窑，粉磨系统风量和风压平衡的风机数量来分，原料及废气处理主要分为双风机和三风机系统。出于环保，能耗方面的考虑，基于物料平衡计算和设备选型计算，本次设计的废气处理采用”三风机系统”。本
2、次设计所选篦冷机为沈阳重工生产的MLS3626，以及由24500的旋风收尘器和BFRS1200-2x8袋收尘组成的三风机系统，除尘效率大于99%。关键词：新型干法 物料平衡 主机平衡 原料粉磨系统 袋收尘ABSTRACT The design of the task of cement clinker 2500 t/d NSP cement production line which system kiln head process design.Used at home and abroad, the raw material grinding system there are three:
3、 dry milling and grindingsystem,vertical mill grinding system and the final roller press system. The inadequate of ball mill system are：low grinding efficiency consumption; large noise; etc; Final grinding roller press system have the defect are the particle size, operation and maintenance, reliabil
4、ity, and so on. So this design useds grinding capacity, energy consumption, feed particle size and other aspects have performance superior of roller mill system.By the nember of fan that controls the air quantity and air pressure balance in kiln and mill system,the raw material grinding system and t
5、he waste gas processing system at kiln back end was divided into double fan system and three fan system .For reduced power consumption ,environmental protection and other considerations ,the design of the exhaust treatment system uses the “three-fan system”. Based on material balance calculations an
6、d equipment selection calculation,求出配方后，根据配方比例和原、燃料数据分析，计算三大平衡，即物料平衡、主机平衡、储库平衡，并制定物料平衡表、主机平衡、储库平衡表。dryddd The design selected cooler Shenyang Heavy production MLS3626,and “three fan system ” by the 24500 cyclone dust collector and BFRS1200-2x8 Bag dust collector, dust removal efficency is greater th
7、an 99%.朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典 Key words: dry process mass balance the host balance raw material grinding system Dust collection bags第一章 前言1.1水泥的发展情况我国水泥工业的科技发展以新型干法生产技术的发展为主导, 最明显的特征是: 在21世纪短短的几年内,在预分解窑节能煅烧工艺、大型原料均化、节能粉磨技术、自动控制技术和环境保护技术等方面,从设计到装备制造都迅速赶上了世界先进水平。工程设计采用了国际标准,重大技术、研发制造具有较强竞争力,工程技术、成套装备与设计水平达到
