水泥生產(chǎn)工藝

一、硅酸鹽水泥熟料

1．熟料定義

硅酸鹽水泥熟料按中國標(biāo)準(zhǔn)的定義為：“以適當(dāng)成分的生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為重要成分的產(chǎn)物”。按歐洲試行標(biāo)準(zhǔn)的定義為：“波特蘭水泥熟料是一種水硬性材料，以重量計至少2／3是由硅酸鈣(C3S和C2S)組成，其余為氧化鋁(Al203)，氧化鐵(FC2O3)和其它氧化物。CaO／SiO。重量比應(yīng)不小于2．0。氧化鎂(MgO)以重量計不應(yīng)超過5％。

波特蘭水泥熟料是由精確配定的混合原料(生料粉，料泥或生料漿)經(jīng)至少煅燒至燒結(jié)而制成的，混合原料具有CaO，SiO2，Al2O3和少量其它物質(zhì)。生料粉，料泥或生料漿必須細磨，充足混合，因而是均勻的”。

由以上的定義中可以看出歐洲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的比較明確，對熟料的礦物組成(如硅酸鹽礦物)和化學(xué)組成(如CaO／SiO重量比)都給予數(shù)量上的限定，對生料的制備質(zhì)量也提出了細磨和混合均勻的規(guī)定。這些對新品種開發(fā)和提高水泥及混凝土質(zhì)量是很重要的。

2．熟料礦物組成

硅酸鹽水泥熟料重要由4種結(jié)晶礦物組成，即阿利特，貝利特，鋁酸鹽和鐵鋁酸鹽，它們緊密地交織在一起，此外尚有少量游離石灰，方鎂石，玻璃體和孔隙。

阿利特(Alite)

重要由硅酸三鈣組成，分子式為3CaO·SiO2，簡寫C3S。由于熟料中不存在純的C3S，其中都固溶有MgO，Al2O3，F(xiàn)e2O3，TiO2以及V12O，Na2O等金屬氧化物，所以在準(zhǔn)確叫法稱為阿利特礦物，簡稱A礦，C3S水化速度快，初期強度和后期強度都高，是硅酸鹽水泥熟料特別高活性熟料的重要礦物，含量一般在40％~80％，我國最高在67％左右，國外可達85％。

貝利特(Belite)

重要由硅酸二鈣組成，分子式為2CaO·SiO2，簡寫為C2S。由于熟料中不也許有純的C2S，其中多固溶有Al2O3，F(xiàn)e2O3，MgO，V12O，Na2O，TiO2，P2O5等雜質(zhì)，所以稱為貝利特礦物，簡稱B礦。C2S水化速度慢、初期強度低，長期強度能達成與C3S相同的水平。

C2S有4種晶型，在2130℃下燒至熔融為a型，1420°C為a′型，溫度降至675℃轉(zhuǎn)變?yōu)棣滦?，降?00~400℃轉(zhuǎn)變?yōu)棣托?。強度以a型最高，以后隨溫度減少和晶型轉(zhuǎn)變而減少，到v型幾乎沒有強度，體積膨脹10％，導(dǎo)致熟料粉化。在水泥熟料中重要是β型C2S，一般通過其他離子侵入和快速冷卻能使β型C2S穩(wěn)定不再轉(zhuǎn)變?yōu)閂型C2S。C2S含量一般在0％~30％之間，我國高的在35％左右。

鋁酸鹽

純的鋁酸鹽相為鋁酸三鈣，即3CaO·Al2O，簡寫為C3A，在熟料中C3A也具有Al2O，Na2O等氧化物。C3A水化速度極快，為克制其水化速度調(diào)節(jié)凝結(jié)時間要加入一定量的硫酸鹽(如石膏)，C3A自身強度不高，但因其水化快和水化熱高，能與阿利特和貝利特一起提高一些水泥初期強度。CaA含量一般6％~13％，我國偏低一些，4％~11％，國外一般偏高，個別情況高達15％。

鐵鋁酸鹽

又稱鐵酸鹽相，它沒有固定的化學(xué)組成，是晶體混合系列中的一環(huán)，理論上可達成C2A和C2F，所以經(jīng)常稱為鐵鋁酸四鈣，簡寫為C4AF，然而C2A并不存在。這一晶體混合系列為C2A…C6A2F…C4AF…C6AF…C2F，視氧化鐵和氧化鋁含量的不同，混合晶體可偏向鐵多的一面或鋁多的一面，在水泥熟料中系數(shù)情況下是相稱于C4AF的組成，也可寫成C2(AF)。鐵鋁酸鹽相中也固溶一些其他離子，它對水泥顏色起很大的決定作用，純的C4AF為褐色，含MgO后為深灰綠色。C4AF的反映活性很低，對水泥性能作用不大。C4AF含量一般為4％~15％，中國偏高一些，高的在18％左右，低的約8％。

游離石灰

水泥熟料中未與酸性氧化物化合的氧化鈣，常寫成fCaO，一般含量都在2％以下。游離石灰是不希望存在的，它的出現(xiàn)有以下幾個因素：生料制備不好，有過粗的顆?；蚧旌喜痪鶆?；煅燒溫度不夠，未能同其他氧化物化合；冷卻速度過慢，部分C3S分解成C2S和fCaO；配料不妥氧化鈣含量過高。游離石灰過高會使砂漿和混凝土發(fā)生膨脹，導(dǎo)致安定性不良。

游離氧化鎂或方鎂石

在氧化鎂含量高的熟料中也許具有游離的氧化鎂，一般只寫成MgO，MgO有2％~2．5％能固溶到熟料的其它相中，水泥標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定MgO含量不得超過5％，所以熟料中最高能有2．5％~3．0％的MgO。固溶在其它相中的方鎂石量取決于熟料的化學(xué)成分和生產(chǎn)工藝，這部分沒有什么危害。游離的方鎂石如含量過高會產(chǎn)生膨脹，又常在一年以后發(fā)生，導(dǎo)致混凝土損壞。方鎂石如結(jié)晶細小和分散均勻，膨脹作用也小，粗大的結(jié)晶和呈窩狀存在危害較大，游離石灰也是這樣。

除此之外熟料中在個別情況下也還也許存在很少量的硫酸堿和玻璃體。

3．熟料化學(xué)組成及率值

為了可以煅燒出所需礦物組成的熟料，一方面要配制出具有一定化學(xué)成分的生料，生料去掉燒失量后的化學(xué)成分即熟料化學(xué)成分一般范圍列于表7。

表7熟料化學(xué)成分范圍（重量>）

在調(diào)配原料時要通過各種氧化物的比例關(guān)系進行控制，這些比例關(guān)系又稱率值，常用的率值有以下幾種：

(1)石灰飽和系數(shù)KH

在熟料中石灰完全飽和是指所有SiO2都形成C3S，所有Fe2O3，都形成C4AF，剩余的Al2O3，都形成C3A，石灰飽和系數(shù)是指熟料中實際的CaO含量與理論上達成完全飽和時的CaO含量之比。在中國使用前蘇聯(lián)的金德公式計算，用生成C4AF和C3A和CaSO4后剩余的CaO量與SiO2所有生成C3S，所需要的CaO量之比

KH=

如fCaO過高上式中還應(yīng)考慮扣除iCaO，特別在我國的立窯生產(chǎn)中要計算扣除fCaO后的KH′值

KH′=

目前我國熟料的KH值在0．82—0．96之間。

在國外石灰飽和系數(shù)的計算為：

也尚有用石灰標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)KST(德國)和石灰飽和率CSF(英國)兩種表達法，即

