《日产2800吨熟料的预分解窑水泥厂窑尾工艺设计书(共77页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《日产2800吨熟料的预分解窑水泥厂窑尾工艺设计书(共77页).doc（77页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上河北理工大学本科生毕业设计说明书题 目： 日产2800吨熟料的预分 解窑水泥厂窑尾工艺设计 英文题目： the Process Design of Kiln Department of 2800 t/d Clinker 学 院： 材 料 学 院 专 业： 无机非金属材料材料工程 班 级： 06级材料（3）班 姓 名： 李 坚 柏 学 号： 0 指导教师： 王 春 梅 2010年 6月10日专心-专注-专业摘 要本设计对我国水泥工业的发展现状及前景作了概括介绍，详细介绍了熟料煅烧设备的发展历程。设计主要内容包括日产2800吨熟料水泥厂总体设计和窑尾工艺设计两方面。在确定
2、熟料率值等参数的基础上进行了配料计算、全厂物料平衡、主机设备选型以及堆场储库选型计算等内容。之后，在确定了窑炉燃料比、旋风筒级数及分离效率等参数的基础上，对窑尾预热器系统进行了物料平衡和热平衡计算，确定了分解炉及旋风筒的规格和尺寸。最后，在上述工作的基础上完成了车间工艺布置图的设计和绘制等工作。关键词：悬浮预热器，预分解，筒，炉，窑AbstractThe general introduction of the current development situation and the prospect of Chinas cement industry were introduced, and
3、 the development of clinker calcination equipment were talked in detail. The content of this design mainly include the general design of cement factories whose daily production is 2800 ton and the kiln outlet handicraft design. On the basis of the clinker value have been decided, the ingredients cal
4、culation, the the material balance calculation , the selection of the main equipments and the selection of the storage were taken. The air fuel ratio, the series and separation efficiency of cyclone were determined. Then a material balance calculation and heat balance calculation to the preheater of
5、 the kiln outlet were made. After this, the specifications and size of the precalciner and the cyclone were confirmed. Finally, on the basis of the working process above, the design and drawing of the clinkering department were completed.Key Words：Suspension preheater,Precalcining,Cyclone,Precalcina
