1、摘要水泥熟料的粉磨是水泥生產的一個至關重要的環節，對水泥成品的質量起關鍵的影 響。設計的目的之一，就是在保證水泥產量和質量的前提下，減少成本，降低電力消耗，減少污染等。 本次設計的內容是年產78萬噸P硅酸鹽水泥粉磨系統。在設備選用上，盡量選用國內設備以便維修保養方便。設計的內容具體為：1. 配料計算2.物料平衡3.粉磨車間工藝流程4. 設備選型5.水泥粉磨車間圖紙設計在水泥粉磨環節，采用目前較為廣泛使用的輥壓機預粉磨系統，該粉磨系統系將物料先經輥壓機輥壓后送入后續球磨機粉磨成成品。該系統目前運用技術已日趨成熟，具有節能高效等特點，為大多數大型水泥廠家所接受。關鍵詞：配料、平衡、選型、設計、水泥

2、磨引言 課程設計是學生完成所有理論課和實驗實習課程后的一個教學環節，它是在教師指導下，由學生綜合運用所學過的基礎知識和實踐生產知識，查找工具書和各種技術資料達到計算、繪圖、編寫說明書等來解決實際生產技術問題的教學環節。也是從事技術工作的一次演習，與先前的教學過程相比，具有較強的綜合性、實踐性和探索性。 通過課程設計不僅使學過的知識得以鞏固、提高，而且進一步培養我們獨立思考、設計及解決實際技術問題的能力，使自己的學識和工程實踐能力有一個很大的進步，最終完成在校的學習任務。 本設計為順應水泥發展趨勢，提高我專業學生的綜合素質和適應能力，主要設計水泥熟料的粉磨車間的工藝布置、主要設備選型、計算生料配

3、比、物料平衡等。1配料計算1.1設計內容 設計課題名稱：年產78萬tP硅酸鹽水泥粉磨車間工藝設計。1.2原始數據1.2.1原始材料數據表11原材料數據項目燒失量SiO2AL2O3Fe2O3CaOMgO總和石灰石40.774.301.621.3951.140.5099.72砂巖4.7469.8210.444.954.281.0895.31鐵質2.7221.757.8664.062.020.1598.56粉煤灰1.8352.9228.866.124.401.0695.19煙煤煤灰0.0049.9328.608.75.051.8194.09（1） 石膏,外購；SO3：40%；W 少量 ；塊度300m

4、m（2） 石灰石（混合材）：含水量1%（3） 燃料：煙煤；易磨系數1.36 ,塊度80mm1.2.2煤工業分析表12煤工業分析名稱水分（Mar）揮發分（Var）灰分（Aar）固定碳（Car）熱值（Qar）煙煤1.3227.4922.0349.1623731.9無煙煤1.434.8414.4179.3225873.71.3 熟料目標率值的選定 生料配料方案的優選關系到水泥廠達產達標、節能降耗和長期安全運轉的基本保證。一般我國的工廠在生料控制方面采用三個率值，即 ；KH、SM、IM配料法。 熟料礦物組成的選擇，一般應根據水泥的品種和等級、原料和燃料的品質、生料制備和熟料煅燒工藝綜合考慮，以達到優質

5、高產低消耗和設備長期安全運轉的目的。 表13采用不同時硅酸鹽水泥熟料三個率值的參考范圍窯型KHSM（n）IM（p）預分解窯濕法長窯干法回轉窯立波爾窯立窯（無礦化劑）立窯（摻復合礦化劑）0.860.900.880.910.860.890.850.880.85±0.020.920.962.22.61.52.52.02.351.92.32.0±0.11.62.11.31.81.01.81.01.61.01.81.3±0.11.11.5表1-4國內外新型干法窯熟料率值窯型KHSM（n）IM（p）國外新型干法國內新型干法0.8950.932.732.541.611.54綜上

6、所述參照同類型水泥廠并結合該廠原料的情況。本設計建議 KH=0.9±0.01 SM=2.5±0.1 IM=1.4±0.1 本次設計三種率值分別設:KH : 0.9 SM : 2.5 IM : 1.41.4單位熟料熱耗表1-5采用不同類型窯型時硅酸鹽水泥熟料燒成熱耗的參考范圍窯型熟料熱耗kJ/kg 預分解窯濕法長窯干法長窯立波爾窯立窯(無礦化劑）立窯(摻復合礦化劑）懸浮預熱窯 29203750583366675850752040005850420054303750500033003600 根據表1-3的數據，參照同類型水泥廠并接該廠原料的情況。本設計設定熟料燒成熱耗

