日产水泥熟料生产线烧成车间工艺毕业设计Word文档下载推荐.docx
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剩余低温废气经电收尘器收尘后,排入大气。
电收尘器收下的粉尘经拉链输运机送到熟料链斗机上。
3.熟料储存
熟料由链斗输送机送入熟料库中,熟料库设散装下料口,供熟料散装使用。
1.1.3煤磨
原煤由铁路或公路运输进厂,进入堆棚存放,并由装载机运至堆料机上,进行预均化,再经取料机和皮带输送机送入煤破碎车间破碎。
1.煤粉制备
原煤从原煤仓给煤喂料机喂入立式磨进行烘干兼粉磨,烘干用热风来自窑尾预热器废气。
出磨煤粉随气流进入旋风收尘器和袋收尘器,收尘净化后的气体排入大气;
收下的煤粉由螺旋输送机送到煤粉仓,仓下由高压空气卸出,经煤粉计量装置计量控制,分别泵送至窑头和窑尾分解炉。
2.石膏破碎及输送
石膏由装载机从堆场运到卸料坑,经板式喂料机喂入破碎机中破碎,再经斗式提升机,送入石膏配料库中。
1.2工艺的流程图
本设计是根据本人对当地的资源、等实际条件和要求进行设计的。
在设计中充分考虑了该地区的地形、地势、气候、风向等自然条件和地区的实际情况,生产工艺流程图见表1-1所示。
图1-1生产工艺流程图
在设计中,从原料的开采一直到水泥成品出厂的每一个生产环节中,都采用了最优化的技术,确保水泥生产的质优、高效、节能低耗、环保。
如在生料的粉磨过程中采用了最先进的立磨;
在水泥的粉磨过程中采用了辊压机和闭路管磨组成的粉磨系统;
该系统与球磨机相比,具有系统装机容量低,设备重量轻;
粉磨电耗仅为后者的70%一80%,单产设备重量为后者60%。
根据业主实际情况,确保资源、资金的最优化合理配置。
此设计课题为5000t/d水泥熟料生产线的设计。
第2章原始配料
2.1原、燃料化学成分
表2-1配料用原料汇总表(包括水泥配料)
项目
Loss
SiO2
AL2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
合计
天然水分
石灰石
42.63
1.77
0.15
0.22
54.12
0.70
0.08
1.0
黄土
9.51
58.87
11.49
4.37
9.11
2.82
10
硫酸渣
27.83
3.75
60.96
1.80
2.62
2.24
4
粉煤灰
4.46
48.06
30.80
5.55
4.41
1080
0.37
石膏
16.40
1.02
0.23
0.11
37.77
1.85
40.95
煤粉
49.47
26.49
7.43
7.26
2.44
2.2煤的工业分析
表2-2煤的工业分析(%)
Mad
Cad
Aad
Vad
Qnet.ad(kJ/kg)
1.48
53.41
18.67
26.44
27082
2.3其它
1、年平均气温15℃2、当地气压99999Pa
3、地下水位-10m
第3章配料计算
3.1配料方案的选择
因为硅酸盐水泥熟料是由两种或两种以上的氧化物化合而成,因此,在水泥生产中控制各氧化物之间的比值(即率值),比单独控制各氧化物的含量,更能反映出对熟料矿物组成和性能的影响。
故常用表示各氧化物之间相对含量的率值来作为生产控制的指标。
为了获得较高的熟料强度,良好的生料易烧性以及易于控制生产,选择适当的熟料三率值是非常必要的。
3.1.1熟料率值的确定
众所周知,C3S是熟料的主要矿物,在水泥水化过程中水化速度最快,对熟料的3d、28d强度起着关键性的作用,而实际生产中熟料的C3S含量由熟料的KH来决定的。
当熟料中的KH值在0.86~0.92之间时,R3、R28值均较高;
当KH≥0.91时,虽然R3较高,但R28已呈下降趋势,此时,熟料烧成已经较困难,f-CaO不易控制,对强度有较大影响。
因此,KH取0.86~0.90为熟料最佳控制范围,可以保证熟料的3天和28天强度[2]。
若熟料SM过高,则由于高温液相量显著减少,熟料煅烧困难,C3S不易形成;
