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水泥工艺课程设计
唐山学院课程设计唐山学院水泥工艺课程设计题目水泥工艺课程设计系(部)环境与化学工程系班级姓名学号指导教师12月24日至01月11日共3周01月11日课程设计成绩评定表出勤情况出勤天数缺勤天数成绩评定出勤情况及设计过程表现（月日目录目录21新型干法水泥生产简述31.1新型干法水泥的生产现状及前景31.1.1新型干法水泥的生产现状31.1.2新型干法水泥的发展前景41.2新型干法水泥的生产特点62配料方案的确定72.1熟料热耗的确定72.2熟料率值的确定82.3熟料标号的确定92.4石膏加入量、混合材加入量的确定102.4.1混合材加入量的确定102.4.2石膏加入量的确定103物料平衡计算103.1配料计算103.1.1原料及燃料化学成分10表3-2煤的工业分析（%）11表3-3生产损失113.1.2煤灰掺入量113.1.3计算干燥原料的配合比113.1.4熟料的化学成分123.1.5熟料率值的计算123.1.6熟料矿物组成123.1.7计算湿物料的配合比133.2物料平衡计算133.2.1窑产量的标定和生产能力133.2.2原料消耗定额144全厂工艺流程的确定以及主机设备选型和储库堆场计算174.1流程论述174.1.1石灰石、石膏、煤的破碎工艺174.1.2石灰石、煤的预均化措施184.1.3生料制备系统184.1.4生料粉均化系统194.1.5煤粉制备系统要加大力度淘汰技术落后、消耗高、污染和资源浪费严重、产品质量差的小水泥生产线，在总量调控的原则下发展新型干法水泥生产。

同时随着实施与国际标准接轨的水泥强度检验方法以及等同于150的水泥产品标准等政策，也为发展新型干法水泥生产创造了有利的条件。

新型干法水泥生产技术是以预分解技术和悬浮预热为核心,在水泥干法生产的过程中综合应用IT技术、多功能挤压粉磨新技术、新型耐磨、耐热和耐火材料及新型机械粉体输送装置等现代科学新技术和成果的一种现代化的水泥生产技术。

其生产过程可以实现生产控制的自动化、工艺装备的大型化、科学管理等,且具有优质、环保、清洁生产、高效、有害物排放量低和节约能源等一系列优点。

近年来，经过不断地技术创新，我国已实现了底，全国已有1113条新型干法水泥生产线在运行，年设计熟料产能95859万吨。

其中日产700吨～900吨生产线41条；日产来，在消化吸收的基础上，科研设计单位对从原料开采到水泥成品出厂的整个生产过程的工艺技术和成套装备进行了不断的优化和改进，从而使生产线的可靠性先进性得到了根本性的改善。

经过几代人近半个世纪的努力，我国新型干法水泥生产技术和装备的先进水平已与国际先进水平相接近。

但我们的整体水平还很差。

据国家统计局公布的的统计资料，我国代表先进技术的新型干法窑水泥仅占总产量的14%(发达国家的新型干法窑水泥占总
量的90%以上)，而且这些新型干法水泥生产线的技术水平参差不齐，平均规模只有46万吨/年，因此，必须继续加强技术开发，在努力提高新型干法水泥所占比例的同时，力争到，5000t/d级及以下规模生产线的技术经济指标达到当时国际先进水平，并完成10000t/d生产线的开发和建设，力求在环境保护和生态化方面达到国际上二十世纪末的水平。

生料制备全过程广泛采用现代化均化技术;采用悬浮预热及预分解技术;工艺设备大型化，使水泥工业向集约化方向发展;优质、环保、清洁生产、高效、有害物排放量低和节约能源;广泛采用新型耐火材料等;新型干法水泥生产使水泥生产更加的“高产优质低消耗”，也更加的均质稳定[4]。

面对国际水泥贸易市场萎缩及发展中国家大兴水泥项目工程建设的局面，我国水泥(含熟料)出口量连续四年呈下降趋势，由最高的3613万吨(占当年总产量的2.91%)，下降为的1561万吨(占当年总产量的0.95%)。

