日产5000吨水泥生产线设计教学提纲.doc

日产5000吨水泥生产线设计

精品资料
5000t/d水泥熟料生产线烧成车间工艺设计

摘 要

本设计详细地论述了日产5000吨水泥熟料新型干法水泥厂整个生产工艺流程，生产P·O42.5、P·C42.5两种品种水泥。根据产品要求进行熟料矿物组成设计和配料计算；完成了物料平衡、主机平衡及储库这三大平衡计算，由物料平衡确定主机选型以及由储库平衡来确定堆场、堆棚和圆库的规格。根据设计要求进行重点车间工艺计算和主要设备选型，合理安排车间工艺布置。同时编写说明书。工艺布置应做到生产流程顺畅、紧凑、简捷。力求缩短物料的运输距离，并充分考虑设备安装、操作、检修、和通行的方便，以及其它专业对工艺布置的要求。

关键词：水泥，配料计算，平衡，选型

THE DESIGN OF CEMENT FACTORY THAT ITS DAILY CLINKER PRODUCTION IS 5000 TON

ABSTRACT

This design is discussed in detail the nissan 5000 tons of cement clinker NSP cement plant in the whole production process, production P·O42.5, P·C42.5 two varieties of cement. Design include clinker mineral composition design and ingredients calculation; Balance process calculation; The production process instructions; Factory layout. Determined by material balance by nnderground selection and host todetermine the depot, balance of tents and circular library specifications. According to the design requirements for key workshop process calculation and major equipment selection, reasonable arrangement of workshop process arrangement. While writing instruction. Process arrangement should be accomplished production flow smoothly, compact, simple. Strive to shorten the distance, and the transport materials full consideration of equipment installation, operation, maintenance, and traffic convenience, and other specialized to process arrangement demands.
KEYWORDS：Cement, balance, selection, decomposition furnace

