摘要
在设计过程中，参考了很多的实际例子，并且结合理论经验数据。但是还是有很多缺点存在，所以望谅解。
首先是选择好厂址。厂址的选择是非常重要的，因为它直接关系到原料的来源，成品的输出和工人们的生活。厂址选择工作是一项综合性工作，需要有关专业有经验的技术人员参加，一般包括：技术经济专业、总图运输专业、原料专业、采矿专业、工艺专业、水道专业、环保专业、电气专业等。
厂址选择好以后就是全厂布局阶段了，全厂布局的好坏会影响到水泥生产的流程。在布局过程中要考虑的因素非常的多，最为重要的是风向的考虑，合理的布局要求堆场放置在风向的下端和厂区的边端，这样才会保证厂区内的环境卫生。
配料计算中包括生料配料计算和物料平衡计算，其步骤是首先确定粉煤灰水泥中粉煤灰和石膏掺量。即先进行水泥配料计算，通过水泥中各成分的确定，计算年产的水泥熟料量，依据其产量选择窑型和煅烧熟料的配套设备。然后，进行窑的产量标定和确定熟料的实际烧成单位热耗，以此为基础进行生料配料计算，确定各物料的消耗定额。
物料的储存和均化也是重要的一环。库的选型，堆场的计算在这里均有介绍。水泥是连续生产的工厂，为了避免由于外部运输的不均衡，设备之间生产能力的不平衡或由于前后段生产工序的工作班制不同，以及由于其它因素造成物料供应的中断或物料滞留堆积的堵塞，保证工厂生产连续均衡地进行和水泥均衡出厂，以及为了满足生产过程中如原、材料、燃料、半成品、成品等。
主机的选型在水泥生产过程中是重要的环节，选型的主要依据就是物料平衡计算的结果。根据计算的结果，选择恰当的主机。主机的产量要满足要求。在选型的过程中，我是按着粉碎，烘干，粉磨，烧成，包装的顺序进行的。
在水泥粉磨环节，采用目前最为广泛使用的辊压机预粉磨系统，该粉磨系统将物料先经辊压机后送入球磨机磨成成品，该系统目前运用技术日趋成熟，具有高效节能，能优点，也是大多数水泥生产厂家所使用的。
关键词：水泥，水泥粉磨，5000t/d
THE PRODUCTION OF CLINKER PER DAY 5000 TONS OF HUAIBEI CEMENT PLANT DESISN(KEY DESIGN-CEMENT GRINDING)
ABSTRACT
In the design process, with reference to the many practical examples, and combined with the theory of empirical data.But there are still many shortcomings exist, I hope the reader's understanding.
The first is to choose a good site. The choice of the site is very important because it is directly related to the source of raw material, finished product output and working people's lives. Site selection is a comprehensive task that requires the participation of relevant professional experienced technical personnel, and generally include: technical economics, general layout and transportation professionals, professional of raw materials, mining, professional, craft professional, waterways professionals, environmental professionals, electrical professional .
The whole plant site choice of a good layout stage, the quality of the layout of the whole plant will affect the cement production process. The factors to be considered during layout very much, the most important consideration of the wind, reasonable layout requirements yard placed in the side edge of the lower end of the wind direction and plant, as this will ensure the environmental health of the plant area.
Burden calculation, including raw material ingredients calculations and material balance calculations, the step is to first determine the content of fly ash cement, fly ash and gypsum. The first cement batching calculated by cement ingredients to calculate the amount of the annual output of cement clinker, according to its production equipment to select the type of kiln and calcined clinker. Then the actual firing unit production calibration and to determine the clinker kiln heat consumption of raw materials as a basis for burden calculation to determine the material consumption norms.
Storage and homogenization of the material is also an important part. Library selection, the calculation of the yard are introduced. Cement is a continuous production plant, in order to avoid external transport is not balanced, the imbalance in capacity between devices or posterior segment of the production process class system, and the accumulation of material supply due to other factors that cause disruption or material stranded congestion, to ensure the factory consecutive balanced and cement balanced factory, and in order to meet the production process, such as raw materials, fuel, semi-finished and finished products.
Host selection in the cement production process is an important part of the selection based on material balance calculations results. According to the calculation, select the appropriate host. Production to meet the requirements of the host. In the selection process, I gave as grinding, drying, grinding, burning, packaging order.
In cement grinding link, using the extensive use of roller machine the griding system, the grinding system will be the roller press material first after grinding machine into the ball mill into finished products, the system is using technology matures, is energy efficient, can strength, and most of the cement manufacturers use.
KEYWARDS： cement, cement grinding, 5000d/t
引 言
在指导老师的帮助下，通过查工具书以及网络资料、原书本所学知识，完成本次设计的初始任务配料的计算，并列出物料平衡表、在《水泥设备选型手册》中找到适合本次设计的主机型号、粉磨设备及辅助设备的选型。运用计算机绘图绘制水泥厂总平面布置图、全厂水泥生产工艺流程图和水泥粉磨车间的工艺布局主视图、俯视图、流程图、剖面图等。设计中不免遇到各种各类的问题，通过所学理论及老师指导我对如何运用所学分析解决问题能力有所提高，并锻炼自己动手操作绘图的能力。
通过该设计的学习锻炼，应能树立正确的设计思想，培养我们认真的科学态度和严谨求实的工作作风，在工作设计中，应能树立正确的工程意识与经济意识，树立正确的生产观念，经济观念和全局观念。
水泥粉磨是水泥工业生产中耗电最多的工序之一，为了提高水泥粉磨效率、节约能源、提高经济效益，水泥粉磨设备在大型化的同时，也得到了不断地发展和改进。提高水泥厂粉磨工艺水平对水泥厂的综合经济效益的影响是十分显著的。
第一章 概述
1.1 设计任务及其依据，论述所生产产品的意义和价值
设计日产5000吨熟料淮北水泥厂设计（重点设计-水泥粉磨）。
1.2工艺设计原则
