日产5000吨熟料水泥厂设计

1.2.1.1原料资源

1、 石灰石：青龙山石灰石矿山。

2、 粘土：在石灰石矿山附近孔家村，含水量15%。 3、 砂岩：自备矿山，含水量3%。 4、 铁矿石（粉）：外购，含水量4%。

5、 矿渣（混合材）：钢铁厂碱性矿渣。含水量15% 6、 粉煤灰：外购，含水量0.5%。

7、 石膏：山东产SO3，40%；含水量少量，块度<300毫米。 8、 燃料：权台煤矿烟煤；易磨性系数1.36；块度<80毫米。 9、 燃料：河南焦作无烟煤；块度<80毫米。 10、电源：从变电所接线进厂。35KV 11、水源：可采用地下水或不牢河水 12、交通：铁路可与津浦线接轨。 13、原料化学成份：见附表。 14、烟煤及无烟煤工业分析：见附表。 15、钢铁厂矿渣化学成份如下：

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Σ W

% 32.78 12.00 0.65 43.16 10.78 99.37 15.00

各原料的化学成分分析如表1-1所示，

表1-1原材料化学成分分析： 名称 石灰石 砂岩 铁粉 粉煤灰 粘土 CaO 50.60 0.87 2.37 3.48 1.35 SiO2 2.71 89.79 51.87 50.28 68.47 Al2O3 1.58 3.51 4.87 33.92 15.02 Fe2O3 1.08 1.00 31.85 5.40 5.69 烧失量 42.24 2.20 2.66 2.52 6.95 其他 1.79 2.63 6.38 4.40 2.52 合计 98.21 97.37 93.62 95.60 97.48

权台煤矿烟煤资料： 1、工业分析：

水分（Mar） 挥发分（Var） 灰分（Aar） 固定碳（Car） 热值（Qar/kJ/kg） % 1.71 17.66 21.80 58.83 23405.71

2、煤灰化学成分：

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO 烧矢量 合计

% 50.81 32.05 5.82 3.07 2.34 0 94.09

河南焦作无烟煤资料： 1、 工业分析：

水分（Mar） 挥发分（Var） 灰分（Aar） 固定碳（Car） 热值（Qar/kJ/kg）

% 2.06 4.69 15.14 78.11 27756.5

2、煤灰化学成分：

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO 烧矢量 合计 % 47.52 34.85 5.94 4.39 1.81 0 94.51

1.2.1.2气象条件

1、气温：绝对最低温度：—22.6℃、绝对最高温度：40.6℃、平均气温：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、相对温度：最高：100%、最低：1-4%、平均：72% 3、最大冻土深度：24cm 4、最大积雪深度：25cm

5、风向：本地区风向年频率见“风玫瑰图”。夏季多东南东风向，最大风速19.3米/6秒。

1.2.1.3水文、工程地质资料

1、洪水位最大标高：海拔33.58米（1963年9月8日），地区水利部门下达设计指标为34米。

2、经钻孔勘测未发现溶洞，裂隙和断层。

3、地震等级：国家地震局、武汉地震大队71年6—7调查。该地区几十年内地地震烈度定为7度。 1.2.2.3储量计算

㈠石灰石矿石的工业指标：根据矿区实际情况确定其技术指标为： a、最低储量计算标高采用该地区地平面标高32米（历年来未被水淹没）。 b、开采场边坡角采用 60°，由于矿山为一整体，大部分在开采时可完全采完，故在这些地段不考虑边坡角。 c、储量计算参数的确定：

①、石灰石氧化镁含量不大于2.5%，氧化钙大于48%者划为矿石。 ②、矿石体重：经大小体重测定其范围在2.64—2.691吨/米2

㈡经过计算求得，

C1级贮量 6503万吨 C2级贮量 2985万吨

表1-2 矿石物理性质试验数据： 岩石名称 鲕状灰 岩 致密块状灰岩

数值 平均值 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 抗压强度（公斤/厘米） 耐磨强度 垂直风干 930 1010 810 1340 1450 1180 平行风干 930 960 680 1010 1060 950 1.73 27.3 2.68 390 225 2.60 2.732 2.62 400 215 (g/cm) 比重体重 抗剪断强度垂直（风干） 内摩擦角α 凝聚力(kg/cm) (t/m3) (t/m3) 矿区矿石体重测定如表1-3所示，

表1-3 矿石体重测定结果表：

样品编号 1 2 3 4 5 6 7 8 平均 岩石名称 鲕状灰岩 鲕状灰岩 薄层灰岩 块状灰岩 块状灰岩 块状灰岩 生物碎屑 灰岩 空中称重（g） 水中称重（g） 排水重量（g） 8450 296.2 136.8 12600 136 75.4 108.6 80.8 5310 185.9 85.4 7925 84.5 46.9 67.7 53.0 3140 110.3 51.4 4675 51.5 28.5 40.9 27.8 体重 (t/m3) 2.691 2.685 2.661 2.695 2.640 2.645 2.655 2.900 2.67 说明：1号为鲕状灰岩大体重样，4号为块状灰岩大体重样8号无代表性未参加平均体重计算表。

1.2.3 厂址的选择 1.2.3.1 概述

水泥厂厂址选择工作是可行性研究工作的重要环节，在提交可行性研究报告的同时，应同时提交厂址选择报告。工业企业及其所属工人村的建设地选择是工厂建设的重要环节。厂址选择的合理与否，将直接影响工厂建设的投资建设进度，同时也长期影响工厂投资后的生产、管理和工厂今后的发展。因而，对于新建项目的厂址选择，必须予以足够的重视。厂址选择工作，一般是由负责编制可行性研究的单位按厂址选择不同阶段的要求，提出工程水

文地质初堪、地形的测量、环境影响初评、厂外交通供水供电供油等。具备以上条件后，由筹建单位组织各有关部门进行厂址预选工作。可行性报告编制单位应根据项目建设和生产的各项要求进行技术、经济和社会等因素的全面分析论证，经多方案比较后，推荐最佳厂址方案和后备厂址方案以及生活区位置，提交厂址选择报告，报主管部门终审。

厂址选择工作是一项综合性工作，需要有关专业有经验的技术人员参加，一般包括：技术经济专业、总图运输专业、原料专业、采矿专业、工艺专业、水道专业、环保专业、电气专业等。 a、工厂总平面布置应有以下指标： ⑴ 工厂和工人村占地面积； ⑵ 用水及用电量；

⑶ 生产用的基本原料、燃料数量； ⑷ 运入及运出的物料周转量； ⑸ 建厂用的主要建筑材料用量；

⑹ 工厂及工人村的基建投资以及必要的各项扩大技术经济指标等。 b、影响厂址选择的主要因素： ⑴ 厂址靠近主要原料基地； ⑵ 厂址靠近铁路接轨车站；

⑶ 在有水运条件的地区，应尽量考虑利用水运及建设码头的可能性，厂址最好靠近主航道的一侧； ⑷ 厂址尽量靠近水源； ⑸ 厂址应靠近电源；

⑹ 厂址应有足够的建厂场地，但必须坚持贯彻国家节约用地方针政策。尽可能利用荒山野地。

⑺ 厂址地形最好是宽阔平坦，并捎带倾斜，以利简化工厂的竖向布置与减少平地的土石方量，并利于排水；

⑻ 工程地址条件。尽量避免死断层、溶洞、滑坡等； ⑼ 水文地质条件；

⑽ 雨水、污水排出的可能；

⑾ 地震，一般6级以下地区不考虑防震措施，6度以上地区要考虑设防震和抗震措施。9度以上地区不宜建厂； ⑿ 大件设备的运输；

⒀ 合理确定工人村建设场地； ⒁ 与其他方面协作。

c、 厂址选择报告的内容和深度要求： ⑴ 厂址选择的依据；

⑵ 各厂址的具体位置、地形、地势和占用土地情况；

⑶ 各厂址的建设条件、交通情况、工程、水文地质、地震烈度、供电供水、防洪要求和施工条件等；

⑷ 工厂的位置和居民区、车站、矿山、附近居民点或企业之间的关系是否合理；

⑸ 对环境保护和生态平衡的预评价； ⑹ 协作条件；

⑺ 各厂址建设投资和经营费用的比较； ⑻ 各厂址建设工期的估算； ⑼ 各厂址优点和缺点的综合评论； ⑽ 推荐方案及其理由； ⑾ 附表1（各种方案对比表）

⑿ 附图（工厂总平面图、各厂址方案的区域位置图）。 1.2.3.3 矿山矿石质量

矿山矿石质量良好，化学成分稳定，一般氧化钙含量多在52%以上，氧化镁含量多低于1.5%，其他有害杂质含量低。矿石中未发现游离二氧化硅及其矿物。矿床储量大，已探明的C1+C2级储量9488万t（其中C2级6503万t）所探明的储量和工作程度完全满足铜山县办好水泥厂的要求。 1.2.3.4 地形图（见附表）

1.2.3.5 方案比较（如表1-5所示）

表1-5 三中方案的综合比较 项目 位置 A方案 距石灰石矿1.1km 距砂岩矿1.6km B方案 距石灰石矿1.6km 距砂岩矿2.0km C方案 距石灰石矿0.1km 距砂岩矿1.9km 地形 东低西高，坡度大约2%，东低西高，坡度大约3%，东低西高，比较平坦，略有坡地。 厂外交通工程量大，要在大毛山和二毛三毛山之间建条公路以运砂岩，另有坡地。 有坡地。 厂外交通工程量小于A，石灰石有汽车直接进厂在二毛、三毛山东侧70km处新建一条公路通砂岩进行二破，砂岩则需要在大毛山、二毛山、三毛山交通 建一条铁路经长山和奶山之间与茅村站接轨以运产品。 矿，建一条铁路通茅村，之间建一条公路，其工程但短于A，为1km左右。 量与A差不多，另外在湖上架桥，接公路以运产品。 对周围环境 卫生 的影响 距水电源距离 矿山爆破 安全性 原料、燃料 供给 生活设施 由于都是丘陵地带，建厂方案地点周围都无村落，故不存在污染周围村落卫生条件问题。另外，周围无农田，也不存在占用耕地等问题。 较远 不受影响 较远 不受影响 最近 略有影响 相同 距村落较远 最远 最近 从以上比较情况可见，综合实际和各方面的情况来考察，以C方案为最佳方案。

1.3 窑的选型及标定

回转窑系统的设计，是根据原料和燃料情况、生产的水泥品种和质量、工厂的自然条件和生产规模来确定窑系统的类型和尺寸，或对已建成的窑进行产量标定，以及计算单位产品的燃料消耗量，在窑的产量和燃料消耗量确定后，对回转窑系统的重要配套设备，如预热器、分解炉、冷却机等设备进行设计选型。

1.3.1 窑的标定的意义

水泥厂设计过程中，当窑型与规格一旦确定之后，窑产量的标定是选择

生产系统设备，计算工厂的烧成能力，和熟料年产量的依据，同类窑在不同的生产条件下，其产量差异相当大，即使同一规格的窑，由于煅烧制度不同，产量也有较大的差别。

窑产量应该是工厂生产能力的限制因素，在窑以前的所有生产车间的生产能力，均以窑的产量为依据进行计算。窑产量标定过高或过低，均将产生不良后果，如标定过高生产中窑长期达不到设计产量，则浪费辅助设备的生产能力，降低工厂的经济效益；如果产量标定过低，生产中，窑很快大大超过设计产量，不仅使建厂经济效益降低，而且由于配套其它设备的生产能力限制，窑本身的生产能力也得不到正常发挥。 1.3.2 窑的选型计算

根据《水泥工业热工设备》P107确定生产能力为日产5000t的熟料预分解回转窑筒体的尺寸。

① 根据要求的生产能力由（图2-98）查得：

回转窑的有效直径 D=4.8m ② 则回转窑的衬砖内径Di：Di=D-2

当D≤4m时，=0.15m 当4m＜D≤5m时，=0.18m 当5m＜D≤6m时，=0.2m 当D＞6m时，=0.23m 所以Di=D-2=4.8-20.18=4.44m

③ 再由《水泥工业热工设备》P110的图（图2-100、图2-101、图2-102）查得：

单位容积产量mv2.74~4.92，取平均值3.83t/m3·日 单位表面积产量mF=126～228，取平均值177kg/m2·h 单位截面积产量mA=9.0～14.0，取平均值11.5 t/m2·h ④再由公式 Di=0.096

mFmV L=24

mAmV L/D=250

mAmF

L——窑的筒体长度m，

得：Di=0.096×（177/3.83）=4.44m L=24×（11.5/3.83）=72.06m L/D=250×（11.5/177）=16.24

考虑衬砖厚度D=Di+2=4.44+0.2×2=4.84m

考虑窑体数据应取整数，确定回转窑筒体内径为4.8m，长度为72m。 φ4.8×72回转窑的窑型技术参数如表1-6所示，

表1-6 选定的窑型技术参数表（《新型干法水泥厂工艺设计手册》） 生产能力 筒体内径 筒体长度 筒体斜度 转速 主转（r/min） 辅转(r/h) 11.45 功率(kw) 主转 辅转 支撑数 规格 φ4.8×72 5000* t/d 4.8 72 3.5% 0.369~3.69 630 75 3档 说明：* 表示该回转窑配窑外分解系统。

