第一章绪论
1.1 概述
水泥工厂设计是水泥工厂土建施工、投产后正常生产和未来发展的前提基础，最直接关系到水泥厂的投资成本和效益回报，具有至关重要的低位和意义。而水泥工厂设计的核心就是工艺设计，包括生产工艺流程的选择和工艺设备的选型及布置。
新型干法水泥生产经过多年的技术攻关和生产实践，在我国已经实现了5000T/D的国产化，并在投产后迅速达标。各设计院利用自己的核心技术优化烧成系统，能耗均能达到国际先进水平的。新型干法是以旋风预热器-分解炉-回转窑-篦冷机系统（既“筒-管-炉-窑-机”）为核心，使水泥生产过程具有高效、低耗、绿色环保和大型化、自动化的特征。同时有效降解利用生活垃圾、工业废渣和有毒有害废弃物，促使水泥工业实现清洁生产和可持续发展的战略目标。这在德国一些为发达国家已逐步显露。
我国水泥产量已经连续18年居世界各国首位，但产品质量不高、生产水平落后、污染严重的问题也十分突出，急需进行产业调整。新型干法水泥生产的水泥仅占水泥总量的55%，而发展国家都在90%以上。目前我国水泥生产企业有一定规模的近5000多家，国内十大水泥集团水泥产量仅达到全国总产量的23%，而世界十大水泥集团的产量占世界水泥总产量的1/3以上。另外我国的水泥散装率也非常低，2007年仅达到了40%，而世界发达国家水泥在上世纪60年代末就完成了从袋装到散装的改革，实现了水泥散装，散装率达到并保持在90%以上。因此，我国水泥工业的发展任重而道远。
经过5212汶川大地震和国家大力发展西部的政策性引导，四川水泥出现了前所未有的火爆，国内水泥巨头纷纷在四川投产新生产线，随着大量中小立窑的淘汰，四川水泥资源配置正逐渐优化，步入良好的发展轨道。放到全国，中国水泥正发生着翻天覆地的变化。在2009年中国国际水泥峰会上中国水泥协会会长雷前治透露，有关部门正在酝酿制定水泥工业发展规划，推动产业联合重组将是主要内容之一。所以，中国水泥的前景值得期待。
1.2 本设计简介
本设计是5000t/d水泥熟料预分解窑烧成窑尾工艺设计，采用目前国内外水泥行业相对比较先进的技术和设备，特别结合我国原燃料条件，在设备选型上尽量考虑国产，最大限度的降低基建投资和能耗，同时又最大限度的提高产量和质量，做到技术经济指标先进、合理，生产过程绿色环保。
本设计采用4组分（石灰石、铝矾土、砂岩、硫酸渣）配料生产，因交通便利，离峨眉山市约12KM，铝矾土、砂岩、硫酸渣来源丰富、运距短，因此采用火车和汽车结合的运输方式。页岩配料仓底下设Centrex筒仓卸料器，以便湿物料的顺利排出。
本设计中石灰石的预均化采用圆形预均化堆场，相对矩形预均化堆场具有占地面积少、基建投资省、操作维护方便且均化效果相差不大等优势。其规模为φ110 m。石灰石矿山矿化学成分稳定，品质优良，均匀性好，全矿CaCO3 标准偏差只有3个台段超过3.0%，最大为3.5%，平均为2.25%。配料用石灰石存储圆库规格为1-φ8×18m，有效储量为1360t，实际存储时间为5.1h，能满足生产的正常进行。
原煤在预均化方式选择时亦采用圆形预均化堆场，原煤成分波动对外购煤而言质量很难预先控制，同时考虑到可能存在多点供煤，设置预均化堆场非常有必要。其规格为φ90m，有效储量为6207t。回转悬臂堆料机生产能力150t/h，桥式刮板取料机取料能力为60t/h。预均化堆场外设置一堆棚，作为原煤进厂的临时堆放地，也起缓冲作用。
生料磨采用TRM53.4的立磨一台，生产能力430 t/h，设有物料外循环系统。该生料磨2008年9月1日在辽宁富山水泥5000t/d生产线上投产运行，台时产量稳定在430 t/h，无论是产、质量均能满足5000t/d生产线的生产要求。
生料均化库采用IBAU库，规格为φ22.5352m，存储量为18000t。IBAU库均化效果好、电耗低、操作维护简便。库内分8个卸料区，生料按照一定的顺序分别由各个卸料区卸出进入均化小仓(兼窑喂料仓)，均化作用主要由库内重力切割和均化小仓的搅拌来实现。且考虑到只有一台配套生料磨，为保证生产持续稳定，储量选择较一般生料均化库稍偏大。均化库底部采用固体流量计DLM6.5，控制进入入窑提升机生料量。
窑尾喂料采用国外进口的提升机，单段提升100m，布置紧凑，设备运转可靠，入窑生料采用申克皮带秤计量，计量准确可靠。
烧成系统采用带TDF炉的五级双系列旋风预热器。TDF炉完全能适应本设计所烧原煤（挥发份为25.30%），如果以后燃用较低品味的原煤，可以通过加长分解炉出口与C5级旋风筒的连接管道来保证煤的完全燃烧。窑尾预热器采用4-2-2-2-2组合，预热器规格：C1：4-φ4.7m，C2：2-φ6.5m，C3、C4：2-φ6.7m，C5：2-φ6.8m。TDF分解炉规格为φ7.4327m，回转窑为φ4.8372m，斜度为3.54%，正常运转转速为3.5r/min。窑头选用PYROJET多通道燃烧器和LBT36356NC-Ⅲ型空气梁推动篦式冷却机，保证窑头煤燃烧形式的最优化和熟料的冷却，降低能耗。窑炉燃料比为40%与60%。窑尾废气处理采用低压长袋脉冲收尘器，降低粉尘排放和保护环境。
