【正文】 有較 強的綜合性 、實踐性和 探索性。 通過畢業(yè)設計不 僅使學過的知 識得以鞏固、提高，而且進一 步培養(yǎng)我們獨立思考、設計及解決實際技術問題的能力，使自己的學識和工程實踐能力有一 個很大的進步 ，最終完成 在校的學習 任務。 本設計為順應水 泥發(fā)展趨勢， 提高 我專業(yè)學生 的綜合素質(zhì)和 適應能力，設計帶分解爐 預熱器窯。預 分解窯是在 懸浮預熱器窯 的基礎上發(fā)展起來的，由預熱器、分解爐、回轉(zhuǎn)窯和高 效篦式冷卻機 等幾部分組成。預分解窯的特點 在于將碳酸 鹽的分解過 程轉(zhuǎn)移至窯外 分解爐中進行，生料顆粒在 預熱器系統(tǒng) 處于懸浮狀 態(tài)易于熱交 換，而且速度 快，使生料迅速發(fā)生分 解反應，入窯 生料的分解 率可達 8590%，從而大大減輕了窯的負荷 。 預分解窯與其它窯 型相比，有其 獨特的優(yōu)點 ： 的熟料單位熱 耗低，單機生 產(chǎn)能力大，并可 利用窯尾余熱烘干物料 ，雖電耗略高 ，但其綜合 能耗低。 原料和生料 的預均化技術 的發(fā)展， 使干法生產(chǎn)的熟料 質(zhì)量得到了保證 ，并由于采用 了新技術等 措施，不 斷改進燃燒系 統(tǒng)，增強了新型干法生產(chǎn) 對原料的適應 性。 及技術發(fā)展，使干 法廠在環(huán)境 污染方面有了 很大的改善。 濕法窯相比， 預分解窯的 質(zhì)量輕，占 地面積小，基建投資少。 鑒于此，這次畢業(yè) 設計的任務選 為 5600t/d 熟料的預分 解窯。 — 5— 第一章工藝設計的 指導思想與原 則 167。 水泥工業(yè)及水泥工 廠設計有如下 幾個特點 ： ⑴、水泥廠需要用 大量的礦物 原料（如石灰 石）等，因此水 泥廠大都自行開采礦山 ，并靠 近礦源 建廠。 ⑵、產(chǎn)品（水 泥）、 燃料（煤 ）等物料 運輸量大 ，且價格底 ，因此要求要有良好的 運輸條件。 ⑶、水泥工業(yè) 能耗和電耗較 大，因此 ，在水泥 廠設計中要注 意確保能源供應，并充 分重視節(jié)約能 源的問題。 ⑷、水泥廠采 用的主機多屬 重型設備 ，重量大 ，建構筑物荷 重也大。因此，一般要 求在工程地質(zhì) 條件好的場 地建廠。 ⑸、水泥廠設備種 類多，布置復 雜。因此，工 藝布置應同土 建設計緊密結合。 ⑹、水泥廠用水量 大，且水無衛(wèi) 生要求。因此 ，一般水泥廠 多建在遠離城市的地方 ，且自備水源 。 ⑺、水泥廠存 在粉塵和噪音 兩大污染 。因此，設計時必須加 強收塵措施，盡量搞好 廠區(qū)綠化。 ⑻、從發(fā)展來 看，水泥工 業(yè)的發(fā)展逐 漸趨向大型 化和自動化 。因此在設計時，應盡 量采用新技術 ，新方案并 要重點考慮 節(jié)約能源。 從水泥廠的整體 設計來說，工 藝設計是主 體，它的主要 任務是確定工藝流程，進行工 藝設計的選 型和布置。但 工廠設計是各 專業(yè)共同完成的一個整體。因此，工業(yè)設計與其它專業(yè)的設計有著密切的聯(lián)系，特別是工藝布置 和其土建的關 系更密切。生產(chǎn) 設備的布置直 接影響到建筑物的結構形 式和尺寸。因 此，工藝人 員只有與其他 人員相互配 合，共同研究，才能產(chǎn) 生交好的方案 。 167。 ⑴、根據(jù)計劃任務 書 規(guī)定的產(chǎn)品 品種、質(zhì)量 、規(guī)模進行 設計。 計劃任務書規(guī)定 的產(chǎn)品規(guī)模往 往有一定的 范圍，設計規(guī) 模在該范圍之內(nèi)或略超出 該范圍，都認為 是合適的。