年产60万吨矿渣粉生产线烘干粉磨系统设计

第PAGEV页共Ⅲ页年产60万吨矿渣粉生产线烘干粉磨系统设计摘要：矿渣粉可以改善混凝土的耐久性和工作性，是一种性能优良的矿物细掺料，制造矿渣粉是实现高炉矿渣高效利用的有效途径。本设计为一条年产60万吨矿渣粉生产线。经考察了解，并分析振动磨、球磨机、辊压机及立磨系统工艺粉磨效率、能耗、成本等优缺点的基础上，选用了立磨系统工艺。通过对比国内外立磨的使用情况和规模，选用了国外立磨系统，又对比了国外几种立磨的生产和使用情况，选用了德国莱歇公司生产的LM46.2+2。对物料平衡、主机平衡、储库平衡、热平衡、热风炉和矿渣粉磨系统的设备选型进行了计算，并据此对矿渣粉磨系统的主要设备以及其相关的附属设备的规格型号进行了选择。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矿渣粉磨系统工艺布置图。关键词：高炉矿渣，立磨系统，矿渣粉磨Thedesignerofdryinggrindingsystemof600000t/aSlagpowderproductionlineAbstract：Slagpowercanimprovesthedurabilityandworkperformanceofconcrete,isabettermineralcomponentinconcreteandtheeffectivewaytorealizeefficientuseofmetallurgyblastfurnaceslag.SoThegraduationprojectDesignedaproductionlineof600000t/asuperfineslag.Byseeingabout,wechosetheverticaltechnologyanddeterminedthequalityindexesandprocessparametersaftercomparingthegrindingefficiency,energyconsumptionandfinalcostofvibromill,ballmill,rollingpressandverticalmill.Bycomparingtheuseofrollermillathomeandabroadandscale,verticalmillsystemusedabroad,butalsocomparedseveralverticalmillofforeignproductionanduse,selectionoftheGermanLoescheproducedLM46.2+2.Idesignandcalculatetheslagburdenplan,materialbalance,mainenginebalance，storehousebalance,heatbalanceandthechoiceofthetypeofequipmentsusedintheslaggrindingplant.Stickingtotheprincipleofmakingtheproducthigh-qualified,greenandenergy-saving,wehaveathroughconsiderationofthetechnicalcraftplanandthealternativeequipmentsintheslaggrindingplant,andmakeourchoiceprudently.

Keywords：blastfurnaceslag,verticalmillsystem,slaggrindingplant目录1引言 11.1概述 11.2矿渣粉用途和应用范围 21.3矿渣粉的性能 31.4矿渣粉的市场前景 51.5矿渣粉的应用前景 51.6矿渣粉的生产工艺 61.6.1矿渣粉磨方式 61.6.2矿渣粉磨设备 71.6.3立磨与球磨生产矿渣粉的工艺比较 81.6.4立式辊磨的选型 101.7设计原则及指导思想 142建设条件 152.1原、燃材料 152.2地震 152.3工程地质 152.4地下水位 152.5气象环境 153技术方案 173.1设计任务 173.2工厂的平衡计算 173.2.1计算内容 173.2.2产品方案及原燃料材料 173.2.3配料方案 173.2.4主机平衡及主机选型 183.2.5矿渣粉磨系统主机选型 183.2.6石膏的破碎设备选型 193.2.7物料平衡表 213.2.8水淬粒化高炉矿渣和石膏露天储存设施的选择 213.2.9矿渣和石膏的室内储备库选择 233.2.10成品库的选择 243.3立磨系统热平衡计算 243.3.1水分平衡 243.3.2质量平衡 263.3.3热量平衡 273.3.4热风炉热平衡计算 293.3.5核算 333.3.6煤耗量 363.4工厂粉磨流程设计 363.5辅组机械选型 373.5.1原始资料和设计参数 373.5.2磨机通风量 373.5.3斗式提升机的排风量 373.5.4循环流化床锅炉引风机选型 383.5.5输送设备选型 383.5.6袋式除尘器的选型 403.5.7除尘风管直径计算 413.5.8散装机选型 423.5.9热风炉选型 423.6废气排放浓度 424节约及合理利用资源 444.1取代水泥节约的能耗 444.2节约输送能耗 444.3减少热损失 444.4水源节约 444.5电气节能 445组织机构及劳动定员 455.1组织机构 455.2劳动定员 455.3劳动生产率 455.4职工培训 45参考文献 47致谢 49附录第52页共49页1引言1.1概述矿渣微粉起源于欧美等国家，其技术的发展已近十年。近年来随着钢铁工业技术的不断进步，以及粉磨部位材质的不断改善，矿渣微粉的生产和应用越来越大。由于立式磨在生料粉磨和煤粉制备领域内的突破以及材料科学、液压技术、自动控制方面的不断发展，逐步克服了影响立式磨大量推广使用中的普遍存在的震动、磨辊和磨盘磨损、除铁难等不利因素，逐步在水泥粉磨、矿渣粉磨等领域中推广开来。目前立式磨在矿渣粉磨生产设备中占绝对优势，成为矿渣微粉生产线的首选设备。