7、：3000kJ/kg。1.5 計算煤灰摻入量 根據以上已知數據,由公式：GA =q.Aar.S/Qnet,ar 得: 最后得出煤灰摻入量：GA = q AarS/Qnet,ar =3000×22.03×100÷23731.9÷100 =2.78% 其Qar煤的收到基低位發熱值 q熟料的單位熱耗 Aar煤收到基灰分 S煤灰沉降率一般取100%。1.6 用EXCEL計算干生料的配合比 為了獲得較高的熟料強度，良好的物料易燒性以及易于控制生產，選擇適宜的三率值是非常必要的。由于其牽涉到非線性方程的求解，用手工計算需反復試湊難以達到結果最優，而各種簡化計算方法不

8、容易掌握。采用辦公軟件EXCEL做配料計算可直接通過表格計算求解，幾秒鐘就可算得最優解，操作簡便，結果準確。 表16用EXCEL計算干生料配合比燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其它總和比例石灰石40.774.31.621.3951.140.50.28100.0084.58砂巖4.7469.8210.444.954.821.33.93100.0014.69鐵質2.7221.757.8664.062.021.080.51100.000.73生料35.214.0522732.961212.37045543.9770160.6217540.817864100灼燒生料21.68541506

9、4.5697281813.65807727767.865166380.9594884441.262124661100煤灰0.0049.9328.68.75.051.815.91100.0097.2151408熟料22.471986985.2389374163.79848772666.115852440.9831739931.391561445100.002.78熟料熱耗（kJ/kg）3000煤熱值（kJ/kg）23731.90煤灰分/%22.03熟料率值目標計算KH0.90.8922558790.007744121SM2.52.486547510.01345249IM1.41.37921662

10、30.0207833771.7 將干料配比折算成濕料配比 原料操作水分：石灰石1.0% 砂巖為2.0% 鐵質15% 干原料配比為：石灰石84.58% 砂巖14.69% 鐵質0.73%則濕原料質量配比是：濕石灰石=84.58÷（100-1）%=85.4%濕砂巖=14.69÷（100-2）%=14.99%濕鐵質=0.73÷（100-15）%=0.86%合計：101.25將上述質量比換算為百分比：濕石灰石%=85.4÷101.25=84.3%濕砂巖%=14.99÷101.25=14.8%濕鐵質%=0.86÷101.25=0.85%2 物料平

11、衡通過物料平衡可計算得到各種原料燃燒的需要量以及從原料進廠直至成品出廠，各工序所需處理的物料量,依據這些數據可以進一步確定工廠的物料運輸量、工藝設備選型以及堆場儲庫等設施的規模,因此,物料平衡計算是主機平衡與儲庫平衡計算的基礎和依據。2.1燒成車間生產能力和工廠能力的計算 窯規格定位為4×60m窯型,產量為 2500t/d 實際熟料小時產量: 由公式:Ql = 0.37743 D2.5185L0.51861 = 0.37743×42.5185×600.51861 = 103.6t/h 孰料日產量:Qd = 24Qh =24×103.6=2486.4 t/

12、d 經計算標定的窯熟料日產量達不到2500 t/d的要求,但現在回轉窯的的實際實際生產能力以提高,可達到2500t/d2800t/d,故可取2500t/d。 故根據計算可得：標定窯臺時生產量為：104.2t/h2.1.2 窯的臺數和年利用率 窯的臺數選擇為:一臺,即n= 1 窯的年利用率為:= 0.86(窯的年利用率范圍為0.85)2.1.3 燒成車間生產能力和工廠生產能力的計算 (1)燒成系統生產能力 、熟料小時產量：Qh = n Ql = 104.2t/h 、孰料日產量：Qd = 24Qh =24×108.3 =2500 t/d 、熟料年產量：Qy=8760 Qh = 8760&

13、#215;0.86×104.2=785001 工廠生產能力的計算 、水泥小時產量：Gh =（100-p）Qh/(100-d-e) =(100-1)×104.2÷（100-5-5） =114.62t/h、水泥日產量：Gd = 24Gh =24×114.62=2750.88t/d、水泥年產量：Gy =8760Gh=8760×0.86×114.62=863501.23t/y2.2 原、燃材料消耗定額的計算2.2.1 生料消耗定額 由表3-6可知： 干料燒失量：35.20% 煤灰摻入量：2.78% 則：Kt=(100-S)/(100-I)*1

