年产200万吨水泥成品工段工艺设计

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1、年产年产 200200 万吨水泥成品工段工艺设计万吨水泥成品工段工艺设计前言前言水泥（英文名 cement） ，粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。水泥是重要的建筑材料，用水泥制成的砂浆或混泥土，坚固耐久，广泛应用于土木建筑水利国防等工程。水泥是建筑工业三大基本材料之一，使用广、用量大、素有“建筑工业的粮食”之称。生产水泥虽需要较多的能源，但水泥与砂、石等材料的混泥土是一种低能耗新型建筑材料。例如，在相同荷载的条件下，混泥土柱的耗能量仅为钢柱的 1/5-1/6,砖柱的 1/4。根据预测，在未来的几十年内，水泥依旧是主

2、要建筑材料。水泥具有较好的可塑性，与砂、石等胶合后的混和物具有较好的和易性，可浇注成多种形状及尺寸的构件，以满足设计上的不同要求；水泥的适应性较强，适用于海上、地下、深水、严寒、干热、腐蚀、辐射等多种条件下；水泥还可与多种有机、无机材料制成多种用途的水泥复合材料；水泥耐久性较好，维修工作量小，不易生锈、耐腐朽。目前，水泥已广泛用于建筑、水利、道路、国防等工程中。近年来，宇航、信息及其它新兴工业中对各种具有特种性能的水泥复合材料的需求也越来越大。因此，水泥工业在整个国民经济中起着十分重要的作用。在目前甚至未来相当长的时期内，水泥仍将是人类社会的主要的建筑材料。原始水泥可追溯到 5000 年前，埃

3、及的金字塔、古希腊和古罗马时代用石灰掺砂制成的混和沙浆，曾被用于砌筑石块和砖块，这种用来做砌筑用的胶凝材料被称为原始水泥。它为现代水泥的发明奠定了基础。1824 年，英国泥水工 J阿斯普丁发明了一种把石灰石和粘土混和后加以煅烧来制造水泥的方法，并获得了专利权。这种水泥同英国附近波特兰小城盛产的石材颜色相近，故称为波特兰水泥。人类最早是利用间歇式土窑（后发展成土立窑）煅烧水泥熟料。1877 年回转窑烧制水泥熟料获得了专利权，继而出现了单筒冷却机、立式磨及单仓钢球磨等，从而有效地提高了水泥的产量和质量。1905 年湿法回转窑出现。1910 年土立窑得到了改进，实现了立窑机械化连续生产。1928 年

4、德国的立列波博士和波利休斯公司在对立窑、回转窑综合分析研究后，创造了带回转炉箅子的回转窑，为了纪念发明者与创造公司，取名为“立波尔窑” 。1950 年，悬浮预热器由德国发明成功并开始应用，大幅度降低了熟料生产的热耗，极大地提高了生产规模。20 世纪60 年代初，日本将德国的悬浮预热器回转窑技术引进后，于1971 年开发了水泥窑外分解技术，从而揭开了现代水泥工业的新篇章，并且很快在世界范围内出现了各具特点的预分解窑，形成了新型干法生产技术。随着原料与均化、生料均化、高功能破碎和粉磨，环境保护技术和 X 射线荧光分析等在线检测方法的配套发展，加上电子计算机和自动化控制仪表等技术的广泛应用，使新型干

5、法水泥生产的熟料质量明显提高，能耗明显下降，生产规模不断扩大。 我国从上世纪 70 年代初研制新型干法水泥技术装备开始，在国家有关部门的支持和推动下，水泥行业科研创新与技术开发能力不断提高，技术装备已达到世界先进水平。目前日产 2000吨新型干法水泥生产技术装备已全部国产化，日产 4000 吨、5000 吨新型干法水泥生产技术装备国产化率达到 90%以上，日产8000 吨水泥熟料生产线和日产 10000 吨水泥熟料生产线已经投产。日产 10000 吨水泥熟料生产线全球只有 7 条，我国就拥有 4 条。新型干法水泥生产工艺正在逐步取代湿法、老式干法和立窑等生产工艺。.几组重要数据 1980 年至

