【正文】 新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)是 20 世紀(jì) 50 年代發(fā)展起來，到目前為止，日本、德國等發(fā)達(dá)國家，以懸浮預(yù)熱和預(yù) 分解為核心的新型干法水泥熟料生產(chǎn)設(shè)備率占 95%，我國第一套懸浮預(yù)熱和預(yù)分解窯 1976 年投產(chǎn)。 近年來，代表最新水泥生產(chǎn)技術(shù)水平的新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)和裝備，具有單位容積大、熱利用率好、電耗低、污染小、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益好等特點(diǎn)，使工廠在生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)裝備大型化、生產(chǎn)工藝節(jié)能化、操作管理自動(dòng)化、環(huán)境保護(hù)生態(tài)化等方面取得了很大的進(jìn)步。進(jìn)入 90 年代以來，立磨及輥壓機(jī)技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā) 展 三 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、高速通訊技術(shù)、圖形動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)的飛速發(fā)展，為生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作管理提供了方便； DCS 集散控制技術(shù)， QCS 生料質(zhì)量管理控制系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)窯模糊邏輯控制系統(tǒng)，磨機(jī)負(fù)荷控制系統(tǒng)，窯筒體溫度檢測系統(tǒng)等得到廣泛應(yīng)用。 四 對(duì)水泥工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的粉塵和有害氣體的排放標(biāo)準(zhǔn)要求將更加嚴(yán)格，粉塵收集設(shè)備的效率可達(dá)到 %以上，排放量小于 %；而有害氣體的排放標(biāo)準(zhǔn)在發(fā)展中國家要求小于 100mg/Bm3，在發(fā)達(dá)國家已達(dá)到了 50mg/Bm3。到 2020 年末國產(chǎn)化率達(dá)到 85%～90%，其中日產(chǎn) 2020～ 2500 噸的技術(shù)裝備國產(chǎn)化率達(dá)到 100%，這就為我國新型干法水泥生產(chǎn)線建設(shè)朝著低投資、國產(chǎn)化和大型化方向發(fā)展奠定了可靠的技術(shù)和裝備基礎(chǔ)。海螺集團(tuán)的發(fā)展也促進(jìn)了其他大型水泥集團(tuán)的快速發(fā)展。 雖然我國的新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)已達(dá)到國際較先進(jìn)水平 ,但就整體上來看 ,還是存在很大的差距。這樣，便可以方便的表示化學(xué)成分和礦物之間的關(guān)系，明確的表示出對(duì)水泥熟料的性能和煅燒的影響。當(dāng)石灰飽和系數(shù)等于 時(shí)，此時(shí)形成的礦物組成是 C3S、 C3A、 C4AF， 無 C2S 生成；當(dāng)石灰飽和系數(shù)等于 時(shí)，形成的礦物組成為 C2S、 C3A 和 C4AF，無 C3S 生成。如果熟料中硅率過高，在煅燒時(shí)液相量會(huì)顯著減少，熟料煅燒困難；特 別是當(dāng)氧化鈣含量低硅酸二鈣含量多時(shí)，熟料易于粉化。鋁率高，熟料中鋁酸三鈣多，相應(yīng)的鐵鋁酸四鈣就較少，液相黏度大，物料就難燒；鋁率過低，雖然液相黏度小了，液相中質(zhì)點(diǎn)易于擴(kuò)散 ，對(duì)硅酸三鈣的形成有利，但燒結(jié)的范圍變窄了，窯內(nèi)易結(jié)大塊，不利于窯的操作。結(jié)合《水泥廠設(shè)計(jì)概論》的相關(guān)要求后，綜合考慮確定熱耗為 3100kJ/kg。摻加適量的石膏不僅可調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間，還能提高水泥的早期強(qiáng)度，降低干縮變形，改善耐蝕性，抗?jié)B性，抗凍性等一系列性能。