熟料储库采用单帐篷库，规格：φ60340.6m，有效储量为12520t。单库工艺布置更简洁，便于维护。同时设有一2000t的黄料库，规格为φ8313m。在熟料库与水泥制成车间之间设有一规格为353200m的矩形熟料堆场，储存过剩的熟料，以保证生产的连续进行，同时也可以直接销售熟料。
煤磨系统采用现今比较成熟的立磨系统：立式磨+袋收尘。根据本设计选用HRM2200立磨，处理量45t/h，通过风量为120000m3/h，入磨粒度≤50mm，出磨粒度为200目筛余<20%，入磨水分<10%，袋收尘器为FGM96-2310(M)，处理风量为110000 m3/h。原煤经稳料仓下的全密闭定量给料机给立磨供料，热风从窑头篦冷机抽风。该方案较前者节省了投资设备，减少了建筑占地面积，并且操作简单稳定，充分利用了余热。此设备搭配方案在都江堰拉法基水泥厂从投产效果看，振动极小，运转平稳可靠。设有煤粉仓2个，1个放置于煤磨车间为分解炉供煤，一个放置于窑头车间为回转窑供煤。窑头和分解炉喂煤采用申克科里奥力秤计量。
本设计原料矿渣和石膏含水量分别为8%和4%，因此选用φ2.4318m的回转烘干机两台用以烘干原料，处理量为24.4t/h，初水分≤10%，终水分≤1%。烘干热耗5780kg/kg水
采用8座水泥圆库存储水泥，规格为φ15330m的平底库，有效容积4720m3，4个卸料口，单库储量7786t。围绕水泥库两边分别为散装车间和袋装车间，袋装车间采用4条BX-8WY型八咀回转包装机包装水泥，台时产量为80~100t/h,完全能满足生产的要求，并设有电子校正称、破包机及破包清理等装置，具有称量精度高（袋误差为±0.1kg）、密封性能好、扬尘小、自动化程度高及操作简便等优点。
全厂布置复合当前主要采用的集散控制布置，在窑中旁修建生产控制楼，包括中央控制室、化验室、物检室、分析室。中控采用施耐德的Quantum和Momentum PLC控制系统控制，行政办公楼布置在进厂主大门旁，离生产区较远，风向玫瑰图的上风区，工作环境较好。
设半露天布置总降压站1座，分别向厂区和矿山供电。
设置给水处理系统满足生产生活需要。生活、消防给水管网和生产给水管网皆设计为环状管网。设置污水处理场对生活污水、生产废水进行处理。办公楼、生产楼采用中央空调机组调节空气流量和温度；电气室、变电所、总降压站等处采用柜式空调机调节空气流量和温度。
设计全厂收尘器均为袋收尘器。最大限度地保护当地的自然环境，对环境的污染降到最小。
设计是工厂建设的灵魂，工艺设计是工厂设计的主要环节，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，选取各项工艺参数及定额指标。本次设计根据现代新型干法的发展趋势，结合国内同类型的新型干法水泥生产线
的设计，采用了目前比较先进的生产工艺和技术装备，进行技术经济综合分析，切合实际，经济合理，选择最合适的熟料烧成车间工艺布置流程。设计力求做到“清洁生产”，并且节约能源、提高生产效率、产品质量和劳动生产率，使水泥生产向集约化、高质量的现代化工业方向发展。第二章原料与燃料
2.1 原料的质量要求
2.1.1 水泥原料（普通硅酸盐水泥）
原料的成分和性能直接影响配料、粉磨、煅烧和熟料的质量，最终也影响水泥的质量。水泥的原料应满足以下工艺要求：
1）化学成分必须满足配料的要求，以能制得成分合适的熟料，否则会使配料困难，甚至无法配料。
2）有害杂质的含量应尽量少，以利于工艺操作和水泥的质量。
3）应有良好的工艺性能，如易磨性、易烧性、热稳定性、易混合性等。
1、石灰质原料
凡以碳酸钙为主要成分的原料都叫石灰质原料，是水泥生产中用量最大的一种原料，一般生产1吨熟料约需1.2~1.3吨石灰质干原料。
本设计采用的石灰石各项指标都达到了一级品（CaO>48%, MgO<2.5%）的要求，所以该石灰石是生产水泥的优质原料，据了解该矿山储量丰富，据初步勘测其储存量能服务5000t/d熟料生产线30年以上，成分稳定性好，距建厂位置有4公里，采用自建长皮带运输，方便且供料稳定，是生产水泥的最佳选择。
2、辅助校正原料
传统的水泥生产的辅助原料主要是粘土质原料，校正原料是铁粉和砂岩。粘土质原料是含碱和碱土的铝硅酸盐，主要化学成分是SiO2，其次Al2O3，还有Fe2O3，一般生产1吨熟料用0.3~0.4吨粘土质原料。但是粘土资源越来越紧缺，如果用来生产水泥则会提高水泥成本同时还造成较大的浪费，所以决定不使用粘土，而改用铝矾土和砂岩来代替。铁粉则选用硫酸渣。铝矾土距厂约65km，可满足本厂30年以上的生产需要。砂岩距厂15km，其中SiO2含量在80%以上，且有害成分低，化学成分稳定。
2.1.2 混合材及石膏
1、混合材
本设计采用的粒化高炉矿渣活性较高，同时掺加适量石灰石，在保证水泥质量的条件下尽量降低成本。石灰石的掺入还可以增加早期强度，从而提高水泥质量。
2、石膏
石膏来源丰富，天然水分为4%。其化学成分分析如下表：
2.2 燃料的质量要求
2.2.1 原煤
我国水泥工业一般使用煤做为燃料，回转窑水泥厂一般使用烟煤，燃料品质既影响煅烧过程又影响熟料质量，发热量高的优质燃料，其火焰温度高，熟料KH值可高些，若燃料质量差，除了火焰温度低外，还会因煤灰的沉落不均匀，降低熟料质量。
对回转窑来说，采用的煤的发热量高，挥发分低，则因挥发分低，火焰黑火头长，燃烧部分短，热力集中，熟料易结大块，游离氧化钙增加，耐火砖寿命缩短。
