球磨机工厂设计

《球磨机工厂设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《球磨机工厂设计（13页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、水泥粉磨车间工艺设计一、设计内容及目的水泥与经济建设密切相关，它是国民经济的基础原材料，在未来相当长的时期 内，水泥仍将是人类社会的主要建筑材料。水泥工业作为我国建材产业的重要组 成部分，是我国重要的原材料工业，为我国经济、社会可持续发展和提高人民生 活质量提供了强大的物质基础。水泥粉磨是水泥成品制备的重要工艺过程，它直接影响水泥质量的好坏，因此 水泥粉磨车间的设计在整个的水泥厂的设计中是很重要的一个环节。本论文就 2500 t/d（日产2500吨）熟料新型十法窑水泥粉磨车间进行设计，根据相关文 献以及对产量要求对水泥的配料方案、三大平衡（物料平衡、主机平衡、储库平 衡）和水泥粉磨车间系统设备

2、的选型进行设计与计算，并据此对水泥粉磨车间的 主要粉磨设设备以及其相关的附属设备（选粉机、收尘器等）的型号进行了选择。 本次设计秉着力求使产品达到“优质、环保、节能”的原则，对生产工艺技术方 案以及粉磨车间设备进行了仔细的斟酌与取舍，并做出了生产总体布置平面图和 水泥粉磨系统工艺布置图。二、设计过程1. 水泥粉磨系统的选择与比较（1）开路粉磨熟料经配料进入球磨机粉磨后即为成品。是水泥粉磨的一种简单工艺形式，工 艺流程见图1。这种工艺流程简单，设备投资少，操作控制相对容易。但由于成 品完全依赖于磨机一次粉磨完成，要满足现行国家标准规定的细度和比表面积， 其产量往往偏低，电耗较高。国内许多水泥厂目

3、前实际控制的水泥比面积已达 350-380m2/kg，显然，这种工艺在细粉磨条件下难于达到增产节能的目的。（2）闭路粉磨闭路粉磨先由磨机将物料粉磨到一定的细度，再由选粉机分选出成品，粗粉返 回磨机继续粉磨，工艺流程见图2。该工艺流程较之图1相对复杂，设备投资较 大，但产量较高，产品细度可控性好，是水泥生产的普遍应用形式。需要注意的 是由于成品主要通过选粉机产生，因此，系统增产节能对于选粉机设备选非常关 键。早期的离心式、旋风式选粉机已逐步趋于淘汰，以O-Sepa结构性能为特征 的高效节能选粉机成为现代水泥厂新建或改扩建的主要选型点。(3) 开流高细高产磨粉磨高细高产磨是针对普通球磨机进行内部结

4、构改造，并采用微型研磨体实施粉磨 的一项技术成果，其主要通过衬板，隔仓板，篦板等改造，起到将大颗粒消除在 球仓，以拦截其进入下一仓的作用，原理类似于一级闭路粉磨。高细高产磨工艺 形式以开流为主，既保持了开流粉磨的诸多优势，而实质上则具有闭路系统的产 量高，电耗省，细度好等特点，使其开流粉磨的增产节能效果更加突出。现在使 用的高细高产磨开流系统，普遍达到增产35%，节电25%-30%的水平。(4) 挤压联合粉磨辊压机是水泥生产线广泛采用的一种节能粉磨设备，可以进行多种工艺组合。如： 挤压预粉磨、挤压混合粉磨、挤压半终粉磨和挤压联合粉磨等。混合粉磨多用于 水泥生料，预粉磨在国内外早期的应用较多。根

5、据生产经验，认为预粉磨仅经过 一次挤压的出机粒度分布较宽，使进入球磨机的物料粒度很不均匀，从而导致过 粉磨或欠粉磨的现象相当突出，系统运行及其产量的周期性波动加重。因此，早 期的预粉磨多由一次挤压改为闭路循环多次挤压或直接采用挤压联合粉磨更显 得经济和实用，工艺流程见图3。魅图3挤反联合粉磨工芝流程不同工艺流程图的技术参数比较流程刃案开路粉磨闭路粉磨开路高产磨挤出邓冶粉磨Lt 夜 |fl浪(irf?屈)340 + 1034010310103 10+ w系统产员45部5吨水泥系统电耗(kWh/O36挤压机地而税(nO7.5X 12.5水泥磨阴T地而积3)12.5X31.512P5X31.512.

