*毕业设计 摘 要为了对大学本科所学知识进行系统的考查和实践，我选择了“富强水泥厂日产4000吨水泥熟料窑尾系统工艺设计”这个课题。该课题是在贵州省贵阳市郊区建一座日产4000吨熟料水泥厂，重点车间是窑尾系统。我在设计过程中参考了许多水泥厂设计实例，并通过理论和经验数据相结合的方法完成了整个设计。课程的主要内容包括生料配料计算，全厂工艺平衡计算，重点车间的设计计算，进而给出一个全厂工艺流程图和全厂工艺布置图。在设计中，我尽可能的使用比较新的技术和思想，比如采用高效立式辊磨，利用窑尾废气预热物料，使用工业矿渣作为原料等。此外，我本着合理可行、经济高效、环保的原则设计了全厂总平面布置图。在符合最新生产发展要求的基础上，达到最大程度节约资源、能源，做到既降低生产成本又能稳定生产，经济效益和社会效益双赢的可持续生产。关键词：水泥厂；窑尾系统；新型干法窑ABSTRACTIn order to examine and practice the university knowledge , I chose “Technological design of kiln system with 4000 tons cement clinker ouput per day for FuQiang cement plant” as my project .The graduating project is constructing a production lined with 4000 tons cement clinker per day in the suburban district of Guiyang City of Guizhou Province,and the key workshop is kiln rear system. In the designed process, I referenced many designed examples of cement plant , and completed this design through combining theory and empirical data .The main contents of this design are the calculation of raw mix proportions, the process equilibrium calculation, and the calculation of the key workshop, and then,giving a flow chart of the process and process arrangement layout plans.In this design, I trying to work with relatively new technologies and conception such as adopting high efficiency vertical roller mill, utilizing the waste gas in the rotary kiln to preheat raw materials，and using industrial waste slag as raw meal, etc.Furthermore，I follow the principle in reasonable and achievable，economical and efficient , and environmental in my work for general layout of power plant. In accorded with the requirements of the development of the latest production, we reach maximum conservation resources and energies, and to meet both reduce production cost and stable production,thus benefiting both economic and social to win-win sustainable production.Key words：Cement plant；Kiln system；New dry process kiln目 录摘 要IABSTRACTII1 前言11.1 国际现状11.2 国内现状21.3 选题的目的及意义32 基础资料42.1 设计题目42.2 建厂条件42.3 原始数据43 配料计算63.1 计算目的63.2 率值确定63.3 热耗确定73.4 计算过程73.4.1 根据燃料组成计算发热量73.4.2 计算煤灰掺入量73.4.3 计算要求熟料的化学成分83.4.4 生料配料计算93.4.5 计算干原料料耗93.4.6 计算生料的干原料配合比93.4.7 根据原料配合比验证率值104 全厂工艺平衡计算114.1 窑规格的设计及产量标定114.1.1 窑尺寸的计算114.1.2 产量标定124.2 全厂物料平衡计算134.2.1 计算窑的台数134.2.2 烧成系统的生产能力144.2.3 水泥的生产能力144.2.4 原、燃料消耗定额计算144.2.5 编制物料平衡表194.3 全厂主机平衡计算和主机选型204.3.1 