水泥熟料工艺论文（通用9篇）
水泥熟料工艺论文 篇1
一、引言
随着我国经济的飞速发展, PVC工业产业也得到快速的增长, 生产装置能力不断扩大, 装置规模日趋结构合理化, 工艺技术水平也不断提高。电石渣是电石法生产聚氯乙烯 (PVC) 过程中电石水解反应的副产物。将电石渣用于制水泥是大量处理电石渣的有效途径, 对新型干法电石渣制水泥熟料工艺的进行改造也是解决水泥生产应用的重要课题之一。
二、新型干法电石渣生产水泥熟料工艺特征及流程
电石渣与石灰石的物理特性、化学特性均有较大的差异, 这些差异势必对利用石渣作为钙质原料煅烧水泥熟料的工艺设计与传统的新型干法工艺有一定的差别, 在工程设计的各个环节要求具体如下:
1电石渣预处理系统
电石渣的预处理系统包括电石渣的初级脱水系统、机械脱水系统、滤饼输送系统、烘干及集尘系统、干粉储存等不同的阶段。电石渣对预处理过程中的要求如下:
1.1初级脱水系统
新型干法工艺产生的电石渣浆体同含量较低, 在初步的脱水工艺中, 一般采用自然沉降的方式进行处理, 然后进入机械脱水系统。经过自然沉降后, 电石渣浆体的固含量会上升, 水分含量增加, 不同工厂的电石渣其保水性不同, 经过浓缩后的电石渣浆体水分含量也不相同。
1.2机械脱水系统
电石渣机械脱水方式较多, 由于其具有良好的保水性, 目前一般采用板框压滤机对电石渣脱水, 当压滤系统控制较好时, 电石渣滤饼可以获得较低的水分, 而且水分比较稳定。对后续的输送及烘干过程均有利;当压滤系统控制较差时, 则电石渣的水分波动较大, 而且电石渣的水分较高, 对后续的输送及烘干过程均不利。
在电石渣的烘干过程中需要电石渣滤饼均匀喂料, 因此要求电石渣滤饼卸料稳定、水分稳定。板框压滤机的工作过程是间歇操作, 因此需要多台压滤机组合形成一个工作单元进行循环来满足电石渣滤饼的连续稳定下料。目前一般情况下选择5台压滤机作为一个操作单元, 需要较高的操作水平方可满足生产要求。
1.3电石渣滤饼输送系统
经过压滤后的电石渣需要输送进入烘干系统, 对于距离较短的情况可以采用链板式输送机输送。目前也出现了采用管道泵送电石渣, 其优点比较明显, 但其故障率较高, 使用效果不太理想。因此对电石渣滤饼的输送一般仍然采用皮带机输送, 在输送过程中, 需要对皮带的选择和输送角度进行慎重选择。一般情况下, 输送电石渣的皮带机倾斜角度越小越有利;对皮带机的选择与普通的皮带输
送机选择方式有所不同, 在选择的过程中将兼顾皮带机的输送能力和物料撒落等问题。
1.4电石渣烘干系统
随着生产工艺的不同, 对电石渣的烘干系统选择也不同:当电石渣的使用量较小, 其对石灰石的替代率在15%以下时, 将电石渣直接喂入生料磨就可以满足烘干要求。当电石渣利用的规模扩大, 则需要预先烘干电石渣, 目前采用的烘干装置主要有两种:回转式烘干机、锤式烘干破碎机。当使用回转式烘干机时, 电石渣烘干系统与水泥熟料烧成系统相互独立。当使用锤式烘干破碎机时, 一般与窑尾预分解系统相结合, 采用窑尾排出的高温烟气作为烘干的热源, 预热器的级数则根据烘干对烟气温度的要求进行调整, 一般设计为两级, 预分解系统与烘干系统使用同一套废气处理系统。
1.5电石渣集尘系统
电石渣经过烘干后的集尘系统一般采用两级收尘的方式, 一般首先采用旋风收尘器进行初步集尘, 然后采用袋收尘器或者电收尘器进行收尘, 达到大气污染粉尘排放指标, 同时尽可能地收集电石渣干粉。在集尘系统中, 初级旋风收尘系统变化较小, 但第二级收尘系统与电石渣的烘干方式有关, 当采用锤式烘干破碎机烘干时, 烟气中的水蒸气含量很高 (高达38%) , 普通的袋收尘器难以满足运行要求, 一般采用5电场的电收尘器收尘。