6、 5X31.，不同工艺流程的主要设备配置不同工艺流程的主要设备配置工艺流程开路粉磨闭路粉磨开流高产磨挤压联合磨W(n)0 3. 2X 13皿13(P3.2X13申3. 2X13球磨系统(kW)1饥16001600|研磨体装载量1251251251肘|系统收尘器PPW96-5prae-s11叫96T系统收生 系统收邸1.9-25N011. 2D9-26X01 1.211G4-73-XOIDD功率啊3T| Q20003755系统装机刈宇(U)1.0017002300根据各自的优缺点，一方面开路磨可以制成多形状、颗粒组成合理的粉体，但磨制电耗相对 较高；一方面闭路磨细度调节灵活，但颗粒组成不合理。其

7、实，只要根据物料情况做好调整， 效果差别不大。一般认为：普通开流磨在现代水泥生产中已不再适宜，新建厂大多已不采用。 许多在线生产工艺通过高细高产磨或新型选粉机的应用，也改普通开流工艺为带高细高产磨 的开流系统或选粉机闭路系统。这里选粉磨机闭路系统。2. 总体设计A. 配料计算根据水泥品种、原燃料品质、工厂具体生产条件等选择合理的熟料矿物组成或 率值，并由此计算所用原料及燃料的配合比，称为生料配料，简称配料。配料计 算的依据是物料平衡，即反应物的量应等于生成物的量，它应遵循以下三个基本 原则：(1) 烧出的熟料具有较高的强度和良好的物理化学性能。(2) 配制的生料易于粉磨和煅烧；(3) 生产过程

8、易于控制，便于生产操作管理，尽量简化工艺流程。并结合工厂 生产条件，经济、合理地使用矿山资源。由配料计算得出的原料和燃料配比，是确定原料和燃料需要量以及进行工厂三 大平衡(物料、主机、储库平衡)计算的主要依据，也是工厂质量控制和生产计 划管理以及物料采购的基本数据来源。a.率值的确定水泥熟料率值是熟料中各种氧化物质量分数的比例关系，是质量控制和配料计算的主要依据，该指标直接决定水泥熟料的化学成分和矿物组成甚至熟料煅烧的 难易程度。我国常用饱和比KH、硅率SM和铝率IM表示率值。不同通用硅酸盐水泥不同龄期的强度标准（单位为兆帕）iiii 种强烦辗抗1K强度扣折强度3d28d3d28ilC2.认3

9、32.05=5,5普通硅酸插水泥4217.0342.53.5K542.5R电,034.0*.；）23.052.5孑4. Dgo吨.：）1:(J河0矿渣硅酸盐水橱火山荻硅酸盐水泥 粉煤灰牡酸牡水泥 以合芯酸甘水非32.:)Ml。,。32.5混一 532. 5R 15.05=3.542.，315.05=42.55=3,5K542.5RMI9, 0京4.0&2. 521.052.534.052. 5R24, 5本设计生产的水泥品种是水泥品种是强度等级达32.5R粉煤灰硅酸盐水泥50%和 强度等级达42.5R粉煤灰硅酸盐水泥50%。从通用硅酸盐水泥标准上查得不 同各龄期所要生产的水泥的强度标准（如表1

10、所示），知其早期（抗压和抗折） 强度以及长期（抗压和抗折）强度要求较高，所以必须选取高的饱和系数 b确定熟料组成，设定熟料率值：熟料率值设定为 KH=0.890.02SM=2.70.1 IM=1.60.1 2.1.计算煤灰掺入量：_ q/yS _ 3400x20.5x100 _ co/ j 5.36 /oJ 1000“13000x100式中：G：熟料中煤灰的掺入量,； A_q：熟料烧成热耗，q = 3400 KJ/kg熟料；QyDw:煤的应用基底位热值，QyDw = 13000 KJ/kg煤（原始数据）；Ay：应用基煤的灰分含量，Ay =20.5 （原始数据）；、：煤灰沉降率，由于采用电收尘，

