佳木斯大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文佳木斯大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）PAGEIX第PAGEIII頁DATE\@"yy-M-d"13-6-19DATE\@"yy-M-d"13-6-19摘要“十一五”規(guī)劃明確提出：全面落實科學(xué)發(fā)展觀，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，加強資源綜合利用，全面推行清潔生產(chǎn)，形成低投入、低消耗、低排放和高效率的節(jié)約型增長方式；加大環(huán)境保護力度，降低污染物排放，切實保護好自然生態(tài)。本設(shè)計在遵循這一原則的基礎(chǔ)上，結(jié)合大量水泥廠的現(xiàn)實數(shù)據(jù)，對新型干法窯燒成系統(tǒng)進行了初步設(shè)計。本文包括總體設(shè)計和預(yù)分解窯窯尾設(shè)計兩部分。在總體設(shè)計中，主要進行了配料計算，全場物料平衡，主機平衡和儲庫計算。在車間設(shè)計中則包括分解爐和預(yù)熱器系統(tǒng)熱工計算和窯尾工藝設(shè)備選型。該設(shè)計主要的特點應(yīng)用了預(yù)分解窯。預(yù)分解窯是在懸浮預(yù)熱窯的預(yù)熱器和回轉(zhuǎn)窯之間增設(shè)了一個分解爐作為第二熱源，使燃料燃燒的放熱過程與生料的碳酸鹽分解的吸熱過程，在懸浮態(tài)或流化態(tài)條件下及其迅速地進行，從而減輕了回轉(zhuǎn)窯的熱力強度，并使入窯生料的碳酸鹽分解率提高到85%-95%，使窯的生產(chǎn)能力成倍增長。關(guān)鍵詞：新型干法；預(yù)分解窯；旋風(fēng)預(yù)熱器；工廠設(shè)計Abstract“ElevethFive-yearPlan”madeclear:thefullimplementationofthescientificdevelopmentconceptandbuildingaresource-savingandenvironment-friendlysociety;vigorouslydevelopthecirculareconomyandstrengthenthecomprehensiveutilizationofresources,thefullimplementatiomofcleanproduction,theformationoflow-input,lowconsumption,lowemissionsandefficient-savingmodeofgrowth;intensifyenvironmentalprotection,andreducedpollutantemissions,andeffectivelyprotectthenaturalecology.Inthispaper,includingthedesignandpre-kilnback-enddesignintwoparts.Intheoveralldesign,themainingredientsforthecalculation,thematerialbalanceoftheaudience,thehostcomputingbalanceandstorage.Designintheworkshopincludepreheaterandcalcinersystemthermalcalculationandback-endprocessequipmentselection.Thedesignofthemainfeaturesoftheapplicationofthepre-kiln.Precalcinerkilnispreheatedinthesuspensionpreheaterkilnsandbetweentheadditionofarotarykilncalcinerasasecondheatsource,sothattheexothermicfuelcombustionprocessandrawmaterialsendothermiccarbonatedecompositionprocess,inthesuspendedstateorfluidizationconditionsandrapidmanner,soastoreducetheheatintensityoftherotarykiln.Rawmaterialsintothekilnandthecarbonatedecompositionrateto85%-95%,sothekilnproductioncapacitydoubled.Keywords:NSP;Suspensionpreheater;Cyclonepreheater;Plantdesign

目錄TOC\o\h\z3583摘要 I913Abstract II13211第1章緒論 1316621.1水泥工業(yè)及水泥行業(yè)形勢 1152501.2國內(nèi)外燒成技術(shù)現(xiàn)狀 244741.2.1國際燒成技術(shù)現(xiàn)狀 2300061.2.2國內(nèi)燒成系統(tǒng)現(xiàn)狀 3263891.2.3新型節(jié)能燒成系統(tǒng) 445951.3燒成系統(tǒng)發(fā)展趨勢 5186521.4本設(shè)計的意義 74806第2章物料平衡計算 9270172.1水泥熟料成分設(shè)定 916462.2物料平衡的計算 10205102.2.1物料平衡計算 10179522.2.2原料消耗定額 1136682.2.3燒成用干煤的消耗定額 1132602.3全廠物料平衡計算 12193062.3.1相關(guān)參數(shù)的確定 12258192.3.2計算步驟及計算公式 1431222.3.3全廠物料平衡表 1719727第3章主機平衡 197962第4章燒成系統(tǒng)熱平衡計算 2093534.1原始資料 20136254.2物料平衡計算 2195074.3熱量平衡計算 228358第5章主要設(shè)備及設(shè)備的選型 26309235.1主機設(shè)備選型 26191985.1.1石灰石破碎機選型 26216125.1.2生料粉磨系統(tǒng)選型 28184965.1.3預(yù)熱器及分解爐選型 29194215.1.4回轉(zhuǎn)窯 30136755.1.5篦冷機選型 3298575.1.6煤磨 33269335.1.7水泥磨 35168075.1.8包裝機 36285015.2預(yù)分解窯主要設(shè)備的設(shè)計計算 37141245.2.1回轉(zhuǎn)窯規(guī)格的確定 37192505.2.2回轉(zhuǎn)率所需功率 37291685.2.3電機功率 3894635.2.4回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料運動速度 38263875.2.5窯內(nèi)物料負荷率 3823642第6章回轉(zhuǎn)窯的規(guī)格設(shè)計及附屬設(shè)備的選型計算 3987396.1確定各段窯長 3957916.2回轉(zhuǎn)窯厚度 399196.3回轉(zhuǎn)窯的技術(shù)性能 39188386.3.1回轉(zhuǎn)窯的技術(shù)性能 39195386.3.2分解爐規(guī)格的確定 4050316.3.3熟料篦冷卻機的選型計算 4197256.4附屬設(shè)備的選型計算 41289726.4.1旋風(fēng)筒的設(shè)計計算 4160116.4.2風(fēng)機的計算及選型 4286156.4.3入分解爐專用風(fēng)管直徑(三次風(fēng)管) 4235316.4.4煙囪的設(shè)計計算 43254926.4.5增濕塔的設(shè)計計算 4394826.4.6電收塵器 4391936.4.7煤粉制備系統(tǒng)的計算 4331349致謝 4426247參考文獻 4522432附錄1 15917附錄2 218489附錄3 311864附錄4 11PAGE43緒論水泥工業(yè)及水泥行業(yè)形勢水泥生產(chǎn)工藝主要過程是原料破碎粉磨后制成生料，然后再把生料送入高溫窯爐中用燃料將其煅燒成熟料，最后將熟料與適量石膏磨細制成水泥。