日產(chǎn)5000噸熟料水泥廠設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上日產(chǎn)5000噸熟料水泥廠設(shè)計(jì)1.2.1.1原料資源1、 石灰石：青龍山石灰石礦山。2、 粘土：在石灰石礦山附近孔家村，含水量15%。3、 砂巖：自備礦山，含水量3%。4、 鐵礦石（粉）：外購，含水量4%。5、 礦渣（混合材）：鋼鐵廠堿性礦渣。含水量15%6、 粉煤灰：外購，含水量0.5%。7、 石膏：山東產(chǎn)SO3，40%；含水量少量，塊度<300毫米。8、 燃料：權(quán)臺(tái)煤礦煙煤；易磨性系數(shù)1.36；塊度<80毫米。9、 燃料：河南焦作無煙煤；塊度<80毫米。10、電源：從變電所接線進(jìn)廠。35KV11、水源：可采用地下水或不牢河水12、交通：鐵路可與津浦

2、線接軌。13、原料化學(xué)成份：見附表。14、煙煤及無煙煤工業(yè)分析：見附表。15、鋼鐵廠礦渣化學(xué)成份如下： W% 32.78 12.00 0.65 43.16 10.78 99.37 15.00各原料的化學(xué)成分分析如表1-1所示， 表1-1原材料化學(xué)成分分析：名稱CaOSiO2Al2O3Fe2O3燒失量其他合計(jì)石灰石50.602.711.581.0842.241.7998.21砂巖0.8789.793.511.002.202.6397.37鐵粉2.3751.874.8731.852.666.3893.62粉煤灰3.4850.2833.925.402.524.4095.60粘土1.3568.4715

3、.025.696.952.5297.48權(quán)臺(tái)煤礦煙煤資料：1、工業(yè)分析： 水分（Mar） 揮發(fā)分（Var） 灰分（Aar） 固定碳（Car） 熱值（Qar/kJ/kg）% 1.71 17.66 21.80 58.83 23405.712、煤灰化學(xué)成分： 燒矢量 合計(jì)% 50.81 32.05 5.82 3.07 2.34 0 94.09河南焦作無煙煤資料：1、 工業(yè)分析： 水分（Mar） 揮發(fā)分（Var） 灰分（Aar） 固定碳（Car） 熱值（Qar/kJ/kg）% 2.06 4.69 15.14 78.11 27756.52、煤灰化學(xué)成分： 燒矢量 合計(jì)% 47.52 34.85 5.94

4、 4.39 1.81 0 94.511.2.1.2氣象條件1、氣溫：絕對最低溫度：22.6、絕對最高溫度：40.6、平均氣溫：14、降雨量：年平均降雨量 689.9mm、最大月降雨量：445.6mm （雨量主要集中在6-8月份）2、相對溫度：最高：100%、最低：1-4%、平均：72%3、最大凍土深度：24cm4、最大積雪深度：25cm5、風(fēng)向：本地區(qū)風(fēng)向年頻率見“風(fēng)玫瑰圖”。夏季多東南東風(fēng)向，最大風(fēng)速19.3米/6秒。1.2.1.3水文、工程地質(zhì)資料1、洪水位最大標(biāo)高：海拔33.58米（1963年9月8日），地區(qū)水利部門下達(dá)設(shè)計(jì)指標(biāo)為34米。2、經(jīng)鉆孔勘測未發(fā)現(xiàn)溶洞，裂隙和斷層。3、地震等級

5、：國家地震局、武漢地震大隊(duì)71年67調(diào)查。該地區(qū)幾十年內(nèi)地地震烈度定為7度。1.2.2.3儲(chǔ)量計(jì)算石灰石礦石的工業(yè)指標(biāo)：根據(jù)礦區(qū)實(shí)際情況確定其技術(shù)指標(biāo)為：a、最低儲(chǔ)量計(jì)算標(biāo)高采用該地區(qū)地平面標(biāo)高32米（歷年來未被水淹沒）。b、開采場邊坡角采用 60°，由于礦山為一整體，大部分在開采時(shí)可完全采完，故在這些地段不考慮邊坡角。c、儲(chǔ)量計(jì)算參數(shù)的確定：、石灰石氧化鎂含量不大于2.5%，氧化鈣大于48%者劃為礦石。、礦石體重：經(jīng)大小體重測定其范圍在2.642.691噸/米2經(jīng)過計(jì)算求得， C1級貯量 6503萬噸C2級貯量 2985萬噸表1-2 礦石物理性質(zhì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)：巖石名稱數(shù)值抗壓強(qiáng)度（公斤

