新型干法水泥生產(chǎn)工藝知識(shí)

新型干法水泥生產(chǎn)工藝知識(shí)第1頁(yè)/共56頁(yè)

新型干法水泥廠的生產(chǎn)過(guò)程，就是以懸浮預(yù)熱和窯外分解技術(shù)內(nèi)核心，應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)最新成就，以新型的烘干粉磨及原燃料均化工藝及裝備，采用以計(jì)算機(jī)控制為代表的自動(dòng)化過(guò)程控制手段，實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低耗的水泥生產(chǎn)過(guò)程，使水泥生產(chǎn)具有高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)約資源、清潔生產(chǎn)、符合環(huán)境保護(hù)要求和大型化、自動(dòng)化、科學(xué)管理特征的現(xiàn)代水泥生產(chǎn)方法。第2頁(yè)/共56頁(yè)與傳統(tǒng)的濕法、干法、半干法水泥生產(chǎn)相比，其工藝過(guò)程比較復(fù)雜，系統(tǒng)環(huán)節(jié)多，連續(xù)性強(qiáng)。許多工序聯(lián)合操作，相互影響，相互制約。生產(chǎn)過(guò)程本身要求具有高度的穩(wěn)定性，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性和參數(shù)調(diào)節(jié)控制的及時(shí)性。這就需要中控室的操作人員及現(xiàn)場(chǎng)人員必須很好掌握新型干法工藝過(guò)程的特點(diǎn)，了解其工作原理和各種工藝熱工過(guò)程的特性，更好地服務(wù)于生產(chǎn)。

第3頁(yè)/共56頁(yè)新型干法水泥工藝流程第4頁(yè)/共56頁(yè)第5頁(yè)/共56頁(yè)第6頁(yè)/共56頁(yè)第7頁(yè)/共56頁(yè)水泥相關(guān)名詞解釋第8頁(yè)/共56頁(yè)水泥凡細(xì)磨成粉末狀，加入適量水后成為塑性漿體，既能在空氣中硬化，雙能在水中硬化，并能將砂、石等散粒或纖維材料牢固地膠結(jié)在一起的水硬膠凝材料，通稱(chēng)為水泥第9頁(yè)/共56頁(yè)熟料凡以適當(dāng)成分的生料，燒至部分熔融所得的以硅酸鈣為主要成分的礦物質(zhì)，稱(chēng)為硅酸鹽水泥熟料

其主要成分的礦物指：C2S、C3S、C3A、C4AF第10頁(yè)/共56頁(yè)混合材混合材是指在粉磨水泥時(shí)與熟料、石膏一起加入磨機(jī)內(nèi)用以改善水泥性能和調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級(jí)的礦物質(zhì)材料。根據(jù)其活性大小分為活性混合材料和非活性混合材料兩大類(lèi)。第11頁(yè)/共56頁(yè)混合材

活性混合材料是指具有火山灰性或潛在水硬性，以及兼有火山灰性或水硬性的礦物質(zhì)材料。主要包括粒化高爐礦渣、火山灰質(zhì)混合材料和粉煤灰等。

非活性混合材料是在水泥中主要起填充作用而又不損害水泥性能的礦物質(zhì)材料。主要包括不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的潛在水硬性或火山灰性的水泥混合材料以及砂巖和石灰石等。第12頁(yè)/共56頁(yè)燃料燃料是指這樣一大類(lèi)物質(zhì)，它們?cè)谶_(dá)到一定溫度后，能夠與氧進(jìn)行激烈的氧化，并且發(fā)出大時(shí)的熱來(lái)

第13頁(yè)/共56頁(yè)強(qiáng)度是硬化的水泥石能夠承受外力破壞的能力。根據(jù)受力形式的不同，水泥強(qiáng)度的表示方法通常有抗壓、抗拉、抗折三種

第14頁(yè)/共56頁(yè)不合格品凡細(xì)度、終凝時(shí)間、不溶物和燒失量中的任一項(xiàng)不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或混合材摻加量超過(guò)最大限量或強(qiáng)度低于商品強(qiáng)度等級(jí)的指標(biāo)時(shí)稱(chēng)為不合格品。水泥包裝標(biāo)志中水泥品種、強(qiáng)度等級(jí)、生產(chǎn)者名稱(chēng)和出廠編號(hào)不全的也屬于不合格品

