产日5000吨新型干法水泥厂生料粉磨车间工艺设计--毕业设计.doc

唐 山 学 院
毕 业 设 计

设计题目：日产5000吨新型干法水泥厂生料粉磨车间工艺设计

环境与化学工程系

10材料工程技术（2）班

系 别：_______________________

班 级：_________________________
刘臻
姓　 　名：_________________________
指 导 教 师：_________________________

2013年6月6 日

日产5000吨熟料新型干法水泥厂生料粉磨车间工艺设计

摘 要
本设计任务是设计日产熟料5000吨的水泥厂。设计过程经过厂址的选择、全厂的布局、窑的选型、物料的平衡计算、各个车间工艺设计及主机选型、物料的储存和预均化、生料粉磨车间设计。
生料采用预化库储存，新型干法水泥生产技术，原料和燃料均采用预均化，粉磨大部分采用立磨，烧成采用预分解窑并考虑了余热发电，出厂以散装为主，袋装为辅。

关键字：水泥 新型干法生产 生料粉磨

Nissan 5000 tons of clinker NSP cement raw meal grinding workshop process design
Pick to
This design task is to design nissan 5000 tons of cement clinker. Design process by selecting the site of factory, factory layout, kiln type selection, material balance calculation, each workshop process design and host selection, material storage and homogenization, raw meal grinding workshop design.
Raw materials adopt advance library storage, NSP cement production technology, raw materials and fuel adopt advance homogenization, grinding, most of them adopt vertical mill with precalcining kiln firing and considering the waste heat power generation, the factory is given priority to with bulk, bagged is complementary.

Key words: cement NSP production raw meal grinding

目录
第一部分：总体设计 1
1 新型干法水泥生产的简述 1
1.1新型干法水泥生产的特点 1
1.2 新型干法水泥生产的发展 2
2 配料方案的确定 4
2.1熟料率值的确定 4
2.2熟料热耗的确定 5
2.3矿渣、石膏加入量的确定 5
3 物料平衡的计算 7
3.1 配料计算 7
3.1.1原料及燃料化学成分 7
3.1.2煤灰掺入量的确定 8
3.1.3计算干燥原料的配合比 8
3.1.4 计算湿物料的配合比 9
3.2 物料平衡 9
3.2.1工厂生产能力 9
3.2.2原料消耗定额 10
4.1全厂工艺流程的确定 12
4.1.1物料的预均化的确定 12
4.1.2物料破碎 12
4.1.3生料的制备系统 13
4.1.4生料粉均化系统 15
4.1.5 熟料烧成系统的确定 15
4.1.6包装与散装系统 17
4.2全厂主机设备的选型 17
4.2.1各种主机小时产量（周平衡法） 17
4.2.2主机平衡表 23
4.2.3全厂堆场及储库计算 23
4.3全厂工艺流程方框图 32
4.4全厂的质量控制点及控制指标 34
4.5全厂总平面布置图的设计 35
第二部分：生料粉磨车间设计 38
1 车间工艺流程的确定 38
1.1 生料粉磨车间流程的确定 38
1.2流程选择 39
1.2.1配料系统的确定 39
1.2.2配料设备的确定 40
1.3 喂料设备的选型 40
1.4 磨机系统 41
1.5 输送设备 41
1.6通风和收尘 43
1.7车间安全设施的设计 43
2提高生料粉磨系统产质量的措施 44
结论 45
谢辞 46
结束语 47
参考文献 48

