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日产1吨熟料水泥厂生料粉磨系
2011年06月07日
摘要
本次设计的是日产12000吨水泥熟料新型干法生产线生料粉磨系统,为了适应生料粉磨工艺的要求,提高粉磨效率。
此次设计采用立式磨。
整个生料粉磨系统采用三风机系统。
设计的主要内容有水泥生产的工艺流程,水泥厂区及车间布置,物料配比计算,物料平衡计算,物料平衡表,生料磨主要设备计算选型,主机能力平衡表,总结和谢词。
立式磨与传统的球磨机相比,其粉碎比大,粉末效率高,节能可达30%以上。
其工艺流程简化,降低生产成本的特点更为突出,同时他还有很好的烘干能力。
为了满足设计的生产要求,本次设计共采用两台立式磨,两套电收尘设备。
关键词:
立式磨窑外分解技术生料粉磨系统
Abstract
Thisdesignisnissan12,000tonsofcementclinkerNSPproductionlineraw,grindingmillsysteminordertomeettherequirementsofgrindingprocessrawgrindingefficiency,improve.Thisdesignusesverticalmill.Thewholerawbygrindingsystemthreefansystem.Themaincontentofthedesignofacementproductionprocess,cementfactoryandworkshoplayout,rawcalculatedmainequipmenttypeselectionofgrinding.Verticalmill,comparedwiththetraditionalballmill,thecrushingratioofhighefficiency,energy-savingcanpowderofmorethan30%.Thetechnologicalprocessofthesimplified,reducetheproductioncost,andheismoreprominentcharacteristicsarestillverygooddryingability.Inordertomeettheproductionrequirements,designofthisdesignbytwoverticalmill,twosetsofelectricdustcollectingequipment.
keywords:
VerticalmillNSPrawgridingsystem
目录
第一章前言1
第二章总述5
2.1设计的原理、方法和方案选择5
2.1.1设计原理5
2.1.2设计方法5
2.1.3设计方案选择5
2.1.4本次设计的特点6
第三章原料配比计算7
3.1原始数据及基本条件7
3.1.1基本条件7
3.1.3进厂原燃料水分及粒度7
3.1.4煤的工业分析8
3.2配料计算8
3.2.1假定配合比8
3.2.2计算白生料化学成分8
3.2.3计算灼烧基生料化学成分9
3.2.4计算熟料标准煤耗(Kg煤/Kg熟料)9
3.2.5计算煤灰掺入量9
3.2.6计算熟料化学成分(%)9
3.2.7计算熟料率值10
第四章物料平衡计算11
4.1计算熟料料耗11
4.1.1理论料耗11
4.1.2实际料耗11
4.2计算实物煤耗11
4.2.1实物煤耗P111
4.3计算干基实际消耗定额11
4.3.1干石灰石实际消耗定额11
4.3.2干砂岩实际消耗定额11
4.3.3干铁粉实际消耗定额12
4.4计算湿基实际消耗定额12
4.4.1湿石灰石实际消耗定额12
4.4.2湿砂岩实际消耗定额12
4.4.3湿铁粉实际消耗定额12
4.5计算湿物料配合比12
4.5.1湿物料总量12
4.5.2湿物料配合比12
第五章设备选型计算14
5.1石灰石破碎系统14
5.1.1破碎设备14
5.2原料粉磨系统16
5.2.1原料粉磨设备16
5.3收尘系统18
5.3.1旋风收尘器18
5.3.2电收尘器19
5.3.3增湿塔21
5.4输送设备22
5.4.1带式输送机22
5.4.2螺旋输送机24
5.4.3斗式提升机25
5.4.4空气输送斜槽26
5.4.5链式输送机27
