新型干法水泥工艺流程

第一讲 型干法水泥生产技术现状及进展方向一、型干法水泥生产技术的含义悬浮预热和窑外分解技术，是国际公认的代表当代技术进展水平的水泥生产方法。型干法水泥生产技术的特点是生产力量大、自动化程度高、产品质量高、能耗低、有害物排放量低、工业废弃物利用量大。型节能粉磨、高效预热器和分解炉、型篦式冷却机、高耐热耐磨及隔热材料、计算机与网络化信息技术等，使水泥生产具有高效、优质、节能、资源利用符合环保和可持续进展的要求。二、型干法水泥生产技术的主要经济指标：熟料烧成热耗降至2884kJ/kg，熟料单位容积产量160～270kg/(m3·h)；吨水泥单位电耗90kWh，并连续下降；运转率可达92%，年运转周期到达320～330d；人均劳动生产率达5000t/a，可利用窑尾和篦冷机320℃～420℃废气进展余热发电。表1 型干法水泥厂主要技术经济指标生产规模〔t/d〕1000200040005000800010000年产熟料〔t〕3162124155248310年产水泥〔t〕3366134322〔t〕310062001105017100〔kw〕1100190035000370004770046800〔kw〕760013300260002750030000〔kwh〕4.03×1076.93×10713.77×10713.77×10714.88×10722.7×107劳动定员〔人〕180300330320323310〔ha〕8～1216～1820～2418~2024213302~347130943011300028842885113～11910611410498.698.656～596056110～120102～106100～105~959595三、型干法水泥生产工艺过程中涵盖的技术成果矿山开采与生料制备在探明原料矿山地质构成及矿物成分之后，承受现代计算机技术、地质学、矿物学理论与技术，编制矿体三维模型软件，指导矿石搭配开采，矿山开采、运储过程中预先均化，理有效利用。承受自控及机电一体化堆、取料技术，在原、燃料进厂后进一步均化，完全转变了传的生产条件。承受现代数学优化理论技术成果以及X荧光和物料成分连续测试、计量仪表、仪器系统，并与计算机联网，编制原料配料软件程序，实现生料自动配料，解决了熟料成分均匀稳定即“均化链”中长期难以解决的课题。承受粉体工程学理论的技术成果，将传统工艺中的生料储库，优化为具有生料粉连续式气力均扮装置，保证在入窑煅烧前得到充分均化的生料。熟料烧成工艺及设备利用现代流体力学、燃烧动力学、气固两相流稀相输送、热量一质量一动量传递机理、和燃尽率，而且保证物料在窑中充分分散、均匀分布，提高了气固换热效率、入窑物料分解NOx含量，降低了二氧化碳排放量等，削减了对大气的污染。依据矿物晶体化学、硅酸盐物理化学固相反响机理及相图，进一步缩短回转窑长度，程根本完成，生态CaO、SiO2等微晶矿物成分，在入窑后，快速进展固相反响，使固相反响的放热过程直接用于物料升温，实现“熟料速烧，促使熟料矿物构造微晶化，提高熟料依据流体力学、结晶化学及自控技术研制成功第三代空气梁掌握流篦式冷却机，既可3CaSiO2CaSiO2〕晶体变型，又可使铝酸盐〔3CaO·A12O3等、铁铝酸盐〔4CaO·A12O3·Fe2O3〕固溶体等熔融矿物形成玻璃体，提高熟料活性，同时，也优化了熟料冷却机作为热回收装备的功能，850～9501100600～700℃提高到850～950℃，这对入窑及入炉燃料燃烧，优化全窑系统的热工制度，降低热耗也起到了巨大作用。