6、tor,Kiln目 录引 言水泥是最基本的建筑原材料，在我国社会发展的现阶段需求很大，但其资源、能源消耗和环境负荷均较高。尤其是广大中小型干法水泥企业由于技术与管理水平不高、生产效率较低、环境污染较严重，对社会经济的可持续发展具有较大的影响。针对这一现状，依据可持续发展战略要求，我国制定了发展以新型干法水泥生产为主导的水泥工业发展战略和一系列方针政策。目前，我国技术人员已经比较熟练地掌握了新型干法水泥生产技术，新型干法生产工艺和装备研制开发工作也取得了长足进步，为我国干法水泥生产技术的发展提供了良好的基础。我国新型干法水泥技术虽然开发较早，总的来说我国大多数水泥企业技术落后装备陈旧，从70年代
7、至今我们水泥工业布局和比重上仍以低产、较多消耗、污染较为严重的小规模水泥企业为主，而且目前国内外对水泥的要求量有增无减，特别是国内要实行全面的重建工作，需要大量的水泥建设基础设施，建更多的居民住宅楼解决住房问题。要改变这种状况，建设大型新型干法生产线，充分消耗废弃物实现水泥工业可持续发展是一条有效途径。本次设计采用新型干法工艺流程，采用预分解技术进行熟料的制备，重点是完成烧成车间窑尾车间工艺设计和车间工艺图的绘制。第一章 绪论1.1 国内外预分解窑技术的发展概况1.1.1 新型干法生产技术窑外分解窑或称预分解窑，是一种能显著增加水泥回转窑产量的煅烧工艺设备。其主要特点是把大量吸热的碳酸钙分解反
8、应从窑内传热速率较低的区域移到悬浮预热器于窑之间的特殊煅烧炉（分解炉）中进行。生料颗粒分散在煅烧炉中，处于悬浮或煅烧状态，以最小的温度差，在燃料燃烧的同时，进行高速传热过程，使生料迅速发生分解反应。入窑生料的碳酸钙表观分解率，可从原来悬浮预热器的4050%提高到8595%，从而大大减轻了回转窑的热负荷，使回转窑的生产能力成倍的增加。自1971年第一台窑外分解窑建成投产以来，目前，最大的窑外分解窑的生产能力以达日产孰料12000吨，窑的运转周期也有提高。新型干法窑主要包括五六十年代出现的立筒预热器窑、旋风预热器窑和70年代开发成功的预分解窑三种类型。立筒和旋风预热器窑日产熟料能力一般不超过100
9、0t，国内较多为180t600t，每千克熟料热耗为3971kJ5016kJ左右。90年代以来这两种窑型的发展已趋缓慢。预分解窑能适应大型化要求，国外已有几条日产熟料能力9000t及以上的预分解窑，每千克熟料热耗在2926kJ以下，水泥综合电耗低于100kWh。由于预分解窑体现了当代水泥工业的最高技术与经济水平，80年代以来在国内外得到快速发展并不断创新，成为新型干法窑的代表。我国已经投产的预分解窑有170多条，单线日产熟料700t7200t，熟料总生产能力8000万t。近3年增产的旋窑水泥有80左右来自预分解窑生产线。在“十五”期间，安徽海螺集团将要建设2条日产8000t10000t的熟料生产
10、线，技术装备大多由国内开发。这预示我国新型干法窑即将跨入世界先进水平1,2。分析其主要原因如下： （1）生产工艺的先进性新型干法生产线对原料、燃料(煤)、生料均有严格的预均化及均化措施，可保证生料及煤粉成分的均匀性。对生产过程中各种物料与气流的数量、成分、压力的控制、计量、监测、调节、显示等均通过自动化系统操作，窑、磨等主要岗位不需专人看管，可保证生产高质量产品。（2）产品质量及对使用的影响新型干法窑采用高硅酸率(2.5)和高铝氧率(1.5)配料，生料在预热器、分解炉及回转窑内可以同气流、火焰均匀而充分接触，化学反应完善，熟料中C3S与C2S合量可达77%以上，有害成分游离氧化钙不超过1%，可
11、生产质量稳定的42.552.5等级水泥。（3）水泥的综合能耗2000t/d以上的预分解窑每kg熟料热耗约为3428kJ左右，窑尾与篦冷机的废气可用于烘干原燃料，还可用于发电。水泥综合电耗约115kWh。我国近年来投产和在建的新型干法生产线与许多老线相比，较多采用了立式磨、辊压机、第三代空气梁篦冷机等先进高效节能设备，熟料热耗已降至3177kJ左右，水泥综合电耗接近105kWh，水泥的综合能耗已降至约135kg标煤。 （4）建设投资长期以来人们形成一种印象：新型干法窑虽然先进，但投资高，达产难，因此发展缓慢；近几年来情况变化很快，与5年前相比，新型干法窑的投资下降了40%50%，新建一条日产45