1、水泥工业用燃料的质量分析
1)热值: 对燃煤的热值希望越高越好，可有效地提高发热能力和煅烧温度.热值较低的煤使煅烧熟料的单位热耗增加，同时窑的单位产量降低。因此对于预分解窑一般要求煤的低位发热量大于21000kJ/kg煤。本设计用煤热质为24368kJ/kg煤。
2)挥发分：煤的固定碳和挥发分是可燃成分, 挥发分低的煤不易着火，窑内会出现较长的黑火头，高温带比较集中。综合考虑燃料成本和技术条件，本设计中的使用的是无烟煤，其挥发分较低，为9.24%。
3)灰分:煤的灰分是水泥工业用煤的主要指标之一。如果灰分过高将导致煤的着火点后移，辐射传热效率下降;导致熟料颗粒的成分不均匀，从而影响窑热工制度的稳定和窑熟料产、质量的提高。在新型干法中，煤灰分过高，热值过低，不仅会降低预分解窑生产效率，同时造成燃料不完全燃烧，预分解系统黏结堵塞，降低熟料质量。一般要小于25%-30%，本设计中所用煤品质较差，灰分为20.01%。
4)水分:水分是影响煤粉制备和燃烧的不利因素之一。对于燃烧，水分越高，煤粉滞后起燃越严重，相应的热耗增大。对于粉磨，则由于流动性变差，使其运输、喂料不畅，粉磨困难，相应的煤磨的产量降低和电耗会增加。生产中对煤粉的水分应控制在1%-1.5%。
5)煤粉的细度:煤粉的细度直接影响火焰的长度及形状。国内生产、设计采用的煤粉细度，通常80μm筛余为8-10%，煤粉越细比表面积越大，与空气中氧气接触的机会越多，燃烧速度快，燃烧越完全，单位时间放出的热量也多，可以提高窑内火焰的温度；煤粉太粗时，黑火头长，难着火，燃烧速度慢，火力不集中，烧成温度低，太粗时也会造成煤灰的不均匀掺入。这些因素都会使熟料质量降低，窑内热工制度不稳定，操作困难。特别是当煤粉太细时，其自燃的几率也增大。本设计采用原煤工业分析如下：
烟煤煤质较好，挥发份高，着火点低，特别适合水泥生产，亦便于生产控制，且原煤供应量大。但考虑到能源的最大化利用，所以本设计仍考虑烟煤和无烟煤的搭配混合使用，既利用了无烟煤，又降低原煤成本，符合科学发展观的可持续发展战略。
2.2.2 熟料热耗的选择
随着新型干法在我国的迅速发展和普及，5000t/d级别生产线无论是设备还是生产工艺控制都已经接近国际先进水平，预分解窑的熟料烧成热耗已经达到700~72034.18kJ/kg熟料，故本设计选取70834.18kJ/kg。
本设计所采用原燃料的天然水分如下：
表3 原料的天然水分（%）
3.1 配料计算 3.1.1 原料选择
表3-1 原料化学成分（%）
熟料热耗：70834.18 kJ/kg 3.1.2 水泥配料方案
目标率值参考冀东和拉法基，强化预分解系统实现“三高”。取KH=0.92, SM=2.6±0.1， IM=1.6±0.1
1、煤灰掺入量：
A A G 100y y
q s Q =?=296028.8010024368100???=3.498% q ----熟料热耗，KJ/Kg-cl ；
A y --燃料空气干燥基（有的用收到基A ar ）的灰分，%；
s ----煤灰沉落率，带电收尘的取100%，%；
y Q --燃料空气干燥基（或收到基）低位热值。KJ/Kg 煤。
2、配比计算
采用尝试误差法计算配比，计算在Excel 表格中进行，由目标率值检验和调整配合比，灼烧生料计算结果如下表所示：
表3-3 灼烧生料成分计算值
灼烧基生料=
100
100-L s
3干生料中各氧化物含量 =100100-35.8703干生料中各氧化物含量
熟料由灼烧生料和煤灰组成=灼烧基生料中各氧化物含量3（100-煤灰掺入量G A ）+煤灰中各氧化物含量3G A
石灰饱和系数： KH=
23232
CaO-1.65Al O -0.35Al O 2.8SiO =67.052-1.65-0.352.8?5.187?3.235
?22.332=0.918≈0.92
硅率： SM=
2
2323SiO Fe O +Al O =22.3323.235+5.187
=2.652
铝率： IM=
2323
Al O Fe O =5.187
3.235=1.603 计算结果饱和系数稍偏低，硅率稍偏高，铝率接近目标值。如果继续增加石灰石比例和减少砂岩，
则会导致石灰饱和系数较大的增加，所以该配比计算所得率值与目标率值已经非常接近，而且MgO 和SO 3也在控制范围内。确定原料配比为：
3、干原料转化成湿原料的量：湿原料=干原料3
100-M
（M 为各湿原料操作水分） 3.1.3 白生料和原煤的理论消耗量 1、白生料理论消耗量=
3587
.0103498
.0111--=--白L G A =1.5048 kg/kg-cl=150.48 kg 白生料/100kg-cl
2、原煤理论消耗量=24368
2960
,1=
=ad net Q p 熟料热耗=0.1215 kg/kg=12.15 kg 原煤/100kg-cl 3.2 物料平衡
生产数据假定如下： 全厂生产损失P S =2% 石膏掺入量d 1=d 2=5%
混合材掺量分别为e 1=4%,e 2=13%
3.2.1 烧成车间和水泥制成车间生产能力
设计熟料产量：5000t/d ，时产为208.3t/h ，标定熟料产量 5500t/d ，时产为229.2t/h （参考《新型干法水泥技术原理与应用》P293）。 则窑的台数：n=