1.3.3 回转窑产量的标定 1.3.3.1 用经验公式计算

查《新型干法水泥厂工艺设计手册》所得回转窑产量标定公式， 回转窑技术规格如下：

内径 D＝4.8m；有效长度 L＝72m；因4m＜D≤5m；所选用耐火砖厚度为δ＝0.18m。

有效内径Di＝D－2＝4.8－2×0.18＝4.44m

G8.495Di2.328L0.68018.4954.442.328720.68015005t/d 1.3.3.2 实际例子（现实生产中Φ4.8×72窑的产量）

辽宁工源水泥（集团）有限责任公司、湖南11海螺水泥有限公司、冀东水泥厂、枣庄市金源水泥粉磨有限公司 、中材亨达水泥有限公司、铜陵海螺水泥有限公司、烟台东源水泥有限公司等厂家应用Φ4.8×72回转窑组成日产熟料5000吨的干法烧成线，且达到预期效果；上海新建重型机械有限公司、江苏鹏飞集团股份有限公司、徐州天圣重工机械设备有限公司都定义Φ4.8×72窑外分解系统回转窑日产熟料量为5000吨。 1.3.3.3 结论

回转窑的产量是确定工厂生产规模、原料、燃料消耗定额和全厂设备选型设计的依据，因而是水泥厂设计的重要指标。

除了窑的类型和尺寸外，影响回转窑产量的因素很多，特别是近年来，随着生料预均化系统的完善，悬浮预热与窑外分解技术的不断发展，电子计算机过程控制的广泛应用和科学管理的加强，使窑的单位产量指标有所提高。因此对设计中已确定的回转窑，必须进行产量的标定。

产量的标定应该是在确保优质、低消耗、长期安全运转的情况下，窑所能达到的合理产量。如果对窑的产量标定过低或过高，均会使整个系统不配套，生产操作出现不平衡。利用经验公式计算窑的产量，是标定产量的主要方法，另外还需要根据工厂具体条件和我国实际生产水平进行综合考虑。

科技在不断进步，水泥厂管理水平也日益提高，生产线的逐步完善将使

窑的生产能力进一步提高，结合厂家生产和重工机械公司给出的技术参数，这里标定窑的产量为5000t/d（或208.3t/h）。 1.3.3.4 窑的年利用率

不同窑的年利用率可参考以下参数：湿法窑 0.90；传统干法窑 0.85；机立窑 0.8～0.85；悬浮预热窑、预分解窑 0.8～0.82。

所以年利用率 η=310/365=0.85 1.3.3.5 烧成系统的生产能力：

熟料的小时产量：QhnQh•1208.3t/h 熟料的日产量：Qd24Qh5000t/d 熟料的年产量：Qy8760Qh155.125t/y 1.3.3.6 确定窑的台数： 利用公式n=

Qy8760Qh•l 计算台数，

式中：n——窑的台数

Qy——要求的熟料年产量（t/年）

Qh·l——所选窑的标定台时产量（t/台·时）

——窑的年利用率

所以n==1.0，故窑的台数取1台。

1.3.3.7 确定窑的烧成热耗

对新建窑确定燃料消耗量，计算单位熟料热耗是分析窑系统热工性能，为优质、高产、低耗及节能技改提供科学的依据。

窑的单位热耗是指窑系统生产单位熟料产量的实际烧成热耗。由于熟料在煅烧过程中损失了大量的热量，如废气和熟料带走的热焓、窑体向外界散失的热量、湿法生产中蒸发料浆水分的热耗量等等。因此窑的实际热耗比理论热耗高得多。

不同窑型对应的烧成热耗如表1-7所示，

表1-7 窑型与熟料烧成热耗（A）

窑型 湿法长窑 干法长窑 熟料烧成热耗 kJ/kg熟料 5000～5900 4600～5000 kg熟料 1200～1400 1100～1200 1400～1600 850～900 窑型 旋风预热器窑 预分解窑 立窑 熟料烧成热耗 kJ/kg熟料 3300～3600 3100～3300 3600～3800 kg熟料 780～850 740～780 850～900 带预热锅炉窑 5900～6700 立波尔窑 3600～3800 实际厂家的例子如表1-8所示，

表1-8 实际厂家的例子

厂名 辽宁工源水泥（集团）有限责任公司 海螺集团安徽铜陵海螺水泥有限公司 湖南11海螺水泥有限公司 窑型 Φ4.8×72m 生产能力 5000t/d 热耗 2968.9kJ/kg Φ4.8×74m 5000 t/d ≤2970kJ/kg Φ4×72m 5000 t/d 3100kJ/kg 以上两个表可以看出，熟料烧成过程所消耗的实际热量与煅烧全过程有关，除涉及到原、燃料性质和回转窑（包括分解炉）外，还与废气热回收装置（各类预热器或余热锅炉、余热烘干等）和熟料余热回收装置（各类冷却机）等有关。结合《水泥厂设计规范》的相关要求后，综合考虑确定热耗为3100kJ/kg。

1.4 确定石膏和混合材掺量 1.4.1 概述（石膏）

硅酸盐水泥以其力学性能稳定，原料来源广泛，制造成本低廉等诸多优点，多年来一直占据着建筑工程材料的主导地位。

传统的硅酸盐水泥材料固有的韧性差、水化热高、抗冻、抗渗、抗腐蚀性差等缺点，愈来愈不适应混凝土发展的需要。

石膏作为水泥的缓凝剂，用于调节水泥似的凝结时间，也可以增加水泥的强度，特别对矿渣水泥作用更明显。石膏也可作矿化剂用于熟料煅烧，对提高熟料产量和质量有明显的效果。石膏的质量控制，应该进厂一批，取样化验一次。一般情况下，测定石膏中的SO3含量就可以了。根据SO3的含量计算水泥中石膏的掺入量，如磨石膏粒度不应大于30mm，一般应有20天的储存量，使用的石膏和硬石膏的质量应符合国家标准规定的技术要求。

除石膏的掺量外，石膏的品种也会影响水泥的水化进程。内川浩研究指出，石膏的溶解度与水泥中Ca2+、Al3+浓度之间维持良好的平衡是很重要的。不同品种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态石

膏在蒸馏水和饱和石灰水溶液中的溶解度（见表1-9）

表1-9 石膏在不同溶液中溶解度随时间的变化 石膏品种 溶液类型 蒸馏水 饱和石灰水 蒸馏水 饱和石灰水 CaSO4的质量浓度/（g·L-1） 5min 0.94 0.66 2.05 1.72 10min 30min 1.06 0.81 2.06 — 1.32 1.05 2.07 1.71 1h 1.34 1.17 — 1.71 2h 1.47 1.17 — 1.70 1d 1.97 2.13 2.06 1.70 4d 2.21 2.30 — 1.68 7d 2.38 2.38 — 1.68 硬石膏 二水石膏 注：试验温度为20～22℃

参考资料：

内川浩、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。双快型砂水泥中不同石膏形态的研究[J]，硅酸盐学报，1982（9）。 1.4.2 石膏的分类：

GB/T 5483《石膏和硬石膏》国家标准中对石膏和硬石膏矿产品按矿物组分分为两类：

G类：称为石膏产品。该产品以二水硫酸钙（CaSO4·2H2O）的质量百分含量表示其品位。

M类：称为混合石膏产品。该产品以无水硫酸钙（CaSO4）与二水硫酸钙（CaSO4·2H2O）的质量百分含量之和表示其品位，

CaSO4＜0.80 （质量比）。

CaSO4+CaSO42H2O1.4.3 技术要求：

GB/T 5483《石膏和硬石膏》国家标准中规定的技术要求是： （1）附着水：产品附着水不得超过4%（m/m）。

（2）块度尺寸：产品的块度不大于400mm。如有特殊要求，由供需双方商定。

（3）分级：各类产品按其品位分级，并应符合表1-10的要求。

表1-10 石膏的标准要求

产品名称 石膏（G） 混合石膏（M） 品位%（m/m） 级别 特级 一级 二级 三级 四级 CaSO4·2H2O+ CaSO4 CaSO4·2H2O [且CaSO4+CaSO42HO＜0.80 2（质量比）] ≥95 ≥85 ≥75 ≥65 ≥55 ≥95 CaSO41.4.4 确定石膏的含量

取SO3=1.6，则需要的石膏的含量1.4.5 混合材概述

为了增加水泥产量，节约能源，降低成本，改善和调节水泥的某些性能，综合利用工业废渣，减少环境污染，在磨制水泥时，可以掺加数量不超过国家标准规定的混合材料。

混合材按其性质可以分为两大类：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矿物质材料，磨成细粉，加水后其本身不硬化，但与石灰加水调和胶泥状态，不仅能在空气中硬化，并能继续在水中硬化，这类材料称为活性混合材料或水硬化混合材料。

生产通过水泥时，国家标准规定的活性混合材料主要有以下三类： （1）粒化高炉矿渣（GB/T203），粒化高炉矿渣粉（GB/T18046）。 （2）粉煤灰（GB/T 1596）。

（3）火山灰质混合材（GB/T 2847）。

非活性混合材料，又称填充性混合材，其活性指标不符合以上技术标准要求的粉煤灰、火山灰质混合材料和粒化高炉矿渣等及石灰石和砂岩。 1.4.6 混合材的掺量

本次设计决定掺加5%的矿渣作为混合材。

我国水泥工业生产中使用的混合材料基本有两大类：粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料。水泥中混合材掺量按质量百分比计：活性混合材掺加量为＞5%且≤20%，其中可以用不超过水泥质量8%的非活性混合材料或不超过水泥质量5%的窑灰来代替。根据《中华人命共和国国家标准》（GB172-2007）对通用硅酸盐的规定，P·Ⅱ型硅酸盐水泥熟料+石膏所占组分≥95%，粒化高炉矿渣或石灰石等混合材≤5%。

1.4.7 粒化高炉矿渣的技术指标（见表1-11）

表1-11 粒化高炉矿渣的技术指标 技术指标 一类 二类 1.64，即石膏的掺入量为4%。 40%

碱性系数不小于 活性系数不小于 质量系数 0.65 0.20 1.25 0.50 0.12 1.00 CaOMgOAl2O3AlO 活性系数=23 质量系数=

SiO2MnOSiO2碱性系数CaO2MgO43.1610.781.205SiO2Al2O332.7812.00 Al2O312.000.366SiO232.78

活性系数质量系数=CaOMgOAl2O343.1610.7812.001.97SiO2MnO32.780.63

1.5 配料计算 1.5.1 确定率值 1.5.1.1 什么是率值

我国目前硅酸盐水泥熟料采用饱和比（KH）、硅酸率（SM）、铝酸率（IM）三个率值控制熟料质量。KH表示熟料中SiO2被CaO饱和成C3S的程度，KH值高，硅酸盐矿物多，溶剂矿物少，熟料中C3S含量越高，强度越高；SM表示熟料中硅酸盐矿物与溶剂矿物的比值，SM高，煅烧时液相量减少，出现飞砂料的可能性增大，增加煅烧难度；IM表示熟料中溶剂矿物C3A和C4AF的比值，IM高，液相黏度大，难烧，但明显提高了熟料的三天强度和扩大了烧成范围，IM低时黏度较小，对形成C3S有利，但烧成范围窄，不利于窑的操作。

预分解窑的热工特点，一是回转窑转速高，物料翻滚次数多，具有传热传质速度快的特点；而是采用预热预分解系统，物料预烧好，固相反应集中；三是采用高效冷却机，使熟料冷却速度快，熟料质量高。 对预分解窑熟料率值选取可参考表1-12、1-13，

表1-12国内外预分解窑熟料率值、矿物组成范围 生产统计 矿物组成 C3S/% C2S/% C3A/% C4AF/% 国内 54~61 17~23 7~9 9~11 国外 65 13 8 10 率值 国内 KH SM IM 率值范围 “设计规范” “新型干法水泥技术” 0.88~0.91 2.40~2.70 1.40~1.80 0.87~0.91 0.86~0.90 2.5~2.7 1.4~1.8 2.40~2.80 1.40~1.90 我国硅酸盐水泥一般采用“两高一中”的配料方案 注：习惯提法，高饱和比（KH=0.94±0.02）、中饱和比（KH=0.90±0.02)； 高硅酸率（SM=2.4~2.8）、中硅酸率（SM=2.0~2.3）、低硅酸率（SM=1.6~1.9）； 高铝氧率（IM=1.0~1.3）、低铝氧率（IM=1.4~1.6）；

表1-13硅酸盐水泥熟料配料率值和矿物组成建议范围 窑型 湿法窑 干法窑 立波尔窑 预分解窑 机立窑 预分解窑 适宜范围 有矿化剂 推荐值 适宜范围 KH 0.88-0.92 0.86-0.89 0.85-0.88 0.87-0.92 0.86-0.93 0.92-0.96 0.88 0.86-0.90 SM 1.9-2.5 2.0-2.35 1.9-2.3 2.2-2.6 2.0-2.5 1.6-2.0 2.50 2.40-2.80 IM 1.0-1.8 1.0-1.6 1.0-1.8 1.3-1.8 1.1-1.5 1.1-1.3 1.60 1.40-1.90 C3S% 51-59 46-67 44-53 48-62 55-63 C2S% 16-24 19-28 22-30 14-28 18-22 C3A% 5-11 6-11 5-11 7-10 12-16 C4AF% 11-17 11-18 11-17 10-12 6-10 根据统计资料，为保证熟料正常烧成（易烧结而不结块)和水泥良好的物理性能（凝结正常、快硬高强和安定性良好），硅酸盐水泥熟料的主要氧化物控制范围应是：CaO 62%~67%,SiO2 20%~27%,Al2O3 4%~7%,Fe2O3 2.5%~7%。 1.5.1.2 结论

