【導(dǎo)讀】導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致。含我為獲得及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。明并表示了謝意。以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。本設(shè)計任務(wù)是設(shè)計日產(chǎn)熟料2500噸水泥廠。設(shè)計過程經(jīng)過廠址選擇、全廠布。設(shè)計生料粉磨采用立磨，熟料煅燒采用φ³60帶窯外分解回轉(zhuǎn)窯燒成系統(tǒng)，重點車間水泥粉磨采用帶輥壓機的預(yù)粉磨系統(tǒng)。系統(tǒng)系將物料先經(jīng)輥壓機輥壓后送入后續(xù)球磨機粉磨成成品。該系統(tǒng)目前運用技術(shù)。已日趨成熟，具有節(jié)能高效等特點，為大多數(shù)大型水泥廠家所接受。

　　

【正文】 所能達到 10 的合理產(chǎn)量。如果對窯的產(chǎn)量標定過低或過高，均會使整個系統(tǒng)不配套，生產(chǎn)操作出現(xiàn)不平衡。利用經(jīng)驗公式計算窯的產(chǎn)量， 是標定產(chǎn)量的主要方法，另外還需要根據(jù)工廠具體條件和我國實際生產(chǎn)水平進行綜合考慮。 科技在不斷進步，水泥廠管理水平也日益提高，生產(chǎn)線的逐步完善將使窯的生產(chǎn)能力進一步提高，結(jié)合廠家生產(chǎn)和重工機械公司給出的技術(shù)參數(shù)，這里標定窯的產(chǎn)量為 2688t/d（或 112t/h）。 窯的年利用率 不同窯的年利用率可參考以下參數(shù)：濕法窯 ；傳統(tǒng)干法窯 ；機立窯 ～ ；懸浮預(yù)熱窯、預(yù)分解窯 ～ 。 所以年利用率 η =321/365= 燒成系統(tǒng)的生產(chǎn)能力： 熟料的小時產(chǎn)量： Qh = n Qh178。 l= 熟料的日產(chǎn)量： 2 4 2 6 0 0 /dhQ Q t d?? 確定窯的臺數(shù)： 利用公式 n= 250024 ? 計算臺數(shù)， 式中： n—— 窯的臺數(shù) Qd—— 要求的熟料 日 產(chǎn)量（ t/年） Qh178。 l—— 所選窯的標定臺時產(chǎn)量（ t/臺178。時） 所以 n=???t/， 故窯的臺數(shù)取 1 臺。 確定窯的燒成熱耗 對新建窯確定燃料消耗量，計算單位熟料熱耗是分析窯系統(tǒng)熱工性能，為優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗及節(jié)能技改提供科學(xué)的依據(jù)。 窯的單位熱耗是指窯系統(tǒng)生產(chǎn)單位熟料產(chǎn)量的實際燒成熱耗。由于熟料在煅燒過程中損失了大量的熱量，如廢氣和熟料帶走的熱焓、窯體向外界散失的熱量、濕法生產(chǎn)中蒸發(fā)料漿水分的熱耗量等等。因此窯的實際熱耗比理論熱耗高得多。 不同窯型對應(yīng)的燒成熱耗如表 17 所示 ： 表 17 窯型與熟料燒成熱耗（ A） 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 5000～ 5900 1200～ 1400 旋風(fēng)預(yù)熱器窯 3300～ 3600 780～ 850 干法長窯 4600～ 5000 1100～ 1200 預(yù)分解窯 3100～ 3300 740～ 780 帶預(yù)熱鍋爐窯 5900～ 6700 1400～ 1600 立窯 3600～ 3800 850～ 900 11 立波爾窯 3600～ 3800 850～ 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）等有關(guān)。結(jié)合《水泥廠設(shè)計規(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 石膏 概述 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，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，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)時間，也可以增加水泥的強度 ，特別對礦渣水泥作用更明顯。石膏也可作礦化劑用于熟料煅燒，對提高熟料產(chǎn)量和質(zhì)量有明顯的效果。石膏的質(zhì)量控制，應(yīng)該進廠一批，取樣化驗一次。一般情況下，測定石膏中的 SO3 含量就可以了。根據(jù) SO3 的含量計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 天的儲存量，使用的石膏和硬石膏的質(zhì)量應(yīng)符合國家標準規(guī)定的技術(shù)要求。 除石膏的摻量外，石膏的品種也會影響水泥的水化進程。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間的變化 石膏品種 溶液類型 CaSO4 的質(zhì)量濃度 /（ g178。 L1） 5min 10min 30min 1h 2h 1d 4d 7d 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）。 12 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， 1982（ 9）。 