工艺设计是工程设计的主要环节，是决定全局的关键。工艺设计的主要任务是：确定生产方法，选择生产工艺流程；确定生产设备的类型、规格、数量，选择各项工艺参数及定额指标；确定劳动定员及生产班制；进行合理的车间工艺布置。从工艺技术、生产设备、劳动组织上保证设计工厂投产后能够正常生产，在生产的数量和质量上达到设计要求。
工艺设计的基本原则有如下几点：
1、安全可靠、经济合理、技术先进
安全可靠对充分发挥投资效果有很大的意义，如果设计的企业不能做到安全可靠，必然会影响生产，甚至可能发生伤亡事故。所以坚固耐用、安全可靠是对设计的起码要求。
设计应该做到经济合理。处处精打细算，尽可能的节约建设资金，降低生产成本，为国家创造更多的物质财富。为达到此目的，设计中应考虑充分发挥设备的效能，降低原材料、燃料的消耗，提高生产效率，是设计工厂的主要技术经济指标和同类型工厂相比具有先进性。
设计应充分采用国内外最新的科学技术成果。只要经济条件、物质资源和技术力量许可，都应采用最新的设备装备。因为设计所采用的技术先进与否，直接决定这企业的技术水平。目前水泥厂普遍采用新型干法水泥生产技术。新技术的采用提高了产品的质量和劳动生产率，节约了能源，降低了成本等。因此，能否更充分的利用和推广新技术，新工艺是衡量工程设计先进与否的标志。
2、合理的选择工艺流程和设计指标
工艺流程和只要设备的确定至关重要。工厂建成后，想要改变工艺流程和主要设备十分困难。因此，工艺流程的确定和主体设备的选择应慎重，必须通过方案对比确定，并尽可能考虑节约能源。对于新工艺、新技术、新设备，必须经过生产实践鉴定合格后，方可引入新建工厂的设计中，达到安全可靠，经济合理，技术先进的目的。
工艺设计中各项指标，如设备产量的标定，产品质量等级、原料损失率、物料储备期及产品合格率等的选取，应切合实际。指标定的太高，投产后达不到设计能力。指标过于保守，造成人力、物理的浪费，经济上不合理。因此，设计指标和工艺参数的选取也应力求先进、合理。
3、为生产挖潜和发展留有余地
由于技术不断向前发展，设备能力应能切实满足生产要求留有余地。为今后扩建适当留有余地。
4、合理考虑机械化、自动化装备水平
机械化水平应与工厂规模和装备水平相适应。连续生产过程中，大宗物料的装卸、运输，重大设备的检修，起重，以及需要减轻繁重体力劳动的场合，应尽可能实现机械化。
生产过程的自动化也应视投资、技术管理水平等决定，不强调高度全盘自动化，而视注重讲求实效的局部自动化。
5、注意环境保护，减少污染
设计应严格执行国家环境保护、工业卫生等方面的有关规定，采取积极有效的措施，减少环境污染，以保护人们身体健康和延长设备使用寿命。
6、方便施工、安装，便于生产、维修
工艺布置要做到生产流程流畅、紧凑，尽量简化，力求缩短物料的运输距离和减少物料倒运的次数，并充分考虑设备安装、操作、检修和通行的方便以及满足其他专业对布置的要求。
第二章 厂址选择、选择流程、确定参数
2.1原料资源与原始数据
一、原料资源
1、 石灰石：铜山县青龙山石灰石矿山。含水量1%
2、 粘土：在石灰石矿山附近孔家村。含水量8%
3、 砂岩：自备矿山，含水量3%。
石灰石、粘土、砂岩矿山的位置见“江苏省铜山县青龙山地区地质图”
4、 铁矿石：外购，铁矿尾砂，含水量10%。
5、 矿渣（混合材）：徐州钢铁厂碱性矿渣。含水量15%
6、 粉煤灰：外购，含水量0.5%。
7、 石膏：山东产SO3，40%；含水量少量，块度<300毫米。
8、 燃料：权台煤矿烟煤；易磨性系数1.36；块度<80毫米。
9、 燃料：河南焦作无烟煤；块度<80毫米。
10、电源：从彭场变电所接线进厂。35KV
11、水源：可采用地下水或不牢河水
12、交通：见“青龙山矿区交通位置图”。铁路可在茅村车站或前亭车站与津浦线接轨。
13、原材料化学成份：见表2-1。
14、烟煤及无烟煤工业分析：见表2-2。
15、徐州钢铁厂矿渣化学成份如下：
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | Σ | W | |
| 化学成分% | 32.78 | 12.00 | 0.65 | 43.16 | 10.78 | 99.37 | 15.00 |
(1)、气温：绝对最低温度：-22 .6℃ 绝对最高温度：40.6℃ 平均气温：14℃
(2)、降雨量：年平均降雨量 6.9mm 最大月降雨量：445.6mm （雨量主集中在6-8月份）
(3)、相对温度：最高：100% 最低：1-4% 平均：72%
(4)、最大冻土深度：24cm
(5)、最大积雪深度：25cm
(6)、风向：本地区风向年频率见“风玫瑰图”。夏季多东南东风向，最大风速19.3米/6秒。
17、水文、工程地质资料：
(1)、洪水位最大标高：海拔33.58米（1963年9月8日），地区水利部门下达设计指标为34米。
(2)、经钻孔勘测未发现溶洞，裂隙和断层。
(3)、地震等级：国家地震局、武汉地震大队71年6-7调查。该地区几十年内地地震烈度定为7度。
18、附图及附件：
“青龙山矿区交通位置图”1：10000
二、原始数据
表2-1煤的工业分析
| 名称 | 水分（Mar/%） | 挥发分(Var/%) | 灰分(Aar/%) | 固定碳(Car/%) | 热值(Qar/kJ/kg) |
| 烟煤 | 1.85 | 24.61 | 26.05 | 47.49 | 211.45 |
| 无烟煤 | 1.29 | 4.70 | 15.14 | 78.87 | 25161.90 |
| 名称 | 烧失量 | SiO2 | AlO2 | Fe2O3 | CaO | MgO | 总和 |
| 石灰石 | 42.44 | 4.16 | 0.20 | 1.42 | 50.85 | 0.98 | 100.05 |
| 粘土 | 5.22 | 68.07 | 15.25 | 5.80 | 1. | 2.24 | 98.22 |
| 砂页岩 | 3.53 | 88.76 | 2.61 | 2.21 | 1.66 | 0.49 | 99.26 |
| 粉煤灰 | 1.70 | 53.77 | 29.54 | 6.59 | 4.38 | 0.56 | 96.54 |
| 铁矿石 | 3.28 | 49.33 | 5.20 | 33.56 | 1. | 1.77 | 94.78 |
| 烟煤煤灰 | 0.00 | 50. | 28.80 | 7.36 | 5.44 | 1.91 | 94.15 |
| 无烟煤 | 0.00 | 51.36 | 28.08 | 8.96 | 4.75 | 2.25 | 95.40 |
青龙山石灰石矿区位于徐州市东北14公里，属铜山县茅村公社管辖。津浦铁路在矿东部通过。相距两公里余。茅村至柳新公路经过矿区南缘，交通甚方便。
矿区西南有王庄、庞庄煤矿。东有权台煤矿，相距约在十一公里。3.5万-11万伏高压输电线在矿区南东3-5公里处通过。矿区南缘有经过水文勘探的丰富地下水源。可见矿山经济地理情况很好。
矿区地形属低山丘陵，青龙山最高处海拔标高138米，相对标高106米左右、山体呈拢状沿北北东方向分布、东坡较陡、坡角20-60度；西坡较缓、坡角15-40度、山垄间洼地地面标高32-35米，浮土厚度0.5-19米。
矿区南缘有不牢河流经，河床宽150-300米。水深0.7-3米。属李节性河流。枯水位标高25.60米。历年洪水位最大标高33.58米（63年9月8日）。最近几年人工开挖，河床加宽加深。在其南3公里已修成京杭大运河，可能这行船只、京杭大运河在蔺家坝筑有节制闸，近年不牢河最高洪水位为32.73米。
2.2厂址选择
水泥厂厂址选择工作是可行性研究工作的重要环节，在提交可行性研究报告的同时，应同时提交厂址选择报告。工业企业及其所属工人村的建设地选择是工厂建设的重要环节。厂址选择的合理与否，将直接影响工厂建设的投资建设进度，同时也长期影响工厂投资后的生产、管理和工厂今后的发展。因而，对于新建项目的厂址选择，必须予以足够的重视。厂址选择工作，一般是由负责编制可行性研究的单位按厂址选择不同阶段的要求，提出工程水文地质初堪、地形的测量、环境影响初评、厂外交通供水供电供油等。具备以上条件后，由筹建单位组织各有关部门进行厂址预选工作。可行性报告编制单位应根据项目建设和生产的各项要求进行技术、经济和社会等因素的全面分析论证，经多方案比较后，推荐最佳厂址方案和后备厂址方案以及生活区位置，提交厂址选择报告，报主管部门终审。
厂址选择工作是一项综合性工作，需要有关专业有经验的技术人员参加，一般包括：技术经济专业、总图运输专业、原料专业、采矿专业、工艺专业、水道专业、环保专业、电气专业等。此外还应有上级主管部门会同地方有关部门人员参加。厂址选择工作组到达现场之前，应对所拟订建厂地址的地理位置、气象、水文、地质、地形和社会经济现状以及交通运输、水、电、燃气等的现状和发展趋势加以研究。根据项目建议书的内容，按照类似工厂的建设资料、概略指标和设计文件，拟订数种工厂总平面布置草图和概略地确定下列指标：
1、工厂总平面布置应有以下指标：
(1)、 工厂和工人村占地面积；
(2)、 用水及用电量；
(3)、 生产用的基本原料、燃料数量；
(4)、 运入及运出的物料周转量；
(5)、 建厂用的主要建筑材料用量；
(6)、 工厂及工人村的基建投资以及必要的各项扩大技术经济指标等。
2、影响厂址选择的主要因素：
(1)、 厂址靠近主要原料基地；
(2)、 厂址靠近铁路接轨车站；
(3)、 在有水运条件的地区，应尽量考虑利用水运及建设码头的可能性，厂址 最好靠近主航道的一侧；
(4)、 厂址尽量靠近水源；
(5)、 厂址应靠近电源；
(6)、 厂址应有足够的建厂场地，但必须坚持贯彻国家节约用地方针。尽可能利用荒山野地。
(7)、 厂址地形最好是宽阔平坦，并捎带倾斜，以利简化工厂的竖向布置与减少平地的土石方量，并利于排水；
(8)、 工程地址条件。尽量避免死断层、溶洞、滑坡等；
(9)、 水文地质条件；
(10)、雨水、污水排出的可能；
(11)、地震，一般6级以下地区不考虑防震措施，6度以上地区要考虑设防震和抗震措施。9度以上地区不宜建厂；
(12)、大件设备的运输；
(13)、合理确定工人村建设场地；
3、 厂址选择报告的内容和深度要求：
(1)、 厂址选择的依据；
(2)、 各厂址的具体位置、地形、地势和占用土地情况；
(3)、 各厂址的建设条件、交通情况、工程、水文地质、地震烈度、供电供水、防洪要求和施工条件等；
(4)、 工厂的位置和居民区、车站、矿山、附近居民点或企业之间的关系是否合理；
(5)、 对环境保护和生态平衡的预评价；
(6)、 协作条件；
(7)、 各厂址建设投资和经营费用的比较；
(8)、 各厂址建设工期的估算；
(9)、 各厂址优点和缺点的综合评论；
(10)、推荐方案及其理由；
(11)、附图（工厂总平面图）
2.2.1江苏省铜山县青龙山石灰石矿区地质评价报告（摘要）
2.2.1.1矿区地质