6、/厘米）耐磨強(qiáng)度(g/cm)比重(t/m3)體重(t/m3)抗剪斷強(qiáng)度垂直（風(fēng)干）垂直風(fēng)干平行風(fēng)干內(nèi)摩擦角凝聚力(kg/cm)鮞狀灰 巖平均值9309302.602.7322.62400215最大值1010960最小值810680致密塊狀灰?guī)r平均值134010101.7327.32.68390225最大值14501060最小值1180950礦區(qū)礦石體重測定如表1-3所示，表1-3 礦石體重測定結(jié)果表：樣品編號(hào)巖石名稱空中稱重（g）水中稱重（g）排水重量（g）體重 (t/m3)1鮞狀灰?guī)r8450531031402.6912鮞狀灰?guī)r296.2185.9110.32.6853薄層灰?guī)r136.885.

7、451.42.6614塊狀灰?guī)r12600792546752.6955塊狀灰?guī)r13684.551.52.6406塊狀灰?guī)r75.446.928.52.6457生物碎屑108.667.740.92.6558灰?guī)r80.853.027.82.900平均2.67說明：1號(hào)為鮞狀灰?guī)r大體重樣，4號(hào)為塊狀灰?guī)r大體重樣8號(hào)無代表性未參加平均體重計(jì)算表。1.2.3 廠址的選擇1.2.3.1 概述水泥廠廠址選擇工作是可行性研究工作的重要環(huán)節(jié)，在提交可行性研究報(bào)告的同時(shí)，應(yīng)同時(shí)提交廠址選擇報(bào)告。工業(yè)企業(yè)及其所屬工人村的建設(shè)地選擇是工廠建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。廠址選擇的合理與否，將直接影響工廠建設(shè)的投資建設(shè)進(jìn)度，同時(shí)也長期影響

8、工廠投資后的生產(chǎn)、管理和工廠今后的發(fā)展。因而，對于新建項(xiàng)目的廠址選擇，必須予以足夠的重視。廠址選擇工作，一般是由負(fù)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(jìn)行廠址預(yù)選工作?？尚行詧?bào)告編制單位應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)和生產(chǎn)的各項(xiàng)要求進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)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(bào)告，報(bào)主管部門終審。廠址選擇工作是一項(xiàng)綜合性工作，需要有關(guān)專業(yè)有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員參加，一般包括：技術(shù)經(jīng)濟(jì)專業(yè)、總圖運(yùn)輸專業(yè)、原料專業(yè)、采礦專業(yè)、

9、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(biāo)： 工廠和工人村占地面積； 用水及用電量； 生產(chǎn)用的基本原料、燃料數(shù)量； 運(yùn)入及運(yùn)出的物料周轉(zhuǎn)量； 建廠用的主要建筑材料用量； 工廠及工人村的基建投資以及必要的各項(xiàng)擴(kuò)大技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等。b、影響廠址選擇的主要因素： 廠址靠近主要原料基地； 廠址靠近鐵路接軌車站； 在有水運(yùn)條件的地區(qū)，應(yīng)盡量考慮利用水運(yùn)及建設(shè)碼頭的可能性，廠址最好靠近主航道的一側(cè)； 廠址盡量靠近水源； 廠址應(yīng)靠近電源； 廠址應(yīng)有足夠的建廠場地，但必須堅(jiān)持貫徹國家節(jié)約用地方針政策。盡可能利用荒山野地。 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

