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5000t水泥厂设计说明书设计总说明水泥是建筑工业三大基本材料之一,使用广、用量大,素有“建筑工业的粮食”之称自水泥投入工业生产以来,水泥窑的发展经历了立窑、干法中空窑、湿法窑、悬浮预热器窑、预分解窑五个阶段世界上用回转窑煅烧水泥是在1884年,我国于1996年建成第一台回转窑20世纪70年代初,国际上出现了窑外分解新技术,使入窑生料碳酸盐的分解率从悬浮预热器窑的30%左右提高到90%左右,减轻窑内煅烧带的热负荷,缩小了窑的规格,减少了单位建设投资,窑衬寿命延长,减少了大气污染20世纪90年代国际上以预分解烧成技术为主,进一步优化系统内各项装备技术,提高产量和质量,降低热耗和电耗,以提高劳动生产率,降低产品成本,增加经济效益,同时扩大原燃料的适用范围和减少粉尘及有害气体的排放,保持可持续发展我国新型干法水泥生产技术和装备水平已与国际先进水平相接近,但整体水平还存在较大差距一方面,目前我国水泥熟料生产线的平均规模较小,水泥熟料生产工艺多样,各种生产工艺与技术装备水平之间差异较大另一方面,新型干法水泥熟料的生产工艺中,技术与装备水平参差不齐,既有达到世界先进水平的生产线,也有一批规模较小的熟料生产线这些规模较小的生产线的技术装备水平仍然不高,各项技术经济指标也比较落后因此,从突破性转变到实现根本性转变,还要付出长期艰苦的努力根据国家制定的“十一五”计划及2010年远景目标,今后我国水泥工业的发展方针是控制总量、调整结构、提高效益和注重环保新增大中型新型干法窑生产能力5000万吨,逐步淘汰年生产能力在
4.4万吨及以下的立窑水泥厂,原则上不再建立窑生产线,鼓励支持有实力的大水泥企业通过股份制及吸收外资等形式组建和发展大型企业集团,积极消化吸收引进的水泥技术装各大力支持发展2000t/d以上的特别是4000t/d及以上新型干法生产线而5000t/d熟料预分解生产线在我国各设计院技术已达成熟,很适合我国水泥工业发展现状目前,5000t/d熟料生产线已成为我国具普遍意义的设计课题之一设计要求依据建厂资料设定目标水泥产品,经过配料计算、物料平衡计算、主机设备选型和平衡计算、主要车间工艺设计、全厂工艺平面布置及绘图等环节,重点进行窑尾烧成车间的工艺设计本设计的指导思想是在给定建厂条件下,按照生产要求选用合理的生产工艺,通过合理的设备选型及较优的配方,配合采用先进合理的水泥工艺外加剂技术,以期生产出质量优良的水泥产品同时量力采用先进的设计、新工艺、新技术与新设备,采用清洁的能源和原燃料,节省能源,提高资源的利用率,达到设备运行顺畅,优质高效生产的目的本设计内容分为两大部分一是设计说明书,二是设计图纸前者的主要内容有1前言,主要概括国内外水泥生产技术的发展,着重介绍预分解窑技术;2原始资料及建厂条件;3全厂工艺流程规划;4全厂平衡计算,包括配料计算、物料平衡计算、主机设备选型和计算、储库容量计算等;5重点车间工艺计算,包括烧成车间基本流程、窑尾系统三大平衡(物料平衡、热量平衡、烟气平衡)计算、窑尾系统及附属设备选型、烧成车间劳动定员编制等;6致谢;7参考文献后者主要包括设计图纸五张,其中全厂平面总图一张,重点车间工艺图四张在本设计中,笔者查阅了大量中英文文献,并前往潍坊山水水泥有限公司参观实习,从理论和实践上加深了对水泥工业生产的认识,同时锻炼了工厂工艺设计能力,强化了正确的设计理念,为以后从事相关工作和进行理论研究奠定了基础摘要的页码不对BriefIntroductiontotheDesignCementmaterialsisoneofthreefundamentalbuildingindustrymaterialsitiswidelyusedintheconstructionindustry.Cementkilnshasexperiencedfivestagesfordevelopmenttheyarekilndrykilnwetprocesskilnsuspensionpreheaterkilnandprecalciningkiln.Rotarykilnhasbeenusedfrom1884andappearedin1996inourcountry.Inearly1970snewprecalciningtechnologyappearedwhichincreasedtheefficiencyofdecompositionofthecarbonatesuspensionpreheaterkilnfromabout30%to90%.Itreducedtheburningkilnwithaheatloadreducedthespecificationsandtheunitcapitalinvestmentofthekilnincreasedthekilnlininglifeexpectancyandreducedairpollution.In1990spre-firingtechnologyfurtherdevelopedtooptimizethesystemdecompositionofthevariousequipmentandtechnologyincreaseproductivityandqualityreduceheatconsumptionandpowerconsumptiontoincreaselaborproductivitylowercostsincreaseeconomicbenefitswhileexpandedtheapplicationoftheoriginalfuelrangeandreduceddustandharmfulgasemissionstomaintainsustainabledevelopment.Chinasnewdrycementproductiontechnologyandequipmentlevelisclosetointernationaladvancedlevelbutthereisstillawidegapbetweentheoveralllevels.OntheonehandtherearemanydisadvantageswiththecurrentcementclinkerproductionlineinChina.Ontheotherhandnewdryprocesscementclinkerproductionprocesstechnologyandequipmentlevelareuneven.Thereforeweshouldpayalongandarduousefforttoachieveabreakthroughtoafundamentalchange.AccordingtothedevelopmentoftheEleventhFive-YearPlanandthe2010visionforthefuturedevelopmentChinascementindustrypolicyistocontrolthevolumeadjustthestructureincreaseefficiencyandfocusonenvironmentalprotection.Thegovernmentphasesoutthetheshaftkilncementplantwhoseannualproductioncapacityat44000tonsandbelowtheninprinciplestoptheestablishmentofshaftkilnproductionlinesencourageandsupportstrongandlargecemententerprisesthroughjoint-stockformofforeigncapitalformationanddevelopmentoflargeenterprisegroupsactiveabsorptionoftechnologyequipmentimportedcement.Chinascementindustrypolicystronglysupportsthedevelopmentofabove2000t/despecially4000t/dandabovedryprocessproductionline.The5000t/dclinkerproductionlineofpre-decompositionofthedesigninstitutesinChinahasreachedamaturetechnologyitissuitableforthedevelopmentofChinascementindustrystatus.Currently5000t/dclinkerproductionlinehasbecomeoneofuniversaldesigntopics.Designrequirementssettargetsbasedoncementplantinformationproducts.Thenitincludesburdencalculationthematerialbalancecalculationthehostequipmentselectionandbalancecalculationthemainplantprocessdesignthewholeplantlayoutandgraphicstechnologyandothersectorsconcentratingonthedesignprocesskilnfiringworkshop.Thedesignguidelinesare:undertheconditionsofagivenplantselectanappropriateproductionprocessinaccordancewithproductionrequirementsthroughtherationalandoptimumequipmentselectionformulawiththeuseofadvancedtechnologyandreasonablecementadditiveprocesstoproducegoodqualityofcementproducts.Atthesametimeasmoreaspossiblelyuseadvanceddesignnewprocessesnewtechnologyandnewequipmenttheuseofcleanenergyandrawfuelsaveenergyimproveresourceutilizationtoachievehighqualityandhighpurposeandmaketheequipmentsgosmoothly.Thedesignincludesdesignspecificationsanddesigndrawings.Designspecificationofthemaincontentsare:1Introduction2rawdataandbuildingconditions;3thewholeplantplanningprocess;4thewholeplantbalancecalculation;5workshopforkeyterms;6Thanks;7Appendix.Designdrawingsincludingdesigndrawings5whichincludesafullfactoryflatoverallandemphasisworkshopprocessfigure
4.IngraduationpracticetoinspectalotofliteratureinbothChineseandEnglishinternshipintheWeifangShanshuiCementCorporationforaweekIobtainedtheattitudeoflinkingtheorywithrealityandachievedseriouslycompletionofthisdesign.Meanwhileitenhancestheunderstandingofindustrialproductionofcementaswellastheplantprocessdesignexercisecapacitystrengthenstherightdesigntheory.Itwillfoundagoodfoundationformyworkandtheoreticalresearchinthefuture.目录TOC\o1-3\h\z\u1前言72设计基础
102.1设计题目
102.2相关数据
102.
2.1原、燃料化学成分
102.
2.2原、燃料水分
102.
2.3烟煤的工业分析
102.
2.4烟煤的元素分析
102.3建厂条件
112.
3.1建厂地点及自然条件
112.
3.2主要建厂条件113全厂工艺流程124全厂平衡计算
134.1全厂生产规模
134.
1.1生产规模
134.
