毕业设计日产2500吨熟料的铜山水泥厂设计1.doc

本科毕业设计说明书设计一条日产2500吨熟料的铜山水泥厂重点设计：生料粉磨TO DESIGN A PRODUCTION OF 2500 TONS PER DAY CLINKER CEMENT TONGSHANFOCUS ON THE DESIGN OF：RAW MATERIAL GRINDING学院（部）： 材料科学与工程学院专业班级： 无机非金属材料工程05-3班 学生姓名： 万 雅 子 指导教师： 王 庆平 2009 年 06 月 5 日 中文摘要 我国水泥工业正经历着从以立窑生产为主向以新型干法回转窑水泥生产为主的历史性转变。2500t/d 新型干法水泥生产线是在2000t/d新型干法水泥生产线的基础上经过创新提高，逐步完善而形成的。在装备设计制造、工程设计、工程管理、降低工程投资、 达标达产方面，取得了许多成功的经验，是目前国内投产最多、技术最成熟的新型干法生产线之一。本设计主要介绍自己对新型干法生产线特点的理解。生料磨采用的是立磨，水泥磨则用技术比较成熟的管磨。并加有余热发电系统，分解炉用比较流行的TDF型分解炉。关键词：水泥；新型干法；生料粉磨；技术TO DESIGN A PRODUCTION OF 2500 TONS PER DAY CLINKER CEMENT TONGSHANAbstractChina's cement industry is experiencing production from a vertical to a new dry process rotary kiln cement production mainly of historical change. 2500t / d new dry cement production line in the 2000t / d new dry cement production lines based on innovation through improved formed gradually improve. In equipment design and manufacturing, engineering design, project management, reducing project investment, production standards has made a lot of successful experience, is currently the largest domestic production and technology the most mature one of the new dry process production line. Introduces the design of the new dry process production line of own understanding of the characteristics. Raw mill is used in vertical mill, cement mill technology is more mature tube mill. Plus there is waste heat power generation system, the use of more popular calciner type of TDF calciner.KEY WORDS: cement；new dry process；raw material grinding：Technology目 录摘要Abstract1 绪论1 1.1设计任务及其依据，论述所生产产品的意义和价值11.1.1设计任务11.1.2生产产品的种类及意义和价值11.2建厂原始资料31.2.1江苏徐州市铜山县建设水泥厂的原始资料31.2.2气象条件4 1.2.3水文、工程地质资料.41.2.4 附图及附件.41.2.5 厂址的选择.42 基础计算92.1 确定出规模要求92.2 生产方法的确定92.3 设计参数的确定92.4 熟料单位热耗的确定10 2.5 原料配合比的确定.102.5.1 水泥生产原燃料及配料.102.5.2 水泥熟料的简介.112.5.3 熟料的率值.112.5.4 确定原料配合比.12 2.6 窑规格的选择和产量的标定.152.6.1 窑规格的选择.152.6.2 