在国家鼓励水泥企业“走出去”战略的支持下，中国中材集团、中国建材集团，在水泥成套装备出口和工程总承包方面已做出了骄人的业绩。

承包的工程项目，不但有5000t/d、6000t/d，还有10000t/d。

与外国承包商相比,中国承包的海外水泥厂工程，其造价降低25%～35%，工期缩短代，就已经开始利用工业废渣，70～80年代利用工业废渣的种类和数量在不断增加，除矿渣外，粉煤灰、
煤矸石、电石渣、钢渣、磷渣、铜渣、赤泥、糖渣、排烟脱硫石膏等相继进入水泥生产领域，不但用做水泥混合材，还用做熟料生产配料。

节能减排成效显著，水泥产品综合能耗大大降低，吨熟料能耗124.15千克标准煤，比降低4.85%；吨水泥能耗95.08千克标准煤，比降低8.11%。

截止全国已有498条发电能力222亿度，节能800多万吨标煤，减排全国水泥工业投资共1,700.72亿元，增速61.75%。

其中，东部地区投资415.25亿元，增速54.37%，所占比重24.42%；中部地区投资558.89亿元，增速41.39%，所占比重32.86%；西部地区投资726.59亿元，增速87.66%，所占比重42.72%。

进入新世纪以来，水泥工业发展循环经济的路子越走越宽，优惠的政策导向和良好的经济效益，吸引更多的企业进入发展循环经济行列。

相信开始的“十二五”规划，必将把发展循环经济，建设资源节约型、环境友好型社会，走新型工业化道路作为一项战略要求提出。

从过度依赖资金、自然资源和环境投人、以量的扩张实现增长，转向更多依靠发展循环经济和技术进步、以提高产品质量和效率获取水泥工业的经济增长。

1.2新型干法水泥的生产特点进入新世纪以来，我国水泥工业
发生了突破性的变化。

从单纯的数量增长型转向质量效益增长型，从技术装备落后型转向技术装备先进型，从劳动密集型转向投资密集型，从管理粗放型转向管理集约型，从资源浪费型转向资源节约型，从满足国内市场需求型转向面向国内外两个市场需求型。

实现上述根本转变的原因，是进入新世纪以来新型干法水泥生产技术的快速发展和应用。

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。

随着我国经济的发展，水泥产业已达到相当大的规模，我国水泥产量16.5亿吨，占世界水泥总产量50%以上，已连续居世界第一位。

水泥工业总产值5000多亿元，占我国建材行业总产值的三分之一以上。

新型干法水泥生产指采用窑外分解新工艺生产的水泥。

其生产以悬浮预热器和窑外分解技术为核心，采用新型原料、燃料均化和节能粉磨技术及装备，全线采用计算机集散控制，实现水泥生产过程自动化和生产的高效、优质、低耗、环保。

该技术优点是传热迅速，热效率高，单位容积较湿法水泥产量大，热耗低。

新型干法水泥生产技术是以预分解技术和悬浮预热为核心,在水泥干法生产的过程中综合应用IT技术、多功能挤压粉磨新
技术、新型耐磨、耐热和耐火材料及新型机械粉体输送装置等现代科学新技术和成果的一种现代化的水泥生产技术。

新型干法水泥生产技术的问世与发展，为水泥生产线大幅度提高产量和降低能耗提供了技术保障。

干法回转窑是18世纪末、19世纪初的窑型，它比立窑生产前进了一大步。

由于它所用生料是干粉，含水量有些厂可看到烟囱冒火现象，热能浪费严重，每千克熟料热耗高达1713～1828kcal，而且灰尘大，污染严重[3]。

生料均化差，质量低，产量也不高（均与湿法生产相比），曾一度被湿法生产所取代。

代初，出现了立波尔窑，在窑的尾部加装了炉篦子加热机，对含水分为12%～14%的生料球进行加热，使余热得到较好利用，窑尾温度从700℃以上降到100～150℃，热耗大幅度下降，产量和质量都得到很大提高。

代又出现了带旋风预热器窑，窑尾余热得到更好的利用。

尤其是代初出现的带窑外分解炉的新型窑生产线，将干法生产推向一个新阶段。

这种能耗低、产量高、质量好、技术新的窑已成为世界各国水泥生产的发展方向。

2配料方案的确定2.1熟料热耗的确定水泥厂中影响熟料热耗的因素很多，国内系统热耗较高的主要原因是：结皮堵塞现象严
重，还有设备故障比较频繁，从而导致窑的运转率不高。