SM过低,则熟料因硅酸盐矿物少而熟料强度低,且由于液相量过多,易出现结大块、结炉瘤、结圈等,影响窑的操作。
SM一般控制在2.3~2.7范围内。
若IM过高,熟料中C3A含量多,液相粘度大,物料难烧,水泥凝结快。
IM过低,虽然液相粘度小,液相中质点易于扩散对C3S形成有利,但烧结范围窄,窑内易结大块,不利窑的操作。
IM一般控制在1.5~1.7范围内。
通过物料平衡可计算得到各种原料、燃料、材料的需要量以及从原料进厂直至成品出厂,各工序所需处理的物料量,依据这些数据可以进一步确定工厂的物料运输量、工艺设备选型以及堆场、储库等设施的规模,因此,物料平衡计算是主机平衡与储库平衡计算的基础和依据。
表3-1国内主要水泥生产公司熟料率值及液相量
厂名
ZH
SD
ZJ
LG
IN
SC
XJ
BQ
YS
KH
0.87
0.90
0.88
0.89
SM
2.49
2.46
2.58
2.32
2.36
2.42
2.52
2.37
IM
1.61
1.69
1.45
1.62
1.44
1.63
1.35
1.64
24.07
23.87
23.43
25.40
25.41
24.38
22.35
24.68
24.70
两高一中方案即高SM、高IM、中KH、低液相量配料方案,其值控制为:
KH=0.88±
0.02、SM=2.5±
0.1、IM=1.6±
0.1、L=20%~25%。
从我国冀东等公司的预分解窑生产实践看,两高一中方案是适当的。
本次设计为一台预分解窑,根据生产实践和设计要求选择两高一中方案即高SM、高IM、中KH、低液相量配料方案,其值控制为:
3.1.2熟料热耗的确定
表3-2国内和国外部分预分解窑的单位熟料热耗(kJ/kg)
国内
冀东NSF
宁国MFC
柳州SLC
江西RSP
淮海NFC
新疆RSP
熟料
热耗
3385
3323
3439
3573
3650
3862
国外
日本东谷厂N-MFC
丹麦FLS
SLC
日本小野田RSP
比利时CCB
ProPol-AS
奥地利
PASEC
墨西哥Fuller-N-SF
2994
3191
3078
2948
2897
2910
在近年新建的水泥厂中,一般都是预分解窑,使原来在窑内以堆积态进行的物料预热及生料中碳酸盐分解过程移到回转窑外进行,使窑的热负荷大为减轻,窑的寿命延长,而窑产量却成倍增长,熟料的单位热耗大大降低。
影响熟料热耗的因素很多,即使是同一种生产方法,不同的企业,甚至同一企业同一设备的不同时期,熟料的热耗都可能不一样。
单位熟料热耗依国内外预分解窑生产现状,热耗取3000kJ/kg熟料。
3.2配料计算
配料计算的基本原则:
(1)烧出的熟料应具有较高的强度和良好的物理化学性能;
(2)配制的生料易于粉磨和烧成;
(3)生产过程中易于控制、管理,便于生产操作,能结合工厂生产条件、经济,合理地使用矿山资源。
本次设计选用Excel法。
3.2.1计算煤灰掺入量
Aad=Aar(100-Mad)÷
(100-Mar)=17.8%
Aad=18.67Mar=6Mad=1.48
Qnet.ar=(Qnet.ad+25Mad)(100-Mar)÷
(100-Mad)-25Mar=22592.64
Qnet.ar-收到基低位发热值Qnet.ad-空气干燥基低位发热值
Mad-空气干燥基水分
=(3000×
26.13%×
100%)÷
22592.64=3.45%
式中:
GA—熟料中煤灰掺入量(%);
q—单位熟料热耗(kJ/kg熟料);
Qnet.ad—煤的空气干燥基热值(kJ/kg煤);
Aad—煤的空气干燥基灰分含量(%);
S—煤灰沉落率(%),一般S=100%。
3.2.2根据熟料设计率值,计算要求的熟料化学成分
根据原料成分总和计算,一般Σ≈97%左右,计算要求熟料的化学成分:
设:
Σ=97.5%,则:
=3.45%
=5.52%
=22.42%
=66.11%
3.2.3干生料的配合比
表3-3物料计算表
原料化学成分(%)
LOSS
Al2O3
比例
32.83
1.36
0.17
41.68
