【正文】 控 制技術(shù)和環(huán)境保護(hù)技術(shù)等方面，從設(shè)計(jì)到裝備 制造都迅速趕上 了世界先進(jìn)水平。工程設(shè)計(jì)采用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，重大技術(shù)、研發(fā)制造具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，工程技術(shù)、成套裝備與設(shè)計(jì) 水平達(dá)到國(guó)際先 進(jìn)水平。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 1978年我國(guó)水泥產(chǎn)量為 6524 萬噸，經(jīng)過近二十年的 發(fā)展， 2020 年我國(guó)水泥產(chǎn)量達(dá) 億噸，占世界水泥產(chǎn)量的 ％左右。 2020 年水泥行業(yè)在國(guó)家產(chǎn)業(yè) 政策指 導(dǎo)下，提前一 年完成了國(guó)家 “十一五 ”計(jì)劃對(duì)水泥結(jié)構(gòu)調(diào)整的目標(biāo)要求，水泥企業(yè)集團(tuán)通過兼并重組，產(chǎn)量集中度比上年提高了 5 個(gè)百分點(diǎn)，并 出現(xiàn)了水泥產(chǎn)量 超過 1 億噸的大型水泥企業(yè)（集團(tuán) ）。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整 后， 2020 年全國(guó)水泥產(chǎn)量達(dá)到了 億噸；其中，新型干法水泥產(chǎn)量比上年增長(zhǎng) %。 隨著新型干法生產(chǎn)線單位生產(chǎn)能力的投資額大幅降低，新型干法生產(chǎn)線建設(shè)的勢(shì)頭發(fā)展迅猛，從 2020 年的 109 條發(fā)展到 2020 年底的 700 多條。其中，代表世界上最先進(jìn)、最大規(guī)模的 1000t/d 生產(chǎn)線 4 條。 4000～ 6000t/d 規(guī)模 生產(chǎn)線的裝備國(guó)產(chǎn)化程度高達(dá) 95%，預(yù)分解系統(tǒng)、大型篦冷機(jī)、各種 節(jié)能磨機(jī)、自動(dòng)控 制等裝備正在加快趕上世界先進(jìn)水平的步伐。天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究南京水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院、合肥 水泥研究設(shè)計(jì)院 和海螺集團(tuán)等單 位為我國(guó)水泥工業(yè)的科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào) 整做出了重大貢 獻(xiàn)。 現(xiàn)在，國(guó)際水泥工業(yè)以預(yù)分解 技術(shù)為核心，將現(xiàn)代 科學(xué)技術(shù)和河南理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 工業(yè)生產(chǎn)的最新成果廣泛用于水泥生產(chǎn)的全過程，形成了一套具有現(xiàn)代 化水平 水泥生產(chǎn)方法。水泥裝備大型化，生 產(chǎn)過程自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品高質(zhì)量是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家水泥工業(yè)當(dāng)今的特點(diǎn)。 20 世紀(jì) 90 年代以后國(guó)際水泥工業(yè)又出現(xiàn)了水泥 生態(tài)化 的高潮，即從可持續(xù)發(fā)展角度開發(fā)工業(yè)廢棄物及城市垃圾等再循環(huán)利用技術(shù)。因此可以說世界水泥技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)是以節(jié)約能源，節(jié)省資源和環(huán)境保護(hù)為中心，進(jìn)行 清潔 生 產(chǎn)和 高效 集 約化 生產(chǎn) ， 加強(qiáng) 水泥 生 態(tài)化 技術(shù) 研 究一開發(fā)，逐步減少天然資源和 天然能源的消耗，最大程度減少環(huán)境 污染，最大限度接收消納工業(yè)廢棄物和城市垃圾等，使水泥工業(yè)達(dá)到與環(huán)境友好，相容，和諧，共存 。 我國(guó)的水泥工業(yè)歷史也較悠久。