5.5主机能力平衡表28
第六章结论29
谢词30
参考文献31
第一章前言
本次设计的课题是日产12000吨水泥熟料新型干法生产线生料粉磨系统工艺设计。
通过这次设计将对大学所学知识进行系统应用。
培养我们综合运用所学基本理论,基本知识和基本技能去分析解决实际问题的能力,帮助我们建立正确的设计细想和严谨的科学作风,进一步提高外语,写作水平和计算机使用能力。
21世纪以来,我国大力推进对水泥工业的产业结构调整,技术进步使水泥工业及装备水平跃上新的台阶。
水泥工业技术与装备已形成系列化,大型化并向生态化迈进。
粉磨工艺及设备方面,不仅引进,消化,吸收了许多国外的先进技术,国内自主创新成果应用也十分活跃。
生料粉磨设备的大型化,不仅简化了工艺流程,而且不断满足了生产规模大型化的要求。
对悬浮预热,预分解窑的废热利用,出现了窑磨一体机的新系统,粉磨兼烘干的生料制备流程得到了多样化的发展和广泛应用。
在现代水泥工业中,生料粉磨系统应用最广泛的是球磨机和立式磨。
根据本次设计要求,整个生料粉磨系统采用三风机系统。
为了满足设计的生产要求,需要用两台生料磨,两套电收尘设备,并且生料磨具有烘干和选粉设备。
国内外常用的几种生料制备系统:
1.球磨机
球磨机主体是一个回转的筒体,两端装有带空心轴的端盖,空心轴由主轴承支撑,整个磨机借传动装置以16.5~27r/min的转速(大磨转速低、小磨转速高)运转,并伴随着冲击声,把约20mm左右的块状物料磨成细粉。
筒体内被隔仓板分割成了若干个仓,不同的仓里装入适量的、用于粉磨(冲击、研磨)物料用的不同规格和种类的钢球、钢段或钢棒等作为研磨体(烘干仓和卸料仓不装研磨体),筒体内壁还装有衬板,以保护筒体免受钢球的直接撞击和钢球及物料对它的滑动摩擦,同时又能改善钢球的运动状态、提高粉磨效率。
我们把距进料端(也是磨头)近的那一仓叫粗磨仓,所装研磨体(干法磨为钢球,湿法磨为钢棒)的平均尺寸(3~4种不同球径的尺寸配合在一起)大一些,这主要是刚喂入的物料是从前一道工序——破碎、预均化后送来的配合原料,这其中占有绝大多数的块状石灰石20mm左右的粒度,尺寸也不算小,在粗磨仓里首先要受到冲击和研磨的共同作用而粉碎,成为小颗粒状物料和粉状物料(粗粉),通过隔仓板的篦孔进入下一仓(细磨仓)继续研磨。
第二仓或第三仓、四仓研磨体(钢球或钢段)的平均尺寸就逐渐减小了,对小颗粒物料和粗粉主要是研磨,从磨端(磨尾)或磨中(中卸)卸出。
球磨机是目前应用最为广泛的一种粉磨设备,对粉磨物料的适应性较强,能连续生产,粉碎比较大(300~1000),既可干法粉磨又可湿法粉磨,还可烘干兼粉磨同时进行。
生料粉磨中通常所说的风扫磨、烘干磨和管磨或中长磨、短磨以及尾卸、中卸磨等,只是分类的方法不同。
其主要分类如下表示。
球磨机粉磨物料的主要工作部分发生在水平低速回转的筒体上,当筒体被传动装置带动回转时,研磨体由于惯性离心力的作用,贴附在磨机筒体内壁的衬板面上与之一起回转,被带到一定高度后,借重力作用自由落下,此时研磨体将筒体内物料击碎,同时研磨体在回转的磨机内除有上升、下落的循环运动外,还会产生滑动和滚动,致使研磨体、衬板和被磨物料之间发生研磨作用使物料磨细。
物料在受到冲击破碎和研磨磨碎的同时,借进料端和出料端的物料本身料面高度差,使物料由进料端向出料端缓缓流动,完成粉磨作业。
很显然,磨机在正常运转时,研磨体的运动状态对物料的研磨作用有很大的影响。
不能被磨机带到较高处的,象抛射体一样落下的研磨体因其具有较高动能,所以对物料有较强的冲击破碎能力;不能被磨机带到高处的,就和物料一起滑下,对物料具有较强的研磨能力。
2.立式磨
立式磨在有的书本里也称立式辊磨(简称立磨)、环辊磨或辊式磨(简称辊磨或碾磨)及以制造厂命名的磨机,它与球磨机的工作内容和目的一样,但构造和工作方法却差别很大。
球磨机是“躺着”工作,而立式磨是“站着”工作,所以我们称它为立磨。
这是继球磨机之后的一种新型的粉磨设备,它具有产量高、粉率效率高和烘干能力强等优点,近几年发展很快,特别成为新型干法水泥生产线对原料粉磨的首选设备,且也正逐渐应用于水泥粉磨工艺系统之中。
与传统的球磨机相比,立式磨得粉碎比大,粉磨效率高,节能可达30%以上尤其对入料水分高达15%~25%的原料粉磨,其简化工艺流程,降低生产成本的特点更为突出。
因此,自1970年前后,各国用于生料粉磨的立式磨迅速增多。
