【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 旋風(fēng)預(yù)熱器窯3300～3600780～850干法長(zhǎng)窯4600～50001100～1200預(yù)分解窯3100～3300740～780帶預(yù)熱鍋爐窯5900～67001400～1600立窯3600～3800850～900立波爾窯3600～3800850～900（資料來源：新型干法水泥技術(shù)與設(shè)備）可以看出，熟料燒成過程所消耗的實(shí)際熱量與煅燒全過程有關(guān)，除涉及到原、燃料性質(zhì)和回轉(zhuǎn)窯（包括分解爐）外，還與廢氣熱回收裝置（各類預(yù)熱器或余熱鍋爐、余熱烘干等）和熟料余熱回收裝置（各類冷卻機(jī)）等有關(guān)。結(jié)合《水泥廠設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)要求后，綜合考慮確定熱耗為3050kJ/kg。 確定石膏和混合材摻量硅酸鹽水泥以其力學(xué)性能穩(wěn)定，原料來源廣泛，制造成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，多年來一直占據(jù)著建筑工程材料的主導(dǎo)地位。傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥材料固有的韌性差、水化熱高、抗凍、抗?jié)B、抗腐蝕性差等缺點(diǎn)，愈來愈不適應(yīng)混凝土發(fā)展的需要。石膏作為水泥的緩凝劑，用于調(diào)節(jié)水泥似的凝結(jié)時(shí)間，也可以增加水泥的強(qiáng)度，特別對(duì)礦渣水泥作用更明顯。石膏也可作礦化劑用于熟料煅燒，對(duì)提高熟料產(chǎn)量和質(zhì)量有明顯的效果。石膏的質(zhì)量控制，應(yīng)該進(jìn)廠一批，取樣化驗(yàn)一次。一般情況下，測(cè)定石膏中的SO3含量就可以了。根據(jù)SO3的含量計(jì)算水泥中石膏的摻入量，如磨石膏粒度不應(yīng)大于30mm，一般應(yīng)有20天的儲(chǔ)存量，使用的石膏和硬石膏的質(zhì)量應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)要求。除石膏的摻量外，石膏的品種也會(huì)影響水泥的水化進(jìn)程。內(nèi)川浩研究指出，石膏的溶解度與水泥中Ca2+、Al3+濃度之間維持良好的平衡是很重要的。不同品種的石膏具有不同的溶解度和溶解速度。沈梅非等研究了不同形態(tài)石膏在蒸餾水和飽和石灰水溶液中的溶解度（見表19）表19 石膏在不同溶液中溶解度隨時(shí)間的變化石膏品種溶液類型CaSO4的質(zhì)量濃度/（gL1）5min10min30min1h2h1d4d7d硬石膏蒸餾水飽和石灰水二水石膏蒸餾水————飽和石灰水—注：試驗(yàn)溫度為20～22℃參考資料：內(nèi)川浩、宇智田俊一郎。ヅエツトセメリトとせつ，石膏と石灰1972（118）。沈梅非等。雙快型砂水泥中不同石膏形態(tài)的研究[J]，硅酸鹽學(xué)報(bào)，1982（9）。 石膏的分類GB/T 5483《石膏和硬石膏》國家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)石膏和硬石膏礦產(chǎn)品按礦物組分分為兩類：G類：稱為石膏產(chǎn)品。該產(chǎn)品以二水硫酸鈣（CaSO42H2O）的質(zhì)量百分含量表示其品位。M類：稱為混合石膏產(chǎn)品。該產(chǎn)品以無水硫酸鈣（CaSO4）與二水硫酸鈣（CaSO42H2O）的質(zhì)量百分含量之和表示其品位， （質(zhì)量比）。%。 