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1、第一章 总论1.1 设计任务及其依据，论述所生产产品的意义和价值1.1.1 设计任务：日产 5000 吨水泥熟料水泥厂水泥粉磨系统工艺设计1.1.2 生产产品的种类及定义普通硅酸盐水泥简称普通水泥。凡由硅酸盐水泥熟料、 6%-15% 的混合材料 及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥，简称普通水泥。 国家标准对普通硅酸盐水泥的技术要求有：（1）细度 筛孔尺寸为 80um 的方孔筛的筛余不得超过 10% ，否则为不 合格。（2）凝结时间 处凝时间不得早于 45 分钟，终凝时间不得迟于 10 小 时。（3）标号 根据抗压和抗折强度， 将硅酸盐水泥划分为 325 、425 、5256
2、25 四个标号。普通硅酸盐水泥由于混合材料掺量较少，其性质与硅酸盐水泥基本相 同，略有差异，主要表现为：（1）早期强度略低（2）耐腐蚀性稍好（3）水化热略低（4）抗冻性和抗渗性好（5）抗炭化性略差（6）耐磨性略差1.1.3 产品的意义和价值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1/51/6,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。由于各种水化的溶解度很小，就在水泥颗
3、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，并能将其搅拌在一起的混合材 或矿渣、石等胶粒胶结成整体，逐渐产生强度。因此，水泥成水泥混凝土的强度 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。作为胶凝材料，除水硬外，水泥还有许多优点：水泥浆有很好的可塑性，与 石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
4、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；尚可与 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。而水 泥管、水泥船等各种特殊功能的建筑物、构筑物的出现有了可能。此外，
5、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。水泥粉磨工艺流程总的来说可以分为开流粉磨和圈流粉磨两种。开流粉磨主要应 用在管磨机上，广泛使用高细管磨机。由于开流粉磨中往往存在过粉磨现象严重，且 水泥温度过高等问题，从节能角度考虑圈流受到推崇。在目前的组合上，总的来说，
6、 人们一方面希望得到简单的工艺流程，但是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工艺流程和提高效益中寻求最佳平衡 点。这也形成了目前粉磨设备发展的两个方向：一是寻求单一的粉磨设备尽可能地简 化流程，节省投资，并在此基础上降低粉磨能耗，如各类高产磨的开发与发展、立磨、 辊压机终粉磨系统：二是在现有的粉磨设备基础上开发出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。1.2.1 开流粉磨开流粉磨就是指在粉磨过程中，物料又磨机入口喂入，经粉磨后自出口排出，排出的 物料不再经磨机粉磨而直接作为产品的流程。总的来说，开流粉磨系统的优点主要是 流程简单、
7、紧凑、投资省、占地少和易于自动化操作等。其缺点也是明显的，表现为 过粉磨现象严重，出磨水泥温度高，粉磨效率低，单位电耗大，球耗高，特别不适合 高强度等级水泥及易磨性差别大的混合物料的粉磨，而且利用开流粉磨系统时，水泥 品种调节困难。1.2.2 圈流粉磨圈流粉磨是指物料经粉磨机械粉磨后，经选粉机分离成粗粉和细粉，细粉作为成 品收集，粗粉则返回粉磨机械在进行粉磨的工艺流程。圈流粉磨系统可以将合格的细 粉及时的筛选出来，减少细粉在磨内的过粉磨现象，降低了其对粉磨介质的缓冲效果， 因而能有效地提高磨机产量，粉磨产品的细度波动小，颗粒组成较好，易于调整且温 度较低。在能耗上，圈流粉磨系统单位产品电耗较开
8、流粉磨系统低约 10-20%，磨耗 量也较开流粉磨少。1.2.3 混合粉磨这类系统中，一般是用一个熟料破碎粉磨设备与一台磨机相联，熟料预破碎粉磨 设备采用开路流程，而磨机采用闭路流程，这一工艺的主要特点在于尽可能地降低磨 机的破碎功能，减少入磨物料的粒度，从而达到节能增产的目的。这类流程在小型磨 机中应用较多，由于熟料腐蚀性较大，会导致设备的磨损严重，因而大型磨机较少采 用。第二章总平面布置和工艺流程工厂总平面设计的任务， 是根据厂区地形，进出厂物料运输方向和运输方式 工程地址，电源进线方向等，全面衡量，合理布置全厂所有建筑物，构筑物，铁 路，道路以及地下和地上工程管线的平面和竖向的相互位置，