6、 2002 年，中国水泥产量年平均增长率为 10.6。水泥总量由 7986 万吨提高到 72500 万吨。1980 年至 2002 年，中国城乡住宅竣工面积年平均增长率为3.4。2002 年城乡住宅竣工面积近 13 亿平方米。其中，城镇住宅竣工面积 5.7 亿平方米，农村住宅竣工面积 7.1 亿平方米。2002 年中国城镇人均住宅建筑面积为 22.8 平方米，住宅自有率73。中国人均水泥消费量由 1980 年的 81.4 公斤上升到 2002 年的 565 公斤。1980 年至 2002 年人均累积消费水泥 6924 公斤。据预测，到 2011 年乃至更长的时期内，水泥仍然是主要的建筑材料。1

7、 1、设计任务书、设计任务书1.11.1 项目项目项目名称：年产 200 万吨电石渣制水泥 主办单位：飞翔建材有限公司 企业性质：有限责任公司 1.21.2 设计内容设计内容设计课题名称：新型干法水泥 6140t/d 水泥工艺设计重点水泥磨工段设计。1.31.3 设计规模设计规模1.31 设计规模确定的原则（1）符合国家的产业政策（2）工艺技术先进（3）装置规模经济合理1.32 装置规模年操作时间：8000 小时产量：PSA32.5 40 万吨型水泥 PO42.5 40 万吨型水泥P.O52.5 20 万吨型水泥1.41.4 设计依据设计依据（1）飞翔有限公司提供可行性基础资料（2）水泥工业产

8、业发展政策（3）投资项目可行性研究报告指南（4）国家现行的环保法规及国家有关规程、规范、政策及条例等（5）根据计划任务书规定的产品品种、质量、规模进行设计。（6）主要设备的能力应与工厂规模相适应（7）选择技术先进经济、合理的工艺流程和设备（8）合理考虑机械化、自动化装备水平（9）重视消音除尘，满足环保要求（10）方便施工、安装、方便生产、维修（11）为促进循环经济发展，鼓励电石渣综合利用，近日，国家发展改革委办公厅印发了关于鼓励利用电石渣生产水泥有关问题的通知 （发改办环资2008981 号，以下简称通知 ） ，对全部利用电石渣替代天然石灰石生产水泥项目的规模和工艺放宽限制。电石渣是电石制取乙

9、炔过程中产生的废弃物，目前我国生产聚氯乙烯（PVC）以电石法工艺为主，每消耗 1 吨电石，要产生 1.1 吨电石渣，露天堆存，不仅占用大量土地，浪费资源，同时污染环境。利用电石渣生产水泥是电石渣资源化最成熟、最经济的方法，既可节约水泥生产所用的天然石灰石资源，降低水泥成本，又可减少二氧化碳排放和废物堆存造成的污染，具有良好的经济效益、社会效益和环境效益，符合发展循环经济的要求。但是，由于目前我国在利用电石渣生产水泥方面，存在着与现行水泥产业政策相矛盾的问题，使利用电石渣生产水泥在项目核准、用地审批、信贷融资等方面受到很大影响，许多项目无法建设，电石渣综合利用率难以提高，造成资源浪费和环境污染。

10、针对上述情况， 通知规定：一、现有电石法聚氯乙烯生产装置配套建设的电石渣制水泥生产装置规模，不受产业政策所定规模的限制，但须达到1000 吨/日及以上。同时鼓励规模较小的电石法聚氯乙烯企业通过与周边水泥企业或其他可消纳电石渣的企业合作，使电石渣得到充分利用。二、新建、改扩建电石法聚氯乙烯项目，必须同时配套建设电石渣生产水泥等电石渣综合利用装置，其电石渣生产水泥装置单套生产规模必须达到 2000 吨/日及以上。三、现有电石渣水泥生产线可以采用湿磨干烧生产工艺进行改造，新建电石渣水泥生产线装置必须采用新型干法水泥生产工艺。四、利用电石渣生产水泥的企业，经国家循环经济主管部门认定后，可享受国家资源综

11、合利用税收优惠政策。1.51.5 产品方案产品方案产品方案：40%PSA32.5 型水泥 40%PO42.5 型水泥 20%P.O52.5 型水泥 产品规格：表一：PSA32.5 型水泥注：如果水泥中氧化镁的含量大于 6.0%时，需进行水泥压蒸安定性实验并合格，应用通用硅酸盐水泥 （GB1752007）表二：PO42.5 型水泥表三：PO52.5 型水泥序号指标名称控制值普通硅酸盐水泥 P.O80熟料 a955混合材201.61.6 水泥的用途水泥的用途（1）PSA32.5 型水泥 （2）PO42.5 型水泥 （3）P.O52.5 型水泥（4）水泥是建筑工业三大基本材料之一，使用广、用量大、素