第一部分：总体设计
1 新型干法水泥生产的简述
1.1新型干法水泥生产的特点

新型干法水泥生产的特点主要表现在以下及反面
一 生料制备过程现代化
生料制备全过程广泛采用现代均化技术，使矿山的开采，原料的预均化、原料配料及粉磨、生料均化四个关键环节，相互衔接，形成生料制备全过程均化控制保证体系，迎合窑外分解技术，以及生产大型化对生料品质的严格要求。
二 设备高效
悬浮预热、预分解窑技术从根本上改变了物料预热、分解过程的传热状态，传热、传质迅速，大同度提高了热效率和生产效率。操作基本自动化，单位容积产量达 110 ～270kg /m2，劳动生产率可高达 1000 ～ 4000t/ 年·人。
三 装备的大型化
装备大型化,单机生产能力大，使水泥工业集约化方向发展。随着工业的发展和技术的进步，水泥生产装备逐步地大型化，从日产1000、2000、2500、3000、4000、5000、6000到10000t/d，单机产量大幅度提高，这样不仅减化了生产流程，减少了占地面积，也更便于管理和实现自动化，有利于降低生产成本和提高劳动生产率。
四 环保 低耗
采用高效多功能挤压粉磨、新型粉体输送装置大大节约了粉磨和输送能耗；悬浮预热及预分解技术改变传统回转窑内物料堆积态的预热和分解方法，熟料的煅烧所需要的能耗下降。总体来说：熟料热耗低，烧成热耗可降到 3000kJ/kg 以下，水泥单位电耗降低到了90 ～110kWh/t以下。灰石资源；悬浮、预分解技术及新型多通道燃烧器的应用，有利于低质燃料及再生燃料的利用，同时可降低系统废气排放量、排放温度和还原窑气中产生的 NOx 含量，减少了对环境的污由于“均化链”技术的采用，可以有效地利用在传统开采方式下必须丢弃的石染。为“清洁生产”和广泛利用废渣、废料、再生燃料及降解有害危险废弃物创造了有利条件。
五 生产控制自动化
新型干法水泥的生产过程环节多、连续性强，许多工序都是联合操作、相互影响、相互制约。因此，生产过程就要求具有高度的稳定性，设备运转的可靠性和调节控制的及时性，这些要求都是不能靠人工操作达到的。对生产过程的自动控制具有反映灵敏、控制及时、调整精确等特点，是保证现代化连续性生产安全稳定运行所必不可少的工具，生产得规模越大，连续性越强，于生产稳定性的要求越高，实现生产自动化的必要性也越明显。
六 采用新型耐热、耐磨、耐火材料
新型干法水泥生产的另一个特点是不断改进设备运转周期，减少设备故障和维修时间，保证系统实现高效率、无事故、持续稳定地安全运转。新型干法水泥生产是以悬浮预热器和窑外分解技术为核心，把现代科学技术如原料预均化、生料均化、烘干粉磨、耐磨、耐火材料以及计算机、自控技术等等，广泛应用于水泥生产的全过程，使水泥生产具有高效、优质、低耗、符合环保要求及大型化、自动化等特征的现代水泥生产方法。
1.2 新型干法水泥生产的发展
新型干法水泥生产技术是20世纪50年代发展起来，到目前为止，日本、德国等发达国家，以悬浮预热和预分解为核心的新型干法水泥熟料生产设备率占95%，我国第一套悬浮预热和预分解窑1976年投产。该技术优点：传热迅速，热效率高，单位容积较湿法水泥产量大，热耗低。发展阶段：第一阶段，20世纪50年代-70年代初，是悬浮预热技术诞生和发展阶段。第二阶段，20世纪70年代初期，是预分解技术诞生和发展阶段。
近年来，代表最新水泥生产技术水平的新型干法水泥生产技术和装备，具有单位容积大、热利用率好、电耗低、污染小、生产效率高、产品质量稳定、规模经济效益好等特点，使工厂在生产规模和技术装备大型化、生产工艺节能化、操作管理自动化、环境保护生态化等方面取得了很大的进步。
一 新型干法技术的发展，使水泥生产装备的单机能力和性能的可靠性大大提高，而设备的大型化又是实现先进工艺技术的手段和途径。目前世界上已有日产10000~12000t的水泥熟料生产线和600t/h以上的生料磨，大型的现代化水泥生产线和生产企业，大大提高了水泥生产效率，降低了生产成本。
二 高效低压损预热器，理想流场的预分解炉，超短窑应用，三通道燃烧器，可控流第三代篦冷机，中低温余热发电，无烟煤资源利用，立磨、辊压机、辊筒磨终粉系统代替传统球磨，高效选粉机使用，机械输送取代气力输送，变频调速代替风门开度等等，在水泥工业生产中推广与应用。进入90年代以来，立磨及辊压机技术得到进一步发展
三 计算机控制技术、高速通讯技术、图形动态显示技术的飞速发展，为生产过程实现自动化操作管理提供了方便；DCS集散控制技术，QCS生料质量管理控制系统，回转窑模糊逻辑控制系统，磨机负荷控制系统，窑筒体温度检测系统等得到广泛应用。劳动定员大大地减少。
使用磨前在线元素分析仪质量控制系统有望采用简易预均化堆场，取代昂贵的原料预均化堆场，降低预均化设施投资。由于在线分析仪能实时、连续、在线在磨前进行物料成分的分析和控制，使出磨生料成分均匀性得到提高，使生料储存库取代生料均化库成为可能。