但是，由于立磨机集多功能于一体，加之在系统优化设计与机械式锁风喂料装置性能不好等诸方面原因，致使立磨系统存在着工艺系统不完备，系统漏风严重、能耗高、选粉效率低、操作的可调节性能下降"以及高浓度气流导致收尘器负荷过重造成环境污染等问题。使有些立磨运转率仅为60%,达产率仅为70%-80%，制约了生产的正常进行[1]。因此，为了节约投资和我国矿渣粉磨设备中出现的问题，本文从我国现在矿渣微粉生产线现状、生产工艺及综合利用方面进行浅述，然选择出合理的年产60万吨的矿渣粉生产线烘干粉磨系统。水淬粒化高炉矿渣(水渣)是炼铁高炉中以熔融态流出的熔渣经水淬急冷处理而成，水淬后的矿渣为微晶状态，活性好，含有80-90%的玻璃相，其主要组份为C2AS、CAS2、CS、C2S等活性矿物。具有“潜在水硬性”的矿渣是生产水泥最好的混合材。资料表明，我国50%以上矿渣用作生产水泥的混合材[2]。矿渣作为混合材可生产普通硅酸盐水泥(P·O)和矿渣硅酸盐水泥(P·S)。国家标准规定：P·O中矿渣掺量不能超过15%，而P·S中矿渣掺量可为20%-70%[3]。因此，P·S对最大限度地利用矿渣和降低水泥生产成本更有意义。但是，传统P·S的生产方法是将水泥熟料和矿渣在粉磨设备(主要为球磨机)内混合粉磨而成，因熟料和矿渣两者易磨性差别较大，所得水泥中矿渣平均粒度偏大，细粉含量低，其潜在活性得不到有效发挥，影响了水泥的早期强度等性能，也制约着矿渣掺量的提高。研究表明：细磨的矿渣粉不仅显著地改变水泥和混凝土的性能，而且大幅度地提高了水泥中矿渣的掺量。以前从废物利用及节能环保角度将矿渣作为“经济组分”掺入水泥中，如今，随着对其材性的深入研究，细磨的矿渣具有更大的水硬活性和优越的施工性能，而将其发展成为“功能组分”加以利用。矿渣细粉改性的深入研究为其在水泥和混凝土中的应用开辟了新的途径，而高效低耗的矿渣超细粉磨技术的不断进展又为其实际应用提供了可能。水淬粒化高炉矿渣作为炼铁工业的副产品，价格低廉，而细磨的矿渣粉，不论是作为中间产品和熟料一起生产矿渣水泥，还是作为产品销售，用于混凝土的制备，其市场前景广阔。本项目不仅具有很好的经济效益和社会效益，还具有显著的生态效益。据测算，细磨的矿渣细粉每替代1t水泥熟料，约减少标准煤消耗110kg，减排CO2约1t。由此可见，矿渣粉磨项目非常有益于温室气体的减排，符合清洁发展机制（CDM）项目的要求，有机会获得发达国家给予实现减排所需资金和技术的援助。利用水淬粒化高炉矿渣生产矿渣粉，即可以解决了以往钢厂排除的矿渣对环境的污染，又会给社会带来了可观的收入，同时还能为矿渣生产大型化，国产化做出重大贡献。首先，矿渣再综合高效利用是钢铁企业落实科学发展观、建设资源节约型、环境友好型企业、发展循环经济、实现可持续发展的新亮点，对企业实现工业渣“零”排放，进行“清洁生产”，节能降耗，降低产品成本，提高经济效益，都具有重大意义；其次，研究立磨的烘干粉磨系统，就会减少因立磨烘干系统不完善而浪费大量燃料，从而降低向空气中排放大量烟尘的问题而对环境的污染；再次，立磨的较好应用会给社会带来较大的收益。所以说研究我国矿渣粉生产线烘干粉磨系统具有重大意义。综上所述，矿渣粉可以改善混凝土的耐久性和工作性，是一种性能优良的矿物细掺料。使用矿渣粉能产生可观的经济效益，显著的节能和环保效益，符合我国经济的可持续发展战略。矿渣粉具有十分诱人的发展应用前景。近些年来，我国众多钢铁企业纷纷建设矿渣粉生产线，如上海宝钢、江苏沙钢、山西太钢、四川川威、山西长钢、湖北武钢等多家二十余条生产线相继投产。1.2矿渣粉用途和应用范围（1）矿渣粉用途矿渣粉是近年才兴起的一种新型建材，发展较快。利用矿渣粉制备高性能混凝土作为一项新技术，其广泛应用是在本世纪。众多研究资料表明[3-4]：矿渣作为混泥土的掺合料，高炉矿渣具有较高的潜在活性，但要求将其单独粉磨至400㎡/kg以上的细度后，混合制成水泥或直接替代部分水泥，可使矿渣的活性得到充分发挥。因此，矿渣粉最重要的应用是等量替代混凝土中的水泥和生产绿色合成水泥。它不仅可用于配制普通混凝土，而且还是高性能混凝土中必不可少的最常用矿物细掺料之一。高性能混凝土是近期混凝土技术发展的主要方向。在混凝土中掺加适量的矿渣粉，能显著地改善新拌混凝土的工作性和硬化混凝土的耐久性。矿渣粉还可作农田硅肥、道路材料和矿渣棉、铸石、微晶玻璃原料，但不普及且用量较少。（2）矿渣粉的应用范围①适用于与高标号水泥混合掺入；②适用于大体积混凝土；③适用于商品混凝土搅拌站；④适用于高性能混凝土；⑤适用于受硫酸盐侵蚀的海洋工程、码头、水库、隧道工程；⑥适用于环境恶劣的基础工程。1.3矿渣粉的性能（1）水淬粒化高炉矿渣的化学成分和矿物组成水淬粒化高炉矿渣是钢铁厂炼铁时的副产品，它是熔融高炉渣经水急冷后得到的一种粒状物，由于经水淬急冷，矿物质来不及洁晶，因此大部分为玻璃体，保持了较高的潜在活性[5]。高炉矿渣是在高炉炼铁过程中，由矿石中的脉石、燃料中的灰分和助熔剂（石灰石）等炉料中的非挥发组分形成的废渣。其化学成分主要是CaO、MgO、SiO2、Al2O3、CuO、FeO、MnO、S等，其中CaO、MgO、SiO2占90%左右。矿渣的化学组成一般为CaO：32-45%；SiO2：22-41%；Al2O3：5-15%；MgO：2-15%；FeO：0.5-1.0%；MnO：0.1-1.0%；TiO2：＜2.0%；S：0.5-1.5%。矿渣的矿物组成在CaO-SiO2-Al2O3三元相图上处于C2AS、CAS2、和C2S的结晶区。一般钢铁工业排出的矿渣在急冷时形成无定性玻璃体。在碱性矿渣中，一般形成硅酸二钙(C2S)、钙铝黄长石(C2AS)、钙镁黄长石(C2MS2)、钙长石(CAS2)、硫化钙、镁橄榄石(MgO·SiO2)、硅钙石、硅灰石和尖晶石等晶体。在酸性矿渣中，主要是甲型硅灰石和钙长石。其中C2AS和C2S活性较好，CAS2和CS活性较差，即CaO、Al2O3含量高，SiO2含量低时活性高。矿渣的活性受其理化组成及微观结构、冶炼工艺、钢种、水淬质量等因素的影响而变，急冷越快，活性越高，当矿渣中玻璃相含量高（80-90%）时，矿渣为微晶状态，活性好[6]。