材料工程系毕业设计说明书专业：水泥工艺班级：水泥122姓名：王瑀指导教师：吕民起讫日期：9.1－12.14绵阳职业技术学院材料工程系2014-2015学年第 1 学期水泥综合设计任务书班级水泥122 学生王瑀指导教师吕民时间9、1—12、14一、设计题目日产5000t/d的新型干法水泥厂的总体设计及生料制备车间工艺设计生产品种：P.O42.5 P.C 42.5（1）设计主要内容及要求①全厂工艺设计计算：配料设计、配料计算、物料平衡、主机平衡、储运平衡。
②全厂总平面布置：合理布置全厂所有建筑物、构筑物、铁路、道路及地上的和地下的工程管线的平面相互位置，使之符合工艺过程。
画图比例：1:1000。
③重点车间设计：磨机、风机、收尘器的选型；主要附属设备的选型；车间的工艺布置。
画图比例：1:100，扩大初步设计深度。
④编写设计说明书：内容包括封面、任务书、内容摘要、目录、前言、正文（设计工艺计算与选型计算及相关说明）、总结、参考文献等。
说明书中一级标题字号为小三加粗，二级标题为四号加粗，三级标题为小四加粗、正文为小四，页数不少于40页。
（2）设计进度要求：（3）学生按学校规定上课时间到设计室进行设计，严禁将食物带入设计室，保持设计室卫生。
学生有事情离开设计现场，要求履行请假手续，不得无故缺席。
二、综合设计原始资料（一）、原燃材料化学成份附表1原料化学成分（%）（二）、自然条件（1）气温：1月份平均气温10.3℃,7月份平均气温28.8℃，年平均气温20.6℃（2）年降雨量：1498mm（3）主导风向：西南风（三）、设计依据（1）工厂位置：位于广西柳州市洛埠镇，距离柳州市区18公里,海拔91m.（2）交通条件：厂区地势平坦，交通方便，工厂邻近柳州湘桂铁路、屯秋铁路和环北高速公路，水路可沿柳江直达梧州、广州、香港。
（3）资源条件：石灰石矿山位于厂区北方，距厂5.5公里，储量1.66亿吨；砂岩矿山位于厂区南面璋山岭，距厂10公里, 储量7200万吨；铝矾土矿山位于厂区西南11公里，储量6300万吨；硫酸渣来自广西柳州金美集团，距厂区25公里矿渣来自柳州钢铁公司，距厂区15公里；煤来自广西合山煤业有限公司，煤炭产区距离厂区95公里。
石膏距厂区600公里水、电资源：当地地下水及当地电网目录前言新型干法水泥生产自问世以来倍受世界各国的关注，特别是上世纪80 年代以来得到了突飞猛进的发展，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化生产的最新成果广泛应用于水泥生产的全过程，形成了一套具有现代高科技为特征和符合优质、高效、节能、环保以及大型化、自动化的现代生产方法。
新型干法水泥技术代表了现阶段最高的水泥烧成技术，可以提高窑单位容积产量、提高窑砖衬寿命和运转率，且自动化水平高、生产规模大，可以选用低质燃料或低价废物燃料，节省燃料，降低热耗和电耗，减小设备和基建投资费用、CO 和NO x生成量少和事故率低，操作稳定。
发展新型干法水泥技术是环境保护和资源综合利用的必然结果。
同时，新型干法水泥技术涵盖了许多丰富的理论和科研成果，指导着水泥工业设计、研发、生产等工作的不断完善、优化和提升。
近年来，我国新型干法水泥生产技术也得到了飞速发展。
尤其是进入21世纪，大批4000，5000t/d熟料新型干法水泥生产线的建成、投产，标志着我国新型干法水泥生产技术已经成熟。
水泥生产主要工艺过程简要包括为“两磨一烧”。
按主要生产环节论述为：矿山采运（自备矿山时，包括矿山开采、破碎、均化）、生料制备（包括物料破碎、原料预均化、原料的配比、生料的粉磨和均化等）、熟料煅烧（包括煤粉制备、熟料煅烧和冷却等）、水泥的粉磨（包括粉磨站）与水泥包装（包括散装）等。
