【文章內(nèi)容簡介】 .. 70 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1 前言 20 世紀 50～ 70 年代出現(xiàn)的懸浮預(yù)熱和預(yù)分解技術(shù)（即新型干法水泥技術(shù)）大大提高了水泥窯的熱效 率和單機生產(chǎn)能力，以其技術(shù)先進性、設(shè)備可靠性、生產(chǎn)適應(yīng)性和工藝性能優(yōu)良等特點，促進水泥工業(yè)向大型化進一步發(fā)展，也是實現(xiàn)水泥工業(yè)現(xiàn)代化的必經(jīng)之路。 我國預(yù)熱分解技術(shù)起步晚，但在 “控制總量、調(diào)整結(jié)構(gòu)、上大改小 ”的產(chǎn)業(yè)政策指導(dǎo)下和貫徹 “發(fā)展與淘汰 ”相結(jié)合的結(jié)構(gòu)調(diào)整機制下，大力開發(fā)、發(fā)展預(yù)熱分解技術(shù)，大大提升了新型干法預(yù)分解窯（ PC）的結(jié)構(gòu)比例，截止到 2021年 12 月底，我國預(yù)分解窯已投產(chǎn) 615 條（不包括香港、澳門、臺灣）。 水泥生產(chǎn)主要工藝過程簡要包括為 “兩磨一燒 ”。按主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)論述為：礦山采運（自 備礦山時，包括礦山開采、破碎、均化）、生料制備（包括物料破碎、原料預(yù)均化、原料的配比、生料的粉磨和均化等）、熟料煅燒（包括煤粉制備、熟料煅燒和冷卻等）、水泥的粉磨（包括粉磨站）與水泥包裝（包括散裝）等。 新型干法是以懸浮預(yù)熱和預(yù)分解技術(shù)裝備為核心，以先進的環(huán)保、熱工、粉磨、均化、儲運、在線檢測、信息化等技術(shù)裝備未能基礎(chǔ)；采用新技術(shù)和新材料；節(jié)約資源和能源，充分利用廢料、礦渣，促進環(huán)境經(jīng)濟，實現(xiàn)人與自然和諧相處的現(xiàn)代化水泥生產(chǎn)方法。 本設(shè)計為順應(yīng)水泥發(fā)展趨勢，提高我專業(yè)學(xué)生的綜合素質(zhì)和適應(yīng)能力，設(shè)計帶分 解爐預(yù)熱器窯。預(yù)分解窯是在懸浮預(yù)熱器窯的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由預(yù)熱器、分解爐、回轉(zhuǎn)窯和高效篦式冷卻機等幾部分組成。預(yù)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(yù)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(yīng)，入窯生料的分解率可達 8590%，從而大大減輕了窯的負荷。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 2 1 總論 設(shè)計的任務(wù)、目標、意義 （ 1） 設(shè)計任務(wù)： 設(shè)計日產(chǎn)熟料 5000 噸銅山水泥廠 ,重點設(shè)計水泥粉磨車間。 （ 2） 生產(chǎn)產(chǎn)品的種類及定義 硅酸鹽水泥 ——主要成分：凡由硅酸鹽水泥熟料， 0～ 5%石灰 石或?；郀t礦渣，適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥（即國外通稱的波特蘭水泥）。在硅酸鹽水泥粉磨時參加不超過水泥質(zhì)量 5%石灰石或粒化高爐礦渣混合材料的成為 Ⅱ 型硅酸鹽水泥，代號 PⅡ 。 適用范圍：工業(yè)與民用建筑的鋼筋混凝土工程，高強、快硬早強結(jié)構(gòu)和抗凍的混凝土工程。 （ 3） 設(shè)計的原則和產(chǎn)品的意義 水泥作為膠凝材料，除水硬性外，水泥還有許多優(yōu)點：水泥漿有很好的可塑性，與石膏拌合后仍能使混合物具有和易性，可澆注成各種形狀尺寸的構(gòu)件，以滿足設(shè)計的不同要求，適應(yīng)性強；還可以用于海上、地下、深水或者嚴寒、干熱的地區(qū)，以及耐侵蝕、防輻射核電站等特殊要求的工程；硬化后可以獲得較高的強度，并且改變水泥的組成，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)其性能，滿足一些工程的不同的需要；還可與纖維或者聚合物等多種有機、無機材料匹配，制成各種水泥基復(fù)合材料，有效發(fā)揮材料的潛力；與普通的鋼鐵相比，水泥制品不會生銹，也沒有木材這類材料易于腐朽的特點，更不會有塑性年久老化的問題，耐久性好，維修工作量小等等。因此水泥不但大量用于工業(yè)和民用建筑，還廣泛應(yīng)用于交通、城市建設(shè)、農(nóng)林、水利及海港等工程，制成各種形式的混凝土，鋼筋混凝土的構(gòu)件和構(gòu)件物，而使水泥管、水 泥船等各種特殊功能的建筑物、構(gòu)筑物的出現(xiàn)成了可能。此外，如宇宙工業(yè)、核工業(yè)以及其他新型工業(yè)的建設(shè)也需要各種無機非金屬材料，其中最為基本的是以水泥為主的新型復(fù)合材料。因此，水泥工業(yè)的發(fā)展對保證國家建設(shè)計劃順利進行，人民生活水平提高具有十分重要的意義，而且，其他領(lǐng)域的新技術(shù)也必須滲透到水泥工業(yè)中來，傳統(tǒng)的水泥工業(yè)勢必隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而帶來新的工藝變革和品種演變，應(yīng)用領(lǐng)域必將有新的開拓，從而使其在國民經(jīng)濟中起到重要的作用。 廠址分析 （ 1）原料開采概述 青銅山石灰石礦區(qū)位于徐州市東北 14 公里，屬銅山縣茅 村公社管轄。津浦 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 3 鐵路在礦區(qū)東部通過，相距兩公里余。茅村至柳新公路經(jīng)過礦區(qū)南緣，交通十分方便。礦區(qū)西南有王莊、龐莊煤礦，東有權(quán)臺煤礦，相距約在十一公里。 萬 —11 萬伏高壓輸電線在礦區(qū)南東 3—5 公里處通過。礦區(qū)南緣有經(jīng)過水文勘測的豐富地下水源。可見礦山經(jīng)濟地理情況很好。 礦區(qū)地行屬低山丘陵，青龍山最高海拔標高 138 米，相對標高 106 米左右，山體呈攏狀沿北東方向分布，東坡較陡，坡角 20—60 度；西坡較緩，坡角 15—40度，山壟間洼地地面標高 32—35 米，浮土厚度 —19 米。 礦區(qū)南緣有不勞河流經(jīng)，河床寬 150—300 米。水深 —3 米。屬季節(jié)性河流。枯水位標高 米。歷年洪水水位最大標高 米（ 63 年 9 月 8 日）。最近幾年人工開挖，河床加寬加深，在其南 3 公里已修成京杭大運河，可能這行船、京杭大運河在蘭家壩筑有節(jié)制閘，近年不勞河最高洪水水位為 米。 （ 2）礦區(qū)地質(zhì)簡介 礦區(qū)水泥原料石灰石系中寒武夏組鮞狀灰?guī)r、薄層灰?guī)r和快狀灰?guī)r相間分布、共有五層組成，構(gòu)成青龍山主體。下寒武統(tǒng)饅頭組紫紅色云母質(zhì)砂巖和泥灰?guī)r。在青龍山東坡下緣一帶分布、構(gòu)成礦體底版。上寒武統(tǒng)炒米店組薄層灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r及薄層竹葉狀 灰?guī)r相間分布在礦區(qū)西南角和礦區(qū)西北角，構(gòu)成礦層之頂板。第四系灰黑色亞粘土、灰黃色亞粘土分布在青龍山東西兩側(cè)之川里湖、劉武湖洼地中及不牢河以南山前平地寧，為湖沼相沉積。山坡腳處堆積少量坡積紅土。 礦區(qū)中寒武統(tǒng)張夏組石灰?guī)r氧化鈣含量大多在 51%—53%。僅個別樣品氧化鈣含量為 49%。氧化鎂含量多在 —%。而以 1%左右為多，僅第四層白云質(zhì)鮞狀灰?guī)r在青龍山北部這一段氧化鎂含量高、變化大。最高達 %，最低為 %，平均達 %。（未圈入礦體）。其他地段只個別樣品氧化鎂含量大于 %。但沿走向 伸延不大、呈小透鏡體產(chǎn)出。 由于山坡角大于地層傾角，部分勘探線可在山西坡沿傾向控制礦層。如第三層灰?guī)r，其氧化鎂在 1—%，說明沿傾向是穩(wěn)定的。