14、00/(100-p) =(100-2.78)÷(100-34.84)×100÷(100-1) =1.52t/t熟料 式中：Kt干生料消耗定額Kg/Kg熟料 S煤灰摻入量% I干生料的燒失量%, P生產損失，一般取1%3%,在這里取1% 故得干生料消耗定額為： 石灰石消耗定額：K干石灰石=Kt×X干石灰石 =84.58%×1.52 =1.29（t/t熟料） 砂巖消耗定額：K干砂巖=Kt×X干砂巖 =14.69%×1.52 =0.22（t/t熟料） 鐵質消耗定額：K干鐵質=Kt×X干鐵質 =0.73%×1.5

15、2 =0.011（t/t熟料） 含自然水分時濕料消耗定額為： 石灰石消耗定額：K濕石灰石=K干石灰石×100÷（100-1） =1.30 （t/t熟料） 砂巖消耗定額：K濕砂巖=K干砂巖×100÷（100-2） =0.22（t/t熟料） 鐵質消耗定額：K濕鐵質=K干鐵質×100÷（100-15） =0.012（t/t熟料)2.2.2 干石膏消耗定額 以100普通硅酸鹽水泥為基準,按國家標準規定,普通硅酸鹽水泥中的三氧化硫含量不得超過3.5%,假設100普通硅酸鹽水泥摻入的石膏為x,則x×32.5%100×3.5%。

16、由此可得x10.77即100普通硅酸鹽水泥中摻加的石膏量最多不得超過10.7。 對于粉煤灰硅酸鹽水泥中的石膏參量(以SO3計)一般為 2.0% 3.0%，而對于這次設計的以粉煤灰為主要混合材的復合水泥而言石膏參（以SO3計）取為：2.0%。則：石膏用量 =2.0%÷40%=5%則P硅酸鹽水泥石膏消耗定額： Kd1 = 100d÷(100-d-e)(1-P) =100×5÷（100-5-5）÷（100-1） =0.056（Kg/Kg熟料） 式中：Kd干石膏消耗定額(kg/kg熟料) d水泥中石膏的摻入量(%) e水泥中混合材的摻入量(%) Pd水

17、泥中石膏的生產損失(%)取1%。2.2.3 混合材消耗定額 （1） 混合材的摻量 混合材料的加入量根據其具有的活性大小而定。按中國標準規定:普通水泥中如摻加活性混合材料（如?；郀t礦渣、火山灰、粉煤灰等）,其摻加量按重量計不得超過15%,允許用不超過 5%的窯灰（用回轉窯生產硅酸鹽類水泥熟料時,隨氣流從窯尾排出的灰塵,經收塵設備收集所得的干燥粉末）或不超過10%的非活性混合材料代替；摻加非活性混合材料不得超過10%。普通水泥分為275、325、425、525、625和 725六個標號,廣泛用于制做各種砂漿和混凝土。（2） P型硅酸鹽水泥混合材可添加石灰石或粒化高爐礦渣，混合材摻量5%。本次設計

18、混合材取石灰石為混合材，摻量為：5%。含水：0.5%（3） 混合材消耗定額 干混合材消耗定額 Ke = 100e（100-d-e）/（100-P） =100×5÷（10055）÷（1001） = 0.056（t/t熟料） 式中：Ke干混合材消耗定額(kg/kg熟料) d水泥中石膏的摻入量(%) e水泥中混合材的摻入量(%) P水泥中混合材的生產損失(%)取1%; 濕混合材消耗定額 =（0.056×100）÷（100-0.5）= 0.056t/t熟料2.2.4燒成用煤的消耗定額 由公式：Kf = 100q/Q(100-Pf) = 100×

19、;3000 ÷23731.9÷（100-1） =0.128t/t熟料 式中：Kf烘干用干煤消耗定額(t/t熟料) q單位熟料燒成熱耗(kJ/kg熟料) Q煤的應用基低位熱值(kJ/kg干煤) pf煤的生產損失(%)取1% 2.2.5 物料平衡表 物料名稱水分（%）生產損失（%）消耗定額干料濕料干料濕料hdyhdy石灰石111.291.30134.432261012651135.532511020489砂巖210.220.2222.955017270022.9550172700鐵質1510.0110.0121.1928.589461.25309420生料1.2811.501.