12、00t熟料年产水泥170万t的生产线，从原料矿山至水泥出厂，固定资产投资仅7亿元左右(每吨水泥约412元)。在老厂扩建或改造一条2500t/d熟料生产线，从矿山至熟料库(不含水泥粉磨、储存及包装)，固定资产投资不超过2.5亿元(每吨熟料约323元)。投资下降的原因，一是原国家建材局与设计单位从1997年开始狠抓“低投资、国产化”及优化设计方案，注意节省投资；二是建设单位在设计、施工、设备及材料采购以及安装等环节执行招标制度，加强了科学管理，建设周期比前3年缩短约1/2，可降低投资25%30%；三是各地方政府大力支持，制止不合理收费，还给予优惠条件；四是银行贷款利率下调；五是物价比较平稳或下降。
13、（5）对环境的影响水泥厂对环境的影响主要是粉尘污染，根据国家环保总局统计，1999年全国水泥企业排放的工业粉尘和烟尘共972万t，占当年水泥产量1.7，占全国总排放量近42。大中型新型干法生产线在建设阶段对各个粉尘排放点都配置了技术先进、使用可靠的袋收尘器或电收尘器，除尘效率在99.9以上，基本上都可以保证达标排放。近几年投产的新型干法生产线，其热工设备的粉尘排放浓度不超过100mg/Nm3，非热工设备不超过50mg/Nm3。 由此可以看出新型干法生产工艺具有多方面的优势，是水泥工业的发展方向。1.1.2 水泥工业技术开发热点目前一些技术较先进的国家在选择水泥生产方法时趋向于尽可能选用新型干法
14、生产，对原有的一些湿法生产或老式干法生产窑也大多加以技术改造。目前在水泥工业技术开发的热点3：（1）水泥厂替代物料及原燃料资源的利用技术扩大原燃料资源是水泥技术发展史上持续活跃的一个技术开发领域。由于水泥熟料本质上是一种具有特定组成的多元素化合物，在混合成满足熟料组成要求的用于煅烧的水泥生料之前，其多品种原料本身的化学成分对产品熟料的质量并无直接影响。在相对宽松的成分要求范围内寻找价格最低廉的原料资源，通过特定工艺和适当配比制造水泥是水泥厂商降低生产成本的重要措施。水泥工业用低品位石灰石代替优质灰岩做钙质原料，用砂页岩或工业废弃物煤矸石粉煤灰代替农田黏土做硅铝质原料已有久远历史和成熟经验。上世
15、纪90年代，KHD和F.L.Smidth公司通过改变煤粉制备工艺和煅烧工艺，使无烟煤和劣质煤成功地应用于传统上只能烧烟煤的预分解窑系统，这一新技术在一些场合具有特殊的价值。（2）回转窑技术自1990年KHD公司推出长径比为11的两支承短窑技术以来，这一技术以其改善窑体受力状况、简化窑体设备设计、降低设备成本和良好的操作适应性的优点，逐渐被国际水泥界接受并得到愈来愈广泛应用，预分解工艺采用两支承短窑已成为业界共识。（3）熟料冷却技术熟料冷却是近10年来水泥烧成系统技术创新活动最活跃的领域。上世纪90年代初期出现的第三代篦式冷却机以高阻力篦板和充气梁结构为特征，通过分区域高速射流供风和厚料层作业提
16、高了冷却机热回采区的热回收效率和入窑风温。新世纪之交由F.L.Smidth公司推出的、被称为第四代冷却机的推杆式冷却机，把传统篦式冷却机中往复移动篦床承担的推动物料运动和供风的双重功能分解为由一组具气流自适应调节功能的充气篦板排列组成的静止篦床实现供风，而让设置于其上的一组往复移动推杆推动熟料层前进。这种新的技术组合方式改善了冷却空气分布的均匀性和料层分布的均匀性，进一步提高了冷却机热回收率和操作可靠性，有效地降低了设备制造成本。（4）预分解窑低NOX燃烧技术预分解窑低NOX燃烧技术的开发状况很大程度上取决于政府对NOX污染的关注度。2000年欧盟发布的“废物焚烧技术指导意见”规定，现有兼烧废