立式磨的主要部件是碾辊、磨盘、加压装置及选粉机构、底座、机壳、传动装置及润滑系统组成。
被磨物料从腰部喂入,堆积在回转的磨盘的中间,转速较高的磨盘(比相同直径的球磨机快约80%)产生的离心力使其移向磨盘周边,进入磨辊和磨盘间的辊道内,磨辊在液压系统控制机构的作用下,向辊道内的物料施加压力,物料经碾压后向磨盘边缘移动,从挡料圈溢出。
与此同时来自风环由下而上的热气流对含有一定水分的物料边粉磨边烘干(水泥粉磨不再烘干),将磨碎后的粉状物料带至磨机顶部的选粉机构进行分选,粗粉由于颗粒重量较重,又落入磨盘与新喂入的物料一起再粉磨,合格的细粉随气流带出机外进入旋风筒气固分离。
立式磨粉磨系统中是靠风机产生的负压把粉磨后的物料(细粉)抽走的,因此风速(风压、风量)必须达到一定(很大)才能产生足够的抽力。
对于生料粉磨来将,这较高的风速能加快热气流对湿物料的传热速率,使小颗粒瞬间得到干燥,大颗粒表面被烘干,再返回重新粉磨的路程中又得到进一步干燥,也有部分粗颗粒则以较低的速度进入分级区,可能被转子叶片撞击甩开而跌落至磨盘上,形成循环粉磨。
3.辊压机与打散机
辊压机是20世纪80年代以来发展起来的一种新型节能增产粉磨设备,使用于石灰石、砂岩、页岩、水泥熟料、石膏、粒化高炉矿渣等脆性物料的粉碎,最初滚压机是安装在管磨之前作预粉磨设备,经过不断的发展,辊压机系统又出现了终粉磨和混合粉磨系统。
与球磨机相比较,辊压机的噪音底、粉磨效率高、钢材消耗低,质量轻,占地面积小,安装容易。
不过由于辊压机辊子作用力大,还存在辊面材料脱落及过度磨损,轴承容易损坏,对工艺操作过程要求严格等。
与辊压机配套的是打散机,将压成的料饼打碎后入磨继续粉磨。
本设计的指导思想和设计路线:
本次设计主要根据世界上现有的万吨线生料粉磨系统进行设计。
为了满足生产要求和废气处理,采用两台立式磨,并兼有烘干和选粉设备。
整个系统采用三风机系统,即高温风机,磨循环风机和窑尾排风机。
设计方案:
1.采用闭路系统,使用立式磨对生料进行粉磨。
2.采用闭路系统,使用球磨机对生料进行粉磨。
球磨机特点:
球磨机的优点是适应各种工艺条件下的连续生产,目前世界上最大的球磨机生产能力可达到360-1050t/h,能满足水泥工业现代化大型化的要求。
物料粉碎比可达到300以上,产品细度便于控制和调节,维护简单方便,安全运转率高,可实现无尘操作。
它存在的不足是电耗高,噪音大,能量利用率低,金属消耗多,磨机运转慢,需配置大型减速机,一次性投机大。
立式磨与球磨机相比,能量利用率高单位产量电耗低,烘干能力大,产品细度调节方便,工艺流程简单,占地面积小,噪音低金属消耗少,检修方便等优点。
立式磨具有产量高、粉碎效率高和烘干能力强等优点。
近几年发展很快,特别成为新型干法水泥熟料生产线对原料粉磨的首选设备,球磨机系统已明显减少。
与传统的球磨机相比,立式磨粉碎比大,粉磨效率高,节能可达30%以上,尤其是对入料水分高达15%-25%的原料粉磨。
其工艺流程简化,降低生产成本的特点更为突出。
综合考虑各方面因素,立式磨属当代水泥工业原料粉磨系统的首选。
本次设计选定日本川崎公司研制的CK490立式磨。
本次设计所选用的方案要满足设计的生产能力,采用三风机系统,除尘设备要达到国家的要求标准。
第二章总述
2.1设计的原理、方法和方案选择
2.1.1设计原理
本设计的原理是根据新型干法水泥熟料生产线生料粉磨系统,对所给原料进行粉磨并进行收尘。
从而达到设计所要求的合格生料并且满足设计的生产要求。
2.1.2设计方法
通过所给的原燃料的化学成分,初步确定原燃料的配合比。
再对三个率值进行计算,使三个率值符合设计的要求。
进而根据设计的生产能力进行物料平衡计算,制定出物料平衡表。
根据物料平衡表进行设备选型计算,制定出主机能力平衡表。
根据现有的新型干法水泥生产线对生料粉磨系统进行布置说明。
2.1.3设计方案选择
根据国内外常用的生料粉磨设备,可有两种方案进行选择。
1.采用闭路系统,使用立式磨对生料进行粉磨。
2.采用闭路系统,使用球磨机对生料进行粉磨。
球磨机特点:
球磨机的优点是适应各种工艺条件下的连续生产,目前世界上最大的球磨机生产能力可达到360-1050t/h,能满足水泥工业现代化大型化的要求。
物料粉碎比可达到300以上,产品细度便于控制和调节,维护简单方便,安全运转率高,可实现无尘操作。
