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1、建筑材料热工设备 过程装备与控制工程系严晗 第一章水泥回转窑 3 水泥生产过程及其工艺 1 什么是水泥2 水泥是怎么生产出来的3 几个重要的指标4 常用设备工艺1 流程2 控制点工艺是主导 设备是基础 工艺意图由设备来实现 湿法 干法 主要在于生料制备 4 水泥窑型经历了哪六个阶段1 1824年出现的土立窑 2 1885年出现的回转窑 3 1910年出现的机立窑 4 1928年出现的立波尔窑 5 1950年出现的悬浮预热器窑 6 1971年出现的窑外分解窑 6 第一部分几个概念 干法生产 将原料先烘干后粉磨或同时烘干与粉磨成生料粉 而后喂入干法窑内煅烧成熟料称为干法生产 窑外分解窑 亦称为预分
2、解窑 是一种能显著提高水泥回转窑产量的煅烧工艺设备 其主要特点是把大量吸热的碳酸钙分解反应从窑内传热速率较低的区域移到悬浮器与窑之间的特殊煅烧炉 分解炉 中进行 水泥 凡细磨成粉末状 加入适量水后成为塑性浆体 既能在空气中硬化 又能在水中硬化 并能将砂 石等散料或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬胶凝材料 通称为水泥 熟料 凡以适当成分的生料 烧至部分熔融所得的以硅酸钙为主要成分的矿物质 称为硅酸盐水泥熟料 料耗 是指生成单位熟料所需的生料量 干基 通常以 t 生料 t 熟料 表示 标准煤耗 把实物煤折算为标准煤的消耗量称为标准煤耗 熟料烧成的综合能耗 是指烧成车间在标定期内 对熟料烧成过程中实际
3、消耗的各种能源进行综合计算所得的能源消耗量 砖耗 在单位期间内 消耗的耐火砖量与单位期间熟料量的比值 油耗 在单位期间内 消耗的柴油量与单位期间熟料量的比值 原料 生料 熟料 水泥 7 企业规模划分1 以工程设计水泥规模划分 大型 100万吨 年 中型为60 100万吨 年 小型 60万吨 年2 按回转窑熟料年生产能力划分 新型干法生产线 大型100万 350万吨 年 中型60万 100万吨 年 小型20万 60万吨 年 3 按单窑熟料产能划分 如2000t d 2500t d 5000t d 7200t d 10000t d等生产硅酸盐水泥熟料的原料品种 主要由石灰质 硅铝质 铝质 硫质及校
4、正原料组成 不同水泥熟料品种所采用的原料不完全相同 标准煤 国际统一以燃料热值为29308kj m3的能源单位 水泥混合材是指在水泥粉磨环节与熟料 石膏一起入磨 用以改善水泥某种性能 调节水泥质量 降低成本所掺加的矿物质材料或工业废渣 普通硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料 6 15 混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为普通硅酸盐水泥 8 第二部分水泥厂常见设备 1 斗式提升机 胶带提升机 拉链机 螺旋输送机 带式输送机 9 2 空气斜槽 风机 10 3 分格轮 空气炮 收尘器 11 4 磨机 窑 破碎机 12 磨辊辊套 衬板 研磨体 耐火材料 13 水泥生产工艺流程图 14 传统水泥生
5、产过程 水泥生产过程有许多工序和环节 水泥生产过程大致分为五个过程 1 原料开采2 生料制备 粉磨 3 熟料煅烧4 水泥制成 粉磨 5 水泥装运将它们概括后 主要分为生料制备 熟料煅烧和水泥粉磨三阶段 故俗称 两磨一烧 如将煤粉制备列入也可改称为 三磨一烧 15 一 原料开采 矿山开采与运输是将矿床用挖掘机 电铲 转机等机械设备开采矿石 然后经运输设备 如汽车 胶带机 把矿石输送到生产使用点 均化堆场 破碎机等 16 原料预均化 预均化的意义1 均化原料成分 减少质量波动 稳定生产2 扩大矿山资源的利用 放宽矿山开采的质量控制要求 降低开采成本3 可对不同组分的原料预配料采用预均化技术的条件C
6、aCO3的波动R15 原料均匀性差 必须采用预均化要求预均化后的成分波动范围控制在 1 17 预均化堆场的布置形式及堆取料方式一 堆场的布置形式1 矩形预均化堆场直线布置 堆料机 取料机易布置 不需转化台车 多采用平行布置 设中转台车 回转式或双臂式堆料机 较少采用2 圆形预均化堆场原料由进料机送到堆场中心 由可绕中心360 回转的悬臂式带堆料机堆料 料堆为圆环 其截面是 人 字形料层 取料一般都用桥式刮板取料机 可回转360 取出的物料经刮板送到堆场中心卸料口 由地沟内的出料机运走 18 矩形和圆形堆场的比较 19 布料取料形式比较 1 人字型布料人字形堆料的优点 堆料的方法和设备都较简单