2生料制备系统
2.1生料制备系统工艺
电石渣的原始粒度较细, 满足生料对细度的要求, 但是在烘干的过程中, 颗粒之间发生聚结现象, 造成烘干后的电石渣粒度较粗, 不再满足生料对粒度的要求, 因此需要对电石渣再次进行粉碎。当采用烘干破碎机烘干电石渣时。解决烘干后的电石渣粒度较粗的问题可以从两方面去进行:第一, 可以将电石渣重新投人生料磨中完成粉磨, 同时完成与其它物料组分的初步混合;第二, 在烘干的过程中进行分选, 粗粉返回烘干破碎机循环, 细粉则作为产品收集, 与其它物料的混合则采用其它的混合方式。可知, 当电石渣的细度满足生料要求时, 电石渣不再需要粉磨, 可以直接参与生料配料。
2.2储存及计量系统
电石渣经过干燥后具有良好的流动性, 同时粒子之间的粘附力较强, 在储库内容易压实, 给稳定卸料带来了困难。当储库内的料位太高, 下层的电石渣被压实, 卸料比较困难, 而使用压缩空气时则一涌而出。不能稳定卸料;而储库内的料位太低时, 电石渣没有经过压实, 其流动性得不到控制, 卸料时一涌而出, 无法控制, 因此电石渣储存需要选择一个合适的储库, 保证电石渣卸料的稳定。电石渣在生料中的比例很大, 其准确计量对生料的质量稳定影响很大。在实际工程设计中必须选择计量能力大、精度高、扬尘小的计量装置, 另外物料卸料的不稳定给配料的准确计量造成很大的困难, 使生料质量波动大, 工况难以稳定, 熟料的质量也得不到保证。
2.3输送系统
电石渣干粉颗粒细小, 容重较低, 粉体的基本特性也与石灰石生料的有一定的差别。其输送方式和输送装置都需要根据电石渣的特性来设计, 不能套用传统的生料输送方式。电石渣粉体流动性良好, 采用传统的皮带输送装置不能满足输送量的要求, 而且扬尘太大, 电石渣较低的容重要求输送装置的规格较大。
3预热预分解工艺
采用湿式电石渣作为钙质原料煅烧水泥熟料时, 将电石渣烘干系统与预分解系统进行整合, 采用窑尾预热器的高温烟气作为烘干的热源。电石渣烘干系统和预分解系统共用一套废气处理系统, 为了满足高水分电石渣的烘干要求, 窑尾预热器排出的高温烟气的温度、气体量必须受到相应的控制, 需要根据电石渣的水分的变化, 灵活调节高温烟气的温度。当电石渣的水分较高时, 烘干烟气需要较高的温度和气体量, 反之亦然, 但都必须同时满足电石渣生料预热预分解的要求。
由于需要烘干水分较高的电石渣, 预热器出口的烟气温度较高。这样预热器的级数必然较少, 当电石渣的水分变化时, 对预热器的级数要求也会发生变化, 因此在预热器系统还需要采用分料的方式, 即多点喂料来实现对高温烟气温度的灵活控制。
当湿式电石渣采用烘干破碎机进行烘干时, 一般采用与窑尾预分解系统进行整合, 采用窑尾预热器排出的高温烟气作为烘干热源, 则必须将预分解系统与烘干系统一体化操作, 包括电石渣的喂料、生料喂料、燃料喂料、生料分料等。
4回转窑煅烧系统
从前期试验情况看, 当生料的细度满足要求时, 电石渣生料的易烧性良好。当入窑生料的温度在750℃以上时, 回转窑的规格不需节能降耗科学发展。要进行针对性设计, 按照常规的回转窑规格即可以满足熟料煅烧要求;当人窑生料的温度较低时则需要对回转窑的能力进行进一步的核算, 一般情况下可以采用适度放大回转窑的规格来满足熟料产量的要求。
5水泥制成系统
电石渣与石灰石分解后得到的Ca O的烧结性能不一样, 晶体结构也不一样, 利用电石渣制水泥熟料得到的主要矿物的晶体形态也不一样。利用电石渣生产的水泥熟料可以获得较高的强度, 同时易磨性良好, 因此水泥制成系统的单位能耗相对较低。
三、总结
