材料科学与工程学院无机非金属材料工程无机非金属材料工厂工艺设计说明书设计题目：年产II型硅酸盐水泥100万t水泥厂设计*名：**班级：无机非金属11-1学号：14号指导教师：***设计日期：2014.10.20-11.14设计题目：年产II型硅酸盐水泥100万t水泥厂设计时间： 2014 年10 月 20 至 2014 年11 月14 日无机非金属11-1 专业 14 学号学生姓名杜杰指导教师张俊才目录一、厂址的选择 (3)二﹑原料配比过程 (3)（一）.煤灰参入量计算 (3)（二）燃料煤的原始组成 (3)（三）累加试凑法计算原料配合比 (4)三﹑物料平衡计算 (5)(一)烧成车间生产能力和工厂生产能力的计算 (5)四﹑主机平衡计算 (9)(一)年平衡法 (9)五﹑储库计算 (10)六﹑熟料烧成系统几个主要设备的选型 (11)(一)回转窑 (11)(二)旋风式预热器 (12)(三)分解炉 (14)(四)除尘机设备的选择 (15)(五)冷却机 (15)(六)破碎机 (16)(七)烘干机 (17)七、参考文献 (19)年产普通和矿渣硅酸盐水泥100万t水泥厂设计一、厂址的选择厂址选在宁夏回族自治区银川市永宁县。
二﹑原料配比过程（一）.煤灰参入量计算查阅参考资料[1]29~32页，选取单位熟料耗热q为3350kJ/kg熟料。
（二）燃料煤的原始组成燃料煤元素分析结果：收到基（ar）：进行煤质分析化验时，煤样所处的状态为收到该批煤所处的状态。
A为灰分；M为水分。
表1 燃料煤的收到基组成成分C ar H ar N ar O ar S ar A ar M ar含量70.2 5.3 1.0 7.2 0.3 14.8 1.2 将燃料ar基转换为ad基换算系数为（100-M d）/(100-W ar)=1.01C ad=C ar×1.01=70.2×1.01=70.902H ad=H ar×1.01=5.3×1.01=5.353N ad=N ar×1.01=1.0×1.01=1.01O ad=O ar×1.01=7.2×1.01=7.272S ad =S ar×1.01=0.3×1.01=0.303A ad=A ar×1.01=14.8×1.01=14.948M ad=M ar×1.01=1.2×1.01=1.212查阅参考资料，根据设计任务中给出的元素分析结果计算的，煤的热值：Q net.ad=339C ad+1030H ad109(O ad S ad)25M ad=339×70.902+1030×5.353109×（7.2720.303）25×1.212=24035.778+5513.59759.62128.025=28761.724计算煤灰参入量G a=Qa AD S/100Q net,ad=PA ad S/100=（3350×14.948×100%）/（100×28761.724）=1.741%煤灰沉落率S取100%（三）累加试凑法计算原料配合比表2 原料化学组成石灰石48.13 1.95 0.85 0.45 47.32 0.30 ——— 1.00 粘土 4.25 65.82 15.14 5.92 5.16 0.97 0.62 1.12 —0.85 铁粉 1.40 39.27 2.26 48.57 3.46 1.54 ——— 3.50 煤灰—58.62 25.38 9.05 3.13 1.58 2.24 ———根据参考文献[武汉]P142，表10.2预KH=0.89，SM=0.25, IM=1.5, Σ=99%Fe2O3=Σ/((2.8KH+1)(IM+1)SM+2.65IM+1.35)=99%/((2.8×0.89+1)×（1.5+1）×0.25+2.65×1.5+1.35)=3.65% Al2O3=IM×Fe2O3=1.5×3.65%=5.475%SiO2=SM(Al2O3+Fe2O3)=2.5×（5.475%+3.65%）=22.8125%CaO=Σ(Al2O3+Fe2O3+SiO2)=99%(5.475%+3.65%+33.8125%)=67.0625%考虑物料损失3%计算得出原料与煤灰的化学成分。
如下表表3 原料与煤灰的化学成分石灰石49.57 2.02 0.88 0.46 48.74 0.31 ——— 1.03 粘土 4.38 67.79 15.59 6.10 5.31 1.00 0.64 1.15 —0.88 铁粉 1.44 40.45 2.33 50.03 3.56 1.59 ——— 3.61 煤灰—60.36 26.57 9.32 3.22 1.63 2.31 ———以100kg熟料为基准。