混合材概述為了增加水泥產(chǎn)量，節(jié)約能源，降低成本，改善和調(diào)節(jié)水泥的某些性能，綜合利用工業(yè)廢渣，減少環(huán)境污染，在磨制水泥時(shí)，可以摻加數(shù)量不超過國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的混合材料?；旌喜陌雌湫再|(zhì)可以分為兩大類：活性混合材料和非活性混合材料。凡是天然的或人工制成的礦物質(zhì)材料，磨成細(xì)粉，加水后其本身不硬化，但與石灰加水調(diào)和膠泥狀態(tài)，不僅能在空氣中硬化，并能繼續(xù)在水中硬化，這類材料稱為活性混合材料或水硬化混合材料。生產(chǎn)通過水泥時(shí)，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的活性混合材料主要有以下三類：（1）?；郀t礦渣（GB/T203），粒化高爐礦渣粉（GB/T18046）。（2）粉煤灰（GB/T 1596）。（3）火山灰質(zhì)混合材（GB/T 2847）。非活性混合材料，又稱填充性混合材，其活性指標(biāo)不符合以上技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的粉煤灰、火山灰質(zhì)混合材料和?；郀t礦渣等及石灰石和砂巖。本次設(shè)計(jì)決定摻加30%的粉煤灰作為混合材。我國水泥工業(yè)生產(chǎn)中使用的混合材料基本有兩大類：?；郀t礦渣、火山灰質(zhì)混合材料。水泥中混合材摻量按質(zhì)量百分比計(jì)：活性混合材摻加量為＞5%且≤20%，其中可以用不超過水泥質(zhì)量8%的非活性混合材料或不超過水泥質(zhì)量5%的窯灰來代替。根據(jù)《中華人命共和國國家標(biāo)準(zhǔn)》（GB1722007）對(duì)通用硅酸鹽的規(guī)定，PⅡ型硅酸鹽水泥熟料+石膏所占組分≥95%，?；郀t礦渣或石灰石等混合材≤5%。 確定率值 什么是率值我國目前硅酸鹽水泥熟料采用飽和比（KH）、硅酸率（SM）、鋁酸率（IM）三個(gè)率值控制熟料質(zhì)量。KH表示熟料中SiO2被CaO飽和成C3S的程度，KH值高，硅酸鹽礦物多，溶劑礦物少，熟料中C3S含量越高，強(qiáng)度越高；SM表示熟料中硅酸鹽礦物與溶劑礦物的比值，SM高，煅燒時(shí)液相量減少，出現(xiàn)飛砂料的可能性增大，增加煅燒難度；IM表示熟料中溶劑礦物C3A和C4AF的比值，IM高，液相黏度大，難燒，但明顯提高了熟料的三天強(qiáng)度和擴(kuò)大了燒成范圍，IM低時(shí)黏度較小，對(duì)形成C3S有利，但燒成范圍窄，不利于窯的操作。預(yù)分解窯的熱工特點(diǎn)，一是回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速高，物料翻滾次數(shù)多，具有傳熱傳質(zhì)速度快的特點(diǎn)；而是采用預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)，物料預(yù)燒好，固相反應(yīng)集中；三是采用高效冷卻機(jī)，使熟料冷卻速度快，熟料質(zhì)量高。對(duì)預(yù)分解窯熟料率值選取可參考表11113，根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，為保證熟料正常燒成（易燒結(jié)而不結(jié)塊)和水泥良好的物理性能（凝結(jié)正常、快硬高強(qiáng)和安定性良好），硅酸鹽水泥熟料的主要氧化物控制范圍應(yīng)是：CaO 62%~67%,SiO2 20%~27%,Al2O3 4%~7%,Fe2O3 %~7%。 結(jié)論查《新型干法水泥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》新型干法生產(chǎn)的熟料率值一般控制在：KH=177。，SM(n)=177。,IM(p)=177。，綜上所述，最終率值的確定如下：KH=，SM=，IM=。