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1、日产 5000 吨熟料生产线的石灰石破碎车间设计系别：材料与化学工程学院专业（班级）:应用化学15级专升本班作者（学号）：刘晨灿(51532221019)指导教师：葛金龙完成日期：2017/1/4蚌埠学院教务处制日产 5000 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
2、年我国水泥产量为6524万吨。12月份还是行业传统旺季，2011年12月全国水泥产量17508万吨，日平均产量565万吨，同比上月增长7%;2011年全年生产水 泥20.6亿吨，同比增长16.1%。自1985年起我国水泥产量已连续26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。
3、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 石的强度。所谓普氏硬度系数（f）是矿石的极限抗压强度（o压）除以100所得数值。按普氏硬度系数的大
4、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10化冈岩、玄武岩、硬石央岩1.3破碎设备及特性水泥厂常用于石灰石破碎的设备如表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46粗、中碎10石灰石、熟料、石膏2细碎颚式破碎机挤压810中、细碎10石灰石、熟料、石膏3锤式破碎机冲压1015（双转子3440）中、细碎10石灰石、熟料、石膏4冲击式破碎机冲压1030细碎10石灰石、熟料、石膏5立轴锤式破碎机冲压1020细碎12石灰石、熟料、石膏6反击
5、式破碎机冲压1040中、细碎12石灰石、熟料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 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
6、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。1.3.4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
7、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，依据无机非金 属材料工厂设计概论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
8、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：LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO
9、SO3石灰石41.814.431.030.3450.070.430.06粘土8.0756.110.034.758.663.140.7铁粉2.2721.747.2154.43.552.740.94白粘土10.2545.1112.028.316.594.743.34煤灰50.4421.788.7710.393.331.1其中：石灰石水分为4%、粘土和白粘土水分俱为14%、铁粉水分含量为7%。烟煤 中煤灰的含量为15.83%;煤的低位发热量为29000kJ/kg煤；热耗为900kcal/kg熟料；当 地平均大气压为735mmHg；2.4工艺要求KH0.87 ）.01、SM2.60.1、IM1.4.1
10、;石灰石出破碎机粒度 58)/(2.8 229)=0.88SM= =22.89/(4.954+3.58)=2.7ACFC(式3-7)(式3-8)IM= AC=4.954/3.58=1.4FC(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=0.870.01,SM=2.61,IM=1.41可知，基本符合生产工艺要求3.5计算湿物料配比湿基用量湿基配合比石灰石79.8100/(100-4)=83.1483.14/106.4400%=78.11%粘土18.3300/(100-14)=21.3120.02%铁粉1.8600/(100-7)=21.88%合计106.45100%=40