8、国际先进水平。现在，国际水泥工业以预分解技术为核心，将现代科学技术和工业生产的最新成果广泛用于水泥生产的全过程，形成了一套具有现代水泥生产方法。水泥装备大型化，生产过程自动化，实现产品高质量是工业发达国家水泥工业当今的特点。20世纪90年代以后国际水泥工业又出现了水泥生态化的高潮，即从可持续发展角度开发工业废弃物及城市垃圾等再循环利用技术。因此可以说世界水泥技术发展趋势是以节约能源，节省资源和环境保护为中心，进行清洁生产和高效集约化生产，加强水泥生态化技术研究与开发，逐步减少天然资源和天然能源的消耗，最大程度减少环境污染，最大限度接收消纳工业废弃物和城市垃圾等，使水泥工业达到与环境友好，相容，
9、和谐，共存。水泥工业作为我国的基础原材料工业，近二十多年来有了长足的进步和发展。然而水泥工业的产品结构，技术结构，规模结构仍然很不合理，尽管总产量多年位居世界第一，但整体发展水平相对较低，形成了“大而不强”的局面。各地水泥产量的增长往往是在低水平的重复建设中发展起来的，从整体上讲技术含量低，产品质量差，环境污染严重的立窑水泥占有很大比重，高质量的回转窑水泥却长期短缺。这种不合理的产业结构已明显制约了我国经济建设的发展和水泥工业前进的步伐。中国水泥生产技术水平随着时代的进步而不断提高，由低到高大致分为立窑、湿法回转窑、日产2000吨熟料预分解窑新型干法、日产5000吨熟料预分解窑新型干法和日产1
10、0000熟料预分解窑新型干法吨等5个层次。每一个层次的发展基本上都是先购买外国成套技术设备，然后进行自主开发，实行设备国产化，最后达到全国普遍推广。中国水泥史上设备国产化的进程中有4个里程碑：昆明水泥厂(后改名云南水泥有限公司)是国产设备建设立窑厂的里程碑；湘乡水泥厂(后改名韶峰水泥集团有限公司)是国产设备建设湿法回转窑厂的里程碑；江西水泥厂(后改名江西万年青水泥股份有限公司)是国产设备建设日产2000吨熟料预分解窑新型干法厂的里程碑；安徽海螺集团有限责任公司是国产设备建设日产5000吨熟料预分解窑1新型干法厂的里程碑，中国水泥工业现代化步伐从此大大加快。进入21世纪以来，随着我国民经济的发展
11、和科学技术不断进步，水泥生产技术有了较长足的发展，以成为国民经济的支柱产业。我国新型干法水泥生产的发展进入了快车道，实现了水泥结构调整，其速度令人瞩目。到2003年底，新型干法水泥生产能力接近2.5亿吨，占全国水泥总产量的35%-45%。新型干法水泥2生产是我国水泥实现可持续发展的必由之路。1.2生料磨粉磨系统生料粉磨是水泥生产过程中的重要环节，粉磨的好坏直接影响水泥熟料的性能。生料磨的种类有球磨烘干兼粉磨系统、辊压机粉磨系统、辊式磨（ 立磨） 系统。本次设计选用辊式磨（ 立磨） 系统6。（一）所选生料磨的优点。在水泥生产中, 传统的生料粉磨系统是球磨机粉磨系统, 而当立磨出现以来, 由于它以
12、其独特的粉磨原理克服了球磨机粉磨机理7的诸多缺陷, 逐渐引起人们的重视。特别是经过技术改进后的立磨与球磨系统相比, 有着显著的优越性, 其工艺特点尤其适宜于大型预分解窑水泥生产线, 因为它能够大量利用来自预热器的余热废气, 能高效综合地完成物料的中碎、粉磨、烘干、选粉和气力输送过程8,集多功能于一体。由于它是利用料床原理进行粉磨, 避免了金属间的撞击与磨损, 金属磨损量小、噪音低又因为它是风扫式粉磨9, 带有内部选粉功能, 避免了过粉磨现象, 因此减少了无用功的消耗, 粉磨效率高, 与球磨系统相比, 粉磨电耗仅为后者的一半, 还具有工艺流程简单、单机产量大、人料粒度大、烘干能力强、密闭性能好、
13、负压操作无扬尘、对成品质量控制快捷、更换产品灵活、易实现智能化、自动化控制等优点, 故在世界各国得到广泛应用。已成为当今国际上生料粉磨和煤粉磨3的首选设备。（二）立磨系统组成及工作原理本装备由磨盘，磨辊三只，压力框架及张紧杆一套，液压张紧站一台，磨机主壳体一套，鼠笼式选粉机一台，三道锁风阀一套，液压保压装置，主传装置和辅传装置各一套，出磨风管，现场工作平台，磨外循环斗提一台，密封风机一台，热风管一套，粉尘收集回收入库系统一套。磨机的工作原理是磨辊通过压力框架施加压力磨辊与磨盘之间产生很大的研压力，主电机带动磨盘旋转，由于摩擦力的作用下磨辊也跟着旋转，磨盘上的物料在离心力的作用下不断的向外散开，
14、在向外散出的过程中不断被磨辊进行研压粉磨处理，散出磨盘的物料被经过喷口环的高速热气流吹起，物料就已分散的颗粒状态进行加热烘干，如散出磨盘的物料中有大块或异物可以通过喷口环的空隙落入刮板腔内随刮板的运动刮出进入吐渣卸料口进行磨外循环处理10。细状物料被气流带起后进入磨机内上部的选粉机进行选粉处理，合格物料随气流一起被风机抽出磨机，不合格物料在选粉机灰斗中下沉回到磨盘再次受到磨辊的研压粉磨处理直至磨成成品。在磨内气流的运动作用下，磨机同时完成了物料的提升作用。 磨辊的研磨压力来自于液压张紧站的液压张紧杆的拉力，研磨拉力4可以通过液压张紧站的预调压力进行调整，根据物料易磨性和磨盘磨辊耐磨件的磨损情况
