【正文】 5000噸水泥窯窯頭設(shè)計(jì)方案全廠工藝平衡計(jì)算 全廠生產(chǎn)規(guī)模 生產(chǎn)規(guī)模：5000t/t熟料 配料計(jì)算 配料計(jì)算的目的及意義水泥廠在生產(chǎn)之前要先確定生產(chǎn)該種水泥所需要的各種原料的比例，本次設(shè)計(jì)所選取的原料為石灰石、粉砂巖、頁(yè)巖鐵礦石。通過(guò)配料計(jì)算原料的配合比，算出各物料所需要的量為車間的生產(chǎn)任務(wù)以及設(shè)備選型提供可靠的依據(jù)，并可為確定運(yùn)輸量、運(yùn)輸設(shè)備以及配料倉(cāng)提供合理有效的依據(jù)，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)水泥。 熟料率值的確定 本次設(shè)計(jì)采用的是國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的水泥生產(chǎn)技術(shù)即新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)，我國(guó)目前常采用的是石灰石飽和系數(shù)KH、硅率SM、鋁率IM三個(gè)率值。為了能夠使熟料礦物組成穩(wěn)定，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)水泥，三個(gè)率值不同同高或同低，必須根據(jù)各生產(chǎn)線所采用的原、燃料和設(shè)備的規(guī)格型號(hào)來(lái)選擇三個(gè)率值，我國(guó)常采用的是“兩高一中”的配料方案即：高硅率、高鋁率、中飽和比的配料方案。根據(jù)多數(shù)同類型的熟料生產(chǎn)線的實(shí)際情況考慮KH：；SM：；IM：。所以本次設(shè)計(jì)選取得率值為KH=,SM=,IM=]。(1)煤灰的摻入量： 設(shè) （31） （32） （33） （34）(2)以100kg熟料為基準(zhǔn)，用累加試湊法，計(jì)算得下表。 累加試湊表（%）原料名稱SiO2AL2O3Fe2O3CaOMgO合計(jì)備注要求熟料成分 煤灰（）石灰石(+124) ()/=124粘土（+27） ()/=27鐵礦（+） ()/=累計(jì)熟料成分 粘土（） 累計(jì)熟料成分 3377 KH= SM= IM=如上表所示，經(jīng)檢驗(yàn)三個(gè)率值，均符合要求，故胚料合適。(3) 計(jì)算干原料的料耗（熟料料耗）根據(jù)上表可知，配置100kg熟料所需的干原料如下：（4）計(jì)算生料的干原料配合比：（5）、燃料水分可知，%，%，%，則濕原料配合比：濕石灰石=濕粘土=濕鐵礦石=（6）各濕原料百分比：濕石灰石=濕粘土=濕鐵礦石=（7）熟料的礦物組成： （35） （36） （37） （38）（8）干生料的燒失量： （39） 全廠物料平衡計(jì)算全廠物料平衡是根據(jù)計(jì)劃的全年生產(chǎn)水泥的量或者計(jì)劃每周生產(chǎn)的熟料量（預(yù)先確定的生產(chǎn)規(guī)模），在建設(shè)水泥生產(chǎn)線之前，必須要先計(jì)算水泥廠每年、每周、每天、每小時(shí)需要的各種原料、燃料、材料的量，還有從原料進(jìn)廠直到成品等各工序所需要處理的物料量。 全廠物料平衡計(jì)算是以生產(chǎn)規(guī)模、工藝參數(shù)、工藝流程、產(chǎn)品方案以及生產(chǎn)班制作為基礎(chǔ)，對(duì)工廠生產(chǎn)過(guò)程中各工序物料量的一種計(jì)算方法。通過(guò)物料平衡計(jì)算可以解決下列問(wèn)題：（1）計(jì)算原材料從進(jìn)場(chǎng)至成品出廠各工序所需處理的物料量，作為確定車間生產(chǎn)任務(wù)、設(shè)備選型及人員編制的依據(jù)。 (2) 計(jì)算各種原料、輔助材料及燃料需要量，作為總設(shè)計(jì)中確定運(yùn)輸能量、運(yùn)輸設(shè)備和計(jì)算各種堆場(chǎng)、料倉(cāng)面積的依據(jù)。 （3）計(jì)算誰(shuí)、電和勞動(dòng)力的需要量，確定原、燃料的單位消耗指標(biāo)，作為公用設(shè)計(jì)和計(jì)算產(chǎn)品成本等的依據(jù)[15]窯的熟料產(chǎn)量是物料平衡的計(jì)算基礎(chǔ)。當(dāng)工廠生產(chǎn)規(guī)模以熟料日產(chǎn)量表示時(shí)，取熟料周產(chǎn)量為基準(zhǔn)，此次設(shè)計(jì)采用周平衡法進(jìn)行物料平衡計(jì)算。 （1）熟料日產(chǎn)量：5000t/d； （2）窯的臺(tái)數(shù)：一臺(tái)； （3）石膏摻入量：6%； (4) 混合材摻入量：15%； (5) 生產(chǎn)損失：3%。 (6) 熟料燒成熱耗 3248KJ/KG 燃料發(fā)熱量 23881KJ/KG煤； （7）年利用率：（1）窯的臺(tái)數(shù)計(jì)算： （310）所以選取窯的臺(tái)數(shù)為1式中 n——窯的臺(tái)數(shù)； 　　　——要求的熟料日產(chǎn)量（t/d）； 　　 ——所選窯的標(biāo)定臺(tái)時(shí)產(chǎn)量[t/(臺(tái)h)]； 　　 24——每日小時(shí)數(shù)。（2）燒成系統(tǒng)的生產(chǎn)能力計(jì)算　熟料小時(shí)產(chǎn)量：熟料日產(chǎn)量: 熟料周產(chǎn)量： （3）水泥小時(shí)產(chǎn)量 （311）d——水泥中石膏的摻入量(%),在硅酸鹽水泥中加入適量的石膏可以調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間但過(guò)多會(huì)影響水泥長(zhǎng)期安定性e——水泥中混合材的摻入量(%),普通硅酸鹽水泥可摻入大于5%且小于20%的礦渣P——水泥中生產(chǎn)損失 （4）原料、燃料、材料消耗定額的計(jì)算　不考慮煤灰摻入量時(shí)，１ｔ熟料的干生料理論消耗量：　　　 （312） 　各種干原料的消耗定額 (314)式中，Ｋ原——某種干原料的消耗定額，熟料　　?。亍缮现性撛系呐浜媳?，%　　 轉(zhuǎn)換成濕基：　式中Ｗ為各物料的含水量 (315)（熟料）（熟料）（熟料）如下表： 原料消耗定額名稱石灰石粘土鐵礦Ｋ干（ｔ/ｔ熟料）Ｋ濕（ｔ/ｔ熟料）（5）石膏消耗定額的計(jì)算干石膏消耗定額 （316）式中：—干石膏消耗定額（Kg/Kg熟料）；—分別表示水泥中石膏、混合材的摻入量（%）；Pd—混合材生產(chǎn)損失（%）,本設(shè)計(jì)取4%。濕石膏的消耗定額： （317）式中：Ｋ濕——濕石膏消耗定額，Kg/Kg熟料ＷＯ——石膏水分含量，%。（6）干礦渣的消耗定額 （318）式中：Ke—干混合材的消耗定額，Kg/Kg熟料；e—混合材摻入量（%）；Pε—混合材生產(chǎn)損失（%）,本設(shè)計(jì)取4%濕礦渣的消耗定額： （319） 式中：K濕——濕礦渣的消耗定額，Kg/Kg熟料；Wo——礦渣的水分含量，%(7) 燒成用干煤消耗定額：煤的應(yīng)用基低熱值：煤的干燥基低位發(fā)熱量：燒成用干煤消耗定額： （320） 式中：Kf1 ——燒成用干煤消耗定額（t/t熟料）； q——熟料燒成熱耗，Kg/Kg熟料； Pf——煤的生產(chǎn)損失，一般取3% ； Wad——煤的應(yīng)用基水分，%； ——煤的低位熱值；KJ/Kg原煤——煤的干燥基低位熱值　KJ/Kg干煤； 燒成用濕煤消耗定額： （321）式中，Ｋ濕——燒成用濕煤消耗定額，Kg/Kg熟料；q——熟料燒成熱耗，Kg/Kg熟料；——煤的干燥基低位熱值　KJ/Kg干煤；Pf——煤的生產(chǎn)損失，一般取3% 。 