1.2产品品种
134.2配料计算
134.
2.1配料计算
134.3全厂物料平衡计算
154.
3.1物料平衡计算在设计中的作用
154.
3.2物料平衡计算
164.
3.3原燃材料需要量的计算和物料平衡表
214.4全厂主机平衡计算
224.
4.1主机设备的确定
224.
4.2主机平衡表
274.5全厂储存库、堆场计算
284.
5.1物料的储存期
284.
5.2储存设施的选择
294.
5.4物料储存库、堆场选型表375重点车间工艺计算
385.1系统工艺流程
385.2物料平衡和热量平衡计算资料
395.
2.1原始数据
405.
2.2相关参数
405.
2.3计算依据
415.3物料平衡和热量平衡计算
415.
3.1物料平衡计算收入项目
415.
3.2物料平衡计算支出项目
445.
3.3热量平衡计算收入项目
465.
3.4热量平衡计算支出项目
485.
3.5物料平衡表及热量平衡表
505.4系统各部位烟气量平衡计算
505.
4.1选定相关参数
505.
4.2单位烟气量计算
525.
4.3系统各部烟气量的计算
535.
4.4系统各部位烟气量表
565.5部分设备选型计算
575.
5.1分解炉
575.
5.2悬浮预热器
575.
5.3附属设备的选型
625.6烧成车间劳动定员63致谢64参考文献65目录中的3和4位置不对吧?1前言水泥,即磨细成粉末状,加入适量水后成为塑性浆体,既能在空气中硬化又能在水中硬化,并能将砂、石等散粒或混合料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料
[1]水泥是建筑工业三大基本材料之一,使用广、用量大,素有“建筑工业的粮食”之称
[2]自水泥投入工业生产以来,水泥窑的发展经历了立窑、干法中空窑、湿法窑、悬浮预热器窑、预分解窑五个阶段国际上,预分解窑技术出现于20世纪70年代初该技术即在带预热器窑上增设一个分解炉,使燃料燃烧的放热过程与生料碳酸盐分解的吸热过程,在分解炉中以悬浮状态或流态化状态下极迅速地进行,使入窑生料碳酸盐的分解率从悬浮预热器窑的30%左右提高到90%左右,减轻窑内煅烧带的热负荷,缩小了窑的规格,减少了单位建设投资,窑衬寿命延长,减少了大气污染
[3]20世纪90年代国际上以预分解烧成技术为主,进一步优化系统内各项装备技术,提高产量和质量,降低热耗和电耗,以提高劳动生产率,降低产品成本,增加经济效益,同时扩大原燃料的适用范围和减少粉尘及有害气体的排放,保持可持续发展
[4]新型干法水泥生产,是以悬浮预热和预分解技术为核心,把现代科学技术和工业生产最新成就,例如原料矿山计算机控制网络化开采,原料预均化,生料均化,挤压粉磨,新型耐热、耐磨、耐火、隔热材料以及IT技术等广泛应用于水泥干法生产全过程,使水泥生产具有高效、优质、节约资源、清洁生产、符合环境保护要求和大型化、自动化、科学管理特征的现代化水泥生产方法与传统的干法、半干法、湿法水泥生产相比,新型干法水泥生产具有均化、节能、环保、自动控制、长期安全运转和科学管理六大保障体系新型干法水泥生产技术代表着当今世界水泥生产的潮流,其生产能力已达到世界水泥生产能力的60%[
5、6]我国水泥工业正经历着从以立窑生产为主向以新型干法回转窑水泥生产为主的历史性转变我国所说的新型干法窑是对悬浮预热器窑和预分解窑的总称新型干法生产线窑尾系统如图
1.1图
1.1新型干法生产线窑尾系统50多年来,伴随着预分解窑的诞生与发展,新型干法水泥生产技术发展愈加成熟,同时新型干法水泥技术向水泥生产全过程发展随着预分解技术日趋成熟,各种类型的悬浮预热器与名种不同的预分解方法相结合,发展成为许多类型的预分解窑并形成预分解窑旋风筒-换热管道-分解炉-回转窑-篦冷机(简称筒-管-炉-窑-机)以及挤压粉磨和同它们配套的耐热、耐磨、耐火、隔热材料,自动控制,环保技术等全面发展和提高,使新型干法水泥生产的各项技术经济指标得到进一步提高,生产工艺得到进一步优化,环境负荷进一步降低,并且成功研发降解利用各种替代原燃料及废弃物技术,以新型干法生产为切入点和支柱,水泥工业向生态环境材料型产业转型[
3、7]根据国家制定的“十一五”计划及2010年远景目标,今后我国水泥工业的发展方针是控制总量、调整结构、提高效益和注重环保新增大中型新型干法窑生产能力5000万吨,逐步淘汰年生产能力在
4.4万吨及以下的立窑水泥厂,原则上不再建立窑生产线,鼓励支持有实力的大水泥企业通过股份制及吸收外资等形式组建和发展大型企业集团,积极消化吸收引进的水泥技术装各大力支持发展2000t/d以上的特别是4000t/d及以上新型干法生产线而5000t/d熟料预分解生产线在我国各设计院技术已达成熟,很适合我国水泥工业发展现状目前,国家正大力提高现有新型干法水泥工艺技术和装备制造水平,着重优化主流型、经济型5000~6000t/d生产线的技术经济指标,加快开发10000t/d规模的大型国产化生产线,重点在于开发高效率的熟料烧成系统与高效节能的粉磨设备、新一代蓖篦式冷却机、大型高效收尘设备以及综合优化在线控制技术与装备等新世纪我国水泥工业将沿着“由大变强,靠新出强”的可持续发展道路前进,也只有这样才能提升我国水泥工业水平,把我国建设成为一个水泥强国,而不仅仅是一个水泥生产大国2设计基础
2.1设计题目设计题目5000t/d水泥熟料生产线窑尾工艺设计
2.2相关数据
2.
2.1原、燃料化学成分原、燃料化学成分如表
2.1所示表
2.1原、燃料化学成分名称LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO∑石灰石
41.
642.
870.
880.
4951.
381.82砂岩
4.
5479.
155.
582.
813.
041.30粉煤灰
6.
2254.
0027.
274.
962.
711.73铁粉
3.
0023.
102.
3551.
9314.
611.68煤灰
56.
2227.
465.
345.
570.
802.
2.2原、燃料水分原、燃料水分如表
2.2所示表
2.2原、燃料水分原料石灰石砂岩粉煤灰铁粉矿渣石膏烟煤天然水分/%
0.
92.
84.
35.
526.
391.
155.
772.
2.3烟煤的工业分析烟煤的工业分析如表
2.3所示表
2.3烟煤燃料组成的工业分析WfAfVfCfQfDw(kJ/kg)
1.
6423.
8325.
9949.
0923640.
002.
2.4烟煤的元素分析烟煤的元素分析如表
2.4所示表
2.4烟煤燃料组成的元素分析CyHyOyNySyAyWy∑
59.
774.
177.
151.
600.
2422.
684.
599.
992.3建厂条件
2.
3.1建厂地点及自然条件
(1)建厂地点山东某市郊区
(2)厂区地形平坦,地上无建筑物
(3)气温最高
40.2℃;最低-
12.9℃;月平均最高
27.2℃;最低
2.8℃
(4)降雨量年总降水量757mm;最大日降雨量128mm
(5)风频主导风向西南;平均风速
2.4m/s
(6)地耐力25t/m²
2.
3.2主要建厂条件
(1)交通运输条件离铁路干线较近、公路交通方便
(2)原材料石灰石矿山距厂区3km,储量丰富,成分稳定;砂岩矿山距厂区5km,储量丰富,成分稳定;铁粉山东某铁厂;石膏山东新汶;矿渣济南钢铁集团;烟煤山东枣庄
(3)水源充足
(4)电源充足,可稳定供电
3.全厂平衡计算
3.1全厂生产规模
3.
1.1生产规模日产水泥熟料5000吨
3.
1.2产品品种
42.5普通硅酸盐水泥50%,矿渣掺量10%;
32.5矿渣硅酸盐水泥,矿渣掺量30%
3.2配料计算
3.
2.1配料计算熟料组成确定后,即可根据所用原料进行配料计算,以求出符合要求熟料组成的原料配合比配料计算的依据是物料平衡,即反应物的量等于生成物的量熟料组成确定后,即可根据所用原料进行配料计算,求出符合熟料组成的原料配合比生料配料计算方法繁多,有代数法、图解法、尝试误差法(包括递减试凑法、累加试凑法)、矿物组成法、最小二乘法等随着科学技术的发展,电子计算机的应用已经逐渐普及到各个领域,配料计算亦可借助计算机进行本配料计算采用递减试凑法原燃料成分和煤的工业分析见表
2.