KST=

LSF=

(2)硅酸率SM

硅酸率是SiO2與A12O3和Fe2O3之和的比值，它表達熟料在燒結(jié)時(在燒成帶內(nèi))固相與流相的比例。由于SiO2在燒結(jié)溫度下絕大部分都在固相阿利特和貝利特相中，而氧化鋁和氧化鐵則存在液相中。目前，我國水泥熟料的硅酸率在1．6~2．8之間，國外在1．9~3．2之間。

SM=

(3)鋁氧率IM

鋁氧率也稱鐵率是氧化鋁與氧化鐵的比，在燒結(jié)溫度下這兩種氧化物幾乎所有進入液相。IM重要表達液相的特性，若提高氧化鐵含量，IM值減小，液相粘度下降，若IM值<0．638，熟料中不生成C3A，這種水泥具有較高的抗硫酸鹽性能。我國水泥熟料的IM值目前在0．90—2．00之間(特種水泥除外)。國外在1．5~2．5之間。

(4)水硬系數(shù)HM

水硬系數(shù)是氧化鈣與酸性氧化物SiO2，A12O3，和Fe2O3之比。HM高水泥強度特別是初期強度高，水化熱高，抗化學(xué)侵蝕性下降，HM一般在1．7~2．3之間，低于1．7水泥強度太低，高于2．4大部分安定性不好，一般以2．0左右為好。水硬系數(shù)目前只有少數(shù)國家如日本等仍在使用，多數(shù)國家重要使用硅酸率和鋁氧率，水硬系數(shù)僅作為補充或不用。

HM=

二、硅酸鹽水泥的重要原料

生產(chǎn)硅酸鹽水泥一方面要煅燒出硅酸鹽水泥熟料，然后再用熟料磨制成水泥，所以硅酸鹽水泥的原料應(yīng)分為煅燒熟料所需的原料和磨制水泥所需的原料。

1．生產(chǎn)熟料用的原料

最抱負的原料是具有水泥熟料規(guī)定化學(xué)成分的天然巖石，并有足夠的儲量，均勻的特性和便利的開采條件。這種情況很少見，美國相對多一些，歐洲也有個別水泥廠現(xiàn)在仍用一種原料生產(chǎn)水泥熟料。大多數(shù)情況是用石灰石質(zhì)原料和粘土質(zhì)原料進行混合，必要時加入少量硅質(zhì)或鐵質(zhì)校正原料，調(diào)整混合生料的化學(xué)成分。水泥生料中碳酸鈣CaCO3的含量在72—80％之間，按CaCO3含量多少，可將原料排列如下：

純石灰石

CaCO3含量>95％

泥灰?guī)r質(zhì)石灰石

CaCO3含量85％~95％

石灰質(zhì)泥灰?guī)r

CaCO3含量?0％~85％

泥灰?guī)r

CaCO3含量30％~70％

粘土質(zhì)泥灰?guī)r

CaCO3含量15％~30％

泥灰?guī)r質(zhì)粘土

CaCO3含量5％~

15％

粘土

CaCO3含量<5％

純石灰石，泥灰?guī)r質(zhì)石灰石和石灰質(zhì)泥灰?guī)r用以引入Ca—CaCO3，粘土、泥灰?guī)r質(zhì)粘土和粘土質(zhì)泥灰?guī)r用以引入SiO2，Al2O3和Fe2O3。配料時最佳選用與熟料化學(xué)成分相接近的原料，如石灰質(zhì)泥灰?guī)r，由于它已混入一些粘土質(zhì)組分，結(jié)晶細小，分布均勻，易燒性好。最不利的是用純的石灰石和純的粘土混合配料，易燒性不好。為了調(diào)整生料化學(xué)成分，有的還加入少量砂巖，硫鐵礦渣、鐵礦等作為校正原料。除天然原料外還可以使用工業(yè)廢渣，如高爐礦渣、煤矸石、粉煤灰、金屬尾礦等作為粘土質(zhì)原料，此后的發(fā)展趨勢也是盡也許運用泥灰?guī)r類天然原料和工業(yè)廢渣作重要原料，高質(zhì)量的石灰石作為校正原料來生產(chǎn)水泥熟料。

生產(chǎn)熟料所用的燃料，從今天的技術(shù)水平來看不受什么限制，氣體、液體、固體燃料，可燃性廢料都可以使用，僅立窯上受工藝條件限制只能燒固體燃料，并以無煙煤、焦炭之類含揮發(fā)分低的燃料為好，回轉(zhuǎn)窯則煙煤，無煙煤以及各種可燃性廢料都可以使用。

2．生產(chǎn)水泥的原料

硅酸鹽水泥自然是由硅酸鹽水泥熟料加入適量石膏共同磨細而成，有些品種允許加入一定量的混合材。然而今天在歐洲水泥試行標(biāo)準(zhǔn)中則將我國所稱的混合材也作為水泥的組分，在水泥含量≥6％的為重要組分，≤5％的為次要組分或填充料，即水泥的組成應(yīng)為重要組分，次要組分，石膏和外加劑。由于這些組分材料不管是熟料、石膏，還是礦渣、粉煤灰甚至窯灰都對水泥性能的發(fā)揮起一定作用，都是為獲得優(yōu)質(zhì)混凝土所不可缺少的材料，所以在標(biāo)準(zhǔn)中對這些材料的質(zhì)量也都提出了相應(yīng)的規(guī)定，這里只就幾種重要材料作些介紹。

(1)硅酸鹽水泥熟料

熟料定義前已有介紹，這里不再反復(fù)，中國標(biāo)準(zhǔn)強調(diào)了要用適當(dāng)成分的生料和燒至部分熔融，以及要以硅酸鈣為重要成分。歐洲試行標(biāo)準(zhǔn)除此之外還規(guī)定硅酸鈣(C3S+C2S)含量應(yīng)≥2／3，CaO／SiO2重量比≥2．0，并對生料制備也提出一些原則規(guī)定，這些對保證混凝土質(zhì)量很有益處，特別目前對提高我國水泥實物質(zhì)量很有參考價值。其他對如鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥和鐵鋁酸鹽水泥的熟料也都有相應(yīng)質(zhì)量規(guī)定。

(2)混合材

在我國將水泥中除熟料和石膏以外的組分都稱為混合材，它是為改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥標(biāo)號的礦物質(zhì)材料。常用的混合材有粒化高爐礦渣，粉煤灰，火山灰質(zhì)混合材，石灰石，粒化電爐磷渣，冶金工業(yè)的各種熔渣?；鹕交屹|(zhì)混合材分為兩大類，1類是天然的，如火山灰、凝灰?guī)r、浮石、沸石巖、硅藻土和硅藻石。另1類是人工的，如煤矸石、燒頁巖、燒粘土、煤渣、硅質(zhì)渣。對這些材料都有一定的質(zhì)量規(guī)定和摻加量限定，此后的發(fā)展趨勢是加大工業(yè)廢渣的摻加量，減少熟料使用量，為保護環(huán)境多做奉獻，但是，也有一個前提，即不能過份影響水泥及混凝土質(zhì)量，不能產(chǎn)生二次污染，也不能太大地影響生產(chǎn)過程，每使用一種新的廢渣都必須做水泥性能及混凝土性能和耐久性實驗，有關(guān)環(huán)保及安全面的檢測，取得有關(guān)部門的許可方可正式使用。