10、減少平地的土石方量，并利于排水； 工程地址條件。盡量避免死斷層、溶洞、滑坡等； 水文地質(zhì)條件； 雨水、污水排出的可能； 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； 大件設(shè)備的運(yùn)輸； 合理確定工人村建設(shè)場地； 與其他方面協(xié)作。c、 廠址選擇報(bào)告的內(nèi)容和深度要求： 廠址選擇的依據(jù)； 各廠址的具體位置、地形、地勢和占用土地情況； 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； 工廠的位置和居民區(qū)、車站、礦山、附近居民點(diǎn)或企業(yè)之間的關(guān)系是否合理； 對環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡的預(yù)評價(jià)； 協(xié)作條件； 各廠址建設(shè)投資和經(jīng)

11、營費(fèi)用的比較； 各廠址建設(shè)工期的估算； 各廠址優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)的綜合評論； 推薦方案及其理由； 附表1（各種方案對比表） 附圖（工廠總平面圖、各廠址方案的區(qū)域位置圖）。1.2.3.3 礦山礦石質(zhì)量礦山礦石質(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1.5%，其他有害雜質(zhì)含量低。礦石中未發(fā)現(xiàn)游離二氧化硅及其礦物。礦床儲(chǔ)量大，已探明的C1+C2級儲(chǔ)量9488萬t（其中C2級6503萬t）所探明的儲(chǔ)量和工作程度完全滿足銅山縣辦好水泥廠的要求。1.2.3.4 地形圖（見附表）1.2.3.5 方案比較（如表1-5所示）表1-5 三中方案的綜合比較項(xiàng)目A方案B方案C方案位置距石灰石礦1

12、.1km距砂巖礦1.6km距石灰石礦1.6km距砂巖礦2.0km距石灰石礦0.1km距砂巖礦1.9km地形東低西高，坡度大約2%，有坡地。東低西高，坡度大約3%，有坡地。東低西高，比較平坦，略有坡地。 交通廠外交通工程量大，要在大毛山和二毛三毛山之間建條公路以運(yùn)砂巖，另建一條鐵路經(jīng)長山和奶山之間與茅村站接軌以運(yùn)產(chǎn)品。廠外交通工程量小于A，在二毛、三毛山東側(cè)70km處新建一條公路通砂巖礦，建一條鐵路通茅村，但短于A，為1km左右。石灰石有汽車直接進(jìn)廠進(jìn)行二破，砂巖則需要在大毛山、二毛山、三毛山之間建一條公路，其工程量與A差不多，另外在湖上架橋，接公路以運(yùn)產(chǎn)品。對周圍環(huán)境衛(wèi)生的影響由于都是丘陵地帶

13、，建廠方案地點(diǎn)周圍都無村落，故不存在污染周圍村落衛(wèi)生條件問題。另外，周圍無農(nóng)田，也不存在占用耕地等問題。距水電源距離較遠(yuǎn)較遠(yuǎn)最近礦山爆破安全性不受影響不受影響略有影響原料、燃料供給相同生活設(shè)施距村落較遠(yuǎn)最遠(yuǎn)最近從以上比較情況可見，綜合實(shí)際和各方面的情況來考察，以C方案為最佳方案。1.3 窯的選型及標(biāo)定回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是根據(jù)原料和燃料情況、生產(chǎn)的水泥品種和質(zhì)量、工廠的自然條件和生產(chǎn)規(guī)模來確定窯系統(tǒng)的類型和尺寸，或?qū)σ呀ǔ傻母G進(jìn)行產(chǎn)量標(biāo)定，以及計(jì)算單位產(chǎn)品的燃料消耗量，在窯的產(chǎn)量和燃料消耗量確定后，對回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的重要配套設(shè)備，如預(yù)熱器、分解爐、冷卻機(jī)等設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)選型。1.3.1 窯的標(biāo)定的意義