11、.81% 79.81%+9.07%8.33%+2.07%.86%=34.27%(式3-10)表4湿物料配比表3.6计算生料烧失量生料烧失量=石灰石烧失量80.21%+粘土烧失量X18.41%+铁粉烧失量X1.39%4物料平衡计算及物料平衡表由于设计任务书中水泥厂规模以水泥日产量表示，所以按周平衡计算4.1熟料小时产量Qh=5000/24=208.33(t/h)熟料周产量：Qw=5000X7=35000(t/周)4.2原料消耗定额煤灰掺入时，1t熟料的干生料理论消耗量KT=(100-S”(100-l)=(100-2.06”(100-34.27)=1.49t/t熟料 式中：KT干生料的理论消耗量，
12、t/t熟料；I干生料的烧失量，%;S煤灰掺入量，以熟料百分数表示()。煤灰掺入时，1t熟料的干生料消耗定额100K3.7计算干料消耗定额1 煤灰掺入量理论干料消耗定额=1煤灰掺入量各原料配合料1 生料烧失量石灰石：（1-2.06%）心-34.27%）79.81=118.92粘 土：（1-2.06%）/（1-34.27%）18.33=27.31铁 粉：（1-2.06%） /（1-34.27%） 1.86=2.771干料消耗定额在这里取中间值4%)（式3-11）3%5%之间,（式3-12）石灰石:粘 土:铁粉:其中石灰石水分为1118.92=123.8814%127.31=28.4514%12.7
13、7=2.8914%2%,粘土水分为16%，铁粉水分含量为4%。（式4-1）（式4-2）（式4-3）K生=-=(100 1.49”(100-4)=1.55t/t熟料(式4-4)100 P生式中：K生一一干生料的消耗定额，t/t熟料；KT干生料的理论消耗量，t/t熟料；P生料的生产损失，参考下列数值：回转窑为3%5%。各种干原料的消耗定额：K原=K生X(式4-5)K石灰石=1.55 79.81%=1.24K粘土=1.55为8.33%=0.28K铁粉=1.55为.86%=0.03计算含天然水份的湿物料消耗定额K石灰石=100X1.24/(100-4)=1.29t/t熟料(式4-6)K粘土=100X)
14、.28/(100-14)=0.33t/t熟料(式4-7)K铁粉=100X0.03/(100-7)=0.03t/t熟料(式4-8)表5主要物料平衡表消耗定额物料需要量干料湿料干料湿料时日周时日周石灰石1.241.29258.33620043400268.75645045149粘 土0.280.3358.331400980068.75165011550铁粉0.030.036.25150.1210506.25150.121050生料1.551.64226.04542537975239.175740401805主机平衡计算及选择主机平衡即物料平衡计算和选定车间工作制度的基础上，计算各车间主机要求的生
15、产能力，为选定各车间主机的型号、规格和台数提供依据。采用周平衡法计算。选取破碎机的工作制度为每日两班，每班7小时，每周六个工作日。根据车间工作制度，选取主机的每周运转小时数，并根据物料周平衡量，求出该主 机要求的小时产量。GH匹（式5-1）H式中：GH主机要求小时产量，t/h;Gw物料周平衡量，t/年；H主机每周运转小时数（参考水泥厂工厂设计概论P42表3-7取7284,这里取84）。GH=45149/84=537.49（t/h）（式5-2）日产5000吨的水泥厂为大型水泥厂，根据水泥厂工艺设计概论表5-3可得，石 灰石最大粒径为8001000mm（这里按最大值1000mm计算），任务书所给定
16、的矿石粒 度w20mm则可得最大破碎比为1000/20=50.表6主机要求生产能力平衡表周平衡量主机每周运转时间要求主机小时产量主机名称t/周h/周t/h破碎机4514984537.49虽然单段破碎机技术比较先进，由于日产5000t的设计,要求的生产能力比较强，为了更好的延长破碎机的使用寿命，决定使用二级破碎方法。考虑最大进料尺寸、功耗和质 量等，选择PE-1200X1500颚式破碎机和ZPC1820锤式破碎机。汇总为如下主机平衡表主机平衡表主机名称主机型号规 格主机产量（t/台.h）主机台数（台）要求主机小时产量（t/h）主机生产能力（t/h）每周实际运转小时颚式破碎机PE-12OOX150