20、52156.337511177750158.438011193201石膏10.0560.565.84140.0439605.84140.043960混合材0.510.0560.565.84140.0439605.84140.043960熟料111104.22500785001104.22500785001水泥11.1121.112115.92781872956115.92781872956燒成用煤1.3210.130.1313.532510205013.5325102050表2-1物料平衡表3 工藝流程選擇設備選型3.1工藝流程選擇 水泥粉磨流程主要有兩種型式開路流程和閉路流程。開路粉磨流程不

21、設選粉機主要特點：流程簡單，投資少，操作維護簡便，但物料易產生過粉碎現象，粉磨效率低，產量低。閉路粉磨流程設有選粉機，主要特點：可消除過粉碎現象，提高產量，但流程較復雜，設備多，投資大，操作維護管理相對復雜。近年來，水泥粉磨已趨于閉路流程，特別是大型磨機更是這樣，在閉路流程中，又趨向于球磨機、輥壓機及高效選粉機不同組合的粉磨流程。對于設計的日產熟料2500t的小型生產線，水泥粉磨流程可以選擇設有高效選粉機與輥壓機的閉路水泥粉磨流程，其流程圖如下圖示：表31 3.2主機選型水泥磨的選型確定粉磨車間的工作制度（1） 水泥粉磨車間采用三班制，每班8小時，每年工作300天。（2） 根據車間運作班制和主

22、機運轉小時，確定主機年利用率： =k1×k2×k3/8760=3×8×300/8760=0.82 K1每年工作日 K2每日工作班數 K3每班工作時數（3） 主機要求小時產量GH=GY/8760=872956/(8760×0.82)=121.53t/h (4)設備的選型選用4.2×13m的水泥磨，該型號磨機技術性能見表：表52粉末設備技術性能磨機規格4.2×13m研磨體裝載量（t）209轉速（r/min）15.6入磨粒度20生產能力（t/h）150傳動方式中心傳動主電動機功率（Kv）3150主減速機型號 速比JS140C或MF

23、Y320設備重量（t）2553.3選粉設備選型 閉路流程的干法生料磨，煤磨和水泥磨的分級設備采用選粉機，它主要有以下幾種型式：通過式、離心式和高效選粉機。 采用高效選粉機可使磨機系統產量提高10-30%，本次設計采用O-SEPA選粉機，下面主要介紹O-SEPA選粉機的情況。 O-SEPA選粉機使目前廣泛采用的選粉形式。該機主體是一個渦殼旋風筒，內設籠形轉子，其外圈裝一圈導向葉片，被選粉料從頂部喂入落到撒料盤上，靠離心力將物料拋撒。粗粉則受離心力作用而下落到下部選粉室，再經由下部吹入的三次風風選后，細分隨風上升，而粗粉則落入錐形斗卸出。分級選粉有三股風：從磨內排出的氣體為一次風（含塵），其它粉磨

24、系統排出的氣體為二次風（含塵），三次風（凈）由下部吹入。一次風、二次風由上殼體兩側進風口引入機內，形成水平旋流分離場，將較細顆粒帶入轉子內拋出，然后細粉由收塵器收集為成品。 O-SEPA選粉機的主要優點： （1） 提高選粉效率，可達74%，使磨機產量增加大約2224%、節能約820%。 （2）成品粒徑分布344m的細料所占的百分比較高，水泥顆粒組成合理，有利提高水泥強度。 （3）借助變速驅動裝置，易于調節產品細度 (4)體積小，質量輕，只需傳統式選粉機的1/2或1/6空間。減少基建投資。 根據磨機標定產量135t/h，對O-SEPA選粉機進行選型: N=1000G/60CX 其中 ，N：按選粉

25、濃度計算的O-SEPA選粉機規格，m3 /min G:水泥磨標定產量，t/h CX: O-SEPA選粉濃度，在0.750.85Kg/m3 ，取 CX =0.75Kg/m3 N1 = 1000×135/（60×0.75） =3000m3/min N2=1000G(1+L)/60CX 其中,N2按喂料濃度計算的O-SEPA選粉機規格，m3 /min L:O-SEPA選粉機的循環符合 CX：最大喂料濃度，CX=2.5Kg/m3 N2 = 1000×135×(1+200%)÷60÷2.5 =2700m3/min選用N3000 O-SEPA選粉