研制开发型多通道燃料燃烧器，进一步削减低温一次风量，便于窑内火焰及温度的合理掌握，有利于低质燃料及二次燃料利用，并可削减NOx生成量。研制成功了“中、低温余热发电”系统，以充分利用预热器、蓖冷机排出的热风，到达能源充分回收目的，提高了系统效率。(6)依据硅酸盐化学原理，现代水泥工业承受了具有高技术的型干法水泥生产工艺，在〔C3S+C2S总量达78%以上、高硅酸三钙C3S含量达65以上，依据需要选择适宜的铝酸三钙C3〕的矿物含量”的优化设计方案，以便尽可能生产出优质熟料，为生产适合不同需要的优质水泥打下根底。混凝土的需求。〔7〕依据系统工程学原理，将预分解窑系统中的旋风筒、换热管道、分解炉、回转窑、冷却机进展全面优化，并且力求承受高级合金材料，即耐热、耐磨、耐火、隔热、保温材料、过程到达优质、高效、节能、环保和稳定生产的目的。水泥粉磨及设备大型化在水泥装备方面，向大型化进展仍没有转变，但停留在8000～10000t/d最高水平上，大多数在2000～5000t/d的水平上。在粉磨系统技术装备方面，开发了具有巨大潜力的立式磨、挤压机等型挤压粉磨设备。依据裂开力学、三大粉碎原理及物料层间挤压粉碎学说，研制开发了型立式磨〔rollermill〕及挤压机(rollerpress)终粉磨制备生料。承受挤压机一球磨机或立式磨一球磨机协作理化的功能，提高了水泥产品的质量。生产过程的优化及计算机治理掌握系统分散掌握、集中治理系统成为主流，同时，对工况较为简单的预分解窑系统在原有掌握及节能降耗的效果。在ISO9000质量体系认证得到了广泛实施后，又公布了ISO14000环境治理标准，并承受超细粉磨技术与装备，将同硅酸盐水泥成分近似的高炉矿渣、电厂粉煤灰、煤研替和削减熟料的单纯混合材性质，亦可进一步增加废渣用量。环境保护与废渣利用目前，型干法生产技术已日臻成熟，国外水泥工业已更加重视提高质量、节能、环越严格，其排放标准通常为30～50mg/m3以下，并且规定了严格的惩罚措施。对于水泥锻烧工艺产生的高温废气中二氧化硫、氧化碳、NOx气体的含量以及微量重金属的排放量，兴旺国家也实行了严格的限制措施。窑系统向着掌握NOx、二氧化硫、二氧化碳以及微量重金属排放量的方向进展，消灭了以低氮为主设计的分解炉、燃烧器。由此可见，当今世界水总量掌握阶段。节能、利废、资源的二次综合利用技术的进展。由于在水泥生产过程中，以大量的石NOx。氧化碳的排放与燃料、石灰石消耗、燃烧温度有关，削减氧化碳的排放量可承受降低燃料和石灰石消耗的措施。NOx排放量的降低则需要降低燃烧温度，燃料消耗的降低需要石灰石单位消耗量以及锻烧温度的下降。因此，要削减氧化碳、NOx的排放量，必需降低水泥的锻烧温度以及燃料和石灰石消耗量，以开发有利于环境的水泥。(3)世界各国实行乐观的态度和有利的措施，着手科学地处理、利用垃圾，将垃圾列为维护经济持续进展的其次资源，向垃圾要资源，要能源，要效益。