【文章內(nèi)容簡介】 3。 68 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 1 引言 新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)是國際公認的代表當代最高技術(shù)發(fā)展水平的水泥生產(chǎn)方法，是當今世界上各國爭先發(fā)展的一種新型的水泥工業(yè)新技術(shù)。它以懸浮預熱和窯外分解技術(shù)為核心，把現(xiàn)代科學技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)最新成就，廣泛地應(yīng)用于水泥干法生產(chǎn)全過程，使水泥生產(chǎn)具有優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、符合環(huán)保要求和大型化、自動化的特征，徹底改變了濕法、老式干法、半干法回轉(zhuǎn)窯及立窯生產(chǎn)等傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的弊端。 新型干法水泥技術(shù)可以提高窯單位容積產(chǎn)量、提高窯磚襯壽命和 運轉(zhuǎn)率，且自動化水平高、生產(chǎn)規(guī)模大，可以選用低質(zhì)燃料或低價廢物燃料，節(jié)省燃料，降低熱耗和電耗，減小設(shè)備和基建投資費用、 CO 和 NOx 生成量少和事故率低，操作穩(wěn)定。發(fā)展新型干法水泥技術(shù)是環(huán)境保護和資源綜合利用的必然結(jié)果。同時，新型干法水泥技術(shù)涵蓋了許多豐富的理論和科研成果，指導著水泥工業(yè)設(shè)計、 研發(fā)、生產(chǎn)等工作的不斷完善、優(yōu)化和提升。 20 世紀 90 年代以來，一些大型化干法生產(chǎn)線相繼在國內(nèi)建成投產(chǎn)。如山東大宇7200t／ d 熟料生產(chǎn)線及華新 5000t／ d、京陽 5500t／ d 生產(chǎn)線。這些生產(chǎn)線以其生產(chǎn)穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量好、 運行成本低，在國際、國內(nèi)的產(chǎn)品市場上占有了一定的份額，并顯示出強勁的市場競爭力。這些生產(chǎn)線的投產(chǎn)和穩(wěn)定運行，標志著我國水泥裝備現(xiàn)代化、大型化技術(shù)已成熟。 目前，日本、德國、法國等發(fā)達國家新型干法技術(shù)已占 95%以上，其他的發(fā)達國家也達到 80%以上，而我國的新型干法技術(shù)只占到 15%，相對而言，發(fā)展我國的新型干法水泥技術(shù)任重道遠。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 2 第 1 章 緒 論 設(shè)計簡介 本設(shè)計是 4500t/d 熟料新型干法生產(chǎn)線 燒成車間（窯尾）部分的工藝設(shè)計，采用目前國內(nèi)外水泥行業(yè)相對較為先進的技術(shù)和設(shè)備，最大限度的降低能 耗、降低基建投資，又最大限度的提高產(chǎn)、質(zhì)量，做到環(huán)保，技術(shù)經(jīng)濟指標先進、合理。 本設(shè)計石灰石設(shè)置圓形預均化堆場，其規(guī)模為 216。100m有效儲存量 41000 噸，儲存期 。 年利用率：堆料為 %；取料為 %。 為降低黃砂、爐底渣及硫酸渣等輔助原料存在的成分波動，方便生料配料和生產(chǎn)控制，提高入窯生料的質(zhì)量，加強對輔助原料的控制和管理，考慮輔助原料預均化，采用側(cè)堆側(cè)取，設(shè)置一座 43 152m 矩形輔助原料預均化堆場，對輔助原料進行預均化處理和儲存。