,1
8760y h Q Q η =
160000
87600.85229.2
?? =0.94≈1台
η----窑运转率，%，取85%；
Q h,1 ----标定熟料台时产量，t/h Q y -----要求的熟料年产量，t/y
熟料小时产量： Q h =n Q h,1=1×229.2=229.2 t/h 熟料日产量： Q d =24 Q h =229.2×24=5500 t/d 熟料周产量： Q w =168 Q h =168×229.2=38506 t/w 式中：Q h ---- 窑的台时产量 （t/h ） Q d ---- 窑的日产量（t/d ）
Q w ---- 窑的周产量 （t/w ）
本设计要求生产P.C32.5 和 P.O 42.5两种水泥，根据国家标准可以采用同种熟料和不同混合材制成。因此，先分别计算两种生产水泥的量，再求和成总的水泥产量。两种水泥需熟料比例取为100：129.2。
两种水泥小时产量分别如下： G h1=
,111100P 100
100229.2s h Q d e -??
--=100210010054-?--=107.69 t/h G h2=
,122100P 129.2
100229.2s h Q d e -??
--=1002129.2100513
-?--=154.41 t/h 水泥小时产量：G h = G h1+ G h2 =107.69+154.41=262.1 t/h 水泥日产量：G d =24 G h =6290.4 t/d 水泥周产量：G w =168 G h =44032.8 t/w 3.2.2 原燃料消耗定额
1、考虑煤灰掺入时干生料消耗定额：k S =
A 1-G 100
1-L 100P s s
?
-=1.535 Kg/Kg-cl
四种干原料消耗定额：
K 石灰石 =1.53530.832=1.277 Kg/Kg-cl K 铝矾土 =1.53530.040=0.061 Kg/Kg-cl K 砂岩 =1.53530.113=0.173 Kg/Kg-cl K 硫酸渣 =1.53530.018=0.028 Kg/Kg-cl 转换成湿物料的量：湿原料=干原料3
100
100-M
，计算结果如下表：
1k d =
111100(100)(100P )s d d e --?-=1005
(10054)(1002)
?--?-=0.056 Kg/Kg-cl
2k d =
222100(100)(100P )s d d e --?-=1005
(100513)(1002)
?--?-=0.062 Kg/Kg-cl
总消耗定额：k d =（1001k d +129.22k d ）/229.2=0.059 Kg/Kg-cl 转化成湿含量：
1k sd =1k d 3
100
100M -=0.058 Kg/Kg-cl
2k sd =2k d 3
100
100M
-=0.065 Kg/Kg-cl 3、干混合材（矿渣）消耗定额：
k e =
100(100)(100P )
s e
d e --?-
表3-8 混合材消耗定额
总的消耗定额：k e =（1001k e +129.22k e ）/229.2=0.111 Kg/Kg-cl 4、烧成用干煤消耗定额： K r1=
.100(100p)
net ad q
Q -=100296024368(1002)??-=0.124 Kg/Kg-cl 烘干用煤消耗定额: K r2=
M Q 湿烧
3122100w w w https://www.doczj.com/doc/637985769.html, ad q Q 烘3100
100p -
=
6090
35000
3
81
1001
-
-
3
5780
24368
3
100
1002
-
=0.0030 kg/kg 熟料
式中：K r1——烧成用干煤消耗定额，kg/kg 熟料；
K r2——烘干用干煤消耗定额，kg/kg 熟料；
p——煤的生产损失%，一般取3%。（见《水泥厂工艺设计概论》P41）
Q net.ad——煤的低位热值，kJ/kg 熟料；
w1、w2——分别表示该物料烘干前、后的水分，%，分别为：8%、1%。
q——熟料烧成热耗，kJ/kg 熟料；
M湿——须烘干的湿物料量，t/周；6090。
Q烧——烧成系统生产能力，t/周；35000。
q烘——蒸发1kg水分的热耗量，kJ/kg水分，5780，参考《新型干法水泥厂工艺设计手册》P113烘干机的热工参数。(回转烘干机φ2.4318)
含水湿煤（原煤）消耗定额：
烧成用：K湿r1 = K r1 3
100
100M
-
=0.1243
100
1008
-
=0.135 Kg/Kg-cl
烘干用：K湿r2 = K r2 3
100
100M
-
=0.0033
100
1008
-
=0.0033 Kg/Kg-cl
总煤耗：K湿= K湿r1+ K湿r2 =0.1383 Kg/Kg-cl
由以上计算数据得，水泥各组成原料的比列如下：
表3-10 水泥配料表（%）
粘土成分的存在将严重增加水泥的标准稠度需水量，对水泥水化以及后期性能有较大影响，必须加以严格控制。