查《新型干法水泥工艺设计手册》新型干法生产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，

综上所述，最终率值的确定如下：KH=0.90，SM=2.5，IM=1.5。 配料方案分析，如表1-12所示，这种配料方案，用较低的铝氧率，液相黏度低，能很好的完成C2S吸收游离石灰的过程。高硅酸率有利于增加硅酸盐矿物总量，为提高熟料各龄期强度创造条件，相应溶剂矿物总量减少，熟料易烧性低，但由于窑内火焰温度高，且窑内物料需热量烧，高硅酸率的生料时可以烧成的。在高硅酸率下，饱和比无需太高就能达到高的C3S值。 1.5.2 计算粉煤灰掺入量

qAyR利用下列公式S， y100QDWq的取值前面已确定，取 q=3100kJ/kg熟料 ，

310021.80100 ∴S2.9810023405.71

式中： S——煤灰掺入量，以熟料百分数表示（100%）

y QDW——煤的应用基低热值（kJ/kg煤）

Ay——煤的应用基灰分含量（%） q——熟料烧成热耗（kJ/kg熟料）

R——煤灰沉落度（%），当窑后有电收尘且窑灰入窑时取

100%，

当窑后不设电收尘且窑灰不入窑时，可参考表1-14选择煤灰沉落率：

表1-14 不同窑型不设电收尘时的煤灰沉落率 窑型 湿法长窑（L/D=30～50）有链条 湿法短窑（L/D＜30）有链条 湿法短窑带料浆蒸发机 立波尔窑 煤灰沉落率 100% 80% 70% 80% 窑型 干法中空窑 干法短窑带立筒式旋风预热器 预分解窑 立窑 煤灰沉落率 30～40% 90% 90% 100% 注：① 以上煤灰沉落率均为无电收尘器时的数值。 ② 有电收尘器时，煤灰沉落率为100%（以上均是）。

1.5.3 计算物料平衡

（1）率值由以上述定为 KH=0.90,SM(n)2.5,IM(p)1.5。 （2）设96.5%

Fe2O3

(2.8KH1)(IM1)SM2.65IM1.35

96.5%3.531565%(2.80.901)(1.51)2.52.651.51.35



Al2O3IM•Fe2O31.53.531565%5.297347%

SiO2SM(Al2O3Fe2O3)2.5(3.531565%5.297347%)22.07228%

CaO(SiO2Al2O3Fe2O3)96.5%(22.07228%5.297347%3.531565%)65.59881%

——设计熟料过程中Al2O3、Fe2O3、CaO、SiO2四种氧化物含量的总和，一般在97%左右。 （3）煤灰掺入量 S=2.98%

（4）以100kg熟料为基准列表1-15用递减式凑法计算如下：

表1-15 熟料平衡计算表

计算步骤 要求熟料组成 -2.98kg煤灰 差 -128.6kg石灰石 差 SiO2 22.07228 1.514138 20.55814 3.48506 17.07308 Al2O3 5.297347 0.99509 4.342257 2.03228 2.310377 1.59424 0.716137 0.47736 0.238777 0.23863 Fe2O3 3.531565 0.173436 3.358129 1.38888 1.969246 0.2538 1.715449 0.136 1.579449 1.56065 0.018799 CaO 65.59881 0.091486 65.50732 65.0716 0.435725 0.16356 0.272165 0.11832 0.153845 0.11613 0.037715 其他 3.5 0.24585 3.25415 2.30194 0.95221 0.2068 0.74541 0.35768 0.38773 0.31262 0.07511 备注 石灰石=129.4611Kg 粉煤灰=6.811252Kg 砂岩=16.38258Kg

铁粉=4.959022Kg 相差不大, 不必再算 -4.7kg粉煤灰 2.36316 差 -13.6kg砂岩 差 -4.9kg铁粉 差 14.70992 12.21144 2.49848 2.54163 -0.04315 0.000147 所以：石灰石：128.6kg，砂岩=13.6kg，粉煤灰=4.7kg ，铁粉=4.9kg 。 128.6干石灰石100%84.71673%128.613.64.74.9

13.6砂岩100%8.959157%128.613.64.74.94.7粉煤灰100%3.096179%128.613.64.74.94.9铁粉100%3.227931%128.613.64.74.9

表1-16 熟料平衡计算检验

名称 石灰石 粉煤灰 配合比 84.71673 3.096179 烧失量 35.78435 0.078024 SiO2 2.295823 1.556759 Al2O3 1.338524 1.050224 Fe2O3 0.914941 0.167194 CaO

42.86667 0.107747 砂岩 铁粉 生料 灼烧生料 8.959157 3.227931 100 0.197107 0.085863 36.14534 — 8.044427 1.674328 13.57134 21.25348 0.314466 0.1572 2.860415 4.479571 0.089592 1.028096 2.199822 3.445045 0.077945 0.076502 43.12886 67.54222 煤灰掺量为 S=2.98%， 名称 灼烧生料 煤灰 熟料 配合比 97.02 2.98 100 SiO2 20.62012 1.514138 22.13426 Al2O3 4.34608 0.95509 5.30117 Fe2O3 3.342383 0.173436 3.515819 CaO 65.52947 0.091486 65.62095 则熟料的率值计算如下：

KHCc1.65Ac0.35Fc65.620951.655.301170.353.5158190.8978242.8SC2.822.13426 SC22.134262.510411AcFC5.301173.515819 AC5.301171.507805FC3.515819

SMIM经过以上计算过程，三个率值均在允许的误差范围内，所以计算结果正确。 （5）计算熟料矿物组成：

C3S2.8SiO2(3KH2)3.822.13426(30.8978242)58.328%C2S8.60SiO2(1KH)8.6022.13426(10.897824)19.450%

C3A2.65(Al2O30.64Fe2O3)2.65(5.301170.643.515819)8.085%C3AF3.04Fe2O33.043.51581910.688%

（6）干原料质量比为：

干石灰石=84.71673% 干粉煤灰=3.096179% 干砂岩=8.959157% 干铁粉=3.227931%

（7）有害成分计算和评定：

MgO含量：

石灰石中：84.71673%×0.55%=0.466% 粉煤灰中：3.096179%×0.62%=0.019%

砂岩中：8.959157%×1.24%=0.111% 铁粉中：3.227931%×1.66%=0.0536%

∑=0.466%+0.019%+0.111%+0.0536%=0.6496%，

符合GB175-2007《通用硅酸盐水泥标准》中规定的水泥中MgO含量不得大于5%（通过水泥压蒸试验并合格可放宽至6%），所以该配料方案可取。 （8）各原料的含水量：

石灰石1%，粉煤灰0.5%，砂岩3%，铁粉4%。

所以：

84.71673100%85.57246%1001 3.096179湿粉煤灰=100%3.111738%100-0.58.959157湿砂岩=100%9.236244%100-3 3.227931湿铁粉=100%3.362432%100-4

将上式质量比换算为百分比：

85.57246湿石灰石=100%84.48858%85.57246+3.111738+9.236244+3.362432

3.111738湿粉煤灰=100%3.072324%85.57246+3.111738+9.236244+3.362432

9.236244湿砂岩=100%9.119256%85.57246+3.111738+9.236244+3.362432

3.362432湿铁粉=100%3.319843%85.57246+3.111738+9.236244+3.362432

湿石灰石

四舍五入取：湿石灰石=84.49%

湿粉煤灰=3.07% 湿砂岩=9.12%

湿铁粉=3.32% （9）烧成系统的生产能力计算 产）

水泥小时产量:Gh100p1003Qh60%208.360%133t/h100de10045

熟料的小时产量:QhnQh•1208.3t/h熟料的日产量:Qh24Qh5000t/d

熟料的年产量:Qh8760Qh155.125万t/y（10）工厂的生产能力（工厂决定卖出40%的熟料，只60%熟料用于水泥生

水泥的日产量:Gd24Gh3190t/d

水泥的年产量:Gy8760Gh918080t/y 式中：d——水泥中石膏的掺入量，为4%，

e——水泥中混合材（矿渣）的掺入量，为5%

p——水泥的生产损失（%）可以取为1~3%，取3%。

1.5.4 原燃料消耗定额的计算 1.5.4.1 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S1002.98KT1.5194t/t熟料100I10036.14534

式中：KT——干生料理论消耗量（t/t熟料），

， I——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100KT1001.51941.5347t/t熟料100p生1001湿生料的总水分=

84.490.01+3.070.005+9.120.03+3.320.041.26665%100

1.5347K原生1.55441001.26665

式中：K生——干生料消耗定额（t/t熟料），

——生料的生产损失（%），取1%。 P生（3）各种干原料的消耗定额：

K石灰石K生X石灰石1.534784.71673%1.3002t/t熟料

K原石灰石1.30021.3133t/t熟料1000.01

K粉煤灰K生X粉煤灰1.53473.096179%0.0475t/t熟料

K原粉煤灰0.04750.0477t/t熟料1000.005

K砂岩K生X砂岩1.53478.959157%0.1375t/t熟料K原砂岩0.13750.14175t/t熟料1000.03

K铁粉K生X铁粉1.53473.227931%0.0495t/t熟料0.04950.05156t/t熟料1000.04

1.5.4.2 干石膏消耗定额：

K原铁粉Kd100d10040.0444t/t熟料(100de)(100pd)(10045)(1001)

式中：Kd——干石膏消耗定额，

d，e——表示石膏掺入量（4%），混合材掺入量（5%），

Pd——石膏的生产损失，取1%。

1.5.4.3 干混合材的消耗定额

矿渣：KeK原e100e1005 0.0555（t/t熟料）

(100de)(100Pe)(10045)(1001)

式中：Ke——矿渣消耗定额，

0.05550.0653t/t熟料10.15

d，e——表示石膏掺入量，混合材掺入量，

Pe ——矿渣的生产损失，取1%。

1.5.4.4 烧成用干煤消耗定额和烘干用煤消耗定额

100100gyQDW(QDW25wy)(23405.71251.71)23856.40(Qar/kJ/kg)y100w1001.71

Kf1100q10031000.1355t/t熟料（t/t熟料） gQDW(100Pf)23856.40(1001)1000.13550.13786t/t熟料1001.71

式中：Kf1——烧成用干煤消耗定额（t/t熟料），

， q ——熟料烧成热耗（kJ/kg熟料）

g——干煤低位热值（kJ/kg熟料）， QDWKf1湿Pf——煤的生产损失%，取1%。

在新型干法的实际生产过程中，回转窑的用煤量为总烧成用量的40%左

X40右，而分解炉的为60%左右，则推出X0.0542（t/t熟料）

0.159X60式中X表示回转窑用的煤

则分解炉中所用的煤为（t/t熟料） 矿渣烘干：

q烘M湿W1W2100Kf2gQ烧100W2QDW100Pf

1001001515151701001551250100123856.401001 0.001821t/t熟料

1000.001821Kf2湿0.001853t/t熟料1001.71

式中： Kf2——烘干用煤消耗定额（t/t熟料），

15512505% M湿——须烘干的湿物料量，用年平衡法时以t/年表示， Q烧——烧成系统的生产能力，

W1W2 ——分别表示烘干前，烘干后物料的含水量， q烘——蒸发1kg水分的热量（kJ/kg水分）。 1.5.4.5 物料平衡表（见表1-17）

表1-17 物料平衡表

栏 原 目 料 1 石灰石 粉煤灰 砂岩 铁粉 生料 石膏 混合材 熟料 水泥 烧成用煤 烘干 用煤 水 分 % 2 1 0.5 3 4 1.26665 少量 15 — — 1.71 损 失 % 3 1 1 1 1 1 1 1 — 3 1 消耗定额 t/t熟料 干料 4 湿料 5 时 6 270.875 9.896 28.6458 10.3125 319.73 5.9052 7.3815 208.3 133 28.229 干 料 日 7 6501 237.5 687.5 247.5 7673.5 141.725 177.156 5000 3190 677.5 年 8 2016935 73684 213297 76789 22380703 40763 50945 1551250 918080 210194 时 9 物料平衡表（t） 湿 料 日 10 年 11 1.3002 1.3133 0.0475 0.1375 0.0495 1.5347 0.0444 0.0555 — — 0.1355 0.0477 0.14175 0.05156 1.5544 — 0.0653 — — 0.13786 273.604 6566.5 203.7257 9.9375 29.53 10.742 323.83 — 8.6849 — — 28.7208 238.5 708.75 257.8 7772 — 208.44 — — 689.3 73995 219890 79880 2411263 — 59951 — — 213855 1.71 1 0.00182 0.00185 0.2244 5.385 1549 0.2283 5.479 1576

第二章 生产车间工艺设计及主机设备选型

生产车间工艺流程的选择，工艺设备选型与生产车间的工艺布置密切相关。因为工艺布置直接取决于所选定的工艺流程和设备；同时，工艺布置对工艺流程和设备的选择又有很大的影响。

车间设备选型一般步骤如下：

1、确定车间的工作制度，确定设备的年利用率。

2、选择主机的型式和规格，根据车间要求的小时产量、进料性质、产品质量要求以及其他技术条件，选择适当型式和规格的主机设备，务必使所选的主机技术先进，管理方便，能适应进料的情况，能生产出质量符合要求的产品。同时，还应考虑设备的来源和保证。

3、标定主机的生产能力，同类型规格的设备，在不同的生产条件下（如物料的易磨性、易烧性、产品质量要求以及具体操作条件等），其产量可以有很大的差异。所以，在确定了主机的型式和规格后，应对主机的小时生产能力进行标定。即根据设计中的具体技术条件，确定设备的小时生产能力。标定设备生产能力的主要依据是：定型设备的技术性能说明；经验公式（理论公式）的推算；与同类型同规格生产设备的实际生产数据对比。

4、计算主机的数量 nGh Gh·l 式中：n——主机台数，

Gh——要求主机小时产量（t/h），

Gh·。 l——主机标定台时产量（t/h）

5、核算主机的年利用率

主机的实际年利用率和每周实际运转小时数，可用公式 Gh nGh·l 式中：——主机的实际年利用率， ——预定的主机年利用率。

水泥厂主机年利用率选择参考表2-1，

表2-1 水泥厂主机年利用率（以小数表示）

主机名称 石灰石破碎 石灰石破碎 回转烘干机 生料磨（圈流） 生料磨（开流） 机械立窑 旋窑 水泥磨（圈流） 水泥磨（开流） 水泥包装 水泥散装 周别 不连续周 不连续周 连续周 连续周 连续周 连续周 连续周 连续周 连续周 不连续周 不连续周 每日工作班数 1 2 3 3 3 3 3 3 3 1 2 适宜利用率 0.24—0.28 0.48—0.58 0.70—0.80 0.70—0.78 0.70—0.80 0.80—0.85 0.82—0.88 0.70—0.82 0.75—0.85 0.24—0.28 0.48—0.56 备注 也可连续周 2.1 物料的破碎