12、 有“建筑工业的粮食”之称。我国是世界上最大的水泥生产国， 2009 年水泥产量 16.3 亿吨，水泥产量占全球 50%以上。 水泥 是建筑工业三大基本材料之一，可广泛用于民用、工业、农业、 水利、交通和军事等工程，虽然制造水泥能耗较多，但它与砂、 石等材料制成的混凝土却是一种低能耗的建筑材料。例如，在相 同的荷载的条件下，混凝土柱的能耗仅为钢柱的七分之一、砖柱 的四分之一。 据预测，到 2011 年乃至更长的时期内，水泥仍然是主要的建筑材料。水泥有很多优点：水泥浆有很好的可塑性，可制成各种开头和尺寸的混凝土构件；适应性强，可用于海上、地下或干热、严寒地区以及耐侵蚀、防辐射等特殊要求的工程；耐

13、久性好，水泥混凝土既没有钢材的生锈问题，也没有木材的腐朽等特点，更没有塑料制品的老化、污染等问题。因此，水泥不但大量应用于工业与民用建筑，还广泛应用于交通、水利、农林以及海港等工程，宇航工业、核工业以及其他新型工业的建设也需要各种无机非金属材料，其中最为基本的都是以水泥基为主的新型复合材料。因此，水泥工业具有广阔的前景。1.71.7 水泥生产方法水泥生产方法生产原理和方法：生产原理和方法：硅酸盐水泥的生产方法，按煅烧熟料窑的结构不同，可分为 立窑和 回旋窑，回旋窑又有湿法、干法。工艺流程大致分为：生料制备、 熟料 煅烧和粉磨。 (1)生料制备 生料制备包括配料计算和原料加工制备。水泥原材料主要

14、是 石灰 石、粘土和少量铁矿粉等或其他校正材料，按水泥品种和原材料 的化学成分、计算出配合比例。经过破碎、干燥、粉碎、均化等 工序，制备 质量均匀的粉状生料。 (2)煅烧 生料经煅烧，产生一系列的物理和化学变化，生成熟料。煅 烧是 响水泥质量的重要环节。对煅烧过程简述如下： 生料的烘干和脱水：生料以石灰石和粘土为主，粘土中的 主要 物是各种水化硅酸铝高岭石（Al2O32SiO22H2O）和蒙脱 （Al2O34SiO29H2O） 。高岭石受热，在 300以下失去机械 结合 在 450600失去结晶水，变为偏高岭石（Al2O32SiO2） ，进 一 再分解为无定形的新生态 SiO2 和 Al2O3

15、。 碳酸盐分解：温度升高到 600以上，碳酸盐开始分解， Mg 在 750左右迅速分解，CaCO3 在 900以上迅速分解，到 1000左分解结束。该分解是重要的耗热过程。固相反应：由于粘土和碳酸盐的分解，产生了单独存在活 性强的 SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO 等氧化物。随温度升高它们在固体 微粒表面、 靠离子振动，相互交换进行固相反应。其多级反应式如下：熟料烧成： 温度进一步升高到 1300左右时， C3A 与 C4AF 熔融， 物料中出现液相。CaO、2CaOSiO2（C2S）溶于液相，进一步生 成在实际生产中，温度控制在 13501450范围内，促使反应尽 可能 完全。 熟料

16、各阶段烧成温度见于表 ：熟料烧成各阶段温度表 温度反应阶段热性质 100自由水蒸发吸热 400550粘土脱水与分解吸热 600碳酸镁分解吸热 900碳酸钙分解吸热 9001200固相反应吸热 12501300生产部分液相吸热 13001450熟料烧成微吸热温度 / 反应阶段 热性质 100 自由水蒸发 吸热 400550 粘土脱水与分解 吸热 600 碳酸镁分解 吸热 900 碳酸钙分解 吸热 9001200 固相反应 放热 12501300 生产部分液相 吸热 14501300 熟料烧成 微吸热 熟料冷却：熟料急速冷却，可防止水硬性好的 -C2S 转 变成几乎 没有水硬性的 -C2S； 使熔融的 MgO、 游离 CaO 以玻璃态 存在于水泥中， 改善水泥的安定性，还可以防止熟料矿物结晶过大，使水泥易水 化。 （3）水泥粉磨 水泥熟料、加上混合