1、表
2.3本配料计算如下1确定熟料组成我国目前采用的是石灰饱和系数KH、硅率SM和铝率IM三个率值为使熟料既顺利烧成,又保证质量,保持矿物组成稳定,应根据各厂的原料、燃料和设备等具体条件来选择三个率值,使之互相适当配合,不能单独强调某一率值通常,不能三个率值同时都高,或同时都低
[8]本设计采用新型干法生产,预分解窑生料预热好,分解率高,另外,由于单位产量窑筒体散热损失少,以及耗热量最大的碳酸盐分解带已移到窑外,因此窑内气流温度高,为了有利于挂窑皮和防止结皮、堵塞、结大块,目前趋于低液相量的配料方案我国大型预分解窑大多采用高硅率、高铝率、中饱和比的配料方案根据新型干法窑的生产实践,建议为KH
0.89±
0.02,SM
2.6±
0.2,IM
1.6±
0.2因而本设计选取率值KH=
0.89±
0.02,SM=
2.6±
0.1,IM=
1.6±
0.1本设计中取单位熟料热耗q=3200kJ/kgsh2计算煤灰掺入量
3.1式中GA——熟料中煤灰掺入量,%;q——单位熟料热耗,kJ/kgsh;Ay——煤的应用基灰分含量,%;S——煤灰沉落率,%;有电收尘时,S=100%;Qydw——煤的应用基低热值,kJ/kg煤3计算要求熟料的化学成分∑为熟料中CaO、SiO
2、Al2O
3、Fe2O3四种氧化物的总量估计值,设∑=
96.0%Fe2O3=∑÷[
2.8KH+1IM+1×SM+
2.65IM+
1.35]=
3.25%Al2O3=IM×Fe2O3=
5.22%SiO2=SMAl2O3+Fe2O3=
22.05%CaO=∑-Fe2O3+Al2O3+SiO2=
65.52%其它=100%-
96.0%=
4.00%,其中MgO=
2.00%4递减试凑配合比熟料中的各化学成分,减掉煤灰带入的成分,便是应由各原料提供的成分将递减试凑法所用步骤和公式制成Excel电子表格形式,调整各原料配合比至各成分与要求量非常接近为止,见表
3.1表
3.1递减试凑法配料计算递减步骤掺配质量KgSiO2%Al2O3%Fe2O3%CaO%MgO%备注(各原料的差额/Kg要求的熟料成分
22.
155.
163.
2264.
812.74 煤灰
3.
201.
800.
870.
170.
180.02 差值1
20.
354.
293.
0564.
632.72 石灰石
123.
883.
941.
090.
4263.
532.
25126.04差值2
16.
413.
202.
631.
110.46 粉煤灰
9.
174.
972.
410.
440.
180.
1530.28差值3
11.
440.
792.
190.
930.31 铁粉
3.
650.
840.
061.
840.
560.
064.36差值4
10.
600.
730.
360.
370.25 砂岩
13.
5110.
530.
810.
360.
310.
1713.60差值
0.07-
0.08-
0.
010.
060.08 由表
4.1可看出各熟料成分已与要求成分非常接近,通过表中的掺配质量便可以得出各原料质量比以及配合比5生、熟料化学成分生料、熟料化学成分见表
3.2表
3.2生料、熟料化学成分名称原料配合比%Loss%SiO2%Al2O3%Fe2O3%CaO%MgO%合计%石灰石
82.
4734.
252.
620.
730.
2842.
291.
5081.67粉煤灰
6.
100.
493.
311.
610.
290.
120.
105.97铁粉
2.
430.
090.
560.
041.
220.
370.
042.33砂岩
8.
990.
587.
010.
540.
240.
210.
128.69煤灰
3.
201.
800.
870.
170.
180.
023.05生料
100.
0035.
4013.
502.
912.
0442.
991.
7698.66灼烧生料
100.
0020.
904.
503.
1566.
562.
7299.40熟料
100.00
22.
035.
233.
2264.
602.
6699.276校验熟料率值KH=CaO-
1.65Al2O3-
0.35Fe2O3/
2.8SiO2=
0.89SM=SiO2/Al2O3+Fe2O3=
2.61IM=Al2O3/Fe2O3=
1.62可见,各率值均符合要求,可以按此配料进行工艺计算7湿物料的配合比重量比湿石灰石=
82.47/100-
0.8×100=
83.14湿砂岩=
8.99/100-
2.6×100=
9.23湿粉煤灰=
6.10/100-
7.3×100=
6.58湿铁粉=
2.43/100-
5.4×100=
2.57百分比湿石灰石=
83.14/
101.52×100=
81.90湿砂岩=
9.23/
101.52×100=
9.09湿粉煤灰=
6.58/
101.52×100=
6.48湿铁粉=
2.57/
101.52×100=
2.
533.3全厂物料平衡计算
3.
3.1物料平衡计算在设计中的作用物料平衡计算是以生产规模、产品方案、工艺流程、工艺参数及生产班制为基础,对工厂生产过程中各工序物料量的一种近似计算方法通过物料平衡计算可以解决下列问题1计算从原料进厂至成品出厂各工序所需处理的物料量,作为确定车间生产任务、设备选型及人员编制的依据2计算各种原料、辅助材料及燃料需要量,作为总图设计中确定运输量、运输设备和计算各种堆场、料仓面积的依据3计算水、电和劳动力的需要量,确定原材料、燃料等的单位消耗指标,作为公用设计和计算产品成本等的依据
3.
3.2物料平衡计算窑的熟料产量是物料平衡的计算基准当工厂规模以水泥年产量表示时,取熟料年产量为基准;当工厂规模以熟料日产量表示时,取熟料周产量为基准采用前一基准进行物料平衡计算的方法称为年平衡法,采用后一基准进行计算的方法称为周平衡法
[9]本设计采用周平衡法,本设计任务是5000t/d新型干法水泥熟料生产线窑尾系统a.窑型本设计选择Φ
4.8×74M回转窑b.产量标定运用经验公式验证窑的产量
[11]由天津水泥设计研究院公式根据南京水泥工业设计研究院统计分析结果,窑径为
3.75~
6.2m时,熟料产量为2500~13000t/d公式根据窑内物料的负荷率反求计算(
3.2)式中——窑内物料负荷率,当斜度为4%时,一般为10%;M——窑的小时产量t/h待求;Di—窑的有效内径;Vm——物料在窑内运行的速度,Vm=L/(60τ)=
0.035(m/s),为物料在窑内停留时间,取35min;R——燃烧每千克熟料所需窑内物料量,kg/kgclR=[Ks-
0.55×γ+1]/2=
1.02025kg/kgcl;λ——表观分解率预分解窑的表观分解率为
0.85~
0.95,取
0.95),Ks为生料料耗,
1.563;γm——窑内物料平均容重,㎏/m3,γm=γ生料+γ熟料/2=
0.9+
1.2/2=
1.05kg/所以,当=10%时,由知M=
234.5t/hGd=M×24=5630t/d另考察厂家生产实例见表
3.3
[10]表
3.3厂家设备及生产能力厂名设计能力(t/d)回转窑规格m实际产量t/d美国Colorado5000Φ
5.2×705400铜陵海螺5000Φ
4.8×745200韩国三星5000Φ
4.8×805500华新水泥厂5000Φ
4.75×745800综合以上几方面,结合本设计原、燃料条件,标定窑的熟料产量为5630t/d、,即
234.5t/h由反求计算和新型干法水泥熟料生产厂家选型实例可知,选定Φ
4.874M窑型能达到设计要求1烧成车间生产能力和工厂生产能力的计算1窑的台数
3.3式中n——窑的台数;Qd——要求的熟料日产量,t/d;Qh1——所选窑的标定台时产量,t/台h;24——每日小时数2计算烧成系统的生产能力目前水泥熟料烧成设备主要有回转窑与立窑两大类由于立窑的产品质量波动较大,能耗高,因而在水泥工业中所占比重日益减少,带之而起的是新型干法悬浮预热器窑和预分解窑我国已经明确发展干法窑生产,新建大中型厂多采用预分解窑,故本设计采用预分解窑熟料小时产量:Qh=5000/24=
208.34(t/h)熟料日产量:Qd=5000(t/d)熟料周产量:Qw=7Qd=7×5000=35000(t/w)3计算水泥的生产能力本设计生产水泥熟料5000吨,
42.5普通硅酸盐水泥50%,矿渣掺量10%;
32.5矿渣硅酸盐水泥,矿渣掺量30%据生产经验,
32.5矿渣硅酸盐水泥中矿渣掺加量最多为20%~30%
[12]设总共生产水泥x吨,
42.5普通硅酸盐水泥用熟料y吨,则
32.5矿渣水泥用熟料(5000-y)吨由石膏掺入量取5%,列方程 解之得即总共生产水泥6666吨水泥,其中生产
42.5普通硅酸盐水泥用熟料2833吨,占
56.7%;
32.5矿渣水泥用熟料2167吨占
43.3%其中,
42.5普通硅酸盐水泥水泥小时产量:=
134.81(t/h) 水泥日产量:Gd=24×Gh=
3235.34(t/d)水泥周产量:Gw=168×Gh=
22648.08(t/w)
32.5矿渣水泥水泥小时产量:Gh=水泥日产量:Gd=24×Gh=
3230.88(t/d)水泥周产量:Gw=168×Gh=
22616.16(t/w)式中d——水泥中石膏的掺入量一般为3%~5%,取5%;e1——
42.5普通硅酸盐水泥中矿渣的掺入量,取10%;e2——