配料方案分析，如表112所示，這種配料方案，用較低的鋁氧率，液相黏度低，能很好的完成C2S吸收游離石灰的過程。高硅酸率有利于增加硅酸鹽礦物總量，為提高熟料各齡期強(qiáng)度創(chuàng)造條件，相應(yīng)溶劑礦物總量減少，熟料易燒性低，但由于窯內(nèi)火焰溫度高，且窯內(nèi)物料需熱量燒，高硅酸率的生料時(shí)可以燒成的。在高硅酸率下，飽和比無需太高就能達(dá)到高的C3S值。 計(jì)算粉煤灰摻入量利用下列公式， q的取值前面已確定，取 q=3050kJ/kg熟料 ， 則 式中： S——煤灰摻入量，以熟料百分?jǐn)?shù)表示（100%）——煤的應(yīng)用基低熱值（kJ/kg煤）——煤的應(yīng)用基灰分含量（%）q——熟料燒成熱耗（kJ/kg熟料）R——煤灰沉落度（%），當(dāng)窯后有電收塵且窯灰入窯時(shí)取100%，當(dāng)窯后不設(shè)電收塵且窯灰不入窯時(shí)，可參考表114選擇煤灰沉落率：表112國內(nèi)外預(yù)分解窯熟料率值、礦物組成范圍生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)率值范圍礦物組成國內(nèi)國外率值國內(nèi)“設(shè)計(jì)規(guī)范”“新型干法水泥技術(shù)”C3S/%54~6165KH~~~C2S/%17~2313SM~~~C3A/%7~98IM~~~C4AF/%9~1110我國硅酸鹽水泥一般采用“兩高一中”的配料方案注：習(xí)慣提法，高飽和比（KH=177。）、中飽和比（KH=177。)；高硅酸率（SM=~）、中硅酸率（SM=~）、低硅酸率（SM=~）；高鋁氧率（IM=~）、低鋁氧率（IM=~）；表113硅酸鹽水泥熟料配料率值和礦物組成建議范圍窯型KHSMIMC3S%C2S%C3A%C4AF%濕法窯515916245111117干法窯466719286111118立波爾窯445322305111117預(yù)分解窯486214287101012機(jī)立窯適宜范圍有礦化劑556318221216610預(yù)分解窯推薦值適宜范圍表114 不同窯型不設(shè)電收塵時(shí)的煤灰沉落率窯型煤灰沉落率窯型煤灰沉落率濕法長(zhǎng)窯（L/D=30～50）有鏈條100%干法中空窯30～40%濕法短窯（L/D＜30）有鏈條80%干法短窯帶立筒式旋風(fēng)預(yù)熱器90%濕法短窯帶料漿蒸發(fā)機(jī)70%預(yù)分解窯90%注：① 以上煤灰沉落率均為無電收塵器時(shí)的數(shù)值。② 有電收塵器時(shí)，煤灰沉落率為100%（以上均是）設(shè)率值由以上述定為 KH=,。煤灰摻入量 S=% 表116 熟料平衡原料配合比名稱配合比燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaO石灰石85粉煤灰6砂頁巖7鐵礦石2生料100灼燒生料100—煤灰摻量為 S=%，名稱配合比SiO2Al2O3Fe2O3CaO灼燒生料煤灰熟料100則熟料的率值計(jì)算如下：經(jīng)過以上計(jì)算過程，三個(gè)率值均在允許的誤差范圍內(nèi)，所以計(jì)算結(jié)果正確。燒成系統(tǒng)的生產(chǎn)能力熟料小時(shí)產(chǎn)量：Qh=n* (噸/時(shí))=1=)熟料日產(chǎn)量：Qd=24Qh (噸/天)=24=2600噸/天熟料周產(chǎn)量：Qw=168*Qh (噸/年)=168=工廠的生產(chǎn)能力水泥時(shí)產(chǎn)量：Gh=Qh*(100p)/(100de) =(1001)/()=水泥日產(chǎn)量：Gd=24Gh (噸/天)=24=水泥周產(chǎn)量：Qy=168*Gh (噸/年)=168= 原、燃材料消耗定額的確定考慮煤灰摻入時(shí)，1t熟料的干生料理論消耗量Kt=(100S)/(100I)=()/（）=（噸/噸熟料)考慮煤灰參入時(shí)，1t熟料的干生料的消耗定額K生=100Kt/(100P生)=100（1001）= (噸/噸熟料)各種干原料消耗定額K原=K生*XK石灰石== (噸/噸熟料)K砂頁巖== (噸/噸熟料)K粉煤灰==（噸/噸熟料)K鐵礦石== (噸/噸熟料)干石膏的消耗定額 