破碎机选型204.3.2 回转窑设备选型224.3.3 烘干机选型224.3.4 磨机选型224.3.5主机平衡表254.4 储存设施的计算254.4.1 堆场的设计264.4.2 堆棚的设计294.4.3 圆库的设计304.4.4 物料储存库、堆场选型表355 全厂工艺布置和工艺流程图365.1 全厂工艺布置365.2 工艺流程图376 重点车间的设计计算386.1烧成车间的工艺流程386.2窑尾系统的物料平衡计算396.2.1 收入物料406.2.5 支出物料446.3 窑尾系统的热量平衡计算496.3.1 收入热量496.3.2 支出热量516.3.3 燃料消耗量526.4 物料平衡表与热量平衡表536.5 窑尾系统烟气平衡计算546.5.1 系统各部位烟气量计算556.6 窑尾系统预热器与分解炉的选型及尺寸确定596.6.1 悬浮预热器596.6.2 分解炉61参 考 文 献62致 谢63- II -1 前言水泥是当今世界上最重要的建筑材料之一。水泥窑的发展经历了五个阶段,分别是立窑、干法中空窑、湿法窑、悬浮预热器窑、预分解窑。如今以预分解窑为代表的新型干法水泥生产技术是国际公认的代表当代技术发展水平的水泥生产技术。它凭借着生产能力大、自动化程度高、产品质量高、低能耗、有害物排放低、广业废弃物利用量大等一系列优点成为世界水泥工业生产的主要技术。1.1 国际现状20世纪90年代，国际上围绕着预分解烧成技术，对系统内各单项装备技术进一步优化，提高产量和质量，降低热耗和电耗，进而提高劳动生产率，降低产品成本，增加经济效益，同时扩大原料试用范围，减少粉尘及有害气体的排放，以保持可持续发展1。新型干法窑大型化发展，自动化水平不断提高，单机最大能力达12000t/d，吨水泥综合电耗已降低到90kWh以下，熟料热耗低于2827kJ/kg（700kcal/kg），劳动生产率（水泥）提高到1500020000t/（人年）2。环保日益受到重视，在德国、英国、法国等一些环保标准较高的国家，对新建水泥厂污染物排放的限值为：粉尘（标准状态下）40mg/m3，SO2（标准状态下）200mg/m3，NOx（标准状态下）500mg/m3。在烧废料方面，1999年德国和瑞典已取代了熟料煅烧用燃料的18%20%，北欧各国为10%14%，英国为8%，美国为5%。在瑞典和美国的个别水泥企业中，烧废料的比例已有高达80%的实例，瑞典计划2008年全国达到50%以上，2020年基本实现100%3。回转窑的平均规模不断扩大，尤其是20世纪90年代以来，投产了较多的5500t/d和7500t/d以及少数10000t/d级的回转窑。进入21世纪以来，国际水泥工业的发展特点主要表现在：（1）设备大型化。回转窑的单机最大能力达12000吨/天，用于生料粉磨辊式磨的最大能力可达800吨/小时，且运转率与窑匹配，与之相适应的材料及加工方法同步发展，计算机辅助设计、有限元分析、计算流体力学、计算机仿真手段可确保大型化设备的设计更可靠有效。（2）操作及维护成本低。大型化烧成熟料热耗可低于2717kJ/kg（650kcal/kg）。吨水泥电耗可低于80kWh/t（水泥）。余热、替代原料的利用、有害有毒废物利用，使产品成本进一步降低，扩大了资源的有效利用4,5。（3）自动化程度高。生产过程控制（各种专家系统），产品质量的全方位控制，生产、销售的网络化管理、使工厂资本运作达到最佳化。（4）环境效应。水泥工业进一步与环境相容，不但降低粉尘的排放，而且采用新技术使气体中得CO2、NOx、SO2的排放量达到最小。21世纪水泥企业在环保上的目标做到“三零一负”，即在水泥生产过程中实现对环境的零污染；对电能和天然矿物燃料的零消耗；对废渣、废料的零排放，最大限度减轻社会环境负荷。此外，水泥企业还能治理和循环利用部分有毒，有害废弃物和城市垃圾等作为二次原料，减轻全社会的环境问题，实现水泥工业可持续发展6。1.2 国内现状21世纪以来，我国新型干法水泥生产技术飞速发展。2004年水泥总产量公报数为9.7亿吨，同比增长12.4%。经中国水泥协会统计计算，其中新型干法水泥产量为3.15亿吨，同比增长67.9%。占水泥总产量的比例达到32.5%。就是说新型干法水泥产量达到了总量的三分之一7。2010年底我国新型干法生产线已达到1432条，产能总量占水泥总产量的80%左右8，到2012年底，我国新型干法生产线将达到1600条9。在新型干法水泥生产线所占比重快速增长同时，我国新型干法水泥技术的发展也从单纯的数量增长型不断地向质量效益型转变。在原料预均化技术，预分解窑节能煅烧工艺和技术装备，节能粉碎粉磨技术与装备，自动控制技术，环境保护等方面取得了很大进步。例如，天津院在4000t/d规模新型干法水泥工程设计和装备开发上，系统的开发了具有自主知识产权的、完整的5000t/d水泥生产的技术与装备10。以安徽海螺集团池州一线5000t/d项目为代表的国产化示范生产线于2002年6月顺利投产以后，河北冀东，亚泰明城、中国联合水泥等三十余条5000t/d国产化生产线相继投产11。大批5000t/d 新型干法水泥生产线的建成、投产，标志着我国新型干法水泥生产技术已经成熟。在国家产业技术政策指导下，近10年，以预分解技术为核心的新型干法水泥生产技术得到迅速发展。我国成功研发出具有自主知识产权的新型高效、低阻、低NOx的预分解系统，主要技术指标达到国际先进水平，全面提升了中国新型干法水泥熟料烧成系统的国产化、大型化技术水平12。预热器作