(3)石膏

石膏又稱緩凝劑，是調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時間用的，常用的為天然石膏礦，重要成分為二水硫酸鈣CaSO4·2H2O，或者天然硬石膏，重要成分為無水硫酸鈣CaSO4。此外也有半水石膏CaSO4·１／2H2Ｏ，它們的混合物，或工業(yè)副產(chǎn)石膏，如陶瓷工業(yè)的石膏模，煙氣脫硫石膏等。石膏的用量約為5％左右，一般控制水泥中的SO，量不超過3．5％。

(4)外加劑

水泥中允許加入不超過水泥重量1％的外加劑，重要是助磨劑。這些外加劑不應(yīng)損害對鋼筋的保護性能，以及水泥和混凝土的其他有關(guān)性能，所以水泥中的外加劑應(yīng)慎重使用，以加在混凝土中為好，以免與混凝土的外加劑相抵觸。

(5)超細摻加料

自90年代以來興起的超細粉摻加料能顯著提高水泥混凝土的強度和改善其他有關(guān)施工性能和物理性能。水泥中常用的是硅灰，它的細度是水泥細度的50～100倍。近來又發(fā)展使用磨細礦渣以及磨細熟料，磨細限度一種是超細磨，比面積磨到9000或10000cm2／g以上到20230cm2／g，平均粒徑13~6μm。另一種是在9000cm2／g以下，有的在5000cm2／g左右，或4000—5000cm2／g之間，后一種當(dāng)然算不上超細磨了，現(xiàn)在的研究得出，加入這些微細粉能明顯提高水泥及混凝土強度，特別是初期強度，并能改善水泥砂漿的可加工性，提高混凝土的密實性、抗?jié)B性、抗蝕性、耐久性，這種微細粉可以加到水泥中也可以在施工時加到混凝土中，我國目前比較重視的是用磨細礦渣摻到水泥中，改善水泥性能。

三、水泥生產(chǎn)工藝

1．熟料形成過程

硅酸鹽水泥熟料是由石灰石組分和粘土組分經(jīng)高溫煅燒互相化合而成的，其重要反映過程如下

20—150°C一烘干原料帶入的附著水分，濕法生產(chǎn)在這一段消耗了大量熱量。

150—600°C一高嶺土脫去吸附的水分和結(jié)晶水。

600—900°C一高嶺土分解，同時形成一些初級礦物，如CA，C2F，C2S和C12A7。

850—1100℃一CaCO3分解率最大，形成的游離石灰量也最大，這期間因CaCO3分解為吸熱反映，需要熱量最多。C3A和C4AF也在這時開始形成。

1100—1200℃一C3A和C4AF重要在這一溫度區(qū)內(nèi)形成，C2S量達成最大值。

1260—1310℃一形成熟料液相

1250—1450℃—C2S吸取fCaO形成C3S，最終燒成熟料，所以一般都要達成1450℃以上，并停留一定期間才干燒出合格熟料。

2．水泥生產(chǎn)方法

水泥的生產(chǎn)工藝簡樸講便是兩磨一燒，即原料要通過采掘、破碎、磨細和混勻制成生料，生料經(jīng)1450~C的高溫?zé)墒炝?，熟料再?jīng)破碎，與石膏或其他混合材一起磨細成為水泥。由于生料制備有干濕之別，所以將生產(chǎn)方法分為濕法，半干法或半濕法，干法3種。

(1)濕法生產(chǎn)的特點

將生料制成含水32％一36％的料漿，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)將生料漿烘干并燒成熟料。濕法制備料漿，粉磨能耗較低，約低30％，料漿容易混勻，生料成分穩(wěn)定，有助于燒出高質(zhì)量的熟料。但球磨機易磨件的鋼材消耗大，回轉(zhuǎn)窯的熟料單位熱耗比干法窯高2093~2931KT／kg(500—700kcal／kg)，熟料出窯溫度較低，不宜燒高硅酸率和高鋁氧率的熟料。

(2)半干法生產(chǎn)的特點

將干生料粉加10％~15％水制成料球入窯煅燒稱半干法，帶爐篦子加熱機的回轉(zhuǎn)窯又稱立波爾窯和立窯都是用半干法生產(chǎn)。國外尚有一種將濕法制備的料漿用機械方法壓濾脫水，制成含水19％左右的泥段再入立波爾窯煅燒，稱為半濕法生產(chǎn)。半干法入窯物料的含水率減少了，窯的熟料單位熱耗也可比濕法減少837~1675kJ／kg(200~400kcal／kg)。由于用爐篦子加熱機代替部分回轉(zhuǎn)窯烘干料球，效率較高，回轉(zhuǎn)窯可以縮短，如按窯的單位容積產(chǎn)量計算可以提高2—3倍。但半干法規(guī)定生料應(yīng)有一定的塑性，以便成球，使它的應(yīng)用受到一定限制，加熱機機械故障多，在我國一般煅燒溫度較低，不宜燒高質(zhì)量的熟料。

(3)立窯生產(chǎn)的特點

立窯屬半干法生產(chǎn)，它是水泥工業(yè)應(yīng)用最早的煅燒窯，從19世紀(jì)中期開始由石灰立窯演變而來，到192023發(fā)展成為機械化立窯。立窯生產(chǎn)規(guī)模小，設(shè)備簡樸，投資相對較低，對水泥市場需求比較小的、交通不方便、工業(yè)技術(shù)水平相對較低的地區(qū)最為合用。用立窯生產(chǎn)水泥熱耗與電耗都比較低，我國是世界上立窯最多的國家，立窯生產(chǎn)技術(shù)水平較高。但是，立窯由于其自身的工藝特點，熟料煅燒不均勻、不宜燒高硅酸率和高飽和比的熟料，窯的生產(chǎn)能力太小，日產(chǎn)熟料量很難超過300噸，從目前的技術(shù)水平來看也難以實現(xiàn)高水平的現(xiàn)代化。

(4)干法生產(chǎn)的特點

干法是將生料粉直接送入窯內(nèi)煅燒，入窯生料的含水率一般僅1％～2％，省去了烘干生料所需的大量熱量。以前的干法生產(chǎn)使用的是中空回轉(zhuǎn)窯，窯內(nèi)傳熱效率較低，特別在耗熱量大的分解帶內(nèi)，熱能得不到充足運用，以致干法中空窯的熱效率并沒有多少改善。干法制備的生料粉不易混合均勻，影響熟料質(zhì)量，因此40—50年代濕法生產(chǎn)曾占主導(dǎo)地位。50年代出現(xiàn)了生料粉空氣攪拌技術(shù)和懸浮預(yù)熱技術(shù)，?0年代初誕生了預(yù)分解技術(shù)，原料預(yù)均化及生料質(zhì)量控制技術(shù)?，F(xiàn)在干法生產(chǎn)完全可以制備出質(zhì)量均勻的生料，新型的預(yù)分解窯已將生料粉的預(yù)熱和碳酸鹽分解都移到窯外在懸浮狀態(tài)下進行，熱效率高，減輕了回轉(zhuǎn)窯的負荷，不僅熱耗低使回轉(zhuǎn)窯的熱效率由濕法窯的30％左右提高到60％以上，又使窯的生產(chǎn)能力得以擴大，目前的標(biāo)準(zhǔn)窯型為3000t／d，最大的10000t／d。我國現(xiàn)在有700t／d、1000t／d、2023t／d、4000t／d的幾種規(guī)格，逐步向大型方向發(fā)展。預(yù)分解窯生料預(yù)燒得好，窯內(nèi)溫度較高，熟料冷卻速度快，可以燒高硅酸率、高飽和比以及高鋁氧率的熟料，熟料強度高，因此現(xiàn)在將懸浮預(yù)熱和預(yù)分解窯統(tǒng)稱為新型干法窯，或新型干法生產(chǎn)線，新型干法生產(chǎn)是此后的發(fā)展方向。新型干法窯規(guī)模大，投資相對較高，對技術(shù)水平和工業(yè)配套能力規(guī)定也比較高，如條件不具有則難以正常發(fā)展。

