唐 山 学 院
毕 业 设 计
设计题目：日产5000吨新型干法水泥厂生料粉磨车间工艺设计
环境与化学工程系 系 别：_______________________班 级：_________________________10材料工程技术（2）班 姓 名：_________________________ 刘臻 指 导 教 师：_________________________
2013年6月6 日
日产5000吨熟料新型干法水泥厂生料粉磨
车间工艺设计
摘 要
本设计任务是设计日产熟料5000吨的水泥厂。设计过程经过厂址的选择、全厂的布局、窑的选型、物料的平衡计算、各个车间工艺设计及主机选型、物料的储存和预均化、生料粉磨车间设计。
生料采用预化库储存，新型干法水泥生产技术，原料和燃料均采用预均化，粉磨大部分采用立磨，烧成采用预分解窑并考虑了余热发电，出厂以散装为主，袋装为辅。
关键字：水泥 新型干法生产 生料粉磨
Nissan 5000 tons of clinker NSP cement raw meal grinding workshop process
design
Pick to
This design task is to design nissan 5000 tons of cement clinker. Design process by selecting the site of factory, factory layout, kiln type selection, material balance calculation, each workshop process design and host selection, material storage and homogenization, raw meal grinding workshop design.
Raw materials adopt advance library storage, NSP cement production technology, raw materials and fuel adopt advance homogenization, grinding, most of them adopt vertical mill with precalcining kiln firing and considering the waste heat power generation, the factory is given priority to with bulk, bagged is complementary.
Key words: cement NSP production raw meal grinding
目录
第一部分：总体设计 ................................................................................. 1
1 新型干法水泥生产的简述 .................................................................. 1
1.1新型干法水泥生产的特点 .......................................................... 1 1.2 新型干法水泥生产的发展 ......................................................... 2 2 配料方案的确定 .............................................................................. 4
2.1熟料率值的确定 ....................................................................... 4 2.2熟料热耗的确定 ....................................................................... 5 2.3矿渣、石膏加入量的确定 .......................................................... 5 3 物料平衡的计算 .............................................................................. 7
3.1 配料计算 ............................................................................... 7
3.1.1原料及燃料化学成分 ........................................................ 7 3.1.2煤灰掺入量的确定 ........................................................... 8 3.1.3计算干燥原料的配合比 ..................................................... 8 3.1.4 计算湿物料的配合比 ....................................................... 9 3.2 物料平衡 ............................................................................... 9
3.2.1工厂生产能力 ................................................................. 9 3.2.2原料消耗定额 ............................................................... 10 4.1全厂工艺流程的确定 .............................................................. 12
4.1.1物料的预均化的确定 ...................................................... 12 4.1.2物料破碎 ...................................................................... 12 4.1.3生料的制备系统 ............................................................ 13 4.1.4生料粉均化系统 ............................................................ 15 4.1.5 熟料烧成系统的确定 ..................................................... 15 4.1.6包装与散装系统 ............................................................ 17 4.2全厂主机设备的选型 .............................................................. 17
4.2.1各种主机小时产量（周平衡法） ...................................... 17
4.2.2主机平衡表................................................................... 23 4.2.3全厂堆场及储库计算 ...................................................... 23 4.3全厂工艺流程方框图 .............................................................. 32 4.4全厂的质量控制点及控制指标 .................................................. 34 4.5全厂总平面布置图的设计 ........................................................ 35
第二部分：生料粉磨车间设计................................................................... 38
1 车间工艺流程的确定 ...................................................................... 38
1.1 生料粉磨车间流程的确定 ....................................................... 38 1.2流程选择 .............................................................................. 39
1.2.1配料系统的确定 ............................................................ 39 1.2.2配料设备的确定 ............................................................ 40 1.3 喂料设备的选型 .................................................................... 40 1.4 磨机系统 ............................................................................. 41 1.5 输送设备 ............................................................................. 41 1.6通风和收尘 ........................................................................... 43 1.7车间安全设施的设计 .............................................................. 43 2提高生料粉磨系统产质量的措施 ....................................................... 44 结论 ..................................................................................................... 45 谢辞 ..................................................................................................... 46 结束语 .................................................................................................. 47 参考文献 ............................................................................................... 48