结果如下表：表4 累计试凑过程计算步骤SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO SO3K2O H2O 合计备注设计熟料成分22.81 53.47 3.65 67.06 98煤灰(＋1.742) 1.05 0.46 0.16 0.06 0.03石灰石(+140.96) 2.76 1.21 0.64 67.06 0.43 0.14(67.06-0.05)／0.4873=137.58粘土（+28.56）18.99 4.37 1.70 1.71 1.49 0.18 0.32 0.24(22.81-1.05-2.75)／0.678=28.03铁粉（+1.75）0.92 0.05 0.14 0.08 0.03 0.08(3.65-0.16-0.63-1.71)／0.5=2.28累计熟料成分 23.72 6.09 3.65 68.69 0.77 0.18 0.32 0.47 103.89KH=0.89，SM=2.44,IM=1.67 铁（+0.74） 2 0.1 0.3 0.2 0.1 0.03 0.05 0.05 KH=0.89，SM=236 IM=1.56累计熟料成分23.923.193.9568.710.780.210.370.52104.65注：SM=SiO 2/(Al 2O 3+Fe 2O 3)IM=Al 2O/Fe 2O 3CaO=Σ-(Al 2O 3+SiO 2+Fe 2O 3)Fe2O3=Σ/((2.8K H+1)(IM+1)SM+2.65IM+1.35)三﹑物料平衡计算(一)烧成车间生产能力和工厂生产能力的计算 1．年平衡法（1）要求的熟料的年产量：Q y =100100d e P---G y式中Q y －要求的熟料年产量（t 熟料/年） G y －工厂规模（t 水泥/年） d －水泥中石膏掺入量（％） e －水泥中混合材的掺入量（％） P －水泥的生产损失（％），可取为3～5％100万吨普通和矿渣硅酸盐水泥，石膏掺入量为3.5％，矿渣的参入量为46.5％。
水泥的生产损失取为4％。
100万吨普通和矿渣硅酸盐水泥熟料量为1000000×（1-0.035-0.465）=500000吨 水泥厂每年除去检修的日子生产水泥的天数为330天日产熟料量为500000/330=1515t/dQ y =100100d e P---G y =（100-3.5-46.5）·1000000/（100-4）=520833（t 熟料/年）（2）窑的台数： n=y h,lQ 7920Q η式中n －窑的台数Q y －要求的熟料年产量（t 熟料/年） Q h,l －所选窑的标定台时产量（t /台•h ）η－窑的年利用率，以小时表示。
不同窑的年利用率可参考下列数值：湿法窑0.90；传统干法窑0.85；机立窑0.8～0.85；悬浮预热器窑、预分解窑0.85； 7920－全年除去检修日子外窑工作的小时数，全年的工作日为330天。
表5干燥器工艺参数φ 3.2×52m 斜度：3.5％ L/D=16.3150062.54.521.36.623.6116.01.861804.56nT 82.90=nG 熟料4284.0=ϕn=yh,lQ 7920Q η=520833/(7920×0.85×62.5)=1.24≈1（3）烧成系统的生产能力可按下列各各式计算： 熟料小时产量：,h h lQ nQ ==1×62.5=62.5(t /h)熟料日产量：24d hQ Q ==24×62.5=1500(t /d)熟料年产量：7920y hQ Q η==7920×0.85×62.5=420750(t/y)（4）工厂的生产能力可按下列各式由烧成车间的生产能力求得：水泥小时产量：100100h hPG Q d e -=--=（100-4）62.5/ (100-3.5-46.5)=120(t /h)水泥日产量：24d hG G ==24×120=2880(t /d)水泥年产量：7920y hG G η==7920×0.85×120=807840(t/y)2. 原、燃材料消耗定额的计算 （1）、材料消耗定额①考虑煤灰掺入时，1t 熟料的干生料理论消耗量100100T S K I -=-式中K 干——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（%） 单位熟料耗煤量为myr=1.19 kg/kg-熟料S= GA ×myr=1.741×1.19×1000/84.03=20.7%（t/t 熟料）I=[49.57×135.73+4.378×(28.24-0.2)+1.442×2.31] /(1.741+135.73+28.24+2.31-0.2)=41.27%100100T S K I -=-=(100-20.7)/(100-41.27)=1.35（t/t 熟料）②考虑煤灰掺入时，1t 熟料的干生料理论消耗定额：T 100K 100-P K =生生=(100×1.35)/(100-4)=1.41（t/t 熟料） 式中K 生——干生料消耗定额（t/t 熟料）P 生——生料的生产损失（%），一般3%～5% ③各种干原料消耗定额K K χ=原生式中K ——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表6生料消耗定额名称石灰石 粘土 铁粉 煤灰 干生料中该原料的配合比（%）81.73 16.88 1.39 1.05 干原料的消耗定额 1.150.240.020.015（2）干石膏消耗定额(100)d dK d e =--=3.5/(100-3.5-46.5)=0.07式中K d ——干石膏消耗定额（t/t 熟料）d 、e ——分别表示水泥中石膏、混合材的掺入量（%）。