在輔助原料預均化堆場內(nèi)黃砂、爐底渣、硫酸渣的儲量分別 為 13000t、 2550t和 3400t，其儲期分別為 、 煤成分的波動對熟料質(zhì)量及燒成工藝、熱工制度的穩(wěn)定性影響極大，穩(wěn)定燒成用煤的煤質(zhì)、煤量，是能否生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)熟料的關(guān)鍵之一。一種煤的質(zhì)量都難以預先控制，時好時壞是常見的，更何況兩種原煤進行搭配使用，為降低煤質(zhì)波動，為窯的穩(wěn)定煅燒創(chuàng)造條件，設(shè)置一座 φ m圓 形預均化堆場，采用側(cè)堆橋取方式對原煤進行預均化處理。原煤的儲量 2 3800t，儲期 2 。煤預均化堆場的建設(shè)，還有利于在實際生產(chǎn)中搭配使用劣質(zhì)煤，降低水泥的生產(chǎn)成本。 采用 4 組分（石灰石、 黃沙 、 爐底渣 、硫酸渣）配料，頁巖配料倉下設(shè) Centrex 筒倉卸料器，以順利排出粘濕物料。 生料粉磨采用 ATOX50 立磨 系統(tǒng)，此磨 用于 云南昆鋼嘉華 的 干法水泥生產(chǎn)線運行正常，其臺時產(chǎn)量為： 420t/h。入磨水分＜ 8%，出磨水分＜ %，入磨粒度允許 ﹤ 100mm，出磨細度： 80μm 篩余 ≤ 12%，主電機功率 3800 kw。 對易磨性較差的物料，其主機電耗低，達到國際先進水平。 生料均化庫采用 多料流式的 IBAU 型均化庫， 該均化庫動力消耗不大， 60KP 的壓力即可滿足要求。單庫的均化效果可達 7。 該庫 集生料儲存、均化和喂料于一體，具有均化效果好、電耗低、系統(tǒng)簡單、操作管理方便等優(yōu)點。 設(shè)計采用一座φ 60m 的伊堡（ IBAU）生料均化庫，生料儲量 16000t，儲存期 。 生料入窯計量采用沖板流量計，由氣動流量調(diào)節(jié)閥 (由德國的 CP公司供貨 )調(diào)節(jié)人窯流量。 窯尾喂料采用國外進口的提升機，單段提升， 100m3 入窯生料計量倉位于生料庫頂，西南科技大學本科生畢業(yè)論文 3 布置緊湊，設(shè)備運轉(zhuǎn)可靠。入窯生料采用申克皮帶秤計量，計量準確可靠。 熟料燒成采用帶 CDC 分解爐的雙系列五級旋風預熱器， CDC 分解爐特別適合于低揮發(fā)分煤的完全燃燒；旋 風預熱器結(jié)構(gòu)優(yōu)化，系統(tǒng)阻力低，節(jié)能效果顯著。 PYROJET多通道燃燒器和 PYROSTEP 篦冷機系統(tǒng)。日產(chǎn)熟料正常生產(chǎn)能力 4500t，目標生產(chǎn)能力，熟料熱耗 3050kJ/kg。窯尾預熱器采用 42222 組合。預熱器規(guī)格： C1 為4216。4370mm， C C3 為 216。6000mm， C C5 為 2216。6300mm。出 C1 廢氣量為 熟料。 CDC 分解爐：直徑 216。 7460mm，有效高度 。 窯與分解爐用煤比例為 40%和 60%。 PYRORAPID 回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為： 216。 72m，斜度 %，正常轉(zhuǎn)速 。窯磨廢氣處理采用袋收塵器，確保了廢氣達標排放。 在預熱器塔后設(shè)有余熱發(fā)電以及增濕塔，以調(diào)節(jié)收塵器入口溫度。 Φ 60 圓庫 儲存熟料，有效儲量為 100000t， 儲存期 25d， 為了減少熟料庫中心支撐的磨損，保證安全，本設(shè)計方案取消了以往熟料庫的中心柱支撐。 煤粉制備系統(tǒng)設(shè)計 采用 風掃管磨 +粗粉分離器 +旋風除塵器 +電除塵器的方案， 其生產(chǎn)能力為 38 t/h， 規(guī)格為： +。 煤粉細度可靈活調(diào)節(jié)，原煤入磨粒度 25mm，出磨粒度 80μm篩余 5～ 6%； 入磨 水分 8% ，煤粉水分 %， 主電機功率 61400kW。煤磨 +脈沖噴吹袋式收塵器的方案，原煤經(jīng)全密閉計量給煤機喂入 磨系統(tǒng) ，熱源取自窯尾廢氣， 充分利用了余熱。 