17、物水泥厂的NOX排放限制为0.8g/Nm3，新厂为0.5g/Nm3。该指标将于近年转为各欧盟国家法规并将于2006年起在水泥工业中实施。此外，欧洲综合污染防控局(EIPPCB)于2000年提出的“水泥石灰制造业现有最佳技术”参考文件中认为，利用现有最佳技术可实现NOX排放量为0.20.5g/Nm3。（5）预热器节能技术过去20年里典型的水泥窑预热器系统已由4级增加为5、6级，借助于更合理的预热器结构设计及气体和物料管路设计，预热器的分离效率和气固传热效果得到了改善，操作可靠性也得以提高，窑系统压降和出一级筒气体温度呈现持续下降的趋势。这一预热器单体技术优化工作仍在进行中。（6）立磨粉磨技术在生
18、料粉磨领域，近20年中立磨粉磨技术稳居首选技术的地位，为应对来自新技术的挑战，近来半风扫复合选粉操作原理已被用来作为完善传统全风扫粉磨与选粉一体化技术的新技术措施，从而实现进一步降低粉磨电耗。在水泥粉磨领域,受研磨件磨损和产品水泥质量问题的困扰，已取得的商业成功还只是有限的。目前在磨辊形状和磨内循环料除铁技术上已取得的开发成果有望大幅度提高立磨在水泥粉磨领域的竞争力。（7）除尘技术与有害气体、噪音、热辐射等技术相比，粉尘治理技术是水泥工业在环境治理方面取得最大成功的一项技术，其技术创新活动持续于新型干法水泥生产技术30年的发展史，并为新型干法技术增添了无可争议的亮色。纤维袋除尘器和静电除尘器为
19、除尘技术中的两大主流产品。当前，除尘效率达99.99%的高入口粉尘浓度高效除尘器以其简化工艺的效果已愈来愈多地成为现代水泥厂粉磨系统的标志性技术装备。（8）高性能混凝土用水泥生产技术在混凝土已成为水泥最大用户,混凝土配制过程已成为一门规范化工业的现代社会里，与其把水泥当作传统意义上的终产品，还不如把它看作是一种作为混凝土产品主要原材料的中间产品，从而促使人们更多地从混凝土性能角度来评价水泥质量。现代社会对各种超大型超高层建筑极限的挑战对作为混凝土原材料的水泥性能在强度、耐久性和其他物理化学性能上提出了更高的要求。（9）在线料流成分及料流流量的计量和控制技术水泥原料混合物获得在小区域(数毫米)内
20、精确而均匀的化学成分是现代水泥制造工艺的关键技术之一，用于生料流成分检测控制的X-萤光分析仪是现代水泥厂不可或缺的装备。针对现有的X-萤光分析技术必须离线制样才能分析其成分导致控制周期长的缺点，美国Metrics公司在上世纪80年代初开发了在线瞬发中子分析仪产品及其应用技术，在过去10年中渐被国际水泥界所接受，在一些工厂实现了改善生料成分稳定性，降低烧成系统热耗和省却预均化取样站或生料均化库的操作效果。虽然作为其技术最大竞争力的省却生料均化库操作效果尚待进一步评估，其挑战现有技术的潜力仍值得充分重视。现代新型干法生产技术以颗粒体和粉体为处理对象，节能高效的生产要求导致过程操作的精细化。料流流量
21、遂成为一项居于中心重要地位的过程信息量和控制对象。特别在窑系统中，“风、煤、料匹配”的操作原则早已不再停留在老技术惯用的定性描述上，而是利用最先进的检测技术和数字信息处理技术，通过精确检测、快速信息处理、短周期反馈控制实现最佳稳定匹配关系。料流流量计量和控制技术的开发活动在这一技术演变进程中起了不可替代的作用。1.2 建厂条件说明厂址选择是否正确，不仅决定着投资的多少，而且影响着建设速度的快慢。厂址选择正确与否，还关系到工厂投产以后生产管理是否方便，生产成本的高低，以及工厂发展的难易等。在进行厂址选择时，必须考虑到：厂址要靠近主要原料基地、铁路接轨车站，尽量靠近水源、电源；在有水运条件的地区，
22、应尽量考虑利用水运及建造码头的可能性。同时，厂址最好靠近主航道的一侧；厂址地形最好是宽阔平坦，并稍带倾斜，以利简化工厂的竖向布置与减少凭证场地的土石方量，并利于排水；厂址应有良好的工程地质条件，土壤深度在1.5-2米处的地耐力最好在200千帕以上；应有良好的水文地质条件，同时必须考虑该地区的地震烈度和大件设备的运输3。建厂条件包括原、燃、材料和辅助材料、交通运输、供电、供水、大件设备运输、厂址及工程地质、外部写作条件、气象、地震以及扩建工程中的老厂工艺、设备设施、技术力量的调查和落实。当地有丰富的煤炭资源即燃料资源，矿山中石灰石储量也十分丰富，交通运输便利，用电便利，容量大，稳定性强，可靠性大