第一部分：总体设计
1 新型干法水泥生产的简述
1.1新型干法水泥生产的特点
新型干法水泥生产的特点主要表现在以下及反面 一 生料制备过程现代化
生料制备全过程广泛采用现代均化技术，使矿山的开采，原料的预均化、原料配料及粉磨、生料均化四个关键环节，相互衔接，形成生料制备全过程均化控制保证体系，迎合窑外分解技术，以及生产大型化对生料品质的严格要求。 二 设备高效
悬浮预热、预分解窑技术从根本上改变了物料预热、分解过程的传热状态，传热、传质迅速，大同度提高了热效率和生产效率。操作基本自动化，单位容积产量达 110 ～270kg /m2，劳动生产率可高达 1000 ～ 4000t/ 年·人。 三 装备的大型化
装备大型化,单机生产能力大，使水泥工业集约化方向发展。随着工业的发展和技术的进步，水泥生产装备逐步地大型化，从日产1000、2000、2500、3000、4000、5000、6000到10000t/d，单机产量大幅度提高，这样不仅减化了生产流程，减少了占地面积，也更便于管理和实现自动化，有利于降低生产成本和提高劳动生产率。 四 环保 低耗
采用高效多功能挤压粉磨、新型粉体输送装置大大节约了粉磨和输送能耗；悬
浮预热及预分解技术改变传统回转窑内物料堆积态的预热和分解方法，熟料的煅烧所需要的能耗下降。总体来说：熟料热耗低，烧成热耗可降到 3000kJ/kg 以下，水泥单位电耗降低到了90 ～110kWh/t以下。灰石资源；悬浮、预分解技术及新型多通道燃烧器的应用，有利于低质燃料及再生燃料的利用，同时可降低系统废气排放量、排放温度和还原窑气中产生的 NOx 含量，减少了对环境的污由于“均化链”技术的采用，可以有效地利用在传统开采方式下必须丢弃的石染。为“清洁生产”和广泛利用废渣、废料、再生燃料及降解有害危险废弃物创造了有利条件。 五 生产控制自动化
新型干法水泥的生产过程环节多、连续性强，许多工序都是联合操作、相互影
响、相互制约。因此，生产过程就要求具有高度的稳定性，设备运转的可靠性和调节控制的及时性，这些要求都是不能靠人工操作达到的。对生产过程的自动控制具有反映灵敏、控制及时、调整精确等特点，是保证现代化连续性生产安全稳定运行所必不可少的工具，生产得规模越大，连续性越强，于生产稳定性的要求越高，实现生产自动化的必要性也越明显。
六 采用新型耐热、耐磨、耐火材料
新型干法水泥生产的另一个特点是不断改进设备运转周期，减少设备故障和维修时间，保证系统实现高效率、无事故、持续稳定地安全运转。新型干法水泥生产是以悬浮预热器和窑外分解技术为核心，把现代科学技术如原料预均化、生料均化、烘干粉磨、耐磨、耐火材料以及计算机、自控技术等等，广泛应用于水泥生产的全过程，使水泥生产具有高效、优质、低耗、符合环保要求及大型化、自动化等特征的现代水泥生产方法。
1.2 新型干法水泥生产的发展
新型干法水泥生产技术是20世纪50年代发展起来，到目前为止，日本、德国等发达国家，以悬浮预热和预分解为核心的新型干法水泥熟料生产设备率占95%，我国第一套悬浮预热和预分解窑1976年投产。该技术优点：传热迅速，热效率高，单位容积较湿法水泥产量大，热耗低。发展阶段：第一阶段，20世纪50年代-70年代初，是悬浮预热技术诞生和发展阶段。第二阶段，20世纪70年代初期，是预分解技术诞生和发展阶段。
近年来，代表最新水泥生产技术水平的新型干法水泥生产技术和装备，具有单位容积大、热利用率好、电耗低、污染小、生产效率高、产品质量稳定、规模经济效益好等特点，使工厂在生产规模和技术装备大型化、生产工艺节能化、操作管理自动化、环境保护生态化等方面取得了很大的进步。
一 新型干法技术的发展，使水泥生产装备的单机能力和性能的可靠性大大提高，而设备的大型化又是实现先进工艺技术的手段和途径。目前世界上已有日产10000~12000t的水泥熟料生产线和600t/h以上的生料磨，大型的现代化水泥生产线和生产企业，大大提高了水泥生产效率，降低了生产成本。
二 高效低压损预热器，理想流场的预分解炉，超短窑应用，三通道燃烧器，可控流第三代篦冷机，中低温余热发电，无烟煤资源利用，立磨、辊压机、辊筒磨终粉系统代替传统球磨，高效选粉机使用，机械输送取代气力输送，变频调速代替风门开度等等，在水泥工业生产中推广与应用。进入90年代以来，立磨及辊压机技术得到进一步发展
三 计算机控制技术、高速通讯技术、图形动态显示技术的飞速发展，为生产过程实现自动化操作管理提供了方便；DCS集散控制技术，QCS生料质量管理控制系统，回转窑模糊逻辑控制系统，磨机负荷控制系统，窑筒体温度检测系统等得到广泛应用。劳动定员大大地减少。
使用磨前在线元素分析仪质量控制系统有望采用简易预均化堆场，取代昂贵的原料预均化堆场，降低预均化设施投资。由于在线分析仪能实时、连续、在线在磨前进行物料成分的分析和控制，使出磨生料成分均匀性得到提高，使生料储存库取代生料均化库成为可能。
四 对水泥工业生产中产生的粉尘和有害气体的排放标准要求将更加严格，粉尘收集设备的效率可达到99.9%以上，排放量小于0.01%；而有害气体的排放标准在发展中国家要求小于100mg/Bm3，在发达国家已达到了50mg/Bm3。
20世纪80年代初，我国开始引进国外先进技术装备。1984年4月，河北省冀东建成投产第一条日产4000吨新型干法水泥生产线，开创了新型干法水泥发展的先河。20世纪90年代，我国对引进的日产2000吨、3200吨、4000吨、7200吨不断地消化吸收，优化设计，使其逐步实现了国产化。到2000年末国产化率达到85%～90%，其中日产2000～2500吨的技术装备国产化率达到100%，这就为我国新型干法水泥生产线建设朝着低投资、国产化和大型化方向发展奠定了可靠的技术和装备基础。
21世纪在“结构调整为主线”、“以科技进步为动力”、“以经济效益为中心”的产业方针政策推动下，我国新型干法水泥工业开始朝着“科技含量高、资源消耗低、经济效益”的新型工业化道路的方向迈进。安徽海螺水泥率先加快调整的步伐，闯出了一条低投资、国产化的道路。他们计划五年之内建设22条生产线，跻身世界水泥10强之列。海螺集团的发展也促进了其他大型水泥集团的快速发展。2003年全国新型干法水泥产量折合P.O42.5级水泥约9460万吨，约占全国水泥产量的13.22%，比2000年高6.25的百分点。
新世纪以来，2004年是水泥新型干法发展历程的第一个高峰，当年投产新型干法生产线166条，新增熟料生产能力1.43亿吨。2008年全国新投产新型干法生产线132条，新增熟料生产能力1.61亿吨，由于大吨位水泥窑数量增加，新增能力为历年之最［2］。
虽然我国的新型干法水泥生产技术已达到国际较先进水平,但就整体上来看,还是存在很大的差距。要想使这一技术取得更大的进步,赶超发达国家的先进水平,就必须做到在努力提高新型干法生产的水泥所占的比例的同时,继续加强技术研发和信息化建设,鼓励企业自主创新,引进新技术,做好人才培养,不断推行优化设计。
2 配料方案的确定
2.1熟料率值的确定
水泥熟料是一种多矿物集合体，而这些矿物是由四种主要氧化物化合而成。因此，在生产控制过程中，不仅要控制熟料氧化物的含量，而且还应控制各氧化物之间的比例，即率值。这样，便可以方便的表示化学成分和矿物之间的关系，明确的表示出对水泥熟料的性能和煅烧的影响。因此在生产中，常用率值作为生产控制的一种指标。
目前我国采用的是石灰饱和系数KH、硅率SM和铝率IM三个率值。
KHCaO1.65Al2O30.35Fe2O3
2.8SiO2石灰饱和系数KH值是熟料中全部氧化硅生成硅酸钙（硅酸二钙和硅酸三钙）所需的氧化钙含量与全部氧化硅生成硅酸三钙所需氧化钙最大含量的比值，也表示熟料中氧化硅被氧化钙饱和形成硅酸三钙的程度。当石灰饱和系数等于1.0时，此时形成的矿物组成是C3S、C3A、C4AF，无C2S生成；当石灰饱和系数等于0.667时，形成的矿物组成为C2S、C3A和C4AF，无C3S生成。为使熟料顺利的形成，不致因过多游离石灰而影响熟料质量，通常在工厂条件下，石灰饱和系数控制在0.82~0.94之间。
硅率是表示熟料中氧化硅含量与氧化铝、氧化铁之和的质量比，也表示熟料中硅酸盐矿物与溶剂矿物的比例。硅率和氧化物之间关系的数学式是：
SMSiO2
Al2O3Fe2O3硅率会随着硅酸盐矿物与溶剂矿物之比的大小而增（减）。如果熟料中硅率过高，在煅烧时液相量会显著减少，熟料煅烧困难；特别是当氧化钙含量低硅酸二钙含量多时，熟料易于粉化。硅率过低，则会导致熟料中硅酸盐矿物太少而影响水泥强度，且由于液相过多，容易出现结大块、结炉瘤、结圈等现象，影响窑的操作。
铝率表示的是熟料中氧化铝和氧化铁含量的质量比，也表示熟料溶剂矿物中铝酸三钙和氯酸四钙的比值。铝率的表达式是：
IMAl2O3 Fe2O3铝率的高低，在一定程度上反映了水泥煅烧过程中高温液相的黏度。铝率高，熟料中铝酸三钙多，相应的铁铝酸四钙就较少，液相黏度大，物料就难烧；铝率过低，虽然液相黏度小了，液相中质点易于扩散，对硅酸三钙的形成有利，但烧结的
范围变窄了，窑内易结大块，不利于窑的操作。
确定KH=0.80～0.88，SM=1.9～2.3，IM=1.0～1.4
2.2熟料热耗的确定
水泥厂中影响熟料热耗的因素很多，国内系统热耗较高的主要原因是：结皮堵塞现象严重，还有设备故障比较频繁，从而导致窑的运转率不高。而国外水泥厂家通过采用低阻高效的多级预热系统，以及新型篦式冷却机和多通道喷煤管等先进工艺，降低了水泥生产的熟料热耗。
以上两个表可以看出，熟料烧成过程所消耗的烧成热耗与煅烧全过程有关，除涉及到原料、燃料性质和回转窑（包括分解窑）外、还与废气回收装置有关（各类预热器和余热锅炉、余热烘干等）和熟料余热回收装置（各类冷却机）等有关。结合《水泥厂设计概论》的相关要求后，综合考虑确定热耗为3100kJ/kg。
根据《新型干法水泥厂工艺设计手册》，见表2-1及表2-2
表 2-1 国内部分预分解窑的规格和特性
厂名 冀东水泥厂 宁国水泥厂
设计能力 （t/d） 4000 4000
设计热耗 （kJ/kg熟
料） 3308 3429