水泥粉磨細(xì)度不同，比表面積不同，水泥的強(qiáng)度相應(yīng)也有所差別，從而要求摻入的礦渣量也不同。石膏中 SO3含量為 %，由此算出石膏的摻量為 %～ %，本設(shè)計(jì)的石膏的加入量為 5%。 表 31 生料的化學(xué)成 分 原料 配合比 燒失量 氧化硅 氧化鋁 氧化鐵 氧化鈣 水 石灰石 粘 土 鐵 粉 生 料 100 灼燒生料 煤灰摻入量 %，則灼燒生料配合比為 %。h 。 熟料周產(chǎn)量 Qw=168 Qh =168209=35112 (t/周 ) 原料消耗定額 （ 1）考慮煤灰摻入時(shí)， 1t 熟料的干生料理論消耗量： lKT ??100 s100 = ?? =（ t/t 熟料） 式中 KT——干生料理論消耗量（ t/t 熟料）； l——干生料的燒失量（ %）； s——煤灰摻入量，以熟料百分?jǐn)?shù)表示（ %）。 (5)干礦渣消耗定額： Ke=)100)(100( 100 ePed e ??? )81 0 0()851 0 0( 81 0 0 ????? ??（ kg/kg 熟料） 式中： Ke——干礦渣的消耗定額（ kg/kg 熟料）； Pe——礦渣的生產(chǎn)損 失（ %）。由于水泥生料是以天然礦物做原料配置而成，隨著礦山開采及開采地段的不同，原料成分波動(dòng)在所難免。 物料破碎 石灰石破碎系統(tǒng)有以下幾種形式：一段破碎系統(tǒng)，石灰石只經(jīng)過一次破碎即達(dá)到入磨粒度要求的為一段破碎系統(tǒng)。 ⑶ 破碎流程單段化 ： 發(fā)展高效能、大破碎比的破碎機(jī)，如反擊錘式破碎機(jī)等，為實(shí)現(xiàn)單段破碎創(chuàng)造了條件。石膏進(jìn)廠的最大塊度一般在 300mm 左右，石膏的破碎常用顎式破碎機(jī)。 與球磨機(jī)比較，球磨機(jī)是借助于介質(zhì)對(duì)物料的沖擊及磨剝作用而實(shí)現(xiàn)粉碎的。對(duì)經(jīng)過滾壓的物料再次加以滾壓時(shí)，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)相當(dāng)有效的粉磨。 （ 2） 烘干能力大 輥磨機(jī)采用氣體作為烘干 和輸送物料的介質(zhì)，因此特別適于烘干兼粉磨作業(yè)。 （ 4）產(chǎn)品粒度均齊，調(diào)整產(chǎn)品細(xì)度和成分容易，便于自動(dòng)控制 由于輥磨機(jī)粉磨與選粉均在同一機(jī)殼內(nèi)進(jìn)行，產(chǎn)品粒度均齊。所以工藝流程簡單、布局緊湊，需要的建筑面積小，基建投資低。 （ 7）輥磨機(jī)的磨損件少，主要是輥?zhàn)右r套和磨盤襯套，更換方便，僅數(shù)小時(shí)即可完畢。在水泥粉磨中，開路系統(tǒng)主要應(yīng)用在管磨機(jī)上，廣泛使用高細(xì)管磨機(jī)。本設(shè)計(jì)采用φ 球磨機(jī)，水泥粉磨系統(tǒng)示意圖見圖 41。因此，均化工藝是現(xiàn)代水泥生產(chǎn)工藝過程中必不可少的技術(shù)環(huán)節(jié)。生料磨出料均化周期是生料均化系統(tǒng)選擇的重要依據(jù)之一。 熟料燒成系統(tǒng)的確定 目前水泥燒成設(shè)備主要有回轉(zhuǎn)窯和立窯兩大類，立窯為干法生產(chǎn)，回轉(zhuǎn)窯則按其生 料制備方法又分為濕法生產(chǎn)與干法生產(chǎn)兩種。我國近年來已明確優(yōu)先發(fā)展新型干法窯生產(chǎn)，除個(gè)別特殊情況可選用濕法窯外，新建大型廠多采用懸浮預(yù)熱窯及預(yù)分解窯，而小型廠則可采用立筒預(yù)熱器窯及機(jī)械化立窯，不允許再建設(shè)沒有余熱利用裝置的中空干法窯。因此，選擇燒成系統(tǒng)應(yīng)該綜合考慮原料燃料情況、產(chǎn)品質(zhì)量要求、工廠規(guī)模、建廠的具體條件以及不同的燒成系統(tǒng)的特點(diǎn)。水泥廠采用圓庫儲(chǔ)存物料時(shí)，圓庫的直徑規(guī)格不宜太多，采用庫群布置時(shí)，庫 的高度和直徑盡可能的統(tǒng)一。 目前水泥包裝機(jī)可分為兩大類，一類是固定式包裝機(jī)，另一類是回轉(zhuǎn)式包裝機(jī)。我國回轉(zhuǎn)式包裝機(jī)有 14 嘴等數(shù)種，其包 裝能力分別為 40～ 58 96t/h。 