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目　录

前　言 1
第1章 全厂工艺流程 2
1.1 工艺流程 2
1.1.1生料制备 2
1.1.2熟料烧成 3
1.1.3煤磨 3
1.2工艺的流程图 4
第2章 原始配料 5
2.1 原、燃料化学成分 6
2.2 煤的工业分析 6
2.3 其它 6
第3 章 配料计算 7
3.1配料方案的选择 7
3.1.1 熟料率值的确定 7
3.1.2 熟料热耗的确定 8
3.2 配料计算 9
3.2.1 计算煤灰掺入量 9
3.2.2 根据熟料设计率值，计算要求的熟料化学成分 9
3.2.3干生料的配合比 10
3.2.4 核算熟料化学成分与率值 11
3.2.5 计算湿原料的配合比 11
第4章 物料平衡和储库平衡 12
4.1回转窑规格的确定 12
4.2窑的台时产量标定 12
4.3 计算烧成系统的生产能力 13
4.4 原、燃、材料消耗定额的计算 13
4.4.1 生料消耗定额 13
4.4.2 干石膏、干混合材消耗定额 14
4.5储库平衡 16
4.5.1 物料的储存 17
4.5.2 物料储存量 17
4.5.3 堆棚、堆场的计算公式 17
4.6 堆场、堆棚的计算 18
4.6.1 石灰石预均化堆场 18
4.6.2 辅助原料预均化堆场 18
4.6.3 原煤堆场 19
4.7 储库的计算 19
4.7.1 石膏储库 20
4.7.2 混合材储库 20
4.7.3 生料均化库 20
4.7.4 熟料库 21
4.7.5 水泥库 21
第5章 主机平衡 22
5.1计算要求主机小时产量 23
5.2 主机设备选型 24
5.2.1 石灰石破碎机选型 24
5.2.2 生料磨选型 25
5.2.3 回转窑选型 26
5.2.4 煤磨选型 27
5.2.5 水泥磨机选型 29
5.2.6 包装机选型 30
第6章 重点窑尾 32
6.1旋风预热器级数的选择 32
6.2 窑尾车间工艺流程 34
6.3 窑尾工艺参数的确定 34
6.3.1 进入预热器生料量 35
6.3.2 系统气体量计算 35
6.4旋风预热器结构尺寸的确定 40
6.4.1各级旋风筒分离效率 40
6.4.2旋风筒直径的确定 41
6.4.3 分解炉规格的确定 42
第七章 生产质量控制系统与说说明 44
7.1生产质量控制网点图 44
7.2全厂生产质量控制表 45
结 论 50
谢 辞 51
参考文献 52
外文资料翻译 53
低热硅酸盐水泥混凝土的抗裂性能 66
摘 要：低热硅酸盐水泥混凝土 （LHC）的特性详细地被研究。实验的结果表示 LHC 混凝土有比较高实际的机械行为、形变和耐久性的特性。与中热硅酸盐水泥 （MHC）相较, LHC 混凝土的平均水合作用热被减少大约 17.5%.在相同的混台比例比率之下， LHC 混凝土的断热温升减少了 2 ℃-3℃，而且 LHC 混凝土的限度张力比 MHC 增加了 10 × 10-6-15 × 10-6 。而且，它表明 LHC 混凝土比 MHC 有更好的反裂痕行为。 66
关键词: 低热硅酸盐水泥; 大体积混凝土; 高抗裂; 中热硅酸盐水泥 66
1、介绍 66
调查在大体积混凝土的裂纹是一个热门问题，已将注意了很长一段时间。混凝土的裂痕有多的因数造成的，但是他们主要地由大众的混凝土中的热的位移所引起［1-3]。因此在大众的混凝土上的主要的技术是该如何减少热的位移而且提高混凝土的反裂痕能力。 66
众所周知，粘结材料的水化作用热是造成大众混凝土外部和的内部之间温差的主要原因［4,5]。为了要减低水化作用混凝土的内部温度，一些方法已经在混合比例比率设计方案中被提出。这些包括使用中热硅酸盐水泥(MHC)，减少水泥的用量，增加普通硅酸盐水泥(OPC)，MHC有好处例如低水化热，长期强度的高增长率[6，7]。因此在大众混凝土使用中用MHC更合理。 66
低热硅酸盐水泥 （LHC）, 即高硅水泥现在正在吸引全世界很多人的兴趣。这主要是由于它在制造过程中比传统的硅酸盐水泥消耗较低的能量和排放更少的CO2。LHC 有许多引人注目的特性，像是水合作用是放热少、优良耐久性，及其他，因此持续更高深的研究是很重要的［8-10] 。C2S 的长期强度能接近或者超过C3S的长期强度［11] 。此外，C2S有一系列的特征优于C3S。这些包括更少的游离CaO，低水化热，良好的韧性，坚固的水化产物，良好的防化学腐蚀性，良好的安定性，等等［12-13]。 66
