1、 本科毕业设计（论文） 5000 吨 /日水泥熟料水泥厂生料制备 车间工艺设计 学院名称 材料科学与工程学院 专业名称 材料科学与工程 学生姓名 学号 指导教师 二一 四 年六月 I 设计总说明 水泥是国民经济的基础材料，使用广，用量大，素有 建筑工业的粮食 之称。 水 泥作为一种重要的胶凝材料，是全球用途最广，用量最多的建筑材料，是建材工业的主体部分，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。水泥是建筑工业三大基础材料之一，使用广，用量大，可广泛用于民用、工业、农业、水利交通和军事工程等。水泥工业是国民经济发展、生产建设和人民生活不可缺少的基础原材料工业。水泥工业是重工业，是社会主义现代化建设中
2、不可或缺的工业之一。 随着我国经济的发展，水泥产业已达到相当大的规模。进入 21 世纪以来，我国水泥工业发生了突破性的变化，新技术、新装备的集约化生产不断取代落后、分散的小生产方式，新型干法水泥的发展和产业技术进步举世瞩目，从一个侧面衬托出我国的经济建设和社会进步的飞快发展。 十二五 是全面建设小康社会的关键时期，国民经济仍将保持平稳较快增长，水泥工业面临着发展机遇：工业化、城镇化和新农村建设进一步拉动内需，保障性安居工程以及高速铁路、轨道交通、水利、农业及农村等基础设施建设带动水泥需求继续增长。由此可见，在未来我国水泥市场发展前景较好。 我国水泥工业目前正处于技术结构和产品结构调整的关 键时
3、期，水泥生产过程要达到大型化、自动化、优质、高效、低耗、环保的标准 1。本次设计选择 5000吨 /日水泥熟料水泥厂生料制备车间工艺设计，目的就是更加深刻的熟悉立磨的工作原理，从而全面了解立磨在工作过程中出现的问题，以及解决问题的办法，最终达到节约水泥粉磨过程消耗的能量，使水泥厂的利润得到有效提高。在设计中本着节约资源、降低成本、减少污染、提高效率的原则，顺应新型干法生产线建设规模的趋势，参考近年来大型水泥厂的设计原则、设计参数和设备规格，吸取他们设计的成功经验，采用他们的设计优点，使用一些新设备，在生料 粉磨车间采用产量大、能耗低的立磨 2。通过查阅文献，并结合初始数据进行水泥的配料计算、物
4、料平衡、主机平衡、储库平衡计算，再计算并结合近年来出现的新工艺、新技术、新设备，进行全厂主机和制成车间辅机设备的选型，并绘制出全厂工艺布置平面图和生料粉磨系统工艺布置图。水泥工业的设计是一项复杂工程，涉及专业知识多，知识面广，其生产具有连续性，多环节相互制约，故设计时对于生产技术配套设备等的选择，要选择最佳方案，统筹安排，基于实际情况。本设计的指导思想是力求做到工艺流程顺畅，设备选型合理，指标先进可行，以期尽快达产达标，达到优质优产，低消耗，安全长期运转的 目的。 本设计的目的在于培养我们综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能，提II 高分析、解决实际能力，提高查阅文献和手机资料的能力，计
5、算机技术和外语应用能力，使我们系统而又熟练地掌握水泥厂工艺流程，具有进行水泥厂主要车间初步设计计算，编写设计设计说明书等工作能力，进而培养学生创新精神和实践能力，为今后的实际工作打基础。 III Brief Introduction to theDesign Cement is a basic material of the national economy, is used widely and largely, is known as “the food for construction industry“. As an important cement cementing materia
6、l, is the worlds most widely used, up to the amount of building materials .cement is the main part of the building materials industry. Cement is widely used in civil construction, water conservancy, national defense and other projects. Cement is one of the three basic materials construction industry
7、, can be widely used in civil, industrial, agriculture, water transportation and military projects. Cement industry is basic raw material industry of economic development, production and construction, peoples living indispensable. Cement industry is heavy industry, is one of the socialist modernizat
8、ion indispensable industry. As Chinas economic development, the cement industry has reached a considerable scale. In the 21st century, Chinas cement industry breakthrough occurred changes, new technology, new equipment intensive production replacing the backward scattered small production, dry cemen
9、t and industrial technology development has attracted worldwide attention from one side bring out the fast development of Chinas economic construction and social progress. “Twelve Five“ plan is a critical period of building a moderately prosperous society, the economy will maintain steady and rapid