14、水泥廠設(shè)計(jì)過程中，當(dāng)窯型與規(guī)格一旦確定之后，窯產(chǎn)量的標(biāo)定是選擇生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備，計(jì)算工廠的燒成能力，和熟料年產(chǎn)量的依據(jù)，同類窯在不同的生產(chǎn)條件下，其產(chǎn)量差異相當(dāng)大，即使同一規(guī)格的窯，由于煅燒制度不同，產(chǎn)量也有較大的差別。窯產(chǎn)量應(yīng)該是工廠生產(chǎn)能力的限制因素，在窯以前的所有生產(chǎn)車間的生產(chǎn)能力，均以窯的產(chǎn)量為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算。窯產(chǎn)量標(biāo)定過高或過低，均將產(chǎn)生不良后果，如標(biāo)定過高生產(chǎn)中窯長期達(dá)不到設(shè)計(jì)產(chǎn)量，則浪費(fèi)輔助設(shè)備的生產(chǎn)能力，降低工廠的經(jīng)濟(jì)效益；如果產(chǎn)量標(biāo)定過低，生產(chǎn)中，窯很快大大超過設(shè)計(jì)產(chǎn)量，不僅使建廠經(jīng)濟(jì)效益降低，而且由于配套其它設(shè)備的生產(chǎn)能力限制，窯本身的生產(chǎn)能力也得不到正常發(fā)揮。1.3.2 窯的選

15、型計(jì)算 根據(jù)水泥工業(yè)熱工設(shè)備P107確定生產(chǎn)能力為日產(chǎn)5000t的熟料預(yù)分解回轉(zhuǎn)窯筒體的尺寸。 根據(jù)要求的生產(chǎn)能力由（圖2-98）查得：回轉(zhuǎn)窯的有效直徑 =4.8m 則回轉(zhuǎn)窯的襯磚內(nèi)徑Di：Di=D-2 當(dāng)D4m時(shí)，=0.15m當(dāng)4mD5m時(shí)，=0.18m當(dāng)5mD6m時(shí)，=0.2m當(dāng)D6m時(shí)，=0.23m所以Di=D-2=4.8-20.18=4.44m 再由水泥工業(yè)熱工設(shè)備P110的圖（圖2-100、圖2-101、圖2-102）查得：單位容積產(chǎn)量，取平均值3.83t/m3·日單位表面積產(chǎn)量=126228，取平均值177kg/m2·h單位截面積產(chǎn)量=9.014.0，取平均值1

16、1.5 t/m2·h再由公式 Di=0.096 L=24 L/D=250L窯的筒體長度m，得：Di=0.096×（177/3.83）=4.44mL=24×（11.5/3.83）=72.06mL/D=250×（11.5/177）=16.24 考慮襯磚厚度D=Di+2=4.44+0.2×2=4.84m 考慮窯體數(shù)據(jù)應(yīng)取整數(shù)，確定回轉(zhuǎn)窯筒體內(nèi)徑為4.8m，長度為72m。4.8×72回轉(zhuǎn)窯的窯型技術(shù)參數(shù)如表1-6所示， 表1-6 選定的窯型技術(shù)參數(shù)表（新型干法水泥廠工藝設(shè)計(jì)手冊）規(guī)格生產(chǎn)能力筒體內(nèi)徑筒體長度筒體斜度轉(zhuǎn)速功率(kw)支撐數(shù)主轉(zhuǎn)（

17、r/min）輔轉(zhuǎn)(r/h)主轉(zhuǎn)輔轉(zhuǎn)4.8×72 t/d4.8723.5%0.3693.6911.45630753檔說明：* 表示該回轉(zhuǎn)窯配窯外分解系統(tǒng)。1.3.3 回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量的標(biāo)定1.3.3.1 用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算查新型干法水泥廠工藝設(shè)計(jì)手冊所得回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量標(biāo)定公式，回轉(zhuǎn)窯技術(shù)規(guī)格如下：內(nèi)徑 D4.8m；有效長度 L72m；因4mD5m；所選用耐火磚厚度為0.18m。有效內(nèi)徑DiD4.82×0.184.44m1.3.3.2 實(shí)際例子（現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中4.8×72窯的產(chǎn)量）遼寧工源水泥（集團(tuán)）有限責(zé)任公司、湖南11海螺水泥有限公司、冀東水泥廠、棗莊市金源水泥粉磨有限公司