而国外水泥厂家通过采用低阻高效的多级预热系统，以及新型篦式冷却机和多通道喷煤管等先进工艺，降低了水泥生产的熟料热耗。

根据《新型干法水泥厂工艺设计手册》，见表2-1表2-1国内部分预分解窑的规格和特性厂名设计能力（t/d）设计热耗（kJ/kg 熟料）回转窑规格（m）分解炉型式分解炉规格（m）冀东40003308NSF宁国40003429MFC由上表可以看出，熟料烧成过程所消耗的实际热量与煅烧全过程有关，除涉及到原料、燃料性质和回转窑（包括分解窑）外、还与废气回收装置有关（各类预热器和余热锅炉、余热烘干等）和熟料余热回收装置（各类冷却机）等有关。

结合《水泥厂设计规范》的相关要求后，综合考虑确定热耗为3300kJ/kg。

2.2熟料率值的确定表2-2国内外预分解窑熟料率值、矿物组成范围生产统计率值范围矿物组成国内国外率值国内设计规范新型干法水泥技术C3S%54～6165KH0.87～0.910.86～0.900.88～0.91C2S%17～2313SM2.50～2.702.40～2.802.40～2.70C3A%7～98IM1.40～1.801.40～1.901.4～1.80C4AF%9～1110我国硅酸盐工业一般采用“两高一中”的配料方案注：习惯提法，高饱和比（KH=0.94±0.02）、中饱和比（KH=0.90±0.02），高硅酸率（SM=2.4～2.8）、中硅酸率值（SM=2.0～2.3）、低硅酸率
值（SM=1.6～1.9），高铝氧率（IM=1.4～1.6）、低铝氧率（IM=1.0～1.3）。

参见表2-3：表2-3窑型与率值的范围、矿物组成范围窑型KHSMIMC3S%C2S%C3A%C4AF%湿法窑0.88～0.921.9～2.51.0～1.851～5916～245～1111～17干法窑0.86～0.892.0～2.351.0～1.646～6719～286～1111～18预分解窑0.87～0.922.2～2.61.3～1.814～2814～287～1010～12预分解窑推荐值0.882.51.60适宜范围0.86～0.902.40～2.801.40～1.90查《新型干法水泥生产工艺设计手册》新型干法水泥生产的熟料率值一般控制在：KH=0.90±0.02，SM=2.6±0.1，IM=1.4±0.1。