23、。水源可采用地下水。厂址选在郊区，远离市区，且建设在下风向，防止粉尘污染居民区。工人可就近招取临近居民，可解决大部分住宿问题。向政府及土地局争得土地使用权，开采石灰石矿山也已得到批准，工业用水及用电问题也得到相关部门批准。1.3 设计要求本设计包括总体设计和车间设计两方面。总体设计的设计内容包括配料计算、全厂物料平衡计算、主机设备选型。车间设计的主要内容是完成日产熟料2800吨水泥生产线窑尾车间的设计，包括窑尾系统风量计算；预热器系统旋风筒级数的确定及各级旋风筒尺寸的计算；各级旋风筒和全预热器系统的物料平衡计算；分解炉和三次风管尺寸的计算等。其中设计说明书一份，烧成车间窑尾工艺布置图一套。第二
24、章 配料计算和全厂物料平衡2.1 配料计算2.1.1 配料计算的目的在水泥厂设计过程中，应进行两次配料计算。第一次是在矿山初步设计之前的初步配料计算，其目的是：（1）确定所勘探的原料能否符合计划任务书所规定的水泥品种和水泥标号；（2）确定原料的品种和大致配合比及合格的生产方法；（3）从原料质量上提出对矿山开采设计的要求。第二次是在矿山开采初步设计之后、工艺设计之前，其目的是：（1）提供工艺设备中的物料平衡计算和主机平衡选型所需要的资料；（2）结合矿山开采设计核算没一台段的矿山质量能否满足正常生产的要求。2.1.2 原始数据汇总1. 原料及煤灰的化学组成原料及煤灰的化学组成见表2-1。表2-1
25、原料及煤灰的化学组成/%名称LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3R2O石灰石42.512.370.560.2152.160.62-0.13粘土5.6269.1313.854.962.851.130.471.23铁粉3.5025.456.6356.235.141.51-矿渣1.2531.0612.882.3939.757.66-0.70石膏-4.800.241.5231.090.8841.15-煤灰-50.1236.485.435.621.51-2. 煤的工业分析煤的工业分析组成见表2-2。表2-2 煤的工业分析组成/%War/%Var/%Car/%Aar/%Qnet,ar(k
26、J/kg)0.8023.4049.3026.50215203. 物料的水分物料的水份含量见表2-3。表2-3物料的水份/%成分石灰石粘土铁粉石膏煤矿渣1.0113.704.802.355.8722.402.1.3 若干参数的确定1、熟料热耗的确定目前中国大力发展的水泥窑外预分解技术是将水泥煅烧过程中能量消耗最大的CaCO3分解过程转移到回转窑之外，采用单独加热分解CaCO3的方法能使能量的消耗大为减少，而与之配套的悬浮预热器使物料的换热效果大幅度提高，减少了废气温度和能量的消耗。同时，先进的篦式冷却机的使用加强了对熟料的冷却效果增强了对熟料余热的回收效果，使熟料带走的热量减少，减少了对能量的消
27、耗。降低熟料热耗主要有以下几种措施。（1）采用低阻高效的多级预热器系统预分解窑随着其预热器级数的增加，其系统的热力学效率逐步提高，熟料热耗相应降低。然而，单纯地增加预热器级数是难以达到满意效果的，必须配合进行新型预热器的开发应用。近年来，对预热器的研究开发与应用取得较大成效，各种新型的低阻高效预热器已相当成熟可靠，各级预热器的分离效率均可提高到85%95%，每一级的阻力则可降到5000Pa以下。如果以四级预热器的预分解窑系统为基准，在采用低阻高效预热器的条件下，一般而言，五级能降低126128 kJ/kg熟料热耗，六级则能再降低4284kJ/kg。预热器系统的阻力，每增加一级则增加400500