回转窑规格（m） φ4.7×74 φ4.7×75
分解炉型式
分解炉规格（m）
NSF MFC
Φ8.2×11.6 Φ6×16.5
表 2-2 国内部分预分解窑的规格和特性 熟料烧成热耗
窑型
kJ/kg熟
料
Kg熟料
窑型
熟料烧成热耗 kJ/kg熟
料
Kg熟料
湿法长窑 干法长窑 5000～5900 4600～5000 1200～1400 1100～1200
旋风预热器窑 预分解窑
3300～3600 3100～3300 180～850 740～780
2.3矿渣、石膏加入量的确定
矿渣的作用：矿渣是一种具有潜在水硬活性的材料，已成为水泥工业活性混合
材的重要原料。具有扩大水泥品种，改进水泥性能，调节水泥标号，增加水泥产量，改善水泥安定性能等性能。
石膏的作用：一般水泥熟料磨成细粉后与水相遇会很快凝结，无法施工。掺加适量的石膏不仅可调节凝结时间，还能提高水泥的早期强度，降低干缩变形，改善耐蚀性，抗渗性，抗冻性等一系列性能。
混合材的活性较高时，可以适当增加混合材掺加量。熟料的标号越高，要求混合材含量就越多；反之则越少。水泥标号不同，强度的等级也不同，从而掺入的矿渣不同。水泥粉磨细度不同，比表面积不同，水泥的强度相应也有所差别，从而要求掺入的矿渣量也不同。根据国家标准GB175—2007，普通硅酸盐水泥掺加活性混合材不得超过15%，其中允许用不超过5%的窑灰或不超过10%的非活性混合材代替。综合考虑煤灰的加入和矿渣活性混合材等问题，确定矿渣的加入量为8%。
我国生产的普通水泥，其石膏掺量一般波动于SO3含量为1.5%～2.5%间。石膏中SO3含量为43.77%，由此算出石膏的掺量为3.4%～5.7%，本设计的石膏的加入量为5%。
3 物料平衡的计算
3.1 配料计算
3.1.1原料及燃料化学成分
1. 原料化学成分 原料 石灰石
Loss 39.58
SiO2 3.33
Al2O3 1.43
Fe2O3 0.69
CaO
MgO
SO3
W 2.00
51.30 1.21
粘 土 铁 粉 煤 灰 矿 渣 石 膏
5.43 2.45 14.94
66.36 15.41 36.12
2.72
7.11 54.03 3.90 1.25 0.14
2.34 0.72 2.66
2.72
1.43
10.00 8.00 6.00 20.00 2.00
65.92 21.47 38.58 3.48
7.62 0.25
43.46 6.08
34.88 0.76 43.77
2．燃料
煤的工业分析（%）
Fc.ar
V.ar
A.ar
Mar
Qnet.ar 22727(kJ/
46. 57
23.32
27.89
2.22
kg)
煤的元素分析（%）
Car
Har
Oar
Nar
Sar
Aar
Mar
合计 100.0
57.90
5.50
4.71
1.55
0.23
27.89
2.22
0
烧成用煤 烘干用煤
应用基水分 /%
7.46 5.46
应用基低位热值/ kJ/kg
22727 21468
3
生产损失：
名称
石膏
矿渣
生料
水泥
生产损失/％ 3 8 5 3
3.1.2煤灰掺入量的确定
参考表2-1及表2-2的数据并结合《水泥工艺厂设计概论》的相关要求，综合考虑后，确定本设计的熟料热耗q=3100kJ/kg熟料
根据公式求得：
qAYS310027.89100==3.80% GAYQ10022727100式中：GA——熟料中煤灰掺入量，%； q——单位熟料热耗，kJ/kg熟料；
y
A——煤的应用基灰分含量，%；
S——煤灰沉落率，%，对于立窑和有完善除尘设备的回转窑可取100%；
Qy——煤的应用基低位热值，kJ/kg干煤。
煤灰掺入量3.80%，则灼烧生料配合比为100%-3.80%=96.20%。
3.1.3计算干燥原料的配合比
设定干燥物料的配合比为：石灰石82.00%、粘土14.00%、铁粉4.00%，以此计算生料的化学成分，如表3-1所示。
表3-1 生料的化学成分
原料 石灰石 粘 土 铁 粉 生 料 灼烧生料
配合比 82.00 14.00 4.00 100
烧失量 32.46 0.76 0.10 33.32
氧化硅 2.73 9.29 1.44 13.46 20.19
氧化铝 1.17 2.16 0.10 3.43 5.14
氧化铁 0.57 1.00 2.16 3.73 5.59
氧化钙 42.07 0.33 0.02 42.42 63.62
水 1.64 1.40 0.32 3.36
煤灰掺入量3.80%，则灼烧生料配合比为96.20%。按此计算的熟料的化学成分，如表3-2所示。
表 3-2 熟料的化学成分
名 称 灼烧生料
配合比 96.20
氧化硅 19.42
氧化铝 4.94
氧化铁 5.38
氧化钙 61.20
煤 灰 熟 料
3.80 100
2.50 21.92
0.82 5.76
0.15 5.53
0.10 61.30
则熟料的率值计算如下：
KHCC1.65AC0.35FC61.301.655.760.355.530.81 2.821.922.8SCSMSC2.921.94
ACFC 5.765.53AC5.761.04 FC5.53IM计算的率值KH=0.81，SM=1.94,IM=1.04在设计的范围之内，所以配比合适
3.1.4 计算湿物料的配合比
原料的水分为：石灰石为2%，粘土为10%，铁粉为8%则湿原料质量配合比为：
82.00100%83.67%
100214.00100%15.56% 湿粘土=
100104.00100%4.35% 铁粉=
1008湿石灰石=
将上述质量比换算成百分比：
83.6780.78% 湿石灰石=
83.6715.564.3515.5615.02% 湿粘土=
83.6715.564.354.354.20% 铁粉=
83.6715.564.353.2 物料平衡
3.2.1工厂生产能力
窑的台数的计算：
本设计采用周平衡法计算，参照冀东水泥厂，选用φ4.7×74m的回转窑，台时产量为208.33 t/台·h，本设计标定产量为209t/台·h。
n式中 n——窑的台数；
Qd50000.99681 24Qh.124209 Qd ——要求的熟料日产量（t/d）
Qh,l——所选窑的标定台时产量[t/(台·h)]。 故本设计选用φ4.7×74m窑一台。 熟料周产量
Qw=168 Qh =168×209=35112 (t/周)
3.2.2原料消耗定额
（1）考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料理论消耗量：
100-s1003.80KT==1.44（t/t熟料）
100l10033.32式中 KT——干生料理论消耗量（t/t熟料）；
l——干生料的烧失量（%）；
s——煤灰掺入量，以熟料百分数表示（%）。 （2）考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料消耗定额：
K生100KT1001.44=1.52（t/t熟料）
100P生1005式中： K生——干生料消耗定额（t/t熟料）；
P生——生料的生产损失（%）。
（3）各种干原料消耗定额：
K原=K生x
式中： K原——各种干原料的消耗定额（t/t熟料）；
K生——干生料消耗定额（t/t熟料）； x——干生料中该原料的配合比（%）。
K石灰石=K生x石灰石=1.52×0.82=1.25（t/t熟料） K粘土=K生x粘土=1.52×0.14=0.21（t/t熟料） K铁粉=K生x铁粉=1.52×0.04=0.06（t/t熟料） (4) 干石膏消耗定额：
Kd=
1005100d0.06（kg/kg熟料）
(100de)(100Pd)(10058)(1003)式中： Kd——干石膏的消耗定额（kg/kg熟料）；
Pd——石膏的生产损失（%）。
(5)干矿渣消耗定额：
Ke=
1008100e0.10（kg/kg熟料）
(100de)(100Pe)(10058)(1008)式中： Ke——干矿渣的消耗定额（kg/kg熟料）；
Pe——矿渣的生产损失（%）。
(6)烧成用干煤消耗定额：
gy QDw=(QDw+25Wy)
100
100Wy =(22727+25×7.46) × =24760.64kJ/kg干煤
Kf1=
qQgDW100
1007.46×
3100100100==0.13（kg/kg熟料）
.64(1003)100Pf24760式中： Kf1——烧成用干煤消耗定额（kg/kg熟料）；
q——熟料烧成热耗（kg/kg熟料）；
gQDW——干煤低位热值（kg/kg熟料）； Pf——煤的生产损失（%），一般取3%；
yQDw——煤的应用基低位发热量（kg/kg熟料）；
W——煤的水分。
(7)湿物料消耗定额：
K湿=
y100K干1001.52 ==1.58（t/t熟料）
100-W01003.36式中： W0——物料天然含水量（%）；
1001.25 K湿石灰石==1.28（t/t熟料）
10021000.21 K湿粘土==0.23 （t/t熟料）
100101000.06 K铁粉==0.07（t/t熟料）
10081000.06 K湿d==0.06（t/t熟料）
10021000.10 K湿e==0.13（t/t熟料）
100201000.13 K f1湿煤==0.14（t/t熟料）
1007.46
K 生料=
(8)物料平衡表
1001.52=1.58（t/t熟料）
1003.36表3-3 物料平衡表 消耗定额t/t熟 料 干料 含天然水分料 石灰石 粘土 铁粉 生料 熟料 无水石膏 矿渣 水泥 烧成用煤 1.25 0.21 0.06 1.52 — 0.06 0.10 — 0.13 1.28 0.23 0.07 1.58 — 0.06 0.13 — 0.14 小时 261.25 43.89 12.54 317.68 209.00 12.54 20.96 228.22 27.17 干料 日 6270.00 1053.36 300.96 7624.32 5016.00 300.96 501.6 5477.24 652.05 周 43890.00 7373.52 2106.72 53370.24 35112.00 2106.72 小时 267.52 48.07 14.63 330.22 — 12.54 物料平衡表(t) 含天然水分料 日 6420.48 1153.68 351.12 7925.28 — 300.96 652.05 — 702.24 周 44943.36 8075.76 2457.84 55476.96 — 2106.72 4564.56 — 4915.68 3511.2 27.17 38340.69 4564.56 — 29.26
4.1全厂工艺流程的确定
4.1.1物料的预均化的确定