四 对水泥工业生产中产生的粉尘和有害气体的排放标准要求将更加严格，粉尘收集设备的效率可达到99.9%以上，排放量小于0.01%；而有害气体的排放标准在发展中国家要求小于100mg/Bm3，在发达国家已达到了50mg/Bm3。
20世纪80年代初，我国开始引进国外先进技术装备。1984年4月，河北省冀东建成投产第一条日产4000吨新型干法水泥生产线，开创了新型干法水泥发展的先河。20世纪90年代，我国对引进的日产2000吨、3200吨、4000吨、7200吨不断地消化吸收，优化设计，使其逐步实现了国产化。到2000年末国产化率达到85%～90%，其中日产2000～2500吨的技术装备国产化率达到100%，这就为我国新型干法水泥生产线建设朝着低投资、国产化和大型化方向发展奠定了可靠的技术和装备基础。
21世纪在“结构调整为主线”、“以科技进步为动力”、“以经济效益为中心”的产业方针政策推动下，我国新型干法水泥工业开始朝着“科技含量高、资源消耗低、经济效益”的新型工业化道路的方向迈进。安徽海螺水泥率先加快调整的步伐，闯出了一条低投资、国产化的道路。他们计划五年之内建设22条生产线，跻身世界水泥10强之列。海螺集团的发展也促进了其他大型水泥集团的快速发展。2003年全国新型干法水泥产量折合P.O42.5级水泥约9460万吨，约占全国水泥产量的13.22%，比2000年高6.25的百分点。
新世纪以来，2004年是水泥新型干法发展历程的第一个高峰，当年投产新型干法生产线166条，新增熟料生产能力1.43亿吨。2008年全国新投产新型干法生产线132条，新增熟料生产能力1.61亿吨，由于大吨位水泥窑数量增加，新增能力为历年之最［2］。
虽然我国的新型干法水泥生产技术已达到国际较先进水平,但就整体上来看,还是存在很大的差距。要想使这一技术取得更大的进步,赶超发达国家的先进水平,就必须做到在努力提高新型干法生产的水泥所占的比例的同时,继续加强技术研发和信息化建设,鼓励企业自主创新,引进新技术,做好人才培养,不断推行优化设计。
2 配料方案的确定
2.1熟料率值的确定
水泥熟料是一种多矿物集合体，而这些矿物是由四种主要氧化物化合而成。因此，在生产控制过程中，不仅要控制熟料氧化物的含量，而且还应控制各氧化物之间的比例，即率值。这样，便可以方便的表示化学成分和矿物之间的关系，明确的表示出对水泥熟料的性能和煅烧的影响。因此在生产中，常用率值作为生产控制的一种指标。
目前我国采用的是石灰饱和系数KH、硅率SM和铝率IM三个率值。
KH
石灰饱和系数KH值是熟料中全部氧化硅生成硅酸钙（硅酸二钙和硅酸三钙）所需的氧化钙含量与全部氧化硅生成硅酸三钙所需氧化钙最大含量的比值，也表示熟料中氧化硅被氧化钙饱和形成硅酸三钙的程度。当石灰饱和系数等于1.0时，此时形成的矿物组成是C3S、C3A、C4AF，无C2S生成；当石灰饱和系数等于0.667时，形成的矿物组成为C2S、C3A和C4AF，无C3S生成。为使熟料顺利的形成，不致因过多游离石灰而影响熟料质量，通常在工厂条件下，石灰饱和系数控制在0.82~0.94之间。
硅率是表示熟料中氧化硅含量与氧化铝、氧化铁之和的质量比，也表示熟料中硅酸盐矿物与溶剂矿物的比例。硅率和氧化物之间关系的数学式是：
SM
硅率会随着硅酸盐矿物与溶剂矿物之比的大小而增（减）。如果熟料中硅率过高，在煅烧时液相量会显著减少，熟料煅烧困难；特别是当氧化钙含量低硅酸二钙含量多时，熟料易于粉化。硅率过低，则会导致熟料中硅酸盐矿物太少而影响水泥强度，且由于液相过多，容易出现结大块、结炉瘤、结圈等现象，影响窑的操作。
铝率表示的是熟料中氧化铝和氧化铁含量的质量比，也表示熟料溶剂矿物中铝酸三钙和氯酸四钙的比值。铝率的表达式是：
IM
铝率的高低，在一定程度上反映了水泥煅烧过程中高温液相的黏度。铝率高，熟料中铝酸三钙多，相应的铁铝酸四钙就较少，液相黏度大，物料就难烧；铝率过低，虽然液相黏度小了，液相中质点易于扩散，对硅酸三钙的形成有利，但烧结的范围变窄了，窑内易结大块，不利于窑的操作。
确定KH=0.80～0.88，SM=1.9～2.3，IM=1.0～1.4
2.2熟料热耗的确定
水泥厂中影响熟料热耗的因素很多，国内系统热耗较高的主要原因是：结皮堵塞现象严重，还有设备故障比较频繁，从而导致窑的运转率不高。而国外水泥厂家通过采用低阻高效的多级预热系统，以及新型篦式冷却机和多通道喷煤管等先进工艺，降低了水泥生产的熟料热耗。
以上两个表可以看出，熟料烧成过程所消耗的烧成热耗与煅烧全过程有关，除涉及到原料、燃料性质和回转窑（包括分解窑）外、还与废气回收装置有关（各类预热器和余热锅炉、余热烘干等）和熟料余热回收装置（各类冷却机）等有关。结合《水泥厂设计概论》的相关要求后，综合考虑确定热耗为3100kJ/kg。
根据《新型干法水泥厂工艺设计手册》，见表2-1及表2-2