生产水泥的原料，大部分都要经过预先破碎，因为从矿山开采回来的石灰石，砂岩，石膏，混合材料以及煤等原料，燃料块度较大，给运输，贮存，粉磨带来一定的困难。从窑中煅烧得到的熟料，其中有些块度较大的必须进行破碎。物料经过破碎后，其粒度减小，表面积增加，在一定程度上可以提高粉磨和烘干的效率。 2.1.1 破碎系统的发展状况

进年来，随着窑，磨等设备单机生产能力的大型化以及矿山开采技术的发展，破碎流程和破碎设备也随着有了很大的发展。

主要反映以下几个方面：

（一） 破碎设备大型化 （二） 破碎流程单段化 （三） 破碎设备移动化 （四） 破碎设备多功能化

2.1.2 破碎设备的工作原理

利用挤压和冲击等机械作用的外力，使大块物料产生应力和形变，从而导致破裂。根据破碎后的粒度不同，破碎作业大致可分为粗碎，中碎和细碎三个等级（见表2-2）。

表2-2 各级粉碎所对应的粒度 破碎等级 粗碎 中碎 细碎 喂料粒度（mm） 300—550 100—300 50—100 出料粒度（mm） ＞100 20—100 0—20 2.1.3 影响破碎系统的选择因素

（1）物料的性质——物料的硬度，水分，形式和杂质含量均将直接影响破碎系统的技术，经济指标。 各原料的物理性质如表2-3所示，

表2-3 物料的物理性质 序号 1 2 3 4 5 物料名称 中硬石灰石 粘土，粉砂岩 硬质砂页岩 熟料 煤，石膏 主要性质 抗压强度80—160MPa，水分＜1% 抗压强度＜20 MPa水分10—20% 抗压强度＞20 MPa水分＜10% 磨损，腐蚀性强，温度70—300℃ 抗压强度＜40 MPa水分＜10% （2）物料的粒度——对破碎系统的物料粒度，组成有充分的了解，有利于合理的选择破碎系统和破碎设备。

各种水泥厂型对各原料的进料粒度要求如表2-4、2-5所示，

表2-4 各种物料的进料粒度 序号 1 2 3 4 5 物料名称 石灰石 粘土，砂页岩 熟料 石膏 煤 最大进料粒度 大型厂 800—1000 400 100 300 300 中型厂 650—800 400 100 300 300 小型厂 ＜350 250 200—300 300 300 备注 操作不正常时出现300mm 许多厂均为碎煤，少许大快 表2-5 水泥厂最大入磨物料的粒度 物料种类 最大粒度 石灰石 ＜25 粘土 ＜50 熟料 ＜30 石膏 ＜50 混合材 ＜30 煤 ＜30 2.1.4 石灰石破碎

青龙山矿区石灰石属于中硬，为了实现破碎设备的大型化，破碎流程的单段化，优化生产流程，减低热耗，减少环境污染，尽可能选择单段破碎机。 单段锤式破碎机性能特点：

①破碎比大：最大进料粒度可达1.3~1.5m ②出料粒度3~150mm范围可调整 ③出料细

④工艺简化：原二级或三级破碎减少为一级

⑤运行成本低：系统配套功率少，大大降低生产成本

石灰石破碎车间设在矿区，自卸汽车将石灰石倒入板式喂料机，再经锤式破碎机破碎后，由长带式输送机送到厂区圆形预均化库，由悬臂堆料皮带机人字形堆料，由桥式刮板取料机将预均化后的石灰石放带式输送机送至石灰石调备库。

（1）确定破碎车间的工作制度

石灰石破碎车间采用二班制，每班工作6.5小时，每年工作290天。 （2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率：

kk2k329026.5 0.43

87608760 式中：k——每年工作日数，

k2——每日工作班数， k3——每班主机运转小时数。

（3）主机要求小时产量： GHGHGykdntgGydntk1.31331551250600t/h

29026.50.9

要求主机小时产量,t/h烧成车间年产熟料量,t/y

供料不平衡系数,在0.8~1之间取值,这里取0.9

每年工作日数,

每年工作班数,

每班主机运转小时数.

（4）设备的选型：

天津水泥工业设计院设计开发的新型单段锤破分单转子（又有带与不带料辊之分）和双转子。TPC型单段锤式破碎机破碎比大，i≥40，产量高，电耗低，结构简单，维修方便，可以破碎抗压强度不超过250MPa的各种物料，可以用于水泥厂破碎石灰石、砂岩等。

而TkPC和TkLPC（带有料辊型）单段锤式破碎机，具有入料粒度大（最大1100mm）、破碎比大、排放块度小（排料中＜25mm可达到占90%以上）、易损件（锤头、篦条等）使用寿命长，机内设有排铁装置，转子可从外段取出的特点。 所以初步确定石灰石破碎机规格型号：锤式破碎机TkLPC20.22A，进料粒度＜1100mm,出料粒度＜75mm,生产能力为700t/h。 （5）生产能力的标定：

根据破碎机的规格和性能，一般出料粒度小，生产能力低，锤式破碎机TKLPC20.22A最大进料和出料都能满足要求，标定该机的台时产量时也要考虑到经验公式的计算结果和实际例子，参考海螺集团安徽铜陵海螺水泥有限公司5000t/d熟料国产化示范生产线，运用锤式破碎机TKLPC20.22A，该机型生产能力达到700t/h,故标定该机的台时产量为700t/h。 （6）计算主机的数量

式中：n——主机台数，

Gh——要求主机小时产量（t/h），

Gh·。 l——主机标定台时产量（t/h）

故选取一台。 （7）核算主机的年利用率

Gh6000.430.39 nGh·1700l式中：——主机的实际年利用率，

——预定的主机年利用率。

2.1.5 砂岩破碎

原始资料：砂岩自备矿山，含水量3%。

砂岩由汽车运进厂先入砂岩堆场储存，由铲车卸入破碎机破碎，经破碎后的砂岩由带式输送机送入砂岩调备库。 （1）确定砂岩破碎车间的工作制度

砂岩破碎车间采用一班制，每班工作6小时，每年工作280天。 （2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率： kk2k3280160.19 87608760式中：k——每年工作日数， k2——每日工作班数，

k3——每班主机运转小时数。 （3）主机要求小时产量：

取g = 0.14175,d = 280,n = 1,t = 6，供料不平衡系数k = 0.8， GH（4）设备的选型：

选用TPC1750×1550型单段式锤式破碎机，该型号破碎机技术参数如表2-6所示，

表2-6 TPC1750×1550单转子单段锤式破碎机

转子直径×长度（mm） 转子转速（r/min） 最大给料进料粒度（mm） 出料粒度（mm） 生产能力 电动机 型号 功率（kw） 机重（t） 1750×1550 420 800×800×1200 ≤25 150~200t/h YRKK400-4 300~350 43.4 gGydntk0.141751551250164t/h

280160.8（5）生产能力的标定：

破碎机的规格和性能，一般出料粒度小，生产能力低，产品粒度≤30mm，

可

标定该机的台时产量为180t/h。 （6）计算主机的数量

式中：n——主机台数，

Gh——要求主机小时产量（t/h），

Gh·。 l——主机标定台时产量（t/h）

故选取一台。 （7）核算主机的年利用率

Gh1640.190.17 nGh·1180l式中：——主机的实际年利用率，

——预定的主机年利用率。

2.1.6石膏破碎

原始资料：石膏山东产SO3，40%；含水量少量，块度<300毫米。 石膏属于远程外购原料，是成批量的，不定期运入厂内的，在厂内的储存量大，而日用量少，因此石膏破碎均采用集中破碎的方式，破碎一次，使用一段时间。

石膏由汽车运进厂先入石膏堆蓬储存，由铲车卸入破碎机破碎后，经带式输送机送入石膏库。 （1）确定破碎车间的工作制度

石膏破碎车间采用一班制，每班工作6小时，每年工作285天。 （2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率：

kk2k328516 0.20

87608760式中：k——每年工作日数， k2——每日工作班数， k3——每班主机运转小时数。 （3）主机要求小时产量： GH（4）设备的选型：

选用双转子锤式破碎机，该机型具有两个转子，多组锤头，物料在机内被两次破碎，因此生产能力大，破碎比大。选用的破碎机各技术性能见表2-7，

表2-7 破碎机的技术性能 产品型号 规格（φ×L）（mm） 转子转速（r/min） 最大进料尺寸（mm） 出料粒度（mm） 处理能力（t/h） 电机功率（kw） 设备重量（t） 双转子 2-φ1130×1150 320 350 15 30 40 19.0 Gy87604076323t/h

87600.20（5）生产能力的标定：

标定该机的台时产量为30t/h。 （6）计算主机的数量

式中：n——主机台数，

Gh——要求主机小时产量（t/h），

Gh·。 l——主机标定台时产量（t/h）

故选取一台。

（7）核算主机的年利用率

Gh230.200.16 nGh·130l式中：——主机的实际年利用率，

——预定的主机年利用率。

2.2 物料的烘干

在湿法生产的水泥厂中，煤和混合材需要进行烘干；在干法生产的水泥厂中，原料，煤和混合材也学要进行烘干。烘干系统可分为两种：一种是烘干磨，即物料在粉磨过程中进行烘干。另一种是用单独的烘干设备。

目前，烘干磨得到了很大的发展。煤的烘干已经广泛地使用了烘干磨，利用窑头或熟料篦式冷却机热端气体做烘干介质，使煤的烘干和粉磨同时进行，制备窑和分解炉所需要的煤粉。随着预热器窑和预分解窑的不断发展，干法水泥厂的原料烘干与粉磨也广泛采用了烘干磨，并用窑尾废气作为烘干介质，充分利用了废气余热。

混合材的烘干，一般采用单独的烘干，烘干热源可取自专设的热风炉；也可取用热料篦式冷却机的低温废气（200℃左右）作为烘干机的主要干燥热源，并设热风炉作为辅助热源。

单独进行烘干的烘干设备有回转烘干机、快速烘干机（装有搅拌叶片）等。其中应用最广泛的是回转烘干机。 2.2.1矿渣烘干

原始资料：矿渣（混合材）徐州钢铁厂碱性矿渣,含水量15%。

矿渣有外地运入厂先入矿渣堆棚储存，经带式输送机送入回转烘干机进行烘干，烘干后的矿渣由斗式提升机等输送设备送入矿渣库。 （1）确定烘干车间的工作制度

矿渣烘干车间采用三班制，每班工作8小时，每年工作290天。 （2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率： kk2k3290380.79 87608760式中：k——每年工作日数， k2——每日工作班数， k3——每班主机运转小时数。 （3）主机要求小时产量： GH（4）设备的选型：

选用型号H2212回转烘干机，该烘干机的性能参数见表2-8， 表2-8 H2212回转烘干机性能参数 内径（mm） 长度（m） 斜度(%) 转速（r/min） 流向 设计能力（t/h） 物料初水分（%） 物料终水分（%） 2200 12 5 4.7 顺流 8 10~30 ≤1 Gy8760509547.36t/h

87600.79

（5）生产能力的标定：

标定该机的台时产量为8t/h。 （6）计算主机的数量

式中：n——主机台数，

Gh——要求主机小时产量（t/h），

Gh·。 l——主机标定台时产量（t/h）

故选取一台。 （7）核算主机的年利用率

Gh7.360.790.73 nGh·18l式中：——主机的实际年利用率，

——预定的主机年利用率。

2.3 物料的粉磨系统

2.3.1生料粉磨

目前，水泥工业应用最广泛的是钢球磨机系统，近年来，立式磨发展较快，

采用立式磨粉磨生料的日益增多。它是风扫磨的另一种型式，有一系列优点，主要靠磨辊和磨盘间压力来粉碎物料，使物料在磨内受到碾压、剪切、冲击等作用，不必像钢球磨要提升研磨介质来冲击碾磨物料，粉磨有用功率较钢球磨高的多。且磨机本身带选粉机构，因此单从磨机本身的碾磨和选粉来讲，电耗可降低50%之多。还由于利用风扫式，其烘干能力很强，利用窑尾废气可烘干8%水分的物料，入磨粒度可达100mm大型磨机甚至可达150mm,可节省二级破碎系统，节省投资和消耗占地面积小细度易调节，也便于实现微机操作自动化，通风量较，可更好得利用窑尾废气余热烘干生料。

立式磨随着窑外分解窑的发展得到迅速发展，目前各种立式磨系统的粉磨能

力已达500t/h以上，产品系列中生产能力最大者已达1000t/h。 生料磨采用具有烘干兼粉磨性能的立式磨，热源来自经增湿的窑尾悬浮预热器一级筒废气（温度350℃左右）。 （1）确定粉磨车间的工作制度

生料粉磨车间采用三班制，每班工作8小时，每年工作285天。 （2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率：

kk2k328538 0.78

87608760式中：k——每年工作日数， k2——每日工作班数， k3——每班主机运转小时数。 （3）主机要求小时产量： GH（4）设备的选型：

选用MLS4531型立式磨，该磨机技术性能参数如表2-9所示， 表2-9立式磨 磨机型号 入磨粒度（mm） 出磨粒度（mm） 生产能力（t/h） 入磨水分（%） 出磨水分（%） Gy87602411263353t/h