水淬粒化高炉矿渣的质量好坏取决于主要化学成分和矿物组成，可用水渣活性率Mc或质量系数K来表示。在碱性矿物中的C2S，在不同温度下可形成α、αˊ、β、γ四种变体，前面三种在急冷时形成，具有较高的活性；酸性水渣中的Al2O3含量较高，因而在急冷时形成玻璃体的含量较高。MgO能够降低熔渣粘度，有利于形成玻璃体，因而对活性有利，MnO不利于形成玻璃体，对水渣活性不利。水渣活性用活性率Mc或质量系数K表示：Mc=Al2O3/SiO2，Mc>0.25为活性矿渣；Mc<0.25为低活性水渣。K=CaO·MgO·Al2O3/（SiO2+MgO），K>1.9为高活性水渣；K=1.6-1.9为中活性水渣；K<1.6为低活性矿渣。不同厂的水渣化学组成差别较大，易磨性差异也较大，但总体上来讲，矿渣易磨性差、磨蚀性大、粉磨特性复杂。在球磨机生产中，平均电耗是粉磨水泥的2～3倍，系统电耗在75～90kwh/t之间。粉磨过程中，水渣的比表面积增长十分缓慢，当水渣比表面积大于450m2/kg时，产量大幅降低，电耗大幅增加，但活性增加幅度较小，因此目前在实际生产中，矿渣微粉比表面积一般控制在420-450m2/kg之间。但如果用水渣生产掺合料时，则矿渣粉比表面积要求在500m2/kg以上。当出磨矿渣粉细度相同，活性不同的矿渣产量相差近30%，电耗也相差30%，因此，水泥企业在有条件时，选择活性好的矿渣是一种最简单实用的节能措施，当钢铁企业确定矿渣微粉生产线规模时，一定要先做好本企业矿渣的易磨性实验，这样才能合理选择工艺设备，以达到节能和节省投资的效果。（2）矿渣粉的性能矿渣粉作为混凝土的第六组分——矿物外加剂，可等量代替水泥，直接掺加在商品混凝土中，根据活性和比表面积的不同，一般掺加量在20～70%。影响矿渣粉掺量的主要原因：熟料和水渣混合粉磨时，由于水渣相对难磨，水泥中的矿渣粉组分比熟料组分粗，活性难于提高，从而影响水泥的强度[7]。一般地，矿渣掺量<30%可以采用混合粉磨。掺入矿渣微粉的混凝土，性能明显得到改善，它具有以下优点：①搅拌初期易于控制混凝土的流变性，提高混凝土的流动度，泵送性能好；②降低水化热；③减少混凝土中水泥的需求量，增加混凝土的后期强度；④抗硫酸盐侵蚀性强，因为掺加了矿渣微粉的混凝土中C3A含量降低，相应的，水化时减少了Ca(OH)2的含量，因而抗硫酸盐侵蚀性能增加；⑤抗碱骨料反应；⑥抗微缩，与钢筋结合力强。以上性能决定了矿渣微粉特别适用于高层建筑、大坝、机场、水下及地下建筑等特殊工程。（3）矿渣粉的特点①工作性好：新拌混凝土塌落度高，保水性、可塑性好，泌水少。②耐久性好：抗硫酸盐侵蚀，抗微缩，抗氯盐渗析、抗海水侵蚀，抗碳化，抗碱集料反应。③水化热低：水化热速度慢，有利于防止大体积混凝土内部温升引起的裂缝，可用于配制大体积混凝土。④混凝土后期强度高，耐磨性能好，与钢筋结合力强，可用于配制高性能混凝土。⑤环境性能优异：替代水泥，可大大节约能源，减少二氧化碳排放,减少大气污染。⑥美观混凝土：可显著改善水泥混凝土外观颜色，使混凝土外观颜色均匀一致。1.4矿渣粉的市场前景矿渣是高炉炼铁的废渣，炼制一吨钢大约产生0.4吨矿渣，2010年我国的粗钢产量将达到5.5亿吨，将产生2.2亿吨矿渣[8]。过去，除部分矿渣用于传统生产工艺的水泥外，绝大部分矿渣只能“堆积如山”，占用大量的土地资源，不仅让钢铁企业的经营成本升高，而且污染严重。矿渣是水泥最好的混合物，大多用作生产波特兰水泥的掺合料或以生产矿渣水泥，利用矿渣，特别是微细矿渣（比表面积≥400㎡/kg）制备高性能混凝土（HPC）则是近10年来才研发应用的新技术，也已引起世界各国广泛关注。矿渣水泥中矿渣掺量可达20%～70%，普通水泥也可掺15%，矿渣粉磨后售价比矿渣价格可提高3～4倍。钢厂高炉矿渣的利用，在国内钢铁企业具有很大的市场潜力。1.5矿渣粉的应用前景矿渣粉最重要的应用是等量替代混凝土中的水泥进行混凝土生产。它不仅可用于配制普通混凝土，而且还是高性能混凝土中必不可少的最常用矿物细掺料之一。高性能混凝土是经过漫长时间的发展，在长期研究和实践中创造的至今最完善的混凝土。它具有高耐久性、工作性、各种良好的力学性能、适用性、体积稳定性以及经济合理性。十多年来，它已在很多重要的工程中得到成功的应用，并正在逐渐取代近百年来常用的普通混凝土，并在绝大多数的各类建筑物中使用。高性能混凝土是21世纪的混凝土，是近期混凝土技术发展的主要方向。在混凝土中掺加适量的矿渣粉，能显著的改善新拌混凝土的工作性和硬化混凝土的耐久性。改善新拌混凝土工作性主要表现在可以降低水化热峰值，延迟水化热峰值出现时间，从而减少温差裂缝的产生；提高新拌混凝土的和易性、可泵性；减少坍落度的经时损失；并具有一定的减水作用。改善硬化混凝土的耐久性主要表现在提高密实度，改善内部结构；提高抗渗性、抗冻性、抗腐蚀能力，抑制碱—集料反应，提高了后期强度，从而增强了耐久性。耐久性是目前混凝土各项性能中最重要的指标之一。混凝土中使用矿渣粉会给混凝土生产企业带来可观的经济效益。混凝土中矿渣粉可等量替代20%～70%水泥，在粉煤灰、矿渣粉双掺时矿渣粉依然可等量替代30%～40%水泥。在实际应用中，混凝土中矿渣粉平均掺量一般在30%左右，即每立方混凝土中可掺加100kg左右。按山西目前水泥和矿渣粉的差价约100元计算，每立方混凝土可节约成本约10元，一个年产30万m的混凝土搅拌站每年就可节约成本约300万元。在混凝土中使用矿渣粉最重要的是具有较大的节能和环境保护效益。水泥是混凝土中的胶凝材料，是最重要的组成。水泥生产企业历来是一个比较大的污染源。水泥生产会排放大量的粉尘、NxO、SO、CO等有害气体，产生噪声污染，消耗大量的石灰石、粘土资源。每生产1t水泥熟料，大约将产生1tCO。此外，生产水泥将消耗大量的能源，每生产1t熟料，需要大约100kg～130kg标煤、90度电。采用立磨系统生产矿渣粉的电耗大约在45度/吨～55度/吨。平均每立方混凝土使用水泥约300kg。每立方混凝土中矿渣粉平均可以替代约100kg水泥。我国水泥的年产量已达8亿吨，若按矿渣粉每年替代1亿吨水泥，可以少向大气排放0.8亿吨CO，节约0.1亿吨标煤的燃料、40亿度电。节能和环保效益明显。