在我国利用电石渣生产水泥熟料始于上世纪七十年代, 当时主要采用湿法长窑生产工艺, 随后利用电石渣生产水泥熟料的工艺多种多样。新型干法电石渣生产水泥熟料工艺是一个变废为宝的设计研究方向, 具有良好的经济效益、环境效益和社会效益, 是一个具有挑战的机遇, 也是我们今后紧抓机会努力工作的方向。
水泥熟料工艺论文 篇2
调研时间：2008年6月11日至2008年6月14日
调研企业：南通海安交通水泥厂、盐城东台磊达公司、淮安市水泥厂、盱眙盱兰建材有限公司、泗洪山城建材有限公司、宿迁新三水水泥公司
调研人员：颜景诚、霍永涛、刘春栋、张黎明
调研目的：走访客户、征求意见。全面了解水泥熟料市场状况，综合分析南北方下一步市场走向，为雨季销售和三线投产打下良好基础。上述走访用户为区域水泥代表企业，有的已正常开展业务，有的为下一步业务发展对象。此行加强了与上述企业的联系和沟通，并电话联系了周边企业，详细了解了当地水泥、熟料、煤炭现行价格及走势，现汇报如下：
一、上周在短短3天内，漂阳金峰、汉生、安徽巢湖、铜陵熟料价格由285元/吨—295元/吨上调至310元/吨—320元/吨，水泥价格32.5由285元/吨—295元/吨上调至300元/吨—310元/吨，42.5水泥由310元/吨—320元/吨上调至350元/吨—360元/吨。
二、北方熟料价格的超前提升首次影响南方熟料价格迅速上调，并有继续上调趋势。
三、由于熟料价格的不断提升，已有效带动水泥价格的强力上调。目前，以宿迁、淮安以南水泥价格已趋于合理，并均处于较好盈利状态，而枣庄、徐州、皖北、河南水泥价格仍较低，特别是32.5水泥企业，销售价在270元/吨以下，处于微利和亏损状态。
四、东台磊达水泥公司采购无烟煤5800大卡价格950元左右。
五、农忙近期结束后，如天气尚好，将会继续维持和提升水泥熟料价格高位运行。
六、当前销售工作重点：
1、加强市场调研，密切关注市场变化和动向分析。
2、密切关注天气变化。天气是影响当前和今后一段时间的重要因素，我们将随时调整用户发货和预售准备。
水泥熟料工艺论文 篇3
一、熟料的岩相分析技术论述
从上个世纪的五十年代起, 水泥的岩相分析已经成为了水泥熟料研究以及改进水泥生产工艺的主要和重要手段, 相关的研究专家以及学者也在岩相分析的研究和应用上取得了巨大的成就。比如在熟料光片的制备技术、熟料的性能以及控制方法、黄心熟料的处理等等。而对于水泥岩相检验的方法, 其基本的岩相分析方法有偏光分析、反光分析以及形貌学特征研究三种, 而每一种方法对于熟料分析和鉴定的对象也是不同的, 比如利用反光分析主要是对于矿物的形貌特征进行分析。
通过熟料的岩相分析, 我们可以进一步加强对于岩相的了解和分析, 进一步的指导水泥煅烧工艺。对于当前的熟料岩相分析在水泥生产制造过程中具有发挥着重要的作用, 其主要体现在以下几个方面。一是可以进一步的对于熟料的矿物组成进行鉴定, 比如煅烧的整个过程以及煅烧的化学组成等等;二是可以通过岩相分析对于每一个矿相的基本形态以及分布的整体情况进行了解, 从而根据基本的观察结果进一步的对于生产工艺和煅烧工艺存在的问题进行分析, 由此可以更好的指导工艺改进;三是根据岩相分析结果对于水泥的性能以及生产工艺进行系统化优化和管理, 特别是在熟料的活性控制以及煅烧的工艺损耗降低以及提高水泥质量等方面具有直接的促进作用。
二、熟料岩相分析下的水泥煅烧工艺弊端分析
通过对于水泥煅烧工艺流程分析以及熟料岩相的分析, 再加上多年的实践经验以及分析结果总结, 对于煅烧工艺中存在的煅烧弊端以及存在的熟料主要问题进行了进一步的分析和研究, 以下也将进行进一步的分析和阐述。
1. 欠烧熟料