注：1、燃煤量按无烟煤与烟煤搭配计算，搭配比例为：无烟煤：烟煤=30%：70%；窑头煤：窑尾煤=40%：60%
2、水泥品种设为P.C32.5和P.O42.5两种品种；袋装水泥：散装水泥=70%：30%。
3.3 全厂主机平衡与选型
3.3.1 车间工作制度的确定
理搭配各车间的生产能力，保证生产系统连续稳定生产，实现窑年利用率在85%以上。 3.3.2 主机选型
1、单段石灰石破碎机： 要求小时产量G h =
w G H =44687.84972
=620.7（t/h ） G w -----要求主机周处理物料量，t/w;
H-------主机每周运转时间，h
选择型号为TKLPC2022.F 型的单段锤式破碎机一台。参数如下： 台时产量为：700 t/h 。进料块度＜1100mm,出料粒度＜75mm 占90%。
同时配备重型板式喂料机，2300310000mm ，喂料能力700~900t/h ，其主电机功率55kw 。 实际运转小时数为：H 0=H nG G nl
H
?=
7270017.620??=63.84（h ） 2、生料磨（立磨）： 要求小时产量：G h =
H G w =157
062
.55851=355.74 (t/h) 选择型号为TRM53.4的立磨一台。参数如下：
生产能力：430 t/h ，磨盘直径：5300mm ，磨辊直径：2450mm ，磨盘转速：25.4r/min 入磨粒度：<80mm ，成品细度：0.08mm 筛余<12%，出磨水分：<0.5% 主电机功率：4000KW ，选粉机电机功率：200KW
配套外循环提升机：NSE200，输送能力：250t/h ，电机功率：37KW 实际运行小时数：H 0=
H nG G nl
h
?=
157430174.355??=129.89 (h) 3、回转窑：
就5000t/d 的国产回转窑已经在许多条线上投入运行，且运行情况良好。在此参考池州海螺，选取φ4.8372m 窑。采用三挡支承，斜度3.5％，砖厚0.25m ，正常运行转速3.5r/min 。主电机功率630kW ，直流调速。 实际运行小时数：H 0=
H nG G nl
h ?= H 0=
1682.2293
.208?=152.68 h 4、煤磨（立磨）：
煤磨系统选用立磨，相对与以前常用的钢球磨除了立磨所具有的所有优点，还便于控制磨内风温，从窑头篦冷机抽取的热风在管道中部设有电动百叶阀，调节开度以调节冷风的进入量，进而控制入磨热风的风温。煤磨+脉冲喷吹袋式收尘器的方案，原煤经全密闭计量给煤机喂入辊式磨烘干粉磨，热源取自窑头篦式冷却机余风。该方案较前者节省了投资设备，减少了建筑占地面积，并且操作简单稳定，充分利用了余热。此设备搭配方案在都江堰拉法基水泥厂从投产效果看，振动极小，运转平稳可靠。
要求小时产量：G h =
H G w =168
4829.2272=28.75 t/h 参考山东东华水泥有限公司生产线选取HRM2200立磨一台。参数如下：
煤粉产量：45t/h ，功率：500KW ，风量：120000 m 3/h ，入磨风温：≤350℃
入磨粒度：≤50mm ，出磨粒度：200目筛余<20%，入磨水分≤10%，出磨水分：≤1%。 袋收尘器：FGM96-2310(M)，处理风量：110000 m 3/h 实际运行小时数：H 0=
H nG G nl
h ?=
1684575
.28?=107.33 h 5、水泥磨：
水泥磨系统采用目前较先进的滚压机预粉磨系统，由滚压机、V 形选粉机、球磨机、O-sepa 高效选粉机和袋收尘组成。参考峨胜一线，水泥粉磨采用2套带O-Sepa N-2000选粉机的闭路球磨机粉磨系统，简单实用、运转率高，调节水泥细度方便，能同时生产不同品种水泥。 要求小时产量：G h =
H G w =157
44032.8=280.46 t/h 滚压机预粉磨系统，球磨机型号为：ф4.2×13m ，产量：155t/h ，出磨水泥细度为320-340m 2/kg ，
电机功率：3550kw ，其传动采用了中心传动系统，具有传递功率大、投资省、占地面积小等优点。辊压机型号为：HFCG160-120（磨辊长和辊宽分别为1600mm 和1200mm ），电机功率为：900kw ，物料通过量：450~550t/h 。O-Sepa N-2000型选粉机一、二、三次风全为环境冷空气，大大改进水泥质量、提高粉磨系统产量。台时产量可达150t/h ，功率2500kW/台。磨出水泥细度比表面积达350m 2/kg 。
实际运行小时数：H 0=
H nG G nl
h ?=
157155246
.280??=142.04 h 6、回转烘干机：
主要烘干混合材（矿渣），初水分为8%，要求终水分为≤1%。 要求小时产量：G h =
H G w =157
7873.74
=50.15 t/h 选ф2.4×18m 的回转烘干机2台，产量：24.4 t/h ，初水分：≤10%，终水分：≤1%，热耗：5780KJ/Kg
水。
实际运行小时数：H 0=
H nG G nl
h ?=
1579.26215
.50??=146.35 h 7、包装机：
袋装与散装比例为70%：30%，袋装包装机每周处理量G w =44032.8×0.7=30822.96t/w 要求小时产量：G h =