一些废渣，如矿渣、粉煤灰、硅橡胶、废塑料和废木材等可燃材料，都可作为水泥原料和燃料。其所占比例，1999年德国、瑞士为18%～22%，北欧诸国为10%～14%，英国为8%，美国为5%。瑞典、美国的个别企80%。瑞典利用各种废油和化学溶剂做水泥的二次燃料。欧洲一些国家正在试验用废纸制造水泥。废纸回收重造纸后会有30%的剩余物，这水泥，而且生产的水泥质量很好。目前，比利时、丹麦、西班牙等国已经建立了用废纸生产水泥的试验性设施。因回转窑生产熟料具有温度高火焰与物料温度可分别达1850℃及1500大，工况稳定，气、料流在窑内滞留时间长〔气体在11004s以上，物料达30min左右〕以及窑内高温气体湍流猛烈，碱性气氛等优点，能消解可燃性废料及化工、医熔在熟料中，生成稳定的盐类矿物。6)变色水泥、木质水泥、夜光水泥、球粒水泥、陶瓷水泥等。水泥生产过程中可利用、处理其它工业大量的废料的特点，将使水泥工业发生重大的变革，成为高效能、低消耗、高耐久性简洁造成二次污染，投资亦相当可观。目前，美、英、法、德、加等国家已扩大承受水泥回己赐予现代水泥工业环保型绿色工业的理念。四、型干法水泥生产工艺流程其次讲原料预均化一、原料预均化的根本原理预均化堆场的意义预均化堆场的类型堆场的布置型式二、堆料方式人字形堆料法优点：堆料的方法和设备简洁，均化效果较好，使用普遍。粒，且有端锥。波浪形堆料法优点：均化效果好，特别是当物料颗粒相差较大〔0~200m度大小不同的颗粒中差异很大的状况下，效果比较显著。贵，操作比较简单，所以此法一般仅限于少数物料。水平层堆料法优点：可以完全消退颗粒离析作用，每层内部也比较稳定。缺点：堆料机构造简单，操作也不简洁，用于多种原料混合配料的堆场。横向倾斜层堆料法优点：设备价格特别廉价。抱负。只能应用于对均化要求不高的原材料。纵向倾斜层堆料法优点：设备价格特别廉价。抱负。只能应用于对均化要求不高的原材料。Chevcon堆料法Chevcon堆料法是人字形堆料法和纵向倾斜层堆料法的混合堆料法，适用于圆形堆场，移动肯定的距离。这种堆料法不仅可以抑制“端锥效应重叠，长期偏差和原料突然变化产生的影响也可被消退，均化效果较好。除此之外，还有交替倾斜层、双圆锥形、人字形和圆锥形结合法等等。三、取料方式端面取料侧面取料底部取料四、堆料机天桥〔顶部〕皮带堆料机悬臂式皮带堆料机桥式皮带堆料机耙式堆料机五、取料机桥式刮板取料机桥式圆盘取料机第三讲辊式磨一、立磨的构造及工作原理立磨的构造：立磨的形式不同，但其构造和工作原理根本一样。主要区分在磨辊与磨盘的构造组合不同。磨辊沿水平圆形轨迹在磨盘上运动，通过外部施加在磨辊上的垂直压力，使磨盘上物料受到挤压和剪切作用，得以粉碎。立磨由分别器、磨辊、磨盘、加压装置、减速机、电动机、壳体等局部组成。工作原理二、各种型式立磨的构造及特点LM型立磨LM2～6个磨辊，磨辊轴线与水平夹角为15°，各磨辊可以由液压系统单独加压，在检修时可以用液压系统将磨辊翻出磨外。其优点是对粉磨物料的适应性强，操作稳定。磨盘磨辊分别器摇臂液压加压装置(6)传动装置壳体机座摇臂监视装置磨机的振动监视喷水系统(12)翻辊装置MPS型辊式磨MPS辊式磨的特点是承受沟槽〔环形碾槽〕120°。12°。磨辊可以翻转180°使用，使用寿命长。优点是3个磨辊在磨盘上简洁平衡稳定。