石灰?guī)r寧 O 及含量極小， K2O 僅含 —；為 —%，為 —%。都符合水泥生產(chǎn)要求。 （ 3）綜合分析 ① 礦床中寒武統(tǒng)海相陸臺型沉淀、構(gòu)造簡單、地層傾角平緩，一般為 15176?！?5176。其工業(yè)類型屬穩(wěn)定的傾斜層狀礦床。 ② 礦石質(zhì)量良好，化學(xué)成分穩(wěn)定，一般氧化鈣含量多在 52%以上， 氧化鎂含量多低于 %，其他有害雜質(zhì)含量甚低，礦石中未發(fā)現(xiàn)游離二氧化硅及其礦物。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 4 ③ 礦床儲量大，已探明的 C1+C2 級儲量 9488 萬噸（其中 C2 級 6503 萬噸）。所探明的儲量和工作程度完全可滿足銅山縣辦水泥廠的要求，對于建設(shè)年產(chǎn) 50萬噸以上的大型水泥廠，就其探明的儲量來說也可滿足百年以上。 ④ 礦山開采條件好、礦層連續(xù)穩(wěn)定，基本無蓋層和非礦夾層，礦石物理機械性能好，礦床體位于地下水面以上，因此適合于大規(guī)模露天開采。 ⑤ 水文隊在礦山附近為徐州發(fā)電廠尋找地下水源查明礦區(qū)南緣之不勞河為一北一西一南方向斷裂帶， 蘊藏豐富的地下水。臨近礦區(qū)有 TM TM TMTM TM5 五個供水孔，最大涌水量： TM1： 262—300 噸 /小時，最近的 TM4涌水量為 180—210 噸 /小時，孔口除 TM2 外，都下管封存。經(jīng)化驗水質(zhì)良好。據(jù)此完全能滿足水泥生產(chǎn)用水要求。 廠址選擇 （ 1） 概述 廠址選擇工作，一般是由負責(zé)編制可行性研究的單位按廠址選擇不同階段的要求，提出工程水文地質(zhì)初堪、地形的測量、環(huán)境影響初評、廠外交通供水供電供油等。具備以上條件后，由籌建單位組織各有關(guān)部門進行廠址預(yù)選工作?？尚行詧蟾婢幹茊挝粦?yīng)根據(jù)項目建設(shè)和 生產(chǎn)的各項要求進行技術(shù)、經(jīng)濟和社會等因素的全面分析論證，經(jīng)多方案比較后，推薦最佳廠址方案和后備廠址方案以及生活區(qū)位置，提交廠址選擇報告，報主管部門終審。 廠址選擇一般包括：技術(shù)經(jīng)濟專業(yè)、總圖運輸專業(yè)、原料專業(yè)、采礦專業(yè)、工藝專業(yè)、水道專業(yè)、環(huán)保專業(yè)、電氣專業(yè)等。 a、工廠總平面布置應(yīng)有以下指標： ⑴ 工廠和工人村占地面積； ⑵ 用水及用電量； ⑶ 生產(chǎn)用的基本原料、燃料數(shù)量； ⑷ 運入及運出的物料周轉(zhuǎn)量； ⑸ 建廠用的主要建筑材料用量； ⑹ 工廠及工人村的基建投資以及必要的各項擴大技術(shù)經(jīng)濟指標等。 b、影響 廠址選擇的主要因素： ⑴ 廠址靠近主要原料基地； ⑵ 廠址靠近鐵路接軌車站； ⑶ 在有水運條件的地區(qū)，應(yīng)盡量考慮利用水運及建設(shè)碼頭的可能性，廠址最好靠近主航道的一側(cè)； ⑷ 廠址盡量靠近水源； ⑸ 廠址應(yīng)靠近電源； 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 5 ⑹ 廠址應(yīng)有足夠的建廠場地，但必須堅持貫徹國家節(jié)約用地方針政策。盡可能利用荒山野地。 ⑺ 廠址地形最好是寬闊平坦，并捎帶傾斜，以利簡化工廠的豎向布置與減少平地的土石方量，并利于排水； ⑻ 工程地址條件。盡量避免死斷層、溶洞、滑坡等； ⑼ 水文地質(zhì)條件； ⑽ 雨水、污水排出的可能； ⑾ 地震，一般 6 級以下地區(qū)不考慮防震措施， 6 度以上地區(qū)要考慮設(shè)防震和抗震措施。 9 度以上地區(qū)不宜建廠； ⑿ 大件設(shè)備的運輸； ⒀ 合理確定工人村建設(shè)場地； ⒁ 與其他方面協(xié)作。 