H G w =84
30822.96=366.94 t/h 选用4条BX-8WY 型八咀回转包装机包装水泥，台时产量为80~100t/h 。并设有电子校正称、破
包机及破包清理等装置，具有称量精度高（袋误差为±0.1kg ）、密封性能好、扬尘小、自动化程度高及操作简便等优点。 实际运行小时数：H 0=
H nG G nl
h ?=
84100394
.366??=77.06 h
以上计算得实际运转小时数小于要求工作小时数，即能保证水泥厂的正常运转，并留有一定量的生产富余。
第四章储库计算
水泥生产最重要的就是保证个车间连续稳定生产，任何一个环节出现问题都将影响整个水泥生产，并且一旦由于某个环节出现问题导致停窑，再次启动回转窑将是一个非常复杂的工序，一般水泥厂都尽量避免出现停窑事故。但对一个庞大的水泥生产系统，某个环节出现故障是很正常的，在实际生产中也经常会出现。所以，为了保证水泥生产的连续稳定，有必要在不同工序间设置一个缓冲区，及适量的存储量。水泥厂必须设置各种原料、燃料、半成品和成品的储存设施（包括各种堆场，堆棚、储库、料仓以及成品库等）。各种储库的容量应满足不同物料存储期的要求，储存量一般以储存期来确定和表示。
4.1 各种物料存储期
物料的储存期是工艺设计中的一个重要的参数，合理确定这个参数，具有较大的技术经济意义。物料的储存期不应该定得过短，否则对生产不利，甚至影响整个生产;但也不应该过长，以免增加基建投资和生产成本。因此要综合考虑各种条件和因素，合理的确定各种物料的储存期。下表是本设计所设定的各物料的储存期。
本设计确定各物料的储存期如下：（《新型干法水泥厂工艺计算手册》P312）
表4-1 各种物料存储期
4.2 存储设施的计算
各物料休止角及密度参考《水泥厂工艺设计概论》P289，如下：
4.2.1 石灰石、原煤、联合预均化堆场
1、石灰石预均化堆场
考虑到厂地面积和矿山石灰石的开采品质和堆料机、取料机选型，以及考察国内同类大型水泥厂情况，石灰石采用圆形预均化堆场，采用Peha-Chevcon 系统，自动化控制，具有较高的均化效果和堆场利用率。
石灰石存储期参考《水泥生产工艺计算手册》P290， 取预均化存储3天，圆库存储5天.。 要求存储量：G 石灰石 =K 3T 3G d =1.13336478.9632=21380.57856 t
K----堆场系数，K=1.0~1.2，取K=1.1；
T----物料存储期，天 G d ---物料日消耗量，t/天
取堆场的料堆的长宽比为C=B
L
=4.5
料堆的堆量为：G 石灰石=γ2V=γB 2tg α(0.25L
-0.1191B)=0.8421B 3 解得B=29.4 m, L =132.3 m
料堆的高为H=2αtg B ?=2
304.29o
tg ?=8.5 m
料堆中心半径为由L =1.2πr,得r=35.1 m 轨道半径R=r+0.5B=35.1+0.5×29.4=49.8 m
式中 B 、L 、H ——分别表示料堆的宽、中心弧长、高，m r 、R ——分别表示料堆中心半径和堆场轨道半径
一般轨道外面留有3m 左右的过道，方便工作人员通过。参考湖南韶峰5000t/d 熟料线圆形预均化
堆场，在实际运行中能很好的满足5000t/d 的生产需求，同时主机年利用率较高。所以确定石灰石预均化堆场的规格为：ф110 m 。 2、原煤预均化堆场
传统的煤堆场一般都是矩形设计，而本设计选用圆形预均化堆场，主要基于圆形预均化堆场相对于矩形预均化堆场的优点： 1）、占地面积小，在相同容积条件下比矩形堆场少占地30-40%。 2）、在相同容积条件下，设备购置费较少，约为矩形的75%，总投资可减少30-40%，带屋顶的堆场总投资约为矩形堆场的60-70%，并且经营费用比矩形堆场可省些。 3）、圆形堆场采用中心出料，出料皮带长度不改变，因此物料流是连续稳定的，从而在堆场和生料磨之间采用反馈控制比较容易。 4）、随着新型圆形均化堆场的应用，均化效果也有了大幅度的提高。 5）、设备操作、维护简单方便。并且维护费用也较低。
要求存储量：G 原煤 = K 3T 3G d =1.1383689.8896=6071.02848 t
K----堆场系数，K=1.0~1.2，取K=1.1；
T----物料存储期，天 G d ---物料日消耗量，t/天
取堆场的料堆的长宽比为C=B
L
=4.5
料堆的堆量为：G 原煤=γ2V=γB 2
tg α(0.25L
-0.1191B)=0.4613B 3
解得B=23.6 m, L =106.2 m
料堆的高为H=2αtg B ?=2
276.23o
tg ?=6.0 m
料堆中心半径为由L =1.2πr,得r=28.2 m 轨道半径R=r+0.5B=28.2+0.5×23.6=40 m
留有3m 宽过道，因此确定设计原煤预均化堆场规格为φ90m
3、联合预均化堆场
其他辅助原料(铝矾土、砂岩、硫酸渣)和混合材（矿渣）、石膏采用矩形预均化堆场，因为这些原料相对用量较少，且均为外购原料，成分波动难以控制，并同时考虑以后可能从多点购进原料，所以为保证生料成分的稳定和生产的持续稳定，必须配套具有较大均化效果的预均化堆场，这一点矩形预均化堆场相对圆形预均化堆场具有独特的优势。 1）、铝矾土堆场