26、機其規格性能如表53所示表53選粉機規格性能型號N3000風量 m3/h18000電機功率KW160處理能力t/h540主軸轉速 r/min70135比表面積 m2/Kg300350水泥產量 t/h1101903.4輥壓機的選型輥壓機屬于料床粉磨，其擠壓粉磨技術使粉磨技術上的重大變革，因增產、節能效果顯著備受水泥界關注，主要由磨輥、主機架、進料裝置、傳動、液壓以及安全保護等裝置組成。輥壓機是由兩個速度相同、輥面平整做相對轉動的輥子組成的。物料由輥子上部喂入，隨著兩個輥子運轉物體被鉗入，并在高壓下擠壓成強度低充滿裂紋的扁料片，料片大部分由細分組成。輥壓機粉磨時要求高壓、穩定、滿料。（1） 確定輥

27、壓機的循環負荷為150%，即出輥壓機的粗粉回料量與進水泥磨的細粉量之比為1.5：1。則要求輥壓機的小時處理量為： Gh=（1+L）G =(1+150%)×135=337.5t/h Gh ：要求輥壓機小時處理量 G : 標定水泥產量 L :輥壓機的循環負荷（2）輥壓機的確定選用HFCG140180輥壓機表54輥壓機的規格性能型號HFCG140180輥子直徑 mm1400輥子寬度 mm800處理能力 t/h280380入機粒度 mm80入料溫度 120功率 KW25603.5除塵系統（1） 除塵設施 為了達到排放標準，且為了設備簡單化，同時滿足排放高效選粉機的高濃度的含塵氣體，本次設計選

28、用一級收塵系統，且選用氣箱脈沖袋式收塵器 （2）除塵系統的計算，袋式除塵器的選型，進入袋式除塵器風量，進入選粉機的一次風，二次風，三次風的風量比按4：4：2計算，其中磨尾進選粉機的風為一次風，則選粉機的風量 V1=50115/0.4=125288Nm3/h考慮到抽風管漏風系數為1.1，則進入袋收塵的風量 V2=1.1V1 (273+80)/273=178203m3/h袋收塵風量 V3=1.1(V1+V1+V2+V3)=142616Nm3/h考慮到管道散熱，氣體進入袋收塵下降70度，則風量 V4=142616(70+273）/273=179184m3/h（3）選粉機進入袋除塵的含塵濃度 C1=0

29、.833Kg/m3 C2=C1 ×273/（273+80）=0.81Kg/m3（4） 斗式提升機、輥壓機入袋式含塵度 C3=（25+25+50）×(273+70)/273=0.126Kg/m3所以進入袋收塵氣體量 C總=0.81+0.126=0.936Kg/m3據上情況，選用袋收塵如下表表55袋收塵規格性能型號FMQD282×11處理風量m3/h247600總過濾面積m23427濾袋個數（個）2856含塵濃度g/m313003.6斗式提升機 （1） 磨尾斗提型號：NSE700×33650mm輸送量：700m3/h提升高度：75m （2）磨頭斗提型號：NE

30、S700×33650輸送量：700m3/h提升高度：75m3.7輸送設備（1） 袋收塵器下方輸送成品處空氣輸送斜槽 型號: XZ400輸送能力: 250t/h 槽體寬度：400 mm槽體節長：2000 mm 需要風壓：45.5 kPa 。（2） 選粉機粗粉回磨頭處空氣輸送斜槽 型號: XZ500 槽體寬度：500mm 輸送能力: 400 t/h槽體節長：2000 mm 需要風壓：45.5 kPa 需要風量：1.52 m3/min。（3） 斗式提升機下的帶式輸送機 型號: N200 EP200型 輸送能力: 200t/h 槽體寬度：1000mm 帶速小于或等于2.5m/s 物料粒度小于50mm。3.8設備明細表代號設備名稱技術特征單位數量01水泥磨 規格: 4.2×13m 產量：150t/h 入料粒徑：20mm 研磨體轉載量：209t 轉速：15.6 r/min 主電動機功率：3150KW 主減速機型號: JS140-C 設備重量：255t臺2表56設備明細表02袋收塵器下方 輸送成品處空氣輸送斜槽 型號: XZ400 輸送力：250t/h 槽體寬度：400 mm槽體節長：2000 mm 需要風壓：45.5kPa 需要風量：1.52 m3