日产五千吨新型干法水泥熟料生产线本科生计算说明书

前言

一、生料粉磨作业的功能和意义

生料粉磨是水泥生产地重要工序，其主要功能在于为熟料煅烧提供性能优良的粉状生料。对粉磨生料要求：一是要达到规定的颗粒大小；二是不同化学成分的原料混合均匀；三是粉磨效率高、能耗少、工艺简单、易于大型化、形成规模化得生产能力。由于生料粉磨设备、土建等建设投资高，消耗能量大（一般占水泥综合电耗的1/4以上），因此采用高新技术，优化生料粉磨工艺，对水泥工业现代化建设有着十分重要的作用和意义。

二、粉磨的基本原理

物料的粉磨是在外力作用下，通过冲击、挤压、研磨克服物料晶体部各质点及警惕之间的聚力，使大块物料变成小块以至细粉的过程。粉磨功一部分用于物料生成新的表面，变成固体的自由表面能；大部分则转变为热量散失于空间中。

三、现代生料粉磨技术发展的特点

随着新型干法水泥技术日趋完善，生料粉磨工艺取得了重大进展，

其发展历程经历两大阶段：第一阶段，20世纪50年代至70年代，烘干兼粉碎钢球磨机发展阶段（包括：风扫磨及尾卸、中卸提升循环磨）；第二阶段，20世纪70年代至今，辊式磨及辊压机发展阶段。其发展特点如下：

（1）原料的烘干和粉磨作业一体化，烘干兼粉磨系统得到了广泛的应用。并且由于结构及材质方面的改进，辊式磨获得新的发展。

（2）磨机与新型高效的选分、输送设备相匹配，组成各种新型干法闭路粉磨系统，以提高粉磨效率，增加粉磨功的有效利用率。

（3）设备日趋大型化，以简化设备和工艺流程，同窑的大型化相匹配。钢球磨机直径已达5.5m以上，电功率6500kw台时产量300t以上，辊式磨系列中磨盘直径已达5m以上电机功率5000kw以上，台时产量500吨以上。

（4）采用电子计量称喂料、X荧光分析仪或γ-射线分析仪、电子计算机自动调节系统，控制原料配料，为入窑生料成分均齐稳定创造条件。

（5）磨机系统操作自动化，应用自动调节回路及电子计算机控制生产，带他人

工操作，力求生产稳定。

四、中卸提升循环磨系统

本次设计主要是5000t/d熟料的水泥厂的生料磨工艺流程设计，采用的是中卸烘干磨系统。用球磨机来粉磨生料、煤和水泥已经有100多年的历史了，尽管其相对能耗较高，但仍是应用广泛和可靠的方法。中卸烘干磨系统是烘干兼粉磨系统中最重要的方法，从烘干作用来说是风扫磨与尾卸磨提升循环系统的相结合；从粉磨作用来说实际上相当于两级圈流。此系统与立磨系统相比较维修费用低，投资少，并且能够适用于较难磨、腐蚀性强的物料。对于日产5000吨水泥熟料的生产线来说，中卸烘干磨系统已经能满足产量的要求。

1.中卸烘干磨系统的特点：

（1）热风从两端进磨，通风量较大，有良好的烘干效果。由于90%的热风从磨头进入，10%的热风从磨尾进入，故粗磨仓风速较大，细磨仓风速较小，不致产生磨料面过低的现象，同时有利于出去物料中残余的水分和提高细磨仓的温度，防止冷凝。这种磨机系统，利用窑尾废气可烘干含水分8%以下的原料。

（2）磨机粗、细磨分开，有利于最佳配球，对原料的硬度及粒度的适应性较好。原料配合料进入磨头粗磨仓，烘干粉磨后从中部卸料罩卸出，并由提升机喂入O-sepa选粉机，分级后的粗粉回料大部分进入中卸磨得细磨仓，少部分进入粗磨仓，以提高粗磨仓物料的流动性。粗粉回料分配比例一般为2 ：1，经细磨仓粉磨后的物料也经由中间卸料罩、提升机喂入O-sepa选粉机，选出后的细粉即为合格生料，送入生料库中。