11、故取S = 100%；计算干燥原料配合比通常，石灰石配合比例为80%，粘土配合比例为15%土，粉配合比例为5；不妨设定干燥原料配合比为：石灰石86.4%，粘土 12.1%，铁粉1.5%。名称配合比烧失量SiOQAl O -3FeO 3CaO石灰石86.433.835.311.630.5943.15粘土12.100.988.310.950.490.92铁粉1.500.010.390.031.020.02生料100.0034.8214.012.612.1044.09灼烧生料21.504.003.2367.64煤灰掺入量Ga =5.36%，则灼烧生三料配合比为94.64%。J安此计算熟料的化学成名称

12、配合比SiO 2Al O -3FeO -3CaO灼烧生料94.6420.353.793.0664.01煤灰5.362.351.650.030.38熟料10022.705.443.0964.39m _C(._1.694 _Q.35F(.= 0.851率值为: S， 22.70SM = = 2.664+5.44 + 3.09由结果，SM偏高，KH、IM已经十分接近了，如果增加粘土，又引起KH和IM 变动。考虑到生产波动，熟料值的控制指标可以定为：KH = 0.890.02; SM =2.7 0.1; KH=1.60.1。所以原料配合比为：石灰石86.4%，粘土 12.1%，铁粉1.5%。 4.计算

13、湿原料配比：a.换算为含水分的湿原料：原料操作水分：石灰石0.80%；黏土 8.00%；铁粉5.00%，则湿原料质量配比为:湿行灰石= 河4 、x 100 = 87. 10100 0.&湿黏 t=J!Lx 100 = 13. 15100-8湿铁粉=XIuu=l.58100-5总用量 87. 10 - 13. 15 - I. 5R =101,83换算为百分配比：湿石灰石=里四_100%=1. 56%101,8.35.矿物组成计算:C S-:75%)，所以符合要求，并且可预知该水泥的强度较高。C A的含量通常 在7%-15%范围之间，其中10%左右尤佳，它的水化速度快，放热多，凝结硬化也 很快，早

14、期强度高，但是绝对值不大，且后期强度几乎不再延长，甚至倒缩。干 缩变形大，抵抗硫酸盐性能差CAF的含量影响液相的粘度：含量多，液相粘度 低，有利于液相离子的扩散，促进CS的形成；但过多，易使烧结范围变窄，不 利于窑的操作，其次它有很高的密度，是水泥质量的主要来源。综合以上分析可 知，本设计的配料数据是合理的。B. 料平衡计算配料计算的各种原料配合比是工厂物料平衡计算的主要依据。根据规定的水泥 品种和工厂规模，对水泥生产过程中需要的各种原料、燃料、半成品、成品的物 料量分别按照干料和湿料计算出其每小时、每天和每年的需要量，编成物料平衡 表，作为选择工艺设备、计算各种储库容量和确定工厂运输量的依据

15、。因而，物 料平衡计算是水泥厂设计必不可少的工艺计算内容之一，是主机平衡和储库平衡 的基础和依据。物料平衡计算以窑的熟料产量作为基准，可采用年平衡法和周平衡法两种方 法：当工厂规模以熟料的年产量表示时，用年平衡法；当工厂规模以熟料日产量 表示时，用熟料的周产量为计算标准。本设计采用的是年平衡法。C. 石膏掺入量计算掺加石膏的意义：a. 调节水泥凝结时间；b. 提高早强，降低干缩性，改善耐蚀性、抗冻性、抗渗性等一系列性能。 掺入量的确定：一般水泥熟料磨成细粉之后，与水相遇会很快凝结而导致无法正常施工。掺 入的石膏的缓凝作用在水泥颗粒表面形成钙矶石保护膜，阻止了水分子等的移 动。石膏的掺入仅在一定

16、范围内有意义，超过此范围反而会起快凝(假凝)作用。 试验证明石膏掺加量在SO 1.3%时也不足起缓凝作用，只有进一步增加SO的 含量，石膏才有明显的缓凝作用。当石膏的掺加量使得SO的含量超过2.5%时， 延长水泥凝结时间的效果并不明显。由此可见，石膏对水泥的凝结时间的影响与 其掺量并不成正比。值得注意的是如果石膏掺入过多，不但缓凝作用不大，反而 对后期强度产生不利的影响，它在后期继续形成的钙矶石，会产生膨胀应力，削 弱浆体强度，严重时会造成安定性的不良，为此应很好地控制石膏的掺入量，以 便达到理想的效果。粉煤灰水泥的石膏除了起调节(一般为加快)凝结速度的作用。参照以上经验公式，普硅中SO掺量取

