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无机非金属材料工程课程设计--日产熟料5000t水泥粉磨车间设计.docx

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无机非金属材料工程课程设计--日产熟料5000t水泥粉磨车间设计.docx

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课程设计说明书
日产熟料5000t水泥粉磨车间设计
目录
摘要2
引言3
工艺设计的要求、任务和原则4



配料计算5
率值的确定5

原料及煤灰的化学成分5












物料平衡9
回转窑煅烧系统规格及生产能力确定9
回转窑煅烧系统规格9

原燃料消耗定额计算10
物料平衡表12
粉磨流程选择及粉磨系统流程图13
设备选型14
球磨机选型15
辊压机选型15
选粉机选型15
收尘设备选型16
总结18
参考文献及附录19
致谢20
2
摘要
水泥粉磨在水泥生产过程中一个至关重要的环节,因此合理选择粉磨流程和设备对保证产品质量,降低电耗具有极其重要的意义。
本次设计的内容是日产5000t孰料的粉磨系统,在设备选型上,尽量选择操作简单、维修方便、节能环保的设备,设计的具体内容为:配料计算、物料平衡、设备选型、流程及车间布置等。
在孰料粉磨环节,目前采用最广泛的是混合粉磨系统,该系统其主要设备有辊压机、选粉机、磨机、收尘器等,混合粉末系统是预粉磨和终粉磨相结合的方式。从选粉机中卸出的一部分粗粉回入磨中,一部分粗粉与物料一起喂入辊压机进行循环粉磨。混合粉磨系统由于辊压机承受比预粉磨或者终粉磨大的任务,而辊压机是一种节能型的粉磨设备,因此相比之下混合粉磨系统更加节能环保。
关键词:水泥粉磨设备选型车间布置粉磨系统
引言
当前,水泥工业己具有很多全球化特征。全球水泥工业预计每年增长3%,目前随着水泥消费量以接近世界经济发展的速度稳定增长,全球水泥产量预计约为22亿吨。中国的产量已占到总量的44%。从水泥消费量看,中国名列第一,印度及美国紧随其后。美国为满足其需要去年从加拿大、中国及泰国共进口水泥量超过3000万吨。一些水泥企业热衷于建新厂和扩大现有产能,这种热潮将终止在2010年前,它将使产能增长超过1400万吨,预计美国国内水泥还要大量进口。
全球信贷市场和投资商信心的恢复,国际原油价格的回升,将全面带动新兴市场国家和石油国家的GDP增长,从而增强对水泥的需求。从长期来看,在全球年GDP(不包括中国)增长3%〜4%的基础上,全球水泥窑产能需求(不包括中国)预计将达到约6000〜7500万吨/年。新签水泥窑产能的需求发展将作为全球水泥行业设备和服务总需求发展的一个指向标。在大多数新兴市场地区(非洲、中东、南美和东南亚)会出现较强劲增长。拉法基的分析数据显示,2012年中东和非洲地区新增产能增长率预计为3%〜8%,拉美地区为4%〜9%,亚洲地区为6%〜11%。相关机构预计全球(除中国市场)水泥产量在2012年上升3%—4%。预计2012年下半年水泥需求会出现稳定迹象,2013年会持续复苏。
随着预分解窑的大型化,水泥行业的粉磨系统也断更新和改进,大型磨机不但可以提高粉磨效率,减少辅助设备,也有利于降低产品的成本。与此同时,磨机采用新型耐磨材料和磨机部件材质,力求在改进磨机结构,提高加工精度的同时进一步提高磨机综合效率和使用寿命。为了适应磨机大型化的要求,圈流粉磨作业也越来越多,作为其重要的配套设备的选粉机也得到了较大的发展,选粉机发展的主要趋势是进一步提高分级效率,提高单机物料处理量,结构简单化,机体小型化,可进行遥控操作等。随着科技的发展各种助磨剂的面世,也大大提高了粉磨的效率,助磨剂能够消除水泥粉磨时物料的结块及黏糊研磨体及衬板的弊端,改善钢球磨粉磨条件,提高粉磨效率,因此受到越来越多的重视。
除了对设备进行改进外也可对粉磨过程进行改进,磨机在粉磨物料时,会使大部分能量转化为热能传递给物料,使得物料的温度过高,这样不但使二水石膏脱水,失去作为水泥缓凝剂的作用,而且温度过高还会使物料粘结,黏糊研磨介质,从而降低粉磨效率,因此,在粉磨过程中向磨机内喷水,在选粉机内通冷却风对水泥进行冷却,提高粉磨效率,改善水泥品质。
因此选择合适的水泥粉磨工艺流程和设备型号不但能提高水泥的产量和质量,还能起到节能环保的作用,本人设计的水泥粉磨车间,采用的是混合粉磨系统,从选粉机中卸出的一部分粗粉回入磨中,一部分粗粉与物料一起喂入辊压机进行循环粉磨,这样既减缓了磨机的工作量,又提高了产量,本次设计就是本着这一宗旨对日产50001熟料生产线粉磨车间进行设计的。
3
工艺设计的要求、任务和原则
设计要求
本次设计生产的产品达到国家标准,在此次设计中,采用新技术、新设备以及自动化生产,在保证产品质量的同时,注重节能环保,在设备选型问题上,选用管理维修方便、节能的设备。
设计任务
此次设计任务是设计日产5000t熟料的水泥粉磨车间
设计原则
要求有根据地选择所有需要的生产设备,不仅要满足生产的需要还要工艺简单、经济合理,并且对环境的影响尽量小。设计的基本原则:
(1)根据产品的品种、质量、生产规模进行设计
设计要求规定的产品品种、质量要符合指导老师设定的要求。设计生产规模具有一定的范围,设计规模应该在该范围之内。
(2)设备的生产能力与生产规模相匹配设备要与生产规模相适应,粉磨车间设备的生产能力应该根据国内外近似规格的设
备进行标定,既要充分发挥设备的能力,但又不要强化操作,也不应出现生产力过剩的现象,造成资源的浪费。
(3)选择先进、经济合理的工艺流程及设备在选择生产工艺流程和设备时,要尽量考虑经济问题,对于新工艺、新技术必须经
过生产实践鉴定合格后才能在设计中应用,通过对比选择较先进、经济合理的工艺流程,而设备的选型可采用由辊压机、球磨机、高效选粉机组成的混合粉磨系统。
(4)合理考虑机械化、自动化水平机械化和自动化水平应与工厂生规模相适应,自动化水平是现代化连续性大规模生
产的保证,机械化和自动化不仅可以使生产稳定进行,而且使工人劳动量大大降低。
(5)环境保护符合标准
设计时要借鉴成熟的经验,采用先进的工程技术和工艺设备,尽量避免不利影响的产生,把对生态环境的影响降低到最低限度。采用的混合粉磨系统减少了能耗,提高了能源的利用率。对粉尘的控制要严格,采用收尘设备,将生产中的粉尘进行收集,最终达到废气排放国家标准。
4
配料计算
率值的确定在一定的工艺条件下,熟料中各氧化物的含量和彼此之间的比例关系的系数即率值是水泥生产质量控制的基本要素,国内外水泥厂都把率值作为控制生产的主要指标。目前,我国主要采用石灰饱和系数(KH)、硅率(n)、铝率(p)三个率值。对于新型干法水泥生产工艺,水泥熟料率值大致范围为:KH=〜,n=〜,p=〜1.&根据设计工艺条件设定三个率值为:KH=,n=,p=
原始数据
原料及煤灰的化学成分
表2-1原料及煤灰的化学成分
名称
烧矢量%
SiO2%
ai2o3%
Fe2O3%
CaO%
MgO%
总和%
石灰石







