水泥厂石灰石破碎车间设计说明书

中北大学2011年课程设计说明书第-1-页共20页日产3500吨熟料生产线的石灰石破碎车间设计说明书1绪论1.1中国水泥行业现状水泥是国民经济建设的重要基础原材料，目前国内外尚无一种材料可以替代它的地位。随着我国经济的高速发展，水泥在国民经济中的作用越来越大。作为国民经济的重要基础产业，水泥工业已经成为国民经济社会发展水平和综合实力的重要标志。改革开放以来，国内经济建设规模不断扩大，推动国内水泥行业快速发展。据统计，1978年我国水泥产量为6524万吨，2010年1～11月份，全国累计水泥产量已达17亿吨。12月份还是行业传统旺季，根据以往产量和今年的销售形势估计，12月份全国水泥产量预计达到1.5亿吨左右，所以，预计今年全年水泥产量将突破18.5亿吨。我国水泥年产量净增近18亿吨。自1985年起我国水泥产量已连续25年位居世界第一位，现如今已占世界水泥总产量的一半多。水泥产量的迅速增长，从数量上已经基本满足我国大规模经济建设的需要。1.2物料的一般技术特性1.2.1物料粒度及破碎比所谓物料粒度，是指物料料块的大小，通常以料块最大边长的mm数来表示，也有以通过的筛选尺寸或筛余百分数来表示，但一般均以料块最大边长表示。破碎机的喂料粒度与破碎后的出料粒度的比值，称为破碎比。破碎比的喂料粒度应与来料的粒度相适应。换言之，要根据破碎物料的最大力度，合理选择破碎机。石灰石是水泥厂用量最多、粒度相对较大的主要原料，其来料尺寸的大小与开采方法和装矿设备铲斗容积的大小有关。破碎机的出料粒度，决定于破碎机出料口的宽度及破碎机的特性。为提高磨机的工作效率，降低粉磨电耗，在物料入磨前，将其尽可能破碎得细一些是十分必要的，因此，破碎机的出料粒度，往往按入磨物料所要求的力度而定。1.2.2矿石强度及硬度系数物料破碎的难易程度主要取决于矿石的机械强度，通常采用普氏硬度系数来评定矿中北大学2011年课程设计说明书第-2-页共20页石的强度。所谓普氏硬度系数（f）是矿石的极限抗压强度（σ压）除以100所得数值。按普氏硬度系数的大小，可将矿石分为五个硬度等级，如表1所示。表1按普氏硬度系数划分的硬度等级矿石硬度等级普氏硬度系数矿石举例很软2烟煤、褐煤、水淬矿渣、火山灰、粘土软2-4混灰岩、页岩、粘土质砂岩、炉渣、煤矸石中硬4～8石灰岩、石膏、石英质砂岩、萤石、立窑熟料硬8～10坚硬石灰岩、硬砂岩、铁矿、石英岩很硬10花岗岩、玄武岩、硬石英岩1.3破碎设备及特性水泥厂常用的破碎设备如表2所示，分别介绍如下。表2各型破碎机设备的一般工艺特性序号破碎机型号破碎原理破碎比i适用破碎阶段允许物料含水率适宜破碎的物料1颚式破碎机挤压4～6粗、中碎10石灰石、熟料、石膏2细碎颚式破碎机挤压8～10中、细碎10石灰石、熟料、石膏3锤式破碎机冲压10～15（双转子34～40）中、细碎10石灰石、熟料、石膏4冲击式破碎机冲压10～30细碎10石灰石、熟料、石膏5立轴锤式破碎机冲压10～20细碎12石灰石、熟料、石膏6高速粉煤机冲压50～180细碎8～12煤7风选锤式粉碎机冲压、磨剥50～200细碎8煤8反击式破碎机冲压10～40中、细碎12石灰石、熟料9齿辊式破碎机挤压、磨剥3～15粗、中碎20黏土10刀式黏土破碎机冲压、切割8～12中碎18黏土1.3.1颚式破碎机颚式破碎机按活动颚板的运动状态可分为简单摆动、复杂摆动和组合摆动三种类型，颚式破碎机机构简单、坚固耐用、维护检修方便、生产费用较低，是水泥厂广泛采中北大学2011年课程设计说明书第-3-页共20页用的一种破碎设备。1.3.2锤式破碎机锤式破碎机是利用机壳内锤头快速旋转动能对物料进行打击破碎，同时锤头与篦条之间还具有一定的研磨作用。锤式破碎机体型小、结构简单、破碎比大、产品粒度细、生产效率高，在水泥厂被广泛应用于物料的中碎和细碎。锤式破碎机按回转轴的轴数分类，有单转子和双转子两种型式；按转子回转方向分类，有可逆式和不可逆式的区别。