在磨盘上铺料，形成粉磨料床，以防止辊、盘直接接触。检修时磨辊不能翻出磨外，需从磨中将磨辊吊出机外。MPS辊式磨的工艺特点是，辊压低，磨盘转速慢，盘径大，相对风速低。原来的MPS磨机的盘径是以辊道中径计算，现在是指外径以B表示，例如5000B5m。MPS辊式磨的构造特点是：磨辊与加压部件都在机壳内，磨机的密封性能较好，漏风量少，磨机的外形尺寸比同等生产力量的莱歇磨要大，磨用风机功率比莱歇磨低约15%，个磨辊使用一个加压装置，所以每个辊子的受力是均匀的，磨辊工作时运转平稳，没有抬辊装置，磨辊直接落车，所以要求前置输送设备必需能带负荷启动。RM型立磨RM设计合理。两组磨辊共4滑动磨擦小。双凹槽型衬板对物料的啮合性能强，并形成双重挤压，提高了粉磨效率，磨损后的磨辊可以翻转180°使用。同其它磨型相比，盘径相对较大，磨机的配用功率较小，操作稳定性好。Polysius第三代立磨的特点：(1)的部件首推带有双凹槽的粉磨磨盘和两套对辊。(2)高效分别器喷咀环料层厚度的调整物料的外循环系统磨辊轴承的密封加压系统工艺生产过程掌握Atox型立磨Atox3个圆柱型磨辊，水平磨盘。主要构造部件有：磨盘LVT动态选粉机磨辊液压加压系统辊磨主减速器辊磨工艺连锁关系ATOX磨的构造设计特点ATOX辊磨的磨盘为平盘，磨辊由3个圆柱型磨辊组成，粉磨压力由液压系统供给。该时，液压系统将反向进油提升磨辊，它既减小了辊磨的启动负荷，无需关心传动，又保护了设备；磨辊的轴承承受循环润滑，它比承受不循环润滑的轴承其寿命提高2.5倍；圆柱面的磨盘外的挡料圈、提升物料用的风环面积和气流的导向锥都可依据粉磨工艺状况进展调整；为最大限度地提高磨辊内轴承的寿命，降低或抑制粉磨产生的轴向力。平均节能和增产10%~25%；由世界著名公司供给的专用减速器都进展特地设计，效劳系数大于2.6；减速器上的摇摆瓦止推轴承由原来纯静压润滑改成了油浸式动、静压润滑轴承；喂料装置选用了既简洁牢靠又锁风和喂料连续的回转下料器。由于耐磨材料和构造的不断改进，型的ATOX辊磨可适宜粉磨的物料范围进一步拓3kWh/t~11kWh/t的物料；水分为1%~20%的物料；从无磨蚀性到磨蚀性很强的物料；从非粘性到粘性很强的物料。OK型立磨磨辊：带凹槽的轮胎型磨盘：浅盆形衬板有6个磨辊，磨辊与水平的夹角约19º～20°。带凹槽的轮胎型磨辊其专利技术要点是磨盘要求。OK辊磨可用来粉磨一般水泥、矿渣和特种水泥。与传统的球磨粉磨系统相比，能耗降30%~40%40%~50%磨潮湿物料的首选设备。OK辊磨的磨盘为碗状，磨辊由34个中间有沟槽的轮胎型磨辊组成，粉磨压力由:整和无规章的物料；对大块物料进展预裂开；向使用，且可进展外表堆焊修补，故衬板的寿命相对较长；辊磨内选用了高效选粉机。OK辊磨通过调整选粉机转速、磨内气流量和粉磨压力，并适当地调整挡料圈高度可得到符合要求的勃氏比外表积和市场所需的产品。三.工艺参数辊式磨的主要工艺参数有转速、辊压、辊盘相对尺寸、风量、风速、功率、力量等。磨盘转速辊式磨的磨盘转速打算了物料在磨盘上运动速度和停留时间衡。粉磨速度打算于辊压、辊子数量、规格、盘径、转速、料床厚度、风速等因素。不同型m的物料颗粒受到的离心力是一样的，即：mV2 1 2n2F mR2R