水泥工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)與裝備在發(fā)展過程中：高溫窯爐經(jīng)歷了立窯，干法中空回轉(zhuǎn)窯，濕法窯，立波爾窯，懸浮預(yù)熱器窯以及窯外分解窯。粉磨設(shè)備從小型簡單球磨機發(fā)展為大型球磨機、立式磨、輥壓機以及與選粉機、打散機、大型球磨機等組合成的高效粉磨系統(tǒng)，其規(guī)模從19世紀的日產(chǎn)幾噸，發(fā)展到目前日產(chǎn)1萬噸，增加了1000倍以上。在此變化中經(jīng)歷了幾次重大技術(shù)攻關(guān)：在20世紀初濕法回轉(zhuǎn)窯出現(xiàn)并得到全面推廣，提高了水泥產(chǎn)量和質(zhì)量，奠定了水泥工業(yè)作為現(xiàn)代化工業(yè)的基礎(chǔ)；第二是在20世紀50～70年代懸浮預(yù)熱和預(yù)分解技術(shù)的出現(xiàn)，大大提高了水泥窯的熱效率和單機生產(chǎn)能力，促進了水泥工業(yè)向大型化，現(xiàn)代化的進一步發(fā)展；第三次是80年代以后計算機信息化和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)在水泥工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，使得水泥工業(yè)真正進入現(xiàn)代化階段；另外，從90年代中期開始廢棄物再利用的水泥生態(tài)化技術(shù)，在工業(yè)發(fā)達國家取得了很大進展。2008年，我國水泥工業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟在認識上有了新的更高層次的飛躍，水泥工業(yè)不僅僅是能源、資源高消耗型產(chǎn)業(yè)，也是在資源化利用和無害化處置工業(yè)固體廢物，城市生活垃圾、下水道污泥處理方面不可或缺的產(chǎn)業(yè)。發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟是水泥工業(yè)走新型工業(yè)化道路，發(fā)展節(jié)約型、環(huán)保型產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)經(jīng)濟增長方式根本性轉(zhuǎn)變的必由之路。現(xiàn)代水泥工業(yè)對經(jīng)濟社會與生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展負有重要的現(xiàn)實責(zé)任和歷史使命。2008年下半年以來，全國水泥生產(chǎn)增長下行趨勢更加明顯，庫存增加。預(yù)計全年全國水泥產(chǎn)量14億噸，比2007增長3%。為了積極應(yīng)對世界經(jīng)濟金融危機，為抵御國際經(jīng)濟環(huán)境對我國的不利影響，促進我國經(jīng)濟平穩(wěn)增長，中央及時出臺了擴大內(nèi)需、促進經(jīng)濟增長十項措施，到2010年底前投資4萬億元，2008年第四季度增加中央投資1000億元。這筆投資可望帶動4000億元社會投資，將對就業(yè)和相關(guān)行業(yè)產(chǎn)生積極的拉動作用，對我國水泥工業(yè)的確是則好消息。國內(nèi)外燒成技術(shù)現(xiàn)狀國際燒成技術(shù)現(xiàn)狀(1)預(yù)熱器、預(yù)分解系統(tǒng)預(yù)熱器系統(tǒng)初期為4級，系統(tǒng)阻力較高，隨著技術(shù)優(yōu)化，出現(xiàn)了高效低阻預(yù)熱器，在系統(tǒng)阻力不增加或有所降低的情況下，80年代出現(xiàn)了5級預(yù)熱器,而后逐步發(fā)展為90年代的6級預(yù)熱器，還出現(xiàn)了超過6級熱交換的多級熱交換預(yù)熱器，預(yù)熱器的廢氣溫度從4級的380℃～400℃，下降至5級的320℃～340℃，6級的260℃～280℃，多級則降至260℃以下。單系列與雙系列預(yù)熱器相比，操作相對簡單，筒體散熱損失有所降低，因而采用單系列的規(guī)模逐年增加，90年代初為3000t/d，目前達6000t/d。隨著預(yù)熱器系統(tǒng)降阻技術(shù)的使用合理，技術(shù)先進的窯尾預(yù)分解系統(tǒng)阻力已降至5級4500Pa、6級5200Pa以下，預(yù)熱器的高度隨技術(shù)優(yōu)化而下降，雖然增加了級數(shù)，但總體高度增加不多。值得一提的是，6級預(yù)熱器雖然增加了1級預(yù)熱器的基建投資，但廢氣溫度有較大下降。在大型生產(chǎn)線，原料綜合水含量較低、燃料價格昂貴或水資源缺乏的國家和地區(qū)，已開始大量應(yīng)用。技術(shù)先進的分解爐可大量燃燒低揮發(fā)份低熱值的燃料、工業(yè)廢棄物、城市生活垃圾，NOX排放值低于500mg/Nm3，占系統(tǒng)燒成燃料比例超過65%，入窯物料分解率超過92%。(2)回轉(zhuǎn)窯預(yù)分解窯在發(fā)展初期，均采用長度與直徑的比例L/D≥15的回轉(zhuǎn)窯來滿足熟料煅燒的熱工需求。隨著預(yù)熱器、分解爐性能的優(yōu)化，入窯物料分解率的提高，多風(fēng)道燃燒器和高效篦冷機的應(yīng)用，在確保生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)熟料的前提下，窯的長徑比L/D從常規(guī)的≥15的三檔窯縮短至10～13的二檔窯。隨著窯的產(chǎn)量提高，窯的容積產(chǎn)量從3.0t/d·m3逐步上升至6.0t/d·m3?；剞D(zhuǎn)窯筒體散熱損失從三檔窯的大于35kcal/kg下降至二檔窯的26～30kcal/kg。窯速從3r/min提高至4r/min以上,物料在窯內(nèi)停留時間從40min逐步下降至30min以下。二檔窯和三檔窯相比，設(shè)備重量降低約10%左右，此外還具有運行平穩(wěn)、安裝簡單、維護方便等優(yōu)點。上世紀80年代初，第一臺L/D<11的二檔窯在歐洲投入生產(chǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)實踐的基礎(chǔ)上，90年代得以快速發(fā)展，進入21世紀，國際上新建生產(chǎn)線投入的二檔窯數(shù)量已超過三檔窯。燃燒器是重要的熱工裝備，近年來，為滿足不同性能的燃料和工業(yè)廢棄物的燃燒，從90年代后期起，燃燒器設(shè)計從以往的內(nèi)風(fēng)旋流發(fā)展為內(nèi)風(fēng)、外風(fēng)雙旋流，且在風(fēng)道中間部位增設(shè)了液體或固體廢物或不同性能粉狀燃料通道，以滿足不同性能的燃料燃燒要求。新型燃燒器的一次凈空氣量為6%，送風(fēng)為2%～4%，合計一次風(fēng)量為8%～10%。(3)冷卻機上世紀80年代末出現(xiàn)的第三代可控氣流篦冷機，其性能雖較第二代厚層篦冷機優(yōu)良，但仍然存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，篦下需設(shè)置拉鏈機，機身占用高度高，冷卻風(fēng)量較大且篦板篦縫噴出風(fēng)速過高等問題。進一步改善通風(fēng)效率、提高熱回收率、簡化裝備結(jié)構(gòu)、提高運轉(zhuǎn)率、降低裝備高度、減少基建投資已成為冷卻機發(fā)展的方向。90年代中期，國外出現(xiàn)了無漏料冷卻機，工藝性能優(yōu)良，裝備簡化，此類冷卻裝備中，近年來投入生產(chǎn)的步進式無漏料高效冷卻機性能尤為優(yōu)良，該機由若干條縱向熟料冷卻輸送通道組成，運行速度隨料層冷卻情況自動調(diào)節(jié)，通道單獨通風(fēng)，熱交換時間可以控制，確保不同粒徑熟料得以冷卻，冷卻風(fēng)量約1.6Nm3/kg熟料，熱回收率超過74%～76%，篦床有效面積負荷>45t/m3·d。同時，該篦冷機具有結(jié)構(gòu)緊湊，機內(nèi)無輸送部件，篦板不與熱熟料直接接觸，磨蝕量少，熟料輸送無阻礙，輸送效率穩(wěn)定，模塊化設(shè)計，安裝維護方便，篦下無漏料，不需設(shè)置拉鏈機，整機高度低等一系列優(yōu)點。