第15頁(yè)/共56頁(yè)廢品凡氧化鎂、三氧化硫、初凝時(shí)間、安定性中的任一項(xiàng)不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時(shí)，均為廢品第16頁(yè)/共56頁(yè)石灰飽和系數(shù)KH值石灰飽和系數(shù)是指熟料中全部氧化硅生成硅酸鈣所需的氧化鈣含量與全部氧化硅生成硅酸三鈣所需氧化鈣最大含量的比值。以KH表示。也表示熟料中氧化硅被氧化鈣飽和形成硅酸三鈣的程度第17頁(yè)/共56頁(yè)原燃材料品質(zhì)要求第18頁(yè)/共56頁(yè)水泥生產(chǎn)的原料生產(chǎn)硅酸鹽水泥的主要原料為石灰質(zhì)原料和粘土質(zhì)原料，有時(shí)還要根據(jù)原燃料品質(zhì)和水泥品種，摻加校正原料以補(bǔ)充某些成分的不足，還可以利用工業(yè)廢渣作為水泥的原料或混合材進(jìn)行生產(chǎn)第19頁(yè)/共56頁(yè)石灰質(zhì)原料石灰質(zhì)原料是指以碳酸鈣為主要成分的石灰石、它是水泥生產(chǎn)的主要原料，每生產(chǎn)1噸熟料大約需要1.3噸石灰石，生料中約80％以上是石灰石。密度2.6～2.8g/cm3之間，生料中氧化鈣含量一般為40～44％。為了達(dá)到上述要求，一般要求石灰石中氧化鈣含量不應(yīng)低于46％，以免配料困難。第20頁(yè)/共56頁(yè)粘土質(zhì)原料粘土質(zhì)原料主要提供水泥熟料中的SiO2、Al2O3及少量Fe2O3。主要化學(xué)成分是SiO2，其次是Al2O3和少量Fe2O3。一般生產(chǎn)1噸熟料需0.3～0.4噸粘土質(zhì)原料第21頁(yè)/共56頁(yè)校正原料當(dāng)石灰質(zhì)原料和粘土質(zhì)原料配合所得生料成分不能滿足配料方案要求時(shí)（有的SiO2含量不足，有的Al2O3和Fe2O3含量不足），必須根據(jù)所缺少的組分，摻加相應(yīng)的校正原料。第22頁(yè)/共56頁(yè)水泥生產(chǎn)的燃料當(dāng)水泥工業(yè)常用煤作為燃料。煤是古代植物和動(dòng)物尸骸埋在地下，在隔絕空氣的條件下受地質(zhì)作用，經(jīng)長(zhǎng)期的物理和化學(xué)變化而形成的復(fù)雜有機(jī)化合物。隨其形成的地質(zhì)條件不同各種元素含量各異，燃料的性質(zhì)也不同。根據(jù)埋藏時(shí)間及碳化程度不同，可分為泥煤、褐煤、煙煤和無(wú)煙煤。

第23頁(yè)/共56頁(yè)煤的主要指標(biāo)煤質(zhì)的好壞主要由以下指標(biāo)來(lái)反映：揮發(fā)分（V）、固定碳（C）、灰分（A）及水分（M）組成、熱值（Q）。

第24頁(yè)/共56頁(yè)回轉(zhuǎn)窯對(duì)煤質(zhì)的要求新型干法水泥生產(chǎn)采用了多風(fēng)道燃燒器、充氣梁篦冷機(jī)等，提高了二次風(fēng)溫度，對(duì)燃料要求相對(duì)較低，用低質(zhì)煤煅燒水泥熟料技術(shù)已成熟。所謂低質(zhì)煤就是指揮發(fā)分Vad＜20％，灰分Aad＞30%，熱值Qnetad＜20935kJ/kg的煤種，顯然低揮發(fā)分煤、貧煤又稱(chēng)半無(wú)煙煤和無(wú)煙煤均屬此列。第25頁(yè)/共56頁(yè)回轉(zhuǎn)窯對(duì)煤質(zhì)的要求

熱值燃料熱值高，可以提高發(fā)熱能力和煅燒溫度；熱值低，使煅燒熟料的單位煤耗增加，窯的單位產(chǎn)量降低。一般要求燃料的低位熱值大于21000kJ/kg。

第26頁(yè)/共56頁(yè)回轉(zhuǎn)窯對(duì)煤質(zhì)的要求

揮發(fā)分揮發(fā)分和固定碳是可燃成分；揮發(fā)分低，著火溫度高，黑火頭長(zhǎng)，熱力不集中。一般要求煤的揮發(fā)分在18％以上。但隨著能源緊張和燃燒器的改進(jìn)，低揮發(fā)分煤在回轉(zhuǎn)窯上的應(yīng)用越來(lái)越普遍。如福建普遍采用揮發(fā)分在3％～5％的無(wú)煙煤，也能正常生產(chǎn)。第27頁(yè)/共56頁(yè)回轉(zhuǎn)窯對(duì)煤質(zhì)的要求

