【文章內容簡介】 國內部分預分解窯的規(guī)格和特性 廠名 設計能力 （ t/d） 設計熱耗 （ kJ/kg熟料 ） 回 轉 窯 規(guī) 格（ m） 分解爐型式 分解爐規(guī)格（ m） 遼寧 富山 5000 3120 72 TSD 遼寧 昌慶 5000 3160 74 TDF 表 22 窯型與熟料燒成熱耗 窯型 熟料燒成熱耗 窯型 熟料燒成熱耗 kJ/kg 熟料 Kg 熟料 kJ/kg 熟料 Kg 熟料 濕法長窯 干法長窯 5000～ 5900 4600～ 5000 1200～ 1400 1100～ 1200 旋風預熱器窯 預分解窯 3300～ 3600 3100～ 3300 180～ 850 740～ 780 以上兩個表可以看出，熟料燒成過程所消耗的實際熱量與煅燒全過程有關，除涉 及到原料、燃料性質和回轉窯（包括分解窯）外、還與廢氣回收裝置有關（各類預熱器和余熱鍋爐、余熱烘干等）和熟料余熱回收裝置（各類冷卻機）等有關。結合《水泥廠設計規(guī)范》 [2]的相關要求后，綜合考慮確定熱耗為 3140kJ/kg。 熟料率值的確定 表 23 國內外預分解窯熟料率值、礦物組成范圍 生產(chǎn)統(tǒng)計 率值范圍 礦物組成 國內 國外 率值 國內 設計規(guī)范 新型干法水 泥技術 C3S% 54～ 61 65 KH ～ ～ ～ C2S% 17～ 23 13 SM ～ ～ ～ C3A% 7～ 9 8 IM ～ ～ ～ C4AF% 9～ 11 10 我國硅酸鹽一般采用 “兩高一中 ”的配料方案 注：習慣提法，高飽和比（ KH=177。）、中飽和比（ KH=177。），高硅酸率（ SM=～ ）、中硅酸率值（ SM=～ ）、低硅酸率值（ SM=～ ），高鋁氧率（ IM=～ ）、低鋁氧率（ IM=～ ） 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 5 表 24 各窯型率 值范圍及氧化物含量 窯型 KH SM IM C3S% C2S% C3A% C4AF% 濕法窯 ～ ～ ～ 51～ 59 16～ 24 5～ 11 11～ 17 干法窯 ～ ～ ～ 46～ 67 19～ 28 6～ 11 11～ 18 預分解窯 ～ ～ ～ 14～ 28 14～ 28 7～ 10 10～ 12 預分解窯 推薦值 適宜范圍 ～ ～ ～ 查《新型干法水泥生產(chǎn)工藝設計手冊》 [1] 新型干法水泥生產(chǎn)的熟料率值一般控制在： KH=177。,， SM=177。， IM=177。 綜上所述，最終率值的確定如下： KH=， SM=， IM= 熟料標號的確定 熟料標號是以其 28 天抗壓強度值來劃分等級的。生產(chǎn) 級普通水泥要求熟料標號大于 425，但工廠不能等到 28 天強度結果出來后再決定混合材摻量、粉磨細度等生產(chǎn)控制指標。因此，迅速而準確地查知熟料強度情況，對生產(chǎn)廠無疑具有重 要的實用價值。眾所周知，水泥熟料是由 SiO2 、 Al20 Fe20 CaO 等主要氧化物， 按一定比例化合而成的多礦物集合體。一般用 C3S、 C2S、 C3A、 C4AF、fCaO 等來表示。作為熟料組成主體的這些礦物，它們與熟料率有如下關系： 23 23 ??? ① AF2 .0 4 6 4CA1 .4 3 4 1C S1 .3 2 5 4CSCSM 43 23 ??? ② 0. 638 3AFC1. 150 1IM 4 ?? ③ 將式 ① ② ( ③ +1)整理，得： ? ? AFC SC0 . 8 8 3 8AFC SC1pn1 . 2 5 K HL 4 24 3 ?????? 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 6 圖 21 熟料 28d抗壓強度與 L值相關圖 石膏加入量、混合材加入量的確定 石膏加入量的確定 適當加入石膏，是生產(chǎn)水泥的重要措施之一，這可保證在水泥硬化之前形成足夠的鈣礬石，有利于水泥強度的發(fā)展。普通硅酸鹽水泥中的三氧化硫含量一般波動在 %%，原料石膏中 SO3=，設加入石膏為 x，應滿足 %%%，推出 x ，所以取石膏的加入量為 4%，礦渣 硅酸鹽水泥 %x4%x,因此確定石膏的加入量為 5%。 