計 劃任務書規(guī)定 的產(chǎn)品規(guī) — 6— 模往往有一定的 范圍，設計規(guī)模 在該范圍之 內(nèi)或略超出該 范圍，都認為是合適的；但如限于設備 選型，設 計達到的規(guī) 模略低于該范 圍，則說明原因，取得上 級同意后，才 能繼續(xù)設計 。 對于產(chǎn)品品種，如 果認為計劃 任務書的規(guī)定 在技術上或 經(jīng)濟上有不當之處也應闡明 理由，建議調(diào) 整，并取得 上級部門的 同意。 窯、磨等主機的 產(chǎn)量，除了 參考設備說明 書和經(jīng)驗公 式計算外 ，還應 根據(jù) 國內(nèi) 同 類型 主機 的生 產(chǎn) 數(shù)據(jù) 并參 考國 內(nèi) 外近 似規(guī) 格的 主機產(chǎn)品進行標定。在工 廠建成后的 較短時期內(nèi)，主機應能達到 標定的產(chǎn)量，同時標定 的主機產(chǎn)量應 符合優(yōu)質(zhì) 、高產(chǎn)、低消耗和設備 長期安全運轉(zhuǎn)的要求。既要 充分發(fā)揮設 備的能力，但又不能過分 追求強化操 作?！?8】 ⑵、主要設備的能 力應與工廠規(guī) 模相適應 大型工廠應配套 與之相適應的 大型設備，否 則將造成工 藝線過多的現(xiàn)象。在現(xiàn)代大中 型水泥廠的 設計中，一般 只采用一條或 兩條由大型設備組成的工藝 線。 ⑶、選擇技術先進 經(jīng)濟、合理的 工藝流程和 設備 工廠的工藝流程 和主要設備確 定以后，整個 工廠設計可 謂大局已定。在選擇生 產(chǎn)工 藝流程和 設備時，應盡量考慮 節(jié)省能源，采用國內(nèi)外較成熟的先進 經(jīng)驗和先進技 術。如在原料 的破碎方面，采 用一級反擊式反擊式錘式 破碎機代替二 級或三級破 碎系統(tǒng)；在干法生 料粉磨工序普遍采用烘干 兼粉磨系統(tǒng) ；在水泥粉 磨系統(tǒng)采用 輥壓、機球 磨、高效選粉機（如 O— SEPA 選粉機等 ）的混合粉 磨系統(tǒng)。 對于新技術 、新工藝、新 設備，必須 經(jīng)過生產(chǎn)實 踐鑒定合格后，才可應用于新建廠 的設計中。 工藝流程和 設備的選擇應 進行方案比 較，以達到技術 先進、經(jīng)濟合理的目的。 在進行具體 設備的選型時，應注意下列 一些問題：盡量 選用結構新 、體型小 、質(zhì)量輕 、效率高 、消耗省 且操作可靠 維修方便 、供應有保證或能自行加 工制造的設備。各種附屬設 備的型號、規(guī)格 應盡量統(tǒng)一，以便于生產(chǎn)管 理和減少配、 備件的種類 。 ⑷、全面解決工廠 生產(chǎn)、廠外運 輸和各種物 料儲備的關 系 — 7— 由于工廠生產(chǎn)要 求長期連續(xù)運 轉(zhuǎn)，而回轉(zhuǎn)窯、磨機和破碎機 等設備則需一定的時 間進行計劃檢 修；同時受各種 復雜條件如廠 外運輸?shù)纫蛩氐闹萍s，所以各種物料 都應有適當 的儲備。各種堆場、儲庫的容量，應滿足各種物料 儲存期的要 求。儲存期的 確定應使生產(chǎn) 有一定的機動性，以利 于工廠均衡連 續(xù)地生產(chǎn) 。但儲存期 也不應太長 ，以免增加基 建工程量和費 用及占用工廠 的流動資金 。 ⑸、注意考慮工廠 建成后生產(chǎn)挖 潛的可能和 留有工廠發(fā) 展余地 工廠從設計到建 成投產(chǎn)往往要 好幾年時間，而 生產(chǎn)技術卻是 向前發(fā)展的。因此設備能 力應能切實 滿足生產(chǎn)要 求并留有余地。