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水泥廠生產(chǎn)流程及主要設(shè)備
2020-09-24

水泥廠生產(chǎn)流程及主要設(shè)備

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水泥生產(chǎn)方法
水泥的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單講便是兩磨一燒,即原料要經(jīng)過采掘、破碎、磨細(xì)和混勻制成生料,生料經(jīng)1450~C的高溫?zé)墒炝希炝显俳?jīng)破碎,與石膏或其他混合材一起磨細(xì)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。

濕法生產(chǎn)特點(diǎn)
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,有利于燒出高質(zhì)量的熟料。但球磨機(jī)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。

半干法生產(chǎn)的特點(diǎn)
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(jī)的回轉(zhuǎn)窯又稱立波爾窯和立窯都是用半干法生產(chǎn)。國(guó)外還有一種將濕法制備的料漿用機(jī)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降低了,窯的熟料單位熱耗也可比濕法降低837~1675kJ/kg(200~400kcal/kg)。由于用爐篦子加熱機(jī)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(jì)算可以提高2—3倍。但半干法要求生料應(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(jī)機(jī)械故障多,在我國(guó)一般煅燒溫度較低,不宜燒高質(zhì)量的熟料。

干法生產(chǎn)的特點(diǎn)
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,尤其在耗熱量大的分解帶內(nèi),熱能得不到充分利用,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),70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(jìn)行,熱效率高,減輕了回轉(zhuǎn)窯的負(fù)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(kuò)大。

水泥廠的主要工藝流程
水泥生產(chǎn)過程主要分為三個(gè)階段,即生料制備、熟料燒成和水泥粉磨。
以干法生產(chǎn)為例包括以下幾個(gè)主要工序:
破碎及預(yù)均化—生料制備—生料均化—預(yù)熱分解—水泥熟料的燒成—水泥粉磨—水泥包裝

1.破碎及預(yù)均化
(1)破碎水泥生產(chǎn)過程中,大部分原料需要進(jìn)行破碎,如石灰石,黏土,鐵礦石及煤等。
(2)原料預(yù)均化技術(shù)就是在原料的存,取過程中,運(yùn)用科學(xué)的堆取技術(shù),實(shí)現(xiàn)原料的初步均化,使原料堆場(chǎng)同時(shí)具備貯存與均化的功能。

2.生料制備
水泥生產(chǎn)過程中,每生產(chǎn)一噸硅酸鹽水泥至少要粉磨3噸物料(包括各種原料,燃料,熟料,混合料,石膏),據(jù)統(tǒng)計(jì),干法水泥作業(yè)生產(chǎn)線粉磨作業(yè)需要消耗的動(dòng)力約占全場(chǎng)動(dòng)力的60%以上,其中生料粉磨約占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。

3.生料均化
新型干法水泥生產(chǎn)過程中,穩(wěn)定入窖生料成分是穩(wěn)定熟料燒成熱工制度的前提,生料均化系統(tǒng)起著穩(wěn)定入窖生料成分的后一道把關(guān)作用。

4.預(yù)熱分解
把生料的預(yù)熱和部分分解由預(yù)熱器來完成,代替回轉(zhuǎn)窯部分功能,達(dá)到縮短回窯長(zhǎng)度,同時(shí)使窯內(nèi)以堆積狀態(tài)進(jìn)行氣料換熱過程,移到預(yù)熱器內(nèi)在懸浮狀態(tài)下進(jìn)行,使生料能夠同窯內(nèi)排出的熾熱氣體充分混合,增大了氣料接觸面積,傳熱速度快,熱交換效率高,達(dá)到提高窯系統(tǒng)生產(chǎn)效率、降低熟料燒成熱耗的目的。
   (1)物料分散(2)氣固分離(3)預(yù)分解

5.水泥熟料的燒成
生料在旋風(fēng)預(yù)熱器中完成預(yù)熱和預(yù)分解后,下一道工序是進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行熟料的燒成。
在回轉(zhuǎn)窯中碳酸鹽進(jìn)一步的迅速分解并發(fā)生一系列的固相反應(yīng),生成水泥熟料中的等礦物。隨著物料溫度升高近時(shí),部分礦物會(huì)變成液相,溶解于液相進(jìn)行反應(yīng)生成大量 (熟料)。熟料燒成后,溫度開始降低。后由水泥熟料冷卻機(jī)將回轉(zhuǎn)窯卸出的高溫熟料冷卻到下游輸送、貯存庫和水泥粉磨所能承受的溫度,同時(shí)回收高溫熟料的顯熱,提高系統(tǒng)的熱效率和熟料質(zhì)量。

6.水泥粉磨
水泥粉磨是水泥生產(chǎn)線制造的后工序,也是耗電多的工序。其主要功能在于將水泥熟料(及膠凝劑、性能調(diào)節(jié)材料等)粉磨至適宜的粒度(以細(xì)度、比表面積等表示),形成一定的顆粒級(jí)配,增大其水化面積,加速水化速度,滿足水泥漿體凝結(jié)、硬化要求。

7.水泥包裝
水泥出廠有袋裝和散裝兩種發(fā)運(yùn)方式。
 
生產(chǎn)水泥設(shè)備
1.水泥窯系統(tǒng)
水泥窯是水泥廠的主要設(shè)備,由生料燒成熟料的整個(gè)過程都在窯內(nèi)完成,簡(jiǎn)單的回轉(zhuǎn)窯是干法中空窯。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(dá)1800—2000℃。生料在窯內(nèi)不斷向窯頭流動(dòng),濕度也逐漸升高,經(jīng)過烘干、脫水、預(yù)熱、分解,到1300°C左右時(shí)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(jī),冷卻到100—150℃左右卸到熟料輸送機(jī)運(yùn)至熟料破碎機(jī),破碎后入庫貯存。