第一個(gè)水泥廠唐山 細(xì)綿土廠 建于 1889 年，只比美國(guó)第一個(gè)波 特蘭水泥廠晚 18 年， 20 世紀(jì) 30 年代初，上海龍華水泥廠第一 次使用 “ 水泥 ” 這一名字。 水泥工業(yè)作為我國(guó)的基礎(chǔ)原材料工業(yè)，近二十多年來有了長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展。然而水泥工 業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，技術(shù)結(jié) 構(gòu)，規(guī)模結(jié)構(gòu)仍然很不合理，盡管總產(chǎn)量多年位 居世界第一，但整體 發(fā)展水平相對(duì)較低，形成了 “ 大而不強(qiáng) ” 的局面。各地水泥產(chǎn)量的 增長(zhǎng)往往是在低水平的重復(fù)建設(shè)中發(fā)展起來的，從整體上講技術(shù)含量低，產(chǎn)品質(zhì)量差，環(huán)境污染嚴(yán)重的立窯水泥 占有很大比重，高質(zhì) 量的回轉(zhuǎn)窯水泥卻長(zhǎng)期短缺。這種 不合理的產(chǎn)業(yè)結(jié) 構(gòu)已明顯制約了 我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和水泥工業(yè)前進(jìn)的步伐 。 中國(guó)水泥生產(chǎn)技術(shù)水平隨著時(shí)代的進(jìn)步而不斷提高，由低到高大致分為立窯、濕法回轉(zhuǎn)窯、 日 產(chǎn) 2020 噸熟料預(yù)分解窯新型干法和日產(chǎn) 5000 噸熟料預(yù)分解窯新型干法等 4 個(gè)層次。每一個(gè)層次的發(fā)展基本上都是先購(gòu)買外國(guó)成套技術(shù)設(shè)備，然后進(jìn)行自主開發(fā)，實(shí)行設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，最后達(dá)到全 國(guó)普遍推廣。 從經(jīng)濟(jì) 體制的 變化 看 ,中國(guó) 水泥工 業(yè)先 后經(jīng)歷 了半 封建 、半殖民地的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制和社會(huì)主義的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制，又經(jīng)歷了由計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制向社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的轉(zhuǎn)變。半封建、半殖民地市場(chǎng)河南理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 經(jīng)濟(jì)體制下創(chuàng)建的民族水泥工業(yè)，不僅作為新中國(guó)水泥工業(yè)的發(fā)展基礎(chǔ)而給以肯定，而且他們的籌資方法、領(lǐng)導(dǎo)體制和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)等情況，對(duì)正在向社會(huì) 主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體 制轉(zhuǎn)變 中的水泥 企業(yè)也有一定的參考 價(jià)值 。 在計(jì) 劃經(jīng) 濟(jì) 體制 下創(chuàng) 建 的水 泥企 業(yè) 大都 采用 技 術(shù)落后 的濕法窯和立窯，他們卻是中國(guó)現(xiàn)代水泥工業(yè)的基礎(chǔ)，是我國(guó)水泥工業(yè)發(fā)展中的一個(gè)重要階段，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè) 做出 了不可磨滅的貢獻(xiàn)。社 會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì) 催生出一大批以 預(yù)分解窯新型干法為標(biāo)志的新一代水泥企業(yè)。預(yù)分解窯新型干法是當(dāng)代最先進(jìn)的、可持續(xù)發(fā)展的水泥生產(chǎn)方法。中國(guó)水泥工業(yè)正經(jīng)歷著用預(yù)分解窯新型干法淘汰濕法窯和立窯的歷史任務(wù)，以適應(yīng)人類社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的要求。 企業(yè)是社會(huì)生產(chǎn)基石，水泥工業(yè)主要由眾多水泥企業(yè)所組成。