表 2-1 国内部分预分解窑的规格和特性
厂名
设计能力
（t/d）
设计热耗
（kJ/kg熟料）
回转窑规格（m）
分解炉型式
分解炉规格（m）
冀东水泥厂
4000
3308
φ4.7×74
NSF
Φ8.2×11.6
宁国水泥厂
4000
3429
φ4.7×75
MFC
Φ6×16.5

表 2-2 国内部分预分解窑的规格和特性
窑型
熟料烧成热耗
窑型
熟料烧成热耗
kJ/kg熟料
Kg熟料
kJ/kg熟料
Kg熟料
湿法长窑
干法长窑
5000～5900
4600～5000
1200～1400
1100～1200
旋风预热器窑
预分解窑
3300～3600
3100～3300
180～850
740～780
2.3矿渣、石膏加入量的确定
矿渣的作用：矿渣是一种具有潜在水硬活性的材料，已成为水泥工业活性混合材的重要原料。具有扩大水泥品种，改进水泥性能，调节水泥标号，增加水泥产量，改善水泥安定性能等性能。
石膏的作用：一般水泥熟料磨成细粉后与水相遇会很快凝结，无法施工。掺加适量的石膏不仅可调节凝结时间，还能提高水泥的早期强度，降低干缩变形，改善耐蚀性，抗渗性，抗冻性等一系列性能。
混合材的活性较高时，可以适当增加混合材掺加量。熟料的标号越高，要求混合材含量就越多；反之则越少。水泥标号不同，强度的等级也不同，从而掺入的矿渣不同。水泥粉磨细度不同，比表面积不同，水泥的强度相应也有所差别，从而要求掺入的矿渣量也不同。根据国家标准GB175—2007，普通硅酸盐水泥掺加活性混合材不得超过15%，其中允许用不超过5%的窑灰或不超过10%的非活性混合材代替。综合考虑煤灰的加入和矿渣活性混合材等问题，确定矿渣的加入量为8%。
我国生产的普通水泥，其石膏掺量一般波动于SO3含量为1.5%～2.5%间。石膏中SO3含量为43.77%，由此算出石膏的掺量为3.4%～5.7%，本设计的石膏的加入量为5%。

3 物料平衡的计算
3.1 配料计算
3.1.1原料及燃料化学成分
1. 原料化学成分
原料
Loss
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
W
石灰石
39.58
3.33
1.43
0.69
51.30
1.21

2.00
粘 土
5.43
66.36
15.41
7.11
2.34
2.72

10.00
铁 粉
2.45
36.12
2.72
54.03
0.72

8.00
煤 灰

65.92
21.47
3.90
2.66
1.43

6.00
矿 渣

38.58
7.62
1.25
43.46
6.08

20.00
石 膏
14.94
3.48
0.25
0.14
34.88
0.76
43.77
2.00
2．燃料
煤的工业分析（%）
Fc.ar
V.ar
A.ar
Mar
Qnet.ar
46. 57
23.32
27.89
2.22
22727(kJ/kg)
煤的元素分析（%）
Car
Har
Oar
Nar
Sar
Aar
Mar
合计
57.90
5.50
4.71
1.55
0.23
27.89
2.22
100.00