(4)熟料燒成系統(tǒng)由6級或多級預(yù)熱器、低NOX分解爐系統(tǒng)、二檔短窯、高效燃燒器、步進式無漏料冷卻機組成的5000t/d熟料燒成系統(tǒng)，設(shè)計熱耗低于690kcal/kg(長期運行生產(chǎn)熱耗730kcal/kg)，電耗低于17～19kWh/t，預(yù)熱器和冷卻機廢氣熱量可烘干綜合水分8%左右的原料[2]。國內(nèi)燒成系統(tǒng)現(xiàn)狀(1)預(yù)熱器、分解爐系統(tǒng)國內(nèi)除少量引進的6000t/d以上規(guī)模生產(chǎn)線為6級預(yù)熱器外，國產(chǎn)裝備絕大部分為5級預(yù)熱器，生產(chǎn)線最大規(guī)模為6000t/d，單系列最大為3000t/d，技術(shù)先進的大型預(yù)熱器分解爐系統(tǒng)阻力為4800Pa±300Pa，廢氣溫度接近320℃，分解爐可大量煅燒低揮發(fā)無煙煤，工業(yè)廢棄物作燃料已起步，NOX排放值高于800mg/Nm3，入窯物料分解率超過90%，但生產(chǎn)平均數(shù)據(jù)較上述數(shù)據(jù)差。(2)回轉(zhuǎn)窯、燃燒器多年來，我國引進了10余臺二檔窯，但投入生產(chǎn)的數(shù)百臺不同規(guī)模的國產(chǎn)裝備均為L/D≥15的三檔窯，采用齒輪傳動、浮動輪帶等常規(guī)技術(shù)。生產(chǎn)情況較好時，大型窯的容積產(chǎn)量一般低于5.0t/d·m3，筒體散熱損失約35kcal/kg，窯速3.5r/min。國內(nèi)的三通道、四通道燃燒器均采用內(nèi)旋流，主要使用于不同性能的煤粉燃燒，NOX的排放量難于降低。由于煤粉輸送風(fēng)量過大，一般一次風(fēng)量在15%左右或以上。(3)冷卻機新型干法生產(chǎn)線投入生產(chǎn)的6000t/d級及以下規(guī)格的國產(chǎn)裝備基本為第三代空氣梁冷卻機，在生產(chǎn)較為正常時，熱回收效率平均68%左右，運轉(zhuǎn)率相對較低，熟料冷卻效果較差，廢氣溫度偏高。(4)燒成系統(tǒng)生產(chǎn)線由5級預(yù)熱器、三檔長窯、常規(guī)的三通道或四通道燃燒器、第三代篦冷機，組成技術(shù)較為先進的2000t/d以上規(guī)模生產(chǎn)線，經(jīng)過對近20余條生產(chǎn)線現(xiàn)場標定，預(yù)熱器系統(tǒng)實際廢氣溫度超過345℃，2000t/d以上回轉(zhuǎn)窯筒體表面散熱平均高達35.84×4.1816kJ/kg·cl，篦冷機的熱回收效率低于70%，平均生產(chǎn)熱耗約800×4.1816kJ/kg·cl，電耗>25kWh/t熟料，生料烘干后多余的廢氣一般排至大氣，少數(shù)用來發(fā)電(需增設(shè)鍋爐、汽輪機、發(fā)電機組)[2]。新型節(jié)能燒成系統(tǒng)目前，天津院研發(fā)的由六級新型預(yù)熱器分解系統(tǒng)、兩檔支撐回轉(zhuǎn)窯、行進式穩(wěn)流冷卻機、高效燃燒器等組成的5500t/d新一代燒成系統(tǒng)已經(jīng)投產(chǎn)運行。新一代燒成系統(tǒng)在低阻、低耗、能效指標不斷提高的前提下，降低了預(yù)分解系統(tǒng)的投資費用和N0X、SO2等廢氣中有害成分的排放，全面提升了水尼生產(chǎn)線的性能，其熟料熱耗可降低至2885kJ/kg，預(yù)熱器出口廢氣溫度可降至280℃，NOx排放量小于500mg/Nm3，工藝、環(huán)保性能達到國際先進水平。六級預(yù)熱器技術(shù)是在五級基礎(chǔ)上優(yōu)化和擴展的，預(yù)熱器級數(shù)增加，有利于系統(tǒng)熱交換，降低預(yù)熱器出口廢氣溫度。與此同時，完善預(yù)分解系統(tǒng)，優(yōu)化分解爐結(jié)構(gòu)和流場，延長分解爐內(nèi)部不同性能燃料燃燒時間，提高燃料的燃盡率，避免燃料在預(yù)熱器內(nèi)繼續(xù)燃燒而增加廢氣溫度。實施上述措施后，預(yù)熱器出口廢氣溫度可降至≦280℃，仍可滿足原料綜合水分4%的烘干要求，降低預(yù)熱器出口溫度30℃～50℃，熱耗降低約熟料83.6kJ/kg～104.5kJ/kg。2008年，由天津院自主研發(fā)設(shè)計制造的中國首臺具有國際最先進水平的第四代行進式穩(wěn)流冷卻機投入運行并達標。第四代行進式穩(wěn)流冷卻機采用先進的Walkingfloor行進式原理，應(yīng)用全新篦板結(jié)構(gòu)等多項專利技術(shù)，具有熱回收率高、能耗低、使用壽命長、易于維護、模塊化設(shè)計、便于施工安裝、土建投資省等優(yōu)點。經(jīng)初步測定，第四代冷卻機熱回收效率可達73%～75%；熟料出料溫度82℃～95℃；三次風(fēng)溫可達1000℃，冷卻機運轉(zhuǎn)率達到100%。第四代冷卻機與第三代冷卻機相比，熟料可降低熱耗10kca1/kg～18kcal/kg，土建投資可節(jié)省25%，維護費用可節(jié)省70%～80%。采用新一代燒成系統(tǒng)，將在現(xiàn)有干法水泥生產(chǎn)技術(shù)基礎(chǔ)上，大大提高節(jié)能降耗水平[3]。燒成系統(tǒng)發(fā)展趨勢（1）預(yù)分解窯近年來，預(yù)分解窯生產(chǎn)工藝不斷完善和優(yōu)化，單線規(guī)模越來越大，日產(chǎn)熟料大都在7500~10000t，熱耗2898~3024kJ/kg，前世界上最大的預(yù)分解窯是美國正在新建的由POLYSIUS公司提供的Ф6.2×105m，采用5級4列預(yù)熱器和雙分解爐的預(yù)分解窯生產(chǎn)線，設(shè)計能力為2000t/d，熟料燒成熱耗為2864kJ/kg。國外新建的預(yù)分解窯仍以三擋支承的較多，兩擋支承的短窯較少，但有逐漸發(fā)展之勢。如新型槽齒輪帶、托輪自位調(diào)整等新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)，為預(yù)分解窯大型化提供了技術(shù)保障。（2）預(yù)熱器國外各大公司采用的多級預(yù)熱器，各有其特點，為實現(xiàn)節(jié)能高效，一般都從結(jié)構(gòu)上和工作參數(shù)上進行優(yōu)化，以降低壓力損失，提高分離效率，預(yù)熱器系統(tǒng)壓損最終已降到4kPa以下。根據(jù)原料綜合水分及余熱利用的要求不同，一般都設(shè)計4~6級，多數(shù)為5級，按照回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)能力大小可設(shè)計1~4列，多數(shù)為雙系列預(yù)熱器。（3）分解爐國外各大公司的分解爐也各具特色，達數(shù)十種之多，為適應(yīng)不同燃料燃燒的需要和低NOX的排放，各大公司對爐型都進行了改造，使人窯物料碳酸鈣分解率達到90%以上。為適應(yīng)低揮發(fā)份劣質(zhì)煤和無煙煤燃燒的需要，出現(xiàn)了多種在分解爐外增加預(yù)燃爐或后燃燒裝置的組合式分解爐；通過爐型改進，調(diào)整喂煤點和三次風(fēng)進入的位置，使在分解爐初始階段造成還原氣氛，以實現(xiàn)低NOx的排放。分解爐有單爐和雙爐之分，5000t/d以下多采用單爐，5000t/d以上多采用雙爐，但也有8000t/d以上采用單爐的。（4）冷卻機新型干法窯多采用推動蓖式冷卻機。第三代蓖式冷卻機采用的是控制空氣流動的高阻力蓖板，保證熟料均勻分布在蓖床全寬上，蓖板可以每一側(cè)、每一排、每一區(qū)單獨供風(fēng)，使蓖床上熟料層中空氣分布得到很大改善，大大降低冷卻用風(fēng)量，提高二次、三次風(fēng)的溫度，從而提高冷卻機熱回收效率；蓖板表面可得到充分冷卻，大大降低蓖板熱負荷，延長蓖板使用壽命，一般可達3年以上。阻力蓖板還可防止熟料細粉漏人蓖下室，現(xiàn)在FLS公司又開發(fā)了COOLER(庫勒)更新式蓖式冷卻機，在蓖板上加一個十字交叉棒，由于不存在蓖下漏料漏風(fēng)，其冷卻效率進一步提高，冷卻風(fēng)量可降到2Nm3/kg?cl以下，電耗也會進一步下降，預(yù)計會有較好的發(fā)展前景。