日产4000吨水泥熟料工厂设计

题目：日产4000吨水泥熟料工厂设计
班级：材料学院 430902班
组员：朱欢（43090204）甫（43090205）少林（43090208）恺（43090212）
完成容：
物料平衡计算
一、烧成车间生产能力 1 窑的年利用率
根据最新技术
窑的年利用率 η=325/365=0.89 2 窑的型号和台数的确定 用周平衡法 先令n=1，则7.1661
244000
241.=⨯=⨯=
n Q Q d h （t/h ），查表选择型号Ф4.8×74 其小时产208.=l h Q （t/h ），则8.0208
244000
=⨯=n ，则定为一台型号Ф4.8
×74的回转窑。

表1是选定窑型情况
表1 选定的窑型
3 回转窑产量的标定 实际窑的日产量为4000t/d
748.4⨯φ的小时产量为4000/24=166.7t/h,所以定日产量为170t/h 。

4 确定石膏的含量
适当增加石膏量有利于提高早期强度，但过多会引起膨胀,国家标准规定三氧化硫不大于4%，换算得石膏不大于6.8%.所以石膏加入量选为2%。

5 混合材掺量
混合材掺量为30%的粒化高炉矿渣 6 烧成系统的生产能力：
熟料的小时产量：h t nQ Q l h h /170,== 熟料的日产量：d t Q Q h d /408024==
熟料的年产量： y t Q Q y /132538887601h ==•η 7 工厂的生产能力
水泥中石膏的掺入量d=2%，水泥中混合材的掺入量e=30%，水泥的生产损失p=3%。

()()()h t e d P Q G h /5.24230
21003100170100100h =---⨯=---=
水泥小时产量：
()d t G G h d /58205.2422424=⨯==水泥日产量：
()y t G Q h y /18906275.24289.087608760=⨯⨯=⨯=η水泥年产量：
二、配料计算
1 确定率值的生料的化学成分
表2 硅酸盐水泥熟料配料率值和矿物组成建议围
根据要求，已知率值：KH=0.89-0.91 SM=2.4-2.6 IM=1.4-1.6
表3 生料的化学成分
2 计算煤灰掺入量 利用下列公式
y
DW
y A Q R
qA G 100= A G =
46
.23743100100
04.203150⨯⨯⨯=2.6587%，所以煤灰参入量为2.6587%。

式中：A G ——煤灰掺入量，以熟料百分数表示（100%）
y
DW
Q ——煤的应用基低热值（kJ/kg 煤） y A ——煤的应用基灰分含量（%）
q ——熟料烧成热耗（kJ/kg 熟料）
R ——煤灰沉落度（%），当窑后有电收尘且窑灰入窑
时取100%
加入煤灰后熟料的化学成分如表4所示
表4 熟料的化学成分
KH =
2.8c c c
c
S =0.89,45.1==C c F IM ,47.2=+=
c c c F A SM 三个率值均在允许的误差围。

干原料质量比为：干石灰石:83.5%
干砂岩:6% 干铁矿石:1.5% 干粉煤灰:9%
三、原燃料消耗定额的计算 1 原料消耗定额 (1)
考虑煤灰掺入时，1t 熟料的干生料理论消耗量：
干K =
4640.15119
.331006587
.2100100100=--=--I S (t/t 熟料) 式中：T K ——干生料理论消耗量（t/t 熟料），
I ——干生料的烧失量（%），
S ——煤灰掺入量，以熟料百分数表示。

(2)考虑煤灰掺入时，1t 熟料的干生料消耗定额：
取生料的生产损失：生P =3% 干生料消耗定额：()熟料生干生t t P k K /5093.13
1004640
.1100100100=-⨯=-=
(3)各种干原料的消耗定额：
K K X 原=生
K 原——某种干原料的消耗定额（t/t 熟料）
K 生——干生料的消耗定额（t/t 熟料） X ——干生料中原料的配合
K 石灰石=1.5093×0.835=1.2603(t/t 熟料) K 砂页岩=1.5093×0.06=0.0906(t/t 熟料) K 粉煤灰=1.5093×0.09=0.1358(t/t 熟料) K 铁矿石=1.5093×0.015=0.0226(t/t 熟料) (4) 含天然水分的湿物料消耗定额
0100K 100w K -=
干
湿
四种物料含水分依次为1%，3%，0.5%，4%，所以湿物料消耗定额为：
0235
.0K 1365.0K 0934.0K 2730.1====铁矿石粉煤灰砂页岩石灰石K 2 干石膏消耗定额
)t /t (0294.030
21002
100熟料=--=--=
e d d K d
3 混合材的消耗定额
()熟料t t e d e K e /4412.030
210030
100=--=--=
4 烧成用干煤消耗定额
取煤的生产损失f P =3%，烧成用干煤消耗定额：
()()
)/(136712.0310046.237433150
1001001001熟料t t P Q q K f dw g
f =-⨯⨯=-⨯=
其中：1f K ——烧成用干煤消耗定额（t/t 熟料）， q ——熟料烧成热耗（kJ/kg 熟料），
g
DW Q ——干煤低位热值（kJ/kg 熟料），
f P ——煤的生产损失%，一般为3%。

