水泥厂生产流程：
1水泥生产工艺及其发展
水泥的生产工艺简单讲便是两磨一烧,即原料要经过采掘,破碎,磨细和混匀制成生料,生料经℃的高温烧成熟料,熟料再经破碎,与石膏或其他混合材一起磨细成为水泥.干法生产的特点干法是将生料粉直接送入窑内煅烧,入窑生料的含水率一般仅1%～2%,省去了烘干生料所需的大量热量.以前的干法生产使用的是中空回转窑,窑内传热效率较低,尤其在耗热量大的分解带内,热能得不到充分利用,以致干法中空窑的热效率并没有多少改善.干法制备的生料粉不易混合均匀,影响熟料质量,因此40～50年代湿法生产曾占主导地位.50年代出现了生料粉空气搅拌技术和悬浮预热技术,0年代初诞生了预分解技术,原料预均化及生料质量控制技术.现在干法生产完全可以制备出质量均匀的生料,新型的预分解窑已将生料粉的预热和碳酸盐分解都移到窑外在悬浮状态下进行,热效率高,减轻了回转窑的负荷,不仅热耗低使回转窑的热效率由湿法窑的30%左右提高到60%以上,又使窑的生产能力得以扩大,目前的标准窑型为t/d,最大的t/d.我国现在有t/d,t/d,t/d,t/d的几种规格,逐步向大型方向发展.预分解窑生料预烧得好,窑内温度较高,熟料冷却速度快,可以烧高硅酸率,高饱和比以及高铝氧率的熟料,熟料强度高,因此现在将悬浮预热和预分解窑统称为新型干法窑,或新型干法生产线,新型干法生产是今后的发展方向.新型干法窑规模大,投资相对较高,对技术水平和工业配套能力要求也比较高,如条件不具备则难以正常发
2全厂主机设备与存储设备列表
生料磨回转窑水泥磨煤磨冷却机
储存设备
MLS立磨o-sepa高效选粉机
Φ4×60m五级旋风预热器(带分解炉)
Φ4×13m2台
MPF
LBT
堆料场,配料站,均化库,熟料库,水泥库
(1)PC-反击锤式破碎机
转子尺寸:Φ×mm转子转速:r/min
锤头数量:36个电机电压:v
进了粒度:≤mm电机功率:kw
出料粒度:80%≤25mm生产能力:～t/h
(2)板式喂料机
型号:BZ-9.8链板规格:0×mm
链板速度:0.01～0.07m/s最大给料尺寸:mm
重量(不包括电机):kg电机功率:37kw
电机转速:r/min给料能力:65～t/h,40～m3/h
(3)MLS立式辊磨机
给料粒度:≤90mm生产能力:t/h
调速型液力偶和器
型号:YOTGB额定功率:1kw
额定输入转速:r/min转差率:≤3%
调速范围:(0.20-0.97)×输入转速
(4)LS型螺旋输送机
型号规格:LS×6输送能力:25m3/h
驱动装置:N/25-30转速:40Y.P.M
(5)链斗输送机
型号:SCD减速机型号:YNF-
输送能力:1kg/h设备总重:00kg
电机功率:45kw
(6)O-Sepa选粉机
型号:N-总重:kg
风量:m3/min喂料量:t/h
电机功率:kw水泥生产能力:72～t/h
(7)罗茨鼓风机
型号:WL41-40/0.50介质名称:空气
流量:40m3/min介质密度:1.2kg/m3
(8)水泥窑尾引风机
流量:00m3/min压力:Pa
功率:KW工作温度:℃
工作转速:r/min
(9)调速型液力偶合器
型号:YOTOB功率:KW
转速:1r/min滑差:≤0.03
调速范围:0.2～0.97n电
(10)陕西压强设备厂调速机
型号:ZS生产编号:48
速比:46输入转速:r/min
轮廓尺寸:
重量:kg
(11)离心通风机
型号:9-19-编号:
流量:-m3/h转速:r/min
全压:-Pa
3原材料和燃料的种类及要求
原材料的种类
制造硅酸盐水泥的主要原料是:石灰石原料(主要提供氧化钙)和粘土质原料(主要提供氧化硅和氧化铝,还提供部分氧化铁),我国粘土质原料及煤炭灰分一般含氧化铝较高,含氧化铁不足,需用铁质校正原料,即采用石灰石原料,粘土质原料和铁质校正原料进行配料.