全廠物料平衡表物料名稱水分含量%生產(chǎn)損失消耗定額Kg/t熟料物料平衡表t干料含天然水分料干料水分料小時(shí)日周小時(shí)日周石灰石630044100639644772粘土1340 9380鐵礦石117819生料—7757542998052 56364石膏39527654082856礦渣 990 6930 136848510熟料———————— 500035000———水泥———————————燒成用煤4 全廠總平面布置和工藝流程計(jì)量計(jì)量石膏庫(kù)石膏破碎石膏堆場(chǎng)礦渣堆場(chǎng)礦渣庫(kù)礦渣烘干煤磨計(jì)量煤破碎煤堆場(chǎng)計(jì)量計(jì)量計(jì)量鐵礦石配料庫(kù)粉砂巖配料庫(kù)計(jì)量頁(yè)巖配料庫(kù)輔助原料預(yù)均化堆場(chǎng)鐵礦石破碎粉砂巖堆場(chǎng)頁(yè)巖破碎篩分頁(yè)巖堆場(chǎng)預(yù)均化堆場(chǎng)石灰石配料庫(kù)出廠 煤 倉(cāng)出廠計(jì)量出廠熟料庫(kù)篦冷機(jī)回轉(zhuǎn)窯預(yù)熱器+分解爐生料均化庫(kù)立磨散裝車散裝庫(kù)計(jì)量計(jì)量水泥庫(kù)成品庫(kù)包裝機(jī)水泥磨石灰石破碎50 全廠工藝流程說(shuō)明 水泥廠總平面設(shè)計(jì)任務(wù)，就是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，結(jié)合工廠地形等自然條件，對(duì)進(jìn)廠物料的運(yùn)輸方向和原料堆場(chǎng)、成品的儲(chǔ)存和運(yùn)輸，以及地上和地下的工程管線的全面衡量，合理安排全廠所有的建筑物，構(gòu)筑物，鐵路，道路間的相互位置，使其成為一個(gè)聯(lián)合的生產(chǎn)整體，并經(jīng)過(guò)建筑藝術(shù)處理，輔以綠化，美化適應(yīng)，使職工能有一個(gè)良好的工作和勞動(dòng)環(huán)境。從而使水泥廠可以最大限度的發(fā)揮生產(chǎn)效率。 確定工廠總平面布置設(shè)計(jì)方案，對(duì)新廠建設(shè)來(lái)說(shuō)，是在廠址選定之后開(kāi)展設(shè)計(jì)工作的第一件大事。在工廠總平面布置設(shè)計(jì)中，要處理好各種關(guān)系，使工廠的各方面，包括廠內(nèi)和廠外，形成一個(gè)盡可能完善的滿足生產(chǎn)要求的有機(jī)整體。 工廠的總設(shè)計(jì)也按照初步設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)兩個(gè)階段,每個(gè)階段又分為數(shù)據(jù)計(jì)劃和成品圖工作兩個(gè)步驟；每個(gè)階段如下：施工圖設(shè)計(jì)（1）工廠總平面資料圖；（2）工廠總平面布置施工圖：①豎向布置圖：表示廠區(qū)設(shè)計(jì)標(biāo)高的關(guān)系和邊坡處理；②土方工程圖：具體表示廠區(qū)場(chǎng)地平整石方的調(diào)撥和工程量；③鐵路專用線施工圖：表示鐵路專用線坐標(biāo)、標(biāo)高、橋涵、縱橫剖面等的施工要求；④運(yùn)輸設(shè)計(jì)廠；⑤管線匯總施工圖：表示廠區(qū)內(nèi)地上、地下各種管線的關(guān)系位置；⑥廠區(qū)道路以及雨水排除施工圖[16]。 工藝設(shè)計(jì)的基本原則和程序 基本原則 ①根據(jù)計(jì)劃任務(wù)書(shū)規(guī)定的產(chǎn)品品種、質(zhì)量、規(guī)模、產(chǎn)量要求等進(jìn)行設(shè)計(jì)。 ②設(shè)備的生產(chǎn)能力應(yīng)與工廠的生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。 ③應(yīng)選擇技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的工藝流程和設(shè)備。 ④全面解決工廠生產(chǎn)，廠外運(yùn)輸和各種物料的儲(chǔ)備關(guān)系。 ⑤應(yīng)注意考慮工廠建成后生產(chǎn)挖潛的可能和留有工廠發(fā)展的余地。 ⑥合理考慮機(jī)械化、自動(dòng)化裝備水平。 ⑦重視消音除塵，環(huán)境綠化滿足環(huán)保的要求。 ⑧方便施工、安裝，方便生產(chǎn)以及維修。 設(shè)計(jì)程序首先，報(bào)告中都有詳細(xì)的地址資源勘探數(shù)據(jù)，加工原料的測(cè)試，配料計(jì)算后，應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，物料平衡，主機(jī)平衡計(jì)算。然后開(kāi)始繪制其余部分，包括：全廠生產(chǎn)車間總平面等值線圖；數(shù)據(jù)工廠總平面圖；各生產(chǎn)車間工藝布置圖；全廠級(jí)、車間、段、設(shè)計(jì)表格、設(shè)計(jì)規(guī)范等并詳細(xì)檢查。這個(gè)過(guò)程總必須使施工過(guò)程中的數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)施工圖等相結(jié)合。 工藝流程簡(jiǎn)介 水泥的生產(chǎn)過(guò)程大致可概括為“兩磨一燒”即生料的制備及粉磨，熟料的煅燒，以及在生產(chǎn)不同品種水泥時(shí)需要加入不同的混合材和緩凝劑進(jìn)行粉磨，簡(jiǎn)稱水泥粉磨。生產(chǎn)方法根據(jù)生料的制備方法不同有又分為干法和濕法兩種，由于濕法的產(chǎn)量低，熱耗能耗高，需水量比較大，現(xiàn)在已逐漸被干法所取代。干法生產(chǎn)主要包括：（1）原料的破碎和預(yù)均化，在水泥生產(chǎn)中大部分原料力度都比較大，所以需要先進(jìn)行破碎處理，其中石灰石破碎在物料破碎中占有重要的地位。均化使物料粒度分布均勻（2）生料的制備（3）生料均化，在新興干法水泥生產(chǎn)過(guò)程中入窯生料成分穩(wěn)定是穩(wěn)定熟料燒成熱工制度提高燒成效率的前提，生料均化是穩(wěn)定入窯生料生料成分的最后一道關(guān)卡。（4）預(yù)熱分解，新型干法生產(chǎn)水泥中懸浮預(yù)熱器代替了部分回轉(zhuǎn)窯的功能，達(dá)到了縮短回轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)度，提高窯系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，降低能耗的作用（5）熟料的燒成（6）水泥粉磨，水泥粉磨是水泥制造的最后一道工序。 在水泥生產(chǎn)過(guò)程中，所有原材料，如：石灰石、粉砂巖、頁(yè)巖、鐵礦石；混合材還有石膏，都是由輸送帶送入配料庫(kù)，進(jìn)入粉磨系統(tǒng)。原煤進(jìn)過(guò)烘干破碎后由輸送機(jī)送入煤磨。窯尾是五級(jí)預(yù)熱器和分解爐，原料通過(guò)預(yù)熱器和分解爐的預(yù)分解，進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，熟料冷卻使用篦冷機(jī)。熟料的冷卻有利于提高系統(tǒng)的熱效率和熟料的質(zhì)量。5 全廠工藝設(shè)備選型與計(jì)算工藝設(shè)備的選型和計(jì)算是工廠設(shè)計(jì)的重要組成部分，工藝設(shè)備按照性質(zhì)可分為熱工設(shè)備、機(jī)械設(shè)備，按照用途又可分為主要設(shè)備和輔助設(shè)備。工藝設(shè)備選型和計(jì)算的任務(wù)根據(jù)配料計(jì)算，生產(chǎn)性質(zhì)，產(chǎn)量大小和工藝流程選擇設(shè)備的型號(hào)，確定設(shè)備的規(guī)格大小，最后根據(jù)各工序的加工量和設(shè)備的生產(chǎn)能力進(jìn)行計(jì)算，確定所需要的設(shè)備臺(tái)數(shù)。設(shè)計(jì)的順序是先選定主要設(shè)備，在主要設(shè)備規(guī)格、數(shù)量確定后在選擇輔助設(shè)備。在設(shè)計(jì)工作中，輔助設(shè)備的選擇往往要結(jié)合工藝布置來(lái)進(jìn)行[17]。：（1）滿足生產(chǎn)工藝要求； （2）自動(dòng)化和機(jī)械化水平； （3）設(shè)備