论文总字数：22731字

摘 要

本课题是一条5000t/d孰料生产线的设计。设计的内容包括全厂的物料平衡计算。根据物料平衡计算的结果确定各个主机设备的要求产量并对主机设备进行选型。根据全厂的地貌完成全厂的总平面布置。对原料粉磨车间工艺流程和工艺布置的设计。其中设计的重点内容是原料粉磨车间的设计。在设计中通过对比不同原料粉磨系统的优缺点，综合考虑了设备成本、能耗、流程复杂程度、污染等方面的问题最终确定选择立磨系统。

关键词：水泥，原料粉磨，新型干法生产

ABSTRACT

This topic is a design of 5000t / d production line.The design includes the material balance calculation of the whole plant.According to the results of material balance calculation to determine the requirements of each host device production and host equipment selection;According to the whole plant to complete the overall layout of the whole plant layout;Design of Process and Process Arrangement for Raw Material Grinding Workshop.Which is the focus of the design of the raw material grinding workshop design.In the design of the advantages and disadvantages of different raw materials grinding system, taking into account the equipment costs, energy consumption, process complexity, pollution and other issues to determine the final selection of vertical grinding system.

Key words:cement,Raw material grinding,New dry production line

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 水泥行业发展现状 1

1.2 原料粉磨系统简介 1

1.2.1 球磨机系统 1

1.2.2 球磨机和辊压机联合粉磨系统 2

1.2.3 立磨系统 2

1.2.4 辊压机终粉磨系统 2

1.3 原料粉磨研究现状 2

1.3.1 国外研究现状 2

1.3.2 国内研究现状 3

1.4 原料粉磨发展方向 3

1.4.1 降低能耗 3

1.4.2 增加产能 4

1.4.3 延长设备寿命 4

1.4.4 环保 4

1.5 本课题意义 4

第二章 配料计算 5

2.1 孰料率值的确定 5

2.2 配料计算 6

2.2.1 计算煤灰掺入量 6

2.2.2 计算熟料的化学成分： 6

2.2.3 干原料配合比： 7

2.2.4 孰料的率值计算如下： 8

2.2.5 矿物组成 8

第三章 物料平衡计算 9

3.1 混合材掺入量的确定 9

3.2 石膏掺入量的确定 9

3.3 物料平衡计算（周平衡法） 9

3.3.1 窑的台数计算 9

3.3.2 计算烧成系统生产能力 9

3.3.3 原料消耗定额 10

3.3.4 各种干原料消耗定额 11

3.3.5 干石膏消耗定额 11

3.3.6 干混合材消耗定额 11

3.3.7 烧成用干煤消耗定额 11

3.3.8 烘干用干煤消耗定额 12

3.3.9 湿原料消耗定额 12

3.4 全厂物料平衡表 13

第四章 主机设备选型 14

4.1 石灰石破碎机 14

4.2 生料磨 15

4.3 回转窑 15

4.4 煤磨 16

4.5 水泥磨 17

4.6 回转烘干机 18

4.7 包装机 19

4.8 主机平衡一览 20

第五章 储库平衡 21

5.1 堆场和堆棚设计 22

5.1.1 石灰石预均化堆场 22

5.1.2 砂岩堆场 22

5.1.3 硅铝质原料堆场 23

5.1.4 铁粉堆棚 24

5.1.5 原煤堆场 24

5.1.6 石膏堆场 25

5.1.7 混合材堆场 26

5.2 库的选型计算 26

5.2.1 石灰石调配库 26

5.2.2 砂岩库 27

5.2.3 硅铝质原料库 27

5.2.4 铁粉库 27

5.2.5 生料均化库 27