中國(guó)水泥工業(yè) 在歷史進(jìn) 程 中不斷 發(fā)生企業(yè) 的 興衰，一些 企業(yè)誕生或壯大，一些 企業(yè)消亡 或衰落。 在計(jì)劃經(jīng) 濟(jì)轉(zhuǎn)向市 場(chǎng)經(jīng)濟(jì) 的過程中，發(fā)生了同樣的 現(xiàn)象，一些 企業(yè)興盛，一些企業(yè)沒落 。以海螺水泥股份有限公司作為代表的一批水泥骨干企業(yè) 在改革開放大潮中，不斷創(chuàng)新，努力奮進(jìn)， 茁壯成長(zhǎng)，成為 時(shí)代的幸運(yùn)者。 進(jìn)入 21 世紀(jì)以來，隨著我國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，水泥生產(chǎn)技術(shù)有了較 長(zhǎng)足的發(fā)展，以成 為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱 產(chǎn)業(yè)。我國(guó) 新型 干 法水 泥生 產(chǎn) 的發(fā) 展進(jìn) 入 了快 車道 ， 實(shí)現(xiàn) 了水 泥 結(jié)構(gòu)調(diào)整，其速度令人矚目。到 2020 年底，新型干法水泥生產(chǎn)能力接近 億噸，占全國(guó)水 泥總產(chǎn)量的 35% 45%。新型干 法水泥生產(chǎn)是我國(guó)水泥實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必 由之路。 河南理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 第 2 章 配料計(jì)算 生料配料的基本步驟 （ 1） 獲 取原料的化學(xué)成分、煤的工業(yè)分析和灰分的化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)。 （ 2）確定熟料組成，設(shè)定熟料率值，新型干法水泥的熟料率值一般控制在： K H=~ ， SM（ n） =~ ， IM=~ 。 （ 3）計(jì)算煤灰摻 入量，新型 干法水泥 生產(chǎn)煤灰 摻入量按 1 00 %計(jì)算。 （ 4）計(jì)算干燥原料 配合比。 （ 5）計(jì)算濕原料配 合比。 方法：采用嘗試誤差法 原始數(shù)據(jù) 熟料的三個(gè)率 值為： K H= SM（ n） = IM= 單位熟料熱耗為 3200kJ/kg 原料與煤灰的化學(xué)成分 2— 1 原料與煤 灰的化學(xué)成分 2—1 raw materia ls and the c hemic al c omposition of c oal ash 名稱 燒失量 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO 總和 石灰石 粘土 鐵粉 — 煤粉 — 河南理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 煤的工業(yè)分析 2— 2 煤的工業(yè) 分析 2— 2Ana lys is of the c oal industry 元素分析 工業(yè)分析 焦渣特性號(hào) 發(fā)熱量（ kJ/kg） Cf Hf Sf Nf Of Vf FCf Af Wf 4 20930 配料計(jì)算 計(jì)算煤灰摻入量 yG = A100yyqSQ?= 3200 28. 56 1002093 0 100??? =% 式中 q單位熟料熱耗， kJ/kg 熟料； yA 灰分的百分含量 ， %； yQ 煤灰發(fā)熱量， kJ/kg 煤粉； S煤灰沉落率， %。 計(jì)算干燥原料配合比 通常，石灰石的 配合比為 80%；粘土的配合比為 15%左右；鐵粉配合比為 5%左右。設(shè)定原料的配合比為：石灰石 81%，粘土 15%，鐵粉 4%，以此計(jì)算生料的化學(xué)成分，結(jié)果表 23 所示 ： 表 2— 3 生原料配合比 名稱 配合比 燒矢量 SiO2 Al2 O3 Fe2 O3 CaO 石灰石 81 粘土 15 鐵粉 4 —— 生粉 100 燃燒生粉 —— —— 2 2 .1 5 4 .6 6 4 .6 6 6 8 .5 3 河南理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 煤 灰 摻 入 量 GA =% ， 則 生 料 配 合 比 為 100% －%=%。 