（5）流態(tài)化燒成技術(shù)日本煤炭利用中心200t/d流態(tài)化燒成窯的擴大試驗，于1997年底取得了連續(xù)一個月運轉(zhuǎn)試驗參數(shù)，據(jù)介紹它具有降低熟料燒成熱耗、可以燃燒劣質(zhì)煤、能有效降低CO2和NOx排放量、提高熟料質(zhì)量、節(jié)省建設(shè)投資、運轉(zhuǎn)和維修費用少等一系列優(yōu)點，目前熟料鍛燒電耗還比較高。下一步準備擴大到I000t/d的工業(yè)性試驗。如果取得突破，有可能引起熟料燒成技術(shù)的重大變革。國內(nèi)外新型干法燒成系統(tǒng)裝備在未來若干年內(nèi)發(fā)展的主流是由多級熱交換預(yù)熱器，適應(yīng)煅燒各種低品位燃料、NOX等有害物排放值低的分解爐，L/D為10～12的二檔短窯，新一代無漏料新型冷卻機組成的燒成系統(tǒng)，預(yù)熱器分解爐系統(tǒng)阻力降至5500Pa以內(nèi)，同級預(yù)熱器的窯尾塔架高度將比現(xiàn)有高度降低10m，生產(chǎn)中廢氣排放量降至1.45Nm3/kg以下，入窯物料分解率提高至94%，分解爐與窯的煅燒比率提高至65∶35，燃料在分解爐燃燒時間較大增加，以滿足各種熱值的工業(yè)廢棄物的燃燒。回轉(zhuǎn)窯的容積負荷將提高至5.5~6.5t/d·m3，窯速將進一步提高，填充率提高至8%~12%，物料在窯內(nèi)停留時間將有所下降，窯的筒體散熱量將進一步下降。冷卻機的熱效率提高至76%以上，冷卻風(fēng)量將下降至約1.6Nm3/kg。由上述裝備組成的4000t/d級燒成系統(tǒng)熱耗降至670~680kcal/kg(生產(chǎn)熱耗710~720kcal/kg),電耗低于18kWh/t·cl[2]。本設(shè)計的意義現(xiàn)在水泥已廣泛的應(yīng)用于工業(yè)建筑、民用建筑、水工建筑、農(nóng)田水利建設(shè)和軍事工程等方面。有水泥制成的各種水泥制品，如坑木、軌枕、水泥船和石棉水泥制品等廣發(fā)應(yīng)用于工業(yè)、交通等部門，在代鋼、代木方面，也越來越顯示出技術(shù)經(jīng)濟上的優(yōu)越性。由于鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼結(jié)構(gòu)材料的混合使用，才有高層、超高層、大跨度以及各種特殊功能的建筑物。新的產(chǎn)業(yè)革命，又為水泥行業(yè)提出了擴大水泥品種和擴大應(yīng)用范圍的新課題。開發(fā)占地球面積71%的海洋是人類進步的標志，而海洋工程的建造，如海洋平臺、海洋工廠，其主要建筑材料就是水泥。此外，如宇航工業(yè)、核工業(yè)以及其他新型工業(yè)的建設(shè)也需要各種無機非金屬材料，其中最為基本的是以水泥為主的復(fù)合材料。因此水泥的發(fā)展對保證國家建設(shè)的順利進行起著十分重要的作用。今年來利用水泥新型干法窯來焚燒處理城市固態(tài)廢棄物，既可以利用可燃廢棄物解決部分原燃料來源，又可以固化危險廢棄物中的重金屬離子，從而實現(xiàn)城市固體廢棄物的有效處理與重金屬離子的合理固化，意義重大。近年來，隨著社會的不斷進步，經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人口的不斷增加，對交通、住房、基礎(chǔ)設(shè)施的需求正在不斷的增加。在交通方面，不同地區(qū)之間的貿(mào)易往來日益頻繁，面對不斷發(fā)展的經(jīng)濟，我國的交通面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，公路、鐵路的興建，要消耗大量的水泥。據(jù)報道僅鐵路一項將帶動1.26億噸的水泥需求；另一方面，近年來隨著災(zāi)難的不斷頻發(fā)，像汶川地震、舟曲泥石流等毀滅性的災(zāi)難。需要有大量的房屋，公路等公共設(shè)施需要建設(shè)，我國未來兩年災(zāi)后復(fù)建的水泥需求為8400萬噸。不斷發(fā)展的房地產(chǎn)業(yè)，這些都需要水泥——這一重要的建筑材料。面對日益增加的對水泥的需求，水泥廠的數(shù)量也在不斷的增加。我國的水泥廠主要有立窯和回轉(zhuǎn)窯兩種窯型，立窯由于其能耗高、熟料質(zhì)量差正在逐漸被淘汰；回轉(zhuǎn)窯是目前水泥生產(chǎn)中最先進的窯型，特備是帶有懸浮預(yù)熱的回轉(zhuǎn)窯，是目前水泥廠的首選。本設(shè)計是在目前水泥需求量極大的情況下，依據(jù)當(dāng)前的形式和國家政策的要求，建設(shè)一日產(chǎn)4000噸水泥熟料的水泥工廠。本設(shè)計主要是對水泥廠的核心部分——燒成車間進行設(shè)計。作為整個工廠的能耗大戶，燒成工藝的好壞既決定這產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，又對整個工廠的低碳與否起著重要的作用。在廠址所在地，在近些年來該市以加快推進“一主四化”進程為主攻方向，大力實施“工業(yè)強市”、“產(chǎn)業(yè)富民”、“城市牽動”、發(fā)展戰(zhàn)略，不斷加大項目建設(shè)、改革開放、結(jié)構(gòu)調(diào)整和環(huán)境優(yōu)化力度。工業(yè)經(jīng)濟基礎(chǔ)雄厚，有著儲量豐富、品質(zhì)上乘的礦產(chǎn)資源和豐富的農(nóng)產(chǎn)品深加工資源，境內(nèi)“凌汽“和”凌鋼“兩大省市營企業(yè)對地方工業(yè)具有強大的輻射和帶動作用，已經(jīng)形成了冶金、鑄造、汽車、建材、輕工業(yè)等門類齊全的工業(yè)體系。近年來，凌源堅持工業(yè)強市核心戰(zhàn)略不動搖，以園區(qū)建設(shè)為載體，把招商引資為手段，以項目建設(shè)為支撐，著力培育立市骨干企業(yè)，工業(yè)經(jīng)濟呈現(xiàn)快速發(fā)展的良好態(tài)勢。以鋼達100萬噸鐵粉精選及20萬噸H型鋼、嘉能30萬噸合金鋼、天源礦治25萬噸海綿鐵及5萬噸冶金粉未、海西礦業(yè)7萬噸酸級螢石粉、海聯(lián)7萬噸油母頁巖采選等項目為龍頭的治金礦業(yè)產(chǎn)業(yè)集群核心競爭力不斷提高，以10萬臺汽車車架總成、20萬根曲軸生產(chǎn)、1萬輛重型車組裝和3萬輛輕型車組裝等項目為龍頭的汽車及零部件產(chǎn)業(yè)集群群體規(guī)模不斷壯大，以源泉160萬噸新型干法水泥、世明428萬重箱玻璃、鴻凌砌塊彩磚等項目為龍頭的新型建材產(chǎn)業(yè)集群正在加快形成。以上的發(fā)展均離不開水泥這一重要的建筑材料。伴隨著經(jīng)濟的不斷進步，該地區(qū)及其周邊地區(qū)水泥的需求量必然會不斷增加。在全國水泥需求量不斷攀升的大背景下，在該地區(qū)水泥的銷售必將會異常的火熱，供不應(yīng)求的狀況也必然會發(fā)生。廠址選擇在這個地方就是看好了當(dāng)?shù)鬲毺氐膬?yōu)勢，當(dāng)?shù)仉m然有豐富的石灰石礦產(chǎn)資源，卻沒有什么水泥生產(chǎn)企業(yè)。當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展較晚，所以一切都在發(fā)展與建設(shè)中。面對這樣的市場，建設(shè)好的企業(yè)必定有一個光明的未來。物料平衡計算在水泥廠設(shè)計過程中，應(yīng)進行兩次系統(tǒng)的配料計算：第一次是在礦山初步設(shè)計之前的初步配料計算，其目的是：（a）確定所勘探的原料能否符合計劃任務(wù)書所規(guī)定的水泥品種和水泥標號；（b）確定原料的品種和大致的配合比及合適的生產(chǎn)方法；（c）從原料質(zhì)量上提出對礦山開采設(shè)計的要求。第二次是在礦山開采初步設(shè)計之后，工藝初步設(shè)計之前，其目的是：（a）提供工藝設(shè)備中物料平衡計算和主機平衡選型所需要的資料；（b）結(jié)合礦山開采設(shè)計核算每一臺段的礦山質(zhì)量能否滿足正常生產(chǎn)的要求。水泥熟料成分設(shè)定生產(chǎn)水泥熟料所用的原料、燃料的成分見表2-1和表2-2。