材料科学与工程学院无机非金属材料工程热工根底及工业窑炉课程设计说明书设计题目：年产矿渣硅酸盐水泥80万t水泥厂设计姓 名：孙铁人班 级：无机非金属07-1学 号：12号指导教师：张俊才设计日期：2021.12.6-12.19 ?无机非金属材料工厂工艺设计概论?课程设计任务书设计题目：年产矿渣硅酸盐水泥80万t水泥厂设计时间： 2021 年 12 月 6 日 至 2021 年 12 月 19 日无机非金属07-1 专业12 学号学生姓名孙铁人指导教师张俊才设计内容一、初始条件一预分解窑系统资料1、 原料的原始资料烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2ONa2OH2O石灰石粘土铁粉煤灰2、各种物料损失均按3%计算3、熟料标号50 二烘干机系统资料1、煤初水分3%，；粘土初水分6%；矿渣初水分8%。应用基水分均为0.2%。2、热源为热风炉产生的热空气或冷却机的回收热空气。3、燃料煤的原始资料烘干用煤元素分析结果：【收到基ar：进行煤质分析化验时，煤样所处的状态为收到该批煤所处的状态。A为灰分；M为水分。】成分CarHarNarOarSarAarMar含量70.24、根据处理风量合理选择收尘系统。 三辊道窑系统资料1、坯料组成%：SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3K2ONa2O2、产品规格：400mm400mm9 mm，单重2.1公斤/件；坯体线收缩率：10%3、入窑水分：1%4、产品合格率：95%5、烧成周期：48分钟全氧化气氛6、最高烧成温度：1200温度曲线自定7、燃料：天然气COH2CH4C2H4H2SCO2N2O2Qnet(MJ/Nm3)08、其它设计参数自定二 要求完成的主要任务1、设计计算说明书应包括以下内容：设计的目的和意义；厂址选择；当地气象、水文资料可根据厂址所在地网上获取相关信息、厂区地质信息可结合资料信息进行合理假设；厂址确定的依据；全厂配料计算、物料平衡计算、设备的选型计算或结构尺寸计算包括各种储库、堆场、堆棚的面积、储量、存储周期的计算和说明、有关性能指标计算及一览表、设计评述、参考资料。总平面布置和全厂工艺布置的计算说明。 2、画出有全厂的总平面布置图和工艺布置图A1图纸23张。鼓励用CAD绘图，但至少要有1张手工绘图。设计要求1、要求每个人独立完成，允许讨论，但不能抄袭，鼓励创新。2、说明书要求1设计说明书必须包括有关计算局部的方法、公式、步骤和结果。2有关设备的选型，设计说明书中英说明其选取依据，有关经验数据的选取，亦应说明其来源。设计图应符合图纸设计标准，尺寸标注、文字说明清楚。3、图纸的要求1图纸必须按工程图标准绘制，尺寸标注、文字说明清楚。鼓励用计算机绘图。2图纸上必须注明设备主要尺寸及有关说明，图纸应整洁。4、时间安排第1周：查阅有关资料，看懂相关文献的设计和说明，进行有关设计计算。完成相关计算。第2周：绘制相关的图纸。整理计算说明书、图纸以及其它设计资料。一厂址的选择厂址选在黑龙江省哈尔滨市阿城区。年产矿渣硅酸盐水泥80万t水泥厂设计二原料配比过程(一)煤灰参入量计算查阅参考资料12932页，选取单位熟料耗热q为3350kJ/kg-熟料。(二)燃料煤的原始资料煤元素分析结果：【收到基ar：进行煤质分析化验时，煤样所处的状态为收到该批煤所处的状态。A为灰分；M为水分。】表1煤中元素的百分比CarHarNarOarSarAarMar将燃料ar基转换为ad基换算系数为100-Mar/100=100-1.2/100Had= HarNad= NarOad= OarSad= SarAad= AarMad= Mar0.988=0.988=查阅参考资料264页，根据设计任务书中给出的元素分析结果计算的：Qnet,ad=339Cad+1030Had-109Oad-Sad-25Mad =33969.358+1030(7.114-0.296)-25=2351.2362+53965=2813.263kJ/kg计算煤灰参入量 GA=qAys/Qy100=335014.622/(28132.631%煤灰沉落率S取100 (三)累加试凑法计算原料配合比表2原料的原始资料成分原料烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2ONa2OH2O石灰石粘土铁粉煤灰据参考文献2174页，表10.2预设KH= SM= IM=1.5 =99%Fe2O3=/(2.8KH+1)(IM+1)SM+2.65IM+1.35=99%/0.8+1)2.5=%Al2O3=IMFe2O3=%=%SiO2=SM(Al2O3 + Fe2O3)=2.5(%+%)=%CaO=-( Al2O3 + SiO2 + Fe2O3)=99%-(%+%+%)=%考虑物料损失3%计算得原料与煤灰的化学成分，如下表表原料与煤灰的化学成分%烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2OH2O石灰石粘土铁粉煤灰以100Kg熟料为基准，如下表表累计试凑过程计算步骤SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2OH2O合计备注设计熟料成分99煤灰(1.741)5石灰石(+13)61.21463(66)=13粘土+28.0214.3711.492(22.816)0.678=28.02铁粉+2.2824541)0.5=2.28累计熟料成分2103.899，4，7铁粉+520.10.30. 20.10.030.050.059，SM=2.36IM=1.56累计熟料成分23.926.193.9568.7180.2170.52注：SM= SiO2/( Al2O3 + Fe2O3)IM= Al2O3/ Fe2O3CaO=-( Al2O3 + SiO2 + Fe2O3)Fe2O3=/(2.8KH+1)(IM+1)SM+2.65IM+1.35三物料平衡计算(一)烧成车间生产能力和工厂生产能力的计算1年平衡法1要求的熟料的年产量：Qy=Gy式中Qy要求的熟料年产量t熟料/年 Gy工厂规模t水泥/年 d水泥中石膏掺入量 e水泥中混合材的掺入量 P水泥的生产损失，可取为35，矿渣的参入量为46.5。水泥的生产损失取为4。80万吨矿渣硅酸盐水泥熟料量为8000001-0.035-0.465=400000吨水泥厂每年除去检修的日子生产水泥的天数为330天日产熟料量为400000/330=1213t/dQy=Gy800000/100-4=416667t熟料/年2窑的台数：n=式中n窑的台数Qy要求的熟料年产量t熟料/年Qh,l所选窑的标定台时产量t /台h窑的年利用率，以小时表示。不同窑的年利用率可参考以下数值：湿法窑0.90；传统干法窑0.85；机立窑0.80.85；悬浮预热器窑、预分解窑0.85；7920全年除去检修日子外窑工作的小时数，全年的工作日为330天。参数工程方案生产能力操作转速r/min停留时间min物料负荷率窑内物料量t物料运动功耗KWh/h单位熟料物料耗功KWh/t计算窑衬厚mm单位有效容积产量t/m3D计算简式t/dt/h3.252m斜度：3.5L/D=115004.521.3116.01.861804.56n=416667/(7920)3烧成系统的生产能力可按以下各各式计算：熟料小时产量： =1(t /h)熟料日产量： =2462.5=1500(t /d)熟料年产量：=792062.5=420750(t/y)4工厂的生产能力可按以下各式由烧成车间的生产能力求得：水泥小时产量：=100-4/ (100-3.5-46.5)=120(t /h)水泥日产量：=24120=2880(t /d)水泥年产量：=7920120=807840(t/y) 2. 原、燃材料消耗定额的计算1、材料消耗定额考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料理论消耗量式中K干干生料理论消耗量t/t熟料I干生料的烧失量%S煤灰掺入量，以熟料百分数表示%单位熟料耗煤量为myr=1.19 kg/kg-熟料S= GAmyr%t/t熟料2.31 /(1.741+135.73+28.24+2.31-0.2)%=(100-20.7)/(100-41.27)=1.35t/t熟料考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料理论消耗定额：=(100t/t熟料式中K生干生料消耗定额t/t熟料 P生生料的生产损失%，一般3%5%各种干原料消耗定额式中K原某种干原料的消耗定额t/t熟料 X干生料中该原