32.5普通硅酸盐水泥中矿渣的掺入量,取30%;p——水泥的生产损失可取为3%~5%,取3%2原、燃材料消耗定额的计算原料消耗定额1考虑煤灰掺入时,1t熟料的干生料理论消耗量式中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,以熟料百分数表示,%2考虑生产损失时,1t熟料的干生料消耗定额式中KT——干生料消耗量,t/t熟料;P生——生料的生产损失,一般3~5%,取3%3各种干原料消耗定额K原=K生x式中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,%则K石灰石=K生×
82.47%=
1.546×
82.47%=
1.275t/tshK砂岩=K生×
8.99%=
1.546×
8.99%=
0.139t/tshK粉煤灰=K生×
6.10%=
1.546×
6.10%=
0.094t/tshK铁粉=K生×
2.43%=
1.546×
2.43%=
0.038t/tsh4含天然水分的湿物料消耗定额式中K湿、K干——分别表示湿物料、干物料消耗定额,t/tsh;w0——该湿物料的天然水分,%.则3石膏消耗定额1干石膏消耗定额==
0.070t/tsh式中Kd——干石膏消耗定额,t/tsh;d——分别表示水泥中石膏的掺入量,%;e——分别表示水泥中混合材的掺入量,%;2换算为湿石膏消耗定额
3.44混合材消耗定额1干矿渣消耗定额==
0.267t/tsh
3.5式中Ke——干混合材消耗定额,t/tsh2换算为湿矿渣消耗定额Ke湿=5烧成用煤消耗定额1烧成用干煤消耗定额式中Kf1——烧成用干煤消耗定额,t/tsh;Q——熟料烧成热耗,kJ/kgsh;——干煤低位热值,kJ/kg干煤;——煤的生产损失,一般取3%2换算为湿煤6烘干用煤消耗定额1烘干用干煤消耗定额式中Kf2——烘干用干煤消耗定额,t/t熟料;Ke湿——湿矿渣消耗定额;w
1、w2——分别表示烘干前、后物料的含水量,%;q烘——蒸发1Kg水分的耗热量,kJ/kg水分,由于采用中卸烘干磨,石灰石、砂岩、粉煤灰、铁粉都无需另外烘干,石膏、煤也可以考虑充分利用窑尾废气余热烘干,所以,只需烘干矿渣参考烘干机热工指标,对于矿渣,q烘为47502换算为湿煤将各种物料消耗定额乘以烧成系统生产能力,可求出各种物料的需要量计算结果汇总成物料平衡表见表
3.4表
3.4物料平衡表物料名称天然水分/%生产损失/%消耗定额(t/tsh)物料平衡量(t)干料含天然水分料干料含天然水分料hd周hd周石灰石
0.
831.
2751.
285265.
625637544625267.708642544975砂岩
2.
630.
1390.
14328.
958695486529.7927155005粉煤灰
7.
330.
0940.
10119.
583470329021.0425053535铁粉
5.
430.
0380.
0407.
91719013308.3332001400生料
31.
5461.
569322.
083773054110326.875784554915石膏
1.
190.
0700.
07214.5833502450153602520矿渣
26.
430.
2670.
36355.
6251335934575.625181512705熟料
208.33500035000水泥
3277.75666646662烧成用煤
5.
8030.
1370.
14528.
54685479530.2087255075烘干用煤
5.
8030.
0190.
0203.
958956654.167100700燃煤合计
5.
8030.
1560.
1653.
500780546034.
37582557753.4全厂主机平衡计算工艺设备的选型和计算也是工厂设计的重要组成部分之一工艺设备按照性质可分为机械设备和热工设备,按照用途又可分为主要设备和辅助设备工艺设备选型和计算的任务是根据配方、生产性质、产量大小和工艺流程选择设备的型式,然后确定设备的规格大小,最后根据各工序的加工量和设备的生产能力进行计算,确定所需设备台数
3.
4.1主机设备的确定水泥厂主机设备的选型计算叫主机平衡,主机平衡即在物料平衡计算年平衡量或周平衡量和选定车间工作制度的基础上,计算各车间主机要求的生产能力(要求主机小时产量),为选定各车间主机的型号、规格和台数提供依据
[13]本设计采用周平衡法根据车间工作制度定出主机每周运转小时数,并根据物料周平衡量,求出该主机要求的小时产量计算公式为
3.6式中GH——要求主机的小时产量,t/h;——物料周平衡量,t/周;H——主机每周运转小时数,见表
3.5表
3.5水泥厂主机周转小时数主机名称每日运转时间(h/d)每周运转时间(h/周)生产周制(d/周)生产班制石灰石破碎机11666每日两班,每班
5.5h生料磨221547每日两班,每班11h窑241687每日三班,每班8h煤磨211477每日三班,每班7h水泥磨241687每日三班,每班8h回转烘干机211477每日三班,每班7h包装机161127每日两班,每班8h注
1、每日运转时间为24h者,按每日三班,每班8h计算;每日运转为22h者,是按扣除每班检修时间2h计算
2、生产班制一栏,每班6~7h是指主机运转小时数,已扣除每班检修时间1~2h
[13]1破碎机选型进入工厂的天然矿物原料,一般具有较大的块度(如石灰石、石膏、粘土等),需对其进行破碎,以适应下一道工序对物料粒度的要求1石灰石破碎机生产班制每周工作6d,每天2班,每班
5.5h根据产量要求,选择PCF2022单段锤式破碎机,台时产量800t/h转子转速300r/min,转子尺寸2018×227mm,转子重
35.875t最大进料粒度100×1000×1500mm,出料粒度≤75mm占90%确定台数,取n=1核算每周实际运转小时数2石膏破碎机生产班制每周工作6天,每天一班,每班6小时根据产量要求,选择Φ1250×1000反击式破碎机,台时产量40~80t/h最大进料粒度250mm,出料粒度<50mm,电动机功率95kW确定台数,取n=1核算每周实际运转小时数:3砂岩破碎机生产班制每周工作6天,每天三班,每班8小时根据产量要求,选择Φ1250×1000反击式破碎机,台时产量40~80t/h最大进料粒度250mm,出料粒度<50mm电动机功率95kW确定台数,取n=1核算每周实际运转小时数2烘干机选型在水泥干法生产工艺中,各种含水的物料一般都要进行烘干才能保证粉磨正常工作入磨物料的水分,对磨机产量、出磨物料的质量及磨机的操作都有较大影响(烘干磨除外)烘干系统可分为两种一种是烘干磨,即物料在粉磨过程中同时进行烘干,另一种是用单独的烘干设备烘干目前,随着预热器窑和预分解窑的不断发展,干法水泥厂的原料烘干与粉磨,也广泛采用了烘干磨,利用窑尾废气作为烘干介质,充分利用了废气余热混合材的烘干,一般采用单独的烘干设备单独进行烘干的烘干设备有回转式烘干机、快速烘干机(装有搅拌叶片)等其中应用最广泛的是回转式烘干机,其优点是对物料的适应性强,可以烘干各种物料,且设备操作简单可靠水泥厂所用的回转式烘干机,大都是直接传热的,即物料与气流是直接接触的按物料与气流流动方向的异同,又有顺流式和逆流式两种,其中,以顺流式的应用较多本设计中选用中卸烘干提升循环磨作为生料磨,在粉磨的同时能充分利用窑废气对生料进行有效的烘干,可解决大部分原料的烘干问题,因而需要单独烘干的物料仅剩矿渣,选用顺流式回转烘干机生产周制7d,每天2班每班8小时每周运转时间112h选择Φ5×40m回转烘干机,台时产量120t/h确定台数取n=1核算每周实际运转小时数3磨机选型1生料磨主机选型每日运转时间22h,生产周制7d,每周运转时间154h选择ATOX50辊式磨入磨粒度2%100mm最大175mm,台时产量为410t/h确定台数,取n=1核算每周实际运转小时数2水泥磨主机选型水泥粉磨是水泥工业生产中耗电最多的一个工序近年来,随着新型干法水泥生产的发展,为了提高粉磨效率,节约能源,提高经济效益,水泥粉磨设备在大型化的同时,也得到了不断的改进和发展水泥粉磨流程主要有以下几种形式开路流程管磨和康必丹磨;闭路流程一级管磨闭路,康必丹磨一级闭路,辊式磨和辊压机近年来,水泥磨已趋于闭路流程,特别是大型磨机更是这样在闭路流程中又趋向于球磨机、辊压机及高效选粉机不同组合的粉磨流程
[7]每日运转时间24h,生产周制7d,每天三班,每班8小时,每周运转时间168h选择辊压机+V型选粉机+球磨机+O-sepa选粉机组成的联合粉磨系统
①辊压机规格Φ
1.4×12m,生产能力420—550t/h
②球磨机型号M42135,规格Φ
4.2×
13.5m工作转速
15.6人r/min,生产能力165t/h轴承用水量
3.5×2m3/h主机台数,取n=2核算每周实际运转小时数3煤磨选型制备煤粉所用的设备,目前大都采用烘干磨,主要有风扫球磨、辊式磨和风扇磨三种本设计采用辊压磨每天三班,每班7小时,每日运转时间21h,生产周制7d,每周运转时间147h选择HRM2200M辊式磨,台时产量40t/h确定台数,取n=1核算每周实际运转小时数4回转窑选型1回转窑规格的确定本设计采用新型预分解窑5000t/d新型干法水泥生产线是目前国内投产最多、技术最成熟的新型干法生产线之一实践证明,Φ
4.8×74M窑足以满足日产5000t熟料的需要,国内技术及设备都较成熟因而,选择Φ
4.8×74M预分解窑一台用统计资料的数据对这一窑型进行的复核计算见
4.