1、矿区水泥原料石灰石系中寒武夏组鲕状灰岩、薄层灰岩和快状灰岩相间分布、共有五层组成，构成青龙山主体。下寒武统馒头组紫红色云母质砂岩和泥灰岩。在青龙山东坡下缘一带分布、构成矿体底版。上寒武统炒米店组薄层灰岩、鲕状灰岩及薄层竹叶状灰岩相间分布在矿区西南角和矿区西北角，构成矿层之顶板。第四系灰黑色亚粘土、灰黄色亚粘土分布在青龙山东西两侧之川里湖、刘武湖洼地中及不牢河以南山前平地宁，为湖沼相沉积。山坡脚处堆积少量坡积红土。
2、矿石质量
矿区中寒武统张夏组石灰岩氧化钙含量大多在51%-53%。仅个别样品氧化钙含量为49%。氧化镁含量多在0.5-1.3%。而以1%左右为多，仅第四层白云质鲕状灰岩在青龙山北部这一段氧化镁含量高、变化大。最高达5.21%，最低为2.06%，平均达3.58%。（未圈入矿体）。其他地段只个别样品氧化镁含量大于2.5%。但沿走向伸延不大、呈小透镜体产出。
由于山坡角大于地层倾角，部分勘探线可在山西坡沿倾向控制矿层。如第三层灰岩，其氧化镁在1-1.5%，说明沿倾向是稳定的。石灰岩宁、及含量极小，仅含0.01-0.04；为0.00-0.004%，为0.009-0.15%。都符合水泥生产要求。
2.2.1.2储量计算
1、石灰石矿石的工业指标：根据矿区实际情况确定其技术指标为：
1、最低储量计算标高采用该地区地平面标高32米（历年来未被水淹没）。
2、开采场边坡角采用 60°，由于矿山为一整体，大部分在开采时可完全采完，故在这些地段不考虑边坡角。
3、储量计算参数的确定：
1、石灰石氧化镁含量不大于2.5%，氧化钙大于48%者划为矿石。
2、矿石体重：经大小体重测定其范围在2.-2.691吨/米2
2、经过计算求得，
C1级贮量 6503万吨
C2级贮量 2985万吨
2.2.1.3小结
1、矿床中寒武统海相陆台型沉淀、构造简单、地层倾角平缓，一般为15°—25°。其工业类型属稳定的倾斜层状矿床。
2、矿石质量良好，化学成分稳定，一般氧化钙含量多在52%以上，氧化镁含量多低于1.5%，其他有害杂质含量甚低，矿石中未发现游离二氧化硅及其矿物。
3、矿床储量大，已探明的C1+C2级储量9488万吨（其中C2级6503万吨）。所探明的储量和工作程度完全可满足铜山县办水泥厂的要求，对于建设年产50万吨以上的大型水泥厂，就其探明的储量来说也可满足百年以上。
表2-3 矿石物理性质试验数据
| 岩石名称 | 数值 | 抗压强度（公斤/厘米） | 耐磨强度 (g/cm) | 比重(t/m3) | 体重 (t/m3) | 抗剪断强度垂直（风干） | ||
| 垂直风干 | 平行风干 | 内摩擦角α | 凝聚力(kg/cm) | |||||
| 鲕状灰 岩 | 平均值 | 930 | 930 | 2.60 | 2.732 | 2.62 | 400 | 215 |
| 最大值 | 1010 | 960 | ||||||
| 最小值 | 810 | 680 | ||||||
| 致密块状灰岩 | 平均值 | 1340 | 1010 | 1.73 | 27.3 | 2.68 | 390 | 225 |
| 最大值 | 1450 | 1060 | ||||||
| 最小值 | 1180 | 950 | ||||||
| 样品编号 | 岩石名称 | 空中称重（g） | 水中称重（g） | 排水重量（g） | 体重 (t/m3) |
| 1 | 鲕状灰岩 | 8450 | 5310 | 3140 | 2.691 |
| 2 | 鲕状灰岩 | 296.2 | 185.9 | 110.3 | 2.685 |
| 3 | 薄层灰岩 | 136.8 | 85.4 | 51.4 | 2.661 |
| 4 | 块状灰岩 | 12600 | 7925 | 4675 | 2.695 |
| 5 | 块状灰岩 | 136 | 84.5 | 51.5 | 2.0 |
| 6 | 块状灰岩 | 75.4 | 46.9 | 28.5 | 2.5 |
| 7 | 生物碎屑 | 108.6 | 67.7 | 40.9 | 2.655 |
| 8 | 灰岩 | 80.8 | 53.0 | 27.8 | 2.900 |
| 平均 | 2.67 |
4、矿山开采条件好、矿层连续稳定，基本无盖层和非矿夹层，矿石物理机械性能好，矿床体位于地下水面以上，因此适合于大规模露天开采。
5、水文队在矿山附近为徐州发电厂寻找地下水源查明矿区南缘之不劳河为一北一西一南方向断裂带，蕴藏丰富的地下水。临近矿区有TM1、TM2、TM3、TM4、TM5五个供水孔，最大涌水量：TM1：262-300吨/小时，最近的TM4涌水量为180—210吨/小时，孔口除TM2外，都下管封存。经化验水质良好。据此完全能满足水泥生产用水要求。
综上所述，青龙山石灰岩具有储量大，质量好，交通方便，电力、燃料、供水等经济条件好，开采容易等特点，是一个比较理想的水泥原料基地。
对青龙山矿区矿石物理性质试验如表2-3所示。
对青龙山矿区矿石体重测定如表2-4所示。
对青龙山矿区附近水文孔调查如表2-5所示。
对于图中所给与的三处选址方案，可以看出B方案较佳，故本次设计的厂址选择定为B方案。
表2-5青龙山附近水文孔成果表
| 项目 | 孔号 结果 | TM1 | TM2 | TM3 | TM4 | TM5 |
| 水文 地质 | 孔深（m） | 220.96 | 270.76 | 270.28 | 225.19 | 233.21 |
| 水位埋深（m） | 1.13 | 0.94 | 0.49 | 1.03 | 2.15 | |
| 实际降深（m） | 1.92 | 2.84 | 2.72 | 5.65 | 1.35 | |
| 实际涌水量（t/h） | 33.60 | 110.30 | 76.3 | 14.8 | 48.2 | |
| 推断降深（m） | 15.20 | 15.20 | 15.20 | 15.20 | 15.20 | |
| 推断涌水量（t/h） | 262-300 | 255-290 | 180-210 | 154-182 | 160-175 | |
| 物理 性质 | 颜色 嗅味 口味 浑浊度 沉淀物 | 无色 无嗅 无味 有黄色沉淀 |
2.3.1 水泥品种的选择以及混合材掺量
2.3.1.1粉煤灰水泥
根据国家标准GB175-2007规定，凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥，简称粉煤灰水泥。水泥中粉煤灰的掺加量按质量百分比计为20-40%。允许掺加不超过混合材料总掺量的1/3的粒化高炉矿渣。此时混合材总掺量可达50%，但粉煤灰量仍不得少于20%或超过40%。
粉煤灰水泥的标号划分有32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个标号
粉煤灰作为火电厂的废物以前因此污染严重，需要大量的土地去堆放，且由于粒度下，微风变可以轻易带起产生扬尘，如今粉煤灰广泛用于水泥的生产，它与砂页岩一起代替了传统水泥生产原料粘土，节约了土地的自用真实一举多得。
水泥是建筑工业三大基本材料之一。使用广，用量大，素有“建筑工业的粮食”之称。其单位质量的能耗只有钢材的1/5-1/6，合金的1/25，比红砖还底35%。根据预测，下一个世纪的主要建筑材料，还将是水泥和混凝土，水泥的生产和研究仍然极为重要。水泥粉磨和搅拌后，表面的熟料矿物立即与水发生水化反应，放出热量，形成一定的水化产物。由于各种水化物的溶解度很小，就在水泥颗粒周围析出。随着水化作用的进行，析出的水化产物不断增多，以致互相结合。这个过程的进行，使水泥浆体稠化而凝结，随后变硬，并能将与其搅拌在一起的混合材胶粒胶结成整体，逐渐产生强度。因此，水泥混凝土的强度是随龄期延长而逐渐增长的。早期增长快，但是，只要维持适当的温度和湿度，其强度在几个月、几年后还会进一步有所增长；另一方面，也可能在几十年后尚有未水化的部分残留，仍具有继续进行水化作用的潜在能力。
水泥作为胶凝材料，除水硬性外，水泥还有许多优点：水泥浆有很好的可塑性，与石膏拌合后仍能使混合物具有和易性，可浇注成各种形状尺寸的构件，以满足设计的不同要求，适应性强；还可以用于海上、地下、深水或者严寒、干热的地区，以及耐侵蚀、防辐射核电站等特殊要求的工程；硬化后可以获得较高的强度，并且改变水泥的组成，可以适当调节其性能，满足一些工程的不同的需要；还可与纤维或者聚合物等多种有机、无机材料匹配，制成各种水泥基复合材料，有效发挥材料的潜力；与普通的钢铁相比，水泥制品不会生锈，也没有木材这类材料易于腐朽的特点，更不会有塑性年久老化的问题，耐久性好，维修工作量小等等。因此水泥不但大量用于工业和民用建筑，还广泛应用于交通、城市建设、农林、水利及海港等工程，制成各种形式的混凝土，钢筋混凝土的构件和构件物，而使水泥管、水泥船等各种特殊功能的建筑物、构筑物的出现成了可能。此外，如宇宙工业、核工业以及其他新型工业的建设也需要各种无机非金属材料，其中最为基本的是以水泥为主的新型复合材料。因此，水泥工业的发展对保证国家建设计划顺利进行，人民生活水平提高具有十分重要的意义，而且，其他领域的新技术也必须渗透到水泥工业中来，传统的水泥工业势必随着科学技术的发展而带来新的工艺变革和品种演变，应用领域必将有新的开拓，从而使其在国民经济中起到重要的作用。
2.3.1.2粉煤灰混合材的掺量
粉煤灰水泥的性能特点很多如：需水少，和易性好；干缩小，抗裂性好；水化热低；耐腐蚀性好；早起强度低，后期强度增进率大等。粉煤灰对高镁水泥的体积安定性具有很好的稳定作用，据研究在氧化镁超过标准限量高达10%的水泥试样中，掺加30%的粉煤灰后，仍表现出很好的安定性。粉煤灰泌水快，抗冻性能和抗碳化性能较差，但对该地区的影响不大。
粉煤灰在水泥中的掺加量通常与水泥熟料的质量、粉煤灰的活性和要求生产的水泥标号有关，一般掺加量按质量百分比计算为20%-40%。时间中粉煤灰掺量主要由强度试验结果来决定，通过不断调整粉煤灰掺量，测出不同强度下粉煤灰掺量来确定最大的粉煤灰掺量，即最佳的粉煤灰掺量。本设计中定粉煤灰掺量定为30%
2.3.2石膏混合材掺量确定
石膏作为水泥的缓凝剂，用于调节水泥似的凝结时间，也可以增加水泥的强度，特别对矿渣水泥作用更明显。石膏也可作矿化剂用于熟料煅烧，对提高熟料产量和质量有明显的效果。石膏的质量控制，应该进厂一批，取样化验一次。一般情况下，测定石膏中的SO3含量就可以了。根据SO3的含量计算水泥中石膏的掺入量，如磨石膏粒度不应大于30mm，一般应有20天的储存量，使用的石膏和硬石膏的质量应符合国家标准规定的技术要求。本设计使用的是山东产无水石膏，块度小于300毫米。
2.3.2.1石膏的分类
GB/T 5483《石膏和硬石膏》国家标准中对石膏和硬石膏矿产品按矿物组分分为两类：
G类：称为石膏产品。该产品以二水硫酸钙（CaSO4·2H2O）的质量百分含量表示其品位。