煤粉細(xì)度主要取決于燃煤種類(lèi)和質(zhì)量。煤種不同，煤粉質(zhì)量不同，煤粉的燃燒溫度、燃燒所產(chǎn)生的廢氣量也不同。對(duì)正常運(yùn)行的回轉(zhuǎn)窯，在燃燒溫度和系統(tǒng)通風(fēng)量基本穩(wěn)定的情況下，煤粉的燃燒速度與煤粉的細(xì)度、灰分、揮發(fā)分和水分含量有關(guān)

第28頁(yè)/共56頁(yè)生料制備第29頁(yè)/共56頁(yè)生料制備水泥生產(chǎn)過(guò)程中，每生產(chǎn)1t硅酸鹽水泥至少要粉磨3t物料（包括各種原料、燃料、熟料、混合材、石膏），據(jù)統(tǒng)計(jì)，干法水泥生產(chǎn)線粉磨作業(yè)需要消耗的動(dòng)力約占全廠動(dòng)力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上、煤磨占約3%，水泥粉磨約占40%。因此，合理選擇粉磨設(shè)備和工藝流程，優(yōu)化工藝參數(shù)，正確操作、控制作業(yè)制度，對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗具有重大意義。第30頁(yè)/共56頁(yè)生料制備水立磨又叫輥式磨，是水泥化工、煤炭、電力等部門(mén)廣泛使用的一種粉磨機(jī)械。具有占地面積小、能耗低、噪音小，流程簡(jiǎn)單、產(chǎn)量高、布置緊湊，集中碎、烘干、粉磨、選粉為一體等優(yōu)點(diǎn)，成為現(xiàn)代化水泥廠生料粉磨的首選方案。我公司所用的立磨為FLS（史密斯）公司生產(chǎn)的Atox磨。第31頁(yè)/共56頁(yè)立磨工作原理電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速機(jī)帶動(dòng)磨盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，物料通過(guò)鎖風(fēng)喂料裝置經(jīng)下料溜子落到磨盤(pán)中央，在離心力的作用下被甩向磨盤(pán)邊緣并受到磨輥的碾壓粉磨，粉碎后的物料從磨盤(pán)的邊緣溢出，被來(lái)自噴咀環(huán)高速向上的熱氣流帶起烘干。第32頁(yè)/共56頁(yè)立磨工作原理根據(jù)氣流速度的不同，部分物料被氣流帶到高效選粉機(jī)內(nèi)，粗粉經(jīng)分離后返回到磨盤(pán)上，重新粉磨；細(xì)粉則隨氣流出磨，在系統(tǒng)收塵裝置中收集下來(lái)，即為產(chǎn)品。沒(méi)有被熱氣流帶起的粗顆粒物料，溢出磨盤(pán)收集后被外循環(huán)的斗式提升機(jī)喂入選粉機(jī)，粗顆粒落回磨盤(pán)，再次擠壓粉磨。第33頁(yè)/共56頁(yè)第34頁(yè)/共56頁(yè)第35頁(yè)/共56頁(yè)預(yù)分解窯系統(tǒng)及熟料的煅燒第36頁(yè)/共56頁(yè)水泥熟料的形成過(guò)程水泥熟料的形成過(guò)程，是對(duì)合格的水泥生料進(jìn)行煅燒，使其連續(xù)被加熱，經(jīng)過(guò)一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，變成熟料，再進(jìn)行冷卻的過(guò)程。其主要的物理化學(xué)反應(yīng)有如下幾個(gè)主要的過(guò)程。第37頁(yè)/共56頁(yè)水泥熟料的形成過(guò)程

干燥過(guò)程生料都含有一定量的自由水分。隨著物料溫度逐漸升高，物料中的水分被蒸發(fā)，當(dāng)溫度升高到100℃～150℃時(shí)，生料中的自由水分全部被排除，這一過(guò)程稱(chēng)為干燥過(guò)程。新型干法水泥生料水分小于1％，此過(guò)程在預(yù)熱器內(nèi)瞬間即可完成。第38頁(yè)/共56頁(yè)水泥熟料的形成過(guò)程粘土質(zhì)原料脫水當(dāng)溫度繼續(xù)升高到450℃時(shí)，粘土中的主要組成高嶺土(Al2O3·2SiO2·2H2O)發(fā)生脫水反應(yīng)，脫去其中的化學(xué)結(jié)合水，其化學(xué)反應(yīng)式為