水泥生料化学成分的均齐性，不仅影响熟料的质量，而且对窑的产量、热耗、运转周期及窑的耐火材料消耗等都有较大的影响。这些影响对大型干法回转窑尤其敏感。由于水泥生料是以天然矿物做原料配置而成，随着矿山开采及开采地段的不同，原料成分波动在所难免。另一方面，由于水泥厂规模趋向大型化以及水泥其它工业发展，对石灰石的需求量日益增长，从而是石灰石高品位的原料不能满足生产的需求，势必要采用高低品位矿石搭配或由数个矿山的矿石搭配的方法，以充分利用矿山资源。因此生产中对原料、生料采用有效的均化措施，以满足生料化学成分均齐性的要求。现在大多数水泥厂尤其是新厂采用的是矩形预均化堆场，故本厂石灰石、煤采用的预均化堆场是矩形。
4.1.2物料破碎
石灰石破碎系统有以下几种形式：一段破碎系统，石灰石只经过一次破碎即达到入磨粒度要求的为一段破碎系统。二段破碎系统，对规模较大，石矿提供的块度也大，对选择一段破碎工艺有困难时，可用二段破碎工艺。
近十多年来，石灰石破碎流程和设备主要有下列几方面的发展：⑴破碎机设备移动化：发展移动式破碎机并设置在矿山，破碎机可随开采地段而推移，碎石用胶带输送机输送至工厂，为节省能源和提高劳动生产率创造了条件。⑵破碎设备大型化：大规格的破碎机，为提高破碎机的生产能力和放宽矿山开采块度创造了条件。⑶破碎流程单段化：发展高效能、大破碎比的破碎机，如反击锤式破碎机等，为实现单段破碎创造了条件。⑷破碎设备多功能化：某些国家发展破碎兼烘干的流程，使物料的破碎和烘干结合起来，为解决粘湿物料的破碎创造了条件。
本设计石灰石破碎采用一段破碎系统，单转子反击破碎机，反击式破碎机结构简单，工作时无显著的不平衡振动，对物料进行选择性破碎，料块自击粉碎强烈，因此粉碎效率高，生产能力大，电耗低，磨损少，产品粒度均匀，综合考虑选择单转子反击式破碎机。
水泥厂使用的煤经常含有大块，最大块度可达200-300mm，煤的破碎多采用锤式破碎机，也可以采用反击式破碎机。石膏进厂的最大块度一般在300mm左右，石膏的破碎常用颚式破碎机。
4.1.3生料的制备系统
生料制备系统目前按设备分为立磨和球磨。
辊磨机又称立式磨。它适用于粉磨软质或中等硬度的物料，当磨机内通入热空
气时，物料同时得到烘干和粉磨。
与球磨机比较，球磨机是借助于介质对物料的冲击及磨剥作用而实现粉碎的。磨内介质与物料相遇的机会远少于介质本身相遇的机会，故绝大部分能量消耗于彼此的冲撞之中。因此在粉磨过程中，磨机消耗大量无用功，决定了其粉磨效率极低。
辊磨机的粉磨作用，是基于沉重的磨辊对物料层的滚压作用而实现的。对经过滚压的物料再次加以滚压时，可进一步实现相当有效的粉磨。辊磨机带有空气分级装置（即分离机），粉磨物料从磨盘边缘溢出，由于磨盘的惯性离心力和高速气流作用，使物料扬起进行初分级，粗粉返回磨盘再粉磨，这种连续循环的粉磨是很有效的，可得到所需的细度而不发生结块现象。同时，喂入物料在研磨室停留时间短，因而料床实际上不存在以磨细的物料，磨机没有多余负荷以及结块形成的威胁。 立磨的优点: （1）电耗低
辊磨机采用滚压料层的方式粉磨物料，同时本身带有选粉装置，能及时排除细粉，避免了过粉碎现象，因而粉磨效率高，节能效果非常显著。 （2）烘干能力大
辊磨机采用气体作为烘干和输送物料的介质，因此特别适于烘干兼粉磨作业。可充分利用预热器和煅烧窑排出得低温废气。 （3）入磨粒度较大
辊磨机的入磨粒度可达磨辊直径的5%左右，一般在50-150mm之间。相对的可省去二级破碎设备。
（4）产品粒度均齐，调整产品细度和成分容易，便于自动控制
由于辊磨机粉磨与选粉均在同一机壳内进行，产品粒度均齐。而且，调节分离器转子转速或导风叶开度，能够很快得到需要的产品细度，对生产不同细度的产品很有利。物料在磨内停留时间很短，易于自动控制配料和调整产品的化学成分，从粉磨一种物料到粉磨另一种物料，仅需几分钟即可实现。 （5）工艺流程简单，占地面积小
在辊磨机内可完成粉磨、烘干、分级和输送等多项作业，不需要外加提升机、选粉机和烘干机等设备。所以工艺流程简单、布局紧凑，需要的建筑面积小，基建投资低。
（6）噪音低，扬尘少，操作维修方便
辊磨机在结构上能防止磨盘和磨辊接触，故与运转平稳，震动小，噪音小。辊磨机采用整体密封，漏风小。由于系统简单，扬尘点少，而且一般采用负压操作，环境清洁。
（7）辊磨机的磨损件少，主要是辊子衬套和磨盘衬套，更换方便，仅数小时即可完毕。
本设计采用立磨外循环系统。采用外循环立磨可以保证磨内有足够得物料，形成符合要求得料层厚度，从而保护立磨墨辊，提高立磨得使用寿命。
水泥粉磨工艺流程总的来说可以分为开路流程和闭路流程两种，其中闭路系统又可分为多种不同的子类。在水泥粉磨中，开路系统主要应用在管磨机上，广泛使用高细管磨机。由于开路系统中往往过分磨现象严重，且水泥温度超标的问题，因而从节能的角度考虑，闭路系统受到推崇。在目前的流程组合上，总的来说，人们一方面希望得到简单的工艺流程，但是由于简单的流程又不能最大可能地降低单位成本和提高产品质量，因而人们往往不得不在简化流程和提高效益中寻求最佳的平衡。这也形成了目前粉磨系统发展的两个方面：一是寻求单一的粉磨设备以尽可能地简化流程，节省投资，并在此基础上降低粉磨能耗，如各类高细磨的开发以及发展立磨、辊压机终粉磨系统；二是在现有的粉磨设备的基础上开发出能够尽可能降低粉磨能耗的粉磨流程，如各种预粉磨、联合粉磨系统。本设计采用φ4.5×15.11m球磨机，水泥粉磨系统示意图见图4-1。
图4-1水泥粉磨系统示意图
4.1.4生料粉均化系统
在水泥生产过程中，均化是保证物料成分均齐、稳定，达到配料方案的要求，进而保证产品质量的重要手段。因此，生料的均化在水泥生产的全过程中是很重要的。随着工程对水泥质量和强度提出了较高的要求，一系列物料均化技术的出现，大宗物料的成分均齐和稳定成为可能，水泥生产工艺线的大型化才有了强化的物料
处理技术支撑，现代干法水泥生产技术亦得到了快速发展。因此，均化工艺是现代水泥生产工艺过程中必不可少的技术环节。
生料的均化有间歇均化系统和连续均化系统。连续均化系统具有流程简单、操作管理方便和便于自动控制等优点；而间歇均化系统的均化效果则较好。选择何种均化系统主要取决于出磨生料成分的波动情况、工厂的规模、自动控制的水平及对入窑生料质量的要求，并综合考虑生料制备系统其他均化环节的合理匹配。生料磨出料均化周期是生料均化系统选择的重要依据之一。一般来说，当出磨生料成分波动不大，特别是设有预均化堆场的工厂，计测和控制水平较高时，磨机出料均化周期较短，则可采用连续均化系统。当出磨生料成分波动较大，计测和控制水平不高时，磨机出料均化周期较长，则采用间歇均化系统［10］。
本设计生料均化系统采用连续均化系统。
4.1.5 熟料烧成系统的确定
目前水泥烧成设备主要有回转窑和立窑两大类，立窑为干法生产，回转窑则按其生料制备方法又分为湿法生产与干法生产两种。湿法窑有湿法长窑及带料浆蒸发机窑；干法窑有中空干法长窑及立波尔窑、带预热锅炉发电窑、旋风预热窑、立筒预热窑及预分解窑等短窑。从世界水泥工业发展趋势看，干法中空窑和湿法长窑由于单机产量低、热耗高；立波尔窑及料浆蒸发机窑则有本身结构复杂，操作维修要求高，扬尘大等缺点，其单机产量虽较高，而熟料质量却不如湿法窑；余热锅炉发电窑则由于窑的生产和发电机组的运行相互牵制，有时会形成恶性循环，因而使这些窑型在世界水泥工业中所占的比重日益减少。更由于世界性的能源日趋紧张，代之而起的是新型干法悬浮预热器窑和预分解窑。我国近年来已明确优先发展新型干法窑生产，除个别特殊情况可选用湿法窑外，新建大型厂多采用悬浮预热窑及预分解窑，而小型厂则可采用立筒预热器窑及机械化立窑，不允许再建设没有余热利用装置的中空干法窑。现有的湿法长窑及其它类型的老式干法窑，在条件具备时亦将陆续改造为新型干法窑。
熟料烧成系统是水泥生产过程的中心环节，也是消耗大量燃料的工序。它包括窑、预热器、冷却机、喂料系统以及其它附属设备等。因此，选择烧成系统应该综合考虑原料燃料情况、产品质量要求、工厂规模、建厂的具体条件以及不同的烧成系统的特点。因此，综合考虑，本次设计采用预分解窑，预分解技术的特点是在预热器和窑之间增设分解炉，在分解炉中加入占总用量50～60%的燃料，使燃料燃烧的过程与生料的预热和分解过程，在悬浮状态或沸腾状态下迅速地进行，入窑的生料分解率可达90%左右，因此窑的热负荷大为减轻，而产量却成倍增长。熟料烧成系统示意图见图4-3。
图4-3熟料烧成系统示意图
4.1.6包装与散装系统
水泥库的圆库型式较多，主要区别在于库低的形状不同。水泥厂采用圆库储存物料时，圆库的直径规格不宜太多，采用库群布置时，库的高度和直径尽可能的统一。
水泥发运系统包括水泥散装系统和水泥包装系统。水泥散装是水泥供应和运输方面的重大改革，是发展水泥生产、厉行增产节约的重大措施，也是水泥发运系统的发展方向。在选择水泥发运系统时，应尽量考虑采用水泥散装。
目前水泥包装机可分为两大类，一类是固定式包装机，另一类是回转式包装机。我国国定式包装机有单嘴、二嘴、四嘴。其包装能力分别为15～20、30、60t/h。这类包装机劳动条件差，粉尘浓度大，包装能力低，主要用于小型水泥厂及一些老的中型水泥厂。我国回转式包装机有6、10、14嘴等数种，其包装能力分别为40～53、85、96t/h。本设计选择回转式包装机。
4.2全厂主机设备的选型
4.2.1各种主机小时产量（周平衡法）
表4-1 水泥厂主机设备工作制度表
主机名称 石灰石破碎机 生料磨闭路 生料磨开路
窑 煤磨 水泥磨闭路 水泥磨开路
年利用率 0.2～0.24 0.4～0.48 <0.78 <0.80 <0.85 0.65～0.75 <0.82 <0.85 0.20～0.24 0.40～0.48 0.23～0.28 0.46～0.56
表4-2水泥厂主机每周运转小时数
主机名称
每日运转时间
每周运转时间
生产周期
生产班制
生产周制（日/周）
6 6 7 7 7 7 7 6 6 7 7
生产班制
每日一班，每班6～7小时 每日两班，每班6～7小时
每日一班，每班6～7小时 每日两班，每班6～7小时 每日一班，每班6～7小时 每日两班，每班6～7小时
包装机
石灰石破碎机 生料磨 窑 煤磨 水泥磨 回转烘干机
（h/日） 6～7 12～14 22 24 22 24 22 22 6～7
包装机
12～14 6～7 12～14
（h/周） （日/周） 36～42 72～84 154 168 154 168 154 154 36～42 72～84 42～49 84～98
6 6 7 7 6 6 7 7 7 7
每日一班，每班6～7小时 每日两班，每班6～7小时
每日一班，每班6～7小时 每日两班，每班6～7小时 每日一班，每班6～7小时 每日两班，每班6～7小时
Gw H44943.36 （1）石灰石破碎机： GH==624.21t/h
72要求主机小时产量公式:GH=
选用PF-1622 φ1600×2250mm反击式破碎机，台时产量为500～600t台h，标定产量为590t台h。 石灰石破碎机的台数：n式中：n——主机台数；
Gh——要求主机小时产量t/h；Gh =GH Gh,1——主机标定台时产量t/h。