3．水泥生產(chǎn)工藝流程

水泥生產(chǎn)的基本流程，以干法生產(chǎn)為例涉及以下幾個重要工序：

原料開采一破碎一烘干一配料一粉磨一生料貯存一均化一煅燒一熟料冷卻及破碎一配料(加石膏和混合材)一粉磨一水泥貯存一裝運。

濕法生產(chǎn)的區(qū)別在煅燒以前的生料制備過程上，重要工序為：

半干法生產(chǎn)的區(qū)別僅在出生料磨以后和入窯煅燒之前的一段，即：

粉磨一生料貯存均化一加水成球一煅燒。

新型干法生產(chǎn)則在各貯存環(huán)節(jié)上都加強了均化，具體為：

原料開采一破碎一預(yù)均化一配料一粉磨并烘干一生料粉貯存均化一煅燒一熟料冷卻破碎一熟料貯存均化一配料一粉磨一水泥貯存均化一裝運(或混配攪拌一裝運)

此外，用煤做燃料時也要通過貯存均化，破碎(或烘干)，粉磨制成煤粉再人窯?；旌喜膭t視品種而定，如?；郀t礦渣要通過烘干，煤矸石要預(yù)先破碎，石膏也需預(yù)先破碎?；旌喜暮褪嗤ǔ６寂c熟料一起粉磨，近年來對?；郀t礦渣趨向于單獨粉磨，由于礦渣比熟料難磨，如與熟料一起粉磨難以磨細，不能充足發(fā)揮礦渣的作用。

四、生產(chǎn)水泥用的重要設(shè)備

1．水泥窯系統(tǒng)

水泥窯是水泥廠的重要設(shè)備，由生料燒成熟料的整個過程都在窯內(nèi)完畢，最簡樸的回轉(zhuǎn)窯是干法中空窯，如圖1所示。生料粉由窯尾加入，煤粉用一次風(fēng)由窯頭噴入并在窯內(nèi)燃燒，這里的火焰溫度達1800—2023℃。生料在窯內(nèi)不斷向窯頭流動，濕度也逐漸升高，通過烘干、脫水、預(yù)熱、分解，到1300°C左右時出現(xiàn)液相，在火焰下面升高到1450°C燒成熟料，然后冷卻到1300~1100℃離開回轉(zhuǎn)窯落入單筒冷卻機，冷卻到100—150℃左右卸到熟料輸送機運至熟料破碎機，破碎后入庫貯存。

圖1

干法中空回轉(zhuǎn)窯

1—次風(fēng)鼓風(fēng)機

2—煤粉下料管

3—噴煤管

4—窯頭罩

5—回轉(zhuǎn)窯

6—生料粉下料管

7—煙室

8—熟料下料溜槽

9—單筒冷卻機

10—熟料運送機

回轉(zhuǎn)窯是由鋼板卷制的圓筒，內(nèi)砌耐火磚，由裝車簡體上的輪帶和下面的托輪支承，用裝在窯身上的大齒圈傳動?；剞D(zhuǎn)窯通常以3．5％的斜度安放，轉(zhuǎn)數(shù)一般在1轉(zhuǎn)／分鐘以內(nèi)、新式干法窯可達3轉(zhuǎn)／分鐘以上。單筒冷卻機與窯相似，不同的是筒內(nèi)裝有揚料板用以加速熟料冷卻。窯頭高溫區(qū)簡體溫度過高，以前曾用水冷卻，現(xiàn)已改為用風(fēng)冷卻。

上述干法中空窯是基本窯型，其他各種窯型重要是改變后部的烘干、預(yù)熱和分解部分的結(jié)構(gòu)與型式，及變換熟料冷卻機。如濕法窯因料漿含水量高不易烘干，所以將窯加長，窯內(nèi)掛上鏈條幫助烘干料漿，又裝上熱互換器提高烘干后物料的預(yù)熱速度。冷卻機常使用多筒冷卻機，它是裝在窯簡體外面的小型冷卻筒，一般由9~11個組成，筒內(nèi)裝揚料板，隨窯筒體一起轉(zhuǎn)動，將熟料冷卻，如圖2所示為我國常用的老式濕法窯和多筒冷卻機。

半干法回轉(zhuǎn)窯是用篦式加熱機代替部分回轉(zhuǎn)窯，生料球在爐篦子上被烘干、預(yù)熱和部分分解，因篦式加熱機的熱效率比轉(zhuǎn)筒高，所以窯的生產(chǎn)能力也比較大(見圖3)。

新型干法窯是在短的回轉(zhuǎn)窯后面加上懸浮式預(yù)熱器，最早出現(xiàn)的為由4個旋風(fēng)筒組成的旋風(fēng)式預(yù)熱器，如圖4所示，物料僅用幾秒鐘的時間便能通4級旋風(fēng)筒，溫度升高到800—900°C，完畢烘干、預(yù)熱和有20％一30％的碳酸鹽分解。以后又出現(xiàn)了立筒預(yù)熱器，如圖5所示，原理基本相同，都是讓生料粉在懸浮狀態(tài)下被預(yù)熱。立筒預(yù)熱器斷面較大，不易堵塞特別對小型窯比較有利，但效率較低，新建窯已很少采用。預(yù)分解窯是在旋風(fēng)式預(yù)熱器系統(tǒng)中用，入窯生料的分解率可達成85％~95％，回轉(zhuǎn)窯的能力有了成倍的提高，煅燒熟料的單位熱耗可降到2930KT／kg(700kcal／kg)，如圖6所示。分解爐的型式很多，有40~50種，其基本原理都是使煤粉在懸浮的生料粉霧中或在沸騰的生料粉層中燃燒，燃燒放出的熱量能立即被正在分解的生料粉吸取，傳熱效率極高，生料在分解爐中能基本完畢碳酸鹽分解反映，隨氣體進入下一級旋風(fēng)筒并被從氣體中分離出來進入回轉(zhuǎn)窯。在分解爐中要燃燒50％左右的煤粉，所以從冷卻機中抽出部分通過預(yù)熱的空氣送人分解爐，這一送風(fēng)管稱三次風(fēng)管。大型預(yù)分解窯采用雙系列6級預(yù)熱器系統(tǒng)，并運用出預(yù)熱器的廢氣來烘干生料，窯系統(tǒng)與生料磨系統(tǒng)聯(lián)合生產(chǎn)，能更充足地運用熱能，占地也小(如圖7)。國外尚有一些現(xiàn)代化的水泥廠，生料磨真正地與回轉(zhuǎn)窯聯(lián)索成一個系統(tǒng)，取消了生料粉貯存和均化庫，出磨生料直接喂入預(yù)熱器，當(dāng)然這規(guī)定生料磨的可靠性和生料質(zhì)量控制水平要達成相稱高的限度，否則是行不通的。