窑产量的标定.153 物料平衡的计算.16 3.1 烧成系统的能力.16 3.2 工厂的生产能力.16 3.3 原料消耗定.163.3.1考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料理论消耗量.163.3.2 考虑煤灰参入时，1t熟料的干生料的消耗定额.163.3.3 各种干原料消耗定额.16 3.4 干石膏的消耗定额 .16 3.5干混合材消耗定额.17 3.6 烧成用干煤消耗定额.173.7 填写全厂的物料平衡表.174 工艺流程.184.1 破碎及预均化.184.1.1破碎.18 4.1.2 原料预均化.18 4.2 原料粉磨.19 4.3 燃料制备.24 4.3.1 粉磨设备的选择.244.3.2 HRM型立磨的工作原理.254.3.3 设计条件. 254.3.4 工艺流程.26 4.4 生料的均化.274.4.1生料的均化概念及均化原理.274.4.2 均化方式.27 4.5 预热分解.294.6 水泥熟料的烧成.31 4.7 水泥粉磨.31 4.7.1预粉碎（磨）多级串联粉磨工艺 .324.7.2不同水泥粉磨系统的比较.334.8 选粉设备选型.34 4.9 水泥包装. .364.10 主机设备选型.374.10.1确定全厂各车间的工作制度.37 4.10.2主机要求生产能力表.384.10.3主机选型.395 物料的储存和均化.40 5.1 堆场和堆棚.425.1.1 石灰石均化库.42 5.1.2 砂岩堆场.43 5.1.3 铁粉堆棚.43 5.1.4 石膏堆棚.44 5.2 生料调配库.445.2.1 石灰石调备库.44 5.2.2 粉煤灰库.45 5.2.3 铁粉库.45 5.2.4 砂岩库.46 5.3生料均化库.46 5.4 熟料库.47 5.5熟料调备库.47 5.5.1 石膏调配库.47 5.5.2 粉煤会灰调配库.48 5.6 水泥库.48 5.7 成品库.496 重点车间设计.506.1 生料制备.506.2 立式磨.50 6.2.1 MLS362立式辊磨.51 6.3 立磨工艺流程的选择.54 6.3.1 两种系统的工艺流程及装备.54 6.3.2 两套系统经济技术指标对比及评价.56 6.3.3 结论与建议.58 6.4磨机的选型及产量标定.59 6.5磨机的通风.59 6.5.1通风的作用.59 6.5.2立磨热平衡的计算.59 6.5.3 磨内风速的计算.626.6除尘系统.626.6.1 概述.62 6.6.2 除尘系统各主机的选型计算.62 6.6.3 除尘系统输送气体管道直径计算.66 6.7 增湿塔选型.66结束语.68参考文献与附录.69致谢.701 绪 论粉磨作业是水泥生产中的重要环节，无论是生料还是水泥都要通过粉磨来获得。如果燃料是煤，亦需磨成煤粉才能入窑燃烧。粉磨将直接影响到水泥生产的质和量以及技术经济指标。水泥工业大量耗能，能耗费用占水泥成本的很大部分，其中燃料和电力各半。水泥的单位电耗约为100110KWh/t，其中粉磨电耗占到60%70%。粉磨又是一种效率极低的作业，加入粉磨过程中的能量，95%99%以上都变为热量而损失。粉磨技术的进展除了更好的适应原燃料的性能，充分满足工艺性能之外，主要围绕着节能进行。同时，单机能力不断扩大，至今已有8000t/d级配套生料磨和6000t/d级水泥磨。粉磨技术包括粉磨工艺和粉磨设备两个方面。工艺是主导、设备是基础。设备要有工艺来带动，工艺要有设备来实现。粉磨工艺的任务在于：1.从粉磨机理、粉磨理论及技术发展趋向出发，实施新工艺、新技术的科研、开发。2.根据原料特性和工艺要求，合理的选择粉磨系统，确定主机及相关辅机的配套。3.对粉磨设备的设计、开发提出工艺要求和工艺参数，以保证装备的工艺先进性和良好的技术经济指标。4.理论和实际相结合，总结操作、控制的基本经验，满足高产、优质、低耗的生产要求。1.1 设计任务及其依据，论述所生产产品的意义和价值1.1.1 设计任务：本次设计的任务为在江苏徐州市铜山县兴建一座日产熟料2500吨干法水泥生产线。（重点车间为生料粉磨车间，生产产品为P·型硅酸盐水泥）。1.1.2 生产产品的意义和价值 凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主的水泥熟料，掺入适量石膏、05的石灰石或粒化高炉矿渣磨细制成的水硬性胶凝材料，就是硅酸盐水泥(也称波特兰水泥)。