目前，山西大概有200多家混凝土搅拌站，年销售量2500万m左右。若每方混凝土矿渣粉替代100kg水泥，每年将会有250万吨矿渣粉的需求。市场前景十分乐观。1.6矿渣粉的生产工艺1.6.1矿渣粉磨方式目前矿渣粉磨方式大致有：（1）矿渣与熟料、石膏及其它混合材的共同粉磨；（2）矿渣单独粉磨，再与熟料、石膏的细粉混合成水泥；（3）矿渣单独预粉磨，再与熟料、石膏共同粉磨；（4）矿渣与石膏共同粉磨。但由于采用（1）粉磨工艺技术粉磨时矿渣易集中在粗粉中，仅起混合材作用，矿渣粉的潜在活性得不到充分发挥。第（2）、（3）单独粉磨矿渣不仅可生产高比表面积矿渣粉，而且节能非常明显，这两种方式适合建有水泥厂的企业选用。（4）是现在大多数粉磨站采用的，加石膏可以使“小磨条件下，掺石膏的矿渣粉磨效率比不掺石膏者低6%～10%左右，但在大磨条件下，掺石膏的矿渣粉磨效率反而高10%左右。为达到相同活性指数，掺石膏混磨的矿渣粉比表面积应提高20～30㎡/kg，其能耗与不掺石膏的矿渣粉大致相同。同比表面积的矿渣粉，掺与不掺石膏对混凝土强度、收缩和抗硫酸盐性能无明显影响”[9]。1.6.2矿渣粉磨设备目前，矿渣粉磨工艺按粉磨设备分主要有：振动磨系统、球磨机系统、辊压机系统、立磨系统等。（1）振动磨系统主要设备是振动磨，工艺比较简单。粉磨比表面积为450㎡/kg的矿渣粉的单位电耗约为80kWh/t～90kWh/t[10]。该系统单机生产能力小，维修费用较高，产品细度调节困难，质量不稳定。此种粉磨工艺在矿渣粉发展初期起到了一定作用，现在基本上已没有企业采用此种工艺进行矿渣粉磨。（2）球磨机系统此种系统分为开流工艺和圈流工艺。①开流粉磨工艺物料经计量喂入球磨机，出球磨机的物料即为成品。该工艺是最早应用的矿渣粉粉磨技术，具有工艺简单，生产可靠，对操作人员技术要求低，投资省的特点。粉磨450㎡/kg比表面积矿渣粉的单位电耗约为100kWh/t左右。该工艺粉磨效率低，能耗大，单位产品成本高，单机能力小，而且产品细度调节困难。目前这种高能耗的粉磨方式不适合现代化企业的发展方向。②圈流粉磨工艺与开流粉磨工艺相比，具有产品细度调节方便，可以减少物料过粉磨现象，粉磨效率相对开流磨有所提高，单机能力有所增加，但系统复杂，单机能力小效率低的问题仍然存在。粉磨450㎡/kg比表面积矿渣粉的单位电耗约75kWh/t[11]左右。研磨体消耗量在300g/t以上，经营成本较高。（3）辊压机系统此系统可分为终粉磨工艺和半终粉磨工艺。该系统充分利用了辊压机的高效粉碎机理，粉磨效率高，能耗低于球磨机粉磨系统。该工艺粉磨比表面积450㎡/kg的矿渣粉单位电耗约为50～60（kW·h）/t。但经辊压机挤压粉磨的物料中细粉含量相对较少，因而循环负荷很大（一般在8倍喂料量以上），存在设备振动问题。而且成品中微粉量不够多，成品质量虽能满足要求，但相同比表面积的产品质量比球磨机及立磨粉磨的产品质量差。（4）立磨系统立磨最初是用来粉磨煤粉，其规格也较小，20世纪70年代后期开始应用于粉磨水泥生料，规格也越来越大，20世纪80年代中期以来，随着立磨的不断改进和新型耐磨材料的研究发展，立磨粉磨水泥熟料取得了成功，与其它粉磨系统相比，立磨工艺具有集烘干、粉磨、选粉于一体，系统简单，单机产量高的优点，对于粉磨高水分的物料可以不单设烘干设备，因而系统投资和运行维护费用较低，系统可靠性高，系统的粉磨电耗低，粉磨450㎡/kg比表面积矿渣粉的单位电耗约为45kWh/t左右[12]。而粉磨产品的颗粒形状优于辊压机终粉磨系统生产的产品，因此在相同的比表面积下，其产品性能较好。20世纪80年代后期以来，世界各国的立磨制造商在立磨粉磨矿渣工艺上做了大量的研究工作，取得了丰硕的技术成果，十几年来的使用情况表明，立磨粉磨矿渣工艺已是一种成熟且先进的矿渣粉磨技术。目前德国Polysius和Loesch公司，日本的川崎、三菱、宇部公司都拥有成熟可靠的立磨粉磨矿渣技术。目前，各大钢铁企业大都采用此种系统进行矿渣粉生产。1.6.3立磨与球磨生产矿渣粉的工艺比较从以上几种比较工艺可以看出，从单纯电耗来讲，立式磨终粉磨和辊压机终粉磨电耗较低，均在40～50kWh/t之间，远远低于球磨机电耗的75～90kWh/t；从工艺流程和占地面来讲，以立式磨流程最为简单，占地最省，辊压机终粉磨系统生产控制较为复杂；从产品多样性来讲，球磨机生产工艺尽管电耗高，但适应性广，它可以生产较高比表面积的矿渣粉，且其产品颗粒级配较为合理，同时可以在磨头加入石膏、粉煤灰等，和矿渣一起粉磨，生产掺合料；振动磨不宜用来大规模生产矿渣粉，但可用来生产规模较小的超细矿渣微粉生产线和实验室使用；从国内目前的情况来说，大多数企业采用的是球磨机和立磨来粉磨矿渣，但因其球磨机粉磨矿渣电耗比较大，使其大多数企业转向使用立磨来生产矿渣粉。国内矿渣粉的设备也相继得到了较快速的发展。由于矿渣易磨性差[13]，产品细度要求高，因此，选用合适的粉磨设备，提高粉磨效率，是实现生产成本控制的关键环节。目前，国内粉磨矿渣的主要设备有球磨和立磨两大类。下面看一下它们的一些参数对比如表3.1。从表3.1可以看出：立磨系统单机产量高、电耗低、燃料消耗低，具有较高的投资价值，但是立磨系统一次性投资较高，在一亿以上，建设期长，一般企业难以接受；球磨机圈流系统单机产量较高，而且产品质量容易调节，但电耗较高，建设期稍长，一次性投资也较高；球磨机开路系统现在几乎没有企业采用，国家环保局也不让这种系统再投入使用。总之，立磨与传统球磨相比,工程量小,节能显著，此外,由于立磨比球磨的噪音低,粉尘污染少,操作维修与控制均较简单,故还有很好的社会效益，立磨作为高效节能的粉磨设备，已成功在水泥行业得到广泛的应用。立磨设备集烘干、粉磨、分级多重功能于一体，体积紧凑，单机生产能力大，适应矿渣水分高达18％，采用负压操作，无粉尘外逸，生产噪音只有85dB(A)，单位矿渣微粉产品的电耗仅为40—60kW·h／t。所以本次设计选择立式磨终粉磨工艺在作为年产60万吨的矿渣粉生产线烘干粉磨系统，其中烘干粉磨部分的热源由热风炉来提供。