mD2

(1)60因此可以得到：nK D0.51式中F—物料在磨盘上所受离心力；V—辊式磨磨盘的圆周线速度，m/s；

(2)R—磨盘半径，m；m—物料质量，kg；R—磨盘半径，m；D—磨盘直径，m；n—磨盘转速，r/min；K—系数。Kl1LM莱歇型辊磨=58.MPS型辊磨=45.8ATOX型辊磨Kl=56。生产力量粉磨力量打算于物料的易磨性、辊压和磨机规格的大小。在物料一样、辊压肯定的状况下，磨机的产量和物料的受压面积即磨辊的尺寸有关B、料层厚度h和磨盘的线速度VB和料层厚度h在肯定的范围内均与磨盘直径D成正比，线速度V与D0.5成正比，因此可以得出辊磨的粉磨力量公式为：粉磨力量 GK D2.5 (3)2式中G－辊磨的粉磨力量，t/h；D－磨盘直径，m；KK2同，其K2也不同。一般LM型辊磨K29.6，D取磨盘碾磨区外径；而MPS型辊磨K2取6.6，D取磨盘碾磨区中径。烘干力量 G＝KD2.5d dd式中G－辊磨的烘干力量，t/h；dD－磨盘公称直径，m；K－系数，与物料水分、热风量及热风温度有关。Kd般为±7.5％。磨和磨损后的磨机产量相差12.5％。辊磨不同规格之间的产量由下式确定：G D

2.5

(5)fG1D12 2式中f－放大系数；M1－要选辊磨的力量，t/h；M2－试验辊磨的力量，t/h；D1－要选辊磨的直径，M；D2－试验辊磨的直径，m。Polysius试验室立磨ATRO，每次试验需原料800k容：物料流的特性—物料在气体输送时的自由度；物料的压缩性一物料形成稳定料床的性能；振动—物料造成振动的趋势；动力消耗—易磨性；空气消耗量—输送物料需要的空气量；磨蚀性—磨机各种部件的磨损〔磨辊、磨盘、磨体、喷咀……等。ATROL立磨试验，与其实际工业生产数据比较，得到了从ATROL立〔磨主动轴所需的功率。Paw＝••spec•DR•R•T•n/6＝siV×粉磨动力 式中Paw―磨机主动轴功率K；μ―原料摩擦系数；Z―磨辊数量；specRD〔；RBR〔；D 〔D TMn―磨盘转速。辊压压力增加，成品粒度变小，但压力到达某一临界值后，粒度不再变化。该临界值打算于物料的性质和喂料粒度。10～35MPa。理论上磨辊、磨盘之间是线接触，物料所受真实辊压很难计算，所以可以用相对辊压来表示。比较不同型式磨机的辊压应在同一基准条件下进展。磨辊面积压力P1(KN/m2)FPR＝ DPR1

B 〔7〕式中：F―每个磨辊所受的总压力，KN；DR―磨辊平均直径，m；B―磨辊宽度，m；磨辊投影面积压力P2(KN/m2)FP＝2D B P＝2R平均物料辊压P3(KN/m2)P＝2FsinB (9)3 DR式中：β—啮入角，°；6°计算。这样，各相对压力之间的关系为：P1：P2：P3＝0.318：1：19.12辊压增加，产量增加，但相应的功率也增加。实际操作时，应尽可能调整到适宜的辊压。该值既打算于物料性能和入磨粒度磨机的功率称为磨机需用功率，而在磨机配用电机时需留有储藏，一般储藏系数为1.15~1.20低25％以上。在机械强度设计时，往往还需考虑一些特别缘由引起的超压，例如进入铁件，强力振动等等，因此设计压力取值更高。4.3.4 磨辊、磨盘的相对尺寸辊式磨是靠磨盘和磨辊的碾磨装置来粉碎物料的技术的进展、规格的大型化和特别要求，相对尺寸略有差异。5辊磨通风依据辊磨系统物料外循环量的大小，可以将辊磨分为风扫式、半风扫式和机械提升式。选粉机进展选粉，用风量大，内循环量也大；半风扫式有肯定的粗料进展外循环，即通过外的机械密封用风和收尘用风。对前两种辊磨的通风量可通过出磨废气含尘浓度来计算：Q=C×G (10)式中：Q－辊磨的通风量，M3/h；C500～700g/m3，水泥可取400～500g/m3；G－磨机产量，kg/h。也可以依据粉磨室的截面风速来计算：Q=3600×V×S (11)式中：S－为粉磨腔的截面积，m2；V3～6m/s。机产量正比于D2.5，而通风面积正比于D2D0.5增大。磨机通风量还可按单位装机功率所需标况下的通风量〔I0〕计算，对于MPSAtox磨I0135～165m3/kwh。风。在进展热平衡计算时建议考虑磨机的漏风系数15%~35%(以出磨风量为基准)，引进磨取低值，国产磨取高值。磨机功率4-18，每一磨辊对磨盘中心的力矩为：TFsin