18、0;、中材亨達(dá)水泥有限公司、銅陵海螺水泥有限公司、煙臺(tái)東源水泥有限公司等廠家應(yīng)用4.8×72回轉(zhuǎn)窯組成日產(chǎn)熟料5000噸的干法燒成線，且達(dá)到預(yù)期效果；上海新建重型機(jī)械有限公司、江蘇鵬飛集團(tuán)股份有限公司、徐州天圣重工機(jī)械設(shè)備有限公司都定義4.8×72窯外分解系統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯日產(chǎn)熟料量為5000噸。1.3.3.3 結(jié)論 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(jì)的依據(jù)，因而是水泥廠設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)。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(jì)算機(jī)過程控制的廣泛應(yīng)用和科學(xué)管理的加

19、強(qiáng)，使窯的單位產(chǎn)量指標(biāo)有所提高。因此對設(shè)計(jì)中已確定的回轉(zhuǎn)窯，必須進(jìn)行產(chǎn)量的標(biāo)定。產(chǎn)量的標(biāo)定應(yīng)該是在確保優(yōu)質(zhì)、低消耗、長期安全運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，窯所能達(dá)到的合理產(chǎn)量。如果對窯的產(chǎn)量標(biāo)定過低或過高，均會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)不配套，生產(chǎn)操作出現(xiàn)不平衡。利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)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(shí)際生產(chǎn)水平進(jìn)行綜合考慮?？萍荚诓粩噙M(jìn)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(jìn)一步提高，結(jié)合廠家生產(chǎn)和重工機(jī)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208.3t/h）。1.3.3.4 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 0.90；

20、傳統(tǒng)干法窯 0.85；機(jī)立窯 0.80.85；懸浮預(yù)熱窯、預(yù)分解窯 0.80.82。所以年利用率 =310/365=0.851.3.3.5 燒成系統(tǒng)的生產(chǎn)能力： 熟料的小時(shí)產(chǎn)量： 熟料的日產(chǎn)量： 熟料的年產(chǎn)量：1.3.3.6 確定窯的臺(tái)數(shù)：利用公式n= 計(jì)算臺(tái)數(shù)，式中：n窯的臺(tái)數(shù)Qy要求的熟料年產(chǎn)量（t/年）Qh·l所選窯的標(biāo)定臺(tái)時(shí)產(chǎn)量（t/臺(tái)·時(shí)）窯的年利用率 所以n=1.0，故窯的臺(tái)數(shù)取1臺(tái)。1.3.3.7 確定窯的燒成熱耗對新建窯確定燃料消耗量，計(jì)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(shí)

21、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(shí)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1-7所示，表1-7 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5000590012001400旋風(fēng)預(yù)熱器窯33003600780850干法長窯4600500011001200預(yù)分解窯31003300740780帶預(yù)熱鍋爐窯5900670014001600立窯36003800850900立波爾窯36003800850900實(shí)際廠家的例子如表

22、1-8所示，表1-8 實(shí)際廠家的例子廠名窯型生產(chǎn)能力熱耗遼寧工源水泥（集團(tuán)）有限責(zé)任公司4.8×72m5000t/d2968.9kJ/kg海螺集團(tuán)安徽銅陵海螺水泥有限公司4.8×74m5000 t/d2970kJ/kg湖南11海螺水泥有限公司4×72m5000 t/d3100kJ/kg以上兩個(gè)表可以看出，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3100kJ/kg。1.4

23、確定石膏和混合材摻量1.4.1 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(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(jìn)廠一批，取樣化驗(yàn)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(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

24、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1-9）表1-9 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/（g·L-1）5min10min30min1h2h1d4d7d硬石膏蒸餾水0.941.061.321.341.471.972.212.38飽和石灰水0.660.811.051.171.172.132.30

25、2.38二水石膏蒸餾水2.052.062.072.06飽和石灰水1.721.711.711.701.701.681.68注：試驗(yàn)溫度為2022參考資料：內(nèi)川浩、宇智田俊一郎。，石膏石灰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）。1.4.2 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（CaSO4·2H2O）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（CaSO4·2H2O）的質(zhì)量百分含量之和

26、表示其品位， （質(zhì)量比）。1.4.3 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1-10的要求。表1-10 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CaSO4·2H2OCaSO4·2H2O+ CaSO4且（質(zhì)量比）特級9595一級85756555二級三級四級1.4.4 確定石膏的含量取SO3=1.6，則需要的 ，即石膏的摻入量為4%。1.4.5 混合材概述為了