表3.1球磨机和立磨粉磨矿渣的技术比较[14]粉磨系统开路系统Φ2.6×13m球磨机闭路系统Φ3×11m球磨机立磨系统LM46.2+2台时产量(t/h)161990比表面积(㎡/kg)≥400≥400≥400系统电耗(kwh/t)657535煤燃料消耗(kg/t)353512产品质量符合GBT18046-2000S95级产品标准厂房一层三层二层建设期/月4812投资/万元500（包括烘干系统）2000100001.6.4立式辊磨的选型立磨的选型主要考虑生产线规模、物料性能、粉磨功耗等众多因素。（1）国内立磨我国矿渣粉的生产和应用起始于1996年，矿渣粉生产工艺从最初的振动超细磨系统、改造原有的球磨机系统到现在的大型进口的立磨系统。目前国内已建成十多条采用从国外引进立磨的大规模现代化矿渣粉生产线。矿渣粉磨也从原来的混合粉磨逐渐向单独粉磨转变。我国在这方面的研究、开发和利用较晚，1996年，上海宝钢企业开发总公司筹建国内首条年产50万吨矿渣微粉生产线，后由于受东南亚经济危机的影响，于1998年开始建设，2000年8月份投产。后又于2003年8月建成第二条年产50万吨的生产线，各项指标基本达到设计要求，设备运转正常，企业经济效益较好。目前在正在建设第三条线[15]。我国目前有三种立磨。合肥水泥研究设计院自行研究设计的具有自主知识产权的HRM型立磨，天津水泥工业设计研究院研制的TRM型立磨和沈阳重型机器厂引进技术生产的MPS立磨(现改为MLS立磨)[16]。①合肥院：经过20多年不断地研究发展，目前已形成四个系列30多个规格的产品，能与各种规模的水泥生产线配套粉磨水泥原料，已经投入生产运行的最大规格为HRM3700立磨(出口巴基斯坦6台、国内l台)，用于广西华润红水河的HRM3700立磨产量达到了340t／h，粉磨系统电耗仅为l1～12kWh／t。HRM型立式磨是合肥水泥研究设计院在广泛吸收国外先进技术，总结国内外立式磨应用经验的基础上研布出的一种高效节能烘干兼粉磨设备。它既有莱歇磨可翻辊检修的优点，又具有MPS磨辊套可翻面使用、寿命长的特点。集细碎、烘干、粉磨、选粉、输送为一体，具有粉磨效率高、电耗低、烘干能力大、产品细度易于调节、工艺流程简单、占地面积小、噪音低、无粉尘污染、磨耗低、检修方便、运行可靠高效及环保等优点[17]。②天津水泥工业设计研究院研制的TRM型立磨，其主要结构形式与莱歇磨相同。已经投人使用的最大规格型号为TRM36，产量达200～220t／h，能与2500t／d的水泥熟料生产线配套粉磨原料，现已研制出与5000t／d生产线配套的立磨。矿渣立磨的基础是原料用TRM立磨技术。天津院从80年代初开始了立磨的开发研制工作，在不断总结经验、吸收国内外先进技术的基础上，先后开发设计了TRM14、TRM17、TRM22、TRM25、TRM3641、等规格的生料立磨系列产品。特别在近年，2500t-3000t／d生产线配套的TRM立磨取得新的进展。矿渣磨和生料磨在整体结果方面相近，但是在具体细节参数方面还存在较大差别。2005年推出的TRMS32.3矿渣立磨，目前市场占有率达60%以上。TRMS43.4矿渣立磨是天津院自主研制的首台用于矿渣生产年产60万吨的矿渣立磨，2007年开始科研立项，2009年设计完成，2010年2月2日签订合同后，到12月就累计售出7台。12月天津仕名粉体技术装备有限公司自主研发的国内首台年产60万吨TRMS43.4矿渣立磨就在广西鱼峰水泥股份有限公司顺利投产后被授予本项工程中惟一一项“优质设备”奖[18]。③沈阳重型机器厂引进技术生产的MPS立磨．最大的规格为MLS4531，能与5000t／d水泥熟料生产线配套粉磨原料。沈重在吸收国内外先进技术的基础上，自主开发的用于粉磨矿渣的MLK系列立式辊磨机，解决了“稳定料床防止振动”、“磨内除铁”、“磨辊和磨盘的磨损”、“高效选粉”等关键技术难点[19]。（2）国外立磨 国外对矿渣粉磨的开发与应用较早，矿渣粉磨已经比较成熟，国外的矿渣粉磨通常占水泥生产的一个车间，其生产矿渣粉的磨机主要有德国莱歇公司研制了LM立磨、非凡公司研制了MPS立磨、伯利休斯公司研制了RM立磨；丹麦史密斯公司研制了Atox立磨；日本宇部公司生产了UB—LM立磨；日本川崎公司生产的ＣＫ磨。目前世界上最大的立磨单台产量可达600t／h，能与8000t／d熟料的水泥生产线配套粉磨水泥原料。LM辊磨：由ErnstCurtLoesche在Raymond磨的技术基础上经过多次改进而成，采用平盘圆锥棍结构形式，根据磨盘直径的大小设有2～6个磨辊，磨辊轴线与水平成15度夹角，磨辊可翻出机外方便检修，磨盘衬板可翻面使用，各磨辊可单独加压[20]。MPS辊磨：由SiegfriedSchauer对Berz磨进行二次开发而成，其实Berz磨采纳了Fuller辊磨Loesche辊磨的一些特点。MPS辊磨采用碗式磨盘和轮胎磨辊的结构形式，统一设计3个磨辊，装在同一辊架上统一施压，磨辊与水平成12度夹角，磨辊靠检修机构移出磨外，可翻面使用[21]。RM辊磨：Krupp晚于SiegfriedSchauer也在Berz的基础上发展了Polysius辊磨，采用沟槽型磨盘和轮胎分半直辊的结构形式。2对磨辊，统一施压，磨辊允许在一定的范围内摆动，磨辊也可以翻面使用[22]。Atox辊磨：史密斯(FLS)在使用MPS专利到期以后开发了Atox辊磨，起步较晚，采平盘和圆柱形磨辊的结构形式，3个磨辊，统一施压[23]。（3）国内外磨机生产规模对比近年来我国立式辊磨技术在引进消化的基础上取得了较大的发展，目前规格已经达到5.3米直径，具有代表性的TRM5341辊式磨（天津院），HRM4800型原料立式磨（合肥院），LGMS4624立式水泥矿渣磨（中信重工），还有沈阳重型机器厂的MPS立式磨。虽然在年产60万吨的矿渣粉这个项目可以选择国产立磨，但是由于国产立磨是最近几年才开发出来的，在国内仅有少数几家在使用，由于是参照国外技术，实现国产化，所以技术的完善性有待观察，所以选择进口立磨。生产规模较小的工程可以采用国产辊式立磨，其中有从德国引进非凡公司技术，由沈阳重型机械厂制造的MPS磨；有合肥院设计开发的HRM磨；引进日本宇部技术，天津院自主开发的国产辊式磨等。规模比较大的（≧60万吨）的工程宜采用国外公司的产品。