5 编制物料平衡表
通过以上计算列出物料平衡表如5所示
表5物平衡表
注：（1）单位熟料热3150kJ/kg熟料
（2）窑的利用天数为325天
（3）石灰石：砂岩：铁矿石：粉煤灰=83.5：6：1.5：9
（4）生料，水泥生产损失为3%。

主机设备选型
一、物料的破碎
1 石灰石破碎
（1）确定破碎车间的工作制度
（2）根据经验数据可知，石灰石破碎车间采用一班制，每班工作6小时，每年工作300天。

根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率：
η=k×k2×k3
8760=300×1×6
8760
=0.205
式中：k——每年工作日数，
2
k——每日工作班数，
3
k——每班主机运转小时数。

（3）主机要求小时产量：G h=G y
8760η=1670386.50
8760×0.205
=930.16（t/h）
（4）设备选型
青龙山的石灰石为中硬材料，为了简化生产流程，节省成本和投资，便与检修和操作，降低劳动强度，现选用单段破碎机，经一次破碎即可达到入磨粒度。

单段锤式破碎机技术参数：
所以，应选用2DPC1818型,产量标定为940t/h。

2石膏破碎
（1）确定破碎车间的工作制度
根据经验数据可知，石膏破碎车间采用一班制，每班工作7小时，每年工作300天。

（2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率： η=
k ×k 2×k 38760
=
300×1×78760
=0.24
式中：k ——每年工作日数， 2k ——每日工作班数， 3k ——每班主机运转小时数。

（3）主机要求小时产量：G h =
8760Gy =38966.41
8760×0.24=18.53（t/h ） （4）设备选型
石膏是低硬度材料，产石膏含水量少，粒度＜300mm ，综合考虑宜采用反击式破碎机。

反击式破碎机的主要技术规格参数：
3 煤破碎
（1）确定破碎车间的工作制度
根据经验数据可知，煤破碎车间采用二班制，每班工作7小时，每年工作300天。

（2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率： 2330027
0.47987608760
k k k η⨯⨯⨯⨯=
==
式中：k ——每年工作日数， 2k ——每日工作班数， 3k ——每班主机运转小时数。

（3）主机要求小时产量： η
8760Gy Gh =
=181196.44
8760×0.479=43.18（t/h ） (4) 所以应选PF-1007型。

4 砂岩破碎
（1）确定破碎车间的工作制度
根据经验数据可知，石灰石破碎车间采用一班制，每班工作6小时，每年工作300天。

（2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率： η=
k ×k 2×k 38760
=
300×1×68760
=0.205
式中：k ——每年工作日数， 2k ——每日工作班数，
3k ——每班主机运转小时数。

（3）主机要求小时产量： η
8760Gy Gh ==120080.15
8760×0.205=66.87（t/h ） （4） 设备选型
选用DPC-1412单段锤式破碎机。

二、粉磨设备
1 生料粉磨
确定粉磨车间的工作制度
根据经验数据可知，生料粉磨车间采用三班制，每班工作8小时，每年工作250天。

（2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率：
η=
k ×k 2×k 38760
=
250×3×88760
=0.685
式中：k ——每年工作日数， 2k ——每日工作班数， 3k ——每班主机运转小时数。

（3）主机要求小时产量：
η
8760Gy Gh =
=2000408.12
8760×0.685=333.37（t/h ） (4)设备选型
选用重工业机械厂设计的MLS4531型立磨，其性能参数如下表：
2 熟料粉磨
（1）确定粉磨车间的工作制度
根据经验数据可知，水泥粉磨车间采用三班制，每班工作8小时，每年工作280。

（2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率： η=
k ×k 2×k 38760
=
280×3×88760
=0.767
式中：k ——每年工作日数， 2k ——每日工作班数， 3k ——每班主机运转小时数。

（3）主机要求小时产量：
η
8760Gy Gh =
=1326687.4
8760×0.767=197.46（t/h ） (4)设备选型
采取规格为Ø3.8×12的球磨机，其性能参数见下表：
3 煤粉制备
（1） 确定煤粉制备车间的工作制度
根据经验数据可知，煤粉制备车间采用三班制，每班工作7小时，每年工作250天。

（2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率： η=
k ×k 2×k 38760
=
250×3×78760
=0.60
式中：k ——每年工作日数， 2k ——每日工作班数， 3k ——每班主机运转小时数。