因为水化混凝土，设计需要有一些特性，像是长设计材龄，低设计强度、低水合作用温升和低的温度梯度［14]。这些需要符合LHC 的特性。此外， LHC在后期有一个高水合作用，水化作用能改良材料内部微裂纹。综上所述，低热硅酸盐水泥混凝土的特性在文中详细地研究。与中硅酸盐水泥（MHC）混凝土相比，LHC混凝土的反裂痕行为被分析了。 66
2 实验 67
MHC 在中国葛洲坝股份公司水泥厂生产； LHC 在中国湖南石门特殊水泥公司生产。水泥的化学成分和矿物合成在表1和表2 分别地列出来，水泥的物质和机械，虽然化学成分差别不大，但在不同的燃烧条件下MHC 和LHC 的矿物组成却明显不同。MHC的C3S（Alite）含量比LHC高，但是LHC的C2S（Belite）含量比 MHC 高。Alite 在温度大约1450℃形成, 当 Belite 在 1200℃左右时形成. 因此， LHC能在比MHC更低的窑炉温度下被烧成。而且理论上LHC烧成时比MHC节省更多的能量。 67
Belite水化反应时放热相对比较慢，所以导致含有 LHC 的浆体、耐火水泥和混凝土的早期抗压强度通常比较低。以LHC为原料的混凝土的长期强度和耐久性可能超过MHC。表 3 的结果显示LHC浆体的早期强度比MHC低，但是LHC 的强度增长率比MHC高。 67
会黏结材料的水合作用热测试。第一阶段黏结材料的粉煤灰来自中国山东周县发电厂。表 4显示的实验的结果表明LHC 的水合作用热比MHC低很多。没有粉煤灰的LHC的1天、3天和7天的水合作用热分别是 143 kJ/kg、205 kJ／kg，227 kJ／kg。没有粉煤灰的MHC的1天、3天和7天的水合作用热分别是179 kJ/kg、239 kJ／kg，278 kJ／kg。LHC 混凝土的平均水合作用热比MHC减少了大约 17.5%.显然地，低的水合作用对温度控制降低压力有利，降低由于温度梯度引起的裂纹。LHC混凝土和MHC混凝土的绝热温度测试。结果， LHC 混凝土的绝热温升比 MHC 混凝土低2 ℃--3 ℃。 67
在添加粉煤灰之后，所有试样都表有一个更低的水合作用热，而且它随着粉煤灰含量减少而增加。对于MHC用30%粉煤灰，1天、3天，7 天总的水合作用热分别减少了14.5%、20.5%、21.9%；而对于LHC用30%的粉煤灰1天、3天、7天总的水合作用热分别减少 了21.7% 、26.3%、23.3%。明显，粉煤灰的影响在LHC的水化热多过MHC。众所周知， Ca（OH）2 能激活粉煤灰的活性。LHC比MHC有更少的C3S更多的C2S，因此 Ca（OH）2, 即 LHC浆体的在水合作用的产物激发物含量下降。随着粉煤灰的水合作用活化的减少减少黏结材料的水合作用热也随之减少。 67
68
3、结果与讨论 68
在这实验中，用ZB-1 A型态妨碍超塑性和DH9外加剂。ZB-1 的药量是混合的重量的 0.7% ，而且 DH9 的药量被调整呆了外加剂的 4.5%-6.0%。不管粉煤灰是否被用，影响了药量的参数的事的水泥合成物和水泥细度。凝聚体的四个阶度是120毫米－80毫米：80毫米－40毫米：40毫米－20毫米：20毫米－5毫米＝30:30:20:20。 68
在水－类水泥代替用了水－水泥期间，水－类水泥在所有的混合物中的比率维持在 0.50。在试验中，混凝土的大裂纹被控制在大约 40 毫米之内，空气含量被控制在大约 5.0%。在被脱模后，所有样本放在一个标准养护室中养护。混凝土的混合比例比率参数在表 5 被列出来了。 68
68
3.1 物理力学性能 68
物理力学性能包含强度、硬度、屈服强度等等。表 6显示LHC（单数的样本）的早期强度（7 d 强度）是缓慢增长的。LHC混凝土的7 d抗压强度和28d抗压强度之间的比例大约 0.4 ，而MHC混凝土的比例大约是0.6。与 MHC混凝土相比较， LHC混凝土强度的增长率在7 d之后增长得更快。含20%粉煤灰的LHC混凝土在28 d 、 90 d、180 d后的抗压强度分别是30.2 MPa、43.8 MPa、48.5 MPa，含20%粉煤灰的MHC混凝土在28 d 、 90 d、180 d后的抗压强度分别是28.3 MPa、35.6 MPa、39.8MPa。造成上述差异的原因是LHC的C2S含量比MHC高。 68