4生料制备
矿山的开采方式及设施
开采方式
矿山的开采方式主要有露天开采和洞采两种,露天开采又分为斜坡开采和凹陷开采.技术要求最低开采标高(不低于最低基准面,能保证矿山自由排水);合适的剥采比(剥取废石量与开采矿石重量之比,一般大于0.2～0.5);最低可采厚度;夹石剔除厚度;矿山开采最终边坡角.
矿山开采的工艺流程
矿山开采的工艺流程:采矿工作面的整平→布置爆孔→钻孔→装药爆破→集矿→装车
原料的破碎,预均化和生料粉磨
从矿山开采的矿石用卡车运到水泥厂,由板式喂料机送入单段锤式破碎机,再用皮带送到预均化堆场,采用横堆竖取的方式取料,料经皮带送到石灰石仓.再加上从铁粉仓和粘土仓及粉煤灰仓经电子皮带称定量取料混合后送入生料磨(立磨).经立磨粉磨后粗细料被选粉机分离,粗料返回立磨继续粉磨,细料送入两个锥型仓暂时储存.
生料储存,均化和输送
由立磨出来的细粉经气力输送管道和皮带提升机送到均化库顶部,经四嘴下料机进入均化库.均化库既有均化的作用也有储存生料的作用.
5.水泥厂生料工段工艺流程图
石灰石→板式喂料机→单段锤式破碎机→皮带→堆料机→取料机→皮带→配料站→立磨→o-sepa选粉机→气力输送管道和皮带提升机→生料均化库
6原料配料控制
采用电子称-X荧光分析仪-电子计算机自动调节生料磨系统的喂料配比,是20世纪60年代取得的成果.40多年来,国外许多现代化水泥厂几乎全部实现了原料配比的自动控制.这个自动控制系统的应用成功,主要在于对生料化学成分可以进行在线快速分析和建立了一套数学模型及控制算法.
控制系统的目标是调节入磨原料配比,保证规定的生料化学成分.控制系统分为两段,首先对待用的各种物料进行取样和分析,再由东西得到的化学成分计算出各种原料的要求配比.计算公式是线形的,很容易由计算机计算出.在某些情况下即使不可能取得最理想的配比,也可以求出近乎理想的配比.
计算机取得的各种原料的成放是取样值的平均数.原料成分的波动会导致生料成分的波动.近年来,很多工厂采用了自动取样装置及X荧光分析仪,-射线仪分析生料成分,将测定的结果输入计算机,以便及时得到各种原料配比,并调整其流量.
样品的抽取一般有两种方式,即磨入口取样和磨出口取样.前一种取样方式虽然可以缩短控制的滞后时间,但由于进入磨机前的物料均匀性差,故一般采用后一种取样方式.
采用电子计算机进行配料计算和控制的指导思想及基本原则如下:
(1)对取样器采集的样品,一般是间隔测量分析,同时考虑到原料在喂料机上的输送时间,在磨机内的粉磨时间以及制样,分析所需的时间,故计算一次配料的时间周期大约为30-60min.生料配料控制程序也是按此时间定期启动.
(2)配料计算中所用的生料目标率值,一般是应用熟料的率值,以便考虑煤灰掺入的影响.
(3)采用修正控制加积分控制的方法.对原料成分数据之所以进行修正计算,是由于给定的原料成分是某一段时间的平均值,而实际上从矿山开采的原料资源在质量上是有所波动的,虽经过预均化,入磨原料的成分仍然时刻波动,故原料成分的实际值与给定值之间有偏离.对于产生偏差的主要原因进行理论分析,可有两种考虑方法:一是假定偏差是由于原料中所含比例最大的那种氧化物的波动引起的,例如,石灰石中的CaO,砂岩中的SiO2,页岩中的Al2O3和铁粉中的Fe2O3等,即修正的要素是选用这些原料中含量最多的氧化物;另一种假设是认为生料成分的波动是由于几种原料中配合比例最大的那种原料化学成分波动,或者是由化学成分波动最大的那种原料的化学成分波动而引起的.这样,在四种原料配料中假定三种原料化学成分没有变,或假定四种原料中的三种含量较小的氧化物的成分未变,就可以根据两次取样间的原料配比及出磨生料中四种氧化物的含量计算下一周期所需的原料新配比(当然计算中也要考虑煤灰的影响).