包括德国非凡公司的MPS磨、丹麦史密斯公司的ATOX磨、德国莱歇公司的LM磨以及佰力鸠公司的RM磨，日本宇部、川崎。（4）国外立磨粉磨性能对比①从生产规模来看，不论选择国外任何一种立磨，都能满足年产60万吨矿渣粉的生产。②粉磨物料的性质辊式磨的选型受物料性质的影响有二个方面：其一是易磨性，也就是需要多少力，消耗多少功来粉磨；其二是磨蚀性，也就是在粉磨过程中物料对设备造成多大的磨耗。这反映相应的在设备上就是粉磨的功耗和磨耗。所谓功耗是指把被粉磨的原料粉磨到要求的细度时的电耗（单位：kwh/t）；而磨耗是指把被粉磨的原料粉磨到要求的细度时，造成磨辊和磨盘上的衬板磨耗量。与生产技术比较成熟的莱歇磨相比较，ATOX磨经常出现以下问题：液压系统不能正常工作、磨机振动跳停磨辊润滑油站不能正常工作、磨盘下面减速机底座上散落大量物料、磨机产量突然降低、磨辊润滑油站油位下降严重；RM磨：磨机短时间内振动停车、磨机较长时间内振动停车、磨机台时产量低、外循环翻板阀漏风大；ＭＰＳ磨：易磨件损耗较大、检修费用高、振动大跳停、减速机止推轴承压力低保护停机、减速机油箱油位低油温高保护停机、液压站操作压力高操作压力低保护停机、三道锁封阀备妥运行丢失、三道锁封阀油箱油位低、油箱油温高。以上这些问题都会严重影响矿渣粉的产量，因此，引进国外立磨时，通常不考虑这几种立磨。所以，引进国外立磨方案时可供选择的有三家：日本宇部、川崎、德国莱歇。但是，UM立磨比LM立磨的外循环量(吐渣量)大很多，导致UM立磨配套的吐渣系统(皮带机、提升机等)整个的能力都加大了，这就提高了整个原料磨系统的工程造价以及今后的运行和维护成本，另外由于其返料量(吐渣量)大，所以工艺上不得不考虑增设一个缓冲仓来进行缓冲，这就提升了真个喂料楼的高度，造成其配套的吐渣斗提的高度也不得不增加。因此UM立磨比LM立磨的一次性投入的成本要高很多。还有UM立磨的液压系统加压不如LM立磨的加压系统设计合理，UM立磨在调试过程经常出现报警情况。而LM立磨则要好的多。另外由于其配套的辅机(电机，配套设备等)都比LM立磨的能力要大，所以其电耗和运行维护成本都比LM立磨要高。总之，单从性能考虑方面来看，LM立磨的确是比UM立磨优越很多。这也是莱歇磨应用在我国内比较广的原因；还有，其中宇部与川崎的供货期均为18个月，莱歇供货期为12个月，并且考虑到川崎的CK磨还在试生产阶段，为了保证本项目的投资快速实施及项目投产后产品稳定性与主机运行可靠性等方面的因素，本设计选择一台LM立式辊磨方案。（4）LM立式辊磨具有的优点①单位产品电耗低，与传统的球磨相比，粉磨水泥时能耗降低30-40%，粉磨矿渣时则降低40-50%。②该装置集烘干、粉磨和选粉工艺工程一体，从而简化了工厂的布置，节省空间，降低土建投资。由于其噪音低，使得户外安装露天布置可行，显著降低土建费用和改善工作环境。布置简单，设备较少，有利于提高系统的运转率。③该装置具有很强的烘干能力，可以粉磨综合水分高达18%的潮湿物。④机构优点：LM立式辊磨，即磨机的主辊辅辊，它们的液压装置紧压在旋转磨盘的料床上。已取得专利的带槽的磨辊外形在外轨上产生高而集中的碾磨压力，使空气由中间凹槽外逸出。内轨的作用是在物料被下一个磨辊继续碾磨之前使料床平坦并压实。⑤粉径分布、细度容易调节通过调节选粉机转子速度、磨机气流量和碾磨压力，并与合适的挡料圈高度相结合，可获得要求的粒径分布曲线及其粒度，已达到要求产品质量。具有良好的个性化与多样性的服务功能。⑥工艺简单因为该磨机系统对矿渣的入磨水分最大可放宽到18%，因此可不设烘干设备对其进行预烘干，在堆场内保持一定矿渣堆存量，自然干燥，使物料水分达到18%以下即可满足生产要求：其余水分在立磨中通入热分烘干。配高温热风炉，该系统产量较高，热效率可达85-90%。1.7设计原则及指导思想（1）在满足年产60万t矿渣细粉生产能力的基础上，考虑市场需求的变化，留有生产水泥的余地。（2）环保、节能、计量、生产安全和工业卫生等方面执行国家有关部委颁发的相关政策、标准，保证工厂安全生产、文明生产、清洁生产。（4）坚持生产可靠、技术先进、节约投资、提高经济效益的原则。（5）采用先进的节能机电设备，降低能耗和运行费用，提高工程经济效益。（6）采用先进适用的自动化控制技术，减少劳动定员，提高劳动生产率。（7）立式辊磨设备从国外引进，其中部分部件及配套设备由国外公司提供图纸，国内加工采购，以减低设备总投资。2建设条件2.1原、燃材料（1）矿渣本工程年需高炉水淬矿渣为669158t(湿基)。（2）石膏本工程年需石膏约24730t，可就地开采。（3）燃料本项目矿渣烘干热源采用燃煤热风炉，年需求17400.64t。2.2地震抗震设防烈度为8级，筑物抗8级地震。2.3工程地质拟建厂地形平坦，拟建厂场地未发现影响建筑物稳定性的不良地质作用，适宜建筑，其他各方面都满足建设条件。2.4地下水位地下水属上层潜水，水位埋深约18.2m，含水层厚度26-30m，对混凝土无侵蚀性。2.5气象环境最冷月平均温度：-6.5℃；最热月平均温度：23.4℃；计算时年平均温度：15℃；极端最高温度：39.4℃；极端最低温度：-25.5℃；最冷月平均相对湿度：46%；最热月平均相对湿度：73%；冬季平均风速：2.6m/s；夏季平均风速：2.1m/s；基本风压力：30kg/m2；常年主导风向：夏季西北风冬季北；年平均降水量：494.5mm；一月最大降水量：99.4mm；一小时最大降水量：32.9mm；基本雪压：20kg/m2；最大土壤冻结深度：100cm；冬季气压：98.29kPa；夏季气压：95.92kPa。3技术方案3.1设计任务 设计年产60万吨矿渣粉生产线烘干粉磨系统设计。3.2工厂的平衡计算3.2.1计算内容工厂的平衡计算主要包括主机平衡、物料平衡和储库平衡，还有立磨系统的热平衡。3.2.2产品方案及原燃料材料本次矿渣粉的生产采用水渣和石膏共同粉磨，加石膏是为了提高矿渣粉磨的比表面积。 按照GB/T18046-2000《用于水泥和混泥土中的粒化高炉矿渣粉》国家标准的矿渣细粉有关指标要求，产品方案按S95级设计，比表面积450±20m²（1）粒化高炉矿渣表3.1矿渣的易磨性实验结果名称粉磨功指数（kw·h/t）易磨性判断水淬高炉矿渣33.8特难磨（2）石膏在大磨条件下，掺石膏的矿渣粉磨效率比单独粉磨矿渣高10%左右。