7、可取得较好的化效果 因此这种方法使用得最普遍 主要缺点 物料颗粒离析比较显著 堆料两侧及底部集中了大块物料而料堆中上部分多为细粒 2 波浪型布料法波浪形堆料法的优点 均化效果好 特别是当物料颗粒相差较大 如0 200mm 或者物料的成分在粒度大小不同的颗粒中差别很大的情况下 效果比较显著 缺点 堆料点要在整个堆场宽度范围内移动 堆料机必须能够横向伸缩或回转 设备价格贵 操作比较复杂 所以此法一般仅限于少数物料 20 布料取料形式比较 3 水平层堆料法这种堆料发优点是 可以完全消除颗粒离析作用 每层内部也比较稳定 缺点是 堆料机结构复杂 操作也不简单 一般都用于多种原料混合配料的堆场 4 横向倾
8、斜层堆料法这种堆料机可以采用耙式堆取料合一的设备 因此在设备价格上特别便宜 这也可以说是其优点 但这种堆料法的颗粒离析现象比人字形堆料法更严重 大块颗粒几乎全落到料堆底部 均化效果是很不理想的 所以这种堆料法只能应用于那些对均化要求不高的原材料 21 二 取料方式不同的堆料 有待于最适当的取料方式和相应的设备 只有这样才能获得预期的均化效果 预均化堆场有三种取料方式 1 端面取料取料机从料堆的一端 包括圆形堆料的截面端开始 向另一端或整个环形料堆推进 取料是在料堆整个横断面上进行的 最理想的取料就是同时切取料堆端面各部位的物料 循环前进 最适用于人字形 波浪形和水平层的堆料 2 侧面取料取料机
9、从料堆的一侧从一端至另一端沿料堆纵向往返取料 这种取料方式不能同时切取截面上各部位的物料 只能在侧面沿纵长方向 一层层刮取物料 因此最适用于横向倾斜层堆料 这种取料的方式一般都采用耙式取料机 又名链式耙取料机 3 底部取料在堆料底部设有缝形仓的矩形均化库 可以在底部取料 这种取料方式要求堆料方式是纵向倾料层或圆锥形料堆 只有这种堆料 沿底部纵向取料才能切取所有料层 这种取料方式的均化效果也显然不如端面取料 底部取料都采用叶轮式取料机 22 二 生料制备过程 生料制备过程指入窑以前对原料的全部加工过程 包括原料破碎 预均化 配料控制 烘干 粉磨和生料均化等生产环节 其简要的工艺流程是 石灰石均化
10、堆场原料计量配料系统及输送原料磨空气输送斜槽提升机或气力输送泵输送生料均化库储存 23 24 25 26 27 28 29 30 31 三 煤粉制备过程 指从原煤仓 喂料控制 烘干粉磨 收尘到煤粉仓等生产贮存环节 其简要的生产流程 原煤破碎机煤预均化堆场原煤仓喂煤计量控制煤粉烘干粉磨煤粉仓煤粉输送分别到窑和分解炉燃烧器 32 33 三 熟料煅烧过程 熟料煅烧过程是指生料出均化库后的预热 煅烧和熟料冷却等环节 其简要生产流程是 生料均化库计量喂料系统预热预分解系统回转窑煅烧冷却机冷却熟料熟料输送熟料库贮存 34 35 36 37 38 四 水泥制成过程 水泥制成过程指水泥组分 除熟料外 的破碎
11、组分配料和粉磨以及水泥均化等环节 其简要生产流程是 水泥配料库下组分计量配料站输送设备稳流称重仓水泥粉磨系统 水泥库贮存 39 球磨机的工作原理及类型一 球磨机工作原理 1 主体回转筒体 两端空心轴 内壁衬板 磨内装研磨体 2 研磨体既可抛射冲击物料 又可滑动 滚动研磨物料 3 出料动力 磨头强制喂料 前后料面高差 磨尾不断抽风 球磨机完全水平布置 不同于回转窑形式4 研磨体三种状态 图 周转 抛射 倾泻二 球磨机的特点 1 优点 适应性较强 能连续生产和大规模生产 颗粒级配易于调节 颗粒形貌近似球形 有利于生料煅烧及水泥的水化硬化 干法湿法均可 烘干粉磨同时 另有均化作用 2 缺点 粉磨效率
12、低 只有2一3 研磨体和村板的消耗量大 设备笨重 投资大 噪音大等 40 41 42 43 44 45 为什么分级 水泥生产商为什么不惜巨资选用闭路系统 分级 减少过粉磨 提高粉磨效率 46 五 水泥装运和输出过程 水泥包装和散装过程指不同水泥经贮库 包装设施或散装设施等生产环节出厂 其简要生产流程是 袋装水泥水泥库包装机推车或摞包机水泥栈台运输设施出厂散装水泥散装库散装机散装汽车或散装火车或轮船输出 水泥工艺设备的发展 1 总体上向节能型发展 辊压机 球磨 立窑 湿法 预热分解窑2 功能上向一机多能发展 烘干 粉磨 选分于一体3 系统上趋于短流向 工业上多采用一体化 水泥行业是传统工业 不是夕阳产业