(4)对原料成分进行修正计算后实际上每一次生料值率的瞬间值与目标值仍会产生微小的偏差.为消除这些偏差,在每次新配比计算中都要考虑前几个周期进入均化库的生料率值,以便消除或减小累计偏差,使在均化库中的这几个周期的生料的平均成分值与设定的目标值趋于一致.
7磨机系统压力控制
磨机系统压力控制的目的,是为了检测各部通风情况,及时调节,满足烘干及粉磨作业要求.磨机出,入口负压差,表征磨内通风的阻力大小,压差增大表示磨内可能负荷过大或隔仓板篦缝可能发生堵塞;其他任何两点之间的压差有较大变动,都表明两点间阻力的变.一般在生产情况基本正常,压差变动不大时,可适当调节排风机的风门;压差变动过大时,则需及时检查设备状况,及时消除故障.
8磨机开车喂料程序控制
对磨机启动时的喂料程序控制的目的,是为了避免磨机启动时,由于外了喂料不当时发生磨满堵塞.该程序控制可以保证对磨机的喂料量进行均匀地,按一定程序的逐步加大,实现最优操作.控制办法是在磨机启动后,检测出它的负荷值,用计算机按一定数学模型运算处理,向喂料调节器送出喂料量的目标值,使之逐步增大喂料量,直至磨机进入正常负荷状态为止.
辊式磨的自动调节控制系统
辊式磨自动控制系统的设置基本与上述方法相同,由于磨机结构与烘干兼粉磨的钢球蘑机不同,故自动控制系统亦有区别,一般装设五个自动调节回路.
9磨机系统温度控制
磨机系统温度控制的目的,是为了保持良好的烘干及粉磨作业,保证成品水分达到规定要求.烘干粉磨系统的温度控制,大多采用单回路自动调节系统.对磨机成品水分的控制可有两种方法:一是根据原料及成品水分,通过调节系统排风机风门,改变入磨热风量,控制烘干作业;另一种是通过改变热风入口管道上的冷风门,调节入磨热风温度,控制烘干作业.两种方法相比,后一种方法有利于保持磨机系统的生产稳定.在带有预烘干设备的烘干粉磨系统及利用选粉机等设备同时进行原料烘干时,亦需通过调节各种设备系统的排风机风门或冷风掺入量的办法,调节热风进入量或改变热风温度,以控制这些设备的出口气温,达到控制烘干过程的目的.
10熟料的煅烧
11生料的预热和预分解系统
尧柏水泥一厂的预热与分解系统为五级旋风预热器和分解炉,从窑头来的三次风入分解炉,分解炉上有两个喷煤管来完成煤粉的供给.相关参数如下
分解炉的尺寸为:Φ5.1×30m
五级预热器的尺寸分别为:
C12—Φmm;C21—Φ0mm;C31—Φmm;C41—Φmm;C51—Φmm.
尧柏水泥三厂的预分解系统为四级旋风带分解炉.物料从预热器的顶端加入,从一级旋风筒依次向下再经过分解炉最后入回转窑;从窑头来的高温气体先入分解炉,然后依次向上最后进入增湿塔,一句话概括就是料往下走,气往上流.
预分解系统不但合理利用了来自于窑头的废气,节约了能源,而且使物料预先进行了预热和分解,从而为物料的煅烧提供了前提,提高了熟料的质量和生产效率.
12煅烧设备
在预分解窑系统中,回转窑具有燃烧燃料功能,热交换功能,化学反应功能,物料输送功能,降解利用废气物五大功能.回转窑中分为干燥带,预热带,分解带,固相反应带,烧成带和冷却带,在尧柏水泥厂主要是采用ф4.0×60m的回转窑,其放置的倾斜度为4%,传动装置采用的是直流电机单传动,窑体转速为0.41～0.42r/min.
在回转窑的斜度和转速不变的情况下,物料在窑内各带的化学变化和物理状态不同,使得物料以不同的速度通过窑的各带.在烧成带硅酸二钙吸收氧化钙形成硅酸三钙微吸热,只是在熟料形成过程中生成液相时需极少量的熔融净热,在分解窑内,碳酸钙分解需要吸收大量的热量.