欠烧熟料是熟料生产制造中常见的一种问题, 它主要是由于在煅烧过程中不能够有效的控制燃烧的温度导致的, 这种欠烧熟料的基本物料的典型特征就是物料没有完全烧结, 且其中的矿物都是相互连接在一起, 而通过岩相分析则可以清晰的探析出矿物的发育情况以及晶体的基本结构, 因此可以进一步依据监测结果进行改造。欠烧熟料的基本特征有很多, 比如粉尘较多、光泽不亮以及含有较多的游离氧化钙等等。针对于这种熟料还需要完善煅烧工艺来进行改进。
2. 急烧熟料
对于急烧熟料来说, 其主要是由煅烧过程中出现急烧的情况导致的, 这也是造成急烧熟料产生的重要原因。急烧熟料的一个典型特征就是存在黄心现象, 这些和热心强度不同也有着很大的关系, 燃烧不完全以及煅烧程度控制不好等等都会使得熟料内部结构发生明显的变化, 这种熟料结构将直接影响最终的水泥质量, 而要想对于此种熟料内部结构构造进行全面的了解, 必要的熟料的岩相分析就显得十分重要的。
3. 慢冷热料
水泥的锻造工艺中包含着很多的高压、高温过程, 而如果熟料在高温的条件下停留的时间过长或是高温过猛, 那么就是使得矿石发生分解, 那么这时候的矿石周边就会产生一定的圆粒状粉末物, 分布在矿石的周边, 形成一道花环状结构, 在加上慢冷的影响, 使得熟料发生变形, 形成不明的晶体进而影响水泥的整体生产。
三、进一步发挥熟料的岩相分析对水泥煅烧工艺的指导作用
1. 改进熟料的黄心料
在生产水泥的过程中, 在进行生产中之前需要进行必要的检测, 而如果在检测过程中发现出现大量的粉状熟料, 而且内部是黄心料, 那么我们就有必要对于所有的熟料进行岩相分析。通过岩相分析可以进一步分析其内部的岩石结构, 以及更好的找出产生煅烧问题的原因。对于水泥煅烧窑内部, 由于通风不畅, 燃烧不完全, 达不到适宜的温度, 在操作中就增加燃料以期提高温度, 这样反而使温度更低, 加剧还原。由于还原料的出现, 在配料中降低铁的含量, 铁的减少增加了煅烧难度。同时, 较粗的生料细度进一步降低了煅烧反应速度。为此:一是要从工艺角度解决还原气氛的存在, 调整三次风阀的开度, 增加进入窑内风量, 相应减少入分解炉内三次风的数量;二是在生料配料中适当增加氧化铁的含量, 同时降低液相粘度;三是要降低生料细度以此来进一步的提高反应速度。
2. 提高熟料强度
对于熟料来说, 熟料的强度是影响最终水泥生产质量的重要因素, 因此我们也应该发挥熟料的岩相分析在其中的作用。强度不够的熟料在进行岩相分析过程中, 矿物晶体形态不够清晰以及存在急烧现象是推断熟料强度是否达到的重要依据。综合实际情况, 这和只追求产量忽视煅烧温度以及存在急烧有着很大的联系。为此我们应该根据实际情况进行水泥制造产业的生产量的制定, 保持煅烧过程中的料、风、煤、窑速平衡, 同时在煅烧操作过程中, 避免急烧情况的发生。另外还要要求生料分区下料, 通过加强生料均化效果来提高生料的均匀性, 提高反应能力。
四、结束语
水泥的生产直接关系到各行各业的正常发展, 因此对于水泥生产的煅烧工艺进行改进和质量控制对于水泥生产起到了积极的促进作用, 而在水泥生产中利用岩相技术来对于熟料的显微构进行分析和研究, 对于指导煅烧工艺改造具有重要的意义。通过岩相分析, 可以帮助生产商更加全面准确的对于水泥熟料进行掌控和分析, 才能更好的为工作生产工艺改进提供依据, 提高水泥煅烧工艺的水平以及安全性。通过以上对于水泥熟料岩相结构的基本分析和论述, 我们对于几种常见的岩相分析出来的水泥熟料种类进行了论述, 在此基础上提出了相应的改进煅烧工艺的方法, 希望可以给当前的水泥锻造和生产提供可行的借鉴意义。
参考文献
[1]白军营.水泥石高温热特性及对再生水泥烧成的影响[D].大连理工大学, 2012.