表6表示与参入粉煤灰的水泥的强度增长率比不加的的高；粉煤灰的添加量愈多，增长率也愈高。粉煤灰有玻璃的性质，可以与Ca（OH）2反应。因为Ca（OH）2是水泥的水水化产物，粉煤灰和Ca（OH）2 之间的反应,被称为“第二水化反应”，将在迟些时候发生。Ca（OH）2的多少被一些因数影响，比如水浆体，水泥的添加量。 69
69
在表7中给模量和屈服极限。在相同的混合比例下， LHC 混凝土的弹性模量和 MHC大约相等；LHC 混凝土的 28 天的屈服极限比MHC增长了10×10-6-15×10-6，而LHC混凝土的90天的屈服极限超过了MHC 混凝土12×10-6。上述的结果表明LHC 的使用改良了混凝土的屈服极限。增加混凝土的屈服极限将会有利于混凝土的裂痕的出现。 69
70
3.2 形变特征 70
混凝土的形变特性含干燥收缩、自生的形变、潜动等等。Fig.1显示了混凝土的干燥收缩。干燥收缩是随时间增加的。 在刚到90天时，所有的 LHC 混凝土试样表示一个低的干燥收缩； 而且它随着粉煤灰的增加而降低。当粉煤灰的含量为30%是，LHC混凝土在90天的干燥收缩为363×10-6 ，而为MHC混凝土数值是408×10-6。结果， LHC 混凝土的安定性在干燥环境中比 MHC 混凝土好。 70
70
Fig.2指出了混凝土的自生形变的实验结果。MHC混凝土和LHC混凝土的自生形变的发展有明显不同。LHC混凝土的自生形变有膨胀的趋向。在刚到14天之前，纯LHC 样本的自生形变随时间增长，14天时达到最大20×10-6。纯LHC样本在 14天至90天之间自生形变开始降低，在90 天的数值是10×10-6。在添加30%的粉煤灰之后， LHC 混凝土的自生形变随时间增长， 90天的数值是61×10-6 。MHC 混凝土的自生形变有收缩的趋向，尤其是没有粉煤灰时。 70
71
3.3 耐久性 71
混凝土的耐久性是由防渗等级和抗冻性的水平决定的。在1.2 MPa 的压力之下，纯的LHC样本的渗透的高度是 3.1 cm，而那纯MHC 样本是2.0 cm。测试数据显示LHC混凝土在防渗透性方面比MHC 混凝土优秀。混凝土的渗透性有时随着粉煤灰的增加而增长。在250冻结要熔化快要结束的时候，质量和谐振频率中有一个小差异。LHC混凝土比MHC混凝土有更好的抗冻性。 71
3.4 抗裂的分析 71
为了控制裂痕现象的出现，正确地评估反裂痕行为是很重要的。恐怕最好知道，混凝土是一种典型的易碎材料，而且它的脆性与反裂痕行为有关[15]。脆性对抗压和抗拉强度的比例是重要的。随着比例的增大，混凝土的抗脆性比抗裂纹性和韧性更好。表6的实验结果显示，LHC混凝土的比率在水合作用的所有级比MHC混凝土有比较好的反裂痕。在裂缝控制和设计水力发电的大规模混凝土中，混凝土的反裂痕的最初评价正使用在的极度的抗拉强度用表达式Eq.1。 71
σ=ε PE 71
εP 是混凝土的限度张力，E 是张力的弹性模量，假定和压缩的弹性模量相等[16]。 71
从计算结果表 8上可以看出LHC的极度抗拉强度在水合作用的所有级中MHC混凝土高。 71
72
关于材料的抗裂纹的研究上是以智能卡、建筑和生料的选择为基础的，已经流行于当今世界了。通过大量的调查研究，人们广泛认识到混凝土有更好的抗裂纹能力、更高的抗拉强度好极限拉力，更低的弹性形变和隔热效果、更好的安定性[17,18]。 72
综上所述，HC混凝土有一个较高的拉力强度和极限拉，比较低的弹性模量和隔热效果，较低的干燥收缩比MHC混凝土。与MHC混凝土相比，LHC混凝土的自生形变有易膨胀的趋向。虽然 LHC 混凝土的早期强度比MHC混凝土低，但他的它的后期强度接近或超过MHC混凝土。 72
4 结论 72
a) LHC 的早期抗压强度（7 d）比较低，但是它的后期强度（28 d，90 d）接近到或者甚至 超过MHC。 72
b) 与 MHC 相比， LHC 混凝土的平均水合作用热减少了大约17.5%。 72
c) 在一样的混合比例比例下， LHC 混凝土的弹性模量和MHC大致相等，LHC混凝土的极限拉力超过MHC混凝土10×10-6-15×10-6。 72
d) LHC 混凝土的干燥收缩明显比 MHC 混凝土小，而LHC混凝土的自生形变有扩大的趋向。 72
e )LHC混凝土比MHC的抗渗性和抗冻性都要好。 72
f)在所有的水合作用中，LHC混凝土的反裂痕强度比MHC混凝土高，前者有一个更高的比例对与抗压强度和张力强度。 72
参考文献 72