表2-1原料與煤灰的化學(xué)成分（wt%）名稱I.LSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO合計石灰石42.662.420.310.1953.130.5799.28粘土5.2770.2514.725.481.410.9298.05鐵粉—34.4211.5348.273.530.0997.84煤灰—53.5235.344.464.791.1999.30表2-2煤的工業(yè)分析（mol%）揮發(fā)物%固定碳%灰分%熱值kJ/kg22.4249.0228.5620930根據(jù)有資料表明，我們采用兩高一中的方案是比較合適的，因此可以確定本設(shè)計的水泥熟料的三個率值分別是：KH=0.89，SM=2.5，IM=1.5。石灰飽和系數(shù)(KH)：是水泥中總的氧化鈣含量減去飽和酸性氧化物(Al2O3、Fe2O3、SO3)所需氧化鈣的量后，所剩下的氧化鈣與理論上二氧化硅全部化合成硅酸三鈣所需的氧化鈣的量比。石灰飽和系數(shù)表示了二氧化硅被氧化鈣飽和成硅酸三鈣的程度，KH=1時，熟料中的硅酸鹽礦物全部為C3S。如果KH=0.667是，硅酸鹽礦物全部為C2S。所以KH介于0.667~1.00之間。實際生產(chǎn)條件下，為了使煅燒過程中不致出現(xiàn)很多f-CaO，石灰飽和系數(shù)一般控制在0.86~0.95范圍內(nèi)。KH愈高，C3S含量越多，C2S含量越少，此時生料難燒成，如果煅燒充分，這種熟料制成的水泥硬化較快，強度高。KH愈低，C3S含量越少，C2S含量越多，此時生料不耐火，這種熟料制成的水泥硬化較慢，早期強度低。硅酸率(SM)：水泥熟料中SiO2與Al2O3及Fe2O3之和的比值。根據(jù)硅酸率的大小，可以表示熟料中生成硅酸鹽礦物(硅酸三鈣與硅酸二鈣之和)與溶劑礦物(硅酸三鈣與鐵鋁酸四鈣之和)的相對含量。硅酸率過高時，即溶劑礦物減少，燒成溫度要提高，立窯煅燒是，易產(chǎn)生風(fēng)洞，回轉(zhuǎn)窯煅燒時不易掛窯皮；提高硅酸率，還會減慢水泥的凝結(jié)核硬化。硅酸率過低時，即溶劑礦物過高，硅酸鹽礦物減少，會減低熟料強度；在煅燒時易結(jié)大塊。硅酸鹽水泥熟料的硅酸率波動在1.7~2.7內(nèi)。鋁氧率(IM)是水泥熟料中三氧化二鋁和三氧化二鐵之比值。鋁氧率是控制鋁酸鹽礦物與鐵鋁酸鹽礦物相對含量的比率系數(shù)。當(dāng)Al2O3與Fe2O3的總和一定是，鋁氧率提高說明C3A增高，C4AF降低，水泥趨于早凝早強，水泥中石膏摻加量也需相應(yīng)增加。熟料煅燒時，液相粘度增加，不利于C2S進一步與CaO化合成C3S。反之，但鋁氧率過低時，說明C3A降低，C4AF提高，水泥趨于緩凝，早強低；熟料煅燒時，液相粘度小，有利于C3S的形成，但液相粘度過小，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)不利于熟料正常結(jié)粒和窯皮粘掛。在立窯煅燒中，若鋁氧率過低，即Fe2O3過高時，在立窯中部通風(fēng)不良的情況下，F(xiàn)e2O3容易還原成FeO，在熟料燒結(jié)溫度下，有相當(dāng)數(shù)量的FeO會進入C3S晶格中，是C3S穩(wěn)定性大大降低，在冷卻過程中，又使它分解為C2S和CaO，導(dǎo)致熟料強度和體積穩(wěn)定性降低。當(dāng)Fe2O3被還原成FeO時，料球過早出現(xiàn)液相，易結(jié)大塊。硅酸鹽水泥熟料鋁氧率波動在0.9~1.7范圍內(nèi)。依據(jù)生產(chǎn)的情況確定生產(chǎn)時的率值范圍為：KH=0.89±0.02，SM=2.5±0.1，IM=1.5±0.1。根據(jù)原料的化學(xué)成分、選用石灰石、粘土、鐵粉為原材料，干的原料配合比：石灰石80.73%，粘土15.00%，鐵粉4.27%。物料的天然水分：石灰石1%，粘土15%，煤2.44%，鐵粉1%。根據(jù)有關(guān)工廠的實際生產(chǎn)情況，熟料燒成熱耗約為3345kJ/kg，煤的沉降率S=100%，煤灰的摻入量：GA=Qas/100Q=4.564%。物料平衡的計算物料平衡計算(1)要求熟料的產(chǎn)量：Qd=4000t/d；Qy=Qd×365=1460000t/y；Qh=Qd/24=166.67t/h(2-1)Qd

：熟料日產(chǎn)量Qd=熟料年產(chǎn)量Qh=熟料每小時產(chǎn)量(2)窯臺數(shù)：n=Qd/24Qh.1=1(2-2)(3)燒成車間的生產(chǎn)能力：熟料的小時產(chǎn)量：Qh=nQh.1=166.67t/h(2-3)熟料的日產(chǎn)量：Qd=24Qh=4000t/d(2-4)熟料的周產(chǎn)量：Qw=168Qh=28000t/w(2-5)原料消耗定額(1)1噸熟料的干生料理論消耗量：KT=(100-GA)/(100-L)=1.47t/t熟料(2-6)GA—煤灰的摻入量（%）L—表示燒失量（%）(2)1噸熟料的干生料消耗定額：K生=100KT/(100-P)=1.55t/t熟料(2-7)(3)各種干的原料的消耗定額：K原=XK生(2-8)即：K石灰石=1.55×80.73%=1.25t/t熟料K粘土=1.55×15%=0.23t/t熟料K鐵粉=1.55×1.27%=0.20t/t熟料(4)濕的原料的消耗定額：K濕=100K干/（100-W濕）(2-9)即：K石灰石=100×1.25/（100-1.0）=1.26t/t熟料K粘土=100×0.23/（100-15）=0.27t/t熟料K鐵粉=100×0.023/（100-0.3）=0.20t/t熟料燒成用干煤的消耗定額Kf1=100×q/QDWg(100-Pf)(2-10)QDWg=（QDWg+25Wy）100/（100-Wy）式中Kf1——燒成用干煤消耗定額，t/t熟料；QDWg——煤的干燥基低位熱值，kJ/kg干煤；Wy——煤的應(yīng)用基水分，%；Pf——煤的生產(chǎn)損失，%，定為0.1%；所以QDWg=（20930+25×2.44）100/（100-2.44）=21516kJ/kg干煤Kf1=3345/21516×100/（100-0.1）=0.156t/t熟料全廠物料平衡計算物料平衡計算是從原料進廠到產(chǎn)品出廠各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要處理的物料量。包括所有原料、燃料、半成品、成品的量并表達為小時、日、年需要量，作為確定工廠各種物料需要量，運輸量，工藝設(shè)備選型和計算儲存設(shè)施的依據(jù)。物料平衡計算是以熟料產(chǎn)量為基準的，物料平衡依據(jù)為：（a）工廠規(guī)模：用水泥年產(chǎn)量（萬t/a），或窯規(guī)格，臺數(shù)，或熟料日產(chǎn)量（t/d），年運行天數(shù)，或熟料年產(chǎn)量（萬t/a）來表示；（b）生料各組份干配比（由配料計算決定），物料天然水份；（c）水泥各組分配比（由水泥品種，強度等級，混合材種類和質(zhì)量決定），物料天然水分；（d）燃料品種，工業(yè)及元素分析，熱值和燃料水分等；（e）熟料的燒成熱耗或表煤耗；（f）烘干熱耗；（g）生料料耗和各種物料生產(chǎn)損失；（h）工作制度。相關(guān)參數(shù)的確定（1）預(yù)分解窯的年利用率影響回轉(zhuǎn)窯年利用率的因素：原料品質(zhì)，原料的均化不好，也會使窯的反應(yīng)分散。熱工制度不穩(wěn)定會造成窯的年利用率低；燃料品質(zhì)及細度情況也影響窯的利用率。窯的煅燒工藝也將影響窯的年利用率。優(yōu)質(zhì)的耐火材料及良好的密封性有利于提高窯的年利用率。國外預(yù)分解窯年利用率一般水平在80%到90%，本設(shè)計定年利用率85%（2）礦渣摻入量確定影響礦渣的質(zhì)量評定：利用化學(xué)分析法評定礦渣質(zhì)量是目前國內(nèi)外?；郀t礦渣的主要方法。我國國家標準GB203-78對高爐礦渣的質(zhì)量系數(shù)（K）評定：不得小于1.2代入本設(shè)計中各成分：(2-11)質(zhì)量系數(shù)為1.8，活性較高。影響礦渣摻入量的因數(shù)：（A）礦渣活性性較高時，可適當(dāng)加摻量。（B）熟料標號越高，礦渣摻量越高。（C）水泥標號不同，混合材參量不同。