3.22)核算每周实际运转小时数5水泥包装机选型在水泥生产工艺线上,水泥的包装和发运是工艺过程的最后一道工序目前水泥包装机可分两大类,一类是回转式包装机,一类是固定式包装机
[13]本设计采用40%袋装,60%散装包装车间工作制度每周7天,每天两班,每班工作8小时选择8嘴回转包装机,型号BHYW—8,生产能力100t/h,旋转调速范围0—6r/min,称量精度50±
0.5Kg,整机旋转方向顺时针俯视确定台数,取n=2核算每周实际运转小时数全厂主机平衡见表
3.6表
3.6主机平衡表主机名称主机型号规格主机产量t/(台h)主机台数(台)要求主机小时产量(t/h)主机生产能力(t/h)主机工作制度每周实际运行小时数h石灰石破碎机PCF2022单段锤式破碎机
8001681.44800每周工作6d,每天2班,每班
5.5h,共66h
56.2砂岩破碎机Φ1250×1000反击式破碎机40~
80134.7640~80每周工作6d,每天3班,每班8h,共144h
62.6石膏破碎机Φ1250×1000反击式破碎机40~
80170.0040~80每周工作6d,每天1班,每班6h,共36h
31.5烘干机Φ5×40m回转烘干机
1201113.44120每日运转时间16h,生产周制7d,共112h
105.9生料磨ATOX50辊式磨
4101356.59410每日运转时间22h,生产周制7d,共154h
133.9水泥磨Φ
1.4×
1.2m辊压机+M
4.2×
13.5m球磨机配N-2000O-sepa选粉机
1652277.75165×2每日运转时间24h,生产周制7d,共168h
141.4煤磨辊压磨
40139.2940每日运转时间21h,生产周制7d,共147h
144.4回转窑Φ
4.874M
234.
51208.
34234.5每周工作7d,每天3班,每班8h,共168h
149.3水泥包装机BHYW-8八嘴回转包装机
1002165.65100×2每周工作7d,每天2班,每班8h,共112h
93.
33.5全厂储存库、堆场计算为了保证工厂的连续生产,避免由于外部运输的不均衡、设备之间生产能力的不平衡,或由于前后段生产工序的工作班制不同,以及由于其他原因造成物料供应的中断或物料滞留堆积而堵塞,保证工厂连续均衡的进行生产和产品均衡出厂,以及为了满足生产过程中质量控制和产品检验的需要,工厂必须设置各种储存设施来储存生产过程中的各种物料本设计中原料储存采用堆场,生料采用IBAU均化库,每种原料及石膏、矿渣、熟料设置相应的圆库储存
3.
5.1物料的储存期某物料的储存期所能满足工厂生产需要的天数,称为该物料的储存期各种物料储存期的确定需要考虑到许多因素物料储存期的长短应适当,过长则会增加基建投资和经营费用,过短将影响生产对于水泥厂,储存期以烧成车间的生产能力(熟料产量)为计算基准拟定物料堆场储量见表
3.7表
3.7拟定物料堆场储量表物料名称日储量t预定储期d储量t石灰石6425532125砂岩715107150粉煤灰505105050铁粉200306000石膏3603010800矿渣18151018150烟煤8252016500生料7845215690熟料5000525000水泥
66667466623.
5.2储存设施的选择储存设施的选择主要取决于工厂的规模、工厂的机械化自动化的水平、投资的大小、物料的性质以及对环境保护的要求等工厂的储存设施主要有露天堆场、堆棚、各类圆库等露天堆场是用于块、粒状物料储存及倒运的设施采用露天堆场储存物料具有储存量大、投资省的特点一般用于储存外部运入的大宗物料,如石灰石、粘土、砂岩、长石、煤炭、石膏、混合材等其位置大多布置在工厂的边部,多位于进料方便及厂区最大频率风向的下风侧物料堆棚可使物料免受风雨的影响,有利于控制物料的水分,尤其适用于多雨地区用于储存粘土、铁粉、煤炭、芒硝、纯碱等圆库常用于小块状、粒状、粉状及浆状等物料的储存,适用范围广圆库储存物料,库容积的有效利用率高,占地面积小,密闭性好,扬尘较易处理,易于机械化、自动化操作但圆库散热效果差,不利于物料的冷却对于粘湿性物料,由于易造成下料堵塞,一般不宜采用圆库储存
[13]
3.
5.3储存设施的计算1储存设施计算公式1堆场的设计堆场的形式确定后,料堆高度即可确定,根据料堆高度和宽度即可计算料堆的长度适用条件
3.7式中L——某种物料料堆的底边长度,m;Q——该物料在露天堆场的储存量,t;H——料堆高度,m;B——料堆底边宽度,m;——该物料的堆积密度,t/m3;——该物料的休止角,度求出堆场内各种物料料堆的占地面积之和,并考虑堆场面积利用系数(一般为
0.60—
0.75)后即可计算出露天堆场占地总面积2堆棚的设计堆棚所需面积取决于被储存物料的种类、堆积密度及料堆的高度.一般情况下原料的存放面积可按下式计算
3.8式中S——原料的存放面积,m2;Q——原料的储存量,t;h——原料堆的高度,m;ρ——料堆的有效体积系数,一般在
0.7~
0.8范围内,取
0.8;γ——原料的堆积密度,t/m33圆库的设计圆库的大小按物料要求的储存量而定,其筒与直径的比值(高径比)一般为1~
2.5,常用2~
2.5其型式随储存物料的不同和直径的大小而不同,主要区别在于圆库底部形状,常见的有平底圆库及带有锥形漏斗的圆库2储库设施计算选型1堆场
①石灰石预均化堆场由于石灰石在水泥生产的原料配比中占的比例最大,其对水泥质量的影响极大,故需采取一定的预均化措施预均化堆场按布置型式可分为矩形预均化堆场及圆形预均化堆场圆形堆场采用中心出料,出料胶带长度不改变,因此物料流是连续稳定的,从而在堆场和生料磨之间采用反馈控制比较容易矩形堆场中取料机换向取料时会形成间断的料流,随取料机的移动出料胶带上的物料长度是变化的,采用反馈控制较困难
[13]取石灰石储存期为T=5d物料储存量为Q=Gd·T=6425×5=32125t本设计采用圆形预均化堆场规格Φ80;储量38000t实际储期d
②矿渣堆场取矿渣储存期为T=5d,料堆高度h=8m物料密度γ=
0.6t/m3,休止角α=38°物料储存量为Q=Gd·T=1815×5=9075t宽度B≥2Hcotα=2×8×cotα38°=
20.48m,取B=40m则料堆底边长度选用80×40m的预均化堆场2堆棚
[8]
①砂岩堆棚取砂岩储存期为T=10d,物料堆积密度为γ=
1.7t/m3,料堆高度为h=8m,料堆有效体积系数为ρ=
0.8物料储存量Q=Gd·T=715×10=7150t物料存放面积m2选用30×25的堆棚实际堆棚面积为S=30×25=750m2则物料实际储存期
②粉煤灰堆棚取粉煤灰储存期为T=10d,物料堆积密度为γ=
1.7t/m3,料堆高度为h=8m,料堆有效体积系数为ρ=
0.8物料储存量Q=Gd·T=505×10=5050t物料存放面积m2选用30×20的堆棚实际堆棚面积为S=30×20=600m2则物料实际储存期
③铁粉堆棚取铁粉储存期为T=30d,物料堆积密度为γ=
1.7t/m3,料堆高度为h=6m,料堆有效体积系数为ρ=
0.8物料储存量Q=Gd·T=200×30=6000t物料存放面积:m2选用30×25的堆棚实际堆棚面积S=30×25=750m2则物料实际储存期
④石膏堆棚取石膏储存期为T=30d,物料堆积密度为γ=
1.4t/m3,料堆高度为h=8m,料堆有效体积系数为ρ=
0.8物料储存量Q=Gd·T=360×30=10800t物料存放面积选用50×25的堆棚实际堆棚面积S=50×25=1250m2则物料实际储存期
31.11d
⑤烟煤堆棚取烟煤储存期为T=20d,物料堆积密度为γ=
0.9t/m3,料堆高度为h=7m,料堆有效体积系数为ρ=
0.8物料储存量Q=Gd·T=825×20=16500t物料存放面积=选用75×45的堆棚实际堆棚面积S=75×45=3375m2则物料实际储存期3圆库查阅有关资料
[8],得锥底库和平底库规格和容量见表
3.