粘土







砂页岩







粉煤灰







铁矿石







烟煤








表2-2烟煤工业分析
名称
水分
(Mar/%)
扌车发分
(Var/%)
灰分(Aar/%)
固定碳(Car/%)
热值
(Qar/kJ/kg)
烟煤





原燃料资源状况
表2-3原燃料资源状况
名称
概况
石灰石
自备矿山,中硬,含水量1%
砂页岩
自备矿山,含水量2%
铁矿石
外购,铁矿尾砂,含水量15%
粉煤灰
外购,%
矿渣
(混合材)外购,碱性,含水量15%
石膏
外购,三氧化硫:40%;W:少量;块状粒度<300毫米
燃料
,块状<80毫米
5
配料计算
熟料热耗确定随着新型干法水泥煅烧技术和设备的不断改善和提高,熟料的热耗不断降低,根据目前国内新型干法水泥厂热值参考,本次设计熟料热耗取3200KJ/Kg。
干原料的配合比计算
煤灰掺入量计算
GA=
q•—•sx100%=%x100X100%=%
net,ar
根据已知率值,计算熟料的化学成分:

设工=96%,贝V:FeO=-
23(+1)(P+1)n++
=%
96%
(+1)x(+1)++
AlO=P•FeO=%=%
2323
SiO=n(FeO+AlO)=(%+%)=%
22323
CaO=工-(AlO+SiO+FeO)=96%-(%+%+%)
23223
=%
得出熟料化学成分为:%,%,%,%
22323
递减试凑求配比
以lOOKg熟料为基准,列表递减试凑如表2-4,其中要求熟料的各化学成分减掉煤灰带入的成分后,便是应由各原料提供的成分。
表2-4生料、熟料化学成分
名称
配合比(%)
烧矢量
SiO2
AI2O3
Fe2O3
CaO
石灰石