根據(jù)石膏的化學成分，石膏中的三氧化硫含量為 %。則加入石膏后水泥中的三氧化硫含量為 %，符合普通硅酸鹽水泥的指標。 混合材加入量的確定 國家標準（ GB175—2020）對普通硅酸鹽水泥礦渣加入量有明確的規(guī)定：在普通硅酸鹽水泥中，摻加活性混合材時不得超過 15%，其中允許用不超過 5%的煤灰或不超過 10%的非活性混合材代替；考慮煤灰的加入及硫酸渣活性問題。確定礦渣的加入量為 10%。 國家標準（ GB175—2020） 對礦渣硅酸鹽水泥礦渣加入量有明確的規(guī)定：在礦渣硅酸鹽水泥中，摻加活性混合材時不少于 20%且不高于 70%。綜合考慮煤灰的加入和礦渣活性混合材等問題，確定礦渣的加入量為 35%. 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 7 3 物料平衡計算 配料計算 原料及燃料化學成分 表 31 原料化學成分 (%) 原料 燒失量 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 W 石灰石 粘土 鐵粉 煤灰 礦渣 石膏 表 32 煤的工業(yè)分析 (%) 22727(kJ/kg) 表 33 各種用煤水分及熱 值 應用基水分 /% 應用基低位熱值 /kJ/kg 燒成用煤 22727 烘干用煤 21468 礦渣烘干熱耗 4577（ kJ/kgH2O） 粘土烘干熱耗 5168（ kJ/kgH2O） 干生料的燒失量 I=% 表 34 生產(chǎn)損失 名稱 石膏 礦渣 生料 水泥 生產(chǎn)損失 3 8 5 3 煤灰摻入量 熟料熱耗 q=3140kJ/kg 熟料 根據(jù)公式求得： 100Q SqAG y yA ?? 3 . 8 5 %1002 2 7 2 7 1002 7 . 8 93 1 4 0 ?? ??? 式中： AG ——熟料中煤灰摻入量 (%)； q——單位熟料熱耗 (kJ/kg 熟料 )； yA ——煤的應用基低熱值 (kJ/kg 煤 )； S——煤灰摻入量 (%)； yQ ——煤耗 (kJ/kg 熟料 )。 煤灰摻入量 %，則灼燒生料配合比為 100%%=%。 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 8 計算干燥原料的配合比 設定干燥物料的配合比為；石灰石 %、粘土 %、鐵粉 %，以此計算生料的化學成分，如表 35 所示。 表 35 生料的化學成分 原 料 配合比（ %） 燒失量 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO 石灰石 粘土 鐵粉 生料 100 灼燒生料 —— —— 熟料的化學成分 由上計算的熟料的化學成分，如表 36 所示。 表 36 熟料的 化學成分 原料 配合比（ %） SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO 灼燒生料 煤灰 熟料 熟料率值的計算 熟料的率值計算如下： ???? C CCC 2. 8 S 0. 3 5F1. 6 5ACKH 0. 76122 .752. 8 5. 580. 355. 961. 6560 .24 ?? ?? ??? CC C FA SSM 622. 75 ?? ?? CCFAIM ? 計算的率值 KH=， SM=， IM=， KH、 IM 過低， SM 接近，為此，應增加石灰石配合比例，減少粘土和鐵粉的配比。據(jù)經(jīng)驗調整原料配合比為：石灰石 %、粘土 %、鐵粉 %。重新計算結果如表 37 所示。 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 9 表 37 調整熟料的化學成分 名稱 配合比 燒失量 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO 石灰石 粘土 鐵粉 生料 灼燒生料 —— —— 灼燒生料 —— 煤灰 —— 熟料 —— 則 ????CCCC 2. 8 S 0. 3 5F1. 6 5ACKH 89 ?? ???? ??? CC C FASSM ?? ?? CCFAIM ? 