应用基水分 /%
应用基低位热值/ kJ/kg
烧成用煤
7.46
22727
烘干用煤
5.46
21468

3生产损失：
名称
石膏
矿渣
生料
水泥
生产损失/％
3
8
5
3
3.1.2煤灰掺入量的确定
参考表2-1及表2-2的数据并结合《水泥工艺厂设计概论》的相关要求，综合考虑后，确定本设计的熟料热耗q=3100kJ/kg熟料
根据公式求得：
==3.80%
式中：——熟料中煤灰掺入量，%；
q——单位熟料热耗，kJ/kg熟料；
——煤的应用基灰分含量，%；
S——煤灰沉落率，%，对于立窑和有完善除尘设备的回转窑可取100%；
——煤的应用基低位热值，kJ/kg干煤。
煤灰掺入量3.80%，则灼烧生料配合比为100%-3.80%=96.20%。
3.1.3计算干燥原料的配合比
设定干燥物料的配合比为：石灰石82.00%、粘土14.00%、铁粉4.00%，以此计算生料的化学成分，如表3-1所示。
表3-1 生料的化学成分
原料
配合比
烧失量
氧化硅
氧化铝
氧化铁
氧化钙
水
石灰石
82.00
32.46
2.73
1.17
0.57
42.07
1.64
粘 土
14.00
0.76
9.29
2.16
1.00
0.33
1.40
铁 粉
4.00
0.10
1.44
0.10
2.16
0.02
0.32
生 料
100
33.32
13.46
3.43
3.73
42.42
3.36
灼烧生料

20.19
5.14
5.59
63.62

煤灰掺入量3.80%，则灼烧生料配合比为96.20%。按此计算的熟料的化学成分，如表3-2所示。
表 3-2 熟料的化学成分
名 称
配合比
氧化硅
氧化铝
氧化铁
氧化钙
灼烧生料
96.20
19.42
4.94
5.38
61.20
煤 灰
3.80
2.50
0.82
0.15
0.10
熟 料
100
21.92
5.76
5.53
61.30
则熟料的率值计算如下：
0.81

计算的率值KH=0.81，SM=1.94,IM=1.04在设计的范围之内，所以配比合适
3.1.4 计算湿物料的配合比
原料的水分为：石灰石为2%，粘土为10%，铁粉为8%则湿原料质量配合比为：
湿石灰石=
湿粘土=
铁粉=
将上述质量比换算成百分比：
湿石灰石=
湿粘土=
铁粉=
3.2 物料平衡
3.2.1工厂生产能力
窑的台数的计算：
本设计采用周平衡法计算，参照冀东水泥厂，选用φ4.7×74m的回转窑，台时产量为208.33 t/台·h，本设计标定产量为209t/台·h。

式中 n——窑的台数；
Qd ——要求的熟料日产量（t/d）
Qh,l——所选窑的标定台时产量[t/(台·h)]。
故本设计选用φ4.7×74m窑一台。
熟料周产量
Qw=168 Qh =168×209=35112 (t/周)
3.2.2原料消耗定额
（1）考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料理论消耗量：
==1.44（t/t熟料）
式中 KT——干生料理论消耗量（t/t熟料）；
l——干生料的烧失量（%）；
s——煤灰掺入量，以熟料百分数表示（%）。
（2）考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料消耗定额：
=（t/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（%）。