粉煤灰






砂页岩






铁矿石






生料
100





灼烧生料
100
——




灼烧生料
100-
——




煤灰





熟料
100
——




7
(4)率值的计算核对与偏差根据以上数据分别计算KH、P、n值

2

=

n=2二一
-=
CaO--—-
KH=2_32_3二
AlO++
2323

23==

23
表2-5率值计算与偏差
率值
目标率值
计算率值
偏差
KH



n



P



由表2-5得知熟料三率值均在要求范围内,即可认为配料计算结果符合要求。各干原
料的配合比为:%%%%。
湿原料的配合比
根据原燃料的含水率和干原料配合比,计算得出湿原料配合比,结果如表2-6
表2-6湿原料配合比
名称
含水率(%)
干原料配合比(%)
湿原料配合比(%)
石灰石
1


粉煤灰



砂页岩
2


铁矿石
15



石膏的作用
石膏是用作调节水泥凝结时间的组分,是缓凝剂。适量的石膏可以延缓水泥的凝结时间,使建筑施工中的搅拌、运输、振捣、砌筑等工序得以顺利进行,同时适量的石膏也可以提高水泥的强度及改善耐蚀抗渗性等。可供使用的石膏有天然石膏,还可以用工业副产石膏。
石膏的掺量计算
7
石膏的掺量要选择凝结时间正常且能满足其他性能要求的掺加量为最佳石膏掺加量,如果水泥中石膏掺加量不足,往往会加快水泥的凝结时间,造成通常所说的“快凝”、“急凝”、“闪凝”等现象,使施工难以进行:如果水泥中石膏的掺加量过多时,不但对水泥的缓凝不再有好的作用,还会对已硬化的水泥石产生削弱强度的膨胀应力,甚至造成安定性不良。因此,水泥中石膏的掺加量是很重要的。
%〜%之间,因此二水石膏的掺加量约为
3
3%〜5%,在本次设计中取水泥中SO含量为2%,已知石膏中则石膏SO含量为40%。
33
2%
石膏掺量d=^Lx100%=5%
40%

混合材的作用
混合材料是指在粉磨水泥时与熟料、石膏一起加入磨内用以提高水泥产量、改善水泥性能、调节水泥标号的矿物质材料。水泥中掺入混合材的作用:
(1)提高水泥产量,降低水泥生产成本,节约能源,达到提高经济效益的目的;
(2)有利于改善水泥的性能,如改善水泥安定性,提高混凝土的抗蚀能力,降低水泥水化热等;
(3)调节水泥标号,生产多品种水泥,以便合理使用水泥,满足各项建筑工程的需要;
(4)综合利用工业废渣,减少环境污染,实现水泥工业生态化。
混合材的掺量
生产普通硅酸盐水泥时,国家的标准规定矿渣的掺量质量百分比为1%〜5%,在
此次设计中矿渣掺量为3%。
8
物料平衡


日产5000t熟料的回转窑,由教材《水泥工业热工设备》图2--98查得D=,5=,得D=D-28=
i
由教材图2-100、2-101、2-102得m、m、m
VAF
m=〜=
m=〜=・hAA
m=123〜235取平均值m=179Kg/m2・hFF
m单位容积产量
V
mm单位截面积产量
AA
m单位表面积产量
F
m179
D=—f==

V

L=24x—a=24x=76m

V
厶=250x—a=250x=
/
1F
考虑衬砖厚度则筒体内径D=D+28=+=
.

窑的台时产量Q==198t/h
考虑窑产量提高,假设提高15%则设计的台时产量最高Q==
窑的台数n=5000==1

标定熟料的小时产量Q=;熟料的日产量Q=5000t/hhd
熟料的年产量Q=168万t/y
y
9
生产能力的确定
工厂水泥小时产量:G=(100-p)Q/(100-d-e)hh
P水泥的生产损失(%),可取为1%〜3%,计算中取2%;
d―-水泥中石膏的掺入量(%),石膏中含SO为40%,若取水泥中SO含量33
%时,石膏的掺量为5%
e---水泥中混合材的掺入量(%),高炉矿渣的掺量在1%〜5%,计算中取掺
量为3%
则水泥时产量G=(100-p)Q/(100-d-e)hh
=(100-2)/(100-5-3)
=
水泥日产量G=Gx24==
dh
水泥年产量G=Gx336==
原燃料消耗定额计算
(1)原料消耗定额
①考虑煤灰掺入量时,
1t熟料的干生料理论消耗量:
100—s
K干=而—7
100—
100—
=
式中K干生料理论消耗量,t/t熟料;

S煤灰掺入量,以熟料百分数表示
I干生料的烧矢量,%。
②考虑煤灰掺入量时,1t熟料的干生料消耗定额:
““
K===
生100—P100—4

式中K干生料消耗定额,t/t熟料;

P生料的生产损失,%,一般在3%〜5%,本次设计取值4%

③各种原料消耗定额:
K亠=K•工亠=%=
干石灰石生石灰石
10

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