15、，一般控制在9-12Mpa之间。1.3收尘系统（一）旋风收尘器旋风除尘器于1885年开始使用，已发展成为多种型式。按其流进入方式，可分为切向进入式和轴向进入式两类。在相同压力损失下，后者能处理的气体约为前者的3倍，且气流分布均匀。普通旋风除尘器由简体、锥体和进、排气管等组成。旋风除尘器结构简单，易于制造、安装和维护管理，设备投资和操作费用都较低，已广泛用来从气流中分离固体和液体粒子，或从液体中分离固体粒子。在普通操作条件下，作用于粒子上的离心力是重力的52500倍，所以旋风除尘器的效率显著高于重力沉降室。大多用来去除0.3m以上的粒子，并联的多管旋风除尘器装置对3m的粒子也具有8085%的除尘
16、效率。选用耐高温、耐磨蚀和腐蚀的特种金属或陶瓷材料构造的旋风除尘器，可在温度高达1000，压力达500105Pa的条件下操作。从技术、经济诸方面考虑旋风除尘器压力损失控制范围一般为5002000Pa5。 （二）袋式收尘器袋式除尘器是一种干式滤尘装置。滤料使用一段时间后，由于筛滤、碰撞、滞留、扩散、静电等效应，滤袋表面积聚了一层粉尘，这层粉尘称为初层，在此以后的运动过程中，初层成了滤料的主要过滤层，依靠初层的作用，网孔较大的滤料也能获得较高的过滤效率。随着粉尘在滤料表面的积聚，除尘器的效率和阻力都相应的增加，当滤料两侧的压力差很大时，会把有些已附着在滤料上的细小尘粒挤压过去，使除尘器效率下降。另
17、外，除尘器的阻力过高会使除尘系统的风量显著下降。因此，除尘器的阻力达到一定数值后，要及时清灰。1.4设计方案的确定本次设计确定选用立式磨和袋收尘，因为它们有以下特点：（一）立式磨的特点：1)粉末效率高，耗电低；2）磨辊压力低；3）系统流程简单，运行可靠；4)系统占地少，设备费用低。 （二）袋收尘的特点：（1）除尘效率高，一般在99以上，除尘器出口气体含尘浓度在数十mg/m3之内，对亚微米粒径的细尘有较高的分级效率。 （2）处理风量的范围广，小的仅1min数m3，大的可达1min数万m3,既可用于工业炉窑的烟气除尘，减少大气污染物的排放。 （3）结构简单，维护操作方便。 （4）在保证同样高除尘效
18、率的前提下，造价低于电除尘器。 （5）采用玻璃纤维、聚四氟乙烯、P84等耐高温滤料时，可在200以上的高温条件下运行。 （6）对粉尘的特性不敏感，不受粉尘及电阻的影响。第二章 配料计算2.1 生料配料的基本步骤（1）取原料的化学成分、煤的工业分析和灰分的化学成分数据。（2）确定熟料组成，设定熟料率值，熟料率值控制在：KH=0.890.01、SM=2.300.10、IM=2.00.10。（3）计算煤灰掺入量，新型干法水泥生产煤灰沉落率按100%计算。（4）计算湿原料配合比。方法：尝试误差法2.2 原始数据2.2.1基本条件（1）采用窑外分解窑生产熟料；（2）要求熟料三个率值：KH=0.890.0
19、1、SM=2.300.10、IM=2.00.10；（3）单位熟料热耗：3735kJ/kg；（4）生产损失：生料按1%计算，其它按3%计算；表21 原燃料化学成分（%）名称烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其它石灰石42.841.470.560.6551.970.212.22100.00砂岩6.9867.4516.533.463.141.980.46100.00铜渣-3.7834.9810.0744.015.354.185.19100.00煤灰46.0232.454.7812.251.393.11100.00表22 进厂原燃料水分及粒度物料名称石灰石砂页岩铜渣原煤水分（%）16161
20、0粒度（mm）6004010100表23 煤的工业分析挥发分固定碳灰 分热 值28.74%47.60%22.34%24571.46kJ/kg2.3 配料计算过程2.3.1煤灰掺入量G=qA/100Q=PA/100=(0.152022.34)/100=3.40%（A为干燥基成分，q为单位熟料热耗）2.3.2计算干燥原料配合比（1）假定原料配合比 设石灰石81.1%，砂页岩16.9%，铜渣2.0%（2）计算白生料化学成分（100Kg）烧失量=0.81142.84+0.1696.78+0.020(-3.78)=35.85SiO2=0.8111.47+0.16967.45+0.02034.98=13.