Gh624.21=1.06 可适当增加工作时间 选一台 Gh,1590
石灰石破碎机的每周实际运转小时数：H0式中：H0——主机每周实际运转小时数；
H——预设主机的周运转小时数。 (2) 石膏（煤）破碎机
Gh624.21H=7277 nGh,11590石膏（煤）破碎选用XP-250×1200mm颚式破碎机，台时产量为40～85t台h，标定产量为80t台h。
石膏 GH= t/h 石膏破碎机的台数：n式中：n——主机台数；
Gh——要求主机小时产量t/h；Gh =GH Gh,1——主机标定台时产量t/h。 石膏破碎机的每周实际运转小时数：
Gh58.52=0.7 ，选一台 Gh,180H0Gh58.52×36=27h H=
nGh,1180式中：H0——主机每周实际运转小时数；
H——预设主机的周运转小时数。
煤 GH=
5091.24=70.71t/h 72煤破碎机的台数：n式中：n——主机台数；
Gh70.71=0.88 选一台 Gh,180Gh——要求主机小时产量t/h；Gh =GH Gh,1——主机标定台时产量t/h。 煤破碎机的每周实际运转小时数：H0式中：H0——主机每周实际运转小时数；
H——预设主机的周运转小时数。
根据计算可看出，煤和石膏用一台破碎机完全能满足要求，生产中只需合理分配时间即可。
Gh70.71H7264h nGh,1180
（3）矿渣磨机GH=
4564.56=29.64t/h 154选用LM35.2+S立磨，台时产量为32t台h，依据冀东水泥厂的实际情况，标定产量为30t台h。
矿渣磨机的台数：n式中：n——主机台数；
Gh——要求主机小时产量t/h；Gh =GH Gh,1——主机标定台时产量t/h。
n=选一台。
矿渣磨机的每周实际运转小时数：H0式中：H0——主机每周实际运转小时数；
H——预设主机的周运转小时数。
55476.96(4) 生料磨 GH= =360.24 t/h
154选用MLS4230立磨，台时产量为330t台h，标定产量为330t台h。
生料磨机的台数：n式中：n——主机台数；
Gh——要求主机小时产量t/h；Gh =GH Gh,1——主机标定台时产量t/h。 生料磨机的每周实际运转小时数：H0式中：H0——主机每周实际运转小时数；
H——预设主机的周运转小时数。
5091.24(5) 煤磨 GH =33.06t/h
154选用MPF2217立磨，台时产量为45t台h，标定产量为45t台h。
煤磨机的台数：nGh29.64==0.99 选一台 30Gh,1Gh29.64×154=154h H=
nGh,1130Gh360.24=1.09可适当增加工作时间，选一台 Gh,1330Gh360.24H=154169h nGh,113200Gh33.06=0.74 选一台 Gh,145式中：n——主机台数；
Gh——要求主机小时产量t/h；Gh =GH
Gh,1——主机标定台时产量t/h。
煤磨机的每周实际运转小时数：H0Gh33.06H=154114h nGh,1145式中：H0——主机每周实际运转小时数；
H——预设主机的周运转小时数。
34999.44(6) 回转窑 GH==208.33t/h
168选用φ4.7×74m，台时产量为208.33t台h，标定产量为209t台h。 回转窑的台数：nGh208.33==0.99 选一台 209Gh,1式中：n——主机台数；
Gh——要求主机小时产量t/h；Gh =GH Gh,1——主机标定台时产量t/h。 生料磨机的每周实际运转小时数H0Gh208.33H168168h： nGh,11209式中：H0——主机每周实际运转小时数；
H——预设主机的周运转小时数。
(7) 水泥磨
预设水泥磨的周运转小时数H：由上表选 H =154小时
35112.00要求的小时产量： GH= 228.00t/h
154选用φ4.5×15.11m球磨机，台时产量为110～120t台h，综合考虑本厂情况，标定产量为115t台h。
水泥磨的台数：nGh228.00=1.98 选两台 Gh,1115式中：n——主机台数；
Gh——要求主机小时产量t/h； Gh,1——主机标定台时产量t/h。 水泥磨的每周实际运转小时数：H0Gh228.00H=154153hnGh,12115
式中：H0——主机每周实际运转小时数；
H——预设主机的周运转小时数。 (8) 包装机
预设包装机的周运转小时数H：由上表选 H =84小时
3511220%要求的小时产量：GH==83.6t/h
84选用六嘴回转式包装机，台时产量为100～110t台h，综合考虑本厂情况，标定产量为100t台h。
包装机的台数：nGh83G=.60.84 选一台 h,1100式中：n——主机台数；
Gh——要求主机小时产量t/h； Gh,1——主机标定台时产量t/h。 包装机的每周实际运转小时数： 式中：H0——主机每周实际运转小时数；
H——预设主机的周运转小时数。
Hh0GnGH=83.611008473 h,1式中：H0——主机每周实际运转小时数；
H——预设主机的周运转小时数。
4.2.2主机平衡表
表4-2 主机平衡表
要求小
标定产量 生产能力
产量 台数 时产量
（t台h） （台） （th）
（t台h） （th）
实际
周运转小时数 （h）
主机 名称
型号规格
石灰石破碎机 石膏、煤破碎机
PF-1622
φ
500～600
1600×2250m
m XP-250×1200
mm
40～85 32 330 45 209
590 1 624.21
500～600
77
80 30 330 45 209 115 100
1 1 1 1 1 2 1
58.52 29.64 360.24 33.06 208.33 228 83.6
40～85 32 330 45 209 110～120 100～110
64 153 169 114 168 153 73
矿渣磨机 LM35.2+S立磨 生料磨 煤磨 回转窑 水泥磨 包装机
MLS4230立磨 MPF2217立磨 φ4.7×74m
φ4.5×15.11m 110～120 回转式6嘴
100～110
4.2.3全厂堆场及储库计算
1.储库的形式
水泥厂是连续的生产的工厂，为了避免由于外部运输的不均衡、设备之间生产能力的不平衡，或由于前后段生产工序的工作班制不同，以及由于其它原因造成物料供应的中断或物料滞留堆积堵塞，保证工厂生产连续均衡地进行和水泥均衡出厂，以及为了满足生产过程中质量控制和产品检验的需要，水泥厂必须设置各种储存设施来储存生产过程中的各种物料。一般来说储存方式主要有预均化堆场、露天堆场和圆库三种储存方式。
露天堆场是用于块、粒状物料储存、倒运的设施。采用露天堆场储存物料具有储存量大、投资省的特点。但是它的堆场面积利用率低，占地面积大；在输送过程中易产生扬尘，物料损失大；操作受气候影响。根据堆料设备的不同,分为矩形堆料和圆形堆料两种。
预均化堆场是原料通过用专门的取料机械从料堆以垂直堆料薄层依次切取薄料的方式取料，从而改善原料成分的波动，达到均化的目的。本设计采用较常用的人字形堆料法和耙式取料机。
圆库常用于小块状、粒状、粉状物料的储存，用圆库储存物料具有以下特点：储存库的有效利用率高，因而占地面积少；由于封闭，扬尘较易处理，劳动条件好；各车间布置灵活；可以进行遥控及适用范围广等。但圆库进出料环节多：散热效果差。对于含水较高或粘性大的块状、粒状物料，易于造成下料堵塞，一般不宜采用圆库储存。
水泥厂各种物料的最低储存期见表4-3
表4-3 水泥厂各种物料的最低储存期(d)
物料名称 石灰石 粘土 燃料 混合材料 铁粉
大、中型水泥厂 小型水泥厂
5
10 10 10 30
15 7 10 20 10
物料名称 石膏 生料粉 熟料 水泥
大、中型水泥厂
30
2 5 7
小型水泥厂
20 4 7 7
某物料的储存量所能满足工厂生产需要的天数，称为该物料的储存期。各种物料存期的确定，需要考虑到许多因素。物料储存期的长短应适当，过长则会增加建投资和经营费用，过短将影响生产。各种物料储存期的确定，需要考虑到许多因素，确定物料储存期长短的主要因素有：
（1）物料供应点离工厂生产需要的天数； （2）物料成分波动情况； （3）地区气候的影响程度； （4）均化工艺上的要求； （5）质量检验的要求。
本设计预设各种物料的储存周期见表4-4。
表4-4 本设计预设各种物料的储存期(d) 堆场 物料名称 石灰石 粘土 铁粉 生料 煤 熟料
2 2 2
10
露天堆场
预均化堆场
5 5 15
2
5
均化库
圆库 储存库 储存库 2 5 15
散装库
7 12 32 2 12 5 总储存期
矿渣 石膏 水泥
2 1
10 20 7
2
12 21 9
2. 原料预均化堆场的设计 (1) 石灰石预均化堆场
由物料平衡表中得到日消耗石灰石量G1=6420.48t/d, 预设石灰石的储存期5d，得石灰石储存量=6420.48×5=32102.4t
参考冀东水泥厂石灰石预均化堆场，棚式人字型350-400层，36mW×142.5 mL×12.6mH×2堆，单位料堆42600t。
需要料堆个数：32102.4/42600=0.75，考虑生产的连续性，选2堆。 石灰石预均化堆场的实际储存期：
=预均化堆场储量（=单个料堆储量×料堆个数）/日消耗某原料量 =42600×2/6420.48=13.27d (2) 粘土预均化堆场：
由物料平衡表中得到日消耗粘土量G1=1153.68t/d, 预设粘土的储存期5d，得粘土储存量=1153.68×5=5768.4.4t
参考冀东水泥厂粘土预均化堆场，采用室内式人字型，10000t，料堆规格（单位：m）宽×长×高为：24.2mW×23.5mL×9.14mH(7143m3)×1座，10000t×1堆。
需要料堆个数：5768.4/10000=0.58，选1堆。 粘土预均化堆场的实际储存期：
=预均化堆场储量=10000/1153.68=8.67d (3) 煤预均化堆场：
由物料平衡表中得到日消耗煤粉量G1=727.32t/d, 预设煤粉的储存期10d，煤储存量=727.32×10=7273.2t
参考冀东水泥厂矿渣预均化堆场，采用棚式10000t×1座，料堆规格（单位：m）宽×长×高为：30mW×88.5 mL×10.5mH×2堆
需要料堆个数：7273.2/10000=0.73，考虑生产的连续性，选2堆。 煤预均化堆场的实际储存期：
=预均化堆场储量（=单个料堆储量×料堆个数）/日消耗某原料量 =10000×2/727.32=27.5d (4) 铁粉预均化堆场：
由物料平衡表中得到日消耗铁屑量G1=351.12t/d, 预设铁屑的储存期15d，得铁粉储存量=
351.12×15=5266.8t
参考冀东水泥厂铁粉预均化堆场，采用室内式人字型，5000t，料堆规格（单位：m）宽×长×高为：23.87mW×12.5mL×10.8mH(3300m3)×1座
需要料堆个数：5266.8/5000=1.05，选1堆。 铁粉预均化堆场的实际储存期：