17、3.0%,粉煤灰硅酸盐水泥的石膏含量应略 高于普通硅酸盐水泥，所以本设计SO取4,采用的石膏中的SO为36.29%，则 根据石膏化学成分折算为石膏掺量：33粉煤灰水泥：石膏掺量=璞碧=睛7%不同粉煤灰掺量的粉煤灰水泥强度粉煤灰掺入量抗压强度(MPa)3d7d28d045.7852.1767.361839.5849.7265.482532.2740.7657.52掺入量确定总结:(1) 在混凝土中掺入粉煤灰会导致混凝土前期强度发展缓慢后期强度发展速率 有所提高。II级粉煤灰在混凝土中的掺量从10%8%对混凝土强度发展影响 较小，掺量较为合理粉煤灰掺量过多对混凝土抗压强度影响较大。(2) 在混凝土

18、中掺入粉煤灰可以改善新拌混凝土的和易性提高混凝土的泵送性 混凝土需水量减少混凝土的泌水与离析现象。当粉煤灰掺量大于等于30%时 混凝土拌合物的流动性增大，具有高的施工性。根据国内水泥厂的经验数据，可初步设定普通硅酸盐水泥中掺入粉煤灰量为 10%,粉煤灰水泥中掺入量为30%。具体合理掺量，应在生产实际中测定检验后 方能确定。三、车间生产能力和工厂生产能力计算设计任务要求设计日产粉煤灰硅酸盐水泥孰料2500吨，由于粉煤灰硅酸盐水泥中混合材掺人量为20%40%,设计中取30%,石膏掺量根据水泥中 SO3含量确定，设计中取8.27%。根据新型干法水泥厂工艺设计手册以及近年来一些厂的生产实际，选择Q 4

19、X60m的预分解窑。根据经验公式：G=0.37743Di2.5i85L0.5i86i, Di=D-2o 得G=0.37743X3.7 2.5185 X 600 .51861=86.36t/h(2072t/d)由于经验公式都是80年代以前总结的，现在随着设备和管理的完善，其产 量已经达到2500t/d2800t/d。故据此标定窑的产量为2600t/d即108.3t/h.D. 窑炉台数确定：n = d 24。心=0.96-1（台）烧成系统生产能力计算 熟料小时产量Qh=nQh,l= 108.3(t/h)熟料日产量Qd=24Qh=2599.2 (t/d)熟料周产量Qw =168Qh= 18194.4

20、 (t/ 周)工厂生产能力计算水泥小时产量八 100-P 八 100-2C IF C Gh = Q =x 108.3= 171.9t/hh 100-d-e h 100-8.27-30水泥日产量Gd = 24Gh = 24 x 171.9=4126.4 t/d水泥周产量G“ =168Gh =168x171.9=28879.21/ 周式中：d水泥中石膏的掺入量，为8.27%e水泥中混合材的掺入量，为30%p水泥的生产损失（%）可以取为13%，取2%全场物料平衡计算：1.考虑煤灰参入量时，1t熟料的十生料理论消耗量 煤灰掺入量q.Ay.s100Qy=2.37%100-S干=100-I=1.48 (t

21、/t熟料)I 表小生料烧失量S表小煤灰掺入量2考虑煤灰参入量时，1t熟料的干生料消耗额K _ 1K干生1-P牛生=1.51 （t/t 熟料）P表示生料的生产损失一般取1%3%,取2%3各种干物料的消耗定额1、干原料消耗定额用公式K干=K生* x来计算各种干原料的消耗定额，其中x表示该干原 料在生料中所占百分比，计算如下：K石灰石=K生* x石灰石= 1.271 （t/t 熟料）K砂页岩=K生* x砂页岩=0.156 （t/t熟料）K粉煤灰=K生* x粉煤灰=.8 （t/t熟料）K铁矿石=K生* x铁矿石=.2 （t/t熟料）2、干石膏消耗定额K = 1d /(1 - P ) d 1-d-e d