前　言

水泥是建筑工业三大基本材料之一，可广泛用于民用、工业、农业、水利、交通和军事等工程。他是国民经济建设中不可缺少的建筑材料。
新型干法水泥生产技术的出现，彻底改变了水泥生产技术的格局和发展进程，它采用现代化新型水泥生产工艺和装备，逐步取代了立窑生产技术、湿法窑生产技术、干法中孔窑生产技术以及半干法生产技术，从而把水泥工业生产推向一个新的阶段。
经过多年的发展，我国水泥工业发展取得了很大成绩，产量已多年位居世界第一，保障了国民经济发展的需要。但是当前，我国水泥工业结构性矛盾仍十分突出，主要表现是经营粗放，生产集中和劳动生产率均比较低，资源和能源消耗高，环境污染比较严重，特别是立窑、湿法窑、干法中空窑等落后技术装备还占相当比重，可持续发展面临严峻挑战。按照科学发展观和走新型工业化道路的要求，为大力推进水泥工业结构调整和产业升级，引导水泥工业持续、稳定、健康地发展，实现水泥工业现代化，制定一系列水泥工业产业政策目标。我国近年来已明确优先发展新型干法窑，除个别特殊情况可选用湿法窑外，新建大中型厂多采用悬浮预热器窑及预分解窑，而小型厂则可采用立筒预热器窑及机械化立窑，不允许再建造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。
本设计为5000t/d熟料水泥厂设计，烧成系统采用预分解窑。预分解水泥熟料煅烧技术是一项极为重要的进展。其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。由于窑的单位容积产量高，窑衬寿命长，在单机产量相同的情况下，窑的体型较小，占地面积减少，制造、运输和安装较易，基建投资较低，且可制造单机产量高达8000～10000t/d的大型窑。
本设计分解炉选用TDF型。根据国内燃料的燃烧特性在DD分解炉基础上开发的TDF分解炉，符合国内生产实际情况，在国内具有广泛的应用。

第1章 全厂工艺流程

1.1 工艺流程

1.1.1生料制备
新型干法水泥使用的生料主要有：石灰石、砂岩、铁粉、粉煤灰等原料。
1.石灰石制备及输送
石灰石在矿山车间破碎后，经皮带机运输至厂内的石灰石预均化堆场，再经皮带机转运，送入石灰石调配库。
2.石灰石预均化堆场
石灰石由皮带机送至预均化堆场中心，由悬臂堆料皮带机进行连续人字型堆料，由刮板取料机横切取料。预均化后的石灰石从堆场中心漏斗卸出，由皮带机输送至石灰石调配库库顶。
3.物料联合储库及输送
砂岩和硫酸渣粉分别由装载机从物料联合储库运至卸料坑，经皮带机和两路阀，分别送入砂岩和硫酸渣粉配料库中。
4.原料配料库及输送
原料配料库由石灰石，砂岩，铁粉和粉煤灰库组成。粉煤灰为干粉煤灰，由汽车运输进厂后，气力输送入库，库下由调速螺运机按设定配比卸出，经冲击式流量计计量控制，由螺旋泵输送至生料磨房内膨胀仓，经气固分离后入选粉机。石灰石，砂岩，硫酸渣分别由库下电子皮带称按设定配比卸出，经皮带机送至生料磨。
5.生料粉磨
配合原料经磨头锁风阀进入立磨进行烘干和粉磨，烘干热源来自窑尾高温风机出来的部分废气和热风炉。出磨物料经斜槽送入提升机，再经斜槽与粉煤灰一起入选粉机选粉，出磨气体经过粗粉分离器，粗粉回到出磨物料提升机中，气体进入旋风收尘器收尘，再由磨系统排风机送入窑磨废气处理系统；收下的粉尘与选粉机选下的细粉一起，经斜槽送入高效胶带式提升机，由提升机送入生料均化库。
6.窑磨废气处理系统
从生料磨排出的废气与经过增湿塔降温调质处理的另一部分窑尾废气再汇风箱汇合，一同进入收尘器收尘，最后经烟囱排入大气，收下的粉尘经链运机入提升机送入生料均化库。
7.生料均化库及窑喂料
生料由提升机送至均化库顶后，由生料分配器呈放射状多点下料入库。
生料经流量控制阀和斜槽，从衡压仓卸出，经高效提升机入窑尾预热器顶部喂料小仓，经计量入窑。