圖2濕法長窯生產(chǎn)流程圖

1—回轉(zhuǎn)窯

2—多筒式冷卻機

3—噴煤管

4—傳動齒輪

5—熱互換器

6—鏈條

7—托輪

8水冷卻

9—鼓風(fēng)機

10—煤磨

11—選粉機

12—旋風(fēng)收塵器

13—煤磨排風(fēng)機

14—從窯頭吸熱空氣送入煤磨的管子

15—收塵器

16—煙囪

圖3二次通過的爐篦式加熱機

1—成球盤

2—料球加料斗

3—烘干室

4—熱風(fēng)二次入口

5—加熱室

6—爐篦子

7—回轉(zhuǎn)窯

8—熱風(fēng)一次出口

9—廢氣出口

圖4洪堡型旋風(fēng)預(yù)熱器

1—回轉(zhuǎn)窯

2豎煙道

3—排風(fēng)機

4—旋風(fēng)筒

5—入窯下料管

現(xiàn)代回轉(zhuǎn)窯十分重視熟料冷卻效率，對各種型式的冷卻機都做了相應(yīng)的改善，如圖8所示，單筒冷卻機加大了直徑和長度，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡樸，但占地較大，新式多筒冷卻機也都加長到20m水泥預(yù)分解窯工藝裝備技術(shù)2023-03-0704:08作者:陳友德

單位:天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院

[2023-1-20]

關(guān)鍵字:預(yù)分解-窯工藝-技術(shù)摘要:水泥生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品質(zhì)量控制的三個重要環(huán)節(jié)是：入窯生料質(zhì)量和喂料穩(wěn)定性，熟料率值和礦物成分設(shè)計值的合理性與熟料煅燒狀況，以及水泥的粉磨細度、顆粒級配、顆粒形貌等。上述三個環(huán)節(jié)實質(zhì)上反映了水泥生產(chǎn)過程中的生料制備、熟料煅燒和水泥粉磨的工藝裝備技術(shù)的狀況。本文就水泥預(yù)分解窯工藝裝備技術(shù)及發(fā)展談點見解。水泥生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品質(zhì)量控制的三個重要環(huán)節(jié)是：入窯生料質(zhì)量和喂料穩(wěn)定性，熟料率值和礦物成分設(shè)計值的合理性與熟料煅燒狀況，以及水泥的粉磨細度、顆粒級配、顆粒形貌等。上述三個環(huán)節(jié)實質(zhì)上反映了水泥生產(chǎn)過程中的生料制備、熟料煅燒和水泥粉磨的工藝裝備技術(shù)的狀況。本文就水泥預(yù)分解窯工藝裝備技術(shù)及發(fā)展談點見解。

1

生料制備

水泥生料制備過程中CaO的標(biāo)準(zhǔn)偏差控制值隨裝備技術(shù)的發(fā)展而逐步減小。

1)計算機三維模型系統(tǒng)在礦山設(shè)計中大量推廣應(yīng)用，礦山勘探時，取得完整的數(shù)據(jù)，在設(shè)計時，將礦山提成體積較小的CaO、SiO2、MgO、R2O等成分較為均勻的若干有限單元，在生產(chǎn)時搭配使用，在開采時，根據(jù)生產(chǎn)所需的成分，對各有限單元內(nèi)礦石的化學(xué)成分通過計算機來進行搭配控制開采，做到所開采的礦石內(nèi)所需的化學(xué)成分的均勻性。

2)連接破碎機和預(yù)均化堆場的皮帶輸送裝置輸送的石灰石等物料的分析控制方式從離線分析轉(zhuǎn)為在線分析，在測試裝置中，使用較為廣泛的是XRF分析測試控制裝置和近年來出現(xiàn)的不需制備樣品，可連續(xù)測試并能更快的對物料成分進行調(diào)整的中子測試儀。上述測試裝置與礦山計算機聯(lián)網(wǎng)，能在預(yù)均化堆場內(nèi)控制石灰石CaO標(biāo)準(zhǔn)偏差值小于±0．5％，加上誤差精度小于±1％的塊狀或粉狀喂料裝置，可以精確控制入磨石灰石和各種校正原料，使原料在入生料磨前達成入人窯生料成分的規(guī)定。

3)生料系統(tǒng)采用輥式磨。輥式磨具有電耗低，生產(chǎn)能力和烘干能力大，場地節(jié)省的優(yōu)點。隨著設(shè)計、制造技術(shù)、材質(zhì)的改善，國內(nèi)一些預(yù)分解窯生產(chǎn)線的輥式磨磨制生料中的石英砂巖的含量從3．3％至10％，金屬磨耗量從3g／t至18g／t，磨輥的使用壽命達成8000h以上，并且磨制的生料顆粒級配均勻，大顆粒石英量少。近年來，新出現(xiàn)的4輥輥式磨較原有的2輥輥式磨體積減小15％，產(chǎn)量高，運轉(zhuǎn)率接近窯的運轉(zhuǎn)率，完全滿足生料細度和烘干的需求。

生料制備過程中，由于礦山開采的石灰石等重要原料的成分的均勻性得以提高，測試裝置的分析調(diào)整速度快速提高，保證生料入磨前成分均勻，生料庫的均化工作量的功能下降，此變化過程對生料質(zhì)量有利。

2

預(yù)分解窯煅燒工藝裝備技術(shù)

預(yù)分解窯煅燒工藝裝置是由預(yù)熱器、分解爐系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)窯、篦冷機、三次風(fēng)管和燃燒器等裝備組成，上述裝置發(fā)明了良好的煅燒條件，保證了熟料在較高的率值和較高的C3S含量時所需的煅燒溫度，以及快速的升溫速率，充足的燃燒狀況和快速冷卻條件，保證了熟料煅燒質(zhì)量。

1)預(yù)熱器和上升管道的形式進一步優(yōu)化，系統(tǒng)內(nèi)的單項部件的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)進一步改善，使預(yù)熱器系統(tǒng)的效率進一步提高，生料在很短的時間內(nèi)在各級預(yù)熱器系統(tǒng)內(nèi)進行熱互換，不僅在預(yù)熱器內(nèi)反復(fù)循環(huán)的過程中得到加熱，還進一步得到均化。分解爐的結(jié)構(gòu)及工藝尺寸使燃料有足夠的時間燃燒，三風(fēng)道燃燒器進一步提高了分解爐內(nèi)煅燒溫度，上述措施不僅提高了入窯物料的分解率，還可以擴大燃料品種，如低揮發(fā)分煤的應(yīng)用。目前一些性能優(yōu)良的預(yù)

熱器分解爐系統(tǒng)的人窯物料分解率已達94％，因而窯的L／D趨勢在縮短，出現(xiàn)了L／D=10～12的短窯。

2)預(yù)分解窯轉(zhuǎn)速已提高至3～4r／min，物料在窯內(nèi)翻滾次數(shù)增長，有助于火焰和煙氣對物料進行熱互換，相應(yīng)提高了物料在窯內(nèi)溫度的均勻性，減少物料表面和內(nèi)部的溫差，有助于熟料質(zhì)量的均勻。由于物料在窯內(nèi)停留時間短，升溫速度快，易生成晶格小于30μm的C3S熟料，有助于粉磨和提高水泥強度。

3)空氣梁篦冷機技術(shù)解決了厚層篦冷機冷風(fēng)不易均勻透過料層的技術(shù)難點，冷風(fēng)和高溫熟料進行劇烈的換熱，一方面有助于熟料快速冷卻；另一方面提高了二次、三次風(fēng)溫度，目前，篦冷機的熱效率已提高至74％以上，且運轉(zhuǎn)率大幅度提高。

4)大窯門罩技術(shù)的出現(xiàn)，三次風(fēng)從篦冷機中部轉(zhuǎn)為窯門罩抽取，使入分解爐的三次風(fēng)溫和入窯煅燒的二次風(fēng)溫相等，測試表白上述溫度超過920℃三次風(fēng)溫的提高，有助于分解爐內(nèi)燃料的燃燒，相應(yīng)提高了入窯物料分解率。