5.2.6 孰料库 27

5.2.7 石膏库 28

5.2.8 混合材库 28

5.2.9 水泥库 28

5.3 储库平衡一览 29

第六章 重点车间设计 30

6.1 原料粉磨流程选择 30

6.2两种立磨系统对比 30

6.3立磨系统热工计算 31

6.3.1 热收入计算Q_收 31

6.3.2 热支出计算Q_出 32

6.3.3 热平衡计算 33

6.3.4 风量计算 33

6.4 系统排风机选型 34

6.5 除尘系统的设计 34

6.6 窑尾高温风机选型 35

6.7 循环风机选型 35

6.8 风管尺寸设计计算 35

6.8.1 总进风管道 35

6.8.2 总出风管 36

6.8.3 1/2收尘管道 36

6.8.4 总收尘管道 36

6.8.5 循环风管设计 37

6.9 其他设备选型 37

6.9.1 喂料设备选型 37

6.9.2 输送设备选型 38

6.10 重点车间设备一览 39

结论与感受 40

参考文献 41

致谢 43

第一章 绪论

1.1 水泥行业发展现状

我国水泥近十年来发展十分迅速。2006年时我国水泥年产量为12.04亿吨，2010年为18.68亿吨，而到了2014年则已经高达24.76亿吨。如今，我国的水泥产业全面采用新型干法水泥工艺来生产水泥。并且在节能粉磨工艺等方面可以说有了跨越式的发展。随着水泥产量的增加，产品质量也变得越来越好。但现在的水泥生产存在着供需不一致的问题。并且水泥这种能耗很高的产业，要如何削减其能耗，降低其对环境的影响，仍是迫切需要解决的问题。

1.2 原料粉磨系统简介

原料粉磨是水泥工业生产中必不可少的一环，原料粉磨的优劣将会直接影响到产品质量的好坏以及能耗的高低。最近几十年，我国的原料粉磨技术发展非常快。最早为单纯的球磨机系统。之后发展为立磨系统、球磨机 辊压机联合粉磨系统以及辊压机终粉磨系统等多种系统[1]。粉磨系统一般分可分为开闭路两种流程。开路流程不设置分级用的设备。物料通过磨机就可以完成粉磨。闭路流程设有分级筛选设备。研磨的物料在经过了分级的设备分选后，不符要求的原料会再次到磨机内重磨。目前来说，球磨机系统、球磨机和辊压机联合粉磨系统、立磨系统以及辊压机终粉磨系统这四种是使用最多的四种粉磨系统[2]。

1.2.1 球磨机系统

球磨机系统是以球磨机为核心进行粉磨的系统。在球磨机系统中通过研磨体与物料或物料和筒壁间的摩擦使入磨料变得更细。球磨机的研磨效率并不高，其主要原因是研磨时研磨体与研磨体、研磨体与筒体间有大量的摩擦冲撞，做了大量的无用功[3]。球磨机总体特点就是工艺简单，操作方便，设备投资少，研磨效率低，功耗较高。

1.2.2 球磨机和辊压机联合粉磨系统

球磨机和辊压机联合粉磨系统主要是由辊压机、球磨机、组合式选粉机、袋收尘和尾排风机组成[4]。在联合粉磨系统里，是使用一种电耗很低的设备——辊压机对入磨料进行预粉磨。这样也就在一定程度上解决了球磨机里粗磨仓的效率低下的问题。这样在整个系统效率大大提高的同时还能改善物料的易磨性。并且由于辊压机的粉磨效率是球磨机的两倍左右，因此可以极大的降低整个粉磨系统的能耗。这种系统比起传统的磨机系统来说电耗相对来说比较低，效率高一些，但是流程更复杂。适用于含水率中等及易磨性较差的原料。

1.2.3 立磨系统

此系统主要由立磨、旋风收尘器、循环风机、电收尘器和尾排风机组成[5]。立磨的工作原理是：物料从进料口进入磨机，落在磨盘上，磨盘转动的离心力使物料分散开来，磨辊对物料进行磨碎。粒径特别大的被刮出磨机，从磨机下口排出通过外循环再次入磨。同时来自窑尾的高温热气入磨物料并对物料进行烘干。被粉磨的物料在排风机作用力下悬浮起符合细度要求的物料进入选粉机，不合要求的重新落入磨内粉磨[6]。如今原料粉磨流程中采用立磨已变得十分普遍。这是因为在产量相同的情况下，立磨拥有比球磨机更低的电耗（只有球磨机系统的70%左右）。除了节能的特点外，它还有占地面积小，流程简单等特点。

1.2.4 辊压机终粉磨系统

辊压机终粉磨系统主要由辊压机、选粉机、旋风收尘器、循环风机、收尘系统和窑尾排风机组成[7]。辊压机终粉磨系统的成品生料颗粒中存在微裂纹，这对原料的易烧性的改善有帮助，能够提高烧成系统的产量。并且与立磨相比，辊压机耐磨堆焊部件较少，所以其维护费用一般是立磨的五分之一到六分之一。但是辊压机的烘干能力比立磨差，而且对入磨物料的要求也比立磨高，且设备的投资也高于立磨。

1.3 原料粉磨研究现状

1.3.1 国外研究现状

表1-1中给出了国外立磨机的选用率。到2010年，立磨机的选用率已达85%。可以说，生料采用立磨的情况已经占了大多说。目前比较先进的磨机有德国的非凡公司生产的MPS型立磨、莱歇公司生产的LM型立磨、伯利鸠斯公司制造的RM型立磨、丹麦史密斯公司生产的Atox型立磨[8]。这几家公司几乎垄断了5000t/d生产线的立磨机的市场。