M类：称为混合石膏产品。该产品以无水硫酸钙（CaSO4）与二水硫酸钙（CaSO4·2H2O）的质量百分含量之和表示其品位， （质量比）。
2.3.2.2技术要求
表2-6 石膏的标准要求
| 产品名称 | 石膏（G） | 混合石膏（M） |
| 品位%（m/m） 级别 | CaSO4·2H2O | CaSO4·2H2O+ CaSO4 [且 （质量比）] |
| 特级 | ≥95 | ≥95 |
| 一级 | ≥85 ≥75 ≥65 ≥55 | |
| 二级 | ||
| 三级 | ||
| 四级 | ||
1、附着水：产品附着水不得超过4%（m/m）。
2、块度尺寸：产品的块度不大于400mm。如有特殊要求，由供需双方商定。
3、分级：各类产品按其品位分级，并应符合表2-6的要求。
2.3.2.3 确定石膏的含量
一般石膏掺量控制在1.3-2.5%，本设计取石膏掺量为2.2%。换算成石膏掺量为：
（2-1）
即所对应的石膏掺加量为5.5%
2.4烧成热耗的确定
烧成用煤选用权台烟煤，烟煤的挥发分比无烟煤高很多，在用高速气流使煤燃烧时烟煤的火焰更长，中心温度更高，更有利于水泥熟料的煅烧。
熟料的热耗定义为每生成单位产量熟料所消耗的热量。理论计算的热耗为1734.49kJ/kg熟料。但在实际生产中由于熟料形成过程中物料不可能没有损失，也不可能没有热量的损失，且废弃同样不可能不带走热量，一切的一切只说明生产过程有热量的损失。因此熟料形成的实际消耗热量要比理论值大很多。每煅烧1kg熟料窑内实际消耗的热量成为熟料实际热耗叫做熟料的单位热耗。
影响熟料热耗的因素有：
1、生产方法和窑型
2、废弃余热利用
3、生料组成，细度以及生料易烧性
4、燃烧不完全，燃烧热损失
5、窑体散热损失
6、矿化剂以及微量元素的作用
7、废气带走热损失，熟料、篦式冷却机热损失
8、热工制度，煅烧设备的运转率和水泥窑产量，工人操作技术等
为了提供窑的热效率，降低熟料热耗国内外厂家归结出主要的热耗高的原因在于预热器出口废气热损失、系统散热损失以及冷却机余风热损失。为了降低热损失可从下入手：
1、优化系统技术和生产操作，优化原料配方采用多级新型旋风预热器系统，应用新型高效的篦式冷却机。
2、开发新型水泥烧成工艺，发展高性能水泥。
结合目前国内外水泥熟料热耗的大小，以及国家标准规定如表2-6所示：
表2-6熟料热耗标准
| 生产规模 | 单位熟料烧成热耗kJ/kg |
| 2000-4000t/d | ≤3178 |
| >4000t/d | ≤3050 |
2.5三率值的确定
我国目前水泥熟料采用饱和比（KH）、硅酸率（SM）、铝酸率（IM）三个率值控制熟料质量。KH表示熟料中SiO2被CaO饱和成C3S的程度，KH值高，硅酸盐矿物多，溶剂矿物少，熟料中C3S含量越高，强度越高；SM表示熟料中硅酸盐矿物与溶剂矿物的比值，SM高，煅烧时液相量减少，出现飞砂料的可能性增大，增加煅烧难度；IM表示熟料中溶剂矿物C3A和C4AF的比值，IM高，液相黏度大，难烧，但明显提高了熟料的三天强度和扩大了烧成范围，IM低时黏度较小，对形成C3S有利，但烧成范围窄，不利于窑的操作。
预分解窑的热工特点，一是回转窑转速高，物料翻滚次数多，具有传热传质速度快的特点；而是采用预热预分解系统，物料预烧好，固相反应集中；三是采用高效冷却机，使熟料冷却速度快，熟料质量高。
对预分解窑熟料率值选取可参考表2-7、2-8所示。
表2-7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/% | 54~61 | 65 | KH | 0.87~0.91 | 0.86~0.90 | 0.88~0.91 |
| C2S/% | 17~23 | 13 | SM | 2.5~2.7 | 2.40~2.80 | 2.40~2.70 |
| C3A/% | 7~9 | 8 | IM | 1.4~1.8 | 1.40~1.90 | 1.40~1.80 |
| C4AF/% | 9~11 | 10 | 我国硅酸盐水泥一般采用“两高一中”的配料方案 | |||
高硅酸率（SM=2.4~2.8）、中硅酸率（SM=2.0~2.3）、低硅酸率（SM=1.6~1.9）；
高铝氧率（IM=1.0~1.3）、低铝氧率（IM=1.4~1.6）；
表2-8硅酸盐水泥熟料配料率值和矿物组成建议范围
| 窑型 | KH | SM | IM | C3S% | C2S% | C3A% | C4AF% | |
| 湿法窑 | 0.88-0.92 | 1.9-2.5 | 1.0-1.8 | 51-59 | 16-24 | 5-11 | 11-17 | |
| 干法窑 | 0.86-0. | 2.0-2.35 | 1.0-1.6 | 46-67 | 19-28 | 6-11 | 11-18 | |
| 立波尔窑 | 0.85-0.88 | 1.9-2.3 | 1.0-1.8 | 44-53 | 22-30 | 5-11 | 11-17 | |
| 预分解窑 | 0.87-0.92 | 2.2-2.6 | 1.3-1.8 | 48-62 | 14-28 | 7-10 | 10-12 | |
| 机立窑 | 适宜范围 | 0.86-0.93 | 2.0-2.5 | 1.1-1.5 | ||||
| 有矿化剂 | 0.92-0.96 | 1.6-2.0 | 1.1-1.3 | 55-63 | 18-22 | 12-16 | 6-10 | |
| 预分解窑 | 推荐值 | 0.88 | 2.50 | 1.60 | ||||
| 适宜范围 | 0.86-0.90 | 2.40-2.80 | 1.40-1.90 | |||||
参照海螺集团5000t/d熟料生产线同品种水泥熟料的成熟生产经验，确定本配料设计的熟料率值范围如下：KH=0.90 0.02，SM=2.55 0.10，IM=1.50 0.10.
综上所述，最终率值的确定如下：KH=0.±0.01，SM=2.5±0.1，IM=1.6±0.1。
配料方案分析，如表2-7所示，这种配料方案，用较低的铝氧率，液相黏度低，能很好的完成C2S吸收游离石灰的过程。高硅酸率有利于增加硅酸盐矿物总量，为提高熟料各龄期强度创造条件，相应溶剂矿物总量减少，熟料易烧性低，但由于窑内火焰温度高，且窑内物料需热量烧，高硅酸率的生料时可以烧成的。在高硅酸率下，饱和比无需太高就能达到高的C3S值。
第三章 配料计算
3.1配料计算
利用下列公式带入计算
（3-1）
式中GA——熟料中煤灰的参入量，%；
Aar——煤的应用基（收到基）灰分含量，%；
S——煤灰沉落于熟料的百分率，取S=100计算。
利用逐减试凑法计算个原料配比其中 设=97.8%
（3-2）
计算所得个原料以一百千克熟料为基准的配比
根据表格可知煅烧100kg熟料所需各种原料用量为：
干石灰石=128.50kg
干砂页岩=8.60kg
干粉煤灰=13.47kg
干铁矿石=0.90kg
所求各原料配合比为：
表3-1 各原料料的配比
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | ||
| 煤灰 -3.55 | 22.47 -1.80 | 5.53 -1.02 | 3.46 -0.26 | 66.34 -0.19 | |
| 石灰石 -128.50 | 20.67 -5.35 | 4.51 -0.26 | 3.20 -1.82 | 66.15 -65.34 | 石灰石 130.08 |
| 砂页岩 -8.60 | 15.33 -7.63 | 4.25 -0.22 | 1.37 -0.19 | 0.80 -0.14 | 对其余三组分列三元一次方程求解 |
| 粉煤灰 -13.47 | 7.70 -7.24 | 4.03 -3.98 | 1.18 -0. | 0.66 -0.59 | |
| 铁矿石 -0.90 | 0.45 -0.44 | 0.05 -0.05 | 0.29 -0.30 | 0.07 -0.01 | |
| 0.01 | 0.00 | -0.01 | 0.06 | 误差很小，不再计算 |
表3-2物料检验表
| 配合比 | 烧失量 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | |
| 石灰石 | 84.84 | 36.00 | 3.53 | 0.17 | 1.20 | 43.14 |
| 砂岩 | 5.68 | 0.20 | 5.04 | 0.15 | 0.13 | 0.09 |
| 粉煤灰 | 8. | 0.15 | 4.78 | 2.63 | 0.59 | 0.39 |
| 铁矿石 | 0.59 | 0.02 | 0.29 | 0.03 | 0.20 | 0.01 |
| 生料 | 100.00 | 36.38 | 13. | 2.98 | 2.12 | 43.63 |
| 灼烧生料 | 100.00-3.55 | - | 21.44 | 4.68 | 3.33 | 68.58 |
| 灼烧生料 | 96.45 | - | 20.68 | 4.51 | 3.21 | 66.14 |
| 煤灰 | 3.55 | - | 1.80 | 1.02 | 0.26 | 0.19 |
| 熟料 | 100.00 | - | 22.48 | 5.53 | 3.47 | 66.34 |
比较验算得出的KH值，n值，p值与所给定的目标值均在其范围内，故可认定各矿物干料的配比为 石灰石 82.61%，砂页岩 6.94%，粉煤灰7.48%，铁矿 2.97% 。本课题中没有使用粘土，主要原因是粘土的利用对土地不破坏严重 充分利用粉煤灰 和页岩代替粘土可以节约资源，消耗掉大量的粉煤灰，减少环境污染等优点。
第四章 物料平衡计算
4.1窑型及规格的选取
回转窑系统的设计，是根据原料和燃料情况，水泥品种和质量、工厂自然条件和生产规模来确定窑系统的类型和尺寸，水泥厂设计过程中，当窑型与规格一旦确定之后，窑产量的标定是选择生产系统设备，计算工厂的烧成能力和确定熟料年产量的依据，由于烧成制度的不同产量差别也很大，窑的产量所有生产车间设计的第一步，标定过低或者过高均产生生产的故障。
根据《新型干法水泥工艺的设计手册》及近年来的一些厂的实际生产情况选择Ф4.8×72m的预分解窑。
该窑型技术参数如下表4-1
表4-1 Ф4.8×72m回转窑技术参数
| 规格 | Ф4.8×72m | |
| 生产能力(t/d) | 5000 | |
| 筒体直径(m) | 4.8 | |
| 筒体长度（m） | 72 | |
| 斜度(度) | 4 | |
| 转速 | 主转(r/min) | 0.35-4 |
| 辅转(r/h) | 7.36 | |