1.1.2熟料烧成
生料经五级双系列旋风预热器和分解炉预热，预分解后，入窑CaCO3分解率将大于90%。出预热器气体经窑尾高温风机排出，一部分进入增湿塔；一部分进入生料磨作为烘干热源；另一部分进入煤磨作为烘干热源。
1.窑中
生料在预分解系统内预分解后，进入回转窑内煅烧成熟料，
2.窑头熟料冷却及输送
熟料从回转窑落入篦冷机，由篦板下鼓入的冷空气极速冷却，出篦冷机的熟料温度为环境温度+65OC ，由链斗输送机送入熟料库。冷却机高温空气一部分作为窑用二次空气；另一部分经沉降室，有三次风管送到分解炉作为燃烧空气；剩余低温废气经电收尘器收尘后，排入大气。电收尘器收下的粉尘经拉链输运机送到熟料链斗机上。
3.熟料储存
熟料由链斗输送机送入熟料库中，熟料库设散装下料口，供熟料散装使用。

1.1.3煤磨
原煤由铁路或公路运输进厂，进入堆棚存放，并由装载机运至堆料机上，进行预均化，再经取料机和皮带输送机送入煤破碎车间破碎。
1.煤粉制备
原煤从原煤仓给煤喂料机喂入立式磨进行烘干兼粉磨，烘干用热风来自窑尾预热器废气。出磨煤粉随气流进入旋风收尘器和袋收尘器，收尘净化后的气体排入大气；收下的煤粉由螺旋输送机送到煤粉仓，仓下由高压空气卸出，经煤粉计量装置计量控制，分别泵送至窑头和窑尾分解炉。
2.石膏破碎及输送
石膏由装载机从堆场运到卸料坑，经板式喂料机喂入破碎机中破碎，再经斗式提升机，送入石膏配料库中。

1.2工艺的流程图

本设计是根据本人对当地的资源、等实际条件和要求进行设计的。在设计中充分考虑了该地区的地形、地势、气候、风向等自然条件和地区的实际情况，生产工艺流程图见表1-1所示。

图1-1 生产工艺流程图
在设计中，从原料的开采一直到水泥成品出厂的每一个生产环节中，都采用了最优化的技术，确保水泥生产的质优、高效、节能低耗、环保。如在生料的粉磨过程中采用了最先进的立磨；在水泥的粉磨过程中采用了辊压机和闭路管磨组成的粉磨系统；该系统与球磨机相比，具有系统装机容量低，设备重量轻；粉磨电耗仅为后者的70%一80%,单产设备重量为后者60%。根据业主实际情况，确保资源、资金的最优化合理配置。此设计课题为5000t/d水泥熟料生产线的设计。

第2章 原始配料

2.1 原、燃料化学成分

表2-1 配料用原料汇总表（包括水泥配料）
项目
Loss
SiO2
AL2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
合计
天然水分
石灰石
42.63
1.77
0.15
0.22
54.12
0.70
0.08

1.0
黄土
9.51
58.87
11.49
4.37
9.11
2.82
0.08

10
硫酸渣

27.83
3.75
60.96
1.80
2.62
2.24

4
粉煤灰
4.46
48.06
30.80
5.55
4.41
1080
0.37

石膏
16.40
1.02
0.23
0.11
37.77
1.85
40.95

煤粉

49.47
26.49
7.43
7.26
2.44

2.2 煤的工业分析

表2-2 煤的工业分析（%）
Mad
Cad
Aad
Vad
Qnet.ad (kJ/kg)
1.48
53.41
18.67
26.44
27082

2.3 其它

1、年平均气温 15 ℃ 2、当地气压 99999Pa
3、地下水位 -10m

第3 章 配料计算

3.1配料方案的选择

因为硅酸盐水泥熟料是由两种或两种以上的氧化物化合而成，因此，在水泥生产中控制各氧化物之间的比值（即率值），比单独控制各氧化物的含量，更能反映出对熟料矿物组成和性能的影响。故常用表示各氧化物之间相对含量的率值来作为生产控制的指标。为了获得较高的熟料强度，良好的生料易烧性以及易于控制生产，选择适当的熟料三率值是非常必要的。