石灰石破碎機(jī)的 每周實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)： HnGGH hh 1,0 ?= 77725901 ??? 式中： H0——主機(jī)每周實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)； H——預(yù)設(shè)主機(jī)的周運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)。 煤 GH= =煤破碎機(jī)的臺(tái)數(shù)：1,n hhGG? = ? 選一臺(tái) 式中： n——主機(jī)臺(tái)數(shù)； Gh——要求主機(jī)小時(shí)產(chǎn)量 t/h； Gh =GH Gh,1——主機(jī)標(biāo)定臺(tái)時(shí)產(chǎn)量 t/h。 礦渣磨機(jī)的臺(tái)數(shù)：1,n hhGG? = = 選一臺(tái) 式中： n——主機(jī)臺(tái)數(shù)； Gh——要求主機(jī)小時(shí)產(chǎn)量 t/h； Gh =GH Gh,1——主機(jī)標(biāo)定臺(tái)時(shí)產(chǎn)量 t/h。 生料磨機(jī)的臺(tái)數(shù)：1,n hhGG? = 可適當(dāng)增加工作時(shí)間，選一臺(tái) 式中： n——主機(jī)臺(tái)數(shù)； Gh——要求主機(jī)小時(shí)產(chǎn)量 t/h； Gh =GH Gh,1——主機(jī)標(biāo)定臺(tái)時(shí)產(chǎn)量 t/h。 煤磨機(jī)的每周實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)： HnGGH hh 1,0 ?= h114154451 ??? 式中： H0——主機(jī)每周實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)； H——預(yù)設(shè)主機(jī)的周運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)。 (7) 水泥磨 預(yù)設(shè)水泥磨的周運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù) H：由上表選 H =154 小時(shí) 要求的小時(shí)產(chǎn)量： GH= 2 81 5 4 5 1 1 2 ? t/h 選用 φ 球磨機(jī)，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量為 110～ 120 ht ?臺(tái) ，綜合考慮本廠情況，標(biāo)定產(chǎn)量為 115 ht ?臺(tái) 。 包裝機(jī)的臺(tái)數(shù)：1,n hhGG? = ? 選一臺(tái) 式中： n——主機(jī)臺(tái)數(shù)； Gh——要求主機(jī)小時(shí)產(chǎn)量 t/h； Gh,1——主機(jī)標(biāo)定臺(tái)時(shí)產(chǎn)量 t/h。一般來說儲(chǔ)存方式主要有預(yù)均化堆場、露天堆場和圓庫三種儲(chǔ)存方式。根據(jù)堆料設(shè)備的不同 ,分為矩形堆料和圓形堆料兩種。但圓庫進(jìn)出料環(huán)節(jié)多：散熱效果差。物料儲(chǔ)存期的長短應(yīng)適當(dāng)，過長則會(huì)增加建投資和經(jīng)營費(fèi)用，過短將影響生產(chǎn)。 需要料堆個(gè)數(shù)： ，考慮生產(chǎn)的連續(xù)性，選 2 堆。 煤預(yù)均化堆場的實(shí)際儲(chǔ)存期： =預(yù)均化堆場儲(chǔ)量（ =單個(gè)料堆儲(chǔ)量 料堆個(gè)數(shù)） /日消耗 某原料量 =100002/= (4) 鐵粉預(yù)均化堆場： 由物料平衡表中得到日消耗鐵屑量 G1=, 預(yù)設(shè)鐵屑的儲(chǔ)存期 15d，得鐵粉儲(chǔ)存量 =15= 參考冀東水泥廠鐵粉預(yù)均化堆場，采用室內(nèi)式人字型， 5000t，料堆規(guī)格（單位：m）寬 長 高為： (3300m3)1 座 需要料堆個(gè)數(shù)： ，選 1 堆。 γ 粘土 =， α 粘土 =25176。 (3)煤露天堆場 由物料平衡表中得到日消耗煤量為： G2=， 預(yù)設(shè)煤的儲(chǔ)存期 2d，得煤在露天堆場的儲(chǔ)存量： Q=2 =。 