；國際規(guī)定，礦渣硅酸鹽水泥礦渣摻入量為20~70%，42.5Ⅱ硅酸鹽水泥混合材為不超過5%，由于熟料理論計算值較高，可適當(dāng)提高混合材參量。綜上所述，最后確定混合材摻入量為：強度等級為42.5礦渣硅酸鹽水泥礦渣摻入量為40%；強度等級為42.5Ⅱ型硅酸鹽水泥礦渣摻入量為3%。（3）熟料強度等級的確定影響熟料標號的因數(shù)有：（A）熟料礦物組成，C3S多有利于提高熟料的標號。（B）原料配合比及均化情況。生料均化措施良好，均勻性越高，其成分的穩(wěn)定性越好，煅燒后熟料質(zhì)量越好，相應(yīng)熟料強度等級就越高，可生產(chǎn)水泥強度等級也就越高。同時還要保證生料的細度，細度越大，混合均勻性越好，固相反應(yīng)速度就越快越充分，煅燒容易，熟料質(zhì)量也就越好。（C）所采用煅燒設(shè)備情況，一般來說，回轉(zhuǎn)窯要比立窯標號高，帶預(yù)熱分解爐的回轉(zhuǎn)窯比普通回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的熟料標號高。表2-3國內(nèi)部分水泥廠熟料標號廠名規(guī)模（t/d）窯型標號(MPa)新疆水泥公司5000預(yù)分解窯63.7溧陽天山水泥5000預(yù)分解窯60.0華新水泥廠2500預(yù)分解窯59.8（4）水泥比表面積的確定通常水泥的細度高，比表面積大，水化速度越快，越易水化完全，對水泥凝膠性質(zhì)有效利用率就高；水泥強度特別是早期強度高。水泥越細，標準稠度需水量和石膏產(chǎn)量都將增大，所以細度增大時石膏摻入量應(yīng)增大。不同的粉磨細度對水泥性能的影響是顯著的，適當(dāng)提高水泥比表面積對其提高強度是有利的。在一定范圍內(nèi)提高比表面積降低細度可以大幅提高水泥產(chǎn)品實物水平，但達到一定值時影響程度將減小。隨著水泥粉磨細度的提高，磨機產(chǎn)量下降，電耗，球段，襯板的消耗也在增加。隨著比表面積的增加干縮和水化速率增大，貯存時易受潮。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗選擇合適的比表面積，細度控制區(qū)間，制定切實可行的控制指標。研究表明，水泥細度在300m2/Kg到360m2/Kg為宜。對于硅酸鹽水泥3μm-30μm應(yīng)達40%至50%對于高強快硬水泥應(yīng)達50%到60%。（5）石膏摻入量的確定影響石膏摻入量的因素（A）熟料中SO3的含量：國家標準規(guī)定，水泥產(chǎn)品中SO3的含量不能超過3.5%，因此，熟料中SO3的含量也將會計入其中，使石膏的摻入量發(fā)生變化。（B）熟料的性質(zhì)：許多學(xué)者指出，水泥中石膏摻入量，應(yīng)是水泥加水后24小時左右剛被耗盡的數(shù)量。這個數(shù)量取決于水泥的礦物成分，尤其是和水泥中C3A的含量和形態(tài)有關(guān)。在C3A含量高，C3A呈粗大晶體析出，石膏用量應(yīng)適當(dāng)增多。C3A含量高，且比表面積大的水則需適當(dāng)多加石膏。（C）水泥的細度：提高水泥的細度，使水泥含有較多的小于25微米的顆粒，可以加快水泥的硬化速度，從而提高水泥強度。水泥強度提高了，混合材的摻入量就可以提高了。（D）混合材的種類和性質(zhì)：活性越大的混合材其摻入量就可以越大。同時，混合材的比表面積越大其活性也就越大。SO3摻量對中后期的強度的影響與早期相反。尤其在超過一定值后，隨著SO3摻量的提高，水泥強度下降明顯[17]。計算步驟及計算公式（1）工廠生產(chǎn)能力（A）熟料產(chǎn)量計算熟料小時產(chǎn)量：=(2-12)熟料周產(chǎn)量的確定：t/周(2-13)（B）水泥周產(chǎn)量的確定設(shè)水泥周產(chǎn)量為，則由熟料平衡得：(2-14)=32601t/周（2）原始材料消耗定額的計算（A）干生料理論消耗（即理論料耗）t/t熟料(2-15)式中：GA—熟料中煤灰摻入量；Ls—生料的燒失量。（B）干生料消耗定額（即料耗）t/t熟料(2-16)式中：—生料的生產(chǎn)損失%（C）各種原料（干基）消耗定額石灰石：=×79%=1.532×79%=1.208t/t熟料(2-17)粘土：=×17.5%=1.532×17.5%=0.27t/t熟料(2-18)鐵粉：=×3.5%=1.532×3.5%=0.054t/t熟料(2-19)（3）干石膏消耗定額水泥石膏消耗定額t/周(2-20)消耗定額：t/t熟料（4）礦渣作為混合材的消耗定額礦渣消耗量=×4%=32601×4%=1304.04t/t熟料(2-21)消耗定額：=0.04507t/t熟料(2-22)（5）干煤消耗定額（A）燒成用煤消耗定額(2-23)=27506.06干煤式中：—煤的干燥基低位熱值KJ/kg干煤—煤的應(yīng)用基低位低位熱值27200KJ/kg干煤—煤的應(yīng)用基水分1.02%.則===0.11132t/t熟料(2-24)（B）烘干用煤消耗定額需烘干的濕鐵粉總量：(2-25)周生產(chǎn)熟料總量Q=29827t/周烘干后礦渣的含水量為1.00%則(2-26)（C）燃煤消耗量(2-27)全廠物料平衡表將各種物料消耗定額乘以燒成系統(tǒng)生產(chǎn)能力，可以求出各種物料的需要量，計算結(jié)果見表2-3。表2-4全廠物料平衡表物料名稱配比%水分%生產(chǎn)損失消耗定額t/t熟料物料平衡量/t干料濕料干料濕料小時日周小時日周石灰石790.95-1.2081.220252605636033255611636390粘土17.513.26-0.270.3156.4135480546515549247鐵粉3.57.50-0.0540.05811.32711611122911730配合生料100-11.5321.588320768045697332796147367熟料91.49--1-208.88501329827石膏4.514.5030.06160.06458.7521014709.162201539礦渣42230.04510.05787.7618613049.962391671燃煤用量-6.1030.11180.1191204763335215073552主機平衡由于工廠規(guī)模以熟料日產(chǎn)量表示，故采用周平衡法石灰石破碎機：(3-1)生料粉磨系統(tǒng)：(3-2)窯系統(tǒng)：(3-3)煤磨：(3-4)水泥磨：(3-5)篦冷機：(3-6)主機生產(chǎn)能力平衡表（見表3-1）：表SEQ表格\*ARABIC3-1主機生產(chǎn)能力平衡表主機名稱主機每周運轉(zhuǎn)時間h/w周平衡量t/w要求主機小時產(chǎn)量t/h石灰石破碎機7242390535.43生料7回轉(zhuǎn)窯16829827177.5煤磨154333521.7水泥7篦冷機16829827177.5燒成系統(tǒng)熱平衡計算原始資料1.窯型：Φ4.7×70m帶RSP型預(yù)分解窯。2.生產(chǎn)品種：425#普通硅酸鹽水泥熟料。3.物料化學(xué)成分：見表4-1。表4-1化學(xué)成分（wt%）名稱燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO合計干生料95.4320.085.784.2864.000.89煤灰4.572.451.66熟料10022.937.404.4864.220.9599.984.燃料元素分析和工業(yè)分析及發(fā)熱量：見表4-2和表4-3。表4-2燃料元素分析單位%CYHYSYNYOYAYWY60.103.960.350.977.9125.711.00表4-3工業(yè)分析及發(fā)熱量單位%AadVadFcadMadQDWkJ/kg熟料28.5622.4249.020.60209305.溫度：(1)入預(yù)熱器生料溫度：50℃；(2)入窯溫度：50℃；(3)入窯一次空氣溫度：30℃；(4)入窯二次空氣溫度：950℃；(5)環(huán)境溫度：30℃；(6)入窯、分解爐燃料溫度：60℃；(7)入分解爐三次空氣溫度：740℃；(8)氣力提升泵輸送生料空氣溫度：50℃；(9)熟料出窯溫度：1372℃；(10)廢氣出預(yù)熱器溫度：370℃；(11)飛灰出預(yù)熱器溫度：330℃。6.