8、
3.9表
3.8锥底库规格和容量库内径(m)库直筒高度H(m)库锥体高度H1(m)几何容积(m3)有效容积(m3)每增减1m容积变化(㎡)卸料口个数(个)Φ
5.
0113.04280245241Φ
6.
0123.35370330281Φ
6.
512.
53.65460410331Φ
7.
0133.95550490381Φ
7.
513.
54.25660595441Φ
8.
0144.46870795501表
3.9平底库规格和容量库内径(m)库直筒高度H(m)有效容积(m3)几何容积(m3)每增减1m容积变化(㎡)卸料口个数(个)Φ
5.514235270241Φ
6.016330370281Φ
7.018590650382Φ
8.020855930502Φ
10.02415801740792Φ
12.026246526901122~4Φ
15.030436547201774
①石灰石库取石灰石储存期为T=12h,物料密度γ=
1.5t/m3物料储存量Q=Gd·T=6425×
0.5=
3212.5t选用Φ
12.0×24m的平底库查表得库容积为V=2465-2×112=2241m3则物料的实际储存量为Q==
3361.5t物料实际储存期
②砂岩库取砂岩储存期为T=2d,物料密度γ=
1.7t/m3物料储存量Q=Gd·T=715×2=1430t选用Φ
8.0×20m的平底库查表得库容积V=855m3则物料的储存量Q=Vγ=
1453.5t物料实际储存期
③粉煤灰库取粉煤灰储存期为T=2d,物料密度γ=
1.7t/m3物料储存量Q=Gd·T=505×2=1010t选用Φ
7.0×19m的平底库查表得库容积V=590+38=628m3则物料的储存量Q=Vγ=
1067.6t物料实际储存期
④铁粉库取铁粉储存期为T=3d,物料密度γ=
1.7t/m3物料储存量Q=Gd·T=200×3=600t选用Φ
6.0×12m的锥底库查表得库容积V=370m3则物料的储存量Q=Vγ=370×
1.7=629t物料实际储存期
⑤石膏库取石膏储存期为T=2天,物料密度γ=
1.4t/m3物料储存量为Q=Gd·T=360×2=720t选用Φ
7.0×14m的锥底库查表得库容积V=490+38=528m3则物料的储存量Q=Vγ=528×
1.4=
739.20t物料实际储存期
⑥矿渣库取矿渣储存期为T=2d,物料密度γ=
0.6t/m3物料储存量为Q=Gd·T=1815×2=3630t选用Φ
15.0×40m的平底库查表得库容积V=4365+177×10=6135m3则物料的储存量Q=Vγ=3681t物料实际储存期
⑦煤粉库取煤粉储存期为T=12h,物料密度γ=
0.6t/m3物料储存量=
412.50t选用Φ
7.5×16m的锥底库查表得库容积V=595+44×
2.5=7057m3则物料的储存量Q=Vγ=705×
0.6=423t物料实际储存期
⑧生料库生料均化库是生料均化的最后一个均化环节,也是保证入窑生料成分符合入窑质量要求的最重要的均化环节它既是一个生料均化设施,又是一个储存库,在生料磨和窑之间起着缓冲和平衡的作用
[13]生料均化库主要有间歇式生料均化库和连续式生料均化库连续式生料均化库适用于现代大型干法水泥厂其优点是工艺流程简单,均化作业连续化、操作管理方便、易于实现自动控制;基建投资低,比间歇式生料均化库可节省20%左右;均化电耗较低;只需设置1~2座均化库即可满足生料均化和储存的任务
[13]取生料储存期为T=2d物料储存量为Q=Gd·T=7845×2=15690t选取IBAU生料库,
22.5×70,有效存储量为20000t,取n=1物料实际储存期
⑨熟料库取熟料储存期为T=5d,物料密度γ=
1.45t/m3物料储存量Q=Gd·5=5000×5=25000t选用Φ
15.0×30m的平底库查表得库容积为V=4365m3库数量
3.9,取n=4则物料的储存量Q=nVγ=25317t物料实际储存期⑩水泥库取水泥储存期为T=7d物料储存量Q=Gd·T=6666×7=46662t选用Φ18×43m的带减压仓水泥库查表得库容量为Q1=10000t则库数量=
4.4,取n=5水泥储存量Q=nQ1=50000t物料实际储存期4水泥散装库选用上述水泥库兼做水泥散装库,由已知本设计水泥成品为60%散装、40%袋装,取散装水泥储存期为T=5d物料储存量Q=Gd·
0.6·T=6666×
0.6×5=19998t由所选水泥库容量为Q1=10000t则则库数量=
2.0,取n=2水泥储存量Q=nQ1=20000t物料实际储存期5水泥成品库取袋装水泥储存期为T=3d水泥储存量Q=Gd·T=6666×3=19998t成品库面积式中φ——为袋装水泥量占每天生产水泥量的百分数40%;η——为成品库面积的有效利用率取
0.65;t—单位面积上水泥堆入量(t/m2),一般取2;q——为每平方米成品库面积水泥堆存量选用100×65的成品库,成品库面积S=100×65=6500m2水泥的储存量Q=Sηt=6500×
0.65×2=8450t则实际储存期T=汇总物料堆场及堆棚、储存库选型见表
3.
10、
3.11表
3.10堆场、堆棚表名称规格L×B×Hm数量储存量(t)储存期(d)石灰石预均化堆场Φ80圆形
1321255.91矿渣堆场80×40×
8190758.46砂岩堆棚30×25×
81715011.41粉煤灰堆棚30×20×
81505012.93铁粉堆棚30×25×
61600030.6石膏堆棚50×25×
811080031.11烟煤堆棚80×40×711650020表
3.11储存库表名称规格m数量单个储量(t)总储量(t)储存期石灰石库Φ
12.0×24平底库
13361.
53361.
512.56h砂岩库Φ
8.0×20平底库
11453.
51453.
52.03d粉煤灰Φ
7.0×19平底库
11067.
61067.
62.11d铁粉库Φ
6.0×12锥底库
16296293.15d石膏库Φ
7.0×14锥底库
1739.
20739.
202.05d矿渣库Φ
15.0×40平底库
1368136812.03d煤粉库Φ
7.5×16锥底库
142342312.31hIBAU生料均化库Φ
22.5×70锥底库
120000200002.55d熟料库Φ
15.0×30平底库
46329.
25253175.10d水泥库Φ18×
43510000500007.50d散装库
10000200002.00d成品库100×
651845084503.17d
4.全厂工艺流程全厂工艺流程简述如下原料入厂存于堆场或堆棚,经破碎、烘干分别入原料储库,由电子计量配送入生料粉磨车间,生料经粉磨后入生料库,在烧成车间经窑尾预热—预分解系统入回转窑煅烧,出窑熟料经熟料冷却车间送入熟料库,加混合材后进入水泥粉磨车间,出磨水泥输送至水泥库储存,散装或包装成袋出厂全厂工艺流程如图
3.1所示图
3.1全厂工艺流程图
5.重点车间工艺计算
5.1系统工艺流程生料库底至熟料库的工艺流程如图
5.1所示图
5.1生料库底至熟料库的工艺流程图
5.2物料平衡和热量平衡计算资料物料平衡计算是根据国内设备的制造水平,对窑系统的物料量和用风量进行计算,用作选择辅机及计算燃煤量的依据进行热平衡计算的主要目的,是对新窑确定燃料的消耗量,计算单位熟料热耗,对生产窑、分析窑系统热工技术性能,为优质高产提供科学依据物料平衡图与热平衡图如图
5.
2、
5.3图
5.2物料平衡图图
5.3热平衡图
5.
2.1原始数据原始数据资料见
2.
25.