新型干法是以悬浮预热和预分解技术装备为核心，以先进的环保、热工、粉磨、均化、储运、在线检测、信息化等技术装备未能基础；采用新技术和新材料；节约资源和能源，充分利用废料、矿渣，促进环境经济，实现人与自然和谐相处的现代化水泥生产方法。
内容摘要一．原料与燃料1.原燃材料的评价水泥原料（普通硅酸盐水泥）原料的成分和性能直接影响配料、粉磨、煅烧和熟料的质量，最终也影响水泥的质量。
生产硅酸盐水泥的主要原料是石灰质原料（主要提供氧化钙）和粘土质原料（主要提供氧化硅和氧化铝，也提供部分氧化铁）。
我国粘土原料及煤炭灰分中一般含氧化铝较高，而含氧化铁不足，因此需要加入铁质校正原料。
当粘土中氧化硅或氧化铝含量偏低时，可加入硅质或铝质校正原料。
水泥的原料应满足以下工艺要求：a化学成分必须满足配料的要求，以能制得成分合适的熟料，否则会使配料困难，甚至无法配料。
b 有害杂质的含量应尽量少，以利于工艺操作和水泥的质量。
c 应有良好的工艺性能，如易磨性、易烧性、热稳定性、易混合性等。
（1）石灰质原料在本设计中所使用的石灰石化学分析结果如下：石灰石化学成分（%）本设计采用的石灰石各项指标基本达到了一级品（Ca O≥48%, MgO≤3%）要求，该石灰石属于生产水泥较为优质的原料。
据了解，该矿山在厂区北方，距厂5.5公里，储量为1.66亿吨，储量丰富。
初步估计其储存量能服务5000t/d熟料生产线50年以上，交通方便。
（2）黏土质原料在本此设计中所使用的砂岩化学分析结果如下：砂岩化学成分（%）储量7200万吨，运输距离相对较远，但用量不大，对生产影响较小。
（3）校正原料在本此设计中所使用的校正原料化学分析结果如下：铝质校正原料化学成分（%）铁质校正原料化学成分（%）交通的影响较小。
（4）燃料水泥工业用燃料的质量分析包括以下几个方面：（1）热值：对燃煤的热值希望越高越好，可有效地提高发热能力和煅烧温度。
因此对于预分解窑一般要求煤的低位发热量大于21000kJ/kg煤。
本设计用煤热质为21734kJ/kg煤。
（2）挥发分：挥发分低的煤不易着火，窑内会出现较长的黑火头，高温带比较集中，易形成“短焰急烧”。
挥发分相对较高，为25.74%。
（3）灰分：一般要小于25%-30%，本设计中所用煤的灰分为13.92%。
（4）水分：生产中对煤粉的水分应控制在1%-1.5%。
（5）煤粉的细度：煤粉的细度直接影响火焰的长度及形状。
国内生产、设计采用的煤粉细度，通常80μm筛余为8-10%，煤的工业分析煤灰化学分析（%）二．配料计算1.配料计算(1)率值确定KH 值：KH 越大，则硅酸盐矿物中的C 3S 的比例越高，熟料质量越好，故提高KH 有利于提高水泥质量，但KH 过高，熟料煅烧困难，保温时间长，否则会出现游离CaO ，热耗高，厂中KH 值一般在0.88—0.91之间取得。
SM 值：硅酸率SM 的大小表示熟料在煅烧过程中生成硅酸盐矿物和溶剂矿物的相对含量。
通常硅酸盐水泥的硅率在2.4—2.7之间。
IM 值：铝率表示熟料中氧化铝与氧化铁的质量百分比，也表示熟料中C 3A 与C 4AF 的比例关系，铝率一般是在1.4—1.7之间取得。
参考国内外大型预分解窑熟料率值的配料方案，结合本设计的原料品质，本次设计的初始率值目标值定为：KH=0.90，SM=2.55，IM=1.50（2）计算煤灰掺入量G A =100DW F y Q SqA （S=100）=32.80×3150×100/100×21734=4.75%假设干基配比为：假设干燥基原料配比（%）煤灰掺入量GA=4.75%，则灼烧生料配合比为（100-4.75）%=95.25%。