21、29Al2O3=0.8110.56+0.16916.53+0.02010.07=3.45Fe2O3=0.8110.65+0.1693.46+0.02044.01=1.99CaO=0.81151.97+0.1683.14+0.0204.33=42.79MgO=0.8110.29+0.1691.98+0.0204.18=0.65其它=1.98列表如下： 表2-4白生料化学成分名称烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其它白生料35.8513.293.451.9942.790.651.98100（3）计算灼烧基化学成分（100Kg）灼烧基成分=(A100)/(100-L)式中 A-为干燥基成
22、分L-为干燥物料烧失量列表如下：表2-5 灼烧基化学成分名称SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其它灼烧生料20.725.383.1066.701.013.09（4）计算熟料煤耗P=q/Q=3735/24571.46=0.1520 kg/kg熟料（Q为煤热值，q为单位熟料热耗（5）计算熟料化学成分(100Kg熟料)煤灰掺入量为G=3.40%,则生料的配比=100%-3.40%=96.60%按此计算的熟料的化学成分。列表如下：表2-6 熟料化学成分名称配合比SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其它灼烧生料96.6020.025.202.9964.430.982.98煤灰3.401.561
23、.100.160.140.050.16熟料10021.586.303.1564.851.033.09（6）计算熟料率值、检验KH=CaO-1.65Al2O3-0.35Fe2O3 /2.8SiO2=0.88SM= SiO2/Al2O3+ Fe2O3=2.28IM= Al2O3/ Fe2O3=2.00 KH=0.88 SM=2.24 IM=2.00 显然KH、 SM 和IM均符合要求，可按此配料进行生产干基配比为：石灰石82.1%、砂页岩16.9%、铜渣2.0%2.3.3计算湿原料的配合比湿石灰石=81.1/（1-1%）=81.9192湿砂页岩=16.9/(1-4%)=17.6042湿铜渣=2.0
24、/（1-13%）=2.2989将质量转换为百分比：湿石灰石=81.9192/(81.9192+17.6042+2.2989)=80.45%湿砂页岩=17.6042/(81.9192+17.6042+2.2989)=17.29%湿铜渣=2.2989/(81.9192+17.6042+2.2989)=2.26%湿基配合比：石灰石80.45%，砂页岩17.29%，铜渣2.26%第三章 物料平衡表3.1 物料平衡 物料平衡计算是计算从原料进厂到成品出厂各个生产环节需要处理的物料量，包括所有原料、燃料、半成品、成品的量，并表达为小时、日、年需要量，作为确定工厂各种物料需要量、运输量、工艺设计选型和计算存
25、储设施的依据。3.1.1 所需原料数据（1）窑的熟料日产量： 2500d/t（2）窑的台数：一台（3）窑的年利用率： 0.82（4）生料中各原料配合比：石灰石：砂页岩：硫酸渣=81.1：16.9：2.0（5）物料天然水分（见表1-2）（6）物料烧成热耗：3735kJ/kg熟料（7）燃料发热量：24571.46kJ/kg燃料（8）生产损失：生料按1%计算，其它按3%计算3.1.2 计算步骤和计算公式1、 熟料产量计算（1）计算的熟料产量需要的熟料年产量 Q熟年=25008760=750000t/d熟料小时产量 Q熟小时=2500/24=104t/d（2）计算实际煤耗P1=P/(1-生产损失)=0