（3）主机要求小时产量：
Gy Gh =
=181196.44
8760×0.60=34.47（t/h ）
（4）设备选型
与球磨机相比，立式磨具有以下特点；
粉磨效率高；烘干能力大；入磨物料料度大，大中型立磨可以省掉二级破碎；产品的
化学成份稳定；颗料级配均齐，产品料度均齐，有利于煅烧；工艺流程简单；噪音低、扬尘少、操作环境清洁；金属损耗小，利用率高；使用经济。

综合考虑应选用立式磨。

规格如下：
所以，应选用HRM1550型。

4冷却车间
（1）确定工作制度
熟料冷却车间采用三班制，每班工作8小时，每年工作310天。

（2）根据工作制度确定年利用率
η= k×k2×k3
8760=310×3×8
8760
=0.85
式中：k——每年工作日数，
2
k——每日工作班数，
3
k——每班主机运转小时数。

（3）设备选型
选用篦式冷却机，其性能参数见下表：
小时产量为2500/24=104.17
所需台数n=170/104.17=1.6,所以n取2。

5包装车间
(1)确定工作制度
包装车间采用二班制，每班工作6小时，每年工作292天。

产品68%包装，32%散装
包装——1890627.00×68%=1285626.36t
散装——1890627.00×32%=605000.64t
（2）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率：
η=
k ×k 2×k 38760
=
292×2×68760
=0.40
式中：k ——每年工作日数， 2k ——每日工作班数， 3k ——每班主机运转小时数。

（3）主机要求小时产量： η
8760Gy Gh = =1285626.36
8760×0.40=366.90（t/h ） （4）设备选型
综合考虑采用旋转式自动水泥包装机。