Dm (12)2式中T—每个磨辊的力矩，kN／m；F—每个磨辊所受的总力，kN；α—作用角，(°)；mD—磨辊平均辊道直径，。mDm辊磨的总需用功率为单辊需用功率和辊数i的乘积。D 2V nN iFsin m iFsinViFsinD

(13)0 2 Dm

m 60式中V——磨机的圆周速度，m/s；i——磨辊数。如以磨辊的投影面积压力代替总力，则N iPD0 2

BsinDm

n iPD60 2

BsinD KDmD

60 〔14〕式中n—磨机的转速，r/min；D—磨盘直径，m。mDR、B、Dm

D有肯定比例关系，代入(4-14)得0 N＝PsiD2.5 0 0式中N—磨机的需用功率，kW；0i—磨辊数；2P—每个辊上的投影压力，kN／m2；2α—作用角(º)；D—磨盘直径，m。公式(4-14)2.5次方成正比，并与P2成正比。磨机配用电机时，应有必要的备用系数，所以磨机的配用功率为NK K1 2

iP2

sinD2.5 (16)K式中 —磨机的动力系数；K12K1.15~1.20。2对同一型式磨机，其适宜的操作压力p2值，对于肯定的物料相差不大，因此每一种规格用功率确定后，也规定了磨机的最大操作限压。所以公式(4-16)亦可写成：NKD2.5 (17)式中k——常数。四.立磨的操作与掌握磨机通风拉紧力分别器的转速料层厚度磨机的振动值立磨吐渣压差的掌握一．预热器预热器的进展预热器的分类预热器的作用及特点预热器的工作原理预热器的换热功能物料分散锁风气固间换热气固分别

第四讲 预分解系统影响旋风筒分别效率和热效率的主要因素二．旋风预热器的构造旋风筒的构造旋风筒的直径进气方式、尺寸、进口形式排气管尺寸与插入深度1.4.旋风筒高度各种旋风筒的构造特点三．预分解技术分解炉的作用分解炉的分类各类分解炉的构造特点3.1SF分解炉系列SF分解炉N-SF分解炉(3).C-SFKSV分解炉系列KSV分解炉(2)N-KSV分解炉DD型分解炉RSP炉系列RSP炉原型RSP分解炉的改进MFC分解炉系列MFC分解炉原型改进型MFC炉〔3〕N-MFC分解炉FLS分解炉系列FLS分解炉原型FLS改进型分解炉SLC-S型分解炉FLSSLC-Sx分解炉FLSSLC-D分解炉FLSILC-E派朗克隆〔Pyroclon〕和普列波尔〔Prepol〕分解炉Pyroclon分解炉(1)Pyroclon-S分解炉Pyroclon-R分解炉Pyroclon-RP分解炉Pyroclon-R-LowNOx分解炉Pyrotop型分解炉普列波尔Prepol炉系列Prepol-AT型分解炉Prepol-AS型分解炉Prepol-AS-CC型分解炉Prepol-AS-MSC型分解炉3.8.其他分解炉SCS法〔RC型炉〕PASEC法〔SEPA型炉〕TC型分解炉系列TDF型分解炉TWD