此外應結合設計的國內(nèi)外 未來時期水泥 需求情況的 預測，以及當前國 民經(jīng)濟發(fā)展的方針政策，考 慮在設計中是 否需要或應 留有多大的 擴建余地。 考慮工廠擴建的 原則是：既要便 于今后的擴 建，使工廠擴建 時盡量不 影響 原有 的 生產(chǎn) ，又 要盡 可 能不 增加 當前 建 廠的 占地 面積 的投資。 ⑹、合理考慮機械 化、自動化裝 備水平 機械化水平 應與工廠 規(guī)模 和裝備水平 相適應，特別是連 續(xù)生產(chǎn)過程中大宗物料的 裝、運 、卸，必須實現(xiàn)機 械化。重 大設備的檢 修、起重以及需要減輕繁 重體力勞動的 場合，也應 盡可能實現(xiàn) 機械化。 生產(chǎn)控制自動化，具有反應靈敏控制及時調(diào)整精確的特點，是保證現(xiàn)代化連續(xù)性 大生產(chǎn)安全穩(wěn) 定進行的必 不可少的手 段。如在原料配料和粉磨過程中 ，新型干 法生產(chǎn)廣泛 地采用電子秤 X 熒光分析儀 電子計算機自動調(diào) 節(jié)系統(tǒng)，控制 原料配料，實現(xiàn)了原料配 料的自動控 制。在水泥粉磨系統(tǒng) 已廣泛采用電 子定量喂料 秤、自動化儀表、電子計算機控制生產(chǎn)。其主要 利用電耳、提 升機負荷和 選粉機回料量 等進 行磨機負荷控制。 【 7 】 ⑺、重視消音除塵 ，滿足環(huán)保要 求 貫徹執(zhí)行國 家環(huán)保、工業(yè)衛(wèi) 生等方面的 規(guī)定。我國水泥 生產(chǎn)最高容許排放濃度為 50mg/m3 。今后，由于對環(huán)保 要求愈睞愈 高，應采取積極措施，減少環(huán) 境污染，以 保護職工身 體健康和延長 設備生產(chǎn)壽 命。 為減少環(huán)境污染，應廣泛的采用新型高效除塵設備，在物料儲存設計上采用以“圓庫 ”為主方案 。與此同 時，也應 重視噪音防 治、污 — 8— 水治理、綠化環(huán)境 ，使水泥廠工 業(yè)實現(xiàn)文明 生產(chǎn) ⑻、方便施工、安 裝、方便生產(chǎn) 、維修 工藝布置做到生 產(chǎn)流程順暢 、緊湊、便捷。力 求縮短物料的 運輸距離，并 充分考慮 設備安裝、操 作、檢修和通 行的方便，以 及其它專業(yè)對工藝布置 的要 求。 第二章 配料計算 167。 設計內(nèi)容 設 計 課 題 名 稱 ：《 新 型 干 法 水 泥 5600t/d 總體工藝設計、生產(chǎn) 和 水泥 。重點車間 燒成窯尾系 統(tǒng)工藝設計》 167。 原始數(shù)據(jù) 1. 原材料數(shù)據(jù) ： 表 21 原材料數(shù)據(jù) 項目 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 天然 水分 石灰石 51 砂巖 鐵粉 粉煤灰 石膏 煤灰 2. 煤工業(yè)分析 表 22 煤的工業(yè)分析 Mad（ %） Cad Aad Vad Mar 發(fā)熱量 — 9— （ %） （ %） （ %） （ %） （ KJ/Kg） 25700 3. 其他 （ 1） .年平 均氣溫 ： 15℃ （ 2） .當?shù)貧鈮海?752mmHg （ 3） .地下水位 : 12m 167。 配料計算 167。 確保熟料率值 的組成 為了獲得較高的 熟料強度，良好 的物料易燒 性以及控制 生產(chǎn)，選擇適宜的熟料三 率值是非常必 要的。本次設 計為一臺窯外 分解窯，在生產(chǎn)工藝上要 求煅燒高 飽和比 高硅率 的生料，這 樣能提高 熟料的質(zhì)量并 能減 少預 熱 器分 解爐 系統(tǒng) 的 堵塞 和回 轉(zhuǎn)窯 燒 成帶 的結 圈。 