表1-1 国外立磨机使用率

1.3.2 国内研究现状

立式辊磨机在我国使用的较晚，它的发展更是比发达国家晚了二十多年。直至2000年左右才刚在我国兴起，那时几乎所有的立式磨机均是进口于国外的，这种局面直至2007年国产的立磨机兴起后才被打破。这几年来国产立磨机得到了发展。比如合肥水泥设计院自己研发的HRM型立磨、沈阳重型机械集团生产的MLS型立磨以及黎明重工开发出的LM立式辊磨机等[9]。这些新型的国产立式辊磨机在性能方面比起以前有了十分大的进步。

1.4 原料粉磨发展方向

原料粉磨系统现在已经发展的十分成熟，但精益求精才是研究人员所追求的，未来原料粉磨系统会在以下四个方面得到发展。

1.4.1 降低能耗

水泥生产中有很大一部分能耗来自于电耗（大约30%左右）。生产中粉磨占总能耗的70%左右，而原料粉磨则占粉磨能耗的30%左右[10]。不论如何，降低电耗都能大大地降低水泥的生产成本。因此，不论现在还是未来，如何降低电耗都是研究的热点和重点。目前来说在降低能耗上，天瑞集团水泥公司已通过使用陶瓷研磨体降低了研磨体的自重，进而使能耗大大降低[11]。而淮安楚城水泥有限公司则是通过更换隔仓板、磨尾篦板、调整研磨体级配来达到降低能耗的目的[12]。

1.4.2 增加产能

产能的增加能直接提高经济效益，如何增加产能也是未来研究的重点。目前在这方面，岩鑫水泥有限公司通过改造旋风式选粉机使其选粉能力增加了20%[13]。同时还通过改善入磨原料的含水率而很大程度地提高了研磨效率。这些措施也意味着水泥的日平均产量相较于之前能有显著的提高，换句话说，在市场价格没有很大波动的情况下，水泥厂的日平均经济效益会有明显的提高。

1.4.3 延长设备寿命

任何设备或仪器都不可能毫无损坏的永久工作，设备损坏就得更换，更换就需要更高的投资成本，所以怎样延长设备的使用寿命也必然是研究人员所关心的问题。在这方面，大连水泥厂通过改变铜夹板改善了水泥磨滑履温度太高的问题[14]；广西鱼峰水泥股份有限公司是通过对提升机的改造增加了其寿命，降低了维修费用[15]；中国中材国际工程股份有限公司则是通过优化旋风分级器的内部结构降低了设备的磨损，延长了其寿命[16]。

1.4.4 环保

进入到21世纪，随着人们的环保意识的上升，现在的国家和企业越来越重视环保问题。在过去更强调经济效益，讲究高速的发展，而现在则是讲究可持续的发展。在国家的政策下，一个水泥厂如果工业废气排放超标，那么可能会被迫停产，所以环保问题也是企业研究的热点。目前各种新型除尘系统层出不穷，山东水泥集团有限公司就通过对袋收尘器的改造降低了粉尘对大气的污染。

1.5 本课题意义

水泥行业是国民经济的基础材料，水泥厂设计工作的好坏，不但与工厂建设过程中各项任务能否成功完成有关，还与工厂建成后生产任务能否顺利进行，是否能取得良好的经济收益有着重要联系。原料粉磨则是水泥生产中的重要环节。合理地选择粉磨流程与粉磨设备，就可以增加经济效益。因此，在设计时一定要细致严谨，争取做到技术尖端、安全稳定、以及低耗无污染。

配料计算

根据厂方提供的资料，本设计所采用的原料主要有石灰石、砂岩、硅铝质原料和铁粉。燃料为洪山煤矿烟煤。表2-1为原料组成分析，表2-2为煤工业分析。

表2-1 原料化学组成

表2-2 燃料（红山煤矿烟煤）的工业分析结果

2.1 孰料率值的确定

1. 石灰石饱和系数（KH）：石灰石饱和系数决定于孰料中硅酸盐占比的高低，一般来说，高KH值能够获得强度较高的孰料，但KH值过高回导致煅烧更为困难。故KH值一般取0.89~0.96。
2. 硅率（SM）：硅率的高低决定于孰料中SiO₂和Fe₂O₃与Al₂O₃和的比。硅率取值一般在1.7~2.7.
3. 铝率（IM）：铝率反映了孰料中Al₂O₃和Fe₂O₃的比。

采用三高方案能够提高孰料的强度。

请支付后下载全文，论文总字数：22731字