（3）循环负荷大，磨过粉碎少，粉磨效率高，消除了过粉磨现象。

2.本次设计选用中卸烘干磨系统的依据：

（1）任务书中提供的粘土质原料为砂岩，砂岩的硬度较高，具有一定得腐蚀性。如果生料磨选用立磨，则对立磨的磨辊套和磨盘衬板的磨损较大，从而影响运转率和磨机产量。

（2）此系统与立磨系统相比较维修费用低，投资少。

五、世界水泥工业的发展趋势

1生产线能力的大型化

目前5000 t/d上的生产线已成主流,10000t/d的生产线工艺也已成熟。随着单机生产能力的大型化，形成了年产数百万吨至千万吨的水泥厂，大型水泥集团的能力

也达到数千万吨到一亿吨以上。

2生产与管理信息化

主要的成绩是运用信息技术，开发各种工艺过程的专家系统和数字网络系统，实现大型化水泥企业远程操作，保证水泥生产稳定和良好的质量。此外，进行科学管理和商务活动是近年来国外水泥工业在信息化、自动化、网络化、智能化领域中所进行的另一方面主要工作，从而使得现代水泥生产企业的生产与管理达到了前所未有的水平，并且使工厂资本运作达到最佳化。

3水泥生态化的发展

水泥工业进一步与环境相容，不但降低粉尘的排放，而且采用新技术使气体中的CO2、NO x、SO2的排放量达到最小。今后水泥企业在环保上的目标做到“三零一负”，即在水泥生产过程中实现对环境的零污染；对电能和天然矿物的零消耗；对废渣、废料的零排放，最大限度的减轻社会环境负荷。此外，水泥企业还能治理和循环利用部分有毒、有害废气物和城市垃圾等作为二次原燃料，减轻社会的环境问题，实现水泥工业的可持续发展。

第一章日产5000吨水泥熟料生产线系统

配料计算

1.1 基本条件和数据：

（1）采用窑外分炉生产熟料；

（2）水泥品种：P.O42.5级；

(3)物料参数见表1-1～1-3；

(4)要求熟料三个率值:KH=0.89±0.01、SM=2.60±0.1、IM=1.60±0.1；

(5)单位熟料热耗:3095KJ/Kg；

(6)生产损失:生料、水泥按1﹪计算,其他按3﹪计算。

表1-1 原燃料化学成分（﹪）

表1-2 进厂原燃料水分及粒度

表1-3 煤的工业分析

1.2配料计算:

(1)假设干基原料配比:

石灰石:粘土:铁粉=83.30:15.10:1.60

(2)计算生料化学成分(﹪)

表1-4 生料化学成分

(3)计算灼烧基生料成分

C灼= C白/(1-生料烧失量)

表1-5 灼烧基生料成分

(4)计算熟料中的标准煤耗

标准煤耗：P=单位熟料热耗/热值

P=3095/25360=0.12204 Kg/ Kg熟料

(5)计算煤灰掺入量

Ga=灰分×沉降率×标准煤耗/100

Ga=25.72×100﹪×0.12204/100=3.1389﹪

(6)计算熟料化学成分

表1-6 熟料化学成分

(7)计算率值

KH=( CaO-1.65 Al2O3-0.35 Fe2O3)/0.28 SiO2 KH=0.8812 SM= SiO2/(Al2O3+ Fe2O3) SM=2.6050 IM= Al2O3/ Fe2O3 IM=1.6900

结论: 三率值均符合要求。配合比合适。

(8)计算理论料耗

Hl=(100- Ga)/(100-生料烧失量)

(9)计算实际料耗

Hs= Hl/(1-生料生产损失)

(10)计算实际煤耗

P′=P/(1-煤生产损失)