0.54
77.01
1.74
10.76
2.10
0.80
1.66
0.52
18.27
0.51
0.07
1.12
0.03
0.05
1.84
0.13
1.38
0.16
2.87
生料
34.70
14.01
3.17
2.25
43.50
1.15
100
灼烧生料
21.46
4.85
3.44
66.62
97.97
煤灰
1.01
2.03
22.47
5.39
3.59
66.77
1.82
烧成热耗(KJ/Kg熟料)
2950
煤发热量(KJ)
煤灰分
熟料目标KH
熟料实际KH
0.900
熟料目标SM
熟料实际SM
2.5
2.500
熟料目标IM
熟料实际IM
1.5
1.500
3.2.4核算熟料化学成分与率值
所得结果与要求值十分接近,可按此配料进行生产。
考虑到生产波动,熟料率值可定为:
KH=0.90、SM=2.5、IM=1.5。
按上述计算结果,干燥原料配合比为:
石灰石77.01%,硫酸渣1.84%,黄土18.27%。
计算熟料矿物组成:
C3S=3.8×
(3KH—2)SiO2=3.8×
(3×
0.90—2)×
21.91=58.28(%)
C2S=8.6×
(1—KH)SiO2=8.6×
(1—0.90)×
21.91=18.84(%)
C3A=2.65×
(Al2O3—0.64Fe2O3)=2.65×
(5.19—0.64×
3.55)=7.73(%)
C4AF=3.04×
Fe2O3=3.04×
3.55=10.79(%)
C3S+C2S=58.28+18.84=77.12(%)
C3A+C4AF=7.73+10.79=18.52(%)
液相量:
1338℃L=6.1Fe2O3=6.1×
3.55=21.66(%)
1450℃L=3Al2O3+2.25Fe2O3+MgO+R2O
=3×
5.19+2.25×
3.55=23.56(%)
综上所述,熟料中C3S和C2S的理论含量约占77%,C3A和C4AF的理论含量约占19%;
预分解窑液相量20%~25%范围。
3.2.5计算湿原料的配合比
原料水分:
石灰石1.0%、黄土10%、硫酸渣4%。
则湿原料的质量配合比:
湿石灰石=77.01/(100-1.6)=77.79
湿黄土=18.27/(100-10)=20.30
湿硫酸这=1.84/(100-4)=1.92
合计:
100.01
将质量比换算为百分比:
湿石灰石=77.79/100.01=77.8%
湿黄土=20.30/100.01=20.3%
湿硫酸渣=1.92/100.01=1.9%
第4章物料平衡和储库平衡
4.1回转窑规格的确定
确定回转窑规格的大体步骤如下:
先根据设计产量用经验公式初步计算,将初步计算结果与目前生产中同类型窑比较并作出适当调整,再用窑内风速等有关指标来核实。
表4-1国内部分5000t/d预分解窑实际选用窑的规格
烟台东源
铜陵海螺
华新
豫鹤同力
黄河同力
冀东
规模(t/d)
5000
回转窑(m)
Φ4.8
74
Φ5.0
根据国内部分5000t/d预分解窑实际选用窑规格的实际情况,各主要水泥厂所采用是比较成熟的三支撑Φ4.8
74m回转窑,本次设计要求为5000t/d熟料的生产线,参照目前国内已经成熟的技术,采用1台三支撑Φ4.8
74m回转窑。
4.2窑的台时产量标定
表4-2国内部分5000t/d预分解窑的生产能力
池州海螺
设计产量(t/d)
窑设计产量(t/h)
208.3
窑实际产量(t/h)
220
224
218.8
229
215
>208.3
目前在标定窑的产量时,设计部门一般提出两个产量指标,其一为保证产量,此产量系指窑投产后,在规定的时间内,在满足规定的热耗与熟料质量的条件下所应生产的熟料量;
又同时提出另一比保证产量约高10%~13%供配套设计用的产量指标,此产量供全厂进行配套设计用,以保证窑的增产需要。
根据国内部分5000t/d预分解窑的实际产量,标定窑的台时产量Qh.1为228.7t/d。
4.3计算烧成系统的生产能力