=预均化堆场储量（=单个料堆储量×料堆个数）/日消耗某原料量 =5000 /351.12=28.48d 3. 原料露天堆场的设计 露天堆场的设计
图4.5 料堆体积计算图
LQH2ctg(B4Hctg)3H(BHctg)公式适用条件：L和B≥2Hctga
式中： L——某种物料料堆的底边长度，m； Q——该物料在露天堆场的储存量，t；
H——料堆高度，m； B——料堆底边宽度，m； γ——该物料的堆积密度，t/m3； α——该物料的休止角，度。
如采用推土机堆料的露天堆场，料堆高度H为6～7米，选H=6米。 (1)粘土露天堆场
由物料平衡表中得到日消耗粘土量为：G1=1153.68t/d， 预设粘土的储存期2d，得粘土在露天堆场的储存量：G2=1153.68×2=2307.36t。
γ粘土=2.0，α粘土=25°
根据厂区面积、总平面图布置，确定料堆底边宽度B=12.5，则料堆的底边长
QH2ctg(BL4Hctg)3H(BHctg)42037.362.036ctg25(12.56ctg25)362.0(12.56ctg25)17.14m
QLH(BHctg)H2ctg(B4Hctg)3417.1462(12.56ctg25)236ctg25(12.56ctg25)3 2053.21t粘土堆场的实际储存期：2053.21/1153.68=1.78d (2)铁粉露天堆场
由物料平衡表中得到日消耗铁粉量为：G1=351.12t/d，预设铁粉的储存期2d，得铁粉在露天堆场的储存量：G2=351.12×2=702.24t。
γ铁粉=1.5，α铁粉=35°
根据厂区面积、总平面图布置，确定料堆底边宽度B=10，则料堆的底边长：
QLH(BHctg)H2ctg(B4Hctg)3415.1261.5(106ctg35)1.536ctg35(106ctg35)3350.43t4QH2ctg(BHctg)3LH(BHctg)4702.241.536ctg35(106ctg35)361.5(106ctg35)15.12m 则：
铁粉堆场的实际储存期：350.43/351.12=1d。 (3)煤露天堆场
由物料平衡表中得到日消耗煤量为：G2=727.32t/d，预设煤的储存期2d，得
煤在露天堆场的储存量：Q=727.32×2=1654.64t。
γ煤=0.9，α煤=27°
根据厂区面积、总平面图布置，确定料堆底边宽度B=12.5，则料堆的底边长：
4QH2ctg(BHctg)3LH(BHctg)41655.280.936ctg27(12.56ctg27)361.5(12.56ctg27)24.0 则：
4QLH(BHctg)H2ctg(BHctg)3424.061.5(12.56ctg27)1.536ctg27(12.56ctg27)31646.53t煤堆场的实际储存期：1646. 53/ 727.32=2.26d (4)矿渣露天堆场
由物料平衡表中得到矿渣日消耗量为: G1=501.6t/d, 预设硫酸渣的储存期2d，得硫酸渣在露天堆场的储存量：G2=501.6×2=1003.2t。
γ硫酸渣=0.65，α硫酸渣=39°
根据厂区面积、总平面图布置，确定料堆底边宽度B=15，则料堆的底边长： 则：
QH2ctg(BL4Hctg)3H(BHctg)41003.20.6536ctg39(156ctg39)361.5(106ctg35)15.23m
矿渣堆场的实际储存期：1700.63/1605.12=1.1d (5)石膏露天堆场
由物料平衡表中得到日消耗石膏量为:G2=300.96t/d, 预设石膏的储存期30d，得石膏在露天堆场的储存量：Q=300.96×30=10530t。
γ石膏=1.4，α石膏=39°
根据厂区面积、总平面图布置，确定料堆底边宽度B=30，则料堆的底边长度：
QLH(BHctg)H2ctg(B4Hctg)3415.2360.65(156ctg39)0.6536ctg39(156ctg39)31700.63t则：
石膏堆场的实际储存期：10531.87/351=30.01d
4QLH(BHctg)H2ctg(BHctg)3462.161.4(306ctg39)1.436ctg39(306ctg39)310531.87t4QH2ctg(BHctg)3LH(BHctg)4105301.436ctg39(306ctg39)361.4(306ctg39)62.1m4. 圆库的设计 (1) 石灰石库
由物料平衡表中得到日消耗石灰石量6420.48 t/d， 预设石灰石的储存期2d，得要求石灰石库的储存量：G2=6420.48×2=12840.96t
参考冀东水泥厂石灰石库形式，底部带减压仓的圆库，φ18×43m，单个储量10000 t，需要厂石灰石库个数：12840.96/10000=1.3个。考虑工厂的实际情况，选2个。
石灰石库实际储存期：10000×2/6420.48=3.1d (2) 粘土库
由物料平衡表中得到日消耗粘土量G1=1505t/d, 预设粘土的储存期5d，得需要储存粘土量：G
2
=1505×5=7525t。
参考冀东水泥厂粘土库形式，底部带减压仓的圆库，φ18×43m，单个储量
10000 t，需要厂粘土库个数：7525/10000=0.75个。考虑生产的连续性，选1个。
粘土库实际储存期：10000×1/1505=6.6d (3) 铁屑库
由物料平衡表中得到日消耗铁屑量G1=351.12t/d, 预设铁屑的储存期15d，得需要储存铁屑量：G2=351.12×15=5266.8t。
参考冀东水泥厂铁屑均化库形式，底部带减压仓的圆库，φ18×43m，单个储量10000 t，需要厂铁屑均化库个数：5266.8/10000=0.5个,选1个。
铁屑均化库实际储存期：10000×1/351.12=28.5d (4) 生料均化库
由物料平衡表中得到日产生料7925.28 t/d， 预设生料的储存期2d，得要求生料库的储存量：Q=7925.28×2=15850.56t。
参考冀东水泥厂生料库形式，底部带减压仓的圆库，φ18×43m，单个储量10000 t，需要厂生料库个数：15850.56/10000=1.59个。选2个。
生料库实际储存期：10000×2/7925.28=2.5d (5) 熟料库
由物料平衡表中得到日产熟料5000 t/d， 预设水泥的储存期5d，得要求熟料库的储存量：Q=5000×5=25000t。
参考冀东水泥厂熟料库形式，锥顶圆库，φ60×30m，单个储量112000 t，需要厂熟料库个数：25000/112000=0.2个,选1个。
熟料库实际储存期：112000×1/5000=22.4d (6) 石膏库
由物料平衡表中得到日消耗石膏量G1 =300.96t/d, 预设石膏的储存期20d，得石膏的储存量：Q=300.96×20=6019.2t。
参考冀东水泥厂石膏库形式，底部带减压仓的圆库，φ18×43m，单个储量10000 t，需要厂石膏库个数：6019.2/10000=0.6个,选1个。
石膏库实际储存期：10000×1/300.96=33.23d (7) 矿渣库
由物料平衡表中得到日消耗矿渣量G1=652.05t/d, 预设铁屑硫酸渣的储存期10d，得需要储存硫酸渣量：G2=652.05×10=6520.5t
参考冀东水泥厂矿渣库形式，底部带减压仓的圆库，φ18×43m，单个储量 10000 t，需要厂矿渣库个数：6520.5/10000=0.65个。选1个。
矿渣库实际储存期：10000×1/652.05=15.34d
(8) 水泥库
由物料平衡表中得到日产水泥5016.00t/d， 预设水泥的储存期7d，得要求水泥库的储存量：Q=5016.00×7=35112.00t。
参考冀东水泥厂水泥库形式，底部带减压仓的圆库φ18×43m，单个储量 10000 t，需要厂水泥库个数：35112.00/10000=3..51个，综合考虑生产其他品种的水泥以及生产出的不合格品的储存问题，选择水泥库的个数为6个。
水泥库实际储存期：10000×6/5016.00=12.0d
5. 储库一览表
表4-5 堆场储库一览表
储库名称
规格
数量
库容量
储存期
实际储存期
石灰石预均化棚式人字型350-400层
堆场 36.0mW×142.5 mL×12.6 mH×2堆 铁粉预室内人字型 均化堆铁粉：5000t，
场 23.87mW×12.5mL×10.8mH(3300m3
粘土预)×2座
均化堆粘土：10000t，
场 24.2mW×23.5mL×9.14mH(7143m3)
×2座
煤预均室内人字型10000t×2座，30mW×88.5
化堆场 mL×10.5mH×2堆
石膏露天堆场 30mW×55mL×6m 石灰石露天堆30mW×73mL×6m 场 粘土露天堆场 20mW×33mL×6m 铁粉露天堆场
20mW×19mL×6m
单个/t 2
42600
5000 1
10000 2 10000 1 8050 1 9000 1 4000 1
3000
总共/t /d
85200
5 5000 100015 0
5 20000 10 8050 30 9000 2 4000 2 3000
2
/d
13.3
28.5 8.7
27.5 30 2 1.8 1
煤露天堆场 矿渣露天堆场 石灰石库 粘土库 铁粉库 生料库 石膏库 矿渣库 熟料库 水泥库
20mW×24mL×6m 20mW×17mL×6m 底部带减压仓的圆库φ18×43m 底部带减压仓的圆库φ18×43m 底部带减压仓的圆库φ18×43m 底部带减压仓的圆库φ18×43m 底部带减压仓的圆库φ18×43m 底部带减压仓的圆库φ18×43m
锥顶圆库φ30×30 底部带减压仓的圆库φ18×43m
1 1 2 1 1 2 1 1 1 6
3500 3800 10000 10000 10000 10000 10000 10000 112000 10000
3500 3800 20000 10000 10000 20000 10000 10000 112000 60000
2 2 2 5 15 2 20 10 5 7
2.3 1.1 3.1 6.6 28.5 2.5 33.2 15.3 22 16
4.3全厂工艺流程方框图
石灰石矿山 破碎 预均化堆场 石灰石圆库 煤露天堆场 破碎机 粘土露天堆场 铁渣露天堆场 镁渣露天堆场 粉煤灰堆棚 粘土圆库 铁渣圆库 镁渣圆库 粉煤灰圆库 配料、传送 生料磨
预均化堆场 生料均化库 余预热器 原煤仓 煤磨 煤粉仓 分解炉 热利用 石膏露天堆场 回转窑 篦冷机 熟料库 石膏破碎 石膏库 计算机配料 水泥磨 混料库 矿渣露天堆场 矿渣立磨 矿渣库 包装机 水泥出厂 水泥库 散装出厂 成品库 图4-6全厂水泥厂工艺流程方框图
4.4全厂的质量控制点及控制指标
质量控制点
取样频率
实验频率 4h 8h 白班
检验项目 水分
CaO／MgO粒度
指标 <3％ >48％／<3％ <25ram
合格率 100％ 100％ >80％
石灰石 1h