A12O3·2SiO2·2H2O→A12O3+2SiO2+2H2O第39頁(yè)/共56頁(yè)水泥熟料的形成過(guò)程碳酸鹽分解溫度繼續(xù)升至600℃以上時(shí)，生料中的碳酸鹽開(kāi)始分解，其化學(xué)反應(yīng)式為

MgCO3→

MgO+CO2CaCO3→

CaO+CO2

碳酸鹽的分解速度隨著溫度的升高而加快，在600℃時(shí)碳酸鎂開(kāi)始分解，到750℃時(shí)，分解劇烈進(jìn)行。碳酸鈣的分解溫度較高，在900℃時(shí)才快速分解。碳酸鹽分解時(shí)，需要吸收大量的熱量，是熟料形成過(guò)程中消耗熱量最多的一個(gè)過(guò)程。第40頁(yè)/共56頁(yè)水泥熟料的形成過(guò)程固相反應(yīng)在水泥熟料的形成過(guò)程中，從碳酸鹽開(kāi)始分解起，物料中便出現(xiàn)了性質(zhì)活潑的游離氧化鈣，與生料中的SiO2、Fe2O3和Al2O3等氧化物進(jìn)行固相反應(yīng)，其反應(yīng)速度隨著溫度的升高而加快。水泥熟料中的各種礦物是經(jīng)過(guò)多次固相反應(yīng)形成的，固相反應(yīng)放熱量約為480～500KJ/Kg，這足以使物料溫度升高300℃以上，達(dá)到燒結(jié)溫度，使進(jìn)入燒成帶的物料得到充分預(yù)燒，第41頁(yè)/共56頁(yè)水泥熟料的形成過(guò)程熟料燒成固相反應(yīng)，生成了水泥熟料中的C4AF、C3A、C2S等礦物。但是，水泥熟料中的主要礦物C3S要在液相中才能大量形成。當(dāng)物料溫度升高到近1300℃時(shí)，C3A、C4AF、R2O等熔劑礦物會(huì)變成液相，大部分C2S和CaO很快被高溫熔融的液相所溶解，這種溶解于液相中的C2S和CaO進(jìn)行反應(yīng)而生成硅酸三鈣。2CaO·SiO2+CaO→3CaO·SiO(C3S)第42頁(yè)/共56頁(yè)水泥熟料的形成過(guò)程熟料冷卻在熟料冷卻過(guò)程中，將有一部分熔劑礦物(C3A和C4AF)形成晶體析出，另一部分因冷卻速度較快來(lái)不及析晶而呈玻璃態(tài)存在。C3S在高溫下是一種不穩(wěn)定的化合物，在1250℃時(shí)，容易分解，所以要求熟料自1300℃以下要進(jìn)行快冷，使C3S來(lái)不及分解，越過(guò)1250℃以后，C3S就比較穩(wěn)定了。對(duì)于l000℃以下的熟料，也是以快速冷卻為好，改善熟料的易磨性。第43頁(yè)/共56頁(yè)生料

第44頁(yè)/共56頁(yè)弱旋流（三次風(fēng)）與強(qiáng)噴騰流形成的復(fù)合流，兼?zhèn)湫髋c噴騰流的特點(diǎn)，二者強(qiáng)度的合理配合，強(qiáng)化了物料的分散。爐體中部設(shè)縮口，產(chǎn)生二次噴騰效應(yīng)，進(jìn)一步加強(qiáng)了物料的分散。料氣停留時(shí)間比大，并具有低阻特性。分解爐流場(chǎng)合理，爐容大，物料停留絕對(duì)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)煤的適應(yīng)性強(qiáng)，煤粉燃燒完全。分解爐出口與C5進(jìn)口設(shè)置較長(zhǎng)的連接風(fēng)管，擴(kuò)大了分解區(qū)域，延長(zhǎng)了物料的停留時(shí)間。CDC分解爐特點(diǎn)第45頁(yè)/共56頁(yè)旋風(fēng)筒特點(diǎn)三心270°包角等角度變高度的切向進(jìn)口蝸殼平滑的氣流第46頁(yè)/共56頁(yè)旋風(fēng)筒采用三心270°包角蝸殼，氣流平緩旋入筒內(nèi)，阻力低。進(jìn)口采用等角度變高度的切向進(jìn)口蝸殼，順應(yīng)流體運(yùn)動(dòng)方向，可減小流體阻力，提高分離效率。旋風(fēng)預(yù)熱器特點(diǎn)第47頁(yè)/共56頁(yè)選擇適當(dāng)?shù)母邚奖?；選取合理的斷面風(fēng)速、進(jìn)口風(fēng)速