在矿渣粉中石膏起着特殊的作用，它在矿渣粉水化过程中起着硫酸盐激发作用，加速水泥和砼的强度发挥和硬化过程，国家标准中规定S95矿渣粉及矿渣水泥中SO含量≦4%，本设计按4%预算。石膏的化学成分见表3.2。表3.2石膏的化学成分见下表Loss22.980.670.210.2432.342.2040.56（3）燃料本工程所用燃料主要用于矿渣粉的烘干，采用煤粉。发热量20053.3kJ/kg。3.2.3配料方案本设计中确定如下配料方案，最终配比以生产试验结果为准。表3.3配料方案品种矿渣石膏S95级矿渣粉96%4%3.2.4主机平衡及主机选型生产车间工艺流程的选择，工艺设备选型与生产车间的工艺布置密切相关。因为工艺布置直接取决于所选定的工艺流程和设备；同时，工艺布置对工艺流程和设备的选择又有很大的影响。车间设备选型一般步骤如下：（1）确定车间的工作制度，确定设备的年利用率。（2）选择主机的型式和规格，根据车间要求的小时产量、进料性质、产品质量要求以及其他技术条件，选择适当型式和规格的主机设备，务必使所选的主机技术先进，管理方便，能适应进料的情况，能生产出质量符合要求的产品。同时，还应考虑设备的来源和保证。（3）标定主机的生产能力，同类型规格的设备，在不同的生产条件下（如物料的易磨性、产品质量要求以及具体操作条件等），其产量可以有很大的差异。所以，在确定了主机的型式和规格后，应对主机的小时生产能力进行标定。即根据设计中的具体技术条件，确定设备的小时生产能力。标定设备生产能力的主要依据是：定型设备的技术性能说明；经验公式（理论公式）的推算；与同类型同规格生产设备的实际生产数据对比。3.2.5矿渣粉磨系统主机选型本设计中采用年平衡法计算，在第二部分已经确定采用立磨系统，这一部分将通过计算，选出合适的立磨系统。原始数据：年产60万吨矿渣粉，主机要求产量90t/h。设全厂生产矿渣时矿渣损失为1%（1）计算年矿渣生产指标Gy==60.61（万t） （式3.1）（2）确定主机的年利用率由得==0.7688（式3.2）（3）确定粉磨车间的工作制度矿渣粉磨车间采用三班制，每班工作8小时。（4）根据车间运作班制、主机的年利用率和主机运转小时数，确定一年主机用多少天。由得k===280.612（式3.3）因此取k=281式中k——每年工作日数；k2——每日工作班数；k3——每班主机运转小时数。（5）主机选型最终选择由莱歇公司生产的LM46.2+2[24]主要性能及技术参数如表3.4表3.4LM46.2+2规格型号生产能力（t/h）电动机机功率（kW/t）成品比表面积（m²/kg）入磨水分要求出磨水分LM46.2+29037450<15%<0.5%3.2.6石膏的破碎设备选型 矿渣进厂时，细度已经达到生产需求，所以不需要破碎设备。这儿的破碎主要指的是石膏的的破碎。年平衡法：根据车间工作制度，取主机的年利用率，并根据物料年平衡产量，求出该主机要求的小时产量。主机小时产量Gh=（式3.4）式中Gy——物料年平衡量，t/年； Gh——主机小时产量，t/h；——年利用率（以小数表示）。年利用率（式3.5）式中——每年工作周数，周/年；——每周工作日数，日/周；——每日工作班数，班/日；——每班主机运转小时数，小时/班；——每年工作日数，日/年。生产的原料，大部分都要经过预先破碎，因为从矿山开采回来的石膏原料，燃料块度较大，给运输，贮存，粉磨带来一定的困难。物料经过破碎后，其粒度减小，表面积增加，在一定程度上可以提高粉磨和烘干的效率。（1）年需要石膏量60.61×4%=2.4244（万t）（式3.6）（2）确定破碎车间的工作制度石膏破碎车间采用一班制，每班工作6小时，每年工作281天。（3）根据车间运作班制和主机运转小时数，确定主机的年利用率（式3.7）式中k——每年工作日数；k2——每日工作班数；k3——每班主机运转小时数。（4）主机要求小时产量（式3.8）式中Gy——物料年平衡量，t/年；Gh——主机小时产量，t/h；——年利用率。（5）设备选型根据石膏生产需求，查《水泥厂设计手册》知，选择JC250×1000型鄂式破碎机，部分技术性能见表3.5。表3.5JC250×1000型鄂式破碎机规格[29]型号进料口尺寸(mm)最大进料边长(mm)出料粒度(mm)产量(t/h)电机功率(kw)重量(t)JC250×1000250×10002200-4015-5530-3物料平衡表当工厂全年生产S95级矿渣粉时全程物料平衡见表3.6。表3.6物料平衡表矿渣石膏矿渣粉煤粉最终矿渣粉水份（%）152≦0.5600060.配比（%）964物料平衡（t）干基每小时86.43.6901.290每天2073.686.4216030.962每年581877242456061228700湿基每小时99.363.672103.032每天2384.6488.1282472.77每年66915824730693888注：1.主机年利用率为0.7688，即年运转率为281天；2.全厂矿渣粉损失按1%计算。3.2.8水淬粒化高炉矿渣和石膏露天储存设施的选择结合当地水淬粒化高炉矿渣的供应情况，本次设计水淬粒化高炉矿渣的储存选择露天堆场。堆场内的料堆应整齐排列，料堆的宽度应一致。当堆场的型式确定后，料堆的高度及宽度即已确定。对于长方形布置的料堆，由于物料休止角的关系，一般形成四棱台形料堆，料堆的形式如图3.1所示，根据料堆高度、宽度可计算料堆的长度：求出堆场内各种物料料堆的占地面积之和并考虑堆场面积利用系数(一般为0.60～0.75)后即可计算出露天堆场占地总面积。图3.1水渣露天堆场V=[H(B.Hctgα)+Hctgα]L（式3.9）有效容积—V、长—L、高—H、宽—BL=露天堆场适用于块、粒状物料储存、倒运的设施。采用露天堆场储存物料具有储存量大、投资省的优点。（1）水淬粒化高炉矿渣储存设施的选择根据以上介绍，再结合本次设计的年产60万吨矿渣粉概况，本次设计矿渣的储存选择露天堆场。