（3）各种干原料消耗定额：
K原=K生x
式中： K原——各种干原料的消耗定额（t/t熟料）；
K生——干生料消耗定额（t/t熟料）；
x——干生料中该原料的配合比（%）。
K石灰石=K生x石灰石=1.52×0.82=1.25（t/t熟料）
K粘土=K生x粘土=1.52×0.14=0.21（t/t熟料）
K铁粉=K生x铁粉=1.52×0.04=0.06（t/t熟料）
(4) 干石膏消耗定额：
Kd=（kg/kg熟料）
式中： Kd——干石膏的消耗定额（kg/kg熟料）；
Pd——石膏的生产损失（%）。
(5)干矿渣消耗定额：
Ke=（kg/kg熟料）
式中： Ke——干矿渣的消耗定额（kg/kg熟料）；
Pe——矿渣的生产损失（%）。
(6)烧成用干煤消耗定额：
Q=(Q+25W)
=(22727+25×7.46) ×
=24760.64kJ/kg干煤
Kf1=×==0.13（kg/kg熟料）
式中： Kf1——烧成用干煤消耗定额（kg/kg熟料）；
q——熟料烧成热耗（kg/kg熟料）；
——干煤低位热值（kg/kg熟料）；
Pf——煤的生产损失（%），一般取3%；
Q——煤的应用基低位发热量（kg/kg熟料）；
W——煤的水分。
(7)湿物料消耗定额：
K湿= ==1.58（t/t熟料）
式中： W0——物料天然含水量（%）；
K湿石灰石==1.28（t/t熟料）
K湿粘土==0.23 （t/t熟料）
K铁粉==0.07（t/t熟料）
K湿d==0.06（t/t熟料）
K湿e==0.13（t/t熟料）
K f1湿煤==0.14（t/t熟料）
K 生料==1.58（t/t熟料）

(8)物料平衡表
表3-3 物料平衡表

消耗定额t/t熟料
物料平衡表(t)
干料
含天然水分料
干料
含天然水分料
小时
日
周
小时
日
周
石灰石
1.25
1.28
261.25
6270.00
43890.00
267.52
6420.48
44943.36
粘土
0.21
0.23
43.89
1053.36
7373.52
48.07
1153.68
8075.76
铁粉
0.06
0.07
12.54
300.96
2106.72
14.63
351.12
2457.84
生料
1.52
1.58
317.68
7624.32
53370.24
330.22
7925.28
55476.96
熟料
—
—
209.00
5016.00
35112.00
—
—
—
无水石膏
0.06
0.06
12.54
300.96
2106.72
12.54
300.96
2106.72
矿渣
0.10
0.13
20.96
501.6
3511.2
27.17
652.05
4564.56
水泥
—
—
228.22
5477.24
38340.69
—
—
—
烧成用煤
0.13
0.14
27.17
652.05
4564.56
29.26
702.24
4915.68