本設(shè)計選用混合材（礦渣）初水分為 %，要求終水分達到 1%，因此選擇承德礦機廠生產(chǎn)的 12m的 回轉(zhuǎn)烘干磨，其 臺時產(chǎn)量（礦渣初水分為 12%，要求終水分達到 1%）可達 ，烘干熱耗為 4790 kJ/kg 水分。 水泥磨的選型本次設(shè)計采用 兩臺 輥 壓機加兩臺球磨機的 預粉磨系統(tǒng)，水泥磨要求小時產(chǎn)量： GH = Gd /H = （ t/h） 水泥粉磨 閉路 磨系統(tǒng)。 輥壓機型號 ：Φ17001000mm， 入磨粒度： 95%≤ 40 mm， 通過能力： 585 t/h， 主電機功率： 2900 kW 。球磨機規(guī)格 ： 13m， 生產(chǎn)能力： 160 t/d，成品比表面積： 3400 cm2/g，主電機功率： 3550 kWOSepa 選粉機一、二、三次風全為環(huán)境冷空氣，大大改進水泥質(zhì)量、提高粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量。 設(shè)六座 Φ1845m帶減壓錐的圓庫儲存水泥， 總儲量 60000t，儲期 ，考慮本地區(qū)對散裝水泥的需求和國家產(chǎn)業(yè)政策 ，每座庫庫底設(shè)有水泥散裝，散裝機 能力為 300t/h。 燒成車間地帶修建生產(chǎn)控制樓，生產(chǎn)樓內(nèi)設(shè)置中央控制室，同時生產(chǎn)樓內(nèi)設(shè)置車間辦公室。中央化驗室則布置在廠前區(qū)，負責全廠原、燃材料、半成品和成品的物理檢驗、西南科技大學本科生畢業(yè)論文 4 化學分析及質(zhì)量控制。 在窯尾與石灰石堆場間設(shè)半露天布置總降壓站 1 座，分別向廠區(qū)和礦山供電。設(shè)置污水處理場對生活污水、生產(chǎn)廢水進行處理。 設(shè)計全廠收塵器均為袋收塵器。最大限度地保護當?shù)氐淖匀画h(huán)境，對環(huán)境的污染降到最小。 工藝設(shè)計的主要任務(wù)是確定生產(chǎn)方法、選擇生產(chǎn)工藝流程；確定生產(chǎn)設(shè)備的類型、規(guī)格、數(shù)量，選取各 項工藝參數(shù)及定額指標。本次設(shè)計根據(jù)現(xiàn)代新型干法的發(fā)展趨勢，結(jié)合國內(nèi)同類型的新型干法水泥生產(chǎn)線的設(shè)計，采用了目前比較先進的生產(chǎn)工藝和技術(shù)裝備，進行技術(shù)經(jīng)濟綜合分析，切合實際，經(jīng)濟合理，選擇最合適的熟料燒成車間工藝布置流程。設(shè)計力求做到 ―清潔生產(chǎn) ‖，并且節(jié)約能源、提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率，使水泥生產(chǎn)向集約化、高質(zhì)量的現(xiàn)代化工業(yè)方向發(fā)展。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 5 第 2 章 原料與燃料 原料的質(zhì)量要求 2． 水泥原料（普通硅酸鹽水泥） 原料的成分和性能直接影響配料、粉磨、煅燒和熟料的質(zhì)量，最 終也影響水泥的質(zhì)量。水泥的原料應(yīng)滿足以下工藝要求： (1) 化學成分必須滿足配料的要求，以能制得成分合適的熟料，否則會使配料困難，甚至無法配料； (2)有害雜質(zhì)的含量應(yīng)盡量少，以利于工藝操作和水泥的質(zhì)量； (3)應(yīng)有良好的工藝性能，如易磨性、易燒性、熱穩(wěn)定性、易混合性等。 石灰質(zhì)原料 凡以碳酸鈣為主要成分的原料都叫石灰質(zhì)原料，是水泥生產(chǎn)中用量最大的一種原料，一般生產(chǎn) 1 噸熟料約需 ~ 噸石灰質(zhì)干原料。 