熟料小时产量:
Qh=nQh.1=1×
228.7=228.7t/h
熟料日产量:
Qd=24Qh=24×
228.7=5488.8(t/d)
熟料周产量:
Qw=168Qh=168×
228.7=38421.6(t/w)
4.4原、燃、材料消耗定额的计算
4.4.1生料消耗定额
由表3-3可知:
干生料烧失量:
36.14%
煤灰的掺入量:
3.45%
则:
=
=1.50t/t熟料
式中:
KT—干生料理论消耗量(t/t熟料);
I—干生料的烧失量(%);
S—煤灰掺入量(%)。
P生—生料的生产损失取(%),一般取0.5%。
各种干原料消耗定额
K原=K生x
K原—某种干原料的消耗定额(t/t熟料);
x—干生料中该原料的配合比(%)。
石灰石消耗定额:
K1=K生×
x1=1.50×
77.01%=1.155(t/t熟料)
黄土消耗定额:
K2=K生×
x2=1.50×
18.27%=0.027(t/t熟料)
粉煤灰消耗定额:
K3=K生×
x3=1.50×
2.88%=0.043(t/t熟料)
硫酸渣消耗定额:
K4=K生×
x4=1.50×
1.84%=0.028(t/t熟料)
含自然水分时:
石灰石消耗额:
K1=K1÷
(100-1.0)%=1.167(t/t熟料)
K2=K2÷
(100-10)%=0.304(t/t熟料)
K4=K4÷
(100-4)%=0.029(t/t熟料)
4.4.2干石膏、干混合材消耗定额
根据GB175—2007,普通硅酸盐水泥中掺活性混合材料时,最大掺量不得超过20%,其中允许用不超过水泥质量5%的窑灰或不超过水泥质量8%的非活性混合材料来代替。
粉煤灰酸盐水泥中混合材料总掺量按质量百分比计为大于20%且小于或等于50%。
水泥中允许用不超过8%的符合JC/T742要求的窑灰代替部分混合材料,掺粉煤灰时混合材料不得与粉煤灰酸盐水泥重复。
混合材的掺加原则:
a.符合国家标准规定;
b.混合材的掺加量不得在规定范围的边缘;
c.在规定的混合材掺加量范围内,尽量提高水泥的强度。
混合材的掺加量:
表4-3国标对两种水泥的组分规定
普通硅酸盐水泥P·
O
熟料+石膏≥80,<
95
混合材>
5,≤20
粉煤灰硅酸盐水泥P·
C
熟料+石膏≥50,<
80
20,≤40
设计要求生产P·
O42.5(50%)、P·
C42.5(50%),根据所提供的原材料P·
O42.5水泥的混合材选用粉煤灰,粉煤灰的掺量分别为15%,P·
C42.5的混合材选用粉煤灰的掺量为30%。
按GB175—2007规定,普通硅酸盐水泥中的三氧化硫含量不得超过3.5%。
假设100kg水泥掺入石膏为xkg,则x×
36%≤100×
3.5%,由此可得x≤9.72kg,即100kg水泥中参加的石膏最多不超过9.7kg。
设定掺入量为:
P.O42.5:
石膏7kg、混合材为14kg;
P.C42.5:
石膏7kg、混合材30kg。
1干石膏消耗定额
Kd—干石膏消耗定额(t/t熟料);
d,e—分别表示水泥中石膏、混合材料的掺入量(%)。
P·
O42.5:
Kd1=
=0.088t/t熟料;
C42.5:
Kd2=
=0.117t/t熟料;
Kd=0.088×
50%+0.117×
50%=0.1025t/t熟料。
2干混合材料消耗定额·
Ke—干混合材料消耗定额(t/t熟料);
Ke1=
=0.18t/t熟料;
Ke2=
=0.48t/t熟料;
Ke=0.18×
50%+0.48×
50%=0.33t/t熟料
表4-4两种品种水泥石膏、混合材料的消耗定额t/t熟料
名称
O42.5
C42.5
0.088
0.117
混合
材料
0.18
0.48
3煤的消耗定额
=100×
2950/27082×
(100-0.5)=0.109t/t熟料
含水分煤:
K=Kf÷
(100-p)×
100=0.110(t/t熟料)
4设计水泥产量
P
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