27、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）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

28、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。1.4.6 混合材的摻量本次設(shè)計(jì)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(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)（GB172-2007）對通用硅酸鹽的規(guī)定，P·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%。1.4.7 ?；郀t礦渣的技術(shù)指標(biāo)（見表1-

29、11）表1-11 ?；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0.650.50活性系數(shù)不小于0.200.12質(zhì)量系數(shù)1.251.00 1.5 配料計(jì)算1.5.1 確定率值1.5.1.1 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

30、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。對預(yù)分解窯熟料率值選取可參考表1-12、1-13，表1-12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/%546165KH0.870.910.860.900.880.91C2S/%172313SM2.52.72.402.802.402.70C3

31、A/%798IM1.41.81.401.901.401.80C4AF/%91110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=0.94±0.02）、中飽和比（KH=0.90±0.02)；高硅酸率（SM=2.42.8）、中硅酸率（SM=2.02.3）、低硅酸率（SM=1.61.9）；高鋁氧率（IM=1.01.3）、低鋁氧率（IM=1.41.6）；表1-13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0.88-0.921.9-2.51.0-1.851-5916-245-1111-17干法窯0.86

32、-0.892.0-2.351.0-1.646-6719-286-1111-18立波爾窯0.85-0.881.9-2.31.0-1.844-5322-305-1111-17預(yù)分解窯0.87-0.922.2-2.61.3-1.848-6214-287-1010-12機(jī)立窯適宜范圍0.86-0.932.0-2.51.1-1.5有礦化劑0.92-0.961.6-2.01.1-1.355-6318-2212-166-10預(yù)分解窯推薦值0.882.501.60適宜范圍0.86-0.902.40-2.801.40-1.90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

33、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 2.5%7%。1.5.1.2 結(jié)論查新型干法水泥工藝設(shè)計(jì)手冊新型干法生產(chǎn)的熟料率值一般控制在：KH=0.90±0.02，SM(n)=2.6±0.1,IM(p)=1.6±0.1，綜上所述，最終率值的確定如下：KH=0.90，SM=2.5，IM=1.5。配料方案分析，如表1-12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)

34、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。 1.5.2 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=3100kJ/kg熟料 ， 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1-14選擇煤灰沉落率：表1-14 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

35、窯（L/D=3050）有鏈條100%干法中空窯3040%濕法短窯（L/D30）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%立波爾窯80%立窯100%注： 以上煤灰沉落率均為無電收塵器時(shí)的數(shù)值。 有電收塵器時(shí)，煤灰沉落率為100%（以上均是）。1.5.3 計(jì)算物料平衡（1）率值由以上述定為 KH=0.90,。（2）設(shè) 設(shè)計(jì)熟料過程中Al2O3、Fe2O3、CaO、SiO2四種氧化物含量的總和，一般在97%左右。（3）煤灰摻入量 S=2.98%（4）以100kg熟料為基準(zhǔn)列表1-15用遞減式湊法計(jì)算如下：表1-15 熟料平衡計(jì)算表計(jì)算步驟SiO2Al2O3F

36、e2O3CaO其他備注要求熟料組成22.072285.3.65.598813.5-2.98kg煤灰1.0.995090.0.0.24585差20.558144.3.65.507323.25415石灰石=129.4611Kg-128.6kg石灰石3.485062.032281.3888865.07162.30194差17.073082.1.0.0.95221粉煤灰=6.Kg-4.7kg粉煤灰 2.363161.594240.25380.163560.2068差14.709920.1.0.0.74541砂巖=16.38258Kg -13.6kg砂巖12.211440.477360.1360.118

37、320.35768差2.498480.1.0.0.38773鐵粉=4.Kg-4.9kg鐵粉2.541630.238631.560650.116130.31262差-0.043150.0.0.0.07511 相差不大, 不必再算所以：石灰石：128.6kg，砂巖=13.6kg，粉煤灰=4.7kg ，鐵粉=4.9kg 。 表1-16 熟料平衡計(jì)算檢驗(yàn)名稱配合比燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaO石灰石84.7167335.784352.1.0.42.86667粉煤灰3.0.1. 1.0.0.砂巖8.0.8.0.0.0.鐵粉3.0.1.0.15721.0.生料10036.1453413.5713

