生料磨物料平衡计算

和等于 100 为目标值，设定熟料理论率值等于熟料目标率值为约束条件，通过改
变熟料目标率值得到生料配比如下表：
表 2-3 生料化学成分表
名称
配合比
石灰石
80.12
粘土
2.18
砂岩
12.75
钢渣
4.95
生料
100
灼烧生料
100
⑷ 粉煤灰掺入量计算
烧失量 32.39 0.12 0.44 0.04 32.99
2.1 物料平衡计算
⑴ 原料、燃料化学组成 表 2-1 原料化学成分(%)
物料名称 石灰石 砂岩 钢渣 粘土
烟煤煤灰
烧失量 40.43 3.47 0.80 5.46 0.00
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
2.90
1.68
0.82
52.65
79.89
7.76
1.86Fra Baidu bibliotek
3.34
14.46
5.06
20.73
⑹ 熟料率值检验
CaO 65.69 0.09 65.78
KH = CaO −1.65Al2O3 − 0.35Fe2O3 = 65.78 −1.65× 5.26 − 0.35× 3.28 = 0.90
2.8SiO2
2.8× 22.21
SM =
SiO2
= 22.21 = 2.60
Al2O3 + Fe2O3 5.26 + 3.28
= 1.459
t / t熟料
式中： KT ——生料理论消耗量 t / t熟料
I——干生料消耗量% 一吨熟料的实际干生料耗量： K = 100KT = 100×1.459 = 1.505 t / t熟料
100 − P 100 − 3 式中：P——生料的生产损失 各种干原料的消耗定额：
K原 = K生X
湿粘土： 2.18 ×100 = 2.25 100 − 3
湿钢渣： 4.95 ×100 = 5.63 100 −12
换算成百分比：
湿石灰石：
80.93
= 79.38%
80.93 +13.14 + 2.25 + 5.63
湿砂岩：
13.14
= 12.89%
80.93 +13.14 + 2.25 + 5.63
消耗定额(t)
干燥的(t)
干基
湿基 每小 每天 每周
时
含天然水分的(t) 每小 每天 每周 时
1.2058 1.2180 226.09 5426.1 37982.7 228.38 5481 38367
0.1919 0.1978 35.98 863.55 6044.85 37.09 890.1 6230.7 0.0328 0.0338 6.15 147.6 1033.2 6.34 152.1 1064.7 0.0745 0.0847 13.97 335.25 2346.75 15.88 381.15 2668.05
ta ——入磨物料温度，℃
C生料 ——干生料比热，kJ/ m3 ·℃一般取 0.933
W1W2 ——分别为入、出磨物料水分 ⑤ 循环风带入热量：
Q5
=
1 4
(L
+
0.05L)t2c2
= 1 (L + 0.05L)× 90 ×1.381
4
= 32.63LkJ / h
⑥ 总收入热量
Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 = 344.4L + 5932781.82 + 1.256L + 32.63L + 10412474.23 = 378.29L + 16345256kJ / h
—
SiO2 2.32 1.21 10.19 0.72 14.43 21.54
Al2O3 1.35 0.52 0.99 0.25 3.11 4.64
Fe2O3 0.66 0.25 0.24 1.03 2.17 3.24
CaO 42.18 0.05 0.43 2.35 45.01 67.17
S = qA y R 100QDyW
式中： K原 ——某种干原料的消耗定额 t/t 熟料
Χ——干生料中原料的配合 则各种原料的消耗定额为：
K石灰石 = 1.505× 80.12% = 1.2058t / t熟料
K砂岩 = 1.505×12.75% = 0.1919t / t熟料
K粘土 = 1.505× 2.18% = 0.0328t / t熟料
Pf ——煤的生产损失%，一般为 3%。 设用煤的含水量为 8%，则需要的湿煤用量为：
0.1274 × 100 = 0.1385t / t熟料 100 − 8
由上述计算可得物料平衡表如下
物水 生
料分 产
名% 损
称
失
石1 3 灰
石
砂3 3
岩
粘3 3 土
钢 12 2 渣
熟
料
烧8 3 成
用
煤
表 2-5 物料平衡表
187.5 4500 31500 0.1274 0.1385 23.89 573.3 4013.1 25．97 623.25 4362.75
2.2 热量平衡计算
2.2.1 原始资料
表 2-6 热平衡的原始资料
名称 入磨物料水分(%) 出料物料水分(%)
入磨物料温度(℃) 出磨物料温度(℃) 入磨热气体温度(℃) 出磨热气体温度(℃)
Q1' + Q2' + Q3' + Q4' + Q5' = 33189051.7 +143.48L + 33888400 + 3353872.6 +19.29L = 162.77L + 70431324kJ / h ⑶ 热量平衡 收入热量=支出热量 378.29L +16345256 =162.77L + 70431324
钢渣： 0.0745× 100 = 0.0847t / t熟料 100 -12
⑼ 燃煤计算 烧成用煤消耗定额:
( ) K
f1
=
Qdgw
100q × 100 −
Pf
=
100 × 3050
24677 × (100 −
3)
=
0.1274t
/
t熟料
式中： K f 1 ——烧成用干煤消耗定额 t/t 熟料， q——熟料烧成热耗 kJ/kg 熟料， Qdgw ——干煤低位热值 kJ/kg 熟料，
Ca ——环境空气平均比热 kJ/ m3 ·℃，
④ 湿物料带入热：
Q4
=
G ×ta
⎡ ⎢C生料 ⎣
+
4.2 × (W 1−W2
100 −W1
)⎤
⎥ ⎦
=
500000
×
20
×
⎢⎣⎡0.933
+
4.2 × (3 − 0.5)⎤
100 − 3 ⎥⎦
= 10412474.23kJ / h
式中：G——立磨的粉磨产量，kg/h