双转子破碎机具有破碎比大、喂料均匀、兼有预碎和细碎两段破碎功能等特点，常被用作石灰石一段破碎系统。1.3.3反击式破碎机反击式破碎机分为单转子和双转子两种。反击式破碎机是利用板锤、反击板和料块之间相互的冲击作用对矿石进行破碎的。这种破碎机的生产效率高，破碎比大，结构简单，制造方便，适用于中硬脆性物料的中碎和细碎。在水泥厂的石灰石破碎设计中，选用双转子反击式破碎机作一段破碎系统时，可以简化生产流程，减少设备台数和车间占地面积。未来国内外反击式破碎机的发展方向主要表现在以下几个方面:第一，需要对现有的反击式破碎机结构进行改进，提高反击式破碎机的对中硬矿石的破碎能力和设备维护的方便性，其主要集中在板锤、转子结构的改进以便于板锤的更换和装卡;反击架(破碎腔形)的结构优化，提高矿石的一次破碎率和能量的利用率。第二，研究开发具有高耐磨高韧性的新型板锤材料提高板锤的使用寿命，提高生产率。第三，应用现代机电一体化技术和现代控制方法（如液压技术、电子技术），不断提高反击式破碎机的自动化程度，减少工人的劳动强度，提高生产率。例如:应用现代计算机辅助设计优化反击架的结构参数，提高对能量的利用率和矿石的一次破碎率。第四，为适应市场和客户的需要，反击式破碎机正向系列化规格化，大型化发展。第五，坚持技术创新，逐渐摆脱对产品的单一引进和模仿。1.3.4圆锥式破碎机圆锥式破碎机常用作石灰石的中碎和细碎，运转可靠，但破碎比较小。1.3.5辊式破碎机辊式破碎机分为单辊筒和双辊筒两种类型，按辊筒型式又分平辊与齿辊两种。辊式中北大学2011年课程设计说明书第-4-页共20页破碎机结构简单，喂料粒度较小，破碎比较小。1.3.6冲击式破碎机冲击式细碎机是一种锤式破碎机，具有产品粒度细、破碎比大、产量高等特点，适用于细碎。1.4石灰石破碎系统流程石灰石破碎系统的流程应根据石灰石的物理性质、不同的进料粒度、原料磨要求的入磨粒度和生产能力,以及所选用的破碎设备来确定破碎系统工艺流程。破碎系统流程一般分为单段破碎和多段破碎。目前,国内大部分水泥厂采用单段破碎的工艺流程。单段大型化破碎机被广泛应用且有很好的效果。因此,石灰石破碎系统在原料符合单段破碎的条件下首先选用单段破碎流程。单段破碎进料粒度大,系统投资少,工艺流程简单。中北大学2011年课程设计说明书第-5-页共20页2.设计准备2.1设计目的综合应用所学设计及工艺知识，结合工厂实际，以破碎车间为例，依据《热工基础及设备》课程的理论知识和相关工艺知识，针对不同的产品对象确定不同的工艺条件，对其设备选型、工艺计算进行基本训练。了解工艺设计的基本过程、要求，初步培养分析、解决实际问题的能力和工程表达能力。2.2设计原则1、以“技术先进、生产可靠、节约投资、提高效益”为前提，既要技术先进可靠，还要最大限度的节约投资，可保证产品质量，计划任务书规定的产品规范往往有一定的范围，设计规范在该范围内或是略超出范围都是认为合理的。2、充分考虑实际，因地制宜，确保生产线设计的灵活性，为进一步发展留有余地。3、立足于国内成熟、先进的技术和装备，最大限度的控制项目投资。4、合理选用工艺设备和流程，尽量减少物料的转运点和落差，减少粉尘的飞扬，按照归家标准对所有的尘源点设置高效收尘器，使本项目的各项排放指标达到国家环保标准。5、选用节能设备，合理使用调节手段，尽量减少系统漏风，加强保温隔热，采取必要措施提高效率，将能耗指标控制在国内先进水平。2.3原始数据原料：LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3石灰石40.814.431.030.3652.070.460.08粘土9.0757.111.034.958.963.040.7铁粉2.0723.747.3156.43.752.941.0白粘土11.2548.1115.028.216.894.943.5煤灰50.4421.288.5710.293.331.2其中：石灰石水分为2%、粘土和白粘土水分俱为16%、铁粉水分含量为4%。