28、Pa，即四、五、六级预热器，包括分解炉的系统总阻力大致分别为4500、5000、6000Pa。所以应该说，首先是因为预热器本身性能的显著改进，才使得增加其级数以求降低熟料热耗的措施获得实效。但是实践中预热器的级数不可能也不必要增加太多，超过六级以后，其降低熟料热耗的作用将十分微小；相反地，系统阻力和预热器塔架高度则呈正比增加。因此，在经济合理的条件下，预分解窑预热器的级数以五级或六级为宜，采用六级以上得不偿失。（2）多通道喷煤管的应用多通道喷煤管的开发、应用与改进，已获得很好发展，目前普遍采用的都是三通道喷煤管，也有四通道的，那是专为低NOX而设计的。现今国际上知名的喷煤管主要Pillard公
29、司的Rotaflam型、FLS公司的wirlax型、KHD公司的Pyro-jet型等。这类多通道喷煤管的应用效果一般都能达到火焰稳定时期，一次风量仅仅占燃烧空气量的5%10%，相应地可节省熟料热耗42126kJ/kg。（3）回转窑长径比L/D有减小趋势预分解窑系统的表面热损失一般为209419kJ/kg，而其中回转窑筒体的热损失就占一半以上。如果单纯从节省熟料热耗来考虑，那么采用L/D较小的短窑是有利的。此外，两支点的短窑因其筒体变形小、窑头、要尾的漏风少，也有利于节省熟料热耗。当然，两支点回转窑的推广应用，与近年来在机械设计与制造方面的技术进步是分不开的。它的普遍采用可能还有待一段时间的考虑
30、。根据实践和计算的数据表明，L/D较小的短窑比L/D的长窑，其熟料热耗大致能节省4284 kJ/kg。（4）用控流式篦冷机控流式新型篦冷机在节省熟料热耗，提高窑系统运转率和可靠性，以及延长篦板寿命与减少维修量等方面，已获得显著成效并广泛采用之。生产实践指出，对于同一规格的回转窑，会因预热器与分解炉等的规格匹配、原颜料的品质种类、窑炉燃料量比、配料的率值、化学成分的稳定性及操作而影响其台时产量，但当热负荷的主题碳酸盐分解，部分或大部分从窑内移到窑外时，决定系统能力的因素也理应由回转窑移到预热器和分解炉系统。目前国外厂家在保证分解程度高且稳定，回转窑具有一定潜力的基础上，纷纷在缩小窑的规格，比如超
31、短窑。这样可适当降低窑的散热损失，减小耐火材料的用量，有利于节能。与国外相比，国内在这方面还存在提高认识的问题。在设计新的水泥生产线时，应具体考虑到工厂使用的原、燃料品质，操作管理水平等，充分做到设备选型合理、优化，功能匹配得当，否则生产中产量的提高会使窑系统平衡变得极为敏感，有时遇到小小的波动亦难以调整4。此外还有优化原料配方、应用新型高效的篦式冷却机等途径来降低系统热耗根据上述分析确定本设计的熟料热耗为：q=3200kJ/kg熟料。2、熟料率值的确定水泥生产企业大多采用石灰饱和系数（KH）、硅酸率（SM或n）和铝率（IM或AM）三个率值进行生产控制，率值取值范围分别为KH：0.80-0.9
32、5；SM：1.5-3.5；AM：0.63-3.0。国家标准对于水泥（硅酸盐水泥）除了规定应具有正常的凝结时间、合格的安定性以及符合相应标号的强度等基本性能外，没有其他特殊要求，因此水泥熟料成分可在一定范围内变化，率值的选择或熟料组成的选择，一般应根据水泥品种、原料与燃料的品质、生料制备与熟料煅烧工艺来进行综合考虑，还应注意三个率值要配合适当，不能过分强调某一率值，以达到保证水泥质量、提高质量、降低消耗和设备长期安全运转的目的。目前国内各水泥企业的三个率值见表2-4。表2-4 国内部分水泥厂资料Factory houseDesign the ability/td-1heat consume of