煤磨
石灰石：均化磨
出口 黏土：堆棚
2h 每堆／批
4h 8h 月组合 每堆／批 每堆／批 月组合
水分 CaO／MgO 全分析 全分析 Fe2O3 全分析 工业分析 全硫 煤灰全分析 水分 细度(0.08mm)
水分 工业分析
SO3 全分析 细度(0.08mm) CaO／Fe2O3
水分 细度 全分析 CaO／Fe2O3
<3％ >48％／<3％
满足指标 >40％ QDw>26MJ／kg
<1.2％
<10％ (5士2)％ <2％ (A土2)％ >40％ (8士2)％ 指标士0.3％／
0.2％ <1％ <1.4％
士0.3％／士0.2％
100％ 100％ 100％ 100％ 100％ >80％ 100％ >80％ 100％ >85％ >70％ >90％ 100％ >80％
铁矿石：堆场 每堆／批
煤：堆棚 每堆／批 每堆／批
煤：入磨 每班 每班 2h 4h 每堆／批 月组合 Lh 2h 8h 1h
煤：煤粉仓下 1h
石膏：堆场 每堆／批
生料：出磨 1h
生料：出库 1h
4h 4h 24h
水分
细度(0.08mm) 细度(0.02mm)
全分析
<1％ (8土2)％ <1.4％
100％ >90％ 100％
质量控制点 取样频率 水泥：出磨
1h
实验频率 1h 2h 4h 8 h 24h
检验项目 细度(0.08mm)
勃氏比表面积／(m2／
k)
指标 指标土1％ >300 (2.2±0.3)％ <4.0％ 达国标 达国标 达国标 达国标 达国标 达国标
合格率 >85％ >85％ >80％ >90％ 100％ 100％ 100％ 100％ 100％ 100％
出厂水泥：袋装
每一编号 每一编号
每一编号 每班 每一编号
SO3 烧失量 氧化镁 混合材掺量 物化检验 全套物化检验 袋重抽查 全套物化检验
4.5全厂总平面布置图的设计
工厂总平面设计的任务是：根据厂区地形、进出厂物料运输方向和运输方式、工程地质、电源进线方向等，全面衡量、合理布置全厂所有建筑物，构筑物、铁路、道路以及地上和地下工程管线的平面和竖向的相互位置，使之适合于工艺过程，并与场地地形及绿化、美化相适应，保证劳动者有良好的劳动条件，从而使工厂组成一个有机的生产整体，以使工厂能发挥其最大的生产效能。
现代化的水泥企业，从生产所需原料的机械化开采起，经过一系列的运输及加工，到水泥的包装或散装输出止，系一极其复杂而科学的生产过程，故其总平面图设计必须处理许多复杂的技术问题而总平面布置设计的合理与否，对工厂的建设、生产以及将来的发展都有直接而深远的影响。因此，工厂的主管部门和设计、筹建单位都必须十分重视工厂总平面布置的设计。
影响水泥厂总平面布置的因素非常多，例如：城市和工业区的规划；厂区的面积、地形、气象、水文和工程地质；运输方式和要求；动力来源；给排水条件；产品种类；工厂规模和工艺流程；工厂发展远景；建筑要求和施工条件；防火及卫生要求等。因此，在进行总平面图设计时，必须充分收集和了解这些资料，以便处理好各方面的关素。
水泥厂总平面设计的基本原则可概括如下： 1．充分满足工艺要求
建筑物与构筑物的相对位置及其系统和各种设备的布置应按照工艺过程，保证有合理的生产作业线，工艺流程顺畅。使原料燃料、半成品、成品的输送连续、没有往返交叉而短距离的径直前进，从而可以节省运输费用，降低生产成本。
2．各类建筑物按功能分区布置
通常情况下，水泥厂全厂的建筑物、构筑物及其他设施，按其功能可分为三大类：即基本生产车间、辅助车间及生产服务设施。在进行总平面设计时，必须注意功能分区。处理好原，燃料和产品进出厂的交通运输关系，主要生产车间与辅助车间及生活服务设施之间的关系，使工厂的各个部分形成有机的整体。与此同时，也应注意处理好工厂与其他单位的关系、工业与农业的关系等。
3. 车间布置要紧凑但不拥挤
水泥生产过程系大宗低值物料的连续加工和运输过程。为缩短运输距离，生产车间的间距，应力求靠近，作到集中紧凑。集中紧凑不等于拥挤，布置时可按不影响通风、采风、防火以及在车间之间敷设地上、地下管线为紧凑的限度。留有安装、维修时必须有的通道。
应尽可能缩小工厂的占地面积，并尽可能利用建筑物或构筑物的上部空间。建筑物、构筑物之间的距离应满足防火、卫生要求。
4．要留有工厂今后扩建的可能性
在进行工厂总平面布置时，对工厂的今后发展应有所考虑。所谓“今后发展”视工厂的具体条件，可能是近期扩建，也可能是“远景发展”。对于前者在布置时要留出扩建厂房的位置；对于后者不必具体预留扩建位置，但也不要堵死远期发展的可能性。在进行水泥厂的扩建设计中，往往碰到这样的情况：工厂的扩建条件很好，只是扩建后的总平面很不理想，这就是由于建厂当初，对工厂今后发展很少考虑所造成的后果。
应根据工厂的发展计划(工厂的规模和发展由设计任务书决定)考虑工厂今后发展的可能性，以便能以最少的投资，达到扩大再生产的目的，并应合理安排建设程序、工艺流程和总平面设计。
5．根据地形合理设计标高
布置工厂的建筑物、构筑物时必须考虑地形起伏和工程地质及水文地质条件，以便保证以最少的建筑费用达到较好的建筑质量。一般建筑物及铁路等都沿着等高线修筑，这样可以减少土方量和避免在地下水位较高处下挖过深而使地下水涌出。只有在地形坡度达到5％以上的特殊情况下，才利用高差位能运输的原理，将个别
车间布置在不同标高台地上。例如可将回转窑的窑头与熟料库及窑尾布置在不同的标高上。以及在立窑厂中将生料库系统与立窑系统放在不同的标高上。
6．必须认真弄清楚工程地质条件
研究工程地质条件是进行工厂总平面布置不可忽视的一项重要工作。在设计之前要切实弄清楚建设场地的地耐力大小、地下水深浅以及有无滑坡、断层、溶洞、淤泥、回填土、古墓等不良工程地质现象。场地具有良好的工程地质条件，可以降低建筑造价，缩短施工进度，确保工程质量和安全。因此，认真弄清工程地质条件是十分必要的。
建设场地地基地耐力的大小、对厂房基础的造价有密切关系。地耐力小，厂房基础的面积要大，基础的体积也大，工期就长，造价就贵。反之，工期可短，造价可省。
当建设场地范围内的工程地质条件，随地段不同而有所差别时，要将主要生产区，特别是窑房、磨房、圆库这些荷重较大的厂房、布置在工程地质条件较好的地段，以减少基础的工程量及其造价并缩短工期。
建设场地范围内，地下水的水位高程对建筑物造价和工期，也同样有较大的影响。水泥厂的输送设备，广泛采用斗式提升机螺旋输送机，因此，有不少的地坑、地沟、当地下水位过高时，这些地坑和地沟都要进行防水，不但费用贵，而且防水层有时不易作好，如作不好，则仍要渗水。当然，如地下水位较低，就可省事多了。
总之，水泥厂的总平面布置应尽量选择在地耐力较高，地下水不多，没有不良工程地质的场地上，否则不但费工费钱，若处理不妥，还会危及工程的质量和安全，不可漠然视之。
7．考虑主导风向的影响
必须满足防火卫生要求，建筑物应按采光和主导风向予以适当的布置，使工厂大部分主要车间和设备能避免煤烟和灰尘，能最大限度地利用天然采光，通风，并能将建筑物周围的雨水通畅排出。烟囱、沉尘室等以及噪音非常大的设备(如粉碎机、空气压缩机等)应置于隔绝的房间内或单独的厂房内，并采取隔音措施。防火可按国家防火规范处理。
8．工厂与铁路干线、公路、动力、工程和地区内其它各种设施的连接，应当合理。工厂与居住区的连接应当方便。
9．各种设施力求排列整齐、美观
工厂的总平面图，应具有合理的建筑艺术，必须预先考虑到厂区的整齐及其美化，使每个建筑物及工厂整体都赋有建筑艺术的表现力。必须保证道路网的整齐，人行线路的方便，以及各个建筑物配置的组织性和外观轮廓的系统性。
第二部分：生料粉磨车间设计
1 车间工艺流程的确定
1.1 生料粉磨车间流程的确定
原料混合后经皮带传送进入磨头仓，在经过电子皮带秤称量，又通过皮带传输进入稳料仓，再通过皮带输送进入生料磨中粉磨，生料磨成后通过空气输送斜槽进入均化库中进行均化处理。见下图1-1：
原料磨头仓 电子皮带秤 均化库 生料磨 稳料仓 图1-1生料制备车间工艺流程方框图
生料粉磨是水泥生产的重要工序，其主要功能在于为熟料煅烧提供性能良好的粉状生料。对粉状生料的要求： （1）要达到规定的颗粒大小;
（2）不同化学成分的原料颗粒混合均匀；
（3）粉磨效率高、耗能少、工艺简单、已于大型化生产。
新型干法水泥生产线的生料粉磨通常采用烘干兼粉磨系统，主要有立式磨系统和风扫磨系统两种工艺方案可供选择。
立式磨是集破碎、粉磨、烘干、分级和气力输送于一体。入磨物料在磨辊的快速碾压下，物料被研磨并且向磨盘边沿风环处抛洒，被70～90m/s的高速风环气流带起，产生强烈的热交换，水分没有来得及蒸发的大块物料会再次沉落，反复带起、沉落，充分进行热交换，高速气流在磨腔内流速很快降低，形成强烈的紊流场，特别适合于高湿原料的烘干；粉状物料随气流一起上升通过磨机上壳体进入分离器的分级区，在分离器转子叶片的作用下，其中的粗粉落回磨盘与新喂入的物料一起重新粉磨，合格的细粉随气流一起出磨，经收尘器收集为成品。生产中总结出如下方面的特点：
1、入磨物料粒度大。入磨物料粒度可以达到辊径的5%， 60mm块状物料直接粉磨，可以减少原料破碎工序，节省设备投资。
2、入磨物料综合水分可以达到15～18%。立式磨通风量大，直接利用窑尾废气作为烘干热源，利用率达到80%。对于水分小于8%的原料或在运输和储存过程中不会发生粘结堵塞的原料可以直接入磨，以此简化烘干过程，降低产品热耗。
3、粉磨效率高，电耗低。磨内设有选粉功能，物料在磨内的停留时间约为2～4min，能及时有效地选出合格的细粉，减少过粉磨现象，产品的细度及化学成份可以很快测定并得以调整。生料粉磨系统电耗仅为18kWh/t，比风扫磨节电26%。
4、设备噪音低、扬尘少、系统工艺流程简单、设备布置紧凑、占地面积小、土建费用低，其占地面积和建设投资分别比风扫磨系统低50%和70%。
风扫磨是短而粗，其长径比一般小于2，进出料中空轴大，磨尾无出料篦板，可以通入大量热风，烘干能力强，利用窑尾废气可以烘干8%水分的物料；设置热风炉作为烘干补充热源，可以烘干12%水分的物料。风扫磨系统是借气力提升料粉，用粗粉分离器分选，粗粉再回磨粉磨。
立式磨系统与风扫磨系统相比：立式磨系统具有粉磨效率高，电耗低，烘干能力大，系统漏风率小，建筑面积小，建设速度快，允许入磨物料粒度和水分大，工艺流程简单紧凑，噪音低等优点，尤其是近年来国产立式磨的技术和装备日益成熟，可以粉磨砂岩等易磨性较差的原料，因此立式磨已经成为水泥厂生料制备的主流设备。
1.2流程选择
1.2.1配料系统的确定
原料的配料系统是为了确保磨机能够连续、稳定、准确的喂料以达到出磨产品符合要 。目前原料的配料系统有两种形式：一是磨前设有配料仓，分仓备料，集中配料，直接入磨，即磨头仓配料；二是在各原料库库底分别安装计量配料设备，向同一输送设备按比例配料，输送入磨，即库底配料。
磨头仓配料是从原料库出来的物料经输送设备分被进入各自的磨头仓，然后经配料设备喂入磨机，这种布置形式有利于集中控制，可及时调整流量和配比。由于该设计要求日产量高所以为了生产的稳定采用该系统。