在本此設(shè)計中所使用的石灰石化學分析結(jié)果如下： 表 21 石灰石化學成分 (%) 石灰石 loss SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO 本設(shè)計采用的石灰石各項指標都達到了一級品（ CaO48%, MgO%）的要求，所以該石灰石是生產(chǎn)水泥的優(yōu)質(zhì)原料，據(jù)了解該礦山儲量豐富，據(jù)初步勘測其儲存量能服務(wù) 4500t/d 熟料生產(chǎn)線 30 年以上，成分穩(wěn)定性好，距建廠 距離近 ， 便宜輸送 。 輔助校正原料 傳統(tǒng)的水泥生產(chǎn)的輔助原料主要是粘土質(zhì)原料，校正原料是鐵粉和砂巖。粘土質(zhì)原料是含堿和堿土的鋁硅酸鹽，主要化學成分是 SiO2， 其次 Al2O3，還有 Fe2O3，一般生產(chǎn) 1 噸熟料用 ~ 噸粘土質(zhì)原料。但是粘土資源越來越緊缺，如果用來生產(chǎn)水泥則會提高水泥成本同時還造成較大的浪費，所以決定不使用粘土，而改用 黃沙 和 爐底渣 來代替。鐵粉則選用硫酸渣。其化學成分全分析如下： 表 22 硫酸渣化學成分 (%) 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 6 硫酸渣（鐵粉） SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 表 23 黃砂 化學成分 (%) 黃 砂 loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 表 23 爐底渣 化學成分 (%) 爐底渣 loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 混合材及石膏 混合材 本設(shè)計的混合材主要采用礦渣，同時搭配少量的石灰石，通過對本設(shè)計的石灰石原料的化學成分分析后的評價，此石灰石同時也是優(yōu)質(zhì)的混合材原料，這樣加入少量的石灰石作為混合材，不僅提高水泥強度從 而提高了水泥質(zhì)量，而且還減小了礦渣的消耗量，減小了成本投入。 石膏 本此設(shè)計所使用的石膏其化學成分分析如下： 表 25 石膏 (85％的硫酸鈣 )化學成分 (%) 石膏 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO H2O SO3 燃料的質(zhì)量要求 煤 我國水泥工業(yè)一般使用煤做為燃料，回轉(zhuǎn)窯水泥廠一般使用煙煤，燃料品質(zhì)既影響煅燒過程又影響熟料質(zhì)量，發(fā)熱量高的優(yōu)質(zhì)燃料，其火焰溫度高，熟料 KH 值可高些，若燃料質(zhì)量 差，除了火焰溫度低外，還會因煤灰的沉落不均勻，降低熟料質(zhì)量。 對回轉(zhuǎn)窯來說，采用的煤的發(fā)熱量高，揮發(fā)分低，則因揮發(fā)分低，火焰黑火頭長，燃燒部分短，熱力集中，熟料易結(jié)大塊，游離氧化鈣增加，耐火磚壽命縮短。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 7 水泥工業(yè)用燃料的質(zhì)量分析 (1) 熱值 : 對燃煤的熱值希望越高越好，可有效地提高發(fā)熱能力和煅燒溫度 .熱值較底的煤使煅燒熟料的單位熱耗增加，同時窯的單位產(chǎn)量降低。因此對于預分解窯一般要求煤的低位發(fā)熱量大于 21000kJ/kg 煤。本設(shè) 計用煤熱質(zhì)為 。 (2) 揮發(fā)分：煤的固定碳和揮發(fā)分是可燃成分 , 揮發(fā)分低的煤不易著火，窯內(nèi)會出現(xiàn) 較長的黑火頭， 高溫帶比較集中。綜合考慮燃料成本和技術(shù)條件，本設(shè)計中的使用的是 煤，其揮發(fā)分較低，為 %。 (3) 灰分 :煤的灰分是水泥工業(yè)用煤的主要指標之一 .如果灰分過高將導致煤的著火點后移 ,輻射傳熱效率下降 。導致熟料顆粒的成分不均勻 ,從而影響窯熱工制度的穩(wěn)定和窯熟料產(chǎn)、質(zhì)量的提高 . 