5)多風(fēng)道燃燒器的應(yīng)用，煤粉經(jīng)旋流風(fēng)擴散形成快速燃燒，燃燒器的沖量可使不同揮發(fā)分的燃料在窯內(nèi)燃燒，并且使燒成帶具有高的燃燒溫度且火焰峰值平穩(wěn)，有助于熟料煅燒和窯皮的維護。

預(yù)分解窯裝置技術(shù)的進展，系統(tǒng)熱耗已降至3000kJ／kg以內(nèi)，熱耗愈低，燃料使用量就少，供燃燒的二次風(fēng)量和三次風(fēng)量相應(yīng)就少，從篦冷機高溫部位抽取的熱風(fēng)溫度高，此外多風(fēng)道燃燒器的一次風(fēng)量已下降至6％～8％，因而預(yù)分解窯內(nèi)的物料一直處在高溫下煅燒?？傮w說來，物料在預(yù)熱器分解爐內(nèi)迅速加熱后進入人窯內(nèi)，又在高溫下迅速加熱煅燒成熟料，由于窯內(nèi)冷卻帶短，熟料不久進入篦冷機內(nèi)快速冷卻。上述工況適宜于較高的熟料率值和C3S、C3A含量高的熟料，并且有助于生成C3S晶格小的熟料，再加上合理的冷卻制度，對熟料強度和粉磨十分有利。

3

水泥粉磨裝備技術(shù)

3．1

球磨機系統(tǒng)

水泥磨系統(tǒng)中所配用鋼球磨的結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化，調(diào)整和改善鋼球磨的隔倉板、階梯襯板形式，使用分級襯板，優(yōu)化研磨體級配，以及進料口、潤滑系統(tǒng)軸承座結(jié)構(gòu)等，使之規(guī)格大型化，磨耗及電耗相應(yīng)減少。

O—Sepa選粉機(或高效籠式選粉機)、高效袋式除塵器和球磨機組成的水泥粉磨系統(tǒng)，其循環(huán)負荷由離心式的200％～300％下降到100％～200％，磨制水泥時，3～30μm顆粒級配的重量超過65％，因而具有選粉效率高、電耗低、產(chǎn)量高及顆粒級配合理等優(yōu)點。

3．2

輥壓機+球磨+選粉機系統(tǒng)

輥壓機的出現(xiàn)是粉磨技術(shù)的重大進展，水泥粉磨電耗可降至32kWh／t以下(4000cm2／g)，由于輥壓機具有能耗低、效率高的特點，多次循環(huán)，反復(fù)擠壓物料達成增長成品細度的目的，同時，其產(chǎn)品最終經(jīng)球磨和選粉機系統(tǒng)，因而和球磨系統(tǒng)—樣可以獲得細度合適、顆粒級配合理和顆粒形貌合適的產(chǎn)品。

此外，尚有輥式磨、球磨機和選粉機組成的系統(tǒng)，其原理接近輥壓機系統(tǒng)，均能減少電耗，獲得優(yōu)質(zhì)的水泥產(chǎn)品。

4

適應(yīng)ISO國際標(biāo)準(zhǔn)的工藝裝備技術(shù)措施

我國水泥IS

O強度和CB的強度的差距，表面上是我國水泥下降一個標(biāo)號，實質(zhì)上反映出我國和國外水泥生產(chǎn)線的工藝裝備技術(shù)的差距。事實上國外的水泥檢查強度標(biāo)準(zhǔn)是隨著工藝裝備技術(shù)的進展而逐年發(fā)展形成的，只有發(fā)展我國自己的水泥生產(chǎn)裝備工藝技術(shù)才干適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)的推廣，否則，只得認可現(xiàn)實，下降標(biāo)號或者以增長熱耗和電耗或增長生產(chǎn)成本來提高水泥標(biāo)號。由于國內(nèi)水泥工藝裝備形式多，且規(guī)模小，很難用一種方式解決，大體途徑如下：

1)加強生產(chǎn)管理，提高現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)施的工藝裝備技術(shù)性能，如生料制備過程中加強礦山開采搭配，提高圓形碎石庫的均化作用，加強磨頭配料及改善均化庫效果等；在燒成措施上加強系統(tǒng)的密封，改善燃燒器性能，改善預(yù)熱器、分解爐、回轉(zhuǎn)窯和篦冷機操作等；水泥粉磨系統(tǒng)改善選粉機的性能等。上述措施重要是運用熟悉技術(shù)的人員來加強生產(chǎn)管理，或少量投資對個別裝備加以改善，對生產(chǎn)較為正常的工藝線會收到一定效果。

2)運用現(xiàn)有成熟的預(yù)分解窯生產(chǎn)工藝線單項或局部的工藝裝備技術(shù)來改造現(xiàn)有生產(chǎn)工藝線上技術(shù)落后的裝備，此類裝備除上述介紹的外，還涉及新品種耐火材料，生料質(zhì)量控制系統(tǒng)以及回轉(zhuǎn)窯優(yōu)化系統(tǒng)等各重要環(huán)節(jié)的自控系統(tǒng)，此類改造對目前仍不正常的生產(chǎn)線尤為有效。對于生產(chǎn)基本正常，但仍存在局部缺陷的生產(chǎn)線，按其需求局部改造，在此范圍內(nèi)必然有效。

3)從主線上講，徹底解決的措施是加速發(fā)展預(yù)分解窯生產(chǎn)技術(shù)，在原料產(chǎn)地興建大型低投資的預(yù)分解窯熟料生產(chǎn)線，在消費城市興建技術(shù)先進的粉磨站、混凝土攪拌站等。當(dāng)預(yù)分解窯生產(chǎn)的熟料價格、質(zhì)量均優(yōu)于現(xiàn)有落后生產(chǎn)線所生產(chǎn)的熟料時，關(guān)閉落后的回轉(zhuǎn)窯和立窯生產(chǎn)線，運用現(xiàn)有裝置改建粉磨站。國內(nèi)的一些大型水泥公司，采用此方式均取得較大經(jīng)濟效益。查看文章

談干法回轉(zhuǎn)窯水泥生產(chǎn)線熟料產(chǎn)量的提高2023-03-0704:10作者:張洪

孫明

李梅

張英杰

王超單位:

[2023-3-21]

關(guān)鍵字:回轉(zhuǎn)窯-預(yù)分解窯-分解爐摘要:一、

技術(shù)進步，回轉(zhuǎn)窯熟料產(chǎn)量在不斷提高

水泥生產(chǎn)工業(yè)，干法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線大體經(jīng)歷四個階段：干法中空窯生產(chǎn)線；立筒預(yù)熱器回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線；旋風(fēng)預(yù)熱器回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線和預(yù)熱預(yù)分解窯生產(chǎn)線。不同的時代，科學(xué)技術(shù)的不斷進步，水泥生產(chǎn)工藝的不斷改善，使回轉(zhuǎn)窯的熟料產(chǎn)量在不斷提高。例如：φ2.5m中空窯生產(chǎn)線臺時產(chǎn)量5t/h，加上立筒預(yù)熱器后產(chǎn)量達成7.5t/h，產(chǎn)量提高近50%，當(dāng)加上預(yù)分解系統(tǒng)后，產(chǎn)量達成20t/h左右，產(chǎn)量翻倍增長。φ3m中空窯生產(chǎn)線日產(chǎn)量為300t/d，加上五級預(yù)熱器后，產(chǎn)量達成600t/d，變?yōu)轭A(yù)熱預(yù)分解窯生產(chǎn)線后，產(chǎn)量達成1000t/d左右。