12熟料冷却
水泥熟料出窑温度大约为～1摄氏度,充分回收熟料带走的热量以预热二次要气,对提高燃烧速度和燃料温度以及窑和冷却机的热效率,都有主要意义,冷却熟料对于改善熟料的质量和易磨性有良好的效果,冷却良好的熟料可保证设备的安全运转.
熟料冷却主要有三种类型:一是:筒式(包括单筒和多筒);二是:篦式(包括震动,回转推动篦式);三是:其他形式(包括立式及"g"式)
尧柏水泥厂,一厂使用的是篦冷机,通过风机进行冷却.三厂使用的是单筒冷却机,单筒冷却机与窑相似,不同的是筒内装有扬料板用以加速熟料冷却.
13烧成工段工艺流程
(1)旋风预热器
旋风预热器由上下排列的五级旋风筒组成,为了提高收尘效率最上一级旋风筒通常为双级旋风筒之间由气体管通连接;每个旋风筒和相连的管道形成预热器的一个级.通常预热器由上向下顺序编号为Ⅰ至Ⅳ(或Ⅴ,Ⅵ)旋风筒的卸料口用生料管道与下一级的气体管道连接.生料首先喂入I级旋风筒的入口的上升管道内,熟料在管道内进行充分热交换,然后由I级旋风筒把气体和生料颗粒分离,收下的生料经卸料管进入Ⅱ级旋风筒的上升管道内进行第二次热交换,再经Ⅱ级旋风筒分离,如此,依次经Ⅴ级旋风预热器进入回转窑内进行煅烧,而预热器排出的废气经增湿塔,电收尘器由排风机进入大气.窑尾排出的℃烟气经预热器热交换后温度降至℃左右,50℃左右的生料经多级预热器预热到～℃进入回转窑,熟料热耗均为/kg熟料左右.
(2)预热预分解系统:(原理)悬浮预热技术是指低温粉体物料均匀分散在高温气流之中,在悬浮状态下进行热交换,使物料得到迅速加热升温的技术.其优越性在于使物料悬浮在热气流中,与气流的接触面积大幅度增加,传热速度极快,效率极高.同时,生料粉与燃料在悬浮下均匀混合,燃料燃烧热及时传给物料,使之迅速分解.而预分解(或窑外分解)技术是指将已经过悬浮预热后的水泥生料,在达到分解温度前,进入到分解炉内与进入到炉内的燃料混合,在悬浮状态下迅速吸收燃料燃烧热,使生料中的碳酸钙迅速分解成氧化钙的技术.
这样不仅减少了窑内燃烧带的热负荷,并且入窑生料的碳酸钙分解率达到了95%左右,从而大幅度提高了窑系统的生产效率.
(3)悬浮预热预分解窑:其的特点是在长度较短的回转窑后装设了悬浮预热器和分解炉,使原来在窑内以堆积状态进行的物料预热及碳酸钙分解过程,移到悬浮预热器和分解炉内以悬浮状态下进行,不仅可以减轻窑内煅烧带的热负荷,有利于缩小窑的规格及生产大型化,并且可以节约单位建设投资,延长衬料寿命,减少大气污染.
(4)五级旋风预热器:主要是旋风筒和各级旋风筒之间的联接管道,(亦称换热管道)旋风筒的主要任务在于气固分离,联结管道主要起的是换热作用.
旋风筒:采用大直径四圆心渐扩蜗壳结构,旋风筒阻力低,下部偏锥结构,下料管粗(C1φmm),能有效防堵;合理的旋风筒整体高度;有效防止物料因二次飞扬而导致的分离效率下降.
内筒:内筒插入深度低,内径大,C1--C2级筒设置整流器,阻力明显下降,C3--C5级筒采用挂片,方便安装和更换,内筒材质为耐热钢,使用寿命较长.
NC型2t/d旋风筒规格:C1:C2—Фmm,出口气压约-Pa左右,筒内温度约摄氏度左右.C2:C1—Ф0mm,筒内气压约-4Pa左右温度约℃左右.C3:C1—Фmm,筒内气压约-Pa左右,筒内温度约℃左右.C4:C1—Фmm,筒内气压约-2Pa左右,筒内温度约℃左右.C5:C1—Фmm,筒内气压约-Pa左右,筒内温度约℃左右.
导流板:导流板的作用是防止进气口气流与筒内旋转气流碰撞,降低进口湍流阻力.本系统投料t/h时,系统阻力仅Pa.