生產(chǎn) 號硅酸鹽水泥熟料。 對于新型 干法水泥生工 藝，水泥熟料率值大致為 ： K H=～ ， SM=～ ， IM=～ 。故根據(jù)生產(chǎn)實踐和設計工藝條件確定熟料的率值： K H=0 .90 177。 SM=177。 IM=177。 167。 熟料熱耗的確定 隨著新型干法水 泥煅燒技術的 不斷提高， 熟料的熱耗 不斷降低，單位熟料熱耗依國 內(nèi)新型干法廠 現(xiàn)狀，熟料 熱耗取 2885K J/kg 熟料 167。 計算煤灰摻入量 Aad=Aar（ 100Mad） 247。（ 100Mar）已知： Aad= Mar= Mad= — 10— Aad— 空氣干 燥基灰分 Aar— 收到基灰 分 Mar— 收到基水分 得 ： Aar=% =（ +25Mad）（ 100Mar）247。（ 100 Mad） 25Mar — 收 到基低 位發(fā)熱值 — 空氣 干燥基 低位發(fā) 熱值 Mad— 空氣干 燥基水分 已知： =25700 Mad = Mar= 得： =最后 得出 煤 灰摻 入量 GA=qAarS/Q,ar=2950 % 100%247。=% Qar— 煤的收 到基 低位發(fā) 熱值 Q— 熟 料的熱 耗 Aar— 煤收 到基灰分 S— 煤灰沉降率一般 取 100% 167。 用 EXCEL 計算 干生料的配合 比 【 4 】 為了獲得較高的 熟料強度，良好的 物料易燒性以 及易于控制 生產(chǎn)，選擇適宜的三率 值是非常必要 的。由于其 牽涉到非線 性方程的求解，用手工計算需反 復試湊，難以達 到結果最優(yōu)，而各種簡化計 算方法不容易掌握，采用辦公軟件 EXC EL 做配料 計算，可直接通過 表哥計算求解，幾秒 鐘就可算得 最優(yōu)解 ，操作簡便 ，結果 準確，本 設計參考《用辦公軟件做配料 計算》（ 南京化工大 學材料學院 簡淼 夫，張薇《水 泥》2021 10）等資料采用這種 方法進行計 算。 （ 1） 在 Excel 表中 輸入數(shù)據(jù) 在 Excel 表 中輸入上述數(shù) 據(jù) ,本設計 為四組 份配料，因 此可以控制三個率值： KH、 SM、 IM。 （ 2） 假設原 料配比 在 Exce l 表中填 入假設的各 原料配比， 可以將初始配 比設為石灰石 頁巖 鐵礦 20,最后砂巖一項應填上 “＝ 100（鼠標點）石灰石配 比的 單元格 頁 巖配比 的單 元格 鐵礦 配比的 單元 格 ”， 再敲回車鍵，這樣才能保 證配比之和為 100。 （ 3） 計算生 料成 分 在 Excel 表中 適當?shù)奈恢糜?算根據(jù)假設 的原料配比 而得 到的生料成分。生料化 學成分 =各原料化 學成分與其配 比的乘積之 和。方 法 是 ： 在 生 料 化 學 成 分 對 應 的 Loss 單 元 格 中 輸 入 — 11— “=sumproduct(B5 :B8 ,$I5:$I8)/100”回車。 其中 B5 :B8 為各原料 Loss含量所在的單元 格， $I5:$I8 為各原料配比所在的單元格。生料的其他化學成分可以 通過對生 料 Loss 單元格的拖 拉來獲得。方 法是點擊生料 Loss 單元格 ,將鼠標移到該單元格的右下角，將光標變?yōu)楹谑謺r，按下鼠標左 鍵，向右 拖拉至生料 成分對應的 S O3 單元 格 H9,松開鼠標左鍵即可。 （ 4） 計算灼 燒基生料成分 水泥生料在 煅燒后，原料 中的 Loss 就沒有了，因此為了 計算熟料成分，就必須計算生 料去除 Loss 后的化學成分，即灼 燒