入窯風(fēng)量比(%)：一次空氣(k1)；二次空氣(k2)：窯漏風(fēng)(k3)=15：80：5。7.燃料比(%)：回轉(zhuǎn)窯(Ky)：分解爐(Kf)=40：60。8.出預(yù)熱器飛灰量：0.1kg/kg熟料。9.出預(yù)熱器飛灰燒失量：35.20%。10.各處過?？諝庀禂?shù)：窯尾αy=1.05；分解爐混合室出口αi=1.15；預(yù)熱器入口：αf=1.40。11.分解爐和窯漏風(fēng)占整個分解爐用燃料理論空氣的比例：k=0.05。12.電收塵以及增濕塔的綜合收塵效率：99.6%。13.熟料形成熱：1736.9kJ/kg熟料。14.系統(tǒng)表面散熱損失：460kJ/kg熟料%。15.生料水分：0.2%。16.窯的產(chǎn)量：4000t/d或166.67t/h。物料平衡計算基準：1kg熟料，溫度：0℃；范圍：回轉(zhuǎn)窯+分解爐+預(yù)熱器系統(tǒng)。1.收入項目：(1)燃料總消耗量Mr(kg/kg)：其中：窯用燃料量：Myr=KyMrKy—回轉(zhuǎn)窯占總?cè)剂狭恐热剂媳?40%)(4-1)分解爐用燃料量：MFr=KfMrKf—分解爐的燃料比(60%) (4-2)(2)生料消耗量干生料理論消耗量mgsl=mgsl——干生料理論消耗量，；a——熟料中燃料灰分摻入百分比；Af——燃料中灰分含量，%；Ls—干生料燒失量，%。煙囪飛損飛灰量mFh=(1-η)mFh—煙囪費飛損飛灰量，kg/kg熟料；mfh—出預(yù)熱器飛灰量，kg/kg熟料；η—收塵器收塵效率，以小數(shù)表示。入窯回灰量myh=mfh-mFhmyh—入窯回灰量，kg/kg熟料。考慮飛損后干生料實際消耗量mgs—干生料實際消耗量，kg/kg熟料；LFh—飛灰燒失量。(2)生料實際消耗量：ms=mgs100/(100-ws)=1.563-0.446Mrkg/kgmgs—生料實際消耗量，kg/k熟料ws—生料含水率，%(4-3)(3)入預(yù)熱器量：ms+myh=1.663-0.446kg/kgms—生料消耗量；myh—入窯回灰量，kg/kg熟料(4-4)(4)入窯系統(tǒng)空氣量：進入系統(tǒng)一次空氣量V1k=Vy1k+VF1km1k=V1k·ρ1kV1k、m1k—分別為進入系統(tǒng)一次空氣量的體積和質(zhì)量，Nm3/kg熟料；kg/kg熟料；ρ1k—一次空氣的密度kg/Nm3。①入窯實際干空氣量：myk=1.293Vyk=3.344mrkg/kg(4-5)②分解爐從篦式冷卻機中抽空氣量：mF2k=1.293VF2k=5.573mrkg/kg(4-6)③漏入空氣量：mlok=1.293Vlok=1.689mrkg/kg(4-7)2.支出項目：(1)熟料msh=1kg(2)出預(yù)熱器廢氣量：mr=(mlk+1-Aar/100)mr=0.02+14.843mrkg/kg(4-8)(3)出預(yù)熱器飛灰量：mfh=0.100kg/kg(4-9)熱量平衡計算1.收入項目(1)燃料燃燒時熱：QrR=mrQnet.ar=20930mrkJ/kgQrR—燃料燃燒產(chǎn)生的熱量，kJ/kg熟料；Qnet.ar—燃料的低位發(fā)熱量，kJ/kg熟料(4-10)(2)燃料帶入顯熱：Qr=mr·cr·tr=69.24mrkJ/kgQr—燃料帶入的顯熱，kJ/kg熟料；cr—燃料比熱，kJ/kg·℃tr—燃料溫度，(4-11)(3)生料帶入熱量：Qs=ms·cs·ts(mgs+Cs+mwsCw)ts=69.111-19.745mrkJ/kgcs—生料的比熱kJ/kg·℃ts—生料的溫度，℃(4-12)(4)入窯回灰?guī)霟崃浚篞yh=myhCyhtyh=4.810kJ/kg(4-13)(5)空氣帶入熱量：入窯一次空氣溫度帶入熱量：Qy1k=Vy1kCy1kty1k=15.105mrkJ/kg(4-14)入窯二次空氣帶入熱量：Qy2k=Vy2kCy2kty2k=2757.4mrkJ/kg(4-15)入分解爐二次空氣帶入熱量：QF2k=VF2KCf2ktF2k=4391.8mrkJ/kg(4-16)氣力提升泵輸喂料空氣帶入熱量：Qsk=VskCsktsk=35.983mrkJ/kg(4-17)系統(tǒng)漏風(fēng)帶入熱量：Qlok=VlokCloktlok=50.595mrkJ/kg(4-18)總收入熱量：QZS=QRr+Qr+Qs+Qyh+Qy1k+Qy2k+QF2k+Qsk+Qlok=72.291+28230.378mrkJ/kg(4-19)2.支出項目：(1)熟料形成熱：Qsh=17.21AL2O3+27.13MgO+32.03CaO-21.44SiO2-2.47Fe2O31736.9kJ/kg(4-20)(2)蒸發(fā)生料中水分耗熱量：Qss=(mws+mhs)qqh=47.600-14.28mrkJ/kg(4-21)(3)廢氣帶走熱量：Qf=(VCO2CCO2+VN2CN2+VH2OCH2O+VO2CO2+VSO2CSO2)tf=214.06+4589.85mrkJ/kg(4-22)(4)出窯熟料帶走熱量：Qysh=1×Cshtsh=1466.1kJkg(4-23)(5)出預(yù)熱器飛灰?guī)霟崃浚篞fh=mfhCfhtsh=30.430kJ/kg(4-24)(6)系統(tǒng)表面散熱損失：QB=460kJ/kg(4-25)(7)支出總熱量為：Qzc=Qsh+Qss+Qf+Qfh+QB=3955.1+4574.73mrkJ/kg(4-26)列出收支熱量平衡方程式：Qzc=Qzs(4-27)即：73.291+28230.378mr=3955.1+4574.73mr求得：mr=0.164kg/kg即燒成1t熟料需要消耗0.164kg/kg燃料。求得燃料消耗量后，列出物料平衡(表4-5)和熱量平衡(表4-6)并計算一些主要熱工技術(shù)參數(shù)。表4-5物料平衡表單位：kg/kg熟料收入項目數(shù)量%支出項目數(shù)量%燃料消耗量0.1644.54熟料量127.82入預(yù)熱器生料量1.5944.04出預(yù)熱器飛灰量0.1002.48入窯實際干空氣量0.54815.18出預(yù)熱器廢氣量0.003分解爐抽空氣量0.91425.32生料中物理水量0.0160.08氣力提升泵送空氣量0.1173.24生料中化學(xué)水量0.0160.45窯尾系統(tǒng)漏入空氣量0.2777.68生料中分解CO2量0.52614.64燃料燃燒理論煙氣量1.42739.71煙氣中過剩空氣量0.52214.52合計3.61100.00合計3.594100.00(8)熟料單位燒成熱耗：QrR=mrQnet.ar=3432.52kJ/kg(4-28)(9)熟料燒成熱效率：η3=Qsh×100%/QrR=50.6%(4-29)(10)窯的發(fā)熱能力：Qyr=MyrQnet.ar=1.43×107=153.01kJ/kg(4-30)(11)燃燒帶的襯磚斷面的熱負荷為：qA=Qyr/(/4)D22=4.55×107kJ/h(4-31)表4-6熱量平衡表單位：kJ/kg熟料收入項目數(shù)量%支出項目數(shù)量%燃料燃燒熱3432.5272.98熟料形成熱1736.936.91燃料顯熱11.3550.24蒸發(fā)生料中水分耗熱量45.2580.96生料帶入熱量65.8731.40廢氣帶走熱量966.79520.55入窯回灰?guī)霟崃?.8100.09出窯熟料帶走熱量1466.1031.16入窯一次空氣溫度帶入熱2.4770.05飛灰?guī)С鰺崃?0.100.64入窯二次空氣帶入熱452.2149.62系統(tǒng)表面散熱損失460.09.78入分解爐二次空氣帶入熱720.25515.31氣力提升泵空氣帶入熱5.9010.13系統(tǒng)漏風(fēng)帶入熱量8.2980.18合計4703.07100.004705.153100.00主要設(shè)備及設(shè)備的選型主機設(shè)備選型全廠主機設(shè)備選擇包括石灰石破碎機、生料粉磨設(shè)備（磨機與選粉機）、燒成系統(tǒng)設(shè)備、水泥粉磨設(shè)備（磨機與選粉機）、煤磨等的選型計算。石灰石破碎機選型（1）破碎機系統(tǒng)的發(fā)展概況近年來，隨著窯，磨等設(shè)備單機生產(chǎn)能力的大型化以及礦山開采技術(shù)的發(fā)展，破碎流程和破碎設(shè)備也有了較大的發(fā)展，主要反映在以下幾個方面：（A）破碎設(shè)備大型化大規(guī)格的破碎機，為提高破碎機的生產(chǎn)能力和放寬礦山開采塊度創(chuàng)造了條件。