87600.78MLS4531 100 R80m12%360~400 ＜6 ＜0.5 （5）生产能力的标定：

海螺集团安徽铜陵海螺水泥有限公司5000t/d熟料国产化示范生产线选用的MLS4531立式磨、沈阳重工业机械厂设计的“立磨之王”—MLS4531立式磨，其运行效果均达到设计要求，生产能力达到400t/h左右，标定该机的台时产量为380t/h。

（6）计算主机的数量

式中：n——主机台数，

Gh——要求主机小时产量（t/h），

Gh·。 l——主机标定台时产量（t/h）

故选取一台。 （7）核算主机的年利用率

Gh3530.780.73 nGh·1380l式中：——主机的实际年利用率，

——预定的主机年利用率。

2.3.2水泥粉磨 水泥粉磨系统分为闭路和开路两种，由于闭路粉磨有利于水泥质量，且技术经济效果较好，因此闭路粉磨的钢球式磨机在水泥粉磨系统中应用比较广泛。同时立式磨也开始用于水泥粉磨，但由于水泥粉磨产品中微细颗粒含量较少影响水泥质量。辊压机、分级器等设备也运用于水泥粉磨系统中，辊压机加球磨机的圈流粉磨效率高、单位电耗低。本次设计水泥粉磨预采用带辊压机预粉碎的闭流粉磨系统。

（1）确定粉磨车间的工作制度

水泥粉磨车间采用三班制，每班工作8小时，每年工作290天。 （2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率： kk2k3290380.80 87608760式中：k——每年工作日数， k2——每日工作班数， k3——每班主机运转小时数。 （3）主机要求小时产量：

GH（4）设备的选型：

Gy8760918080133t/h

87600.80 选用φ4.8×12m的水泥磨，该型号磨机技术性能见表2-10，

2-10 粉磨设备的技术性能 磨机规格 研磨体装载量（t） 转速（r/min） 入磨粒度 生产能力(t/h) 传动方式 主电动机功率（Kw） 主减速机型号 速比 设备重量(t) 4.213 209 15.6 ＜20 150 中心传动 3150 JS140-C或MFY320 255 （5）生产能力的标定：

GQ0.22VDn()0.8q/1000V

式中：Q——标定磨机的产量，（t/h）

32 V——磨机的有效容积（m），V0.785DL

D——磨机的有效直径（m）

n——磨机转速（r/min） G——磨机研磨体装载量（t）

q——磨机单位功率产量，按磨机需要功率计算（kg/kw·h） η——流程系数，开路系统η=1，闭路系统η=1.15~1.5 查《水泥厂工艺设计概论》（P97表5-27），水泥磨的 qη=48。 V0.785D2L，

由于一般磨机的衬板厚为2~6cm ，所以磨机的有效直径为D=4.2-0.1=4.1m,磨机的有效长度L=12.4m。

V0.785D2L 0.7854.1212.5164.948125m3164.95m3

由于n=15.6 r/min，G=209t，

2090.8Q0.22164.954.115.6()48/1000135t/h164.95

沈阳水泥机械有限公司标定的φ4.8×12m的水泥磨生产能力为80~150t/h，江苏鹏飞集团股份有限公司制造的φ4.8×12m的水泥磨生产能力为120~140t/h，天津振兴水泥有限公司采用φ4.8×12m的水泥磨年产水泥100万吨。 结合本式和该型号水泥磨的相关资料，标定台时产量为135t/h。 （6）计算主机的数量

式中：n——主机台数，

Gh——要求主机小时产量（t/h），

Gh·。 l——主机标定台时产量（t/h）

故选取一台。 （7）核算主机的年利用率

Gh1330.800.788 nGh·1135l 式中：——主机的实际年利用率， η—预定的主机年利用率。

2.3.3煤粉制备

燃料：权台煤矿烟煤；易磨性系数1.36；块度<80毫米。

水泥厂的煤粉制备系统，基本上都是采用传统的兼有烘干能力的风扫钢球磨，由于风扫钢球磨存在，如系统效率低，煤粉质量差等缺点，很难适应水泥工业发展要求。随着粉磨技术的发展，国内也有少数生产线在煤粉制备系统中采用了立磨。

（1）确定煤粉制备车间的工作制度

煤粉制备车间采用三班制，每班工作8小时，每年工作285天。 （2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率： kk2k3285380.78 87608760式中：k——每年工作日数， k2——每日工作班数， k3——每班主机运转小时数。 （3）主机要求小时产量：

GH（4）设备的选型：

Gy8760213855157631.5（t/h）

87600.78 参考山东建材网，李庆文《HRM2200立式煤磨在我厂煤粉制备系统的应用》，选取HRM2200立式煤磨。该型立式煤磨运用于山东东华水泥有限公司5000t/d水泥熟料生产线的煤粉制备系统，具有粉磨效率高、电耗低，比球磨系统电耗降低约40~50%，而且烘干能力大（可烘干15%以上水分的原煤），煤粉细度更容易控制的特点。特别是具有对物料有“选择性”的特点，在操作时，通过调整操作参数，可将原煤中大部分较硬的煤矸石排出机外，一方面相应提高了煤粉的热值，另一方面改善了煤粉的易磨性，可提高磨机产量，延长研磨体寿命。 （5）HRM2200M立式煤磨系统工艺流程：

原煤堆棚中的原煤经定量给料机喂入煤磨中。在煤磨机的磨辊和磨盘的作用下原煤被粉碎，达到一定细度的煤粉随气流进入袋收尘器中，然后被滤袋过滤下来，通过锁风阀和螺旋输送机送入窑头、分解炉、矿渣烘干用回转烘干机供应其燃煤，废气经收尘器净化后排入大气。煤矸石在粉碎的过程中，从煤磨的排渣口排出，不再重新进入煤磨。通过各阀门的调节改变磨内的风速，配合调整分离器的转速，从而实现合格煤粉与粗煤粉的分离，使细粉随气流进袋收尘器，粗粉继续在磨内循环，重新被粉碎。

HRM2200M立式煤磨系统主机配置及技术指标参考表2-11，

表2-11主机配置及技术指标

入磨粒度(mm) 成品细度(mm) 生产能力（t/h） 入磨水分（%） 出磨水分（%） 磨机规格 高浓度气箱脉冲袋收尘器 主排风机 功率 风量 入磨风温 ≤50（立磨的入料粒度可放宽至80mm） 200目，80%通过 40~48 ＜10 ＜1 HRM2200M 500kw 120000m3/h ＜350℃ FGM96-2×10（M） 处理风量 110000m3/h （6）生产能力的标定：

结合上述资料，由于给出原煤块度＜80mm，使用立磨，入料粒度可放宽至80mm，但生产能力会有所降低，故标定该机的台时产量为40t/h。

（7）计算主机的数量

式中：n——主机台数，

Gh——要求主机小时产量（t/h），

Gh·。 l——主机标定台时产量（t/h）

故选取一台。 （7）核算主机的年利用率

Gh31.50.780.62 nGh·140l式中：——主机的实际年利用率，

——预定的主机年利用率。

2.4 熟料烧成系统

熟料烧成系统采用预分解窑系统流程。以五级旋风为例，生料首先喂入最上一级旋风筒（C1）入口的上升管道内，分散的粉体颗粒与热气流迅速进行气固相热交换，并随热风上升，在C1旋风筒中气料分离。收下的热生料经卸料管进入C2级筒的上升管道和旋风筒再次进行热交换分离。生料粉按此依次在各级单元进行热交换、分离。预热后的热生料，由C4的卸料管进入分解炉，在炉中生料被加热、分解，分解后生料（分解率85%~95%）经C5分离后，入窑段烧成熟料，再经冷却机冷却后卸出。Φ4.8×72回转窑配套设备参考如表2-12所示，

表2-12部分厂家Φ4.8×72回转窑配套设备 应用厂 规模t/d 回转窑 C1 C2 预热器 C3 C4 C5 分解炉 冷却机有效面积（m） 备注 2烟台东源 5000 Φ4.8×72 4-φ4700 2-φ6700 2-φ6700 2-φ6700 2-φ6900 Φ7500 121.48 燃料为烟煤 C1 C2 C3 C4 C5 铜陵海螺 5000 Φ4.8×72 4-φ5000 2-φ6900 2-φ6900 2-φ7200 2-φ7200 Φ7500 124.74 本次设计采用铜陵海螺Φ4.8×72回转窑设备配套方案。 2.5水泥包装车间

水泥由库底充气卸料系统卸出后由空气输送斜槽等输送设备送往包装车间。

（1）确定工作制度

采用一班制，每班工作7小时，每年工作290天。25%包装，75%散装。 包装—— 散装——

（2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率：

kk2k329017 0.23

87608760式中：k——每年工作日数， k2——每日工作班数， k3——每班主机运转小时数。 （3）主机要求小时产量： GHGy8760229520114t/h

87600.23（4）设备的选型（见表2-13）：

表2-3 设备选型

型号规格 单袋重量 称重精度 供电电源 生产能力（t/h） 工作环境 相对湿度 水泥含水量 水泥包装温度 水泥密度 BHYW8 50kg 单袋重量：50 kg AC 380V-15%~+10% 120t/h（回转速度为5r/min时） 温度：-10~40℃ ＜90% ＜1% ＜120℃ 一般1.1~1.3t/m3 （5）生产能力的标定：

参考淮北相山水泥厂，标定该机的台时产量为120t/h。 （6）计算主机的数量

式中：n——主机台数，

Gh——要求主机小时产量（t/h），

Gh·。 l——主机标定台时产量（t/h）

故选取一台。

（7）核算主机的年利用率

 式中

Gh1140.230.22 nGh·1120l——主机的实际年利用率

——预定的主机年利用率

综合上述各生产车间主机设备选型，见表2-14，

2-14 主机平衡表

要求主机主机台数 小时产量（t/h） 主机工作制度，实际年利用率 主机名称 主机型号规格 主机产量 （t/h） 车间生产能力（t/h） 锤式破碎机 TkLPC20.22A 700 1 600 700 0.39 单段锤式破碎机 TPC1750×1550 180 1 164 180 0.17 立式磨 MLS4531 380 1 353 380 0.73 锤式破碎机 2-φ1130×1150 30 1 23 30 0.16 回转式烘干机 H2212 8 1 7.36 8 0.73 立式煤磨 HRM2200M 40 1 31.5 40 0.62 水泥磨 Φ4.2×13 135 1 133 135 0.788 包装机 BHYW-8 120 1 114 120 0.22 回转窑 Φ4.8×72 208.3 1 208 208.3 0.85 第三章 物料的储存和均化

水泥是连续生产的工厂，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等因素造成物料供应的中断或物料滞留堆积的堵塞的现象，保证工厂生产连续均衡进行和水泥均衡出厂，以及满足生产过程中如原、材料、燃料、半成品、成品等质量控制的需要，水泥厂必须设置各种物料储存库（包括各种堆场、堆棚、储库、成品库等）。这些物料的物理性状有浆状、粉状、粒块状等。有些物料具有粘性或高含水率，有些物料具有较高的温度，有些物料在储存的同时还需要进行均化或预均化，在作物料储存设计时必须予以考虑。 （一）物料的储存期

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。各种物料储存期的确定，需要考虑到许多因素。物料储存期的长短应适当，过长则会增加基建投资和经营费用。过短将影响生产。确定物料储存期的长短的主要因素如下：

①物料供应点离工厂的远近及运输方式。 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。 （二）储存设施的选择

储存设施的选择主要取决于工厂的规模，工厂的机械化自动化的水平，投资的大小，物料性质以及对环境保护的要求等。

联合堆棚——是一种多种块、粒状物料储存，倒运的设施，各种原料、燃料、混合材料在储库内分别堆放，物料之间用隔墙分隔。

圆库——常用于小块状、粒状、粉状物料的储存，湿法生产水泥采用圆库和料浆搅拌池储存料浆和粘土浆。

露天堆场——用于块、粒状物料的储存，倒运的设施。

此外，在确定物料储存期时，尚需考虑生产工艺线的数目、工厂规模、物料用量的多少、工厂生产管理水平和质量控制的水平以及装卸机械化程度等因素的影响。

一般对水泥厂各种物料的储存期规定见表3-1，

表3-1 物料储存期 物料名称 石灰质原料 硅铝质原料 铁质原料 煤 熟料 石膏 矿渣 生料 水泥 库内储存(d) 湿料 5～10 10～15 20～30 5～10 — 1～3 0~10 — — 干料 0～3 5～20 2～5 2～3 7～14 露天储存(d) 0～10 20～30 — 20～35 0～25 合计(d) 5～10 10～15 20～30 25～40 5～20 20～35 2～30 2～3 7～14 1、石灰石外购取上限，自备矿山取下限。 2、煤、矿渣视来源和运输情况，一般取上限。 3、熟料外运时，熟料的储存期可适当放宽。 备注

我国对水泥厂各种物料的最低储存期的规定见表3-2，

表3-2 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 5 10 10 10 10 小型水泥厂 15 7 10 10 20 物料名称 石膏 生料粉(浆) 熟料 水泥 大、中型水泥厂 小型水泥厂 30 2 5 7 20 4 7 7 计算中须用到的物料堆积密度和休止角见表3-3，

表3-3 须用物料的密度和休止角

物料名称 生产用含水3%的砂岩 煤 矿渣 粉磨后生料粉 粉磨后硅酸盐水泥 密度(t/m3) 1.6 0.9 0.8 1.0 1.1 休止角 37~40 27 40 35 33 物料名称 铁矿石（粉） 300mm以下的二水石膏 350mm以下块石灰石 回转窑熟料 存放库内硅酸盐水泥 密度(t/m3) 1.5 1.4 1.5 1.45 1.45 休止角 35 40 39 33 30 3.1 堆场和堆棚 3.1.1 石灰石均化库