3.1.1 熟料率值的确定
众所周知，C3S是熟料的主要矿物，在水泥水化过程中水化速度最快，对熟料的3d、28d强度起着关键性的作用，而实际生产中熟料的C3S含量由熟料的KH来决定的。当熟料中的KH值在0.86~0.92之间时，R3、R28值均较高；当KH≥0.91时，虽然R3较高，但R28已呈下降趋势，此时，熟料烧成已经较困难，f-CaO不易控制，对强度有较大影响。因此， KH取0.86~0.90为熟料最佳控制范围，可以保证熟料的3天和28天强度[2]。
若熟料SM过高，则由于高温液相量显著减少，熟料煅烧困难，C3S不易形成；SM过低，则熟料因硅酸盐矿物少而熟料强度低，且由于液相量过多，易出现结大块、结炉瘤、结圈等，影响窑的操作。SM一般控制在2.3~2.7范围内。
若IM过高，熟料中C3A含量多，液相粘度大，物料难烧，水泥凝结快。IM过低，虽然液相粘度小，液相中质点易于扩散对C3S形成有利，但烧结范围窄，窑内易结大块，不利窑的操作。IM一般控制在1.5~1.7范围内。
通过物料平衡可计算得到各种原料、燃料、材料的需要量以及从原料进厂直至成品出厂，各工序所需处理的物料量，依据这些数据可以进一步确定工厂的物料运输量、工艺设备选型以及堆场、储库等设施的规模，因此，物料平衡计算是主机平衡与储库平衡计算的基础和依据。

表3-1 国内主要水泥生产公司熟料率值及液相量
厂名
ZH
SD
ZJ
LG
IN
SC
XJ
BQ
YS
KH
0.87
0.90
0.88
0.89
0.87
0.87
0.90
0.89
0.87
SM
2.49
2.46
2.58
2.32
2.36
2.42
2.58
2.52
2.37
IM
1.61
1.69
1.45
1.62
1.44
1.63
1.35
1.64
1.35

24.07
23.87
23.43
25.40
25.41
24.38
22.35
24.68
24.70
两高一中方案即高SM、高IM、中KH、低液相量配料方案，其值控制为:KH=0.88±0.02、SM=2.5±0.1、IM=1.6±0.1、L=20%~25%。从我国冀东等公司的预分解窑生产实践看，两高一中方案是适当的。
本次设计为一台预分解窑，根据生产实践和设计要求选择两高一中方案即高SM、高IM、中KH、低液相量配料方案，其值控制为:KH=0.88±0.02、SM=2.5±0.1、IM=1.6±0.1、L=20%~25%。

3.1.2 熟料热耗的确定

表3-2 国内和国外部分预分解窑的单位熟料热耗(kJ/kg)
国内
冀东NSF
宁国MFC
柳州SLC
江西RSP
淮海NFC
新疆RSP
熟料
热耗
3385
3323
3439
3573
3650
3862
国外
日本东谷厂N-MFC
丹麦FLS
SLC
日本小野田RSP
比利时CCB
ProPol-AS
奥地利
PASEC
墨西哥Fuller-N-SF
熟料
热耗
2994
3191
3078
2948
2897
2910

在近年新建的水泥厂中，一般都是预分解窑，使原来在窑内以堆积态进行的物料预热及生料中碳酸盐分解过程移到回转窑外进行，使窑的热负荷大为减轻，窑的寿命延长，而窑产量却成倍增长，熟料的单位热耗大大降低。影响熟料热耗的因素很多，即使是同一种生产方法，不同的企业，甚至同一企业同一设备的不同时期，熟料的热耗都可能不一样。单位熟料热耗依国内外预分解窑生产现状，热耗取3000 kJ/kg熟料。

3.2 配料计算
配料计算的基本原则：
(1)烧出的熟料应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烧成；
(3)生产过程中易于控制、管理，便于生产操作，能结合工厂生产条件、经济，合理地使用矿山资源。
本次设计选用Excel法。

3.2.1 计算煤灰掺入量
Aad=Aar(100-Mad)÷(100-Mar)=17.8%
Aad=18.67 Mar=6 Mad=1.48
Qnet.ar=(Qnet.ad+25Mad)(100-Mar)÷(100-Mad)-25Mar=22592.64
Qnet.ar-收到基低位发热值 Qnet.ad-空气干燥基低位发热值
Mad-空气干燥基水分
=（3000×26.13%×100%）÷22592.64=3.45%
式中:GA—熟料中煤灰掺入量(%)；
q —单位熟料热耗(kJ/kg熟料)；
Qnet.ad—煤的空气干燥基热值(kJ/kg煤)；
Aad—煤的空气干燥基灰分含量(%)；
S —煤灰沉落率(%)，一般S=100%。

3.2.2 根据熟料设计率值，计算要求的熟料化学成分
根据原料成分总和计算，一般Σ≈97%左右，计算要求熟料的化学成分：
设：Σ=97.5 %，则：
=3.45%
=5.52%
=22.42%
=66.11%