2.2相关参数1温度参数1入预热器生料温度50℃2入窑回灰温度50℃3入窑一次空气温度30℃4入窑二次空气温度1100℃5环境温度30℃6入窑、分解炉燃料温度60℃7入分解炉三次空气温度740℃8熟料出窑温度1360℃9废气出预热器温度320℃10飞灰出预热器温度320℃2入窑风量比(%)一次空气k1二次空气k2窑头漏风k3=158053燃料比(%)回转窑(ky)分解炉(kf)=40604计算参数1出预热器飞灰量2出预热器飞灰烧失量3各处过剩空气系数窑尾;预热器出口;分解炉出口其中,预热器漏风量占理论空气量的比例k4=
0.16气力提升泵喂料带入空气量占理论空气量的比例k5=
0.09,折合料风比为
19.8kg/Nm34分解炉及窑尾漏风(包括分解炉一次空气量)占分解炉用燃料理论空气量的比例k6=
0.055电收尘和增湿塔综合效率为
99.5%6熟料形成热7系统表面散热损失8生料水分含量:
0.4%9窑的产量5000t/d
5.
2.3计算依据1窑型旋风预热器窑2物料基准1kgsh;温度基准0℃3平衡范围从冷却机熟料出口到预热器废气出口,即包括回转窑、冷却机、分解炉和预热器系统
5.3物料平衡和热量平衡计算
[8]
5.
3.1物料平衡计算收入项目1燃料总消耗量:其中,窑头燃料量:分解炉燃料量1生料消耗量,入预热器物料量
5.1式中——入窑回灰量,;——燃料应用基灰分含量,
22.68%;a——燃料灰分掺入熟料中的量,a=100;——生料的烧失量,
35.40%2出预热器飞灰量=
0.100kg/kgsh烟囱飞损飞灰量=
0.100×(1-
0.995)=
0.0005kg/kg-sh入窑回灰量=
0.100-
0.0005=
0.0995kg/kg-sh3考虑飞损后干生料实际消耗量=kg/kg-sh式中——,kg/kg-sh;——,4考虑飞损后生料实际消耗量式中——,kg/kg-sh;——,取
0.4%5入预热器物料量入预热器物料量=kg/kg-sh2入窑系统空气量1燃料燃烧理论空气量=
6.176kg/kg煤
5.2式中——,kg/kg煤;——,kg/kg煤;——2入窑实际干空气量==式中——;——kg/kg-sh;——窑尾空气过剩系数
1.05;——窑尾熟料比
0.4其中,入窑一次空气量,二次空气量及漏风量3分解炉从冷却机抽空气量
①分解炉出口过剩空气量V1=αL-1V’LKmr=
1.25-
16.176mr=
1.544mrNm3/kgsh
②分解炉燃料燃烧空气量式中KF——分解炉燃料比
0.6
③窑尾过剩空气量
④分解炉及窑尾漏入空气量式中k6——分解炉及窑尾漏风(包括分解炉一次空气量)占分解炉用燃料理论空气量比例
0.05分解炉从冷却机抽空气量
⑤漏入空气量预热器漏入空气量式中——预热器漏风量占理论空气的比例
0.16窑尾系统漏入空气量全系统漏入空气量
5.
3.2物料平衡计算支出项目1熟料2出预热器废气量1生料中物理水含量
5.3式中
0.804——为水蒸气密度,;——生料中物理水量,;——生料中物理水量,2生料中化学水含量
5.4式中——生料中化学水量,;——生料中化学水量,;——干生料中三氧化二铝含量,
4.50%3生料分解放出CO2气体量
5.5式中
1.977——为CO2密度,;——生料中分解出CO2气体量,;——生料中分解出CO2气体量,;CO2——干生料中CO2含量,%4燃料燃烧生成理论烟气量=
0.514mr5烟气中过剩空气量式中——预热器出口过剩空气系数
1.40其中6总废气量3出预热器飞灰量
5.
3.3热量平衡计算收入项目1燃料燃烧生成热
5.62燃料带入显热式中——燃料的比热,;——燃料入窑温度,;3生料带入热量式中——干生料平均比热,;Cw——水的平均比热,,
4.182;4入窑回灰带入热量式中Cyk——回灰平均比热,5空气带入热量1入窑一次空气带入热量式中——入窑一次空气温度,30℃2入窑二次空气带入热量==
3202.656式中——入窑二次空气温度,1100℃3入分解炉二次空气带入热量式中——入分解炉二次空气温度,740℃4系统漏风带入热量式中——空气温度,30℃总收入热量
5.
3.4热量平衡计算支出项目1熟料形成热2蒸发生料中水分耗热量=式中——3废气带走热量4出窑熟料带走热量
5.7式中——熟料出窑温度,1360℃5出预热器飞灰带走热量式中——飞灰出预热器温度,320℃6系统表面散热损失支出总热量即烧成1kg熟料需要消耗
0.136kg煤熟料单位烧成热耗熟料烧成热效率窑的发热能力
5.8综上得物料平衡、热量平衡表分别见表
5.
1、
5.2表
5.1物料平衡表(单位kg/kgsh)收入项目数量%支出项目数量%燃料消耗量
0.
1364.12熟料量
1.
0027.89入预热器生料量
1.
60748.74出预热器飞灰量
0.
1002.79入窑实际干空气量
0.
45613.83出预热器废气量分解炉抽空气量
0.
86926.36生料中物理水量
0.
0060.17窑尾系统漏入空气量
0.
2296.95生料中化学水量
0.
0240.67生料分解CO2量
0.
83023.15燃料燃烧理论烟气量
1.
19133.22烟气中过剩空气量
0.
43412.11合计
3.297100合计
3.585100表
5.2热量平衡表(单位kJ/kgsh)收入项目数量%支出项目数量%燃料燃烧热
334973.46熟料形成热
1751.
0439.57燃料显热
9.
4170.21蒸发生料水分耗热
71.
511.62生料带入热
67.
131.47废气带走热量
828.
0218.71回灰带入热
4.
1590.09熟料带出热量
1466.
0833.13入窑一次空气带入热
2.
060.05飞灰带热量
28.
640.65入窑二次空气带入热
435.
569.55系统散热损失
2806.32入分解炉空气带入热
684.
7315.02系统总漏风带入热
6.
900.15合计
4558.956100合计
4425.
291005.4系统各部位烟气量平衡计算[14-16]
5.
4.1选定相关参数1自然条件气温最高
39.8℃;最低-13℃;月平均最高
27.5℃;最低
3.5℃降雨量年总降水量762mm;最大日降雨量134mm风频主导风向西南;平均风速
2.2m/s地耐力25t/m²2产量标定
208.3,经核算窑的断面热负荷及窑尾风速在允许范围以内3熟料单位热耗3349,其中窑头=1339,分解炉=2010;窑分解炉=40604系统各部的温度、压力及空气过剩系数见表
5.35系统各处风速的选定1入炉风管内风速29;2分解炉内截面风速8;IV、V级预热器内断面风速5~6;III级预热器内断面风速6~7;II级预热器内断面风速6~7;I级预热器内断面风速4;6系统各处分解率分解炉85%;预热器5%;回转窑10%表
5.3系统各部的温度、压力及空气过剩系数名称温度(0C)压力(pa)过剩系数窑尾气体1050-
2501.05分解炉内890-
9801.25分解炉出口880-
15001.25五级出口850-
20001.30四级入口830-2350四级出口800-
29501.35三级入口750-3250三级出口660-
38001.40二级入口600-4100二级出口580-
48001.45一级入口420-5000一级出口330-
55001.50高温风机入口310高温风机出口310增湿塔入口240电收尘器入口125主排风机入口
1005.
4.2单位烟气量计算1煤粉燃烧理论空气用量式中——收到基燃料各组分的百分含量2煤粉燃烧烟气生成量3每千克熟料耗煤量及燃烧烟气量4生料分解生成废气量5生料中水分生成废气量每千克熟料生成总烟气量
5.
4.3系统各部烟气量的计算1窑尾排出废气量理论料耗
1.500kg/kgsh窑内燃烧产生烟气量=2分解炉前气体量出分解炉的过剩空气窑尾烟气中的过剩空气分解炉燃烧煤需空气=分解炉漏风(5%)分解炉从二次风管抽风量3分解炉内气体量每小时出口风量=4五级筒出口(850℃,-2000Pa)合计
1.015+
0.042+
0.021=
1.078每小时出口风量=5四级筒进口(830℃,-2350Pa)由五级筒进风
1.078每小时出口风量=6四级筒出口(800℃,-2950Pa)由五级筒进风
1.078漏入空气量=合计每小时出口风量=7三级筒进口(750℃,-3250Pa)由四级筒进风
1.120每小时出口风量=8三级筒出口(660℃,-3800Pa)由四级筒进风
1.120漏入空气量=合计每小时出口风量=9二级筒进口(600℃,-4100Pa)由三级筒进风
1.162每小时出口风量=10二级筒出口(580℃,-4800Pa)由三级筒进风
1.162漏入空气量=合计每小时出口风量=11一级筒进口(420℃,-5000Pa)由二级筒进风
1.204合计每小时出口风量=12一级筒出口(330℃,-5500Pa)由二级筒进风
1.204漏入空气量=合计每小时出口风量=汇总系统各部位烟气量,见表
5.4表
5.4系统各部位烟气量部位标准态工作态后窑口
0.