烟煤中煤灰的含量为16.23%；煤的低位发热量为29000kJ/kg煤；热耗为950kcal/kg熟料；当地平均大气压为745mmHg；2.4工艺要求KH0.87±0.01、SM2.7±0.1、IM1.7±0.1；石灰石出破碎机粒度≤20mm中北大学2011年课程设计说明书第-6-页共20页3配料计算3.1计算煤灰掺入量因为选用新型干法窑，采用袋式收尘器。所以可知S=100%。所以:熟料中的煤灰掺入量：GA=100QSqAyy（式3-1）式中：GA——熟料中煤灰掺入量，﹪；q——单位熟料热耗，kJ/kg熟料；Qy——煤的应用基低热值，kJ/kg煤；Ay——煤的应用基灰份含量，%。GA=100QSqAyy=100×29000kJ/kg100×16.23%×g4.1868kJ/k×950=2.23%（式3-2）3.2计算熟料化学成分Σ=97.5%Fe2O3=1.35+1.7×2.65+2.7×1)+1)(1.7+0.87×(2.85.97=3.16%（式3-3）Al2O3=IM×Fe2O3=5.37%（式3-4）SiO2=SM(Al2O+Fe2O3)=23.03%（式3-5）CaO=Σ-Fe2O3-Al2O3-SiO2=66.21%（式3-6）3.3用递减试凑法求各原料配合比熟料基准=100kg，得到下表3：SiO2Al2O3Fe2O3CaO其他要求熟料成分23.035.373.1666.212.5-2.23Kg煤灰1.120.470.190.230.10差21.914.902.9765.982.13-126Kg石灰石5.581.300.4565.610.68差16.323.602.520.371.45-28kg粘土15.993.091.392.511.05差0.340.511.13-2.140.40中北大学2011年课程设计说明书第-7-页共20页-2.9kg铁粉0.690.211.640.110.11差-0.350.30-0.51-2.250.29+4.8kg石灰石-0.21-0.05-0.02-2.50-0.03和-0.140.35-0.490.250.31+0.18kg粘土-0.10-0.02-0.01-0.02-0.01和-0.040.37-0.480.270.32+0.8kg铁粉-0.19-0.06-0.45-0.03-0.03和0.150.43-0.030.300.35跟据上表可求得煅烧100Kg熟料所需各种原料用量为:干石灰石=126-4.8=121.2Kg干粘土=28-0.18=27.82Kg干铁粉=2.9-0.8=2.1Kg各原料的配合比为：干石灰石=2.127.82121.2121.2×100%=80.20%干粘土=100%2.127.82121.227.82=18.41%干铁粉=100%2.127.82121.22.1=1.39%3.4校验熟料化学成分和率值表4配料计算表配合比烧失量二氧化硅氧化铝氧化铁氧化钙石灰石0.8032.733.550.830.2941.76粘土0.181.6710.512.030.911.65铁粉0.010.030.330.100.780.05生料100.0034.4314.392.961.9843.46灼烧生料100.000.0021.894.503.0266.08灼烧生料97.830.0021.414.402.9564.65煤灰2.170.001.090.460.190.22熟料100.000.0022.514.863.1464.87由配料计算表计算熟料的率值如下：KH=CCCC2.8S0.35F1.65AC=0.88（式3-7）中北大学2011年课程设计说明书第-8-页共20页SM=CCCFAS=2.8（式3-8）IM=CCFA=1.6（式3-9）考虑到生产波动，熟料的率值可按生产工艺考虑，根据要求KH=0.87±0.01,SM=2.7±0.1,IM=1.7±0.1可知，基本符合生产工艺要求。3.5计算湿物料配比表5湿物