33、 clinker/kJkg-1KHSMAMLu bi10000.920.022.500.11.50.1Bao shan100039720.932.490.76Hu qiu100034040.90-0.932.56-2.711.37-1.44Lu nan200036670.890.01Wan nian qing20000.900.022.550.11.750.1Qin ling200031330.87-0.892.44-2.631.46-1.66Jin pai20000.910.022.50.11.50.1Chao hu15000.900.022.50.11.60.1石灰饱和系数（KH）又称饱和
34、比，它表示为熟料中全部氧化钙生成硅酸钙（硅酸二钙和硅酸三钙）所需的氧化钙含量与全部氧化钙生成硅酸三钙所需氧化钙最大含量的比值，即表示熟料中氧化硅被氧化钙饱和形成硅酸钙的程度。从理论上讲，当KH=1.00时，熟料矿物只有C2S、C3A、C4AF；当KH1.00时，无论生产工艺条件多完善，总有游离氧化钙存在；当KH=0.67，熟料中只有C2S、C3A、C4AF而无C3S。因此，KH应控制在0.671.00之间。这样应无f-CaO存在，但在实际生产中，由于被煅烧物料的性质、煅烧温度、液相量、液相粘度等因素的限制，理论计算和实际情况并不完全一致。因此，KH一般控制在0.870.96之间。KH过高，工艺
35、条件难以满足需要，f-CaO会明显增加，熟料质量反而下降；KH过低，C3S过少，熟料质量也会很差。硅率SM= SiO2/Al2O3+Fe2O3。硅率增加将使易燃性变差，因为Al2O3及Fe2O3含量使得CaO及SiO2可在较低温度下化合。SM值一般在1.72.7之间。铝率IM= Al2O3/Fe2O3。铝率越高，生料越难烧。当其它成份固定时，铝含量越高越容易烧。熟料IM=1.41.6之间最佳，易烧性好，偏高时，会产生易烧性变差5,6。综合考虑影响熟料率值的各种因素，最终确定本设计的熟料率值为KH=0.880.02；SM=2.4 0.1；IM=1.50.1。2.1.4原料配合比计算1、计算煤灰掺
36、入量煤灰掺入量： （2-1） 式中： 熟料中煤灰掺入量，% q单位熟料热耗，kJ/kg熟料 （取3200kJ/kg熟料） 煤的应用基灰分含量，% 煤的应用基低位热值，kJ/kg煤S煤灰沉落率，%（窑外分解窑有点收尘S取100%） 2、计算干燥原料配合比设定干燥原料配合比为：石灰石82%，粘土14.5%，铁粉3.5%，以此计算生料的化学成分，见表2-5。表2-5 生料的化学成分/%名称配合比LossSAFC石灰石8233.851.900.650.1842.46粘土14.50.7610.331.970.670.58铁粉3.50.191.000.431.560.54生料10034.7013.233.
37、052.4143.68灼烧生料-20.264.673.6966.28煤灰掺入量=3.94%，则灼烧生料配合比为（100-3.94）%=96.06%，按此计算熟料的化学成分，见表2-6。表2-6 熟料的化学成分/%名称配合比SAFC灼烧生料96.0619.464.483.5564.26煤灰3.941.971.430.210.22熟料10021.435.913.7664.28计算三率值如下： (2-2) (2-3) (2-4)由上述计算可知，三个率值均与与初定值相近。因此可按此配方进行生产。考虑到生产波动，熟料率值控制指标为KH=0.880.02；SM=2.4 0.1；IM=1.50.1。3、计算
38、湿原料的配合比干生料的配合比为：石灰石82% 粘土14.5% 铁粉3.5% 总量=82.83+16.8+3.68=103.31 将上述原料的质量转换为百分比： 4、熟料的矿物组成及最大液相量计算（1）矿物组成计算=3.80（3KH-2）SiO2=3.80（30.8868-2）21.43=53.78 =8.60（1-KH）SiO2=8.60（1-0.8868）21.43=20.68 =2.65（Al2O3-0.64）=2.65（5.91-0.643.76）=9.28 =3.043=3.043.76=11.43（2）最大液相量计算1400时： P=2.95A+2.2F=2.955.91+2.23.