2.回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)          
回轉(zhuǎn)窯是由鋼板卷制的圓筒,內(nèi)砌耐火磚,由裝車簡(jiǎn)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(dòng)?;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(dá)3轉(zhuǎn)/分鐘以上。單筒冷卻機(jī)與窯相似,不同的是筒內(nèi)裝有揚(yáng)料板用以加速熟料冷卻。窯頭高溫區(qū)簡(jiǎn)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,其他各種窯型主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(jī)。

3.水泥粉磨站
若把水泥生產(chǎn)設(shè)備工藝過程作為一個(gè)完整的工藝系統(tǒng)來看,終產(chǎn)品是水泥,熟料是半成品,所以可以將這個(gè)系統(tǒng)分開,從原料采掘到制成熟料是一段,由熟料制成水泥和裝運(yùn)發(fā)貨是第二段。一般情況下這兩段應(yīng)放在一起,這樣少占用土地,方便管理,用人工也少,可以完全集中控制。然而在有些特殊情況又以分開更為有利。

4.粉磨系統(tǒng)
球磨機(jī)是水泥生產(chǎn)工業(yè)早使用的粉磨設(shè)備,現(xiàn)在仍占主導(dǎo)地位,雖然它的效率很低,如按單顆粒的粉碎功耗計(jì)算只有6%~9%,但球磨機(jī)維護(hù)簡(jiǎn)單,可靠性高,尤其用于水泥熟料粉磨,產(chǎn)品顆粒形狀和級(jí)配合適,水泥性能好,目前還難以找到可以完全取代的設(shè)備。

一:生料的準(zhǔn)備
l 1.石灰石板式喂料機(jī)
l  布置位置 位于石灰石破碎車間內(nèi)
l  用 途 用于石灰石喂料
 
l 2.石灰石破碎機(jī)
l   用 途 用于破碎石灰石
l  布置位置 位于廠區(qū)石灰石破碎車間
l   破碎型式 單段錘式(PCF20.18)
 
l 3.石灰石混勻堆取料機(jī)
 

二:生料磨制

球磨機(jī)
 
 

立磨機(jī)
 
 

4. 輥式磨
5.窯尾袋收塵器
    規(guī)格型號(hào) 戶外型
   用 途 用于窯尾及原料磨廢氣生料粉的捕集
   布置位置 位于增濕塔與原料磨后面
6.窯尾袋收塵器排風(fēng)機(jī)
  用途 用于窯尾及原料磨系統(tǒng)廢氣處理
  布置位置 位于窯尾袋收塵后
  工作風(fēng)溫 正常: 80~150℃ 極限溫度:200℃
7.窯尾高溫風(fēng)機(jī)
  用途 用于抽引預(yù)熱器廢氣
  布置位置 位于預(yù)熱器后面、增濕塔后面
  工作風(fēng)溫 正常溫度:320~350℃;
  極限溫度:450℃;
  風(fēng)機(jī)葉片需采用優(yōu)質(zhì)耐磨材料制成,保證轉(zhuǎn)子葉片有較長(zhǎng)的壽命。
8.原料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)
  用途 用于原料磨系統(tǒng)通風(fēng)
  布置位置 位于原料磨組合式旋風(fēng)筒后
   工作風(fēng)溫 正常:90~100℃ 極限溫度(短時(shí)):250℃
  風(fēng)機(jī)葉片需采用優(yōu)質(zhì)耐磨材料制成,保證轉(zhuǎn)子葉片有較長(zhǎng)的壽命。

三:熟料燒制
分解爐
 
 

 預(yù)熱器          
把生料的預(yù)熱和部分分解由預(yù)熱器來完成,代替回轉(zhuǎn)窯部分功能,達(dá)到縮短回窯長(zhǎng)度,同時(shí)使窯內(nèi)以堆積狀態(tài)進(jìn)行氣料換熱過程,移到預(yù)熱器內(nèi)在懸浮狀態(tài)下進(jìn)行,使生料能夠同窯內(nèi)排出的熾熱氣體充分混合,增大了氣料接觸面積,傳熱速度快,熱交換效率高,達(dá)到提高窯系統(tǒng)生產(chǎn)效率、降低熟料燒成熱耗的目的。

 
 

9.入庫斗式提升機(jī)
  用 途 生料入庫(戶外型帶頭部檢修平臺(tái))
 10.入窯斗式提升機(jī)
  用 途 生料入預(yù)熱器(戶外型帶頭部檢修平臺(tái))
 11.回轉(zhuǎn)窯
 12. 篦式冷卻機(jī)
 13.篦冷機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)
  用途及位置 用于篦冷機(jī)廢氣供風(fēng),布置在篦冷機(jī)周圍
 14.窯頭電收塵器
  用 途 用于窯頭篦冷機(jī)余風(fēng)處理
  布置位置 位于冷卻機(jī)后面、窯頭電收塵排風(fēng)機(jī)前面
 15.窯頭電收塵排風(fēng)機(jī)
  用途 用于抽引冷卻機(jī)廢氣經(jīng)電收塵器凈化后排空
  布置位置 位于窯頭冷卻機(jī)和電收塵器后面
  工作風(fēng)溫 正常:200~250℃ 大(短時(shí)):400℃
  風(fēng)機(jī)葉片需采用優(yōu)質(zhì)耐磨材料制成,保證轉(zhuǎn)子葉片有較長(zhǎng)的壽命。
 16 熟料鏈斗輸送機(jī)

 四:水泥磨制
17水泥磨粉站
18選粉機(jī)
 
 
 
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