1.2.2配料设备的确定
常用的磨机配料设备有两种：元计量式和计量式。元计量式有圆盘喂料机和电磁振动给料机；计量式有斗式配料电子秤和电子皮带秤。
圆盘喂料机是一种容积计量的连续喂料设备，适用于粒度不大于50mm的各种块状或粒状非粘性物料。喂料有一定的误差，一般为5%左右，同时，喂料量不便自动控制。
电磁振动给料机是一种适用于各种块状或粒状非粘性物料的连续喂料设备。该设备体积小、用电省、结构简单、维修方便，工作稳定可靠，喂料粒度范围大，调节方便，有利于实现自动控制，在大型工厂中被广泛使用。
斗式配料电子秤式一种间歇式的秤量设备。该计量秤系在小型磅秤上，设置计量料斗，由圆盘喂料机或电磁振动给料机供料达到给定值后由磁铁控制卸料。电子皮带秤是一种以重量计量的皮带秤量装置。其结构简单、操作方便、工作稳定可靠、计量精度高等优点，在水泥厂得到广泛使用。
综上所述，本设计采用电磁振动给料机加电子皮带秤的配料计量系统。
1.3 喂料设备的选型
（1）电磁振动给料机选型 根据物料平衡表，进行计算：
生料的小时需要量为317.68t/h，设生料有2个库，富余系数取1.2，则单库下料量为：317.68÷2=158.84t/h
则要求得给料能力：158.84×1.2=190.61t/h
查《新型干法水泥厂工艺设计手册》P197选DGZ80100型电机振动喂料机，主要技术参数如下表2-1：
表2-1 电磁振动给料机技术参数
型号 DGZ80100
生产率（t/h） 抛头角
电压（V） 380
运行方式 连续
功率（KW） 振动机型式
设备重量（kg） 291
200 30 0.75×2 强制振动式
（2）电子皮带秤的选型
生料的给料量为：158.84×1.2=190.61t/h
查《新型干法水泥厂工艺设计手册》，选用TDG-800型调速式定量电子皮带秤，主要技术参数如下表2-2：
表2-2 电子皮带秤技术参数 型号 额定给料量（t/h） 额定量程（kg） 最大带速（m/s）
0.25 传感器 静态标定 406
TDG-800 18～90 50
44.5 1.4 磨机系统
在以前的论述中，已经选定MLS4230，设备有关参数见主机设备选型部分。 1.碾辊和磨盘
把孰料、石膏、混合材等物料碾碎并制成细分，靠的是2~4个磨辊和一个磨盘所构成的粉磨机构，形成厚度均匀的料床和接触面上具有相等的比压。磨盘平面上有一圈与轮鼓形磨辊相适应饿弧形沟槽与辊道，磨辊与磨盘辊道呈倾斜状，这样易于形成均匀的料层。鼓形磨辊的形状对称，磨损时可调换使用。磨辊衬套和磨盘衬板是高强耐磨金属材料，价钱很贵，磨损后用慢速转动装置转到便于维修的部位。
2.加压装置
辊磨需要借助加压机构来对物块状物料碾碎、研磨，直至磨成细粉。现在大型化立磨是由接液压装置或由液压气动装置通过摆杆对磨辊施加压力的。磨辊置于压力架之下，拉杆的一端铰接在压力架之上，另一端液压缸的活塞杆连接，液压缸带动拉杆对磨辊施加压力，将物料碾碎、磨细。
3.分级机构
立磨本身已构成了闭路粉磨系统，他不像球磨机组成的闭路系统那样复杂，只摘取了选粉机的风叶，与转子组成了分级机构，装在磨内的顶部，构成粉磨——选粉闭路循环，简化了粉磨工艺流程，减少了辅助设备，同时也节省了土建投资。
1.5 输送设备
在水泥厂中，各车间的主要生产设备，依靠输送设备连接起来，使之形成连续生产的工艺线，因此，输送设备是水泥厂中较为重要的附属设备。
本设计选用的输送设备有：斗式提升机、皮带输送机、空气输送斜槽 (1). 皮带输送机
石灰石等原料需要通过皮带输送机由预均化堆场运到磨头仓。
石灰石需要量为270.7t/h，考虑富余量20%：270.7×(1＋20%)=324.84t/h 考虑到产量的提高，以及配料系统的调整，选用富余能力较多的输送设备，查《新型干法水泥厂工艺设计手册》选用NN-200带式输送机，其技术参数如下表2-3：
表2-3技术参数
物料密度
型号
带宽（mm）
带速（m/s）
输送能力(m/h)
3
×1000kg/
m3
NN-200
800
2.0
496
1.0×1.6
高于要求输送量，能满足要求。 (2). 斗式提升机
生料要通过斗式提升机由生料库输送到旋风预热器。
选用磨机标定产量317.68t/h，考虑对主机富裕能力20%，则斗式提升机提升能力为：G=317.68×(1＋20%)=381.22t/h
设定生料容重=1.45t/m3 因此，斗式提升机每小时需输送的体积为：
VG381.22262.91m3/h 1.45查《新型干法水泥厂工艺设计手册》 选用NE300型号的提升机，输送量为320 m3/h。
则提升机的提升率为262.91/320=0.82 故满足要求。 (3).空气输送斜槽
空气输送斜槽以高压离心通风机为动力源，使密闭斜槽中的粉状物料保持流态化倾斜地向出料端缓慢流动。这种输送设备无运动部件，结构简单，输送能力大，容易改变输送方向，输送生料时常被采用。
本设计参考手册，查《新型干法水泥厂工艺设计手册》，选用XZ315型空气输送斜槽，其技术参数如下表2-4：
表 2-4 技术参数
型号
输送物料
输送能力（t/h） 355
槽体宽度(mm) 500
槽体节长(mm) 2000
需要风量(m3/min)
1.5～2
倾角(度)
XZ500 生料 8
大于要求输送量，能满足要求。
1.6通风和收尘
国家标准规定排放含尘浓度必须小于0.10 g/Nm3。查《新型干法水泥厂工艺
设计手册》生料磨用辊式磨：排气量1.5～2.5 Nm3/kg,取2.0 Nm3/kg含尘浓度为650 g/Nm3，远远超过了国标要求，因此必须除尘。
除尘方法很多，本设计采用二级除尘设备，第一级采用旋风除尘器，第二级采用袋式除尘器。
旋风收尘器的优点是:结构简单，容易制造，尺寸紧凑，操作管理方便，在处理10μm以上的尘粒的气体时，可以有比较合理的收尘效率，而且可以处理含尘浓度较高的气体，收尘效率也很高。
带式收尘器的优点是:收尘效率高，适应性强，使用灵活，结构简单，工作稳定。
1.7车间安全设施的设计
① 改进燃烧系统的连锁程序，在点火排气前要加强磨机的通风，此时可以不考虑氧的浓度。通过磨机的清扫空气量，要能够使整个设备换气三次。新鲜空气可由供热风炉和混合空气的风机供给。
② 改进磨机的操作方法，以便在短时间停磨时，尽可能消灭任何火源。经验说明，真正易于发生爆炸危险的情况，不是在正常运转时，而是在磨机等设备启动或停车时。在运转中，如果不能保持生料的安全浓度和氧含量低于可燃的极限值（即低于爆炸范围），则必须防止任何火源。
③ 在布置上要考虑在磨头能加入惰性料粉。停车后必须使含有煤粉的其他设备连续运行到放空为止。由于分离器排出的粗粉继续从磨料喂入，这就出现了一个不可忽视的危险，即在停磨后送回磨头的粗煤粉，可能成为燃烧和爆炸的根源。为了防止这一危险，可以在磨头加入惰性料粉，以杜绝由此而引发的爆炸事故。在回磨头的干燥粉要避免提前入磨热风接触，否则会引起燃烧。
④ 扩大CO监视系统。热敏元素只能监测焖火发热区的存在，如在旋风筒气体出口处，风机出口和电收尘等处，装设红外线分析仪，则可同时监测系统中CO含量状况。
⑤ 加强防止燃烧的措施。即在容易发生燃烧事故的地方，设置CO2、泡沫及
粉末灭火装置，以防万一。
⑥ 采用破裂板装置。为了发生爆炸时，及时释放爆炸时产生的压力，可在系统中的适当位置装设防爆阀式破裂板。破裂板可用0.5mm厚的铝板，上面加切槽，以保证其在一定压力极限下，即使破裂。
本设计在安全方面的措施是：袋式收尘器和粗、生料仓均设有防爆阀，在生料仓的顶部安装CO分析仪，另外还有水泵阀，在车间通有降温的水管道。
2提高生料粉磨系统产质量的措施
1.减小粒度：主要方法是调整物料入磨粒度，一般控制在20mm以下，可是水泥磨产量提高30%左右；
2.降低物料水分，以免粉磨时形成缓冲垫层，甚至形成磨内圈，降低研磨效率，阻碍物料流通；
3.加强磨机通风，可降低磨内黏度，防止粘球、堵塞，提高粉磨效率； 4.适当的研磨体装载量及极配：在一定范围内，增加研磨体的装载量可提高其产量，在磨机有效直径、有效容积、粉磨细度等不变的情况下，与（研磨体装载量/磨机有效容积）0.8成正比；同一仓内一般可用4～5级钢球，比例为中间用量多两头少；
5.适当加快磨机转速：一般工作转速为临界转速的70%，实践表明应比此值高些，可为临界转速的80～85%，产量则可进一步提高；
6.均匀喂料：是磨机稳产、高产的基础，同时又是磨机正常运转的重要因素； 7.改善物料的易磨性：在可能的情况下选用易磨性大的物料，即生产C3S含量高些且冷却快的熟料，对磨机产量的提高有好处；
8.采用闭路流程：防止过粉磨现象，提高磨机产质量；
9.使用助磨剂：可节约能量，消除研磨体被物料粘附而形成的包层，分散已磨细的物料，防止成块，从而提高磨机效率，同时可改进磨成水泥的流动性。
结论
(1）.本设计主要生料采用预均化措施，生料储存采用均化库，稳定了生产，降低了热耗
(2）.粉磨设备采用立磨，占地面积小，产量高，热耗低。 (3）.煅烧采用预热器加分解回转窑。 （4）.矿渣采用单独粉磨，提高了水泥产量。 （5）.使用气体输送设备，降低产品能耗。
谢辞
近三个月的毕业设计即将结束，在这个过程中我受益匪浅。这是我们大学中最后一个也是最重要的一个学习阶段。它不仅考验了我们大学这三年来的所学知识，还要求我们将其应用于实践，使大学这三年所学到的专业知识能够融会贯通、熟练应用，并要求我们理论联系实际，培养良好综合运用能力及解决实际问题的能力。
在这次毕业设计中，使我了解了怎样来布局一个水泥厂，在布局中应该注意哪些细节，有哪些是容易忽视的地方，只有自己亲自想了、验证了，你才会发现它的重要性。这次设计还提高了我的CAD绘图能力，培养了自己的独立设计能力，巩固了所学专业知识，为以后进入社会奠定了强而有力的基础。
这次毕业设计是我们从大学走向社会的一个转折点。从最初的开题到计算、绘图到完成设计，在这期间，刘臻老师多次询问设计进程，并为我指点迷津，帮助我开拓设计思路，精心点拨、热忱鼓励，刘老师严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。在此，真诚的向刘臻老师表示感谢！
结束语
水泥厂设计是我系无机非金属材料工程专业所必须完成的课题。使学生进一步了解水泥工艺设计的基本内容和方法，为将来从事水泥工厂设计打下基础。由于近年来新型干法水泥工业技术有了很多新的进展，水泥工厂设计所遵循的政策、法规、指导性文件等都有了许多新的变动，鉴于上述情况，本项目设计中，在力求更好地体现国家现行的技术经济方针政策，并尽可能在联系生产实际、删繁就简、深入浅出。
水泥是国民经济最基础的材料，水泥工业是重化工工业，它的主要特点是对矿产资源的依存性大，原、燃料储运量多，能量消耗高，在水泥熟料煅烧过程中的燃料消耗和物料粉磨过程中的电耗均较高，因而在设计过程中应力求节能减排，对这些实际问题给予足够的重视及合理的安排。
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