1）储存量

Q日需要量储存期=6566.56=39399（t）

2）库的选型

参考湖南11海螺水泥有限公司，预用φ90的石灰石均化库，储存能力为47000（t）。

3）库的数量

39399n=0.8447000

故选用一座。

4）实际储存期 47000T7.2（天）6566.5 3.1.2 砂岩堆场

1）储存量

Q日需要量储存期=708.7510=7087.5（t）

2）占地面积

°°取H=6m B2Hctg38=15.38m 其中=38 r=1.6 取B=16m

4QrH2ctg（BHctg）3LHr（BHctg）47087.5+1.662ctg38（166ctg38）3 =61.6（166ctg38°）7087.5+424.67 =94.05（m）79.872

取L=100 m，则占地面积A=100×16=1600（m2）

3）实际储量

4QHrL（BHctg）rH2ctg（BHctg）34 =61.6100（16-6ctg38°）-1.662ctg38°（166ctg38°）3 =61.61008.32424.67 =7560（t） 4）实际储期

3.1.3 石膏堆棚

1）储存量

T=756010.6（天）708.75

Q日需要量储存期=141.72530=4251.75（t） 2）占地面积

取取H=6m B2Hctg40=14.3m 其中=40 r=1.4 取B=20m

°°取L=46m，则占地面积 A=46×20=920（m2） 3）实际储量

4）实际储期

3.1.4 原煤堆场

1）储存量

Q日需要量储存期=694.830=20844（t） 2）占地面积

取 H=7m B 2Hctg27=27.44m 其中=27 r=0.9 取 B=40m

°°取L=138m，则占地面积 A=138×40=5520（m2） 3）实际储量



4）实际储期

3.1.5 铁粉堆棚

1）储存量

Q日需要量储存期=257.825=6445（t） 2）占地面积

取H=6m B2Hctg35=17.15m 其中=35 r=1.5 取B=18m

°°

取L=85m，则占地面积 A=85×18=1530（m2） 3）实际储量



4）实际储期

3.1.6 矿渣堆棚

1）储存量

Q日需要量储存期=208.4420=4168.8（t） 2）占地面积

取 H=6m B 2Hctg40=14.28m 其中=40 r=0.8 取 B=20m

°°取L=74m，则占地面积 A=74×20=1480（m2） 3）实际储量

4 QHrL（BHctg）rH2ctg（BHctg）34 =60.874（20-6ctg40°）-0.862ctg40°（206ctg40°）

3 =4210（t）4）实际储期

3.2 库的选择 3.2.1 石灰石调备库

1）要求储存量

QGhT273.6043820.812（t）

Gh—该物料的小时平衡量（t/h） T—该物料的储存期（h）

2）库的选型

参考湖南11海螺水泥有限公司、淮北相山水泥厂，预用φ10×16.5的储存调备库，其储存能力为1000（t）。 3）库的数量

故选用一座。 4）实际储期

3.2.2 粉煤灰库

粉煤灰由专用罐车运进厂后送入粉煤灰库储存。 1）要求储存量

QGdT238.52475（t）

Gd—该物料的日平衡量（t/d） T—该物料的储存期（d）

2）库的选型

参考湖南11海螺水泥有限公司、淮北相山水泥厂，预用φ10×23.5的储存调备库，其储存能力为700（t）。 3）库的数量

故选用一座。 4）实际储期

3.2.3 铁粉库

1）要求储存量

QGdT257.81.5386.7（t）

Gd—该物料的日平衡量（t/d） T—该物料的储存期（d）

2）库的选型参考表3-4，

表3-4 铁粉库的选型

库底直径D(m) 5.5 6.0 库型式 平底库 平底库 库直筒高H(m) 14 16 库锥体高H(m) 3.64 4.00 几何容积(m3) 270 370 有效容积(m3) 240 329 物料储存量（t） 348 477 选择库底直径6.0m的平底库。 3）库的数量

Q—储存量（t）

r—该物料的容积密度（t/m3），铁粉r=1.5 v—库的有效容积（m3）

故选用一座。 4）实际储存量

Q=1.5×1×329=493.5（t） 5）实际储期

3.2.4 砂岩库

1）要求储存量

QGdT708.750.5354.4（t）

Gd—该物料的日平衡量（t/d） T—该物料的储存期（d）

2）库的选型

表3-5砂岩库的选型 库底直径D(m) 5.5 6.0 库型式 平底库 平底库 库直筒高H(m) 14 16 库锥体高H(m) 3.64 4.00 几何容积(m3) 270 370 有效容积(m3) 240 329 物料储存量（t） 348 477 选择库底直径6.0m的平底库。 3）库的数量

Q—储存量（t）

r—该物料的容积密度（t/m3），铁粉r=1.6 v—库的有效容积（m3） 故选用一座。 4）实际储存量

Q=1.6×1×329=526.4（t） 5）实际储期 T3.2.5 生料库

1）要求储存量

QGdT7772215544（t）

Gd—该物料的日平衡量（t/d）

526.40.74（天）17.8(小时)

708.75T—该物料的储存期（d）

2）库的选型

参考湖南11海螺水泥有限公司，预用φ22.5×54储存库，其储存能力为16000t。

3）库的数量

故选用一座。 4）实际储期

3.2.6.1 熟料库

1）要求储存量

QGdT500020100000（t）

Gd—该物料的日平衡量（t/d） T—该物料的储存期（d）

2）库的选型

参考湖南11海螺水泥有限公司，预用φ60×42熟料储存库，其储存能力为100000（t）。 3）库的数量

故选用一座。 4）实际储期

3.2.6.2 熟料散装库

1）要求储存量

QGdT500040%12000（t）

Gd—该物料的日销售量（t/d） T—该物料的储存期（d）

3）库的选型

参考湖南11海螺水泥有限公司，预用φ10×15.5熟料储存库，其储存能力为1100（t）。 3）库的数量

故选用两座。 4）实际储期

3.2.6.3 熟料调备库

1）要求储存量

QGhT208.360%3375（t）

Gh—该物料的小时平衡量（t/h） T—该物料的储存期（h）

2）库的选型

参考淮北相山水泥厂，预用φ8×22熟料储存库，其储存能力为420（t）。 3）库的数量

故选用一座。 4）实际储期

3.2.7 矿渣库

1）要求储存量

QGdT208.443625.32（t）

Gd—该物料的日平衡量（t/d） T—该物料的储存期（d）

2）库的选型

预用φ10×23.5储存库，其储存能力为690（t）。 3）库的数量

故选用一座。 4）实际储期

3.2.8 石膏库

1）要求储存量

QGdT141.7252283.45（t）

Gd—该物料的日平衡量（t/d） T—该物料的储存期（d）

2）库的选型

参考淮北相山水泥厂，预用φ6×18储存库，其储存能力为372（t） 3）库的数量

故选用一座。 4）实际储期

3.2.9 水泥库

1）要求储存量

QGdT31921038304（t）

Gd—该物料的日平衡量（t/d） T—该物料的储存期（d）

2）库的选型

参考湖南11海螺水泥有限公司，预用φ18×40水泥储存库，其储存能力为10000（t） 3）库的数量

故选用四座。 4）实际储存量

Q=4×10000=40000（t） 5）实际储期

3.2.10 成品库

成品库是用来储存袋装水泥的仓库，其面积决定于需要袋装水泥的储存时间，袋装水泥的储存时间一般不少于1天。

1）成品库面积

F

c0.253192T1.5618.31.5920.7（m2）t0.652

F—要求成品库的面积（m2）

φ—袋装水泥量占每天生产水泥的百分数，一般25% c—工厂每天生产水泥量（t/d）

y—成品库面积的有效利用百分数，一般为65%

t—每m3成品库面积水泥堆存量，一般取2t/m3 T—该物料的储存期（d）

2）库的选型

取L48m，B=24m储存库，则实际面积为S=48×24=1152m2

3）实际储存量

Q11520.6521497.6(t)

3）实际储期

综合上述对各物料储库选型，见表3-6，

表3-6 储库一览表 储库名称 石灰石预均化库 石膏堆棚 煤堆场 铁粉堆棚 砂岩堆场 矿渣堆棚 石灰石调备库 粉煤灰库 铁粉库 砂岩库 生料均化库 熟料库 熟料散装库 熟料调备库 矿渣库 石膏库 水泥库 成品库 规格 Φ90m 46×20 138×40 85×8 100×16 74×20 φ10×16.5 φ10×23.5 Φ6×16 Φ6×16 Φ22.5×54 Φ60×42 Φ10×15.5 Φ8×22 Φ10×23.5 Φ6×18 Φ18×40 48×24 数量 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 4 1 库容量 单个 47000 4340 20970 6700 7560 4210 1000 700 493.5 526.4 16000 100000 1100 420 690 372 10000 1497.6 总共 47000 4340 20970 6700 7560 4210 1000 700 493.5 526.4 16000 100000 2200 420 690 372 40000 1497.6 储存期 7.2天 30.6天 30天 26天 10.6天 20.2天 3.6小时 2.9天 1.9天 17.8小时 2.1天 20天 1.1天 3.4小时 3.3天 2.6天 12.5天 1.9天

第四章 总平面布置和工艺流程

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、工程地址、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、道路以及地下和地上工程管线的平面和竖向的相互位置，使之适合于工艺流程，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，经过一系列的运输和加工，到水泥的包装或散装输出为止，是一种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等建筑单位都必须十分重视平面布置的设计。 4.1 水泥总平面设计的步骤

在设计中，工厂总平面图设计亦按初步设计及施工图设计两阶段进行。每个设计阶段又分为资料图和成品图两个步骤进行工作。现将各阶段工作分别叙述如下： 4.1.1初步设计

（1）工厂总平面轮廓图（资料图）

工艺专业人员根据与有关专业人员商定的各项建筑物设想的外形轮廓尺寸，并结合所选厂址的厂区地形、主导风向、铁路专用线及公路布置、电源等具体条件，绘出生产车间总平面轮廓资料图。在布置过程中应考虑厂内外道路及预留各种管线位置。

（2）工厂总平面图（初步设计成品图）

在调整、补充、完善工厂总平面轮廓图的基础上，绘制工厂总平面布置图，作为初步设计主要附图之一，由绘图专业人员完成。 4.1.2施工图设计

（1）工厂总平面资料图 （2）工厂总平面布置施工图：

① 竖向布置图：具体表示厂区设计标高的关系和边坡处理。 ② 土方工程图：具体表示厂区场地平整土石方的调拨和工程量。 ③ 铁路专用线施工图：表示铁路专用线坐标、标高、桥涵、纵横剖面

等施工要求。

④ 厂区道路及雨水排除施工图。

⑤ 管线汇总施工图：表示厂区内地上、地下各种管线的关系位置。 4.2 工艺设计的基本原则和程序 4.2.1 工艺设计的基本原则

① 根据计划任务书规定的产品品种、质量、规模进行设计。 ② 主要设备的能力应与工厂规模相适应。 ③ 选择技术先进、经济合理的工艺流程和设备。

④ 全面解决工厂生产，厂外运输和各种物料的储备关系。 ⑤ 注意考虑工厂建成后生产挖潜的可能和留有工厂发展的余地。 ⑥ 合理考虑机械化、自动化装备水平。 ⑦ 重视消音除尘，满足环保要求。 ⑧ 方便施工、安装，方便生产、维修。 4.2.2 工艺设计的程序

初步设计 施工设计

施工图（成品图） 工艺施工资料图 其他专业配合设计 全厂生产车间平、剖面图 、设计表、设计说明书 审查批准 各车间工艺布置图 其他专业配合设计 全厂生产车间总平面轮廓图 工厂总平面资料图 物料平衡、主机平衡、储库平衡 原料加工试验，配料计算 设计基础资料 资源地质详细勘探报告

4.3 工艺流程

水泥生产过程可概括为生料制备、熟料煅烧、水泥粉磨。

生产方法依生料制备方法不同分为干法和湿法。湿法生产产量低、熟料热好高、耗水量大，逐渐被干法生产取代。干法生产主要包括干法回转窑生产、悬浮预热窑生产、预分解窑生产，其熟料的煅烧大致分为预热、分解及烧成三个过程。其中窑外分解技术是将水泥煅烧过程中的不同阶段分别在旋风预热器、分解炉和回转窑内进行，把烧成用煤的50~60%放在窑外分解炉内，是燃料燃烧过程与生料吸热同时在悬浮状态下极其迅速的进行，时入窑物料的分解率达到90%以上，使生料入窑前基本完成硅酸盐的分解。预热分解窑生产工艺，煅烧系统的热工布局更加合理、窑生产效率高、产品质量好、能源消耗低、窑内衬体寿命长，环境保护诸多方面具有更加优越的性能。

本工程水泥生产工艺采用先进的预分解窑干法生产工艺，其工艺流程简述如下：

4.3.1 生料制备

（1）原料破碎、输送及均化

石灰石破碎车间设在矿区，采用一段破碎。自卸汽车将石灰石倒入板式喂料机，再喂入TkLPC20.22A单段锤式破碎机破碎，破碎后，由长带式输送机送到厂区φ90m的圆形石灰石均化库，由悬臂堆料皮带机人字形堆料，由桥式刮板取料机取料将预均化后的石灰石由带式输送机送至φ10×16.5的石灰石调备库。

砂岩由汽车运进厂先入砂岩堆场储存，由铲车卸入破碎机破碎，选用一台TPC1750×1550单段锤式破碎机，经破碎后的砂岩由带式输送机送入φ6×16的砂岩库。

粉煤灰由专用罐车运进厂后送入φ10×23.5的粉煤灰库储存。

铁粉矿由汽车运进厂先入铁粉堆棚储存，由铲车卸入下料仓后经带式输送机送入φ6×16的铁粉库。

各物料的配料在各自的调备库内进行，配料采用多种元素荧光分析仪和微机组成的生料质量控制系统、自动调节的定量给料机。四种原料由各自的定量给料机计量后，由带式输送机送入生料磨。