| 功率（KW） | 主转（r/min） | 630 |
| 辅转(r/h) | 45 | |
| 支撑档 | 3档 | |
回转窑内径DT=D-2σ 其中σ为衬砖厚度
当D≦4m时，σ=0.15m
当4m 根据经验公式可得： （4-1） 结合目前水泥厂该窑的日产量为5000-5200t/d， 故该设计标定窑的日产量为5000t/d 窑的台数： （4-2） 熟料的小时产量： （4-3） 熟料的日产量： （4-4） 熟料的年产量： （4-5） 其中η=0.92为窑的年利用率。 4.2工厂生产能力的计算 4.2.1水泥产量的计算 水泥的小时产量： （4-6） 水泥的日产量： （4-7） 水泥的年产量： （4-8） 即水泥年产量为257.71万吨。 其中p----为水泥损失量 % d----石膏掺入量 % e----粉煤灰混合材掺入量 % 4.2.2燃料原料消耗定额计算 （1）原料消耗定额 考虑煤灰掺入量时，1t熟料的干生料理论消耗量 （4-9） 式中 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，% 考虑煤灰掺入量时，1t熟料的干生料消耗定额 （4-10） 式中 K生——干生料消耗定额，t/t熟料 P生——生料的生产损失，%，本设计中取1% 各种原料消耗定额： ④石膏消耗定额 干石膏： 原石膏： 石膏的损失量为1% ⑤混合材粉煤灰的消耗定额 干粉煤灰： 原粉煤灰： 粉煤灰的损失量为1% ⑥烧成用煤的消耗定额 干烟煤的消耗定额： 原烟煤消耗定额： 燃料生产损失为1%。 4.3物料平衡表 表4-2物料平衡表 （t/t熟料） 5.1工艺流程选则的原则 选择工艺流程，首先要保证产品质量的要求，在满足生产质量要求的前提下，尽可能简化流程，缩短生产周期。工艺流程的选择还应该充分体现技术的先进性和可靠性。要注意吸收类似工厂在实现中所积累的丰富经验。选用新设备、新技术、新工艺时要充分调查，反复论证，认真落实。 5.2确定工艺流程的依据 1、原料的组成和性质 2、产品品种及质量要求 3、工厂规模及技术转杯水平 4、建厂地区气候条件 5、半工业加工试验 5.3流程的选择 5.3.1各原料，燃料的运输 石灰石的运输，由于石灰石靠近矿山紧靠水泥厂，采用就地开采破碎，然后由皮带运输与拉到厂区破碎相比，节约了运输成本，还可以充分利用到地势，节省了二次运输故选择在矿区破碎经皮带直接运输到石灰石预均化堆场。砂页岩矿区与石灰石矿区比较用运输皮带运输不便可拉到厂内破碎储存。铁矿石采用外购，故用卡车托运厂内储存。粉煤灰是粉状物料不便储存，其储存方式多用储库，而该厂地处火电厂较近，由于丰富的粉煤灰资源可直接拉运进入粉煤灰调配库，减少建库成本，亦减少了扬尘点。石膏购买的为山东产石膏运输距离较远且需要经过破碎，在厂内破碎。煤的运输，对于煤磨要求入磨粒度<80mm，外购煤已经达到该粒度不需要再次破碎可直接运输到煤的均化堆场。 5.3.2两磨一烧 生料磨：有球磨立磨之分。随着社会现代化的建设，节能减排的策略。球磨以逐渐被淘汰，球磨粉磨效率低，能耗大，笨重，噪音大等一系列缺点。而立磨不仅改善了球磨的缺点还有占地面积小，入磨粒度大等，故选用立磨。 水泥磨：选用带有辊压机的预粉碎闭流系统。 水泥回转窑：其附属设备窑头篦式冷却机，窑尾预热器分解炉等。 水泥厂总流程工艺图见图纸。 5.4 主机设备选型 在物料平衡计算选定车间工作制度的基础上，根据各种设备工作情况，为选定各车间的主机型号、规格和台数提供了依据。参照水泥厂主机年利用率表可以确定个规格。如表5-1所示： 表5-1水泥厂主机年利用率表 破碎的方法有很多形式主要说来有：挤压法、冲击法、磨剥法、劈裂法等，影响破碎的主要因素有：物料的进料粒度、物料的硬度、物料破碎方法和破碎系统的选择等。水泥厂的原物料一般属于中硬度一下物料，对破碎的选型较为有利，但必须对破碎物料水分，粘性以及寒冷地区的冰冻影响引起重视，因地制宜合理地选择破碎工艺及设备。对于生料磨而言，要求物料入磨粒度<85mm。故可将石灰石破碎至此粒度，而从达到节能高效来说，破碎比的确定与很多因素有关如所选石灰石破碎机的型号规格。生料磨的规格，以及确定入料粒度与磨机产量的关系，选取最佳破碎比。 定石灰石破碎机的年利用率为0.26，则要求主机产量为： （5-1） 本设计采用AP-PMH-2525-GSK型号的单转子反击式破碎机，其破碎能力为1000t/h，最高可达1500t/h，产量高，电耗低，结构简单，维修方便等优点。 标定该破碎机的台时产量为1000t/h。 要求主机台数 （5-2） 式中：n——主机台数， Gh——要求主机小时产量（t/h）， h,l——主机标定台时产量（t/h）。 故取一台。 核算主机的年利用率： （5-3） 式中 η0——主机的实际年利用率 η——预定的主机年利用率 即实际的主机年利用率为0.25。 表5-2石灰石破碎机主机平衡表 定砂页岩破碎机的年利用率为0.26，则要求主机产量为： 本设计采用φ1250×1000型的单转子反击式破碎机，其破碎能力为40-80t/h。 标定该破碎机的台时产量为70t/h。 要求主机台数： 式中：n——主机台数， Gh——要求主机小时产量（t/h）， h,l——主机标定台时产量（t/h）。 故取一台。 核算主机的年利用率： 式中 ——主机的实际年利用率 ——预定的主机年利用率 即实际的主机年利用率为0.245。 表5-3砂页岩破碎机主机平衡表 购入石膏的块度<300mm,而要求的入磨粒度为<50mm。当然越细越好，考虑经济效益取50mm。定砂页岩破碎机的年利用率为0.45，则要求主机产量为 本设计采用PC88型锤式破碎机，其破碎能力为35-45t/h，具有机体小，结构简单破碎比大，产品粒度细，生产效率高等。 标定该破碎机的台时产量为40t/h。 要求主机台数： 式中： n——主机台数， Gh——要求主机小时产量（t/h）， h,l——主机标定台时产量（t/h）。 故取一台。 核算主机的年利用率： 式中 η0——主机的实际年利用率 η——预定的主机年利用率 即实际的主机年利用率为0.413。 表5-4砂页岩破碎机主机平衡表 5.4.4生料磨的选型 原料粉磨系统有开路闭路之分，相比之下，本设计采用闭路。粉磨设备有球磨立磨之分，球磨机能耗大，效率低，笨重。立磨具有效率高，能耗小，占地小，噪音小，密封性好，扬尘少，金属磨耗小等优点。本次设计采用带烘干作用的立磨闭路循环系统。 定立磨的年利用率为0.78，则要求主机产量为： 本设计采用合肥设计院设计的HRM4800立磨，其生产能力为380-450t/h。 标定该破碎机的台时产量为400t/h。 要求主机台数： 式中： n——主机台数， Gh——要求主机小时产量（t/h）， h,l——主机标定台时产量（t/h）。 故取一台： 核算主机的年利用率： 式中 η0——主机的实际年利用率 η——预定的主机年利用率 即实际的主机年利用率为0.734。 表5-4生料磨主机平衡表 定磨机的年利用率为0.70，则要求主机产量为： 本设计采用MPS180型的磨机，其基本生产能力可达到45t/h。 标定该破碎机的台时产量为40t/h。 要求主机台数： 式中：n——主机台数， Gh——要求主机小时产量（t/h）， Gh,l——主机标定台时产量（t/h）。 故取一台。 核算主机的年利用率： 式中 η0——主机的实际年利用率 η——预定的主机年利用率 即实际的主机年利用率为0.672。 表5-5砂页岩破碎机主机平衡表 水泥粉磨系统分为开路，闭路两种，由于闭路粉磨有利于水泥质量，且技术经济效果较好。因此闭路粉磨的刚球式磨机在水泥粉磨系统中应用吧比较广泛。同时立式磨机也开始应用于水泥磨中，但由于水泥粉磨产品中微细颗粒含量较少影响水泥质量。辊压机分级机等设备也应用于水泥粉磨系统中，辊压机加球磨机的圈流粉磨效率高，单位电耗低。本次设计采用带辊压机的预粉碎的闭流粉磨系统。 定磨机的年利用率为0.82，则要求主机产量为 本设计采用两台φ4.2×13m水泥磨.磨机规格如表5-6所示 标定该破碎机的台时产量为180t/h。 要求主机台数： 式中：n——主机台数， Gh——要求主机小时产量（t/h）， Gh,l——主机标定台时产量（t/h）。 故取2台。 表5-6 φ4.2×13m水泥磨规格表 式中 η0——主机的实际年利用率 η——预定的主机年利用率 即实际的主机年利用率为0.817。 表5-7砂页岩破碎机主机平衡表 悬浮预热器有旋风型，立筒型，和旋风筒与立筒混合的组合型。在近来的设计中，旋风预热器已经成为市场的主流，立筒预热器的使用已经越来越少。其功能是热气流与物料的热交换和分离，因此，预热器的结构和预热器之间的连接管必须合理，技术参数必须适当，才能达到热夹袄换与分离这两个功能在设计是，悬浮预热器的生产能力可以比窑的生产能力高约10%。 比较部分水泥厂5000t/d生产线预热器的规格如表5-8所示 表5-8部分5000t/d熟料生产线预热器规格表 5.4.8水泥包装机的选型 水泥包装机可以分为两大类：固定式、回转式。 固定式包装机的劳动条件差，岗位粉尘浓度大，包装能力低，而与回转式相比，回转式有以下优点： 1、劳动条件改善，粉尘易于控制 2、插袋地点与卸包地点固定一处，每包间隔时间相等，水泥袋不会在皮带机上重叠 3、便于实现插袋自动化和装运自动化 4、包装能力大，劳动条件高等。 水泥的主要销售方式有袋装和散装笨设计以70%散装，30%袋装计算。 取主机的年利用率为0.55 则主机要求小时产量： 式中：w——袋装系数。 本次设计采用BHYW-8型回转八嘴包装机设备的规格见表5-9所示 表5-9 设备选型 计算主机的数量 式中：n——主机台数， Gh——要求主机小时产量（t/h）， Gh,l——主机标定台时产量（t/h）。 故选取2台。 核算主机的年利用率 式中: η0——主机的实际年利用率 η——预定的主机年利用率 5.5主机设备综述 各工段，工作制度表如表5-10所示 表5-10工作制度表 物料储存的作用，水泥厂是连续式生产的工厂，为了避免外部运输的不平衡，设备生产能力之间的不平衡，上下生产班次的衔接以及其他原因造成物料供应中断，保证工厂正常生产要求各种原材料，半成品，成品在工厂内部均有一定的储存量。 对各个储库堆场的规格确定首先要考虑物料的储存期，影响物料储存期的因素有多种主要因素有： 1、物料供应点的远近和外部运输情况 2、物料成分的波动情况 3、地区气候影响 4、工艺要求，及质量控制等 物料储存的另一作用便是均化。在水泥生产中，均化是保证物料成分均齐、稳定达到配方的要求，实现产品设计组分，进而保证产品质量的重要手段。均化的措施主要采用堆料与取料方式的不同来实现以及利用混合的方式来实现。 如下表6-1所示为水泥厂各物料的储期表 表6-1水泥厂各物料的储期表 表6-2各类原料堆积密度和自然休止角 6.1.1石灰石的储存 对于石灰石的储存储库的选型，本次设计选用圆形的堆场。