9、使之适合于工艺流 程，并与场地地形及绿化，美化相适应，保证劳动者有良好的劳动条件，从而使 工厂组成一个有机的生产整体，以使工厂能发挥其最大的生产效能。现代化的水泥企业，从生产所需原料的机械化开采起，经过一系列的运输和 加工，到水泥的包装或散装输出为止，系一级其复杂而科学的生产过程，故其总 平面图设计必须处理许多复杂的技术问题。而总平面设计的合理与否，对工厂的 建设，生产以及将来的发展都有直接而深远的影响。因此，工厂的主管部门和设 计等建筑单位都必须十分重视平面布置的设计。2.1 水泥厂总平面设计的步骤在两阶段设计中，工厂总平面图设计亦按初步设计及施工图设计两阶段进 行。每个设计阶段又分为资料图
10、和成品图两个步骤进行工作。现将各阶段工作分 别叙述如下：2.1.1 初步设计（1）工厂总平面轮廓图（资料图）工艺专业人员根据与有关专业人员商定的各项建筑物设想的外形轮廓尺寸， 并结合所选厂址的厂区地形，主导风向，铁路专用线及公路布置，电源等具体条 件，绘出生产车间总平面轮廓资料图。在布置过程中应考虑厂内外道路及预留各 种管线位置。（2）工厂总平面图（初步设计成品图） 在调整、补充、完善工厂总平面轮廓图的基础上，绘制工厂总平面布置图，作为初步设计主要附图之一，由总图专业人员完成。2.1.2 施工图设计（1）工厂总平面资料图（2）工厂总平面布置施工图： 竖向布置图：具体表示厂区设计标高的关系和边坡
11、处理。 土方工程图：具体表示厂区场地平整土石方的调拨和工程量。 铁路专用线施工图：表示铁路专用线坐标、标高、桥涵、纵横剖面等施 工要求。 厂区道路及雨水排除施工图。 管线汇总施工图：表示厂区内地上、地下各种管线的关系位置2.2 工艺设计的基本原则和程序2.2.1 工艺设计的基本原则 根据计划任务书规定的产品品种、质量、规模进行设计。 主要设备的能力应与工厂规模相适应。 选择技术先进、经济合理的工艺流程和设备。 全面解决工厂生产，厂外运输和各种物料的储备关系。 注意考虑工厂建成后生产挖潜的可能和留有工厂发展的余地 合理考虑机械化、自动化装备水平。 重视消音除尘，满足环保要求。 方便施工、安装，方
12、便生产、维修。2.2.2 工艺设计的程序初步设计施工设计第三章水泥车间设计水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗电最多的工序。其主要功能在于将水泥 熟料(及缓凝剂、性能调节材料等)粉磨至适宜的粒度(以细度、比表面积等表示)，形 成一定的颗粒级配，增大其水化面积，加速水化速率，满足水泥浆体凝结，硬化要求。 随着预分解窑发展口趋完善，熟料生产热耗大幅度降低，而水泥生产综合电耗却长期 居高不下。20世纪80年代，人们重点关注粉磨技术的改进和突破。关注利用挤压粉磨 技术代替冲击粉磨技术的研究，以提高粉磨功的利用率，降低水泥生产综合电耗。因 此，水泥粉磨技术创新，对于提高水泥产品质量、节约能源消耗、降低水
13、泥成本，使 新型干法水泥生产更具经济竞争力，具有重要意义。本设计就是对日产5000T熟料新 型干法生产线的水泥粉磨车间进行设计，根据相关文献及产量要求对水泥的配料方 案、物料平衡和水泥车间系统设备的选型设计与计算，并据此对水泥粉磨车间的主要 粉磨设备及相关的附属设备的型号进行选择。本次设计本着“优质、环保、节能”的 原则，对水泥粉磨工艺方案与粉磨车间设备进行仔细斟酌与取舍，并对设计车间主视 图及剖面图进行了绘制。3.1配料及物料平衡计算3.1.1基本条件：基本条件及原燃料的化学成分(1) 采用窑外分解窑生产熟料；(2) 水泥品种：P.O 42.5级；(3) 物料参数见表5-15-3；(4) 要
14、求熟料三个率值：KH=0.890.01、SM=2.600.10、IM=1.600.10；(5) 单位熟料热耗：3045kJ/kg；(6) 生产损失：生料、水泥按1%计算，其它按3%计算。表3-1原燃料化学成分()名称烧失量SiOCAl Orj oFeOrj oCaOMgO其它工石灰石41.632.54231.112 30.4452.380.950.95100.00砂岩2.5377.7112.164.090.250.532.73100.00铁粉3.8910.964.9068.664.071.735.79100.00煤灰51.9833.473.024.560.616.36100.00表3-2进厂原
15、燃料水分及粒度物料名称石灰石砂岩铁粉矿渣石膏原煤水分()18151828粒度(mm)60040101020100表 3 3 煤亩的工业分析挥发分固定碳灰分热值29.77%41.82%25.72%25360kJ/kg3.1.2生料配合比计算（1）计算标准煤耗P及煤灰掺入量gaP二单位质量熟料热耗/单位质量煤热值（2-1）=3045kj/kg/25360kj/kg=0.1201（kg 煤/kg 熟料）GA=P.A.S/100（2-2）=0.1201X0.2572X100/100=3.0890%A-煤的灰分;S-煤灰掺入量，新型干法生产线取100。（2）采用尝试误差法计算配合比取石灰石83.3%，砂岩15. 1%，铁粉1.6% 。表34配合比计算表（）名称配合比烧失量SiO2A12O3Fe2O3CaOMgO其他石灰石83.334.67782.11580.92460.366