隨著新型干法窯外分解技術(shù)的不斷進一步研究和創(chuàng)新，同規(guī)格的回轉(zhuǎn)窯在不同時期，不同的技術(shù)條件下，產(chǎn)量出現(xiàn)較大差異，我國在上世紀(jì)80年代至90年代建設(shè)了一批2023t/d干法窯外分解生產(chǎn)線，當(dāng)時采用的回轉(zhuǎn)窯均為φ4×60m。時至今天φ4×60m回轉(zhuǎn)窯均出現(xiàn)在2500t/d生產(chǎn)線上。表1為筆者記錄的近幾年新建的一部分2500t/d生產(chǎn)線情況。

90年代初，我國自己開發(fā)的4000t/d大型窯外分解燒成系統(tǒng)建在唐山冀東水泥集團，回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為φ4.7×75m。通過十余年冀東集團對該生產(chǎn)線的不斷改善，現(xiàn)在熟料產(chǎn)量已達成4800t/d，提高產(chǎn)量近20%。技術(shù)的不斷進步使我們看到目前我國現(xiàn)存的大批水泥生產(chǎn)線均存在產(chǎn)量低，能耗高現(xiàn)象，有很大潛力待挖掘。新建的水泥生產(chǎn)線就回轉(zhuǎn)窯而言與國外先進的預(yù)分解窯相比，在產(chǎn)量上仍存在一定的差距。筆者認為預(yù)分解回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線產(chǎn)量進一步提高的空間是相稱大的。

二、關(guān)于預(yù)分解窯產(chǎn)量的計算公式

有關(guān)預(yù)分解窯生產(chǎn)能力的計算公式有很多，其中：日本T—14報告公式：G=1.38Vi0.641（相關(guān)系數(shù)r=0.868，n=24）；日本水泥協(xié)會公式：G=0.230D1.5L；日本池田公式：G=2.85Di2.88；南京化工大學(xué)公式：G=1.5564Di3.0782；G=0.2725D2.680L0.48912

G=0.15362Vi0.97422；G=0.37743Di2.518L0.51861；李昌勇推薦公式：G=0.88Vi1.08（r=0.99987，n=80）G=0.682

Di3.018L0.254。

上述這些公式在不同的歷史時期對新型干法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線的設(shè)計和生產(chǎn)起到了重要指導(dǎo)作用，但是隨著技術(shù)的進步這些公式對今天的設(shè)計和生產(chǎn)的指導(dǎo)作用逐漸在削弱，新的計算公式應(yīng)運而生。

南京水泥工業(yè)設(shè)計院新推出的公式：G=8.495D2.382L0.8601；G=53.5Di3.14；天津水泥工業(yè)設(shè)計院熊會思推薦的公式：G=KDi3（K=50～60）。

筆者按照熊會思推薦的公式記錄計算幾種規(guī)格回轉(zhuǎn)窯的理論產(chǎn)量（見表2）。通過表2可以看出熊會思推薦的公式計算出的預(yù)分解窯產(chǎn)量的數(shù)值基本符合當(dāng)今我國預(yù)分解窯發(fā)展的現(xiàn)狀。

那么預(yù)分解窯產(chǎn)量的提高在理論上尚有多大空間呢？

我國水泥行業(yè)資深老水泥專家趙靜山先生數(shù)年從事預(yù)分解窯的研究和開發(fā)，大膽實踐，不斷創(chuàng)新。推出新的預(yù)分解窯產(chǎn)量的計算公式：（1）從窯的物料輸送原理推導(dǎo)G=KsDr3

（2）從窯的發(fā)熱能力推導(dǎo)G=2230664Dr2Vo/Qyr式中：G—產(chǎn)量，kg/h；Ks—系數(shù)，一般在5000～6000范圍；Dr—回轉(zhuǎn)窯熱端有效內(nèi)徑，m；Vo—回轉(zhuǎn)窯燃燒帶煙氣流速，m/s；Qyr—回轉(zhuǎn)窯熱耗，kcal/kg-cl。

筆者按照G=KsDr3計算公式記錄計算幾種規(guī)格的回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量數(shù)值（見表3）。分析表3的數(shù)值，可見以φ4m窯為例按當(dāng)代2500t/d產(chǎn)量比較，最保守的產(chǎn)量差距也在1500t/d，相差近60%，我們可以把表3的數(shù)值作為下一步奮斗的目的。

三、應(yīng)用新技術(shù)，不斷創(chuàng)新，提高產(chǎn)量，減少能耗

筆者曾經(jīng)同趙靜山先生在一起工作一段時間，在此期間不斷進行技術(shù)創(chuàng)新，應(yīng)用自己開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的預(yù)熱預(yù)分解技術(shù)和“RSF”預(yù)分解系統(tǒng)裝備，對落后的水泥生產(chǎn)線進行創(chuàng)新改造。幾年來已完畢十余項改造工程，效果十分明顯。φ2.5m中空窯改造后臺時產(chǎn)量達成25t/h。φ3m窯改造后產(chǎn)量達成1500t/d。φ3.2m窯改造后產(chǎn)量達成1600t/d。φ3.8×52.69m窯達成最高產(chǎn)量2850t/d。

我們的技術(shù)理論是：水泥熟料煅燒工藝設(shè)計應(yīng)以求得最高換熱效率為基礎(chǔ)，并以水泥熟料煅燒工藝系統(tǒng)的熱平衡取得最大換熱效率為目的。技術(shù)創(chuàng)新點：在于以煅燒系統(tǒng)設(shè)計替代單個設(shè)備的設(shè)計，并以回轉(zhuǎn)窯的發(fā)熱能力和物料的輸送能力擬定窯產(chǎn)量為基礎(chǔ)，設(shè)計窯外預(yù)分解水泥熟料煅燒工藝設(shè)備。

“RSF”預(yù)分解系統(tǒng)為五級單系列預(yù)熱器和“RSF”管道式分解爐。

吉林松江水泥廠2500t/d熟料生產(chǎn)線改造工程采用φ3.8×52.69m回轉(zhuǎn)窯和“RSF”五級單系列預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)。投產(chǎn)后最高產(chǎn)量達成2850t/d，正常產(chǎn)量在2500t/d以上。據(jù)筆者考證在2500t/d生產(chǎn)線上用φ3.8m直徑的窯屬國內(nèi)首創(chuàng)。若按2800t/d產(chǎn)量計算，回轉(zhuǎn)窯有效單位容積產(chǎn)量是5.77t/m3.d。目前國際上最佳生產(chǎn)線回轉(zhuǎn)窯有效單位容積產(chǎn)量在6.0t/m3.d左右，而國內(nèi)最佳指標(biāo)在5.0t/m3.d左右?？梢?.77t/m3.d指標(biāo)是國內(nèi)先進水平。

用我們發(fā)明的成績和上述表3的數(shù)值相比，φ3.0m窯已經(jīng)超過下限指標(biāo)，距離上限指標(biāo)還差250t。φ3.2m窯距離下限指標(biāo)還差230t，距離上限指標(biāo)還差近600t。φ3.8m窯距離下限指標(biāo)還差近500t，距離上限還差近1000t。表3

的目的距離我們并不遙遠，只要我們不懈努力一定會實現(xiàn)的。

數(shù)年的不斷探索，不斷實踐，大膽創(chuàng)新。我們改造的生產(chǎn)線的產(chǎn)量指標(biāo)在不斷刷新。所以筆者認為再通過若干年的研究和探索，實現(xiàn)新型干法窯生產(chǎn)線更高產(chǎn)量的目的一定會達成。