結果 KH、 IM 偏高， SM 偏低，但已十分接近要求值。可按此配料進行生產(chǎn)?？紤]到生產(chǎn)波動，熟料率值控制指標可定為： KH= ? ； SM= ? ；IM= ? 。按上述計算結果，干燥原料配合比為：石灰石 %；粘土 %；鐵粉 %。 熟料礦物組成 C3S=(3KH2)SiO2=(3)%=% C2S=(1－ KH)SiO2=(1－ )%=% C3A=(A2O3－ )=(－ )=% C4AF===% 則 )1( ???? pnKHL AFC SCAFC SC 4 24 3 88 ?? ??? ? 根據(jù)熟料 28d 抗壓強度與 L 值相關圖 21， L= 所對應的熟料 28d 抗壓強度唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 10 為 58MPa，所以確定熟料標號為 58。 濕物料的配合比 原料的水分為：石灰石為 2%，粘土為 10%，鐵粉為 8%，則濕原料質量配合比為： 85 .8 2%10 0%210 084 .1濕石灰石 ???? 1 4. 89 %1 00 %101 001 3. 4濕粘土 ???? 2. 72 %100% ???? 將上述質量比換算成百分比： 7%100% 2 2濕石灰石 ????? %100% ????? 2. 63 %10 0%2. 7214 .8 985 .8 2 2. 72濕鐵粉 ????? 物料平衡計算 窯產(chǎn)量的標定和生產(chǎn)能力 窯產(chǎn)量的標定 設計日產(chǎn) 5000t/d 熟料的生產(chǎn)線，參考同類型廠家，選擇 72m 的回轉窯。本設計選擇德國洪堡公司制造的 72m 的回轉窯，窯產(chǎn)量為 4000t/d 回轉窯的小時產(chǎn)量計算公式： ? 式中： Di——回轉窯的內徑， m； L——回轉窯的有效長度， m。 (t/h ) 722)(? ?????? 參考選擇同類型窯的廠家，其產(chǎn)量為 4600t/d 熟料，冀東水泥廠回轉窯日產(chǎn)可達到 5000t/d，為保留增產(chǎn)余地，選型時一般比保證產(chǎn)量高 10%左右，因此本設計標定窯的產(chǎn)量為 5300t/d，則窯的小時產(chǎn)量為 。 需要的回轉窯臺數(shù) 0 .9 4 35 3 0 05 ??? 000//24n ，因此選擇一臺回轉窯。 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 11 校對： %100%000 65 50005300 ?? 6%＜ 10%，滿足要求，說明選窯合理。 工廠生產(chǎn)能力的計算 熟料小時產(chǎn)量： Qh= n Qh,l=1100%=(t/h) 式中： n——窯的臺數(shù)； Qh,l——所選窯的標定臺時產(chǎn)量 [t/(臺 h)]。 熟料日產(chǎn)量： Qd =24 Qh=24=5300(t/d) 熟料周產(chǎn)量： Qw=168 Qh =168 =37100(t/w) 普通硅酸鹽水泥小時產(chǎn)量： )/(% 3100100 100 htQed pG hh ????? ???? ?? 式中： p——水泥的生產(chǎn)損失； d——水泥中石膏的摻入量 (%)； e——水泥中礦渣的摻入量 (%)。 水泥日產(chǎn)量： Gd =24 Gh=24=(t/d) 水泥周產(chǎn)量： Gw =168 Gh=168=(t/w) 礦渣硅酸鹽水泥小量產(chǎn)量 : 水泥日產(chǎn)量： Gd =24 Gh=24=(t/d) 水泥周產(chǎn)量： Gw =168 Gh=168=(t/w) 原料消耗定額 （ 1）考慮煤灰摻入時， 1t 熟料的干生料理論消耗量 ?????? l100 s100K T （ t/t 熟料） 式中： AK ——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，以熟料百分數(shù)表示（ %）。 煤灰摻入量 s 可按下式計算： （ 2）考慮 煤灰摻入時， 1t 熟料的干生料消耗定額 )/(% 3100100 100 htQed p hh ????? ???? ??3 . 8