【導(dǎo)讀】本科畢業(yè)設(shè)計說明書。日產(chǎn)5000噸熟料銅山水泥廠設(shè)計。專業(yè)班級無機非金屬材料工程04-2班姓名謝建平日期。2．設(shè)計原始資料：水泥工廠畢業(yè)設(shè)計指示書。設(shè)備明細表：1份。4．設(shè)計任務(wù)下達日期：。6．設(shè)計各章節(jié)答疑人：邱軼兵、范洪喜。8．教研室負(fù)責(zé)人。畢業(yè)設(shè)計成績評定。指導(dǎo)教師（分）評閱教師（分）畢業(yè)答辯（分）總分

　　

【正文】 的產(chǎn)量標(biāo)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(biāo)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(biāo)定窯的產(chǎn)量為 5000t/d（或 ）。 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 =310/365= 燒成系統(tǒng)的生產(chǎn)能力： 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 — 14— 熟料的小時產(chǎn)量： 1 2 0 8 .3 /hhQ nQ t h??? 熟料的日產(chǎn)量： 2 4 5 0 0 0 /dhQ Q t d?? 熟料的年產(chǎn)量： 8760 /yhQ Q t y??? 確定窯的臺數(shù)： 利用公式 n=8760y hl? ? 計算臺數(shù)， 式中： n—— 窯的臺數(shù) Qy—— 要求的熟料年產(chǎn)量（ t/年） Qh178。 l—— 所選窯的標(biāo)定臺時產(chǎn)量（ t/臺178。時） ? —— 窯的年利用率 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 立波爾窯 3600～ 3800 850～ 900 實際廠家的例子如表 18 所示， 表 18 實際廠家的例子 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 — 15— 廠名 窯型 生產(chǎn)能力 熱耗 遼寧工源水泥（集團）有限責(zé)任公司 Φ 179。 72m 5000t/d 海螺集團安徽銅陵海螺水泥有限公司 Φ 179。 74m 5000 t/d ≤ 2970kJ/kg 湖南 11 海螺水泥有限公司 Φ 4179。 72m 5000 t/d 3100kJ/kg 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(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 3100kJ/kg。 確定石膏和混合材摻量 概述（石膏） 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(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 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 — 16— 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）。 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(biāo)準(zhǔn)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）。 技術(shù)要求： GB/T 5483《石膏和硬石膏》國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的技術(shù)要求是： （ 1）附著水：產(chǎn)品附著水不得超過 4%（ m/m）。 （ 2）塊度尺寸：產(chǎn)品的 塊度不大于 400mm。如有特殊要求，由供需雙方商定。 （ 3）分級：各類產(chǎn)品按其品位分級，并應(yīng)符合表 110 的要求。 表 110 石膏的標(biāo)準(zhǔn)要求 產(chǎn)品名稱 石膏（ G） 混合石膏（ M） 品位 %（ m/m） 級別 CaSO4178。 2H2O CaSO4178。 2H2O+ CaSO4 [且2C a S O 4 0 .8 0C a S O 4 + C a S O 4 2 H O? ＜ （質(zhì)量比） ] 特級 ≥ 95 ≥ 95 一級 ≥ 85 ≥ 75 ≥ 65 ≥ 55 二級 三級 四級 確定石膏的含量 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 — 17— 取 SO3=，則需要的 1 .6 440%??石 膏 的 含 量 ， 即石膏的摻入量為 4%。 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(biāo)準(zhǔn)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(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），?；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(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。 混合材的摻量 本次設(shè)計決定摻加 5%的礦渣作為混合材。 我國水泥工業(yè)生產(chǎn)中使用的混合材料基本有兩大類：粒化高爐礦渣、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(biāo)準(zhǔn)》（ 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%。 粒化高爐礦渣的技術(shù)指標(biāo)（見表 111） 表 111 ?；郀t礦渣的技術(shù)指標(biāo) 技術(shù)指標(biāo) 一類 二類 堿性系數(shù)不小于 活性系數(shù)不小于 質(zhì)量系數(shù) 23CaO =MgOSiOAl??堿 性 系 數(shù) 232=Al OSiO活 性 系 數(shù) 232C a O= M gO Al OSi O M nO???質(zhì) 量 系 數(shù) 22 2 3 6 8 8 0C aO MgOSi O Al O? ?? ? ???堿 性 系 數(shù) 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 — 18— 232 OSi O? ? ?活 性 系 數(shù) 232C a O 6 8 0= 8 Al OSi O MnO?? ??????質(zhì) 量 系 數(shù) 配料計算 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， 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=~）； 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 — 19— 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 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=3100kJ/kg 熟料 ， ∴ 3 1 0 0 2 1 .8 0 1 0 0 2 .9 81 0 0 2 3 4 0 5 .7 1S ????? 式中： S—— 煤灰摻入量，以熟料百分?jǐn)?shù)表示（ 100%） 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(dāng)窯后有電收塵且窯灰入窯時取 100%，