下表为某厂所生产包装机的性能参数：
标定产量为130t/h ，应选用 n=366.90/130=2.8台，所以n 取3。

三、主机平衡表
制，每班工作6小时。

2.每班工作6-7小时者，已扣除检修时间1-2小时。

物料的储存计算
一、堆场计算
1砂岩均化堆场
（1）储存量
=日需求量×储存期=381.84×15=5727.6 t
（2）占地面积
取m
H B≥2×H×ctg38º=17.92 ，其中α=38ºУ=1.6 取B=18
7
57
.62)
38718(6.17)
38734
18(3876.185.6296)
()3
4
(0
0022=-⨯⨯-⨯+=--+=
L ctg ctg ctg L Hctg B Hr Hctg B ctg rH Q L ααα 取L=63m ，则占地面积 A=63×18=1134（m 2） （3）实际储量
42
.5771)3873
4
18(3876.1)38718(636.17)3
4
()(00202=⨯-⨯--⨯⨯=-
--=Q ctg ctg ctg Q Hctg B ctg H Hctg B L H Q ααγαγ
（4）实际储期 15.1507
.38142
.5771===
日消耗量实Q T （天）
为了满足利用系数y 在0.65～0.75之间，堆棚建筑物：长—63m 宽—18m 2 煤均化堆场
（1）储存量
6.2784592.556=⨯=⨯=储存期日需要量Q t （2）占地面积
取m 6H = B ≥2×H ×ctg27º=23.55 其中α=27º ，У=0.9 取B=24
27
.75)
27624(9.04)2763424(2769.06.2784)
()
34
(000
22=-⨯⨯-⨯+=
--+=
L ctg ctg ctg L Hctg B H Hctg B ctg H Q L αγααγ 取L=76m ，则占地面积 A=76×24=1824（m 2） （3）实际储量
14.4489)2763
4
24(2769.0)27624(769.06)3
4
()(00202=⨯-⨯-⨯-⨯⨯=-
--=Q ctg ctg ctg Q Hctg B ctg H Hctg B L H Q ααγαγ
（4）实际储期 天）日消耗量实(06.892
.55614
.4489===
Q T
为了满足利用系数y 在0.65～0.75之间，堆棚建筑物：长—76m 宽—24m 3 铁矿石均化堆场
（1）储存量
t 6.19172088.95=⨯=⨯=储存期日需要量Q （2）占地面积
取6=H 00351.17352==≥α其中Hctg B 185.1==B 取γ
57.28)
35618(5.16)
35634
18(3565.120.2116)
()3
4
(0
0022=⨯-⨯⨯-⨯+=--+=
ctg ctg ctg Hctg B H Hctg B ctg H Q L αγααγ
取L=29m ，则占地面积 A=29×18=522（m 2） （3）实际储量
t Q ctg ctg ctg Q ctg B ctg H Hctg B L H Q 47.1954)3563
4
18(3565.1)35618(295.16)
3
4
()(00202=⨯-⨯--⨯⨯=---=ααγαγ
（4）实际储期 38.2088
.9547
.1954===
日消耗量实Q T （天）
为了满足利用系数y 在0.65～0.75之间，堆棚建筑物：长—29m 宽—18m 4 石膏堆场
（1）储存量
t 25.41983595.119=⨯=⨯=储存期日需要量Q （2）占地面积
取°° r=1.4 B=15m α≥⨯⨯H=6m B 2H ctg40=14.30m 其中=40取
65
.68)
40615(4.16)
40634
15(4064.125.4198)
()3
4
(0
0022=⨯-⨯⨯-⨯+=--+=
L ctg ctg ctg L Hctg B H Hctg B ctg H Q L εγααγ 取L=69m ，则占地面积 A=69×15=1035（m 2） （3）实际储量
t Q ctg ctg ctg Q Hctg B ctg H Hctg B L H Q 25.4221)4063
4
15(4064.1)40615(694.16)
3
4
()(00202=⨯-⨯--⨯⨯=---=ααγαγ
（4）实际储期 19.3595
.11925
.4221===
日消耗量实Q T
为了满足利用系数y 在0.65～0.75之间，堆棚建筑物：长—69m 宽—15m 6 石灰石预均化堆场
(1)储存量
2.25969584.5193Q =⨯=⨯=储存期日需求量t
（2）占地面积
27.52m 1.376102ctg36H 2B m 10H =⨯⨯=︒⨯⨯≥=，取 取B=50m
)
()
34
(2αααHctg B Hr Hctg B ctg rH Q L --+=
= ）
（）
（ 36 g t c 10 50 1.510 36 g t c 1034
50 36 g t c 105.12.25969o
o o 2⨯-⨯⨯-⨯+ =59.80
取L=60m 则占地面积A=50×60=30002m （3)实际储量
57
.26073)36103
4
50(36105.1)361050(605.110)3
4
()(00202=⨯-⨯--⨯⨯=-
--=Q ctg ctg ctg Q Hctg B ctg H Hctg B L H Q ααγαγ
（4）实际储期
02.584.519357.26073===日消耗量实Q T 天，所以堆棚建筑物：长-60m 宽-50m
6混合材堆场 （1） 储存量
Q=日需求量×储存期=1809.14×25=45228.5 t (2）占地面积
取m 8=H B ≥2×H ×ctg38º=22 ，其中α=36º У=2.1 取B=40
49
.102)
36840(1.28)
36834
40(3681.200.49823)
()3
4
(0
0022=-⨯⨯-⨯+=--+=
L ctg ctg ctg L Hctg B Hr Hctg B ctg rH Q L ααα 取L=103m ，则占地面积 A=103×40=4120（m 2）
（3）实际储量
65
.46759)3683
4
40(3681.2)36840(1031.28)3
4
()(00202=⨯-⨯--⨯⨯=-
--=Q ctg ctg ctg Q Hctg B ctg H Hctg B L H Q ααγαγ
（4）实际储期
85.2514
.180965
.46759===
日消耗量实Q T （天）
为了满足利用系数y 在0.65～0.75之间，堆棚建筑物：长—103m 宽—40m 二、库的选择 1 生料库
(1）要求储存量
）
该物料的日平衡量（t t 2.19045340.6348d d -=⨯=⨯=G T G Q
T —该物料的储存期（d ）
(2）库的选型，表3-8是生料库的性能参数
表6 生料库的选型
(3 92.020700
0.12
.19045=⨯==
V Q n γ Q —储存量（t ）
γ—该物料的容积密度（t/m 3） v —库的有效容积（m 3） 生料的γ =1.0，则取n=1（个） (4）实际储存量
Q=20700×.0×1=20700（t ）
(5）实际储期 26.340
.634820700
==T
2 熟料库
1）要求储存量
）
该物料的日平衡量（t )(0.28560700.4080-=⨯=⨯=d d G t T G Q
T —该物料的储存期（d ） 2）库的选型，表3-9是熟料库的性能参数。

表3-9 熟料库的选型
3 97.110000
45.10
.28560=⨯==
V Q n γ Q —储存量（t ）
γ—该物料的容积密度（t/m 3） v —库的有效容积（m 3） 熟料γ=1.45，则取n=2（个） 4）实际储存量
Q=1.45×2×10000=29000（t ） 5）实际储期 11.700
.408029000
==T
3 水泥库
（1）要求储存量
该物料的日平衡量
-=⨯=⨯=d d G T G Q 931201600.5820
T —该物料的储存期（d ） 6422045
.193120
==
=
γ
Q
V （2）库的选型。

表3-13是水泥库的相关参数。

（3）库的数量 66.78380
45.100.93120n =⨯==
V Q γ Q —储存量（t ）
γ—该物料的容积密度（t/m 3） v —库的有效容积（m 3） 水泥γ=1.45，则取n=8（个）
表3-13 水泥库的选型
（4 Q=1.45×8×8380=97208（t ） （5）实际储期 7.1600
.582097208
==
T
日产4000吨熟料水泥厂主要建、构筑物参考尺寸。