当硅酸盐水泥中掺有混合材料时，称为型硅酸盐水泥，代号P. 。 硅酸盐水泥广泛用于民用和工业用的建筑工程，例如油田和气田的固井、水利工程中的大体积坝体、军事抢修工程,还可用于作耐酸、耐火材料,坑道中喷射封顶以代替坑木。水泥还可以代替木材和钢材用于多种场合，如电线杆、铁路枕轨、输油和输汽管道、贮原油和贮气罐等。硅酸盐水泥国外称波特兰水泥，它是性能最好、应用最为普遍的水硬性胶凝材料，近几年，不论是国内还是国外水泥市场都对它提出了更高要求。一方面要求水泥性能优良、稳定，具有多样性，能满足不同用户的各种个性要求，以确保混凝土具有良好的质量和足够的耐久性；另一方面，从环保角度考虑要尽可能多地利用劣质原料和废料，最大限度地减少有用资源和能源消耗、降低CO2 排放量，为全球治理温室效应做贡献。这两方面要求在某种程度上又是相互矛盾的。另外水泥工业又是重化工工业，它的特点是对矿产资源的依存性大，物料储存量多，能量消耗高。因而在设计工作中对这些问题应予足够的重视。水泥厂设计工作的水平与质量，不仅关系到工厂建设过程中各项任务能否顺利完成，而且对工厂建成后能否正生产，以及能否获得较好的投资效果，均有重大影响。水泥是能与水发生物理化学作用，使其由可塑性浆体硬化成坚硬的人造石材的一种粉末状水硬性胶凝材料。它使用广，用量大，素有“建筑工业的粮食”之称。其单位质量的能耗只有钢材的1/51/6，合金的1/25，比红砖还底35%。根据预测，下一个世纪的主要建筑材料，还将是水泥和混凝土，水泥的生产和研究仍然极为重要。水泥粉磨和搅拌后，表面的熟料矿物立即与水发生水化反应，放出热量，形成一定的水化产物。由于各种水化物的溶解度很小，就在水泥颗粒周围析出。随着水化作用的进行，析出的水化产物不断增多，以致互相结合。这个过程的进行，使水泥浆体稠化而凝结，随后变硬，并能将与其搅拌在一起的混合材胶粒胶结成整体，逐渐产生强度。因此，水泥混凝土的强度是随龄期延长而逐渐增长的。早期增长快，但是，只要维持适当的温度和湿度，其强度在几个月、几年后还会进一步有所增长；另一方面，也可能在几十年后尚有未水化的部分残留，仍具有继续进行水化作用的潜在能力。水泥作为胶凝材料，除水硬性外，水泥还有许多优点：水泥浆有很好的可塑性，与石膏拌合后仍能使混合物具有和易性，可浇注成各种形状尺寸的构件，以满足设计的不同要求，适应性强；还可以用于海上、地下、深水或者严寒、干热的地区，以及耐侵蚀、防辐射核电站等特殊要求的工程；硬化后可以获得较高的强度，并且改变水泥的组成，可以适当调节其性能，满足一些工程的不同的需要；还可与纤维或者聚合物等多种有机、无机材料匹配，制成各种水泥基复合材料，有效发挥材料的潜力；与普通的钢铁相比，水泥制品不会生锈，也没有木材这类材料易于腐朽的特点，更不会有塑性年久老化的问题，耐久性好，维修工作量小等等。因此水泥不但大量用于工业和民用建筑，还广泛应用于交通、城市建设、农林、水利及海港等工程，制成各种形式的混凝土，钢筋混凝土的构件和构件物，而使水泥管、水泥船等各种特殊功能的建筑物、构筑物的出现成了可能。此外，如宇宙工业、核工业以及其他新型工业的建设也需要各种无机非金属材料，其中最为基本的是以水泥为主的新型复合材料。因此，水泥工业的发展对保证国家建设计划顺利进行，人民生活水平提高具有十分重要的意义，而且，其他领域的新技术也必须渗透到水泥工业中来，传统的水泥工业势必随着科学技术的发展而带来新的工艺变革和品种演变，应用领域必将有新的开拓，从而使其在国民经济中起到重要的作用。1.2 建厂的原始资料1.2.1 江苏徐州市铜山县建设水泥厂的原料资源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%。石灰石、粘土、砂岩矿山的位置见“江苏省铜山县青龙山地区地质图”4、 铁矿石（粉）：外购，含水量4%。5、 矿渣（混合材）：徐州钢铁厂碱性矿渣。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：从彭场变电所接线进厂。35KV11、水源：可采用地下水或不牢河水12、交通：见“青龙山矿区交通位置图”。铁路可在茅村车站或前亭车站与津浦线接轨。