41486236.
22.
010418764.9二次风管
0.
672139977.
62.
925609204.7分解炉内
1.
015211424.
54.
349905896.7五级筒出口
1.
078224547.
44.
258886849.2四级筒进口
1.
078224547.
44.
457928394.4四级筒出口
1.
1202332964.
532944057.3三级筒进口
1.
1202332964.
334902825.2三级筒出口
1.
162242044.
64.
124859105.1二级筒进口
1.
162242044.
63.
871806346.5二级筒出口
1.
204250793.
23.
948822274.4一级筒进口
1.
204250793.
23.
486726116.2一级筒出口
1.
246259541.
82.
909605995.
35.5主要设备选型计算
5.
5.1分解炉选型计算依据分解炉出口废气量Vg=
905896.7m3/h设定分解炉截面风速W=
6.5m/s分解炉有效截面积
[17]
5.9当量直径设定气流在分解炉内停留时间t=
2.5s炉高H=Wt=
6.
52.5=
16.25m参考同类型厂家生产实际,选择直径为
7.5m,炉高为
16.25m
5.
5.2悬浮预热器选型计算依据通过各级旋风筒的气体流量已知根据同类型厂家所用旋风预热器型号尺寸,特选择如下预热器,其中一级为四筒,
二、
三、
四、五为双筒型号尺寸见表
5.5表
5.5预热筒尺寸尺寸一级二级三级四级五级筒数21111单个工况风量m3/h
605995.
3822274.
4859105.
1944057.
3886849.2直筒有效直径m
4.
66.
56.
56.
86.8直筒外径m
5.
06.
96.
97.
27.21五级旋风筒1旋风筒预热器直径
5.10m2进风口尺寸,解得,3排气管m内管插入深度:m4旋风管之间连接尺寸m5圆柱体和圆锥体尺寸:取排灰口尺寸锥体高度6旋风筒高度,2四级旋风筒1旋风筒预热器直径m2进风口尺寸,解得,m3排气管m内管插入深度:m4旋风管之间连接尺寸m5圆柱体和圆锥体尺寸取排灰口尺寸锥体高度6旋风筒高度,3三级旋风筒1旋风筒预热器直径m2进风口尺寸,解得,m3排气管m内管插入深度:m4旋风管之间连接尺寸m5圆柱体和圆锥体尺寸:取排灰口尺寸锥体高度6旋风筒高度,4二级旋风筒1旋风筒预热器直径m2进风口尺寸,解得,m3排气管m内管插入深度:m4旋风管之间连接尺寸m5圆柱体和圆锥体尺寸:取排灰口尺寸锥体高度6旋风筒高度,5一级旋风筒1旋风筒预热器直径m2进风口尺寸,解得,m3排气管m内管插入深度:m4旋风管之间连接尺寸m5圆柱体和圆锥体尺寸:取排灰口尺寸锥体高度6旋风筒高度,可见断面风速均在4~6m/s之间所以所选择设备符合要求由各级旋风筒的直径的计算,本设计选定NC型五级双系列旋风预热器+NST型在线喷旋管道分解炉,规格为C14—Φ5000mmC22—Φ6900mmC32—Φ6900mmC42—Φ7200mmC52—Φ7200mm分解炉Φ7500mm汇总旋风筒规格性能参数见表
5.6表
5.6旋风筒规格性能参数表项目旋风筒数量42222筒体内径m
4.
66.
56.
56.
86.8筒体外径m
5.
06.
96.
97.
27.2旋风筒柱体高m
4.
896.
856.
997.
186.96锥体高m
4.
065.
695.
825.
975.79进风口尺
1.40×
2.
331.96×
3.
272.00×
3.
342.06×
3.
431.99×
3.32排风管m
2.
132.
993.
053.
133.04内管插入深度m
1.
702.
092.
142.
193.04旋风管之间连接尺寸m
1.
732.
842.
913.
052.95排灰口直径m
0.
470.
660.
670.
690.
675.
5.3附属设备的选型窑尾附属设备有增湿塔、电收尘器、排风机等设备,他们与窑尾主机共同构成整个烧成及尾气废气处理装置,设计时要考虑一定的储备能力1增湿塔本设计选用普通顺流式增湿塔规格
9.5m×35mH处理风量12400/min喷水量
39.6t/h入口气体温度310℃出口气体温度150℃2电收尘器采用平板型气流式静电收尘器型号3电场能力10800/min300℃容许风温Max300℃操作压力-10~-45mmAq含尘量进口30g/N出口
0.1g/N外形
23.494mL×
11.1mW×
22.18mH气流
0.7m/sec集尘极2730mmW×
9.78mH×150块1820mmW×
9.78mH×240块钢板厚度
1.2mm极板间距400mm电晕极155mmL×40mmW×
10.68mH×936片钢板厚
1.6mm3主排风机采用双吸风口叶轮式排风机排风能力11400/min气体温度300℃工作压力-200mm水柱转速588rpm4窑尾高温风机采用TF-EK-21双吸风口叶轮式高温风机排风能力12400/min气体温度345℃工作压力-675mm水柱转速980~490rpm无级调速5生料提升机选型生料均化库——生料计量仓选型依据输送量
323.33t/h,输送高度54m本设计选用连续出料式斗式提升机型号NBS-800H能力280~400t/h规格壳体
2.16mW×
1.58mD×
35.85mH提升速度26m/min主功率75KW×6P斗子型号NSS6010H型规格1000mmL×715mmW×570mmH输送链规格NB36300N-2LG4Att节距300mm
5.6烧成车间劳动定员编制劳动定员即制定企业各部门为进行正常生产所必需的各类人员的数量设计劳动定员反映了企业在全面达到设计指标时正常操作管理的水平它是对设计方案或对整体设计进行技术经济评价的重要指标,也是计算民用建筑,公共福利设施工程量的依据此外,也可作为设计企业生产准备时培训人员和编制生产定员的参考按烧成系统正常运转时操作及日常维修,同时考虑各个设备的操作要求,参考同类型生产厂家的实际指标并结合本设计的具体情况,编制定员见表
5.7表
5.7劳动定员编制表工作岗位工种每班岗位人数合计人数窑头看火工14窑中托轮工14窑尾窑尾喂料工28窑尾排风机增湿塔收尘工14电收尘器收尘工14冷却机冷却机工14预热器预热器工28窑尾排风机烟道工28致谢经过三个月坚持不懈的努力,兴隆水泥厂5000t/d水泥熟料生产线窑尾工艺设计终于得以完成这是陶珍东老师对我亲切指导和不断鼓励的结果老师的不辞辛苦和细致严谨的治学态度使我深受感染,将是我一生的宝贵精神财富为了更有效地联系生产实际、明确设计内容,在老师的协调安排下,我前往潍坊山水水泥有限公司进行了为期一周的参观实习实习期间工人师傅对我给予了大量的支持和帮助,给我详细介绍了该厂新型干法水泥生产线的设计运行过程,并带我实地参观了其2500t/d生产线,使我学习了先进生产经验,掌握了大量第一手资料,为后续的设计工作打好了基础在设计过程中,我查阅了大量中英文文献,和同学进行了很多交流,一起探讨相关内容,从而比较顺利地完成了设计任务在作图过程中,正是同学的帮助使我迅速熟练了AutoCAD软件的操作使用,顺利完成了图纸设计并节省了我的作图时间同时,陶珍东老师密切关注我的设计进程,提出了很多问题,引导我全面求证、改正错误,培养了我解决问题的能力,使我逐渐树立了正确的设计理念工厂工艺设计是一项细致而艰苦的工作,最考验我们的耐心与细心本设计内容经过了一次又一次的修改终于完成,这使我体验到了科研工作者的艰辛,从而更加珍惜自己的学习条件,在以后的学习和工作中更加认真刻苦,做到严谨求实,在本专业取得更多的进步仵玉倩2010年6月于济南大学参考文献
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1983.砂岩堆棚铁粉堆棚石灰石破碎预均化堆场矿渣库矿渣堆场石灰石库铁粉库石膏库石膏堆棚矿渣烘干出厂砂岩库石膏破碎水泥库水泥磨熟料库回转窑预热器+分解炉生料库生料磨散装车煤堆棚计量计量计量粉煤灰堆棚计量粉煤灰库出厂包装机成品库冷却机煤磨配料、传送。