17、02965601537.4929656084锤式破碎机ZPC18203506001537.49350600846辅助设备选型6.1喂料设备选型喂料斗有效容积按破碎机能力的1520分钟的储量或35车料来选取。 料斗的几 何形状应注意长、宽、深尺寸比例合适，能保持比较厚的料层。料斗的宽度不宜太宽，一 般67m即可。料斗的侧壁倾角取决于物料的性质，一般大于55对于夹有土或水分 较大的石灰石，料斗的角度应大于60下部出料口的宽度应为2倍的最大粒度加200mm。喂料斗的斗壁应铺设内衬，内衬可选用2025mm厚的钢板或钢轨。现场使用 情况来看，用钢板做衬板比用钢轨保护的更好。在料仓下安装板式喂料机，通过它
18、将矿 石喂入破碎机中，料仓出口长度和出口高度与板喂机结构有关。料仓出口长度要大于矿 石最大平均粒径3倍，即：L=3dmax（式6-1）Dmax=（a+b+C）/3（式6-2）式中：a、b、c最大块二边长。L=3X1000=3000mm（式6-3）出口高度要高于堆积矿石的高度，一般H(22.5)dmax0取H=2500mm。一般料仓出口宽度b=2000mm取料仓出口平行带的高度hi=100mm，导料溜子高度h2=300m m，故总的平行带高度约400mm。板式给料机的能力按破碎机产量的1.31.5倍选取，为降低板式给料机的长度和破 碎机所在的平面高度，板式给料机的安置角度可选用2023板式给料机
19、的宽度一般按 两倍的最大粒度加上200mm,还应考虑好与破碎机进料口的宽度连接的问题。板式给料 机应正面方向喂料，尽量不要侧面喂料，保持喂料斗内始终有部分存料，避免大块物料 直接砸在链板上，造成设备损坏。当石灰石里含有夹土或细料时，部分细料会散落在板式 给料机下面的平面上。需在板式给料机下面设置刮板机收集从板喂机落下的细料，卸入出料胶带机上。另一种方法是将出料胶带机延长至板式给料机下部，这部分细料就落入出料胶带机上。本次设计中由于物料的最大粒度为1000m m,所选破碎机进料口尺寸为1800X850, 需要喂料机生产能力为537.49*3/1.6=436.71m3/h(选30%的富余)。根据水
20、泥厂工艺 设计手册初步选用中型板式给料机DZG1220，丫系列电动机和BW减速机。6.2输送设备选型对于石灰石破碎车间，我们输送的大多为块粒状物料，故我们可选取用胶带式输送 机，螺旋输送机，斗式提升机，振动输送机等。又因为带式输送机是一种输送量大，运 转费用低，输送距离长，可靠经济的运输设备，故选用带式输送机。破碎机的产量与来料粒度、物料的可破性等因素有关，实际产量有一定的波动，因此,出料胶带机的能力按破碎机产量的1.31.5倍选取。带宽按胶带机富余能力计算选取再 提高一档，防止来料过多散落到地上。出料胶带机应低速运行，带速0.81m/s ,出料胶 带机不需要很长，能满足上述要求也能满足收尘风
21、管的吸风罩的布置要求即可。20mm石灰石为散状物料，所需皮带的输送能力为537.49t/h.查硅酸盐工业机械及 设备选带速为1m/s，槽型托辊，计算带宽：BQ537.490.93m（式6-4）,385usP 385 1 1.6根据水泥厂工艺设计手册选带宽为800mm。根据式：B 2dmax2002 20 200240800mm可满足要求。故选用槽型胶带输送机，规格：B1000 14000mm输送量：537.49t/h速度：1m/s滚筒型号：TJ-630/4.0/1.6/1150-TE型电动滚筒直 径：630mm功 率：4KW在石灰石破碎系统的出料胶带机上设置通过式皮带秤，对于随时掌握破碎机的实
22、际产量以及破碎系统的性能考核起到很好的作用。同时通过对破碎机实际产量的测量，来调控破碎系统的运行，使其发挥最佳效能。其规格为：精度：1%型号：HK计算范围：0-10t/h6.3除尘设备的选型收尘风量应根据石灰石的性质（粒度、水分、夹土）、破碎机的型式、系统流程等因 素综合考虑确定。在能达到收尘效果的同时，考虑到片与维修保养，颚式破碎机和锤式破碎机均可选用袋式收尘器：型 号:PPDC32-6处理风量:13390m3/h净过滤面积：155m2滤袋总数：192个过滤风速：1.2m/s阻力：1470-1770Pa进口含尘浓度200g/m3标出口含尘浓度100mg/m3标压缩空气： 压500000Pa耗