它存在的不足是电耗高,噪音大,能量利用率低,金属消耗多,磨机运转慢,需配置大型减速机,一次性投机大。
立式磨与球磨机相比,能量利用率高单位产量电耗低,烘干能力大,产品细度调节方便,工艺流程简单,占地面积小,噪音低金属消耗少,检修方便等优点。
立式磨具有产量高、粉碎效率高和烘干能力强等优点。
近几年发展很快,特别成为新型干法水泥熟料生产线对原料粉磨的首选设备,球磨机系统已明显减少。
与传统的球磨机相比,立式磨粉碎比大,粉磨效率高,节能可达30%以上,尤其是对入料水分高达15%-25%的原料粉磨。
其工艺流程简化,降低生产成本的特点更为突出。
综合考虑各方面因素,立式磨属当代水泥工业原料粉磨系统的首选。
本次设计选定日本川崎公司研制的CK490立式磨。
2.1.4本次设计的特点
本次设计的生料粉磨系统采用三风机系统,生料磨的生产能力高,具有很好的烘干能力。
整个工艺流程简单,除尘设备符合国家标准。
为了满足生产要求,整个生产线使用两台生料磨。
可以看成把12000t/d生产线分解为两条6000t/d的生产线,这两条线之间又相互联系,能够很好的稳定生产。
三风机系统能够充分利用废热对物料进行烘干,提高了能量利用率,节约了生产成本。
第三章原料配比计算
3.1原始数据及基本条件
3.1.1基本条件
1)采用窑外分解窑生产熟料;
2)要求熟料三个率值:
KH=0.89±0.01、SM=2.60±0.10、IM=1.60±0.10;
3)单位熟料热耗:
3100KJ/Kg;
4)生产损失:
生料按1%计算,其他按3%计算。
3.1.2原燃料化学成分
表3.1.2原料化学成分(%)
烧失量
SIO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
其他
合计
石灰石
41.27
3.45
1.15
0.48
52.39
0.65
0.61
100
砂岩
4.76
75.02
12.46
4.15
1.02
0.78
1.81
100
铁粉
0.35
16.02
2.30
69.51
5.65
2.54
3.63
100
煤灰
0.00
51.98
33.47
3.02
4.56
0.61
6.36
100
3.1.3进厂原燃料水分及粒度
表3.1.3进厂原燃料水分及粒度
物料名称
石灰石
砂岩
铁粉
原煤
水分(%)
1
7
14
8
粒度(mm)
≤600
≤40
≤10
≤100
3.1.4煤的工业分析
表3.1.4煤的工业分析
挥发分
固定碳
灰分
热值kj/kg
25.00
46.15
25.92
23001
3.2配料计算
3.2.1假定配合比
石灰石:
砂岩:
铁质原料=84.08:
14.34:
1.58
3.2.2计算白生料化学成分
表3.2.2白生料化学成分
名称
烧失量
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
其他
合计
配比
石灰石
34.699816
2.900760
0.966920
0.403584
44.049512
0.546520
0.512888
84.08
0.8408
砂岩
0.682584
10.757868
1.786764
0.59511
0.146268
0.111852
0.259554
14.34
0.1434
铁质
0.00553
0.253116
0.036340
1.098258
0.08927
0.040132
0.040132
1.58
0.0158
白生料
35.38793
13.911744
2.790024
2,0975198
44.28505
0.698504
0.829796
100
1
3.2.3计算灼烧基生料化学成分
灼烧基成分(%)=A/(100-L)×100
A—干基物料成分(%)
L—干基物料烧失量(%)
表3.2.3灼烧基化学成分
名称
SiO2
Al203
Fe2O3
CaO
MgO
其他
合计
成分
21.531184
4.318116
3.246328
68.539903
1.081074
1.284274
100
3.2.4计算熟料标准煤耗(Kg煤/Kg熟料)
熟料热耗:
3100kJ/kg;煤热值:
23001kJ/kg
P标准煤耗=熟料热耗/煤热值=0.13477kg煤/kg熟料
3.2.5计算煤灰掺入量
GA=P*A*S/100
式中,GA——熟料中煤灰的渗入量%
P——标准煤耗