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150 mm,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
K钢渣 = 1.505× 4.95% = 0.0745t / t熟料
根据干料中饱含水分，湿物料的消耗定额为：
湿石灰石：1.2058× 100 = 1.2180t / t熟料 100 −1
湿砂岩： 0.1919 × 100 = 0.1978t / t熟料 100 - 3
湿粘土： 0.0328× 100 = 0.0338t / t熟料 100 − 3
湿粘土：
2.25
= 2.21%
80.93 +13.14 + 2.25 + 5.63
湿钢渣：
5.63
= 5.52%
80.93 +13.14 + 2.25 + 5.63
⑻ 料耗计算
生料的理论消耗量
一吨熟料的干生料的理论消耗量：
KT
= 100 − S 100 − I
= 100 − 2.2 100 − 32.99
环境温度(℃)
磨机产量(t/h) 磨机电机功率(KW)
漏风系数 系统排风系数
2.2.2 热量平衡计算
⑴ 收入热量 ① 入磨风量
Q = L × C1 ×T1 = L × 240 ×1.435 = 344.4LkJ / h
数值 3 0.5 20 90 240 90 20 500
4200 ≤10%
1.1
式中： Q ——热风带入热量 kJ / h
⑵ 支出热量 ① 蒸发水分量
W = G × W1 −W2 100 −W1
= 500000 × 3 − 0.5 100 − 3
= 12886.6kg
水分蒸发耗热量：
( ) Q1'
=W
2490 +1.883t2
−
4.2t
' s
= 12886.6× (2490 +1.883× 90 − 4.2× 20)
= 33189051.7kJ / h
R——煤灰沉落度%，当窑后有电收尘且窑灰入窑时取 100% ⑸ 熟料化学成分与率值的校验
煤灰掺量为 S=2.2%
表 2-4 熟料化学成分表
名称 灼烧生料
煤灰 熟料
配合比 97.8 2.2 100
SiO2 21.06 1.14 22.21
Al2O3 4.54 0.72 5.26
Fe2O3 3.17 0.12 3.28
100 ⎝
100 - 0.5 ⎠
= 33888400kJ / h
④ 设备散热损失
( ) Q4' = 0.05 Q1' + Q3'
= 0.05× (33189051.7 + 33888400)
= 3353872.6kJ / h ⑤ 其他损失热量
Q5' = 0.056Q1 = 0.056 × 344.4L = 19.29LkJ / h ⑥ 总支出热量
47.43
55.30 24.03 11.43
2.46
51.85 32.50
5.38
4.05
表 2-2 原煤工业分析
MgO 0.58 0.61 9.28 0.25 1.64
总和 99.06 96.93 97.76 98.93 95.42
烟煤
水分
挥发分
灰分
固定碳
热值
(Mar/%)
(Var/%)
(Aar/%)
L——入磨热风量 Nm3 / h
C——入磨热风平均比热 kJ / Nm3 ⋅ ℃,在 0℃—450℃时为 1.435kg/ Nm 3 T1——入磨热风温度 240℃ ② 粉磨机工作时发热 Q2 = 3559ωηη1κf = 3559 × 4200 × 0.9 × 0.9 × 0.7 × 0.7 = 5932781.82kJ / h
式中：2490——为每千克水在 0℃时变成水蒸气所需的汽化热，kJ/kg；
1.883——为水蒸气由 0℃升至 t2 时的平均比热，kJ/ m3 ·℃ ② 排除废气带走热:
Q2' = f4 × L × C2 × t2 = 1.1× L ×1.373 × 95 = 143.48LkJ / h
式中： t2 ——循环风出磨温度，℃；
q 为水泥熟料烧成热耗，取 q = 3050kJ / kg 熟料
则 S = 3050×17.83×100 = 2.20 100× 24677
式中：S——煤灰掺入量，以熟料百分数表示 100%
DDyW ——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
式中：ω——配用电机功率
η ——电动机传动功率
η1 ——动力传到粉磨力的作用的有效系数，0.9 κ ——研磨体能量转换为热量的系数，0.7 f——修正值，0.7 ③ 系统漏风带入的热量
Q3 = k × L × Ca ×Ta = 0.05× L × 20×1.256 = 1.256LkJ / h
式中： k ——漏风系数， Ta ——环境空气温度，℃
L =250956 Nm3 / h
所以，立磨的入磨热气体用量为 250956 Nm3 / h
3 设备选型
3.1 主机平衡计算及选型
3.1.1 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
(Car/%)
(Qar/KJ/kg)
含量
1.91
27.15
17.83
53.11
24677
⑵ 率值的确定
查《新型干法水泥工艺设计手册》，假设新型干法生产的熟料率值为：KH=0.9
±0.02，IM=1.6±0.1，SM=2.6±0.1。
⑶ 物料配料计算
应用 Excel 规划求解工具，选择生料配比为可变量既决策变量，各个配比总
C2 ——为循环风比热比热，kJ/ m3 ·℃取 1.373 ③ 加热物料消耗热量：
( ) Q3'
=
G
× 100 −W2 100
× ⎜⎜⎝⎛C生料
+
4.185W2 100 −W2
⎟⎟⎠⎞
t生' 料
− t生料
= 500000 × 100 - 0.5 ⎜⎛ 0.952 + 4.2× 0.5 ⎟⎞ × (90 - 20)
IM = Al2O3 = 5.26 = 1.60 Fe2O3 3.28
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。 ⑺ 干湿换算 原料操作水分：石灰石 1%，砂岩 3%，粘土 3%，钢渣 12%
湿石灰石： 80.12 ×100 = 80.93 100 −1
湿砂岩： 12.75 ×100 = 13.14 100 − 3