四、未來實踐的設(shè)想

水泥生產(chǎn)系統(tǒng)是一項綜合的系統(tǒng)工程，不能僅發(fā)揮單一的某一系統(tǒng)的功能，所以只有在同時發(fā)揮回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)和預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)的功能時（相應(yīng)的其他配套技術(shù)發(fā)展也應(yīng)跟上），系統(tǒng)才干可望達成更高的抱負產(chǎn)量。

1.優(yōu)化設(shè)計預(yù)分解系統(tǒng)。應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)理論，指導(dǎo)新型懸浮預(yù)熱，分解爐系統(tǒng)的研究開發(fā)和優(yōu)化工程。目前已開發(fā)出許多不同形式的高效低壓損預(yù)熱器和新型分解爐，以滿足不同原、燃料特性和工藝特性規(guī)定。不僅有助于提高燃料燃燒效率和燃盡率，并可保證物料在其中充足分散，均勻分布，提高氣固換熱效率，入窯物料分解率，以及全窯系統(tǒng)的熱效率。為回轉(zhuǎn)窯優(yōu)質(zhì)、高效、低耗提供充足保證。

2.提高回轉(zhuǎn)窯燒成帶截面熱負荷，即通過提高窯頭的用煤量，挖掘回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)能力。從熱工方面考慮，回轉(zhuǎn)窯的實際生產(chǎn)能力重要受截面熱負荷，截面風(fēng)速，工作溫度這幾個參數(shù)的影響。特定的原料和特定的率值下，熟料的燒成溫度和燒成時間是一定的，而截面熱負荷與截面風(fēng)速又是互相關(guān)聯(lián)的，所以影響回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量的最重要參數(shù)是截面熱負荷。

3.提高分解爐的燒煤量，以充足發(fā)揮預(yù)熱分解系統(tǒng)的功效。在不斷增長窯頭噴煤量的情況下，繼續(xù)增大分解爐內(nèi)的噴煤量，達成總用煤量的75%左右，提高生料入窯溫度。

4.應(yīng)用高效、先進的篦式冷卻設(shè)備，既可保證出窯高溫熟料聚冷，提高熟料活性，也優(yōu)化了熟料冷卻機作為熱回收裝備的功能，使火熱熟料進入篦冷機后實現(xiàn)急冷的同時又提高了熱回收效率，從而可將入窯二次風(fēng)溫和入爐三次風(fēng)溫再提高一個檔次，這對入窯及入爐燃料燃燒，優(yōu)化全窯系統(tǒng)熱工制度，減少熱耗亦起到巨大作用。吉林松江水泥廠2500t/d生產(chǎn)線改造工程就是應(yīng)用先進、高效的篦式冷卻機，入爐三次風(fēng)溫最高達成1000℃以上，所以該生產(chǎn)線使用φ3.8m查看文章

新型干法水泥生產(chǎn)線如何合理選用耐火澆注料2023-03-0704:13作者:朱國平單位:長興縣錦誠耐火材料有限公司

[2023-7-14]

關(guān)鍵字:新型干法-澆注料摘要:新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)出現(xiàn)至今已有近三十年的歷史，生產(chǎn)工藝、設(shè)備等方面均有較大的發(fā)展，以前生產(chǎn)廠家歷來只重視主機設(shè)備的選型，而不重視耐火澆注料的選型，這樣為之配套的材料選型，往往會導(dǎo)致窯系統(tǒng)運轉(zhuǎn)率的下降，特別在試生產(chǎn)階段，這一問題尤為突出。一、

簡述

新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)出現(xiàn)至今已有近三十年的歷史，生產(chǎn)工藝、設(shè)備等方面均有較大的發(fā)展，以前生產(chǎn)廠家歷來只重視主機設(shè)備的選型，而不重視耐火澆注料的選型，這樣為之配套的材料選型，往往會導(dǎo)致窯系統(tǒng)運轉(zhuǎn)率的下降，特別在試生產(chǎn)階段，這一問題尤為突出。

我公司專門從事耐火澆注料的研究、開發(fā)和生產(chǎn)，近三年來，在總工程師劉家祥先生的帶領(lǐng)下，我公司對原新型干法水泥窯用耐火澆注料系列產(chǎn)品進行了很大限度的改善，受到各用戶單位的一致好評，現(xiàn)將重要改善介紹如下

二、

重點產(chǎn)品介紹：

1.

噴煤管專用耐火澆注料

以前噴煤管使用剛玉質(zhì)耐火澆注料，在使用過程中，由于溫度急變，產(chǎn)生開裂剝落現(xiàn)象，特別是新投產(chǎn)的生產(chǎn)線，問題更為突出。

我公司最近開發(fā)了JC-75MP剛玉莫來石噴煤管專用耐火澆注料，重要原料合成莫來石是精選天然原料，經(jīng)精確配比、均化、成球、高溫煅燒制成。具有高溫性能、熱震穩(wěn)定性好、化學(xué)穩(wěn)定、強度高等特點。配料中以莫來石為主，此外還配入剛玉、碳化硅等多種微粉添加劑。

重要優(yōu)點：一是體積密度只有2.75g/cm3（剛玉質(zhì)耐火材料體積密度為≥3.10g/cm3），減輕了澆注料的重量，緩解了噴煤管在高溫狀態(tài)下易彎曲變形這一矛盾，提高了使用壽命；二是配方中加入碳化硅微粉，在高溫狀態(tài)下碳氧化后，硅在澆注料表面形成一層玻璃體保護膜，防止內(nèi)部碳化硅的進一步氧化。澆注料的三是減少了水泥熟料粉在噴煤管上的粘結(jié)概率，即使有部分熟料粉粘結(jié)，也很容易用壓縮空氣清理掉；四是在配比上針對不同使用區(qū)域原料特點（如鉀、鈉等成分含量）作一定的修改，大幅度提高澆注料的使用壽命。

該料經(jīng)多個廠數(shù)年使用，使用壽命均大于半年。

2.

篦冷機矮墻和窯頭罩用耐火澆注料

平時設(shè)計院常推薦使用高鋁質(zhì)耐火澆注料，使用壽命短，針對窯頭罩頂部溫度變化大，窯頭罩頂部和三次風(fēng)管接口處冷熱交替頻繁熟料顆粒沖刷大，篦冷機矮墻處也長期處在熟料顆粒的沖刷這一特點，我公司開發(fā)了JC-M65莫來石耐火澆注料，該種澆注料高溫性能好，抗熱震穩(wěn)定性強，又具有耐磨等特點，施工時澆注體表面光滑，平整無裂紋，使用壽命達三年以上。

3.

窯口用耐火澆注料

前窯口我公司推薦使用JC-75MK剛玉莫來石窯口專用耐火澆注料，該種澆注料在噴煤管使用澆注料的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整顆粒級配，可以使得澆注料的密度提高，施工后澆注料的強度也大幅度提高，既耐磨，熱震穩(wěn)定性又好，抗化學(xué)侵蝕又強，經(jīng)多家公司使用，配方不斷改善，目前使用壽命超過

八個月

。

后窯口我公司推薦使用JC-PA80K型剛玉莫來石耐火澆注料，該種澆注料采用化學(xué)結(jié)合施工簡樸，施工后不需要養(yǎng)護，可以縮短停窯時間。

4.

三次風(fēng)管上彎管與分解爐交