他的优点是有效利用率高，占地面积小，扬尘易处理，劳动条件好，可进行远处遥控，适应范围广且取料与布料可同时进行，故选用此种储存方式。 由于场地里石灰石矿山比较近，取为储存期，对应的储存量为 （6-1） 式中：Q—— 要求储量， Qd—— 该物料的日消耗量（t/d）， 规定的储存期。 取堆场物料的自然休止角，堆积密度有 （6-2） 则有方程 （6-3） 解得 式中;Q—— 要求储量 V——堆料体积 α——自然休止角 γ——物料堆积密度 L——堆场最小直径。 考虑到堆料与圆形轨道的距离取半径L0=35m 储库半径为40米。 核算石灰石储存期 （6-4） （6-5） 6.1.2煤堆场 煤堆场采用矩形堆场，便于设计和取料。 取为储存期，对应的储存量为 式中：Q—— 要求储量， Qd—— 该物料的日消耗量（t/d）， 规定的储存期。 取堆场物料的自然休止角，堆积密度有 取堆料高度H=6m则堆料低边宽要满足： （6-6） 取B=30m 则堆场长度L为 （6-7） 取L=90m，即选用30×90m堆场 实际储存量为 （6-8） 实际储存期为 （6-9） 6.1.3砂页岩堆场计算 取为储存期，对应的储存量为 式中：Q—— 要求储量， Qd—— 该物料的日消耗量（t/d）， n —— 规定的储存期。 取堆场物料的自然休止角，堆积密度有 取堆料高度H=6m则堆料低边宽要满足： 取B=30m 则堆场长度L为 取L=60m，即选用30×60m堆场 实际储存量为 实际储存期为 6.1.4铁矿石堆场 取为储存期，对应的储存量为 式中：Q—— 要求储量， Qd—— 该物料的日消耗量（t/d）， n —— 规定的储存期。 取堆场物料的自然休止角，堆积密度有 取堆料高度H=6m则堆料低边宽要满足： 取B=30m 则堆场长度L为 取L=20m，即选用30×20m堆场 实际储存量为 实际储存期为 6.1.5石膏堆场 取为储存期，对应的储存量为 式中：Q—— 要求储量， Qd—— 该物料的日消耗量（t/d）， n —— 规定的储存期。 取堆场物料的自然休止角，堆积密度有 取堆料高度H=6m则堆料低边宽要满足： 取B=30m 则堆场长度L为 取L=90m，即选用30×90m堆场 实际储存量为 实际储存期为 其中砂页岩铁矿石属于联合储库，同用一条输送皮带运至生料调配库。粉煤灰直接外运入调配库，不在厂内设储库。 6.2原料调配库 石灰石调配库 取Φ10×16.5m 其储量为1000t 储存期为：1000/273.36=3.66(小时) 铁粉调配库取Φ6.0×16m 其储量为500t 储存期为：500/50.545=9.75(天) 粉煤灰调配库取Φ10×16.5m 其储量为1000t 储存期为：1000/684.265=1.46(天) 砂页岩调配库取Φ6.0×16m 其储量为500t 储存期为：500/448=1.12(天） 6.3水泥调配库 粉煤灰调配库取2×Φ10×16.5m 其储量为2000t 储存期为：2000/2360.8=0.85(天) 石膏调配库取Φ6×16m 其储量为500t 储存期为：500/430.67=1.16(天) 粉煤灰调配库取Φ10×16.5m 其储量为1000t 储存期为：1000/684.265=1.46(天) 6.4其他储库 生料均化库取Φ22.5×52m 其储量为17000t 储存期为17000/7656=2.22(天) 熟料库取Φ60×42.5m 其储量为100000t 储存期为100000/5000=20(天) 水泥库的选取取6×Φ22.5×52m 其储量为17000t，两个用于水泥的散装 储存期为6×17000/7674.4=13.3天 成品水泥堆场 设储存期为两天 故要求储量Q=2×7674.4×0.3=4600t 设场地利用率为0.7，单位面积储量为1.5t则 堆场的面积为S=4600/（0.7×1.5）=4385.4m2 取50×90m栈台。面积为4500m2 实际储存量为Q实=4500×0.7×1.5=4725t 实际储存期n=4725/(7674.40.3)=2.05（天）。 6.5储库平衡表 表6-3储库平衡表 7.1概述 水泥粉磨流程和设备发展近况 水泥粉磨是水泥工业生产中耗电最多的一个工序，也是水泥制备最重要的工序，直接影响着水泥的质量。因此如何在保证水泥质量的前提下，尽可能的节约电能是目前我国水泥行业的一个待解决问题。虽然很多企业和研究者都为此做了大量的工作单总的来说，在水泥粉磨设备的研究开发上，我国同国外的差距依然较大，在基础研究领域这种差距更大。因此如何在引进技术的基础上开发出具有自主知识产权的设备和工艺，并在大量基础研究的基础上推动我国粉磨装备的开发研究，技术改革，尽可能缩小与世界先进生产工艺的差距是国内工作者不应回避的话题。 我国水泥粉磨设备的发展如今已达到如下水准： 1、在设备上大型化的同时力求选用高效、节能型磨机 2、采用高效选粉机 3、采用新型衬板，改善磨机部件及研磨件材质 4、添加助磨剂，提高粉磨效率 5、降低水泥温度，提高粉磨效率，改善水泥品质 6、实现操作自动化等。 常用的水泥粉磨流程有 1、开路流程：管磨、康必丹磨。 2、闭路流程：一级管磨闭路、二级球磨闭路、中卸磨一级闭路、康必丹管一级闭路、辊式磨和辊压机。 近年来，水泥粉磨已趋向于闭路流程，特别时大型磨机更是这样。在闭路流程中，又趋向于球磨机、辊压机及高效选粉机不同组合的粉磨流程。 与球磨机生产的水泥相比，辊压机主要时需水量大、易产生急凝和早期强度低，因而阻碍了目前终粉磨系统在水泥粉磨中的应用。 本次设计，水泥粉磨车间系统流程选用目前技术较为成熟的带球磨机一级干法圈流粉磨系统，主要设备有水泥磨、选粉机、收尘器、风机等。 该流程简介如下： 熟料、石膏和粉煤灰由各自的调备库经定量给料机配好后，由带式输送机输送入磨前斗式提升机，再由斗提机送至稳流称重仓，这一过程物料经除铁器去掉磁性物质。接着混合料喂入辊压机，经辊压机预粉磨后，粗粉回料入磨前斗提机再进稳流仓，细粉则进入水泥磨粉磨。出磨物料送入高效选粉机，选粉后粗粉回水泥磨，细粉则由气箱脉冲袋式收尘器收集下来，由斜槽、提升机送至各个水泥库。 磨机内通风的作用： （1）冷却磨内物料，改善磨内物料的易磨性。磨机在运转时80%以上的能量转变为热量使磨内物料温度上升，对水泥磨来说，会导致石膏脱水而产生假凝现象，影响水泥质量，且易磨性随温度上升而降低。因物料温度升高产生耗电现象，使物料粉成团，黏附在研磨体和衬板上，降低粉磨效率 （2）及时排除磨内水蒸气，可降低糊状和阻塞篦孔现象 （3）消除摸头灰，改善卫生环境，减少设备的磨损，同时还可减少细粉的缓冲热层作用 7.2 循环负荷、选粉效率、选粉设备 7.2.1 循环负荷和选粉效率 1.循环负荷是指选粉机的回料量与成品之比，见图7-1所示， 图7-1循环负荷 2.选粉效率是指成品中所含的细粉量与选粉机喂料量中的细粉量之比 （7-1） E—选粉效率。 一般情况下，各种不同粉磨系统的循环负荷考虑如下： 风扫生料磨 L=50～150% 一级圈流水泥磨 L=150～300% 二级圈流干法生料磨 L=200～450% 二级圈流水泥磨（短磨） L=300～600% O-Sepa选粉机系统比生产率最高点，位于循环负荷为200%处，而小于150%时，则降低较快，因此循环负荷宜为150%-200%，而相应的选粉机效率为71%-63%。见表5-2所示。 在此取循环负荷为200%，则选粉效率为63% 表7-1 O-Sepa选粉机的循环负荷与选粉效率关系 闭路流程的干法生料磨，煤磨和水泥磨的分级设备采用选粉机，它主要有以下几种型式：通过式、离心式和高效选粉机。 本厂根据实际情况选用高效选粉机，具有80年代国际先进水平的新型高效选粉机主要有日本小野田工业公司的O-Sepa、丹麦史密斯公司的SEPAX和美国斯特蒂文公司SP测流式选粉机等。 采用高效选粉机可使磨机系统产量提高10-30%，本次设计采用O-Sepa选粉机，下面主要介绍O-Sepa选粉机的情况。 O-Sepa选粉机使目前广泛采用的选粉形式。该机主体是一个涡壳旋风筒，内设笼形转子，其外圈装一圈导向叶片，被选粉料从顶部喂入落到撒料盘上，靠离心力将物料抛撒。粗粉则受离心力作用而下落到下部选粉室，再经由下部吹入的三次风风选后，细分随风上升，而粗粉则落入锥形斗卸出。分级选粉有三股风：从磨内排出的气体为一次风（含尘），其它粉磨系统排出的气体为二次风（含尘），三次风（净）由下部吹入。一次风、二次风由上壳体两侧进风口引入机内，形成水平旋流分离场，将较细颗粒带入转子内抛出，然后细粉由收尘器收集为成品。 O-Sepa选粉机的主要优点： (1) 提高选粉效率，可达74%，使磨机产量增加大约22-24%、节能约8-20%。 (2) 成品粒径分布3-44μm的细料所占的百分比较高，水泥颗粒组成合理，有利提高水泥强度。 (3) 借助变速驱动装置，易于调节产品细度。 (4) 体积小，质量轻，只需传统式选粉机的1/2或1/6空间。减少基建投资。 根据磨机标定产量180t/h，对O-Sepa选粉机进行选型： （7-2） 其中, N1:按选分浓度计算的O-Sepa选粉机的规格,m3/min G：水泥磨标定的产量,t/h Cx:O-Sepa选粉浓度，在0.75～0.85kg/m3，取Cx=0.8kg/m3 （7-3） （7-4） 其中，N2：按喂料浓度计算的O-Sepa选粉机的规格,m3/min L：O-Sepa选粉机的循环符合 Ca:最大喂料浓度，Ca=2.5kg/m3 选用2台N4000 O-Sepa选粉机，其规格性能如表7-2所示， 表7-2 选粉机规格性能 7.3.1除尘设施 为了达到排放标准，且为了设备简单化，同时满足排放高效选粉机的高浓度的含尘气体，本厂选用一级收尘系统，且选用气箱脉冲袋式收尘器。 7.3.2 除尘系统的计算 1.原始资料和设计参数 （1）磨机规格：φ4.2×13m （2）工艺流程：闭路 （3）研磨体装载量：240t （4）有效直径：4.1m （5）有效长度：12.5m （6）生产能力：180t/h （7）入磨熟料温度：≤100℃ （8）提升机排出气体的含尘浓度：25g/ Nm3 （9）辊压机收尘气体的含尘浓度：50g/ Nm3 （10）提升机的排风量:磨尾处2000m3/h 磨头处1500m3/h （11）辊压机的排风量：2000m3/h （12）提升机排出气体温度：磨尾处80℃ 磨头处50℃ （13）辊压机收尘气体温度：80℃ 2.磨机通风量 式中：V—磨机通风量m3/h G—标定水泥磨的产量t/h V=400G=400×180=72000m3/h 考虑到磨尾漏风20%，则从磨尾排出风量为 （7-6） 3.斗式提升机的排风量 （7-7） （7-8） 4.辊压机处的排风量 （7-9） 7.3.3 袋式除尘器的选型 1.