22、=.57 (t/t熟料)3、干混合材消耗定额K = 1e /(1 - p) e 1-d-e e=.57 (t/t熟料)4、烧成用干煤消耗定额1qKf1 Q(1-Pf)=.126 (t/t熟料)4含天然水分的湿物料消耗定额对于含天然水分的湿物料消耗定额可用以下公式计算:叱 100K干 一 二湿100-0石灰石叱 100K. K =干湿 100-1= 1.284 （t/t熟料）砂页岩100KK 一 =干湿 100-2= 0.159 （t/t熟料）粉煤灰100KK 一 =干一湿 100-0.5=0.080 （t/t熟料）铁矿石100KK 一 =干湿 100-15=0.002 （t/t熟料）混合材10

23、0KK 一 =干湿 100-15=0.067 （t/t熟料）烧成用煤100KK 一 =干一湿 100-1.16= 0.129 （t/t熟料）式中0表示各物料中的含水量5熟料及水泥消耗定额计算熟料的干消耗定额：K孰=1.000（t/t熟料），由于熟料中几乎不含水分，因此 其湿消耗定额：K湿孰=凡丸=1.000（t/t熟料）。水泥的十消耗定额：K水泥=K熟+Kd+Ke=1.114 （t/t熟料）；水泥湿消耗定额： K湿水泥=K湿熟+K湿d+ K湿e=1.124 （t/：熟料广式中K湿质Kd=0.057 （t/t熟料）（石膏含水量很少）3.5水泥厂物料平衡表物料名称天然水分生产损失消耗定额（t/t熟

24、料）干料（t）含天然水分料（t）干料含水料小时日周小时日周石灰石11.2711.284137.6493303.58323125.082139.0573337.37323361.610砂页岩20.1560.15916.895405.4752838.32617.220413.2732892.910粉煤灰0.50.0800.0808.664207.9361455.5528.664207.9361455.552铁矿石150.0020.0020.2175.19836.3890.2175.19836.389生料21.510163.5333924.79227473.544石膏50.0576.173148.1

25、541037.081混合材1550.0570.0676.173148.1541037.0817.256174.1461219.025熟料1.0001.000108.3002599.20018194.400108.3002599.20018194.400烧成用煤2.1620.1260.12913.646327.4992292.49413.971335.2972347.078四. 水泥粉磨车间重点设备的选型1窑的选型由于现阶段生产能力的提高和对环境的要求限制，基本上淘汰了湿法生 产和立窑等生产方法，考虑种种因素，此次日产 2500t孰料的生产采用新型 回转窑十法生产，具体选型如表4-1:表4-1中

26、信重型大型回转窑规格（m）转速(r/min)斜度产量(t/d)主电动机功率（Kw）(P 4x600.3963.963.5%25003152粉磨车间设备选型（1）辊压机查新型十法水泥厂设备选型使用手册（P243页）得知辊压机参数， 见表4-2:表4-2辊压机的参数主机名 称规格处理量（t/h）装机功率（kw）入料粒度（mm）设备质量（t）辊压机HFCG120-40115-1502X 220W 7060（2）磨机的选型a.计算主机数量查新型十法水泥厂设备选型使用手册（P225页）得知球磨机参数，见 表4-3:表4-3球磨机的参数主机名称规格（m）额定产量（t/h）转速（r/min）双仓磨5.2x1

27、416014.663选粉机的选型根据球磨机的产量得知，查新型十法水泥厂设备选型使用手册（P191页）得知O-Sepa高效选粉机参数，选择的O-Sepa高效选粉机规格（见表4-4）：表4-4选粉机参数型号产量（t/h）喂料量（t/h）风量（m3/ min）电动功率（Kw）主轴转速（r/min）N-300013517054030001601351704收尘器的选型查新型十法水泥厂设备选型使用手册（P674页）得袋式收尘器的参数， 选择袋式收尘器规格：表4-5袋式收尘器的参数主机名称处理风量（m3/h）收尘阻力（Pa ）总过滤面积（m2 ）条袋过滤面积（m2 ）1区96袋 气箱脉冲2476001.22.096.06.97