38、42.2.43.12886灼燒生料21.253484.3.67.54222煤灰摻量為 S=2.98%，名稱配合比SiO2Al2O3Fe2O3CaO灼燒生料97.0220.620124.346083.65.52947煤灰2.981.0.955090.0.熟料10022.134265.301173.65.62095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。（5）計(jì)算熟料礦物組成：（6）干原料質(zhì)量比為：干石灰石=84.71673%干粉煤灰=3.%干砂巖=8.%干鐵粉=3.% （7）有害成分計(jì)算和評定：MgO含量：石灰石中：84.71673%×0

39、.55%=0.466%粉煤灰中：3.%×0.62%=0.019%砂巖中：8.%×1.24%=0.111%鐵粉中：3.%×1.66%=0.0536%=0.466%+0.019%+0.111%+0.0536%=0.6496%，符合GB175-2007通用硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的水泥中MgO含量不得大于5%（通過水泥壓蒸試驗(yàn)并合格可放寬至6%），所以該配料方案可取。（8）各原料的含水量：石灰石1%，粉煤灰0.5%，砂巖3%，鐵粉4%。 所以： 將上式質(zhì)量比換算為百分比： 四舍五入?。簼袷沂?84.49% 濕粉煤灰=3.07% 濕砂巖=9.12% 濕鐵粉=3.32% （9

40、）燒成系統(tǒng)的生產(chǎn)能力計(jì)算 （10）工廠的生產(chǎn)能力（工廠決定賣出40%的熟料，只60%熟料用于水泥生產(chǎn)） 式中：d水泥中石膏的摻入量，為4%，e水泥中混合材（礦渣）的摻入量，為5%p水泥的生產(chǎn)損失（%）可以取為13%，取3%。1.5.4 原燃料消耗定額的計(jì)算1.5.4.1 原料消耗定額（1）考慮煤灰摻入時(shí)，1t熟料的干生料理論消耗量：式中：干生料理論消耗量（t/t熟料），干生料的燒失量（%），煤灰摻入量，以熟料百分?jǐn)?shù)表示。（2） 考慮煤灰摻入時(shí)，1t熟料的干生料消耗定額： 式中：干生料消耗定額（t/t熟料），生料的生產(chǎn)損失（%），取1%。（3） 各種干原料的消耗定額： 1.5.4.2 干石膏消耗

41、定額：式中：干石膏消耗定額，表示石膏摻入量（4%），混合材摻入量（5%），石膏的生產(chǎn)損失，取1%。1.5.4.3 干混合材的消耗定額礦渣：（t/t熟料） 式中：礦渣消耗定額， ，表示石膏摻入量，混合材摻入量， 礦渣的生產(chǎn)損失，取1%。1.5.4.4 燒成用干煤消耗定額和烘干用煤消耗定額（t/t熟料）式中：燒成用干煤消耗定額（t/t熟料）， 熟料燒成熱耗（kJ/kg熟料），干煤低位熱值（kJ/kg熟料），煤的生產(chǎn)損失%，取1%。在新型干法的實(shí)際生產(chǎn)過程中，回轉(zhuǎn)窯的用煤量為總燒成用量的40%左右，而分解爐的為60%左右，則推出（t/t熟料）式中表示回轉(zhuǎn)窯用的煤則分解爐中所用的煤為（t/t熟料）礦渣

42、烘干： 式中： 烘干用煤消耗定額（t/t熟料）， 須烘干的濕物料量，用年平衡法時(shí)以t/年表示， 燒成系統(tǒng)的生產(chǎn)能力， 分別表示烘干前，烘干后物料的含水量， 蒸發(fā)1kg水分的熱量（kJ/kg水分）。1.5.4.5 物料平衡表（見表1-17）表1-17 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)日年時(shí)日年1234567891011石灰石111.3002 1.3133270.8756501273.6046566.5203.7257粉煤灰0.510.04750.04779.896237.5736849.9375238.5 73995砂巖310.13750.