4.1全厂工艺流程的确定
4.1.1物料的预均化的确定
水泥生料化学成分的均齐性，不仅影响熟料的质量，而且对窑的产量、热耗、运转周期及窑的耐火材料消耗等都有较大的影响。这些影响对大型干法回转窑尤其敏感。由于水泥生料是以天然矿物做原料配置而成，随着矿山开采及开采地段的不同，原料成分波动在所难免。另一方面，由于水泥厂规模趋向大型化以及水泥其它工业发展，对石灰石的需求量日益增长，从而是石灰石高品位的原料不能满足生产的需求，势必要采用高低品位矿石搭配或由数个矿山的矿石搭配的方法，以充分利用矿山资源。因此生产中对原料、生料采用有效的均化措施，以满足生料化学成分均齐性的要求。现在大多数水泥厂尤其是新厂采用的是矩形预均化堆场，故本厂石灰石、煤采用的预均化堆场是矩形。
4.1.2物料破碎
石灰石破碎系统有以下几种形式：一段破碎系统，石灰石只经过一次破碎即达到入磨粒度要求的为一段破碎系统。二段破碎系统，对规模较大，石矿提供的块度也大，对选择一段破碎工艺有困难时，可用二段破碎工艺。
近十多年来，石灰石破碎流程和设备主要有下列几方面的发展：⑴破碎机设备移动化：发展移动式破碎机并设置在矿山，破碎机可随开采地段而推移，碎石用胶带输送机输送至工厂，为节省能源和提高劳动生产率创造了条件。⑵破碎设备大型化：大规格的破碎机，为提高破碎机的生产能力和放宽矿山开采块度创造了条件。⑶破碎流程单段化：发展高效能、大破碎比的破碎机，如反击锤式破碎机等，为实现单段破碎创造了条件。⑷破碎设备多功能化：某些国家发展破碎兼烘干的流程，使物料的破碎和烘干结合起来，为解决粘湿物料的破碎创造了条件。
本设计石灰石破碎采用一段破碎系统，单转子反击破碎机，反击式破碎机结构简单，工作时无显著的不平衡振动，对物料进行选择性破碎，料块自击粉碎强烈，因此粉碎效率高，生产能力大，电耗低，磨损少，产品粒度均匀，综合考虑选择单转子反击式破碎机。
水泥厂使用的煤经常含有大块，最大块度可达200-300mm，煤的破碎多采用锤式破碎机，也可以采用反击式破碎机。石膏进厂的最大块度一般在300mm左右，石膏的破碎常用颚式破碎机。
4.1.3生料的制备系统
生料制备系统目前按设备分为立磨和球磨。
辊磨机又称立式磨。它适用于粉磨软质或中等硬度的物料，当磨机内通入热空气时，物料同时得到烘干和粉磨。
与球磨机比较，球磨机是借助于介质对物料的冲击及磨剥作用而实现粉碎的。磨内介质与物料相遇的机会远少于介质本身相遇的机会，故绝大部分能量消耗于彼此的冲撞之中。因此在粉磨过程中，磨机消耗大量无用功，决定了其粉磨效率极低。
辊磨机的粉磨作用，是基于沉重的磨辊对物料层的滚压作用而实现的。对经过滚压的物料再次加以滚压时，可进一步实现相当有效的粉磨。辊磨机带有空气分级装置（即分离机），粉磨物料从磨盘边缘溢出，由于磨盘的惯性离心力和高速气流作用，使物料扬起进行初分级，粗粉返回磨盘再粉磨，这种连续循环的粉磨是很有效的，可得到所需的细度而不发生结块现象。同时，喂入物料在研磨室停留时间短，因而料床实际上不存在以磨细的物料，磨机没有多余负荷以及结块形成的威胁。
立磨的优点:
（1） 电耗低
辊磨机采用滚压料层的方式粉磨物料，同时本身带有选粉装置，能及时排除细粉，避免了过粉碎现象，因而粉磨效率高，节能效果非常显著。
（2） 烘干能力大
辊磨机采用气体作为烘干和输送物料的介质，因此特别适于烘干兼粉磨作业。可充分利用预热器和煅烧窑排出得低温废气。
（3） 入磨粒度较大
辊磨机的入磨粒度可达磨辊直径的5%左右，一般在50-150mm之间。相对的可省去二级破碎设备。
（4）产品粒度均齐，调整产品细度和成分容易，便于自动控制
由于辊磨机粉磨与选粉均在同一机壳内进行，产品粒度均齐。而且，调节分离器转子转速或导风叶开度，能够很快得到需要的产品细度，对生产不同细度的产品很有利。物料在磨内停留时间很短，易于自动控制配料和调整产品的化学成分，从粉磨一种物料到粉磨另一种物料，仅需几分钟即可实现。
（5）工艺流程简单，占地面积小
在辊磨机内可完成粉磨、烘干、分级和输送等多项作业，不需要外加提升机、选粉机和烘干机等设备。所以工艺流程简单、布局紧凑，需要的建筑面积小，基建投资低。
（6）噪音低，扬尘少，操作维修方便
辊磨机在结构上能防止磨盘和磨辊接触，故与运转平稳，震动小，噪音小。辊磨机采用整体密封，漏风小。由于系统简单，扬尘点少，而且一般采用负压操作，环境清洁。
（7）辊磨机的磨损件少，主要是辊子衬套和磨盘衬套，更换方便，仅数小时即可完毕。
本设计采用立磨外循环系统。采用外循环立磨可以保证磨内有足够得物料，形成符合要求得料层厚度，从而保护立磨墨辊，提高立磨得使用寿命。