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、徐州钢铁厂矿渣化学成份如下：表1-1矿渣化学成份SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOW%32.7812.000.6543.1610.7899.3715.001.2.2 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：24cm4、最大积雪深度：25cm5、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。1.2.3 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67调查。该地区几十年内地地震烈度定为7度。1.2.4 附图及附件“青龙山矿区交通位置图”、“江苏省铜山县青龙山地区地形图工”1：10000、“风玫瑰图”1.2.5 厂址的选择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。厂址的选择主要考虑的影响因素： 厂址靠近主要原料基地；厂址靠近铁路接轨车站；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；厂址尽量靠近水源；厂址应靠近电源；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。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；工程地址条件。尽量避免死断层、溶洞、滑坡等；水文地质条件；雨水、污水排出的可能；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；大件设备的运输；合理确定工人村建设场地；以及与其他方面协作。依照厂址选择的有关原则，初步选定三个可行的方案，参见矿区地形图，现比较如下：江苏省铜山县青龙山石灰石矿区地质评价报告（摘要）1、矿区概述青龙山石灰石矿区位于徐州市东北14公里，属铜山县茅村公社管辖。津浦铁路在矿区东部通过，相距两公里余。茅村至柳新公路经过矿区南缘，交通十分方便。表1-2 三种方案的综合比较项目A方案B方案C方案位置距石灰石矿1.1km距砂岩矿1.6km距石灰石矿1.6km距砂岩矿2.0km距石灰石矿0.1km距砂岩矿1.9km地形东低西高，坡度大约2%，有坡地。东低西高，坡度大约3%，有坡地。东低西高，比较平坦，略有坡地。 交通厂外交通工程量大，要在大毛山和二毛三毛山之间建条公路以运砂岩，另建一条铁路经长山和奶山之间与茅村站接轨以运产品。厂外交通工程量小于A，在二毛、三毛山东侧70km处新建一条公路通砂岩矿，建一条铁路通茅村，但短于A，为1km左右。石灰石有汽车直接进厂进行二破，砂岩则需要在大毛山、二毛山、三毛山之间建一条公路，其工程量与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。距水电源距离较远较远最近矿山爆破安全性不受影响不受影响略有影响原料、燃料供给相同生活设施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。矿区西南有王庄、庞庄煤矿，东有权台煤矿，相距约在十一公里。3.5万11万伏高压输电线在矿区南东35公里处通过。矿区南缘有经过水文勘测的丰富地下水源。可见矿山经济地理情况很好。矿区地行属低山丘陵，青龙山最高海拔标高138米，相对标高106米左右，山体呈垄状沿北东方向分布，东坡较陡，坡角2060度；西坡较缓，坡角1540度，山垄间洼地地面标高3235米，浮土厚度0.519米。矿区南缘有不牢河流经，河床宽150300米。水深0.73米。属季节性河流。枯水位标高25.60米。历年洪水水位最大标高33.58米（63年9月8日）。最近几年人工开挖，河床加宽加深，在其南3公里已修成京杭大运河，可能这行船、京杭大运河在兰家坝筑有节制闸，近年不牢河最高洪水水位为32.73米。2、矿区地质1、矿区水泥原料石灰石系中寒武夏组鲕状灰岩、薄层灰岩和快状灰岩相间分布、共有五层组成，构成青龙山主体。下寒武统馒头组紫红色云母质砂岩和泥灰岩。在青龙山东坡下缘一带分布、构成矿体底版。上寒武统炒米店组薄层灰岩、鲕状灰岩及薄层竹叶状灰岩相间分布在矿区西南角和矿区西北角，构成矿层之顶板。第四系灰黑色亚粘土、灰黄色亚粘土分布在青龙山东西两侧之川里湖、刘武湖洼地中及不牢河以南山前平地宁，为湖沼相沉积。山坡脚处堆积少量坡积红土。 