铝矾土要求存储量：G 铝矾土 = K 3T 3G d =1.1373309.9504=2386.61808 t
K----堆场系数，K=1.0~1.2，取K=1.1；
T----物料存储期，天 G d ---物料日消耗量，t/天
参考峨胜水泥以及前面计算结果的厂区布置，取堆场宽度为B=35M 。 堆场的高度：H=
αtg B 2=o tg 252
35
?=8.2m α----物料的休止角，°
铝矾土堆场长度：L=
2
.8352618
.23862BH 2G ???=
γ铝矾土=8.3m γ----物料的密度，kg/m 3 2）、砂岩堆场
砂岩要求存储量：G 砂岩 = K 3T 3G d =1.13531019.8368=5609.1024 t
K----堆场系数，K=1.0~1.2，取K=1.1；
T----物料存储期，天 G d ---物料日消耗量，t/天 堆场的高度H=
αtg B 2=o tg 362
35
?=12.7m 砂岩堆场长度：L=
7
.123565.21024
.56092BH
2G ???=
γ砂岩
=9.5 m
3）、硫酸渣堆场
硫酸渣要求存储量：G 硫酸渣 = K 3T 3G d =1.13203169.9728=3739.4016 t
K----堆场系数，K=1.0~1.2，取K=1.1；
T----物料存储期，天 G d ---物料日消耗量，t/天 堆场的高度：H=
αtg B 2=o tg 352
35
?=12.3m 硫酸渣堆场长度：L=
3
.12355.140161
.37392BH
2G ???=
γ硫酸渣
=11.6 m
4）、混合材（矿渣）堆场
矿渣要求存储量：G 混合材 = K 3T 3G d =1.131531124.82=18559.53 t
K----堆场系数，K=1.0~1.2，取K=1.1；
T----物料存储期，天 G d ---物料日消耗量，t/天
堆场的高度：H=
αtg B 2=o tg 352
35
?=12.3m 矿渣堆场长度：L=
3
.12358.053
.185592BH
2G ???=
γ混合材
=107.8m
5）、石膏堆场
石膏要求存储量：G 石膏 = K 3T 3G d =1.13303614.9016=20291.7528 t
K----堆场系数，K=1.0~1.2，取K=1.1；
T----物料存储期，天 G d ---物料日消耗量，t/天
堆场的高度：H=
αtg B 2=o tg 452
35
?=17.5m 石膏堆场长度：L=
5
.17353.120291.7528
2BH
2G ???=
γ石膏
=51m
由以上计算结果，得联合预均化堆场的总长度L 总 ，一般联合预均化堆场在理论计算结果上留有10m 左右的富余，以保证设备操作的安全以及挡雨等。 L 总 =8.3m+9.5m+11.6m+107.8m+51m=188.2m
考虑堆、取料机的轨道和过道宽度，确定预均化堆场的宽度为43m ，因此，联合预均化堆场的规格为：433188 m.
4.4.2 各物料储库计算
石灰石库、硫酸渣库、砂岩库、硫酸渣库、石膏库和混合材库设置用来储存进行配料，同时还起一定的均化作用，在满足工艺生产顺畅的情况下考虑基建，初步确定以上物料的储存时间为5小时。
1、石灰石圆库
配料站中石灰石库与其他原料分开，单独设为圆形储库。
石灰石圆库存储容积：V 石灰石 = G 石灰石 /γ石灰石 =6478.96323531.1/1.45=24575.38 t V=V 1+V 2 =
122
4
212
H D tg D D π
απ
+，V γ≥G 石灰石 式中：V 1 、V 2----分别为圆库圆柱体和锥体部分体积m3 D 、H 1------分别为圆库有效内径和直筒部分有效高度，m
γ-----该物料的堆积密度，t/m3 α-----该物料的休止角，度。
Q-----该物料的储存量，t
参照国内水泥厂，高径比一般取为2，直径D 取8m 。
V=
122843028812H tg o ??+???π
π
V γ≥269.956835 m 3
求得：H 1≥17.76 ,H 1取18m
则配料站石灰石圆库规格为ф8318m ，采用常规混凝土结构。 2、生料均化库
生料要求存储量：G 生料 =237673.772=15347.544 t
参考天瑞汝州水泥，选用IBAU 型均会库，规格为φ22.5352m ，有效存储量18000t 。该库集生料储存、均化和喂料于一体，具有均化效果好、电耗低、系统简单、操作管理方便等优点。库内分8个卸料区，生料按照一定的顺序分别由各个卸料区卸出进入均化小仓(兼窑喂料仓)，均化作用主要由库内重力切割和均化小仓的搅拌来实现。
生料入窑计量采用冲板流量计，由气动流量调节阀(由德国的CP 公司供货)调节人窑流量。
考虑到生料磨只有一台，如果出现卡料或磨辊故障需要停磨检修，相对较大的生料均化库还能供应生料保证生产连续稳定，所以在选择生料均会库时，相对于国内一些同生产能力的水泥厂适当加大了其规格， 实际存储期：d
Q G d 单=
=
772
.767318000
=2.3天
3、熟料库