根據(jù)廠區(qū)面積、總平面圖布置，確定 料堆底邊寬度 B=15，則料堆的底邊長： 2 4()3()41 6 5 5 .2 8 0 .9 3 6 2 7 ( 1 2 .5 6 2 7 )36 1 .5 ( 1 2 .5 6 2 7 )2 4 .0Q H c tg B H c tgLH B H c tgc tg c tgc tg? ? ???????? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ??2 4( ) ( )342 4 . 0 6 1 . 5 ( 1 2 . 5 6 2 7 ) 1 . 5 3 6 2 7 ( 1 2 . 5 6 2 7 )31 6 4 6 . 5 3Q L H B H c tg H c tg B H c tgc tg c tg c tgt? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??tc t gc t gc t gHc t gBc t gHHc t gBLHQ)3563410()35610()34()( 2????????????????????? ????? 則： 礦渣 堆場的實(shí)際儲(chǔ)存期： (5)石膏露天堆場 由物料平衡表中得到日消耗石膏量為 :G2=, 預(yù)設(shè)石膏的儲(chǔ)存期 30d，得石膏 在露天堆場的儲(chǔ)存量： Q=30=10530t。 石灰石庫實(shí)際儲(chǔ)存期： 100002/= (2) 粘土庫 由物料平衡表中得到日消耗粘土量 G1=1505t/d, 預(yù)設(shè)粘土的儲(chǔ)存期 5d，得需要儲(chǔ)存粘土量： G2=15055=7525t。 參考冀東水泥廠鐵屑均化庫形式，底部帶減壓倉的圓庫， φ 1843m，單個(gè)儲(chǔ)量10000 t，需要廠鐵屑均化庫個(gè)數(shù)： ,選 1 個(gè)。 生料庫實(shí)際儲(chǔ)存期： 100002/= (5) 熟料庫 由物料平衡表中得到日產(chǎn)熟料 5000 t/d， 預(yù)設(shè)水泥的儲(chǔ)存期 5d，得要求熟料庫的儲(chǔ)存量： Q=50005。 參考冀東水泥廠生料庫形式，底部帶減壓倉的圓庫， φ 1843m，單個(gè)儲(chǔ)量 10000 t，需要廠生料庫個(gè)數(shù)： ?？紤]生產(chǎn)的連續(xù)性，選 1 個(gè)。 根據(jù)廠區(qū)面積、總平面圖布置，確定 料堆底邊寬度 B=30，則料堆的底邊長度： 則： 石膏堆場的實(shí)際儲(chǔ)存期： 4. 圓庫的設(shè)計(jì) (1) 石灰石庫 由物料平衡表中得到日消耗石灰石量 t/d， 預(yù)設(shè)石灰石的儲(chǔ)存期 2d，2 4()3()41 0 5 3 0 1 .4 3 6 3 9 ( 3 0 6 3 9 )36 1 .4 ( 3 0 6 3 9 )6 2 .1 mQ H c tg B H c tgLH B H c tgc tg c tgc tg? ? ???????? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ??2 4( ) ( )346 2 . 1 6 1 . 4 ( 3 0 6 3 9 ) 1 . 4 3 6 3 9 ( 3 0 6 3 9 )31 0 5 3 1 . 8 7Q L H B H c tg H c tg B H c tgc tg c tg c tgt? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??)35610()3963415()()34(2????????????????????c t gc t gc t gH c t gBHH c t gBc t gHQL?????tc t gc t gc t gHc t gBc t gHHc t gBLHQ 7 0 0)3963415()39615()34()( 2????????????????????? ????? 得要求石灰石庫 的儲(chǔ)存量： G2=2= 參考冀東水泥廠石灰石庫形式，底部帶減壓倉的圓庫， φ 1843m，單個(gè)儲(chǔ)量10000 t，需要廠石灰石庫個(gè)數(shù)： 。 根據(jù)廠區(qū)面積、總平面圖布置，確定 料堆底邊寬度 B=，則料堆的底邊長： 則： 煤堆場的實(shí)際儲(chǔ)存期： 1646. 53/ = (4)礦渣露天堆場 由物料平衡 表中得到 礦渣 日消耗量為 : G1=, 預(yù)設(shè)硫酸渣的儲(chǔ)存期 2d，得硫酸渣 在露天堆場的儲(chǔ)存量