在新型干法中，煤灰分過高，熱值過低，不僅會降低預分解窯生產(chǎn)效率，同時造成燃料不完全燃燒，預分解系統(tǒng) 黏結(jié)堵塞，降低熟料質(zhì)量。一般要小于 25%30%，本設(shè)計中所用煤品質(zhì)較差，灰分為 %。 (4) 水分 :水分是影響煤粉制備和燃燒的不利因素之一。對于燃燒，水分越高，煤粉滯后起燃越嚴重，相應(yīng)的熱耗增大。對于粉磨，則由于流動性變差，使其運輸、喂料不暢，粉磨困難，相應(yīng)的煤磨的產(chǎn)量降低和電耗會增加。生產(chǎn)中對煤粉的水分應(yīng)控制在1%%。 (5) 煤粉的細度 :煤粉的細度直接影響火焰的長度及形狀。國內(nèi)生產(chǎn)、設(shè)計采用的煤粉細度，通常 80μm篩余為 810%，煤粉越細比表面積越大，與空氣中氧氣接觸的機會月多，燃燒 速度快，燃燒越完全，單位時間放出的熱量也多，可以提高窯內(nèi)火焰的溫度；煤粉太粗時，黑火頭長，難著火，燃燒速度慢，火力不集中，燒成溫度低，太粗時也會造成煤灰的不均勻摻入。這些因素都會使熟料質(zhì)量降低，窯內(nèi)熱工制度不穩(wěn)定，操作困難。特別是當煤粉太細時，其自燃的幾率也增大。 熟料熱耗的選擇 本設(shè)計選取的熟料燒成熱耗為 3050kJ/kg。 參考四川鐵路集團集團水泥有限公司4000t/d 生產(chǎn)線的設(shè)計熱耗。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 8 第 3 章 配料計算與物料平衡 配料計算 原料選擇 表 31 配料所用原、燃料化學成分 （ %） 名稱 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 Clˉ ∑ 石灰石 黃砂 爐底渣 硫酸 渣 煤灰 0 表 32 煤的工業(yè)分析 原煤（ 煙煤） W Var Aar FC Q, 表 33 煤灰化學成分 CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO SO3 Na/K 熟料熱耗： q=3050kJ/kg。 水泥配料方案 三率值 設(shè)計 目標值： KH= SM= IM= GA GA＝ (qAarB) ／ (100Q) （ B：煤灰沉落率，帶電收塵器的窯為： 100%） =（ 3050100） ／（ 100） =％ ，計 算配料數(shù)據(jù)及灼燒基生料成分 設(shè)干基原料配比為： 表 33 假設(shè)干基原料配比 石灰石 黃 砂 硫酸渣 爐底渣 % % % % 計算各種原料帶入白生料中各種成分的量：原料配比 該原料化學成分中各氧化物西南科技大學本科生畢業(yè)論文 9 含量，如：石灰石帶入白生料中的 SiO2 的白分含量為： SiO2=%%=% 用此法計算所有原料帶入白生料中各氧化物白分含量列于下表： 表 34 化學成分 （ % 成分名稱 配合比 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 石灰石 爐底渣 黃 砂 硫酸渣 生料 100 灼燒生料 灼燒基生料 = 100100L白白生料中各氧化物含量 =白生料中各氧化物含量 （ =灼燒基生料中各氧化物含量 （ 100煤灰摻入量 GA） +煤灰中各氧化物含量 G A） 表 35 熟料的計算成分 （ %） 項 目 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 灼燒基 （ 100GA） % % 煤灰成分 G A% % 熟料成分 100% （ P≧ ） KH= 2 3 2 32Ca O 1 .6 5 A l O 0 .3 5 A l O2 .8 S iO= SM= 22 3 2 3SiOAl O +Al O = IM= 2323AlOFeO = 根據(jù)計算結(jié)果， KH、 IM、 SM 均符合要求。 C3S=（ 3KH2） 2 % =% C2S=（ 1KH） % =% C3A=（ F） %=% 西南科技大學本科生畢業(yè)論文