因矿渣来自附近的钢厂，所以取储期为2天,储量V=2384.64×2=4769.28t,取H=4m、B=20m，得 （式3.10）取L=160，则矿渣堆场：20×160×4m（2）石膏储存设施的选择本次石膏就地开采，所以来源比较广泛，石膏的使用量也不大，不需要长期储存，又因为石膏的含水量不大，所以选择露天堆场。设石膏储期10天,则储量V=10×88.128=881.28t,取H=3m、B=8m，得：（式3.11）取L=30m，则石膏堆场：8×30×3m（3）物料露天储存表表3.7物料露天储存表物料名称储存量(t)露天储存(d)堆场规格（m）备注石膏881.28108×30×3矿渣露天储存时间长了容易结块矿渣4769.28220×160×43.2.9矿渣和石膏的室内储备库选择（1）矿渣室内储备库的选择 本次设计经过大量的考察和刘红兵院长的指导，矿渣的均化库选择圆库，设两座圆库储存矿渣。取料机械选择桥式刮板取料机。矿渣调备库的计算如下：①要求储存量，取矿渣的储存期为3h（式3.12）式中Gh——该物料的小时平衡量，t/h；T——该物料的储存期，h。②库的选型选二个Φ6×10m的配料圆库，单个储存能力为300t,其总储存量为600t。③实际储期（式3.13）（2）石膏室内储备库的选择本次设计石膏库因石膏用量不大，并且石膏可就地开采，来源广泛，所以选择一个库储存石膏就够了，石膏库的计算如下：①要求储存量（式3.14）式中Gd——该物料的日平衡量，t/d；T——该物料的储存期，d。②库的选型选用一个Φ8×24的配料圆库，其其储存能力为1200t。③实际储期（式3.15）3.2.10成品库的选择本厂的矿渣粉全部散装出厂，成品库是用来储存散装矿渣的仓库，其面积决定于需要散装矿渣的储存时间，矿渣的储存时间一般不少于1天。在这里的设计结合当地条件和刘院长的指导，矿渣粉的储存期按8天来计算。则总储存量（式3.16）根据储存量，最后计划建4个Φ15×40m的圆库。4个总储存量为19000t3.2.11综合上述对各物料储库选型，见表3.8。表3.8储库一览表储库名称规格(m)数量库容量储存期单个总共矿渣库φ6×1023006002.013h石膏库Φ8×241120012003.41d成品库Φ15×4044750190008d3.3立磨系统热平衡计算3.3.1水分平衡时间基准为1小时（1）风机后气体的含水量①风机后空气的湿含量设定风机后的露点温度（50℃），由已知条件当地大气压与标准大气压相差不大，且大气压对露点的影响较小，故由设定的露点温度以及标准大气压P时不同温度下的饱和水蒸气压力表查得该露点的饱和水蒸气压力Pd.。则风机后空气的湿含量：（式3.17）==0.086②风机后的气体总量由已知条件，工况下出磨气体量为370000m3（式3.18）==2.3×105式中T——标准状态温度273kP——标准状态压力101325paTG——工况温度94℃ ΔP=P－P=96825－101325=-4500pa（式3.19）PG：工况压力=89329.62.4500=84829.62pa（式3.20）PA：环境压力=89329.62pa（式3.21）风机后的标况气体量（式3.21）=2.3×105×（1+0.02+0.01）=2.369×105m3式中——收尘器的漏风系数（=0.02）——风机的漏风系数（=0.01）③风机后气体的含水量（式3.22）=236900×0.086×=25158.32㎏式中——风机后热烟气的密度（2）系统收入的水量①物料带入水量:（式3.23）=90×103×=15352.94㎏式中G——磨机产量；W1——入磨物料水分；W2——出磨物料水分。②系统漏风带入水量:（式3.24）==696.14㎏式中K1——立磨漏风系数（K1=0.07）；TA——环境空气温度；PA——环境空气压力；WA——环境空气中的水分含量。③循环风带入水量:=0.086×1.4Vc=0.12Vc（式3.25）式中Vc——循环风量；——循环风容重，1.4。④热风炉带入水量(Wr):根据60万吨矿渣热风炉带入水分设为2500kg（3）水分平衡25158.32㎏=15352㎏+696.14㎏+0.12Vc+2500kg（式3.26）解等式，即可求出循环风量Vc=55084.83m33.3.2质量平衡（1）立磨出口风量 （式3.27）==3.052×105式中T——标准状态温度；P——标准状态压力；TG——工况温度。PG——工况压力（2）系统收入风量：①循环风：Vc②物料水分蒸发为水蒸气：==19104.7m3（式3.28）③立磨漏风量：（式3.29）==28664.42m3 ④热风炉带入热风：Vf（3）风量平衡（式3.30）3.052×105=55084.83+19104.7+28664.42+Vf解方程式，即可求出热风炉带入热量Vf=202303.22m33.3.3热量平衡（1）收入热量①热风炉热风带入热量：=202303.22×1.33×Tr（式3.31）=269063.28Tf式中Cf——热风炉热风比热；Tr——热风炉热风温度。②入磨湿物料带入热量：（式3.32）==2513457.8KJ式中Cs——磨机产品比热；CW——水的比热；T1——入磨湿物料温度。③磨机漏风带入热量：=28664.42×1.30×15（式3.33）=558956.19KJ式中CA——环境空气比热；TA——环境空气温度。 ④磨机工作产生热量：=90000×97.9=8811000KJ（式3.34）式中R——磨机工作时单位产品产生热量，97.9kJ/kg。⑤循环风带入热量=55084.83×1.35×84=6246619.72KJ（式3.35）式中Cc——循环风比热；Tc——循环风温度。（2）支出热量①出磨废气带走热量（式3.36）=3.052×10×1.361×110=39045456.8KJ式中Cm——出磨废烟气的比热；Tm——出磨废烟气的温度。②出磨物料带走热量（式3.37）==9689661KJ式中T2——出磨物料的温度。③蒸发水分带走热量。（式3.38）==43322929.41KJ式中2490——每kg水在0℃④立磨筒体散热立磨筒体的散热约占收入热量的4%，用公式表示如下Q4%=(Qt+Qs+Ql+Qo+Qc)×