3.2.3干生料的配合比
表3-3 物料计算表
原料化学成分（%）

项目
LOSS
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
比例
石灰石
32.83
1.36
0.11
0.17
41.68
0.54

77.01
黄土
1.74
10.76
2.10
0.80
1.66
0.52

18.27
硫酸渣
0
0.51
0.07
1.12
0.03
0.05

1.84
粉煤灰
0.13
1.38
0.89
0.16
0.13
0.05

2.87
生料
34.70
14.01
3.17
2.25
43.50
1.15

100
灼烧生料
21.46
4.85
3.44
66.62
1.77

97.97
煤灰

1.01
0.54
0.15
0.15
0.05

2.03
熟料

22.47
5.39
3.59
66.77
1.82

100
烧成热耗（KJ/Kg熟料）

2950

煤发热量（KJ）

27082

煤灰分

18.67

熟料目标KH
熟料实际KH

0.90
0.900

熟料目标SM
熟料实际SM

2.5
2.500

熟料目标IM
熟料实际IM

1.5
1.500

3.2.4 核算熟料化学成分与率值
所得结果与要求值十分接近，可按此配料进行生产。考虑到生产波动，熟料率值可定为：KH=0.90、SM=2.5、IM=1.5。按上述计算结果，干燥原料配合比为:石灰石77.01%，硫酸渣1.84%，黄土18.27%。
计算熟料矿物组成：
C3S=3.8×(3KH—2)SiO2=3.8×(3×0.90—2)×21.91=58.28(%)
C2S=8.6×(1—KH)SiO2=8.6×(1—0.90)×21.91=18.84(%)
C3A=2.65×(Al2O3—0.64Fe2O3)=2.65×(5.19—0.64×3.55)=7.73(%)
C4AF=3.04×Fe2O3=3.04×3.55=10.79(%)
C3S+C2S=58.28+18.84=77.12(%)
C3A+ C4AF=7.73+10.79=18.52(%)
液相量：1338℃ L=6.1Fe2O3=6.1×3.55=21.66(%)
1450℃ L=3 Al2O3+2.25 Fe2O3+MgO+R2O
=3×5.19+2.25×3.55=23.56(%)
综上所述，熟料中C3S和C2S的理论含量约占77%，C3A和C4AF的理论含量约占19%；预分解窑液相量20%~25%范围。

3.2.5 计算湿原料的配合比
原料水分：石灰石1.0%、黄土10%、硫酸渣4%。
则湿原料的质量配合比：
湿石灰石=77.01/(100-1.6)=77.79
湿黄土=18.27/(100-10)=20.30
湿硫酸这=1.84/(100-4)=1.92
合计：100.01
将质量比换算为百分比：
湿石灰石=77.79/100.01=77.8%
湿黄土=20.30/100.01=20.3%
湿硫酸渣=1.92/100.01=1.9%

第4章 物料平衡和储库平衡

通过物料平衡可计算得到各种原料、燃料、材料的需要量以及从原料进厂直至成品出厂，各工序所需处理的物料量，依据这些数据可以进一步确定工厂的物料运输量、工艺设备选型以及堆场、储库等设施的规模，因此，物料平衡计算是主机平衡与储库平衡计算的基础和依据。

4.1回转窑规格的确定

确定回转窑规格的大体步骤如下：先根据设计产量用经验公式初步计算，将初步计算结果与目前生产中同类型窑比较并作出适当调整，再用窑内风速等有关指标来核实。

表4-1国内部分5000t/d预分解窑实际选用窑的规格
厂名
烟台东源
铜陵海螺
华新
豫鹤同力
黄河同力
冀东
规模(t/d)
5000
5000
5000
5000
5000
5000
回转窑（m）
Φ4.874
Φ4.874
Φ5.074
Φ4.874
Φ4.874
Φ4.874

根据国内部分5000t/d预分解窑实际选用窑规格的实际情况，各主要水泥厂所采用是比较成熟的三支撑Φ4.874m回转窑，本次设计要求为5000t/d熟料的生产线，参照目前国内已经成熟的技术，采用1台三支撑Φ4.874m回转窑。

4.2窑的台时产量标定

表4-2 国内部分5000t/d预分解窑的生产能力
厂名
华新
冀东