所有物料破碎与转运点设有除尘器，确保粉尘达标排放。 （2）生料粉磨与废气处理

生料粉磨采用带外循环的立式磨系统，利用窑尾排出的高温废气作为烘干热源。生料由锁风阀进入磨内，经磨辊碾磨后的物料在风环处被高速气流带起，经

分离器分离后，粗物料落回磨内继续被碾压，细粉随气流出磨，经电收尘收集，收下的成品经空气输送斜槽、斗式提升机送入生料均化库。出电收尘的废气经循环风机后，一部分废气作为循环风重新回磨；剩下的含尘废气进入磨废气处理系统，经净化后排入大气。

当生料磨停磨而烧成系统运转时，窑尾废气经增湿塔作调质处理后，直接进入窑尾收尘器净化处理，增湿塔喷水量根据增湿塔出口废气温度自动控制，使废气温度处进窑尾袋收尘器的最佳范围内，废气经净化后排入大气。

由袋收尘器收下的粉尘，经链运机、空气输送斜槽，由提升机送入生料库。增湿塔下的窑灰直接与出库生料搭配，喂入预热器系统。

（3）生料均化及生料入窑

生料均化采用φ22.5×54m型库，库内分八个卸料区，生料按一定顺序分别由各自的卸料区卸出进入均化小库，由库内重力切割和均化小库的搅拌实现均化，均化后的生料由斗式提升机、空气输送斜槽送入生料缓冲仓，经计量器计量后由空气输送斜槽送入气力提升泵再送至窑尾预热器的进口。 4.3.2 熟料烧成

（1）烧成系统由五级旋风预热器、分解炉、回转窑、篦冷机组成。喂入预热器的生料经预热器预热、在分解炉内分解后，喂入窑内煅烧；出窑高温熟料在水平推动篦式冷却机内得到冷却，大块熟料经冷却机出口处锤式破碎机破碎后，汇同出冷却机的小粒熟料经盘式输送机送至熟料库。篦冷机排出的热空气部分作为高温风入窑和三次风送往分解炉，部分作为煤粉制备的烘干热源，剩余废气经电收尘净化后排入大气。

（2）熟料储存、输送和散装

熟料库规格φ60×42m，熟料经库底卸出后，由带式输送机分别送往水泥磨前的熟料调备库和汽车散装熟料库。熟料散装库顶采用多点盘式输送机卸料。

（3）原煤预均化及输送

原煤由火车运输进厂卸入原煤堆场，由铲车卸入下料仓后，经定量给料机喂入煤磨。

（4）煤粉制备及输送

煤粉制备采用立式煤磨，利用窑头高温废气作为烘干热源。原煤由定量给料机喂入磨内烘干与粉磨。通过各阀门的调节改变磨内的风速，配合调整分离器的转速，从而实现合格煤粉与粗煤粉的分离，使细粉随气流进防爆型袋收尘器，粗粉继续在磨内循环，重新被粉碎。经袋收尘器收集下的煤粉通过锁风阀和螺旋输送机送入窑头、分解炉、回转烘干机供应其燃煤，废气经收尘器净化后排入大气。

煤粉制备系统设有防爆阀、CO浓度检测仪、N2自动灭火系统等安全措施。

4.3.3 水泥粉磨

（1）混合材备料

石膏由汽车运进厂先入堆棚内储存，由铲车卸入破碎机破碎，选用一台2-φ1130×1150单段锤式破碎机，经破碎后的石膏由带式输送机送入石膏库。 矿渣由汽车运进厂先入堆棚内储存，经带式输送机送入回转烘干机烘干后，由空气输送斜槽、斗式提升机送至矿渣库。

（2）按不同水泥品种，设定相应的物量配比，经定量给料机配好的物料由带式输送机输送至水泥粉磨系统。水泥磨采用一套由辊压机、φ4.2×13水泥磨机和O-Sepa选粉机组成的闭路预粉磨系统，物料经辊压机预粉碎后粗粉回料，细粉进水泥磨粉磨，出磨物料由斗式提升机送入选粉机中分选，粗粉返回磨内再次粉磨，成品随出选粉机气流进入袋收尘器后被收集下来，由斜槽、提升机送至水泥库储存。废气经净化后排入大气。

（3）水泥储存、散装、包装

设4座φ18×40的IBAU型储存兼均化库，每库库底各设两台移动式散装机。水泥由库底充气卸料系统卸出后由空气输送斜槽、斗提机送往包装车间包装或送入水泥汽车散装库进行汽车散装，或送入散装机进行火车散装。

水泥包装采用一台BHYW-8型回转包装机，包装成的袋装水泥直接装车发送或送成品库储存。

水泥库顶、库底均化仓等分别设气箱脉冲袋收尘器处理系统中的含尘气体。包装车间用脉冲袋收尘器对个扬尘点进行收尘。

第五章 重点车间设计——水泥粉磨

5.1概述

水泥成品制备中最重要的是水泥的粉磨，由于水泥粉磨不但影响水泥质量，还是整个水泥生产过程中耗电最多的工序。因此如何在保证水泥质量的前提下，尽可能地节约电能是目前我国水泥行业一各亟待解决的问题。虽然很多企业和研究者斗为此做了大量的工作，但总的来说，在水泥粉磨设备的研究开发上，我国同国外的差距依然较大，在基础研究领域，这种差距更大。因此如何在引进技术的基础上开发出具有自主知识产权的设备和工艺，并在大量基础研究的基础上推动我国粉磨装备的开发研究，尽可能虽小与世界先进生产工艺的差距是国内工作者不应回避的话题。

随着水泥生产技术和水泥生产规模的发展，水泥粉磨设备在大型化的同时，各国在节约能源，提高粉磨效率方面也得到了较大的发展，如采用节能型磨机、高效选粉机、新型衬板改善易磨部件的材质；添加助磨剂降低水泥温度等新设备与新技术。

水泥粉磨工艺流程总的来说可以分为开流粉磨和圈流粉磨两种，其中圈流粉磨又可分为多种不同的子类。在水泥粉磨中，开流粉磨主要应用在管磨机上，广泛使用高细管磨机。由于开流粉磨中往往存在过着粉磨现象严重，且水泥温度超标的问题，因而从节能的角度考虑，圈流粉磨受到推崇。在目前的流程组合上，总的来说，人们一方面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的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设备发展的两个方向：一是寻求单一的粉磨设备尽可能的简化流程，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立磨、辊压机终粉磨系统；而时在现有的粉磨设备的基础上开发出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。这也是目前立磨、辊压机用于粉磨水泥技术还不是很完善有关，使得人们不得不借助多种粉磨设备以求在最大可能上减小能耗。

常用的水泥粉磨流程有： 1.开路流程：管磨、康必丹磨。

2.闭路流程：一级管磨闭路、二级球磨闭路、中卸磨一级闭路、康必丹管一级闭路、辊式磨和辊压机。

近年来，水泥粉磨已趋向于闭路流程，特别时大型磨机更是这样。在闭路流程中，又趋向于球磨机、辊压机及高效选粉机不同组合的粉磨流程。辊压机用在水泥粉磨方面由五种粉磨流程形式：

（1）预粉磨：在闭路流程上辊压机装在球磨机前面，用以降低入磨物料粒度。

（2）混合式粉磨：在闭路系统上辊压机装在球磨机前面，选粉机一部分粗粉回到辊压机。

（3）联合粉磨：辊压机和选粉机自成一个闭路系统，后面再串接球磨机。 （4）部分终粉磨：辊压机与选粉机组成闭路流程，选粉机一部分粗粉回球磨机。

（5）终粉磨：只用辊压机和选粉机；不接球磨机。

这5种粉磨型式，就增产节能而言，按上列顺序一次增大，尤以第五种形式最好，但其生产的水泥质量目前尚不理想，与球磨机生产的水泥相比，主要时需水量大、易产生急凝和早期强度低，因而阻碍了目前终粉磨系统在水泥粉磨中的应用。

本次设计，水泥粉磨车间系统流程选用目前技术较为成熟的带辊压机预粉磨圈流粉磨系统，主要设备有辊压机、水泥磨、选粉机、收尘器、风机等。

该流程简介如下：

熟料、石膏和矿渣由各自的调备库经定量给料机配好后，由带式输送机输送入磨前斗式提升机，再由斗提机送至稳流称重仓，这一过程物料经除铁器去掉磁性物质。接着混合料喂入辊压机，经辊压机预粉磨后，粗粉回料入磨前斗提机再进稳流仓，细粉则进入水泥磨粉磨。出磨物料送入高效选粉机，选粉后粗粉回水泥磨，细粉则由气箱脉冲袋式收尘器收集下来，由斜槽、提升机送至各个水泥库。 5.2 磨机和的选型及产品的标定

见主机平衡计算。

5.3 循环负荷、选粉效率、选粉设备 5.3.1 循环负荷和选粉效率

1.循环负荷是指选粉机的回料量与成品之比，见表5-1，

图5-1循环负荷

F·C G·c T·b

2.选粉效率是指成品中所含的细粉量与选粉机喂料量中的细粉量之比

GccabE100%100%

Faacb E—选粉效率。

一般情况下，各种不同粉磨系统的循环负荷考虑如下： 风扫生料磨 L=50～150% 一级圈流水泥磨 L=150～300% 二级圈流干法生料磨 L=200～450% 二级圈流水泥磨（短磨） L=300～600%

O-Sepa选粉机系统比生产率最高点，位于循环负荷为200%处，而小于150%时，则降低较快，因此循环负荷宜为150%～200%，而相应的选粉机效率为71%～63%。（见表5-2）

在此取循环负荷为200%，则选粉效率为63%

表5－2 O-Sepa选粉机的循环负荷与选粉效率关系 循环负荷（%） 选粉效率（%） 50 90.0 100 79.0 200 63.0 300 50.0

5.3.2 选粉设备的选型

闭路流程的干法生料磨，煤磨和水泥磨的分级设备采用选粉机，它主要有以下几种型式：通过式、离心式和高效选粉机。

本厂根据实际情况选用高效选粉机，具有80年代国际先进水平的新型高效选粉机主要有日本小野田工业公司的O-Sepa、丹麦史密斯公司的SEPAX和美国

斯特蒂文公司SP测流式选粉机等。

采用高效选粉机可使磨机系统产量提高10-30%，本次设计采用O-Sepa选粉机，下面主要介绍O-Sepa选粉机的情况。

O-Sepa选粉机使目前广泛采用的选粉形式。该机主体是一个涡壳旋风筒，内设笼形转子，其外圈装一圈导向叶片，被选粉料从顶部喂入落到撒料盘上，靠离心力将物料抛撒。粗粉则受离心力作用而下落到下部选粉室，再经由下部吹入的三次风风选后，细分随风上升，而粗粉则落入锥形斗卸出。分级选粉有三股风：从磨内排出的气体为一次风（含尘），其它粉磨系统排出的气体为二次风（含尘），三次风（净）由下部吹入。一次风、二次风由上壳体两侧进风口引入机内，形成水平旋流分离场，将较细颗粒带入转子内抛出，然后细粉由收尘器收集为成品。

O-Sepa选粉机的主要优点：

(1) 提高选粉效率，可达74%，使磨机产量增加大约22～24%、节能约8～20%。 (2) 成品粒径分布3～44μm的细料所占的百分比较高，水泥颗粒组成合理，有利提高水泥强度。

(3) 借助变速驱动装置，易于调节产品细度。

(4) 体积小，质量轻，只需传统式选粉机的1/2或1/6空间。减少基建投资。

根据磨机标定产量135t/h，对O-Sepa选粉机进行选型：

N11000G60Cx

其中, N1:按选分浓度计算的O-Sepa选粉机的规格,m3/min G：水泥磨标定的产量,t/h

Cx:O-Sepa选粉浓度，在0.75～0.85kg/m3，取Cx=0.75kg/m3

N110001353000m3/min600.75 3

其中，N2：按喂料浓度计算的O-Sepa选粉机的规格,m/min L：O-Sepa选粉机的循环符合

Ca:最大喂料浓度，Ca=2.5kg/m3

1000135(1200%)N22700m3/min602.5 选用N3000 O-Sepa选粉机，其规格性能如表5-3所示，

表5－3 选粉机规格性能 型号 N-3000

1000G(1L)N260Ca

风量m/h 电机功率kw 处理能力t/h 主轴转速(r/min) 比表面积(m/kg) 水泥产量t/h 2318000 160 540 135~70 300~350 108~180

5.3.3辊压机的选型

辊压机属于料床粉磨，其挤压粉磨技术使粉磨技术上的重大变革，因增产、节能效果显著备受水泥界关注。辊压机主要由磨辊、主机架、进料装置、传动、液压以及安全保护等装置组成，其规格用辊子直径和宽度表示，有的还列出辊压资料，如RP12.5/140-105，表示辊压为12500KN，辊径φ1400mm，辊宽φ1050mm。辊压机是由两个速度相同、辊面平整做相对转动的辊子组成的。物料由辊子上部喂入，随着两个辊子（一个固定，可作平行移动，一个转动）运转物体被钳入，并在高压下挤压成强度低充满裂纹的扁料片，料片大部分由细分组成。辊压机粉磨时要求高压、稳定、满料。我国天津院开发出TP型辊压机、合肥院在KHD公司技术基础上，研制出了第三代HFCG系列辊压机。