A——煤的收到基灰分含量%
S——煤灰落入熟料中的百分含量s=100%
故GA=3.493419%
3.2.6计算熟料化学成分(%)
表3.2.6熟料化学成分(%)
成分
Sio2
Al2o3
Fe2o3
Cao
MgO
其他
合计
灼烧生料0.965066
20.855342
4.182575
3,144423
66.388504
1.047140
1.243962
96.5066
煤灰0.034934
1.631600
1.050589
0.094795
0,143133
0.019147
0.199634
3.4934
熟料1
22.486942
5.233164
3.239218
66.531637
1.066287
1.443596
100
3.2.7计算熟料率值
KH=(CaO-1.65Al2O3-0.35Fe2O3)/2.8SiO2=0.90
SM=SiO2/(Al2O3+Fe2O3)=2.65
IM=Al2O3/Fe2O3=1.61
经检验三个率值均符合要求。
第四章物料平衡计算
4.1计算熟料料耗
4.1.1理论料耗
理论料耗HL=(100-GA)/(100-生产损失)=1.5472(kg生料/kg熟料)
4.1.2实际料耗
实际料耗Hs=HL/(1-生产损失)=0.1562(kg生料/kg熟料)
4.2计算实物煤耗
4.2.1实物煤耗P1
P1=P/(1-煤生产损失)=0.138945Kg煤/Kg熟料
4.3计算干基实际消耗定额
4.3.1干石灰石实际消耗定额
干石灰石=Hs*x/(1-石灰石生产损失)=1.327311(kg干石灰石/kg熟料)
4.3.2干砂岩实际消耗定额
干砂岩=Hs*y/(1-砂岩生产损失)=0.226375(kg干粘土/kg熟料)
4.3.3干铁粉实际消耗定额
干铁粉=Hs*z/(1-铁粉生产损失)=0.024942(kg干铁粉/kg熟料)
4.4计算湿基实际消耗定额
4.4.1湿石灰石实际消耗定额
湿石灰石=干石灰石/(1-石灰石含水率)=1.340718(kg湿石灰石/kg熟料)
4.4.2湿砂岩实际消耗定额
湿砂岩=干砂岩/(1-砂岩含水率)=0.260201(kg湿砂岩/kg熟料)
4.4.3湿铁粉实际消耗定额
湿铁粉=干铁粉/(1-铁粉含水率)=0.025713(kg湿铁粉/kg熟料)
4.5计算湿物料配合比
4.5.1湿物料总量
湿物料总量=湿石灰石+湿砂岩+湿铁粉=1.626632
4.5.2湿物料配合比
表4.5.2湿物料配合比
物料名称
湿石灰石
湿砂岩
湿铁粉
配比(%)
82.42295
15.9963
1.58075
4.6物料平衡表
表4.6物料平衡表
物料
名称
天然
水份
湿基原料
配合比
生产
损失
消耗定额(t/t熟料)
物料平衡表
干基
湿基
干燥的
含天然水分的
t/h
t/d
t/年
t/h
t/d
t/年
石灰石
1%
82.42
3%
1.327311
1.340718
663.65
15927
4937569
670.36
16088
4987709
砂岩
7%
16.00
3%
0.22637
0.26201
113.18
2716
1657065
130.1
3122
967947
铁粉
14%
1.58
3%
0.024924
0.025713
12.47
299
92784
12.85
308
95652
生料
1%
1.562842
781.4
18754
5813772
原煤
8%
0.134777
0.146258
67.39
1617.32
501369
73.13
1755.09
540779
熟料
500.00
12000
372000
备注:
①窑系统年运转天数310天;
②理论料耗:
1.5472kg生料/kg熟料;
③实际热耗:
3100kJ/kg;
④原煤热值:
23001kJ/kg
第五章设备选型计算
5.1石灰石破碎系统
5.1.1破碎设备
石灰石是水泥生产中最重要的原料之一,开采的石灰石粒径较大,因此需要对石灰石进行破碎。
石灰石破碎系统必须满足水泥熟料的生产要求,这就要求对石灰石设备进行计算选型。
表5.1石灰石破碎机选型表
序号
项目
单位
计算公式及依据
计算结果
方案Ⅰ
方案Ⅱ
1
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- 日产 熟料 水泥厂 生料 粉磨系