39、76=25.71 1450时： P=3.0A+2.25F=3.05.91+2.253.76=26.19 一般水泥熟料在烧成阶段的液相量约为20-30%，此值介于此范围，则有利。2.2全厂物料平衡计算2.2.1全厂物料平衡计算的目的及依据1、目的物料平衡计算是计算从原料进厂到产品出厂各个生产环节需要处理的物料量。包括所有原料、燃料、半成品、成品的量，并表达为小时、日、年需要量，作为确定工厂各种物料需要量，运输量，工艺设备选型和计算储存设施的依据。2、依据物料平衡计算是以熟料产量为基准的，物料平衡依据主要为：（1）工厂规模：用水泥年产量（万t/a）或窑规格，台数，或熟料日产量(t/d)；（2）年运
40、行天数，或熟料年产量（万t/a）来表示；（3）生料各组份干配比（由配料计算决定），物料天然水份；（4）水泥各组分配比（由水泥品种，强度等级，混合材种类和质量决定），物料天然水分；（5）燃料品种，工业及元素分析，热值和燃料水分等；（6）熟料的烧成热耗或表煤耗；（7）烘干热耗；（8）生料料耗和各种物料生产损失；（9）工作制度。2.2.2 若干参数的确定1、预分解窑的年利用率根据国内外的情况，窑的年利用率大于85%，窑的年利用率除了与窑用耐火材料有关，还受到窑的操作，配料方案，物料性质等因素影响。因此，本设计取窑的年利用率确定在一个中等水平上，定为82%。2、矿渣掺入量确定根据矿渣的氧化物组成，可以
41、将矿渣分为碱性、中性和酸性三种矿渣。具体公式： (2-5)当M1时为碱性矿渣；当M=1时为中性矿渣；当M1时为酸性矿渣。我国标准GB203-78对粒化高炉矿渣的质量系数（K）规定如下： 国家标准规定K值不得小于1.2，化学式份中不大于10%，MgO不大于6%，Fe2O3不大于2%，S不大于3.5%。 根据中华人民共和国国家标准（GB172-2007）对通用硅酸盐的规定，确定本设计中42.5 I型硅酸盐水泥，矿渣掺入量为0，42.5矿渣水泥中矿渣掺入量为60%。3、熟料强度等级的确定影响熟料强度等级的因素主要有以下几点：（1）熟料的矿物组成，C3S含量高有利于提高熟料标号。（2）原料配合比及均化
42、情况。生料均化措施良好，均匀性越高，其成分的稳定性越好，煅烧后熟料质量越好，相应熟料强度等级就越高，可生产水泥强度等级也就越高。同时还要保证生料的细度，细度越大，混合均匀性越好，固相反应速度就越快越充分，煅烧容易，熟料质量也就越好。（3）所采用煅烧设备情况，一般来说，回转窑要比立窑标号高，带预热分解炉的回转窑比普通回转窑生产的熟料标号高。（4）混合材的性质混合材有活性混合材和非活性混合材之分，活性混合材在水泥水化过程中也发生水化反应，对水泥的强度有贡献，而且混合材的比表面积越大其活性越高，水化后的强度也就越高。非活性混合材不具有活性，它对水泥的强度没有贡献，只会使水泥的强度降低。本设计硅率为2
43、.4，属于高硅率(2.42.8)中偏低的情况，熟料中硅酸盐矿物偏低而影响熟料的标号，铝率为1.5偏高，表明熟料中铝酸三钙含量大，C3A主要对早期强度有利，到后期其作用便逐渐减少。本设计中C3A含量为8.84%，含量较高。综上所述，所知熟料标号应较高，本设计兼顾两种水泥的生产，根据国内外预分解窑熟料标号水平，故确定为63MPa。4、水泥比表面积的确定细度是指水泥颗粒总体的粗细程度。水泥颗粒越细，与水发生反应的表面积越大，因而水化反应速度较快，而且较完全，早期强度也越高，但在空气中硬化收缩性较大。硅酸盐水泥细度用比表面积表示。比表面积是水泥单位质量的总表面积（m2/kg）。国家标准（GB17519
44、99）规定，硅酸盐水泥比表面积应大于300m2/kg。强度随水泥比表面积的增加而提高，其影响程度对早期强度最为显著。随后，扩散逐渐控制水化过程，比表面积的作用就退居次要位置。通过水泥的细度增加，增加比表面积，可使水化速度加快。越易水化完全，对水泥凝胶性质有效利用率就高；水泥强度特别是早期强度高。水泥越细，标准稠度需水量和石膏产量都将增大，所以细度增大时石膏掺入量应增大。不同粉磨细度对水泥性能的影响是显著的，适当提高水泥比表面积对提高强度是有利的。在一定范围内提高比表面积降低细度可以大幅提高水泥产品实物水平，但达到一定值时影响程度将减小。随着水泥粉磨细度的提高，磨机产量下降，电耗，球段，衬板的消耗也在增加。随着比表面积的增加干缩和水化速率增大，贮存时易受潮。根据生产经验选择合适的比表面积，细度控制区间，制定切实可行的控制指标。研究表明，水泥细度在300m2/kg到360m2/kg为宜。综合得出，拟定本设计比表面积为320m2/kg。5、石膏掺入量的确