熟料要求存储量：G 熟料 =235000=10000 t
参考峨胜水泥，采用一个φ60340.6m 熟料帐篷库即能满足生产需求。
另再在熟料库旁设一个2000t 的黄料库，参考环球2500t/d 水泥生产线，直径D 取8m 。 则黄料库的高度：H=
14
.3845.14
20002???=27.5m
V=
212π2D D tgα+24
πD H 1，Vγ≥M =
28812π2o tg 33tg33O +284πH=γ
熟料G 式中：V1----圆库圆柱体部分体积m3
V2----圆库圆锥体部分体积m3 Γ------该物料的堆积密度，t/m3 Α-----该物料的休止角，度。 M------该物料的储存量，t
D 、H1------分别为圆库有效内径和直筒部分有效高度，m
解得H=12.9 m 化整取13m 。
则黄料库规格为：φ8313m 。 4、熟料堆场
在水泥销售淡季，储存过剩的熟料，以保证生产的连续进行，同时也可以直接销售熟料。设计储量为20000t 。
V=abH-H 2ctgα(a+b -Hctgα) , Vγ≥M
式中：a ——某种物料料堆的底边长度，m M ——该物料的储存量，t H ——料堆高度，m b ——料堆底边宽度，m
γ——该物料的堆积密度，t/m3 α——该物料的休止角，度。
H 参照《水泥工艺设计手册》上册P503表7-3-1 6-7m 取6m ，α=330，γ=1.45t/m 3 (参照《水泥厂工艺设计概论》P289 附录（一）常用物料的密度和休止角)。 V=ab6-36×1.54(a+b-6×1.54), Vγ= (ab6-36×1.54(a+b-6×1.54))×1.45 且a ，b≥2Hctgα=2×6×1.54=18.48 ，a ，b≥18.48，b 取35m Vγ= (a20×6-36×1.54 (a+20-6×1.54))×1.45≥20000 ,a 取200m 5、水泥库
水泥要求存储量：G 水泥 =736290.4=44032.8 t 参考峨胜，采用8个水泥库。则每个库的容积为：V=
8
45.18.44032?=n Q γ=3795.9 m 3 每个库的储量为5504.1t ，参照拉法基水泥库，以及《新型干法水泥厂工艺设计手册》P316 表7-20和公式7-39，选平底型水泥库，直径为15m 时，库壁高度H=30m ，有效容积为V=4720m 3，则单库水泥库实际储量为Q=V γ=4720×1.45=6844t>5504.1t 实际储存期为：4720×1.45×8÷5504.1=8.7d 则确定水泥库的规格为：8-?15×30m
5.1 初始资料
1、窑型：?4.8×72m带TDF炉和五级双系列预热器的预分解窑
2、生产水泥：P.C32.5和P.O42.5
3、物料化学成分：
表5-1 物料化学成分
表5-2 原煤的工业分析
1）入预热器生料温度：50℃
2）入窑回灰温度：50℃
3）入窑一次空气温度：30℃
4）入窑二次空气温度：950℃（参考冀东）
5）环境温度：30℃
6）入窑、分解炉燃料温度：50℃
7）入分解炉三次空气温度：850℃
8）废气出预热器温度：300℃
9）飞灰出预热器温度：300℃
5、窑头入窑风量比例
目前国内水泥厂在新建或改造中均趋向于选择四通道喷煤管，改喷煤管具有良好的火焰形状和刚
度，保证煤粉喷人窑后迅速分散和着火燃烧，并且还可减少一次风量的比例，一般在10%左右，增加二次风量，这样可以减小一次风的设备规格、降低能耗和NO X 排风量。因此本设计采用PYRO-JET 型燃烧器，一次风、二次风和漏风量的比例为10：85：5。 6、燃料比例：窑头与分解炉燃煤比例为40%：60% 7、出预热器飞灰量：0.1kg/kg-cl 8、出预热器飞灰烧失量：34% 9、各处空气过剩系 1）窑尾：1.05
2）分解炉出口：1.15 3）预热器出口：1.35
10、分解炉及窑尾漏风占分解炉用燃料理论空气量的比例K=0.05 11、窑尾袋收尘效率：99.9%
12、系统表面散热损失：240kj/kg-cl 13、生料中水分含量：0.1%
14、窑产量：5000t/d ， 208.3t/h 5.2 物料平衡进而热量平衡计算 5.2.1 物料平衡计算
温度基准：0℃，物料基准：1Kg 熟料。
物料平衡系统：篦冷机+回转窑+分解炉+预热器 收入项目
1. 燃料消耗量：m r =Fr yr m m +
r m ------燃料消耗量，Kg/Kg-cl
yr m ----窑用燃料量，Kg/Kg-cl Fr m -----分解炉用燃料量，Kg/Kg-cl
2. 生料消耗量
1）干生料理论消耗量：s r f gsl L m A a m -??-
=
100100100=13
.648.2810087.351008.28100100100r r
m m -=
-?- s m -----生料消耗量，Kg/kg-cl
a-----熟料中燃料灰分掺入百分比，%，预分解窑中掺入率取100%
f A -----燃料中灰分含量，%
s L -----干生料烧失量，%
2）烟囱飞损飞灰量：)1(η-=fh Fh m m =0.13（1-0.999）=0.0001 Kg/Kg-cl m Fh ------烟囱飞损飞灰量，Kg/Kg-cl