进入袋式除尘器风量 进入选粉机的一次风，二次风，三次风的风量比按4：4：2计算，其中磨尾进选粉机的风为一次风，则选粉机的风量 （7-10） 考虑到抽风管漏风系数为1.1，则进入收尘器的总风量为 考虑到管道散热，气体进入袋式除尘器温度降至70℃，则进入袋式除尘器风量为 V袋=188551×=2367m3/h （7-11） 2.选粉机进入袋式除尘器的含尘浓度 （7-12） 3.斗式提升机、辊压机处收尘进入袋式除尘器的含尘浓度 （7-13） 所以进入袋式除尘器的气体总含尘浓度为： 由计算结果可知气体最大的含尘浓度为833g/m3以此为含尘浓度值计算 根据以上情况，选用气箱式脉冲袋式收尘器，其规格和性能如表7-3所示， 表7-3 袋式收尘器规格、性能 （7-14） 5.袋收尘的过滤阻力 （7-15） 式中， ΔP：袋收尘的过滤阻力 R0：滤布的阻力系数，羊毛绒布=3.6 μ：空气粘度，70℃时，= μf：过滤速度，1.02m/s am：粉尘堆积层平均比阻，= C：含尘浓度 C=0.833kg/ t：过滤时间 袋收尘每隔6min振打一次，振打时间10s，t=60×6-10=350s， 整机附加阻力ΔPm，参考表7-4所示， 表7-4 过滤风速与整机附加阻力关系 ΔP0=ΔPm+ΔP=80+1679.18=1759.18 7.4 除尘风管直径和管道阻力计算 7.4.1 除尘风管直径计算 D= （7-16） 式中, V—通风量(m3/h) ω—管内风速，一般倾斜管道ω=12-16m/s， 垂直管道ω=8-12m/s， 水平管道ω=18-22m/s D—风管直径(m) 计算出风管的直径应按圆形通风管道统一按规定选用，其外径的基本要求系列有： 90.100.110.120.140.160.180.200.220.250.280.320.360.400.450.500.560.630.700.800.900.1000.1120.1250.1400.1600.1800.2000mm 风管的厚度ξ可按表7-5所示， 表7-5风管的厚度ξ 1.磨机尾部进选粉机管道 垂直段： 取 ω=12m/s， D1=m 取外径为φ1400 mm，壁厚为ξ=6mm， 则风管内径为 1400-2ξ=1400-2×6=1388mm 管内实际风速为 ω1===11.9m/s 2.选粉机进袋式除尘器管道 水平段： 取 ω=18m/s 取外径为φ2200mm，取壁厚为ξ=10mm， 则风管内径为 2200-2×10=2180mm。 管内实际风速为 3.磨头斗提机的收尘管道 倾斜段： 取 ω=14m/s 取外径为φ200mm，取壁厚为ξ=2.5mm， 则风管内径为 200-2×2.5=195mm。 管内实际风速为 ω3 == 4.辊压机处收尘管道 垂直段： 取 ω=12m/s 取外径为φ250mm，取壁厚为ξ=2.5mm， 则风管内径为 250-2×2.5=245mm。 管内实际风速： ω4 == 5.磨头斗提机收尘管道、辊压机处收尘管道合并管道 倾斜段： 取 ω=13m/s 取外径为φ300mm，取壁厚为ξ=2.5mm， 则风管内径为 300-2×2.5=295mm。 管内实际风速为 ω5== 6.磨尾斗提机的收尘管道 倾斜段： 取 ω=14m/s 取外径为φ250mm，取壁厚为ξ=2.5mm。 则风管内径为 250-2×2.5=245mm。 管内实际风速为 ω6== 7.磨头斗提机收尘管道、辊压机处收尘管道合并管道和磨尾斗提机收尘管道的合并管道 倾斜段： 取 ω=14m/s 取外径为φ400mm，取壁厚为ξ=2.5mm， 则风管内径为 400-2×2.5=395mm。 管内实际风速为 ω7 == 7.4.2 管网的局部阻力计算 （7-17） 式中， ΔPp：管道中阀门或各个变径的局部阻力 ζ：阀门或各个变径点的局部阻力系数，见表7-6所示 Wa ：空气在网管中的流速m/s ρa：空气的密度 表7-6各个变径角度对应的局部阻力系数 P1= P2= P3= P4= P5= 管内总阻力： （7-18） =1.17×（73+176+24+114+55）=517 其中，Ｋｐ ：系统阻力附加系数 ，Ｋｐ=1.15～1.7，取1.17。 7.5 风机选型 1.进排风机风量 考虑10%的风量储备，进排风机的温度降至60℃ （1）进排风机风量 （7-19） （2）除尘系统总阻力 设磨机阻力=400，再考虑10%的风量储备， （7-20） =1.1×（400+1759+517） =2973.6Pa 2.风机选型 选取2150DI BB50型通风机，风机规格见表7-7所示， 表7-7风机规格 1.排放浓度 进入袋式收尘器气体总含尘浓度 C1=0.833kg/m 定袋式收尘器的除尘效率η=99.999% C，1=C1（1-η）=833×（1-99.999%）=0.00833g/m3 （7-21） 考虑该段漏风为5%，则出风机排放浓度为 C2= C，1/1.05=0.00833/1.05=0.00793g/m3=0.0079g/N m3 （7-22） 符合《水泥工业大气污染物排放标准》中规定的磨机颗粒物排尘浓度（标况）＜30mg/m3。 2.单位产品废气排放量 每小时粉尘排放量： 单位产品排放量：1772/180=9.845g/t=0.0098kg/t 符合《水泥工业大气污染物排放标准》中规定的磨机颗粒物单位产品排放量＜0.024kg/t。 7.7 输送设备选型 7.7.1 斗式提升机的选型 (1)磨头处斗式提升机 （7-23） 式中， G斗提：提升机提升能力,t/h L：辊压机循环负荷G：磨机产量,t/h 要求输送量： （7-24） 式中，ρ：输送物料的密度，查《水泥厂工艺设计概论》，ρ=1.45m3/t, 所以选取NSE1000型斗式提升机，其型号规格如表7-8所示： 表7-8 提升机型号规格 式中， G斗提：提升机提升能力,t/h L：选粉机循环负荷 K：提升机提升物料不均衡系数K=1.1～1.3，取1.1 G：磨机产量,t/h 要求输送量： 式中，ρ：输送物料的密度，查《水泥厂工艺设计概论》，ρ=1.1m3/t, 所以选取NES700型斗式提升机，其型号规格如表7-9所示， 表7-9 提升机型号规格 （1）磨尾进斗式提升机处 G提=594t/h 故选XC500型空气输送斜槽，型号规格见表7-10， 表7-10空气输送斜槽的型号规格 G提=594t/h 故选XC500型空气输送斜槽，型号规格见表7-11所示， 表7-11空气输送斜槽的型号规格 回料量：G=180×200%=360t/h 故选XC500型空气输送斜槽，型号规格见表7-12， 表7-12空气输送斜槽的型号规格 G=180t/h， 故选XC500型空气输送斜槽，型号规格见表7-13， 表7-13空气输送斜槽的型号规格 1辊压机的选型 水泥的小时产量： 令辊压机的循环负荷为150%，则要求辊压机的生产能力为： 故选取中信重工股份有限公司制造的RP170-120型号辊压机两台 规格如下表7-14所示 表7-14辊压机型号规格 要求选粉机的带料能力为 其中K为物料的不稳定系数 在此取1.1计。 则选取规格为VRP1000型号的选粉机规格如表7-15所示 表7-15打散机规格表 要求分离器的生产能力达： 其中K为物料的不稳定系数 在此取1.2计。 取规格如下表7-16所示 表7-16旋风分离器型号规格表 水泥厂工艺设计是高等学校无机非金属材料和硅酸盐工程专业所必须完成的课题。使学生了解水泥工艺设计的基本内容和方法，为将来从事水泥工厂设计打下基础。由于近年来水泥工业技术有了很多新的进展，水泥工厂设计所遵循的、法规、指导性文件等都有了许多新的变动，鉴于上述情况，本项目设计中，在力求更好地体现国家现行的技术经济方针，并尽可能在联系生产实际、删繁就简、深入浅出。 水泥是国民经济的基础材料，水泥工业是重化工工业，它的特点是对矿产资源的依存性大，物料储运量多，能量消耗高，在水泥熟料煅烧过程中的燃料消耗和物料粉磨过程中的电耗均较高。因而在设计工作中对这些问题给予了足够的重视。 参考文献 [1] 王伟君.新型干法水泥生产工艺读本[M].北京：化学工业出版社,2007 [2] 金容容.水泥厂工艺设计概论[M].武汉：武汉理工大学出版社,1993 [3] 陈全德.新型干法水泥技术原理与应用[M].北京：中国建材工业水泥版,2004 [4] 李海涛,郭献军,吴武伟.新型干法水泥技术与设备[M].北京：化学工艺出版,2005 [5] 沈威.水泥工艺学[M].武汉：武汉理工大学出版社,1991 [6] 张庆今.硅酸盐工业机械及设备[M].广州：华南理工大学出版社,2005 [7] GB175-2007,通用硅酸盐水泥标准[S] [8] 严生.常捷等.新型干法水泥工艺设计手册[M].中国建材工业水泥出版社,2007 [9] 郑林义.无机非金属材料工厂设计概论[M].合肥工业大学出版社,2009 [10] 谢振华,宋存义.工程流体力学[M].冶金工业出版社,2007 [11] 胡道和.水泥工业热工设备[M].武汉理工大学出版社,1991 [12] 蒋阳,程继贵.粉体工程[M].合肥工业大学出版社,2006 [13] 韩仲琦.现代水泥粉磨技术的发展[J].山西建材,2000,(3):8-12 [14] GB4915-2004,水泥工业大气污染物排放标准[S] 致谢 本次毕业设计规定任务时间为四月，在老师的帮助下，自己的不懈努力，把一些不明白的，模糊的感念重新认识了，了解到，为以后的学习，写作提供了一定的基础。 在这里我要感谢我的指导老师，在老师的热情耐心的帮助下，把我以前丢掉的忘记的知识重新整理了，指导老师教会了我们如何应用所学去解决一些实际问题的思路和线索，相信对以后更加深入的学习与研究带来更多的方便，为更快的适应这种研究起到不可抹灭的作用。在这里我也一致感谢那些在我遇到困难时给予帮助的同学们，在一起探讨去研究发现问题的关键所在，加深知识的理解，往更深层次的理解和学习奠定了基础。在这里我一并致谢。 此次设计是本人第一次设计，会有很多不足或错误之处，望读者能给予指出与纠正。 附图1