翻板阀:下料管翻板阀位于上一级旋风筒下料管与下一级旋风筒上升管道之间,要求保持下料流畅的同时,封闭物料不能填充下料管.南京院设计的下料管杆轻锤小,材质为耐热钢,实用小巧.
撒料箱:它会影响气固换热的效率,本系统采用的扩散式撒料箱为凸弧多孔分布板结构,这种撒料箱强化了物料在气流中的分散性,提高了气固换热的效率,降低了物料短路的可能.
(5)分解炉:采用在线旋喷结合式管道分解炉.以喷腾分解炉为基础,"涡旋"结合.分解炉直接与窑尾烟室相接,避免了结皮和堵塞,三次风单侧切向进入,布局简单.分解炉出口在本体顶部缩径,气流获得二次加速,有效地加强了后期的混合,煤粉经过喷嘴从三次风端口切向向下倾斜,尽管炉用煤管为单通道,但也能确保预燃充分.生料经C4级筒收集由炉侧加入,受三次风的扰动,改善了其分布状态,减少了塌料的危险.操作中由于受配料的影响,生料易烧性差,将炉出口温度控制在℃左右,C5级筒下料管℃,从而保持一切正常.
14烧成带
主要承担燃料中的主要矿物C3S的形成,fCaO的吸收,完成燃料的最后烧成任务.在本带中的有℃开始出现液相,直到℃C3S大量形成,fCaO最后基本吸收,完成燃料的最后烧结过程,离开火焰高温区逐渐降温到1℃左右进入冷却带.在该带1℃～℃时液相量可达20%～30%,Al2O3,Fe2O3及其他组分进入液相.C3S形成为放热反应,放热量为KJ/KgC3S.反应温度及反应式如下:
2CaOSiO2+CaO→3CaOSiO2(～℃)
15冷却带
主要任务有三项,一是使熟料中的C3A,C4AF极少量C5A3重新结晶;二是使部分液相形成玻璃体;三是回收熟料中的热焓加热燃烧用空气.本带反应温度为1℃～℃以下.由于新型篦冷机的出现,在预分解窑系统中,孰料的主要冷却任务已移到冷却机内进行.
16熟料的主要质量指标
升重±75≥85%1次/小时
f-CaO1.5%≥85%1次/2小时
化学成分三率值≥80%1次/8小时
物理性能三率值≥85%1次/24小时
17水泥的制成
熟料破碎
水泥粉磨
水泥包装
水泥出厂有袋装和散装两种发运方式.进料必须先经过回转筛将混入泥中的铁件杂物筛除,防止堵塞,保证包装机的正常运转.包装机和回转筛之间设置包装小仓以稳定物料流量,不作贮存用.包装好的袋水泥一般直接落入设于包装机下的平型胶带输送机送至成品库.
18球磨机
工作原理:磨机内装有钢球钢段,当筒体旋转时,由于摩擦力,推力和离心力的作用,磨介随筒体往上运动,运动一段距离然后下落.磨介运动的状态视磨机的直径,转速,衬板形状,磨介充填率等因素,可以呈泻落式或抛落式下落,或呈离心状态随筒体一起回转.
19出厂水泥的主要质量指标
（1）、不溶物:PI中不溶物不得超过0.75%,PII中不得超过1.5%.
（2）、氧化镁:水泥中氧化镁的含量不得超过5.0%,如果水泥经压蒸安定性试验合格,则水泥中氧化镁含量允许放宽到6.0%.
（3）、三氧化硫:水泥中三氧化硫的含量不得超过3.5%.
（4）、烧失量:PI的烧失量不得大于3.0%,PII不得大于3.5%,PO不得大于5.0%.
（5）、细度:硅酸盐水泥比表面积大于mHkg,葡萄水泥80nm方孔筛筛条不得超过10.0%.
（6）、凝结时间:硅酸盐水泥初凝不得早于45min,终凝不得迟于6h,普通水泥初凝不得早于45min,终凝不得迟于10h.
（7）、安定性:用沸煮法校验必须合格.
（8）、碱:水泥中碱的含量按Na2O+0.K2O计算值来表示.若使用活性集料(滑料),用户要求提供低碱水泥时,水泥中碱含量不大于0.60%,或由供需双方商定.
（9）、标号及强度:硅酸盐水泥分R,,R,,R,R六个标号,普通水泥分,,R,,R,,R七个标号,R表示早强化.