5000吨水泥厂设计

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5·12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φ110m。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430t/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430t/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φ22.5×52m，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φ7.4×27m，回转窑为φ4.8×72m，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：φ60×40.6m，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φ8×13m。在熟料库与水泥制成车间之间设有一规格为35×200m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FGM96-2×10(M)，处理风量为110000m3/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φ2.4×18m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φ15×30m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MomentumPLC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。表2-1原料化学成分（%）成分名称LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3∑石灰石41.983.200.520.1153.100.530.0599.62铝矾土13.3731.4233.2115.160.481.13-94.95砂岩3.5383.838.661.650.150.160.0299.60硫酸渣0.585.005.2968.215.963.128.5997.03煤灰-56.1226.4010.001.121.193.0298.251、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（CaO48%,MgO2.5%）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：表2-2石膏化学成分(%)lossSiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOK2ONa2OSO3IR（不溶物）∑石膏9.1216.70.974.8525.11.020.880.5039.60.9599.852402.2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