（1）确定辊压机的循环负荷为150%，即出辊压机的粗粉回料量与进水泥磨的细粉量之比为1.5：1。则要求辊压机的小时处理量为：

G(1L)G(1150%)135337.5t/h h

Gh:要求辊压机的小时处理量,t/h

G:标定水泥磨产量,t/h L:辊压机的循环负荷 （2）辊压机的确定

选用HFCG140-80辊压机，见表5-3，

表5－3 辊压机规格性能

型号 辊子直径（mm） 棍子宽度（mm) 处理能力t/h 入机粒度 ≤ mm 入料温度 ≤ ℃ 功率 kW HFCG140-80 1400 800 280~380 80 120 2 - 560

5.4 磨机的通风 5.4.1 通风的作用

（1）冷却磨内物料，改善磨内物料的易磨性。磨机在运转时80%以上的能量转变为热量使磨内物料温度上升，对水泥磨来说，会导致石膏脱水而产生假凝现象，影响水泥质量，且易磨性随温度上升而降低。因物料温度升高产生耗电现象，使物料粉成团，黏附在研磨体和衬板上，降低粉磨效率 （2）及时排除磨内水蒸气，可降低糊状和阻塞篦孔现象

（3）消除摸头灰，改善卫生环境，减少设备的磨损，同时还可减少细粉的缓冲热层作用 5.5 除尘系统 5.5.1 除尘设施

为了达到排放标准，且为了设备简单化，同时满足排放高效选粉机的高浓度的含尘气体，本厂选用一级收尘系统，且选用气箱脉冲袋式收尘器。 5.5.2 除尘系统的计算 1.原始资料和设计参数 （1）磨机规格：φ4.2×13m （2）工艺流程：闭路 （3）研磨体装载量：209 （4）有效直径：4.1m （5）有效长度：12.5m （6）生产能力：135t/h （7）出磨废气温度：t1=80℃

（8）提升机排出气体的含尘浓度：25g/ Nm3 （9）辊压机收尘气体的含尘浓度：50g/ Nm3 （10）提升机的排风量:磨尾处2000m3/h 磨头处1500m3/h （11）辊压机的排风量：2000m3/h （12）提升机排出气体温度：磨尾处80℃ 磨头处50℃ （13）辊压机收尘气体温度：80℃ 2.磨机通风量

式中：V—磨机通风量m/h

3

V400G

G—标定水泥磨的产量t/h

V=400G=400×135=54000m3/h

考虑到磨尾漏风20%，则从磨尾排出风量为

273V11.2V1.25400050115Nm3/h27380

3.斗式提升机的排风量

273273V2V20001547Nm3/h2738027380

273V315001269Nm3/h27350 4.辊压机处的排风量

V420002731547Nm3/h273805.5.3 袋式除尘器的选型 1.进入袋式除尘器风量

进入选粉机的一次风，二次风，三次风的风量比按4：4：2计算，其中磨尾进选粉机的风为一次风，则选粉机的风量

50115V选粉机125288Nm3/h0.4

考虑到抽风管漏风系数为1.1，则进入收尘器的总风量为 2738027380V选粉机袋收尘1.1V选粉机1.1125288178203m3/h273273

V袋收尘1.1(V选粉机V2V3V4)1.1(125288154712691547)142616Nm3/h

考虑到管道散热，气体进入袋式除尘器温度降至70℃，则进入袋式除尘器风量为

V袋=142616×27370=179184m3/h 2732.选粉机进入袋式除尘器的含尘浓度

C选选i==0.833 kg/m3

273273700.833kg/m30.810kg/m3810g/m3 27380273C选粉i 3.斗式提升机、辊压机处收尘进入袋式除尘器的含尘浓度

27370Cii(252550)g/Nm3126g/m3273 所以进入袋式除尘器的气体总含尘浓度为：

CoC选粉iCii810126936g/m3

根据以上情况，选用气箱式脉冲袋式收尘器，其规格和性能如表5-4所示，

表5－4 袋式收尘器规格、性能 型号 处理风量m/h 总过滤面积m 滤袋个数（个） 含尘浓度g/m 323FMQD28—2×11 247600 3427 2856 ＜1300 4.实际滤速

fQ1791840.87m/min0.015m/s 60A603427 5.袋收尘的过滤阻力

PRfamctf

式中， P：袋收尘的过滤阻力

R：滤布的阻力系数，羊毛绒布R=3.6108m1 ：空气粘度，70℃时，= f：过滤速度，0.15m/s

am：粉尘堆积层平均比阻，am=8.5108m/Kg C：含尘浓度 C=0.936kg/m3 t：过滤时间

袋收尘每隔6min振打一次，振打时间10s，t=60×6-10=350s，

8.5100.936×=3.610+35021.51060.0152

88

=1484Pa

整机附加阻力ΔPm，参考表5-5，

表5－5 过滤风速与整机附加阻力关系

过滤风速m/min 1.0 80 1.5 100 2.0 150 2.5 250 ΔPm（Pa） 故Pm=80Pa

P 0=Pm+P=80+1484=1564Pa 5.6 除尘风管直径和管道阻力计算 5.6.1 除尘风管直径计算

D=

4V

3600

式中, V—通风量(m3/h)

ω—管内风速，一般倾斜管道ω=12—16m/s， 垂直管道ω=8—12m/s， 水平管道ω=18—22m/s D—风管直径(m)

计算出风管的直径应按圆形通风管道统一按规定选用，其外径的基本要求系列有：

90.100.110.120.140.160.180.200.220.250.280.320.360.400.450.500.560.630.700.800.900.1000.1120.1250.1400.1600.1800.2000mm

风管的厚度ξ可按表5-6选用，

表5－6 风管的厚度ξ 一般除尘风管 管径mm φ100～φ400 φ400～φ650 φ650～φ900 φ900～φ1000 壁厚mm 1.5～2.5 2.5～3.0 3.0～3.5 3.5～4.0 管径mm φ100～φ300 φ300～φ700 φ700～φ1000 含尘浓度高的风管 壁厚mm 2.0～2.5 2.5～4.0 4.0～5.0

管道直径的确定： 1.磨机尾部进选粉机管道 垂直段： 取 ω=12m/s，

D1=m 取外径为φ1400 mm，壁厚为ξ=6mm， 则风管内径为 1600-2ξ=1600-2×6=1388mm 管内实际风速为

ω1=

2.选粉机进袋式除尘器管道

水平段： 取 ω=18m/s

4V==11.9m/s

3600D24178203D2=1.87m

36003.1418 取外径为φ2000mm，取壁厚为ξ=10mm， 则风管内径为 2000-2×10=1980mm。

管内实际风速为

ω2 =

4V4178203= 16.1m/s3600D236003.141.982

3.磨头斗提机的收尘管道

倾斜段： 取 ω=14m/s

D34V415000.195m360036003.1414

取外径为φ200mm，取壁厚为ξ=2.5mm， 则风管内径为 200-2×2.5=195mm。

管内实际风速为

4V41500ω3 == 14.0m/s3600D236003.140.1952 4.辊压机处收尘管道

垂直段： 取 ω=12m/s

D44V420000.243m360036003.1412

取外径为φ250mm，取壁厚为ξ=2.5mm， 则风管内径为 250-2×2.5=245mm。

管内实际风速：

4V42000ω4 == 11.8m/s3600D236003.140.2452 5.磨头斗提机收尘管道、辊压机处收尘管道合并管道

倾斜段： 取 ω=13m/s

D54V4(15002000)0.297m360036003.1413

取外径为φ300mm，取壁厚为ξ=2.5mm， 则风管内径为 300-2×2.5=295mm。

管内实际风速为

4V4(15002000)14.2m/sω5==

36003.140.29523600D2 6.磨尾斗提机的收尘管道

倾斜段： 取 ω=14m/s

D64V420000.225m360036003.1414

取外径为φ250mm，取壁厚为ξ=2.5mm，ω7 则风管内径为 250-2×2.5=245mm。

管内实际风速为

4V42000ω6== 11.8m/s223600D36003.140.245

7.磨头斗提机收尘管道、辊压机处收尘管道合并管道和磨尾斗提机收尘管道的合并管道

倾斜段： 取 ω=14m/s

4V36004(154712691547)36003.1414273702730.372mD6

取外径为φ400mm，取壁厚为ξ=2.5mm， 则风管内径为 400-2×2.5=395mm。

管内实际风速为 ω7 =

4V=

3600D24(154712691547)2737027312.4m/s236003.140.395

5.6.2 管网的局部阻力计算

Wa2a PP2 式中， Pp：管道中阀门或各个变径的局部阻力 ：阀门或各个变径点的局部阻力系数，见表5-7 Wa：空气在网管中的流速m/s a：空气的密度

表5－7各个变径角度对应的局部阻力系数

α 90 1.1  120 0.55  135 0.35  150 0.2  各个管道在变径处的局部阻力：

16.12273=0.551.29373Pa

227370 14.02273=(1.10.55)1.293176Pa

227350 11.822731.29324Pa=0.35 227380 14.222731.293114Pa=1.1 227370 12.422731.29355Pa=(0.350.35)227370

管内总阻力：

=1.17×（73+176+24+114+55）=517Pa

其中， Kp：系统阻力附加系数 ，Kp=1.15～1.7，取1.17。

5.6.3 风机选型 1.进排风机风量

考虑10%的风量储备，进排风机的温度降至60℃ （1）进排风机风量

V1791841.1（2）除尘系统总阻力

27360191356m3/h

27370设磨机阻力P=400Pa，再考虑10%的风量储备， P总1.1(PP0Pp)

=1.1×（400+1564+517） =2729.1Pa

2.风机选型

选取型锅炉通风机，风机规格见表5-8，

表5－8风机规格 全压Pa 风量m/h 转速r/min 电动机 型号 功率kw 33246～3116 206000～282000 580 Y450-59-10 315 5.6.3 废气排放浓度 1.排放浓度

进入袋式收尘器气体总含尘浓度 C1=0.936kg/m 定袋式收尘器的除尘效率η=99.999%

C1=C1（1-η）=936×（1-99.999%）=0.00936g/m3

，

考虑该段漏风为5%，则出风机排放浓度为

C2= C，1/1.05=0.00936/1.05=0.0089g/m3=0.0071g/N m3

符合《水泥工业大气污染物排放标准》中规定的磨机颗粒物排尘浓度（标况）＜30mg/m3。

2.单位产品废气排放量

每小时粉尘排放量:0.00711568771.051170g/h

单位产品排放量:1170/(1351000)0.0087kg/t

符合《水泥工业大气污染物排放标准》中规定的磨机颗粒物单位产品排放

量＜0.024kg/t。 5.7 输送设备选型 5.7.1 斗式提升机的选型

（1）磨头处斗式提升机

G斗提[(1L)G][(1150%)135]337.5t/h式中， G斗提：提升机提升能力,t/h L：辊压机循环负荷 G：磨机产量,t/h 要求输送量：

V=

G提337.5=233m3/h 1.45

式中，ρ：输送物料的密度，查《水泥厂工艺设计概论》，ρ=1.45m3/t, 所以选取THG630型斗式提升机，其型号规格如表5-9下：

表5－9 提升机型号规格 斗提型号 输送量m/h 料斗 容量L 斗距mm 3THG630 250 29 546 75 提升高度Hmax(m) （2）磨尾处斗式提升机

G斗提K[(1L)G]1.3[(1200%)135]526.5t/h 式中， G斗提：提升机提升能力,t/h

L：选粉机循环负荷

K：提升机提升物料不均衡系数K=1.2～1.3，取1.3 G：磨机产量,t/h 要求输送量：

V=

G提536.5=479m3/h 1.1

式中，ρ：输送物料的密度，查《水泥厂工艺设计概论》，ρ=1.1m3/t, 所以选取THG800型斗式提升机，其型号规格如表5-10所示，

表5－10 提升机型号规格 斗提型号 输送量m/h 料斗 容量L 斗距mm 3TDG800 492 64 580 80 1.65 提升高度Hmax(m) 料斗运动速度m/s

5.7.2 空气输送斜槽的选型 （1）磨尾进斗式提升机处

G提=526.5t/h

故选XZ630型空气输送斜槽，型号规格见表5-11，

表5－11空气输送斜槽的型号规格 型号 槽体宽度mm 输送能力t/h 槽体斜度 XZ630 630 610 6 °槽体节长 标准节mm 非标准节mm 2000 2500 4～5.5 1.5～2 需要风压KPa 需要风量m/min 3（2）磨尾斗式提升机进选粉机处

G提=526.5t/h

故选XZ630型空气输送斜槽，型号规格见表5-12，

表5－12空气输送斜槽的型号规格 型号 槽体宽度mm 输送能力t/h 槽体斜度 槽体节长 标准节mm 非标准节mm XZ630 630 610 6 2000 2500 4～5.5 1.5～2 °需要风压kpa 需要风量m/min 3（3）选粉机粗粉回磨头处

回料量：G=135×200%=270t/h

故选XZ500型空气输送斜槽，型号规格见表5-13，

表5－13空气输送斜槽的型号规格 型号 槽体宽度mm 输送能力t/h 槽体斜度 槽体节长 标准节mm 非标准节mm XZ500 500 400 6 2000 2500 4～5.5 1.5～2 °需要风压kpa 需要风量m/min 3(4）袋收尘器下方输送成品处

G=135t/h，

故选XZ400型空气输送斜槽，型号规格见表5-14，

表5－14空气输送斜槽的型号规格 型号 槽体宽度mm 输送能力t/h 槽体斜度 槽体节长 标准节mm 非标准节mm XZ400 400 250 6 2000 2500 4～5.5 1.5～2 °需要风压kpa 需要风量m/min 35.7.3 其他输送设备的选型

（1）磨头斗式提升机卸料进稳流仓处 G=337.5t/h,

此处预选用皮带输送机，其技术参数如表5-15所示，

表5-15 皮带输送机技术参数 皮带宽度（mm） 输送长度（m） 功率（kw） 输送速度（m/s） 输送量（t/h） 800 ≤6 4 1.3～1.6 278～546