按此計(jì)算熟料的 化學(xué)成分，如表 2— 4 所 示： 表 2— 4 熟料配合比 Table2— 4 Clinker Mix 名稱 配合比 SiO2 Al2 O3 Fe2 O3 CaO 灼燒生料 煤灰 熟料 100 則 熟料率值計(jì)算如下： KH= C CCC A FS?? = 6 5 .7 5 1 .6 5 6 .0 0 .3 5 4 .6 52 .8 2 3 .5 2? ? ? ?? = SM= CCCSAF? = ? = IM= CCAF = = 上述計(jì)算結(jié)果可知， KH 過低 IM 過低， SM 較接近，應(yīng)增加石灰石配比，適當(dāng)降低粘土和鐵粉配比。有經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，每增減 1%石灰石，約增減 K H=。據(jù)此 ，調(diào)整原料的配 合比為： 河南理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 表 2— 5 調(diào)整后的原料 配合比 Table 2— 5 adjusted the mix of raw materials 名稱 配合比 燒矢量 SiO 2 Al2O 3 Fe2O 3 CaO 石灰石 8 2 .4 3 5 .1 5 1 .9 9 0 .2 6 0 .1 6 4 3 .7 8 粘土 1 4 .1 0 .7 4 9 .9 1 2 .0 8 0 .7 7 0 .1 6 鐵粉 3 .5 — 1 .2 0 0 .4 1 .6 9 0 .1 2 生料 100 3 5 .8 9 1 3 .1 2 .7 4 2 .6 2 4 4 .0 6 灼燒生料 — 2 0 .4 3 4 .2 7 4 .0 9 6 8 .7 3 灼燒生料 9 5 .6 3 — 1 9 .5 4 4 .0 8 3 .9 1 6 5 .7 3 煤灰 4 .3 7 — 2 .3 4 1 .5 4 0 .1 9 0 .2 1 熟料 100 — 2 1 .8 8 5 .6 2 4 .1 6 5 .9 4 則 KH= C CCC A FS?? = 65 .9 4 1. 65 5. 62 0. 35 4. 12. 8 21 .8 8? ? ? ?? = SM= CCCSAF? = ? = IM= CCAF = = 所得結(jié)果， KH， SM 與要求相比均略高，而鋁率略為偏低，但以十分接近要求值。如果再降低 KH 和 SM 值，則應(yīng)減少石灰石與粘土，這樣就必須 加鐵粉，從 而使鋁率更低 。因此 ，可按比配方進(jìn)行生產(chǎn)?？紤]到生產(chǎn) 波動(dòng)，熟料 率值指標(biāo)可定為 ： K H=177。 ，SM（ n） =177。 ， IM=177。 。按 上述 結(jié) 果， 干燥 原料 配合比為：石灰石 %，粘土 %，鐵粉 %。 計(jì)算原料的配合比 設(shè)濕原料操作水分：石灰石為 1%，黏土為 %，鐵粉為 12%，則濕原料質(zhì)量配合比為： 河南理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 濕石灰石 = 1001?100%= 濕黏土 = 100 ?100%= 濕鐵粉 = 10012?1 00%= 將上述質(zhì)量比換算為百分比 ： 濕石灰石 = 83. 23 14. 21 8??100%=% 濕黏土 = . 23 14. 21 8?? 100%=% 濕鐵粉 = . 23 14. 21 8??100%= 河南理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 第 3 章 三大平衡計(jì)算 物料平衡 物料 平 衡計(jì) 算式 計(jì) 算從 原 料進(jìn) 廠 到成 品出 廠 各個(gè) 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、成品的質(zhì)量，并表達(dá)為小時(shí)、日 、年需要量 ， 作為確定工 廠各種物料需要 量、運(yùn)輸量，工藝設(shè)計(jì)選型和計(jì)算存 儲(chǔ)設(shè)施的依據(jù)。 所需原料數(shù)據(jù) （ 1）窯的熟料日 產(chǎn)量 8000t/d （ 2）窯的臺(tái)數(shù) 一臺(tái) （ 3）窯的年利用率 （ 4）生料中各原料的配合比 石灰石：黏土：鐵粉 =82. 4 :: （ 5）物料天然水 分（見表 3— 1） （ 6）石膏摻入量 4% （ 7）混合材摻入量 30% （ 8）各物料生產(chǎn) 損失（見表 3— 1） （ 9）物料燒成熱 耗， 3200kJ/kg 熟料 （ 10）物料烘干熱耗， 2500kJ/kg 水 （ 11）燃料發(fā)熱量， 20930kJ/kg 燃料 計(jì)算步驟和計(jì)算式 熟料產(chǎn)量 和水泥產(chǎn)量的計(jì) 算 （ 1）計(jì)算的熟料 產(chǎn)量 熟料小時(shí)產(chǎn)量 Q 熟時(shí) = 24SRQ = 800024 =需要的熟料年產(chǎn)量 Q 年