综上所述，最终率值的确定如下：KH=0.90±0.01，SM=2.5±0.1，IM=1.4±0.1。

2.3熟料标号的确定熟料标号是以其28天抗压强度值来划分等级的。

生产42.5级粉煤灰水泥要求熟料标号大于42.5R，但工厂不能等到28天强度结果出来后再决定混合材掺量、粉磨细度等生产控制指标。

因此，迅速而准确地查知熟料强度情况，对生产厂无疑具有重要的实用价值。

众所周知，水泥熟料是由SiO2,Al限，提高经济效益。

（4）满足矿山储存及均化双重要求，节约建设投资。

现代大型水泥厂大多采用矩形预均化堆场，而且矩形堆场有
利于工厂扩建，综合以上考虑，本设计采用矩形预均化堆场。

4.1.3生料制备系统（1）生料制备系统目前按设备分为立磨和球磨。

立磨与球磨相比，具有以下优点：①由于立磨属厚床粉磨，粉磨方式合理，并且磨内气流可将磨细的物料及时带出，避免了过粉碎现象，故粉磨效率高，能耗较低。

整个粉磨系统电耗可降低10%～30%，其降低值随原料的水分增加而增加，而且它将破碎、粉磨、烘干、分级等工序集中为一体，大大简化了生产流程和设备台数。

②允许入磨物料粒度较大，一般可达磨辊直径的5%，大型磨入磨物料粒度可高达100～150mm，因而可省略第二段破碎，节约投资。

③入磨热风从环缝中进入，风速可高达80m/s以上，磨内通风截面也大，阻力小，通风能力强，烘干效率高。

利用窑尾低温废气可烘干8%水分的物料，如采用热风炉烘干可烘干15%～平均均化周期较短，均化效果良好，又是生料入窑前的最后一个均化环节，其重要地位十分显著。

在新型干法水泥生产中，生料均化能够保证生产均衡稳定的进行，在生料均化中占有重要地位。

生料均化库主要有两类，间歇式生料均化库、连续式生料均化库。

考虑到连续生产，本设计采用连续式生料均化库。

4.1.5煤粉制备系统制备煤粉所用的设备，目前大都采用烘干磨，主要有风扫球磨、辊式磨和风扇磨三种。

在水泥厂中使用辊式磨和风扫球磨。

其中立磨有占地面积小、节约能耗、生产操作灵活、细度易于调节等优点。

所以本设计采用立磨系统。

都是采用立磨制备，煤粉工艺流程同4.1.3中立磨工艺流程相似。

4.1.6熟料烧成系统的选择图4-1预分解窑流程本设计采用预分解窑，预分解技术的特点是在预热器和窑之间增设分解炉，在分解炉中加入占总用量50～60%的燃料，使燃料燃烧的过程与生料的预热和分解过程，在悬浮状态或沸腾状态下迅速地进行，入窑的生料分解率可达90%左右，因此窑的热负荷大为减轻，而产量却成倍增长。

其基本流程如图4-1：4.1.7水泥制备系统水泥粉磨工艺流程大体上可以分为开路流程和闭路流程两种，各有利弊，其中闭路系统又可分为多种不同的子类。

在水泥粉磨中，开路系统主要应用在管磨机上，广泛使用高细管磨机。

由于开路系统中往往过分磨现象严重，且水泥温度超标的问题，因而从节能的角度考虑，闭路系统受到推崇。

在目前的流程组合上，总的来说，人们一方面希望得到简单
的工艺流程，但是由于简单的流程又不能最大可能地降低单位成本和提高产品质量，因而人们往往不得不在简化流程和提高效益中寻求最佳的平衡。

这也形成了目前粉磨系统发展的两个方面：一是寻求单一的粉磨设备以尽可能地简化流程，节省投资，并在此基础上降低粉磨能耗，如各类高细磨的开发以及发展立磨、辊压机终粉磨系统；二是在现有的粉磨设备的基础上开发出能够尽可能降低粉磨能耗的粉磨流程，如各种预粉磨、联合粉磨系统。

本次设计选用带O-Sepa选粉机的立磨加球磨闭路系统。

下面介绍一下O-Sepa选粉机的工作原理及工艺流程：先将待选物料由上部的两个进料口喂入选粉机内，通过撒料盘、缓冲板充分分散开，落入选粉区。

选粉气流大部分来自磨机，通过切向一次风进口和二次风进口进入，经导向叶片水平进入选粉区。

在选粉机内由垂直叶片和水平叶片组成的笼子，回转时使内外压差在整个选粉区高度上下维持一定，从而使气流稳定均匀，为精确选粉创造了良好的条件。

物料自上而下，为每个颗粒提供了多次重复分选的机会，而且每次分选都是在精确的离心力和水平风力的平衡条件下进行。

细粉从外向内克服了边壁效应的不利影响。

由于选粉距离延长，最后落入锥体部分的颗粒又经过三次风再次风选，选粉效率大为提高。

4.1.8水泥库及包装系统的确定水泥库的圆库型式较多，主要区别在于库低的形状不同。

水泥厂采用圆库储存物料时，圆库的直径规格不宜太多，采用库群布置时，库的高度和直径尽可能的统一。

本设计为底部带减压仓的圆库φ18×40m，库容量为9800t，6个。

水泥发运系统包括水泥散装系统和水泥包装系统。

水泥散装是水泥供应和运输方面的重大改革，是发展水泥发展生产、厉行增产节约的重大措施，也是水泥发运系统的发展方向。

在选择水泥发运系统时，应尽量考虑采用水泥散装。

目前水泥包装机可分两大类，一类是固定式包装机，一类是回转式包装机。

我国固定式包装机有单嘴、二嘴、四嘴。

其包装能力分别为15～20、30、60t/h。

这类包装机劳动条件差，粉尘浓度大、包装能力低，主要用于小型水泥厂及一些较老的中型水泥厂。

我国回转式包装机有6、10、14嘴等数种，其包装能力分别为40～53、85、96t/h。

本设计包装机采用回转式12嘴包装机，包装能力220t/h。

4.2主机设备选型、储库堆场计算4.2.1各种主机小时产量表4-1水泥厂主机每周运转小时数主机名称每日运转时间（h/日）
每周运转时间（h/周）成产周期（日/周）生产班制石灰石破碎机6～736～426每日一班，每班6～7小时12～1472～846每日两班，每班6～7小时生料磨221547窑241687煤磨221547241687水泥磨22154回转烘干机22154包装机6～736～426每日一班，每班6～7小时12～14。