水泥粉磨工艺流程总的来说可以分为开路流程和闭路流程两种，其中闭路系统又可分为多种不同的子类。在水泥粉磨中，开路系统主要应用在管磨机上，广泛使用高细管磨机。由于开路系统中往往过分磨现象严重，且水泥温度超标的问题，因而从节能的角度考虑，闭路系统受到推崇。在目前的流程组合上，总的来说，人们一方面希望得到简单的工艺流程，但是由于简单的流程又不能最大可能地降低单位成本和提高产品质量，因而人们往往不得不在简化流程和提高效益中寻求最佳的平衡。这也形成了目前粉磨系统发展的两个方面：一是寻求单一的粉磨设备以尽可能地简化流程，节省投资，并在此基础上降低粉磨能耗，如各类高细磨的开发以及发展立磨、辊压机终粉磨系统；二是在现有的粉磨设备的基础上开发出能够尽可能降低粉磨能耗的粉磨流程，如各种预粉磨、联合粉磨系统。本设计采用φ4.5×15.11m球磨机，水泥粉磨系统示意图见图4-1。
图4-1水泥粉磨系统示意图
4.1.4生料粉均化系统
在水泥生产过程中，均化是保证物料成分均齐、稳定，达到配料方案的要求，进而保证产品质量的重要手段。因此，生料的均化在水泥生产的全过程中是很重要的。随着工程对水泥质量和强度提出了较高的要求，一系列物料均化技术的出现，大宗物料的成分均齐和稳定成为可能，水泥生产工艺线的大型化才有了强化的物料处理技术支撑，现代干法水泥生产技术亦得到了快速发展。因此，均化工艺是现代水泥生产工艺过程中必不可少的技术环节。
生料的均化有间歇均化系统和连续均化系统。连续均化系统具有流程简单、操作管理方便和便于自动控制等优点；而间歇均化系统的均化效果则较好。选择何种均化系统主要取决于出磨生料成分的波动情况、工厂的规模、自动控制的水平及对入窑生料质量的要求，并综合考虑生料制备系统其他均化环节的合理匹配。生料磨出料均化周期是生料均化系统选择的重要依据之一。一般来说，当出磨生料成分波动不大，特别是设有预均化堆场的工厂，计测和控制水平较高时，磨机出料均化周期较短，则可采用连续均化系统。当出磨生料成分波动较大，计测和控制水平不高时，磨机出料均化周期较长，则采用间歇均化系统［10］。
本设计生料均化系统采用连续均化系统。
4.1.5 熟料烧成系统的确定
目前水泥烧成设备主要有回转窑和立窑两大类，立窑为干法生产，回转窑则按其生料制备方法又分为湿法生产与干法生产两种。湿法窑有湿法长窑及带料浆蒸发机窑；干法窑有中空干法长窑及立波尔窑、带预热锅炉发电窑、旋风预热窑、立筒预热窑及预分解窑等短窑。从世界水泥工业发展趋势看，干法中空窑和湿法长窑由于单机产量低、热耗高；立波尔窑及料浆蒸发机窑则有本身结构复杂，操作维修要求高，扬尘大等缺点，其单机产量虽较高，而熟料质量却不如湿法窑；余热锅炉发电窑则由于窑的生产和发电机组的运行相互牵制，有时会形成恶性循环，因而使这些窑型在世界水泥工业中所占的比重日益减少。更由于世界性的能源日趋紧张，代之而起的是新型干法悬浮预热器窑和预分解窑。我国近年来已明确优先发展新型干法窑生产，除个别特殊情况可选用湿法窑外，新建大型厂多采用悬浮预热窑及预分解窑，而小型厂则可采用立筒预热器窑及机械化立窑，不允许再建设没有余热利用装置的中空干法窑。现有的湿法长窑及其它类型的老式干法窑，在条件具备时亦将陆续改造为新型干法窑。
熟料烧成系统是水泥生产过程的中心环节，也是消耗大量燃料的工序。它包括窑、预热器、冷却机、喂料系统以及其它附属设备等。因此，选择烧成系统应该综合考虑原料燃料情况、产品质量要求、工厂规模、建厂的具体条件以及不同的烧成系统的特点。因此，综合考虑，本次设计采用预分解窑，预分解技术的特点是在预热器和窑之间增设分解炉，在分解炉中加入占总用量50～60%的燃料，使燃料燃烧的过程与生料的预热和分解过程，在悬浮状态或沸腾状态下迅速地进行，入窑的生料分解率可达90%左右，因此窑的热负荷大为减轻，而产量却成倍增长。熟料烧成系统示意图见图4-3。

图4-3熟料烧成系统示意图
4.1.6包装与散装系统
水泥库的圆库型式较多，主要区别在于库低的形状不同。水泥厂采用圆库储存物料时，圆库的直径规格不宜太多，采用库群布置时，库的高度和直径尽可能的统一。
水泥发运系统包括水泥散装系统和水泥包装系统。水泥散装是水泥供应和运输方面的重大改革，是发展水泥生产、厉行增产节约的重大措施，也是水泥发运系统的发展方向。在选择水泥发运系统时，应尽量考虑采用水泥散装。
目前水泥包装机可分为两大类，一类是固定式包装机，另一类是回转式包装机。我国国定式包装机有单嘴、二嘴、四嘴。其包装能力分别为15～20、30、60t/h。这类包装机劳动条件差，粉尘浓度大，包装能力低，主要用于小型水泥厂及一些老的中型水泥厂。我国回转式包装机有6、10