石膏的分類 GB/T 5483《石膏和硬石膏》國家標準中對石膏和硬石膏礦產(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（ CaSO4178。 2H2O）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（ CaSO4178。 2H2O）的質(zhì)量百分含量之和表示其品位，2C a S O 4 0 .8 0C a S O 4 + C a S O 4 2 H O? ＜ （質(zhì)量比）。 本次設(shè)計決定 石膏的摻入量為 %。 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，可以摻加數(shù)量不超過國家標準規(guī)定的混合材料。 混合材按其性質(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，國家標準規(guī)定的活性混合材料主要有以下三類： （ 1）粒化高爐礦渣（ GB/T203），?；郀t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，其活性指標不符合以上技術(shù)標準要求的粉煤灰、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：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準》（ GB1722020）對通用硅酸鹽的規(guī)定， P178。Ⅱ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%。 13 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度和擴大了燒成范圍， IM 低時黏度較小，對形成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，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；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，使熟料冷卻速度快，熟料質(zhì)量高。 對預(yù)分解窯熟料率值選取可參考表 11 113， 根據(jù)統(tǒng)計資料，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)計手冊》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，高硅酸率的生料時可以燒成的。在高硅酸率下，飽和比無需太高就能達到高的 C3S 值。 計算粉煤灰摻入量 利用下列公式100yyDWqA RS Q?， q 的取值前面已確定，取 q=3050kJ/kg 熟料 ， 則 4 6 7 61 0 0 1 0 0 5 0 ?? ???S 式中： S—— 煤灰摻入量，以熟料百分數(shù)表示（ 100%） 14 yDWQ —— 煤的應(yīng)用基低熱值（ kJ/kg 煤） yA —— 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（ %），當窯后有電收塵且窯灰入窯時取 100%， 當窯后不設(shè)電收塵且窯灰不入窯時，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 率值范圍 礦物組成 國內(nèi) 國外 率值 國內(nèi) “設(shè)計規(guī)范” “新型干法水泥技術(shù)” C3S/% 54~61 65 KH ~ ~ ~ C2S/% 17~23 13 SM ~ ~ ~ C3A/% 7~9 8 IM ~ ~ ~ C4AF/% 9~11 10 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 KH SM IM C3S% C2S% C3A% C4AF% 濕法窯 5159 1624 511 1117 干法窯 4667 1928 611 1118 立波爾窯 4453 2230 511 1117 預(yù)分解窯 4862 1428 710 1012 機立窯 適宜范圍 有礦化劑 5563 1822 1216 610 預(yù)分解窯 推薦值 適宜范圍 表 114 不同窯型不設(shè)電收塵時的煤灰沉落率 窯型 煤灰沉落率 窯型 煤灰沉落率 濕法長窯（ 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 70% 預(yù)分解窯 90% 注：① 以上煤灰沉落率均為無電收塵器時的數(shù)值。 ② 有電收塵器時，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=% 15 表 116 熟料平衡 原料配合比 名稱 配合比 燒失量 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO 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 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO 灼燒生料 煤灰 熟料 100 則熟料的率值計算如下： 6 8 . 0 5 1 . 6 5 5 . 5 9 0 . 3 5 3 . 4 6 0 . 9 02 . 8 2 . 8 2 0 . 3 8c c c