c、 廠址選擇報告的內(nèi)容和深度要求： ⑴ 廠址選擇的依據(jù)； ⑵ 各廠址的具體位置、地形、地勢和占用土地情況； ⑶ 各廠址的建設(shè)條件、交通情況、工程、水文地質(zhì)、地震烈度、供電供水、防洪要求和施工條件等； ⑷ 工廠的位置和居民區(qū)、車站、礦山、附近居民點或企業(yè)之間的關(guān)系是否合理； ⑸ 對環(huán)境保護和生態(tài)平衡的預(yù)評價； ⑹ 協(xié)作條件； ⑺ 各廠址建設(shè)投資和經(jīng)營 費用的比較； ⑻ 各廠址建設(shè)工期的估算； ⑼ 各廠址優(yōu)點和缺點的綜合評論； ⑽ 推薦方案及其理由； 結(jié)束語 （ 1）、礦床中寒武統(tǒng)海相陸臺型沉淀、構(gòu)造簡單、地層傾角平緩，一般為15176。—25176。其工業(yè)類型屬穩(wěn)定的傾斜層狀礦床。 （ 2）、礦石質(zhì)量良好，化學(xué)成分穩(wěn)定，一般氧化鈣含量多在 52%以上，氧化鎂含量多低于 %，其他有害雜質(zhì)含量甚低，礦石中未發(fā)現(xiàn)游離二氧化硅及其礦物。 （ 3）、礦床儲量大，已探明的 C1+C2 級儲量 9488 萬噸（其中 C2 級 6503 萬噸）。所探明的儲量和工作程度完全可滿足銅山縣辦水泥廠 的要求，對于建設(shè)年產(chǎn) 50萬噸以上的大型水泥廠，就其探明的儲量來說也可滿足百年以上。 （ 4）、礦山開采條件好、礦層連續(xù)穩(wěn)定，基本無蓋層和非礦夾層，礦石物理機 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 6 械性能好，礦床體位于地下水面以上，因此適合于大規(guī)模露天開采。 （ 5）、水文隊在礦山附近查明礦區(qū)南緣之不勞河為一北一西一南方向斷裂帶，蘊藏豐富的地下水。臨近礦區(qū)有 TM TM TM TM TM5 五個供水孔，最大涌水量： TM1： 262—300 噸 /小時，最近的 TM4 涌水量為 180—210 噸 /小時，孔口除 TM2 外，都下管封存。經(jīng)化驗水質(zhì)良好。據(jù)此完全能滿足水 泥生產(chǎn)用水要求。 綜上所述，石灰?guī)r具有儲量大，質(zhì)量好，交通方便，電力、燃料、供水等經(jīng)濟條件好，開采容易等特點，是一個比較理想的水泥原料基地。 表 11 礦石物理性質(zhì)試驗數(shù)據(jù)： 巖石名稱 數(shù)值 抗壓強度（公斤 /厘米） 耐磨強度 (g/cm) 比重(t/m3) 體重 (t/m3) 抗剪斷強度垂直（風(fēng)干） 垂直風(fēng)干 平行風(fēng)干 內(nèi)摩擦角 α 凝聚力(kg/cm) 鮞狀灰 巖 平均值 930 930 400 215 最大值 1010 960 最小值 810 680 致密塊狀灰?guī)r 平均值 1340 1010 390 225 最大值 1450 1060 最小值 1180 950 表 12 附近水文孔成果表： 項目 孔號 結(jié)果 TM1 TM2 TM3 TM4 TM5 水文 地質(zhì) 孔深（ m） 水位埋深（ m） 實際降深（ m） 實際涌水量（ t/h） 推斷降深（ m） 推斷涌水量（ t/h） 262300 255290 180210 154182 160175 物理 性質(zhì) 顏色 嗅味 口味 渾濁度 沉淀物 無色 無嗅 無味 黃色沉淀 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 7 2 生產(chǎn)數(shù)據(jù)的計算 回轉(zhuǎn)窯簡介 水泥回轉(zhuǎn)窯是水泥熟料干法和濕法生產(chǎn)線的主要設(shè)備。回轉(zhuǎn)窯廣泛用于冶金、化工、建筑耐火材料、環(huán)保等 工業(yè)?；剞D(zhuǎn)窯由筒體，支承裝置，帶擋輪支承裝置，傳動裝置，活動窯頭，窯尾密封裝置，噴煤管裝置等部件組成。 窯選型及標定的意義 回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)量是確定工廠生產(chǎn)規(guī)模、原料、燃料消耗定額和全廠設(shè)備選型設(shè)計的依據(jù)，因而是水泥廠設(shè)計的重要指標。 除了窯的類型和尺寸外，影響回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量的因素很多，特別是近年來，隨著生料預(yù)均化系統(tǒng)的完善，懸浮預(yù)熱與窯外分解技術(shù)的不斷發(fā)展，電子計算機