26、.1520/(1-3%)=0.1567 kg煤/kg熟料（3）原料消耗定额考虑到煤灰掺入时，干生料消耗定额为： 理论料耗Kt=(100-G)/(100-L)=1.51210kg生料/kg熟料 G为煤灰掺入量，L为烧失量 Kt=（100-3.1176）/(100-35.2293)=1.4958 kg生料/kg熟料实际料耗Ks=理论料耗Kt/(1-生产损失) 实际料耗Ks=1.4958/(1-1%)=1.5109 kg/kg熟料（4）计算干基实际消耗定额 实际料耗定额=（实际料耗百分比）/(1-生产损失) 干基石灰石=（1.521081.10%）/(1-3%)=1.2717 kg/kg熟料 干基砂
27、页岩=（1.521016.90%）/(1-3%)=0.2650 kg/kg熟料 干基铜渣=（1.52102.0%）/(1-3%)=0.03136 kg/kg熟料（5）计算湿基实际消耗定额 湿基石灰石= 干基石灰石/(1-石灰石含水率)=1.30681/(1-1%)= 1.3200kg湿基石灰石/kg熟料 湿基砂页岩= 干基砂页岩/(1-砂页岩含水率)=0.18714 / (1-4%)=0.1949kg湿基砂页岩/kg熟料 湿基铜渣= 干基硫酸渣/(1-硫酸渣含水率)=0.03125/ (1-13%)=0.0359kg湿基硫酸渣/kg熟料湿基煤粉= 干基煤粉/(1-煤粉含水率)= 0.13484
28、/(1-8%)= 0.1466kg湿基煤粉/kg熟料（6）窑的年利用率=300/365=0.823.1.3 编制物料平衡表 将各种物料（干、湿）消耗定额分别乘以、，既可以求出各种物料的小时、日、年的需要量。表3.1 物料平衡表物料名称天然水份湿基原料配合比生产损失消耗定额（t/t熟料）物料平衡表干燥的含天然水分的干燥的含天然水分的t/ht/dt/年t/ht/dt/年石灰石1%81.13%1.27171.2845132.46883179.25953775133.80213211.25963375砂岩4%16.93%0.26500.276027.6042662.519875028.75006902
29、07000铜渣14%2.03%0.031360.036053.266778.4235203.755290.12527037煤灰8%3%0.15670.170316.3229391.7511752.517.7396425.7512772.5生料1%1.5210158.43763802.51140750熟料1042500750000备注：窑系统年运转天数300天；理论料耗：1.51210 kg生料/kg熟料； 实际热耗：3735 kJ/kg；原煤热值：24571.46 第四章 工艺流程简述4.1 全厂工艺流程简述全厂工艺流程是对水泥厂生产水泥的概述，从原料的开采到水泥熟料的烧成到水泥磨磨出水泥成品的整个过程。4.1.1 原料的制备生产水泥的原料包括石灰石质原料、硅铝质原料和铁质原料。此次设计所用原材料为石灰石、砂岩及铜渣。1.关于石灰石 石灰石由船运至码头，铲车送入板式喂料机入口，经板式喂料机送至破碎机，破碎合格的石灰石(最大粒径80mm)经皮带机送至圆形石灰石预均化堆场，经堆料机堆成料堆。板式喂料机及皮带输送机产生的扬尘经袋式收尘器收尘后回收至皮带机上，袋收尘器脉冲气源由压缩空气提供，通过收尘的气体经排风机排入大气。排风机保证袋收尘内的负压状态。石灰石预均化堆场采用圆形堆场，采用分层堆料的方式堆成料堆。均化后的石灰石经取料机取料由皮带送至原料配料系统石灰石仓。石灰石仓顶部设置袋收