23、量：0.55m2标/min6.4压气、通气设备选型641压缩空气储气罐主要用于粉状物料的输送，卸料和搅拌，有吹松作用。选用C-1.5500、容积15m3642风机风机主要用于热工设备和气力输送设备的排风和鼓风，以及一般的除尘，由于除尘 设备出含尘浓度100mg/m3标选用型号：4-72-11NO5A型风量：11830m?/h转速：2900r/min风压：2844Pa6.5起重设备选型石灰石破碎机的布置方式有两种，一种露天布置，另一种布置在厂房内。现在考虑到 环境噪音等因素，大多数水泥厂把破碎机布置在厂房内。厂房内的破碎机应设置检修起 重设备。因破碎机的检修设备使用率很低，为降低投资，应选用结构
24、简单、重量轻、体积 小、组装维修方便的检修设备。当起吊部件重量小于20吨时，采用手动双梁起重机。当起吊部件重量大于20吨，小于32吨时，采用即方便又投资省的电动葫芦双梁起重机。 当起吊部件重量大于32吨,采用双沟桥式起重机。检修设备选型时特别注意设备本身要 求的最大检修重量及检修高度要求。由水泥厂工艺设计手册知，颚式破碎机中起重 量为100.9t,锤式破碎机起重量为45t。选用双沟桥式起重机。根据需求选择双沟桥式起重机型号：GXTDG起重量：125t起重高度：6 12m7车间布置石灰石破碎车间主要是接受来自矿山开采的石灰石的破碎，故其位置应按照平面图 上的整体布局，并考虑到进出料的方向加以决定
25、。因而在此就石灰石破碎布置时应该注 意的问题做简单的叙述。1.破碎车间与矿山的距离，当破碎车间设在矿山附近时，车间位置应选择在爆破安 全距离之外，并不以放在勘探圈的矿体上。同时要注意选位置不致防碍将来对有用矿体 的开采和运输。一般矿床开采的边界对公路、铁路、高压线、居民区、工厂和其他重要 建筑物的爆破安全距离不小于400m。2.破碎车间的进出料高差较大，为了利用地形节省土石工程量。粗碎车间的位置一 般都选在斜坡上，并把粗碎机的基础让在挖方部位的基岩或石土上。3.粗碎车间的进出因进料块度大。特别是大型破碎机必须选用结构坚固耐冲击的喂 料设备。4.如果用胶带输送机出料送到中碎机时。粗，中碎之间的距
26、离取决于粗碎机出料处 的标高。中碎机进料的标高以及胶带输送机的斜度。5.在大型工厂中不宜将中碎机布置在同一厂房内的粗碎机之下。因为这样的布置， 需下挖较深的地坑。不仅破碎基础，厂房建筑难于处理，也不利于设备检修。6.在进行破碎车间布置时，应该注意拆装颚试破碎机动颚连接拉杆和弹簧。抽出锤 式破碎机和弹簧，抽出锤式破碎机的下蓖条。安装旋回式或圆锥式破碎机的锥体所需的 空间。7.大，中型水泥厂的石灰石破碎车间，一般应该设置检修起重机，起重机的起重重 量按需要检修起吊的最重部件的质量来考虑。8.如破碎机地坑较深且低于地下水位时，除了在建筑中须考虑防水措施外，必要时 设置小水泵以便排除地坑内可能出现的积
27、水。9.当一台粗碎机配用一台中碎时，粗碎产品可用胶带输送机直接送如中碎机而不必 设置喂料机但中碎能力必须大于粗碎机破碎能力。另外水泥厂电量较大，对给电的稳定性有较高的要求且设备电压都很高所以一定要 求给电的稳定性和用电的安全性。8结论首先我们由衷感谢刘老师提供给我们这样一个锻炼自己的机会，让我们感受到学来 的知识不只是用来完成试卷的。其次我们在完成课程设计的过程中体会到团队合作的乐趣。一向惯于“独立思考” 的我们学会了积极的与同学交流交流，取长补短，共同进步。“独学而无友，孤陋而寡闻”， 只有和同学多交流多学习才能不断的提高自身水平。最后，也是最重要的一点，本次课程设计的题目是日产5000吨熟
28、料生产线的石灰石 破碎车间的设计，根据已知的条件，我进行了配料计算，平衡计算等，选用PE-1200X1500颚式破碎机和ZPC1820锤式破碎机组成的二级破碎系统及其相配套的各种辅助设备，在 设计过程中，根据所学内容与收集到的一些资料，充分考虑产能，同时尽量做到了节约资金，减少能耗，保护环境等一系列因素。通过本次设计，我们学会了一种快速有效的学习方法。以往的学习都是老师讲学生 记，不懂得地方就靠解答大量习题帮助记忆，学习的主要目的是通过最后的考试。课程 设计使我们发现考试真的并不是最重要，最重要的是能运用所学的知识。在整个无机非 金属材料课程的学习过程中，我们突破了传统学习模式，把被动接受转变为主动学习。 不再是用学到的知识解题，而是在实际运用时遇到什么学什么， 重在把知识应用于实际参考文献1刑东海.水泥厂工艺设计手册.北京：中国建筑工业出版社，19922金容容水泥厂工艺设计概论.武汉： 武汉工业大学出版社，20013张庆金.硅酸盐工业机械及设备.广州1:华南理工大学出版社,19924孙晋涛.硅酸盐工业热工基础及设备.武汉：武汉理工大学出版社，2005