（B）設(shè)備流程單段化破碎系統(tǒng)的段數(shù)，主要與物料破碎前后最大粒度之比（即破碎比）的大小有關(guān)。發(fā)展高速效能、大破碎比的破碎機為實現(xiàn)單段破碎創(chuàng)造了條件，如果選用一種破碎機就能滿足破碎比及產(chǎn)量的要求時，即可選用單段破碎，以簡化了生產(chǎn)流程。（C）破碎設(shè)備移動化移動式破碎機可隨開采地段改變而移動，碎石可用膠帶輸送機運至工廠，既節(jié)省了能源又提高了勞動生產(chǎn)率。（D）破碎設(shè)備多功能化目前破碎設(shè)備的發(fā)展，趨于多功能化，如反擊式破碎機可適應(yīng)各種性能物料的破碎作業(yè)，既可以破碎堅硬的石灰石，又可以破碎粘、濕物料。又如烘干兼破碎的錘式破碎機，可利用窯尾廢氣余熱在破碎含水分較高的粘濕物料的同時予以烘干，為濕磨干燒新型干法創(chuàng)造了條件。（2）破碎系統(tǒng)的選擇與破碎設(shè)備的選型：（A）破碎系統(tǒng)的選擇影響破碎系統(tǒng)的選擇的因素很多。正確的分析和掌握各種因素，對于選定經(jīng)濟合理的破碎系統(tǒng)是十分重要的。（a）物料的性質(zhì)物料的硬度、水分、形狀和雜質(zhì)含量均將直接影響破碎系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標。因此所選擇的破碎系統(tǒng)一定要與被破碎物料的物理性質(zhì)相適應(yīng)。水泥廠所需破碎物料的物理性質(zhì)大致如下表所示。表5-1物料的物理性質(zhì)序號物料名稱主要性質(zhì)1中硬石灰石抗壓強度80~160MPa，水分<1%2粘土、粉砂巖抗壓強度<20MPa，水分10~20%3硬質(zhì)砂頁巖抗壓強度>20MPa，水分<10%4熟料磨損、腐蝕性強，溫度70~300℃5煤、石膏抗壓強度<40MPa，水分<10%（b）物料的粒度對破碎系統(tǒng)的物料粒度（即進出破碎機物料的粒度）、組成有充分的了解、有利于合理的選擇破碎系統(tǒng)和破碎設(shè)備。進料塊度破碎系統(tǒng)的最大進料塊度取決于工廠規(guī)模、礦山的爆破方法，裝、運設(shè)備以及破碎機的型式和規(guī)格。出料粒度破碎機出料粒度可根據(jù)下一級處理物料的設(shè)備進料粒度要求而定，因為它與破碎流程的破碎段數(shù)有關(guān)。如能確定一個對破碎機產(chǎn)品入磨粒度均適宜的最佳粒度，則可以獲得使破碎機和磨機的產(chǎn)量均較高而單位電耗均較低的效果。影響破碎產(chǎn)品粒度的主要因素如下：物料的易磨性及其硬度、粉磨的流程、磨機的型式等。破碎系統(tǒng)的破碎比可根據(jù)所要求的破碎比、破碎物料量以及可供選用的破碎機型式、規(guī)格來決定破碎系統(tǒng)的段數(shù)。（B）破碎設(shè)備的選擇：石灰石消耗總量為42390t/周。石灰石破碎機的年利用率為0.20~0.56之間。周工作天數(shù)5~7天，日工作班制1~2班，每班6~7小時。假定主機年平均利用率為0.58，周工作天數(shù)7天，每天三班，合計工作19.5小時。那么要求的小時產(chǎn)量：(5-1)所以選擇產(chǎn)量為600t/h的石灰石破碎機即可?；谝陨侠碚摲治?，結(jié)合本設(shè)計中石灰石原料的性質(zhì)，參考國內(nèi)外石灰石破碎機的類型及其發(fā)展情況，初定選用單段錘式破碎機，型號為PCG2022I，一臺，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速325r/min；進料口尺寸：23601800mm；最大給料尺寸：100010001000mm；主電機功率800kw；由國內(nèi)整機引進。校核期實際年運轉(zhuǎn)率：(5-2)該運轉(zhuǎn)率恰當(dāng)，說明所選設(shè)備符合生產(chǎn)要求。生料粉磨系統(tǒng)選型生料粉磨是水泥生產(chǎn)的主要工序，其主要功能在于為熟料煅燒提高性能優(yōu)良的粉狀生料。對粉磨生料要求：一是要達到規(guī)定的顆粒大?。梢杂眉毝取⒈缺砻娣e等表示）；二是不同化學(xué)成分的顆粒原料混合均勻；三是粉磨效率高、耗能少、工藝簡單、易于大型化、形成規(guī)?；a(chǎn)能力。由于生料粉磨設(shè)備、土建等建設(shè)投資高，消耗能量大（一般占水泥綜合電耗的1/4以上），因此采用高新技術(shù)，優(yōu)化生料粉磨工藝，對水泥工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)有著十分重要的作用和意義。隨著新型干法水泥技術(shù)的不斷完善，生料粉磨工藝取得了重大進展，其發(fā)展歷程歷經(jīng)兩大階段：第一階段，20世紀50年代至70年代，烘干兼粉碎鋼球磨機發(fā)展階段（包括：風(fēng)掃磨及尾卸、中卸提升循環(huán)磨）；第二階段，20世紀70年代至今，輥式磨及輥壓機粉磨工藝發(fā)展階段。其發(fā)展特點如下：（A）磨機系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。并且由于結(jié)構(gòu)及材質(zhì)方面的改進，輥式磨獲得新的發(fā)展。20世紀90年代中期以來輥式磨及輥壓機粉磨已成為首選技術(shù)設(shè)備。（B）磨機與新型高效的選粉機、輸送設(shè)備相匹配，組成各種新型干法閉路粉磨系統(tǒng)，以提高粉磨效果，增加粉磨工的有效功率。（C）設(shè)備日趨大型化，以簡化設(shè)備和工藝流程，同窯的大型化相匹配。鋼球磨機直徑已達5.5m以上，電機功率達6500kw以上，臺時產(chǎn)量300t以上；輥式磨系列中磨盤直徑已達5m以上，電機功率5000kw以上，臺時產(chǎn)量500t以上。（D）采用電子定量喂料秤、X熒光分析儀或-射線分析儀、電子計算機自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，控制原料配料，為入窯生料成分均齊穩(wěn)定創(chuàng)造了條件。（E）磨機系統(tǒng)操作自動化，應(yīng)用自動調(diào)節(jié)回路及電子計算機控制生產(chǎn)，代替人工操作，力求生產(chǎn)穩(wěn)定。（1）選擇粉磨流程和粉磨設(shè)備需要考慮的因素。（A）入磨物料的性質(zhì)物料的性質(zhì)包括水分、粒度、易磨性和磨蝕性，也要注意石灰質(zhì)原料中燧石的影響。（B）粉磨產(chǎn)品的細度要求所選的粉磨流程和設(shè)備應(yīng)盡可能便于控制粉磨產(chǎn)品的細度。（C）生料粉磨系統(tǒng)的要求小時產(chǎn)量生料粉磨系統(tǒng)的要求小時產(chǎn)量。由主機平衡計算確定，所選生料粉磨的生產(chǎn)能力，應(yīng)能滿足這一要求。同時，為了簡化工藝線，對一臺窯來說，一般只配置一臺生料磨而對大型窯來說，生料磨的設(shè)置也不宜超過兩臺。（D）粉磨電耗所選的粉磨流程和設(shè)備應(yīng)盡可能符合節(jié)省電耗的要求。（E）廢氣余熱利用的可能性對于干法生料磨和煤磨來說，應(yīng)考慮盡可能利用廢氣來烘干原料或燃料，使生料粉磨與烘干作業(yè)同時進行，以節(jié)約烘干熱能，節(jié)省烘干設(shè)備，簡化生產(chǎn)流程。（F）操作的可靠性和自動控制以及設(shè)備的耐磨性能（G）所選的生料粉磨設(shè)施應(yīng)力求占地面積小，需要空間小和基建投資低。實際上沒有一種生料粉磨流程能在上述各方面都具有最好指標，故應(yīng)根據(jù)具體條件進行技術(shù)經(jīng)濟綜合分析，選擇最合適的生料粉磨流程和設(shè)備。目前，輥式磨已有很多種類型，特別是利用輥式磨作為生料粉磨已成為國內(nèi)外新建水泥生產(chǎn)線的首選方案。由主機生產(chǎn)能力平衡表知：需要處理的生料量為348.8t/h。目前有20多家著名的水泥機械制造公司供應(yīng)各種型式的立磨，其中主要的有法國的Loesche，德國非凡兄弟公司的MPS型立磨，美國的Fu