2、矿石质量矿区中寒武统张夏组石灰岩氧化钙含量大多在51%53%。仅个别样品氧化钙含量为49%。氧化镁含量多在0.51.3%。而以1%左右为多，仅第四层白云质鲕状灰岩在青龙山北部这一段氧化镁含量高、变化大。最高达5.21%，最低为2.06%，平均达3.58%。（未圈入矿体）。其他地段只个别样品氧化镁含量大于2.5%。但沿走向伸延不大、呈小透镜体产出。由于山坡角大于地层倾角，部分勘探线可在山西坡沿倾向控制矿层。如第三层灰岩，其氧化镁在11.5%，说明沿倾向是稳定的。石灰岩宁、及含量极小，仅含0.010.04；为0.000.004%，为0.0090.15%。都符合水泥生产要求。3、储量计算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：（1）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）。（2）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。（3）储量计算参数的确定： 石灰石氧化镁含量不大于2.5%，氧化钙大于48%者划为矿石。 矿石体重：经大小体重测定其范围在2.642.691吨/米2经过计算求得， C1级贮量 6503万吨C2级贮量 2985万吨4、结束语（1）矿床中寒武统海相陆台型沉淀、构造简单、地层倾角平缓，一般为15°25°。其工业类型属稳定的倾斜层状矿床。（2）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%，其他有害杂质含量甚低，矿石中未发现游离二氧化硅及其矿物。（3）矿床储量大，已探明的C1+C2级储量9488万吨（其中C2级6503万吨）。所探明的储量和工作程度完全可满足铜山县办水泥厂的要求，对于建设年产50万吨以上的大型水泥厂，就其探明的储量来说也可满足百年以上。（4）矿山开采条件好、矿层连续稳定，基本无盖层和非矿夹层，矿石物理机械性能好，矿床体位于地下水面以上，因此适合于大规模露天开采。（5）水文队在矿山附近为徐州发电厂寻找地下水源查明矿区南缘之不劳河为北西南方向断裂带，蕴藏丰富的地下水。临近矿区有TM1、TM2、TM3、TM4、TM5五个供水孔，最大涌水量：TM1：262300吨/小时，最近的TM4涌水量为180210吨/小时，孔口除TM2外，都下管封存。经化验水质良好。据此完全能满足水泥生产用水要求。综上所述，青龙山石灰岩具有储量大，质量好，交通方便，电力、燃料、供水等经济条件好，开采容易等特点，是一个比较理想的水泥原料基地。对青龙山矿区矿石物理性质试验如表1-5所示；表1-3 矿石物理性质试验数据岩石名称数值抗压强度（公斤/厘米）耐磨强度(g/cm)比重(t/m3)体重(t/m3)抗剪断强度垂直（风干）垂直风干平行风干内摩擦角凝聚力(kg/cm)鲕状灰 岩平均值9309302.602.7322.62400215最大值1010960最小值810680致密块状灰岩平均值134010101.7327.32.68390225最大值14501060最小值1180950对青龙山矿区矿石体重测定如表1-4所示，表1-4 矿石体重测定结果表样品编号岩石名称空中称重（g）水中称重（g）排水重量（g）体重 (t/m3)1鲕状灰岩8450531031402.6912鲕状灰岩296.2185.9110.32.6853薄层灰岩136.885.451.42.6614块状灰岩12600792546752.6955块状灰岩13684.551.52.6406块状灰岩75.446.928.52.6457生物碎屑108.667.740.92.6558灰岩80.853.027.82.900平均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。对青龙山矿区附近水文孔调查如表1-7所示，表1-5青龙山附近水文孔成果表项目 孔号结果TM1TM2TM3TM4TM5水文地质孔深（m）220.96270.76270.28225.19233.21水位埋深（m）1.130.940.491.032.15实际降深（m）1.922.842.725.651.35实际涌水量（t/h）33.60110.3076.314.848.2推断降深（m）15.2015.2015.2015.2015.20推断涌水量（t/h）262-300255-290180