按此计算熟料的化学成分，如表所示：熟料的化学成分（%，wt）KH=（CaO—1.65 Al2O3—0.35 Fe2O3—0.7 SO3）/2.8 SiO2= （60.61—1.65×4.88—0.35×2.93—0.7×0.43）/2.8×20.06=0.91SM=20.06/4.88+2.93=2.57IM=4.88/2.93=1.66由上述计算结果可知，KH接近，SM接近，但IM较高，为此应该调整配比。
调整后假设干燥基原料配比为：假设干燥基原料配比（%）熟料的化学成分（%，wt）KH=（CaO —1.65 Al 2O 3—0.35 Fe 2O 3—0.7 SO 3）/2.8 SiO 2=（60.18—1.65×4.92—0.35×3.14—0.7×0.45）/2.8×20.07 =0.9 SM=cc cS A F =20.07/4.92+3.14=2.49 IM=ccA F =4.92/3.14=1.56 有上述计算结果可知，KH 满足，SM 较接近，IM 较接近，三率值基本满足生产的需求，可用于生产工作。
湿原料=干原料×100-M熟料煤耗： P 1=net,arQ 熟料热耗=3150/21734=0.14493 kg/kg = 144.93（kg 煤/100kg 熟料）三．物料平衡1.窑的台数窑型的选择：①窑尺寸的计算：要求熟料小时产量 G=5000/24=208.5t/h 由经验公式G=1.5564D i 3.0782得D i =4.4 参考同类厂家D i =4.5m根据相关资料选取：L=72m L/D i =68/4.3=15.8m 根据经验值选取：δ=0.22考虑衬砖厚度，则筒体外径为：D=D i +2δ =4.4+2×0.15=4.7m根据我国现有的同类型窑的生产情况相比较，及本次设计的设备情况，选用 4.8×74m 的回转窑。
有效内径D i =4.8-2δ=4.8-2⨯0.22=4.36 m 有效长度 L=72 m 经计算验证，用公式:2.51850.518610.5568h i G D L =2.51850.518610.5568 4.3672⨯⨯=211.7tGd=24×211.66=5080t n=hh Q Q 1,=0.99 故n 取1。
物料平衡计算以一台5000t/d 熟料窑外预分解窑为基础, P.O42.5水泥45%，P.C 42.5水泥55%，矿渣掺入量为30%，水泥35%包装，65%散装出厂。
采用周平衡法计算。
(1)计算烧成系统的生产能力 熟料小时产量：5000/24=208.5t/h 熟料日产量： 5000t/d 熟料周产量：5000×7=35000t/周每种水泥小时产量：%45--100-100111⨯=h h Q e d pG =100-3/100-3.96-32×211.7×45%=144.30t%55--100-100222⨯=h h Q e d pG =100-3/100-3.96-12×211.7×55%=134.40t水泥小时产量总和：21h h h G G G +==278.7t式中：1h G ，2h G —分别表示每种水泥小时产量（t/h ）；1d ，2d —分别表示水泥中石膏的掺入量（﹪）；分别为3.96﹪、3.96﹪； 1e ， 2e —分别表示每种水泥中混合材的掺入量（﹪）；分别为12﹪、32﹪；p ——干生料生产损失，%，取3%（见《水泥厂工艺设计概论》P 40）； h G — 两种水泥小时产量的总和（t/h ）。