第五章 工艺流程选择，主机选型 物料名称 配合比（%） 天然水分（%） 生产损失（%） 消耗定额 物料平衡（t) 干料 含天然水分料 干料 含料 h(t) d(t) a(万t) h(t) d(t) a(万t) 石灰石 84.84 1.0 - 1.299 1.312 270.627 95.054 218.104 273.361 6560.661 220.307 砂页岩 5.68 3.0 - 0.087 0.090 18.112 434.688 14.597 18.672 448.132 15.048 粉煤灰 8. 0.5 - 0.136 0.137 28.368 680.843 22.863 28.511 684.265 22.978 铁矿 0.59 10.0 - 0.009 0.010 1.5 45.491 1.528 2.106 50.545 1.697 生料 100 - 1.0 1.531 - 319.003 7656.076 257.091 - - - 石膏 5.5 0.0 1.0 0.086 0.086 17.944 430.663 14.462 17.944 430.663 14.462 混合材 30 0.5 1.0 0.470 0.472 97.878 2349.072 78.882 98.370 2360.876 79.278 熟料 .5 - - - - 208.333 5000.000 167.900 - - - 水泥 总量 100 - 1.0 - - 319.767 7674.419 257.707 - - - 袋装 30 - 1.0 - - 59.930 2302.326 77.312 - - - 散装 70 - 1.0 - - 223.837 5372.093 180.395 - - - 煤 - 1.85 1.0 0.138 0.140 28.685 688.447 23.118 29.226 701.423 23.554
5.4.1石灰石破碎机选型主机名称 年利用率 生产周制 生产班制 石灰石破碎机 0.20-0.24 6 每日一班，每班6-7h 0.40-0.48 6 每日三班，每班8h 生料磨 闭路 0.78 7 每日三班，每班8h 开路 0.8 7 每日三班，每班8h 干法窑 0.85 7 每日三班，每班8h 煤窑 0.65-0.75 7 每日三班，每班8h 水泥磨 闭路 0.82 7 每日三班，每班8h 开路 0.85 7 每日三班，每班8h 回转烘干机 0.70-0.80 7 每日三班，每班8h 包装机 0.20-0.24 6 每日一班，每班6-7h 0.40-0.48 6 每日两班，每班6-7h 0.23-0.28 7 每日一班，每班6-7h 0.46-0.56 7 每日两班，每班6-7h
5.4.2砂页岩破碎机的选型名称 型号 主机产量 主机数量 要求主机产量 主机生产能力 年利用率 石灰石破碎机 AP-PNH-2525-GSK 1000t/h 1 967.28t/h 1500t/h 0.25
5.4.3石膏的细碎选型名称 型号 主机产量 主机数量 要求主机产量 主机生产能力 年利用率 砂页岩破碎机 φ1250×1000mm 70t/h 1 66.07t/h 40-80t/h 0.245
对于铁矿石，粉煤灰原料以及煤采用外购，外购粒度已满足入磨粒度的要求故不需要在进行二次破碎了。名称 型号 主机产量 主机数量 要求主机产量 主机生产能力 年利用率 石膏破碎机 PC88 40t/h 1 36.69t/h 35-45t/h 0.413
5.4.5煤磨设备选型名称 型号 主机产量 主机数量 要求主机产量 主机生产能力 年利用率 生料磨 HRM4800 400t/h 1 376.26t/h 380-450t/h 0.734
5.4.6水泥粉磨设备选型名称 型号 主机产量 主机数量 要求主机产量 主机生产能力 年利用率 煤磨 MPS180 40t/h 1 38.4t/h 45t/h 0.672
核算主机的年利用率:磨机规格 φ4.2×13m 研磨体装载量（t） 240 转速（r/min） 15.6 入磨粒度 <2mm 生产能力 180 传动方式 中心传动，双滑履支撑 主电动机功率（kw） 3550 主减速机型号 Js/50-B
5.4.7悬浮预热器的选型名称 型号 主机产量 主机数量 要求主机产量 主机生产能力 年利用率 水泥磨 Φ4.2×13m 180t/h 2 358.76t/h 180t/h 0.817
本次设计采用铜陵海螺配套设施。应用厂 弋阳海螺 石门海螺 铜陵海螺 规模t/d 5000 5000 5000 回转窑 Φ4.8×74 Φ4.8×72 Φ4.8×72 预热器 C1 4-φ3900mm C1 4-φ5000 C1 4-φ5000 C2 2-φ5850mm C2 2-φ6900 C2 2-φ6900 C3 2-φ5850mm C3 2-φ6900 C3 2-φ6900 C4 2-φ6350mm C4 2-φ7200 C4 2-φ7200 C5 2-φ7200mm C5 2-φ7200 C5 2-φ7200 分解炉 Φ9.0×21.9 Φ7500 Φ7500 冷却机有效面积（m2） 121.48 124.74 124.74 备注 燃料为烟煤
标定该机的台时产量为100t/h。设备名称 BHYW-8型回转八嘴包装机 物料容重 1.1-1.3 t /m3 物料细度 3300cm2/g 供电电源 380V＋10%,-15%,50Hz±2% 生产能力（t/h） 90-110t/h,平均100t/h 物料温度 ≤80℃ 压缩空气 无需气源 设备总重 16565kg
表5-11主机平衡表工序 每年工作日 每日工作班 每班工作时 年利用率 石灰石破碎 280 1 8 0.26 生料磨 285 3 8 0.78 煤磨 255 3 8 0.70 干法窑 336 3 8 0.92 水泥磨 300 3 8 0.82 水泥包装机 315 1 7 0.25
第六章 储库，堆场计算主机名称 主机规格 主机产量(t/h) 台数 要求产量(t/h) 年利用率 单转子反击式破碎机 AP-PMH-2525-GSK 1000 1 967.28 0.25 单转子反击式破碎机 Φ1250×1000 70 1 66.07 0.245 锤式破碎机 PC88 40 1 36.69 0.413 生料立磨 HRM4800 400 1 376.26 0.734 煤磨 MPS180 40 1 38.4 0.672 水泥磨 φ4.2×13m 180 2 358.76 0.817 包装机 BHYW-8 100 2 160.47 0.44 回转窑 Φ4.8×72m 210 1 208.33 0.92
在本次的设计中考虑到以后扩建的可能。物料堆场所需要的面积大小取决于物料的水分物料堆积的高度 以及堆积形式，堆积密度和自然休止角。如表6-2所示各类原料堆积密度和自然休止角。物料名称 一般储存期（天） 最低储存期（天） 石灰石 5-10 5 铁矿石 20-40 30 生料 3-5 2 燃料 20-30 10 熟料 7-10 5 混合材 20-30 10 石膏 30-45 30 水泥 16-20 7
6.1原料的储存设备选型物料名称 堆积密度（t/m3） 自然休止角（度） 水分（%） 粘土类原料 1.2-1.3 45 5-12 大块硬质原料（50-300mm） 1.5-1.6 45 - 粒状滑石（10-40mm） 1.2 40 - 粒状硬质原料（0-50mm） 1.4-1.5 40 1-2 粉状物料（0-5mm） 1.2 40 1-3
第七章 重点车间设计（水泥粉磨）名称 规格 储存量 数量 储存期 石灰石预均化库 Φ80m 42378.7t 1 6.46天 煤预均化堆场 30×90m 14325.8t 1 20.42天 联合储库 砂页岩堆场 30×60m 90.56t 1 21.51天 铁粉堆场 30×20m 2335.35 1 46.2天 砂页岩碎石堆场 30×60m 90.56t 1 21.51天 石膏堆场 30×90m 12959t 1 30.09天 生料调配库 石灰石库 Φ10×16.5m 1000t 1 3.66时 铁粉库 Φ6.0×16m 500t 1 9.75天 粉煤灰库 Φ10×16.5m 1000t 1 1.46天 砂页岩库 Φ6.0×16m 500t 1 1.12天 生料均化库 Φ22.5×52m 17000t 1 2.22天 熟料库 Φ60×42.5m 100000t 1 20天 水泥调配库 石膏库 Φ6.0×16m 500t 1 1.16天 粉煤灰库 Φ10×16.5m 1000t 2 0.85天 熟料库 Φ10×23.5m 1500t 1 7.21时 水泥库 Φ22.5×52m 17000t 6 13.3天 水泥栈台 50×90m 4725t 1 2.05天
7.2.2选粉设备的选型循环负荷（%） 选粉效率（%）
7.3除尘系统型号 N4000 选粉空气量m3/h 240000 转子转速r/min 75～165 水泥产量t/h 110～190 最大循环量t/h 600 比表面积cm2/g 3400～3600
4.实际滤速型号 PPW128—2×13 处理风量m3/h 240000 总过滤面积m2 4030 净过滤面积m2 3875 入口含尘浓度g/Nm3 ≤1000 出口含尘浓度mg/Nm3 <30
故ΔPm=80过滤风速m/min 1.0 1.5 2.0 2.5 ΔPm（Pa） 80 100 150 250
管道直径的确定：一般除尘风管 含尘浓度高的风管 管径mm 壁厚mm 管径mm 壁厚mm φ100～φ400 1.5～2.5 φ100～φ300 2.0～2.5 φ400～φ650 2.5～3.0 φ300～φ700 2.5～4.0 φ650～φ900 3.0～3.5 φ700～φ1000 4.0～5.0 φ900～φ1000 3.5～4.0
各个管道在变径处的局部阻力：α ζ
7.6 废气排放浓度全压Pa 5500～5700 风量m3/h 270000 转速r/min 980 工作温度 120摄氏度
（2）磨尾处斗式提升机斗提型号 NSE1000 输送量m3/h 500 输送能力t/h 750 提升高度Hmax(m) 75
7.7.2 空气输送斜槽的选型斗提型号 NES700 输送能力t/h 700 提升高度Hmax(m) 80 料斗运动速度m/s 1.12
（2）磨尾斗式提升机进选粉机处型号 XC500 输送能力t/h 600 槽体斜度 12
（3）选粉机粗粉回磨头处型号 XC500 输送能力t/h 600 槽体斜度 12
(4）袋收尘器下方输送成品处型号 XC500 槽体宽度mm 500 输送能力t/h 400 槽体斜度 10
7.8其他设备选型型号 XC500 槽体宽度mm 400 输送能力t/h 250 槽体斜度 5
2选粉机选型型号 RP170-120 辊子直径 1700mm 辊子有效宽度 1200mm 辊子转速 18r/min 最大挤压力 12000KN 通过量 910-710t/h 最大喂料温度 100摄氏度 最大喂料湿度 5%
3旋风分离器的选型规格 VRP1000 最大喂料量 1000t/h 带料能力 180-210t/h 设备阻力 1.5-2.0kPa 旋风风量 210000-240000m3/h
结束语规格 2-Φ3700mm 处理风量 240000m3/h 入口含尘浓度 <1000g/m3 温度 正常95度，最大150度 进口风速 22m/s 出口风速 16m/s 分离效率 85%-90% 设备阻力 1400-1800Pa
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