10、growth, the cement industry is facing opportunities for development: industrialization, urbanization and new rural construction to further stimulate domestic demand, affordable housing projects and high-speed rail infrastructure, rail transportation, water conservancy, agriculture and rural driving,
11、 such as cement demand continues to grow. Thus, Cement market has good prospects in the future of China. Chinas cement industry is currently in a critical period of technology and product structure adjustment, the cement production process to achieve large-scale, automated, high-quality, high effici
12、ency, low consumption, environmental protection standards. This design choice 5000 t / day clinker cement plant raw material preparation plant process design, the purpose is more profound familiarity vertical mill works, in order to fully understand the vertical mill appeared in the work process pro
13、blems, and solutions to problems and ultimately achieve savings of energy consumption of cement grinding process, so cement IV effectively improve profits. In the design principle of conservation of resources, reduce costs, reduce pollution, improve efficiency, follow the trend of new dry process pr
14、oduction line construction scale in recent years, large-scale cement plant reference design principles, design parameters and equipment specifications, draw their design success experience using their design advantages, the use of some new equipment, raw material grinding plant using large output, l
15、ow energy consumption vertical mill. Through literature, combined with the initial data to calculate the ingredients of cement, material balance, the host balancing reservoir balance calculations, re-emerged in recent years is calculated and combined with new technology, new technology, new equipmen
16、t, and made the whole plant hosts workshop auxiliary equipment selection, and draw out the entire plant process layout plan and process raw material grinding system layout. The cement industry is a complex design project, involving expertise, a wide range of knowledge, its production continuity, mul
17、ti-link mutual restraint, the design of the choice of production technology equipment, etc., to choose the best plan, co-ordinate arrangements , based on the actual situation. The guiding principle is to strive to achieve the design process smooth, rational selection of equipment, advanced and feasi
18、ble indicators in order to reach production targets as quickly as possible to achieve excellent production quality, low-cost, long-term operation of the security purpose. The purpose of this design is that the integrated use of training we have learned the basic theory, basic knowledge and skills to
19、 improve the analysis and solving practical ability, improve the ability to access V 目录 绪论 -1 第 1 章 原料与燃料 -3 1.1 原料的质量要求 -3 1.1.1 水泥原料 -3 1.1.2 矿渣混合材及石膏 -4 1.2 燃料的质量要求 -4 第 2 章 配料计算与物料平衡计算 -6 2.1 配料计算 -6 2.1.1 率值的定义 -6 2.1.2 率值的确定 -6 2.1.3 熟料热耗的确定 -6 2.1.4 煤灰掺入量 -7 2.1.5 计算干原料配合比 -7 2.1.6 计算熟料成分 -7