43、1417528.6458687.529.53708.75鐵粉410.04950.0515610.3125247.57678910.742257.879880生料1.2666511.53471.5544319.737673.5323.837772石膏少量10.04445.9052141.72540763混合材1510.05550.06537.3815177.156509458.6849208.4459951熟料208.35000水泥31333190燒成用煤1.7110.13550.1378628.229677.528.7208689.3烘干用煤1.7110.001820.001850.22445

44、.38515490.22835.4791576第二章 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)，工藝布置對工藝流程和設(shè)備的選擇又有很大的影響。車間設(shè)備選型一般步驟如下：1、確定車間的工作制度，確定設(shè)備的年利用率。2、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。3、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

45、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)對比。4、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）。5、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2-1，表2-1

46、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10.240.28也可連續(xù)周石灰石破碎不連續(xù)周20.480.58回轉(zhuǎn)烘干機(jī)連續(xù)周30.700.80生料磨（圈流）連續(xù)周30.700.78生料磨（開流）連續(xù)周30.700.80機(jī)械立窯連續(xù)周30.800.85旋窯連續(xù)周30.820.88水泥磨（圈流）連續(xù)周30.700.82水泥磨（開流）連續(xù)周30.750.85水泥包裝不連續(xù)周10.240.28水泥散裝不連續(xù)周20.480.562.1 物料的破碎生產(chǎn)水泥的原料，大部分都要經(jīng)過預(yù)先破碎，因?yàn)閺牡V山開采回來的石灰石，砂巖，石膏，混合材料以及煤等原料，燃料塊度較大，

47、給運(yùn)輸，貯存，粉磨帶來一定的困難。從窯中煅燒得到的熟料，其中有些塊度較大的必須進(jìn)行破碎。物料經(jīng)過破碎后，其粒度減小，表面積增加，在一定程度上可以提高粉磨和烘干的效率。2.1.1 破碎系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)年來，隨著窯，磨等設(shè)備單機(jī)生產(chǎn)能力的大型化以及礦山開采技術(shù)的發(fā)展，破碎流程和破碎設(shè)備也隨著有了很大的發(fā)展。主要反映以下幾個(gè)方面：（一） 破碎設(shè)備大型化（二） 破碎流程單段化（三） 破碎設(shè)備移動(dòng)化（四） 破碎設(shè)備多功能化2.1.2 破碎設(shè)備的工作原理利用擠壓和沖擊等機(jī)械作用的外力，使大塊物料產(chǎn)生應(yīng)力和形變，從而導(dǎo)致破裂。根據(jù)破碎后的粒度不同，破碎作業(yè)大致可分為粗碎，中碎和細(xì)碎三個(gè)等級（見表2-2）。表

48、2-2 各級粉碎所對應(yīng)的粒度破碎等級喂料粒度（mm）出料粒度（mm）粗碎300550100中碎10030020100細(xì)碎501000202.1.3 影響破碎系統(tǒng)的選擇因素（1） 物料的性質(zhì)物料的硬度，水分，形式和雜質(zhì)含量均將直接影響破碎系統(tǒng)的技術(shù)，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。各原料的物理性質(zhì)如表2-3所示，表2-3 物料的物理性質(zhì)序號(hào)物料名稱主要性質(zhì)1中硬石灰石抗壓強(qiáng)度80160MPa，水分1%2粘土，粉砂巖抗壓強(qiáng)度20 MPa水分1020%3硬質(zhì)砂頁巖抗壓強(qiáng)度20 MPa水分10%4熟料磨損，腐蝕性強(qiáng)，溫度703005煤，石膏抗壓強(qiáng)度40 MPa水分10%（2） 物料的粒度對破碎系統(tǒng)的物料粒度，組成有充分的了解，有利于合理的選擇破碎系統(tǒng)和破碎設(shè)備。各種水泥廠型對各原料的進(jìn)料粒度要求如表2-4、2-5所示，表2-4 各種物料的進(jìn)料粒度序號(hào)物料名稱最大進(jìn)料粒度備注大型廠中型廠小型廠1石灰石80010006508003502粘土，砂頁巖4004002503熟料100100200300操作不正常時(shí)出現(xiàn)3