Kd=(100*d)/((100de)*(100Pd))=(100)/(()（1001）)=(千克/千克熟料)干混合材消耗定額 Ke=(100*e)/((100de)*(100Pe))=(100*30)（()(1001)）= (千克/千克熟料)燒成用干煤消耗定額 Kf1=(100*q)/(Qdw*(100Pf))=(1003050)/(1003)=(千克/千克熟料) 物料平衡表表117 物料平衡表欄原 目料水分%損失%消耗定額t/t熟料物料平衡表（t）干 料濕 料干料濕料時(shí)日周時(shí)日周1234567891011石灰石—粉煤灰—砂頁巖—鐵礦石—生料——1石膏—2混合材2熟料——26002600水泥—1燒成用煤32. 生產(chǎn)車間工藝設(shè)計(jì)及主機(jī)設(shè)備選型生產(chǎn)車間工藝流程的選擇，工藝設(shè)備選型與生產(chǎn)車間的工藝布置密切相關(guān)。因?yàn)楣に嚥贾弥苯尤Q于所選定的工藝流程和設(shè)備；同時(shí)，工藝布置對(duì)工藝流程和設(shè)備的選擇又有很大的影響。確定車間的工作制度，確定設(shè)備的年利用率。選擇主機(jī)的型式和規(guī)格，根據(jù)車間要求的小時(shí)產(chǎn)量、進(jìn)料性質(zhì)、產(chǎn)品質(zhì)量要求以及其他技術(shù)條件，選擇適當(dāng)型式和規(guī)格的主機(jī)設(shè)備，務(wù)必使所選的主機(jī)技術(shù)先進(jìn)，管理方便，能適應(yīng)進(jìn)料的情況，能生產(chǎn)出質(zhì)量符合要求的產(chǎn)品。同時(shí)，還應(yīng)考慮設(shè)備的來源和保證。標(biāo)定主機(jī)的生產(chǎn)能力，同類型規(guī)格的設(shè)備，在不同的生產(chǎn)條件下（如物料的易磨性、易燒性、產(chǎn)品質(zhì)量要求以及具體操作條件等），其產(chǎn)量可以有很大的差異。所以，在確定了主機(jī)的型式和規(guī)格后，應(yīng)對(duì)主機(jī)的小時(shí)生產(chǎn)能力進(jìn)行標(biāo)定。即根據(jù)設(shè)計(jì)中的具體技術(shù)條件，確定設(shè)備的小時(shí)生產(chǎn)能力。標(biāo)定設(shè)備生產(chǎn)能力的主要依據(jù)是：定型設(shè)備的技術(shù)性能說明；經(jīng)驗(yàn)公式（理論公式）的推算；與同類型同規(guī)格生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比。計(jì)算主機(jī)的數(shù)量 式中：——主機(jī)臺(tái)數(shù)， ——要求主機(jī)小時(shí)產(chǎn)量（t/h）， ——主機(jī)標(biāo)定臺(tái)時(shí)產(chǎn)量（t/h）。核算主機(jī)的年利用率主機(jī)的實(shí)際年利用率和每周實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)，可用公式 式中：——主機(jī)的實(shí)際年利用率， ——預(yù)定的主機(jī)年利用率。水泥廠主機(jī)年利用率選擇參考表21，表21 水泥廠主機(jī)年利用率（以小數(shù)表示）主機(jī)名稱周別每日工作班數(shù)適宜利用率備注石灰石破碎不連續(xù)周1—也可連續(xù)周石灰石破碎不連續(xù)周2—回轉(zhuǎn)烘干機(jī)連續(xù)周3—生料磨（圈流）連續(xù)周3—生料磨（開流）連續(xù)周3—機(jī)械立窯連續(xù)周3—旋窯連續(xù)周3—水泥磨（圈流）連續(xù)周3—水泥磨（開流）