20、2.1.7 计算熟料率值 -8 2.1.8 计算湿原料配比 -8 2.2 物料平衡计算 -9 2.2.1 石膏的掺量 -9 2.2.2 混合材的掺量 -9 2.2.3 物料平衡计算 - 10 2.2.4 物料平衡表 - 17 第 3 章 主机平衡计算与选型 - 18 3.1 车间工作制度的确定 - 18 3.2 主机选型 - 18 3.3 主机平衡表 - 28 第 4 章 储库的计算 - 29 4.1 物料的储存 - 29 4.2 物料的储存期 - 29 4.3 储存设施的计算 - 29 4.4 各类物料储存设施计算 - 36 第 5 章 重点车间工艺设计 - 45 5.1 生料制备车间介绍
21、- 45 5.1.1 生料粉磨的目的 和意义 - 45 5.1.2 现代生料粉磨技术发展的特点 - 45 5.1.3 生料粉磨流程 - 46 5.1.4 生料制备车间工艺流程选择 - 49 5.1.5 本设计工艺流程 - 51 5.2 生料制备车间选型计算 - 53 5.3 车间质量控制制度 - 62 5.3.1 质量控制的意义 - 62 VI 5.3.2 车间质量控制 - 62 5.4 车间工作制度及劳动定额 - 63 5.4.1 车间工作制度 - 63 5.4.2 劳动定员定额 - 63 第 6 章 生料制备车间成本及技术及技术经济 - 65 6.1 生料制备车间成本 - 65 6.2 生
22、料制备车间主要技术经济指标 - 65 6.3 影响水泥企业成本因素分析 - 67 6.4 降低生产成 本，提高经济效益的生产管理措施 - 68 第 7 章 生料制备车间的工艺布置 - 70 第 8 章 全厂平面工艺布置 - 71 8.1 总平面布置的设计程序 - 71 8.2 全厂总平面设计的基本原则 - 71 8.3 全厂工艺平面布置说明 - 72 结语 - 74 致谢 - 75 参考文献 - 76 1 绪论 生料粉磨是水泥生产的重要工序，为熟料煅烧提供性能优良的生料，随着新型干法水泥生产的发展，为了提高粉磨效率，节约能源，提高经济效益，粉磨设备在大型化的同时，也得到了不断的改进和发展 3。
23、 干法生料粉磨系统主要有开路管磨、闭路管磨和闭路烘干磨三种形式。开路管磨在粉磨过程之中不进行烘干，因此对入磨物料的水分要求比较严格，必须把含水分较高的物料预先进行烘干后再入磨粉磨。烘干磨则同时进行烘干和粉磨，烘干热源可利用悬浮预热窑、预分解窑或篦式冷却机的废气，烘干平均水分 6%-8%的原料，故目前得到了广泛的应用，而分别进行烘干、粉磨的流程已很少采用。 烘干粉磨系统有：风扫磨系统、尾卸提升循环磨系统、中卸提升循环磨系统、辊压机粉磨系统和立磨系统 4。 对于风扫磨、尾卸提升循环磨、中卸提升循环磨是不同规模能力 的球磨系统，这种磨机结构简单，容易管理和维护，对管理人员的技术水平要求也不高。其缺点
24、是动力消耗较大，尤其当用于处理含水较少而又易磨的物料时，由于风扫和提升物料所需的气体量大于烘干物料所需的热风量，则更不经济。单机规模也停留在当时的水平未再扩大，为此逐步让位与立磨。 立磨粉磨效率高、烘干能力强、产品的化学成分稳定；颗粒级配均匀，有利于煅烧；工艺流程简单、建筑面积及占用空间小；噪音低、扬尘少、操作环境清洁；磨损小，利用率高。中国水泥工业于 20 实际 50 年代初期即开始采用立磨制备煤粉； 70年代末期开始研制立磨用 于生料制备。近年来，新开发的立磨外循环粉磨系统不仅可以减少磨机风量，降低电耗，更适合于磨制硬质或易磨性差别较大的物料。因此，被广泛作为生料粉磨系统。 辊压机粉磨系统
25、的特点：其粉磨效率高，电耗低，增产节能，噪音低，体积小，质量轻，占地面积小，容易安装。但辊压机粉磨系统较立磨系统比较， 辊压机在生料粉磨中的应用还处于初级阶段，可靠性达不到立磨水平，而 立磨粉磨系统随着窑外分解窑的发展得到迅速发展 5。 通过比较分析，本设计采用立磨粉磨系统。 具体的工艺方案为：生料粉磨系统为一台 HRM4800立磨组成外循环粉磨系统， 采用窑尾废气作为磨机烘干热源。系统工作原理：来自原料调配库的配合料通过锁风阀喂入立磨，碾压粉碎后的细料由风环处2 至下而上的高速热风带走，一部分不合格的细料在磨腔内落入磨盘继续粉磨，其余细料经设在磨机顶部的选粉机分选，不合格的细粉返回磨内继续粉
26、磨，细度合格的细粉随气体排出磨外由旋风分离器收集后送往生料均化库储存及均化，出磨废气一部分循环入磨，其余废气经窑尾除尘器净化后排放；而粗料从吐渣口卸出，由皮带机和斗式提升机喂入磨内继续粉磨。 3 第 1 章原料与燃料 1.1 原料的质量要求 1.1.1 水泥原料 原料的成分和性能直接影响配料、粉磨、煅烧和熟料的质量，最终也影响水泥的质量。 生产硅酸盐水泥的主要原料是石灰质原料（主要提供氧化钙）和粘土质原料（主要提供氧化硅和氧化铝，也提供部分氧化铁）。我国粘土原料及煤灰中一般含氧化铝较高，而含氧化铁不足，因此需要加入铁质校正原料。当粘土中氧化硅或氧化铝含量偏低时，可加入硅质或铝质校正原料。水泥的
27、原料应满足以下工艺要求： （ 1） 化学成分必须满足配料的要求，以能制得成分合适的熟料，否则会 使 配料困难，甚至无法配料。 （ 2） 有害杂质的含量应尽量少，以利于工艺操作和水泥的质量。 （ 3） 应有良好的工艺性能，如易磨性、易烧性、热稳定性、易混合性等。 1、 石灰质原料 凡以碳酸钙为主要成分的原料都叫石灰质原料，是水泥生产中用量最大的一种原料，一般生产 1 吨熟料约需 1.21.3 吨左右的石灰质干原料。 在本此设计中所使用的石灰石化学分析结果见表 1-1： 表 1-1 石灰石化学成分（ %） 名称 loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 R2O 石灰石 4
28、4.16 0.69 1.26 0.12 53.01 0.40 0.30 本设计采用的石灰石各项指标都达到了一级品（ CaO48%, MgO 2.5%， R21.0%）的要求，所以该石灰石属于生产水泥的优质原料。已知该矿山在厂区北方，距厂 5 公里，储量 7000 万吨，远期储量 2 亿吨，矿石成分稳定性好，交通方便。 2、 粘土质原料 设计选用储量丰富的粘土做粘土质原料，矿山位于厂区西北方，距厂 3 公里。粘土质原料是含碱和碱土的铝硅酸盐，主要化学成分是 SiO2，其次 Al2O3，还有 Fe2O3，一般生产 1 吨熟料用 0.30.4 吨粘土质原料。本设计采用的粘土质原料化学成分分析如下表 1-2：