水泥熟料工艺论文 篇4
作者：张武举1 … 出处：水泥商情网 更新时间：2014-3-28 10:04:50
★★★ 工程概述
1.1 项目名称
淮北矿业相山水泥有限责任公司5000t/d新型干法水泥熟料生产线。1.2 建设规模、范围
采用新型干法预分解生产工艺，建设一条带9000kW纯低温余热发电5000t/d新型干法水泥熟料生产线，年产熟料160万t；年发电量为5856×104kWh，年供电量为5388×104kWh。建设范围：自石灰石矿山开采、辅助原料及燃料进厂至水泥熟料出厂(包括煤粉制备及输送)以及与之相配套的生产、生活辅助设施；9000kW纯低温余热发电系统。
项目总投资由固定资产投资和铺底流动资金两部分构成，总投资为51664.53万元；项目总资金由固定资产投资和流动资金两部分构成，总资金为54264.53万元。1.3 项目建设基本状况、生产调试及正常运行
生产线在2011年1月23日开始桩基施工，用时4个月完成桩基10099m，土建主体和安装工程共历时10个月竣工。建设期横跨两个春节，于2012年3月29日点火试生产，4月6日投料，仅用一周时间，实现了回转窑的达产达标。随后针对调试中出现的设备电气问题进行停机消缺，实现正常生产。运行以来，回转窑的综合运转率90%以上并逐步提高，回转窑从初期5200t/d稳步提升，目前可以达到6040t/d。各专业的技术优化分析
本文提及的技术优化，主要是指在设计初期和工程建设中两个时段中不同专业的方案优化。起始是从总平面布置的优化和主机选型的优化，中期又从各专业优化促进总平面的优化，最终形成总体设计优化。2.1主机设备选型的优化
对熟料生产线而言，主要设备选型可靠性、合理性至关重要，特别是“两磨一烧”及篦冷机、主收尘器等。为确保生产系统质量的可靠及整体投资的合理控制，对全国主机设备制造厂家和部分水泥企业进行了现场考察，5000t/d熟料线配套主机选型有以下几个方面的特点:
（1）回转窑系统均是国产设备，成熟的企业有L公司、C公司、PF集团等。在窑型选择上区别不大，有φ4.8×72m或φ4.8×74m两种规格。
（2）生料磨机选型几乎都是立式磨，且多数企业选用进口立磨，如ATOX50、MPS5000B、LM56.4、UM50.4等。原国产立磨占有率不到15%，尚有部分厂家选用两台小型立磨组合，主要原因是国产设备的可靠性不是太高，考虑设备备件互换性及不同时停机而运行窑系统运转。近年来，国产大型立磨发展较快，可一窑一磨配置6000-7000t/d熟料线。
（3）煤磨的选型是众说纷纭，主要有风扫管磨和立磨两种。工艺技术上，改进后的立磨在煤粉水分及细度控制可实现自由调节，两种磨机投资大体相当，但风扫管磨机系统电耗高于立磨。
（4）收尘系统特别是主收尘器，国内95%的企业使用电收尘，部分企业做了优化，也只是增加电收尘的处理能力，极个别企业将电收尘改造成袋收尘，窑头、窑尾全部使用袋收尘的企业屈指可数。
（5）篦冷机的选型80%选择国产第三代或三代半控制流篦冷机；15%选用进口四代推杆式设备，如斯密斯、洪堡等第四代篦冷机；而国产第四代篦冷机占有率不到5%。大多数使用国产第四代篦冷机的企业存在共同的问题就是当回转窑超产时冷却能力不足以及液压系统易出现问题。而进口篦冷机投资成本较高。
（6）同类型的生产线其他主机选型大同小异，如五台主要风机、石灰石破碎机、堆取料机等，国产设备已经趋于成熟，差异性不大。
针对考察情况，综合考虑设备的可靠性、性价比后，确定了主机选型。
水泥行业使用的立磨中多以国外进口，国内立磨起以莱歇平盘锥辊磨型为多，海螺与日本川崎技术合作制造CK立磨。与国外立磨相比，由于受加工设备精度及技术条件的制约，除立磨共性外，有惯性动载大（振动大）、耐磨衬板寿命短、液压系统漏油、噪音大等缺点，但比国外立磨价格低约1200万（以ATOX50为例），同时应该看到国产立磨也在不断完善和进步。
经过以上条件对比，综合对设备性能、价格、服务、工艺条件等多方面分析，以及对生料主机设备的驾驭能力，最终选择国产立磨。立磨减速机是关键的组成部分，国产减速机以重齿和南高齿为主，但由于在锥-形星齿加工、材料工艺、设备装配等与国外立式减速机仍存在技术性能差距，国产减速机的返修率较高。考虑立磨设备的使用性能和稳定性，选用国外进口、国内组装的弗兰德减速机较好，能降低故障率，保障立磨稳定运行。
近几年来，随着粉磨机械研发技术的大幅提升，立磨的技术优势也日益凸显。如煤立磨具有：生产投资费用低、生产效率高，节能环保、物料烘干能力强、操作简便、维修方便等优点。我们考察了国内较好的煤立磨制造厂家及部分应用的水泥企业，并根据实际煤质情况，原煤供应地点相对固定，最后决定选择立磨制备煤粉。
篦冷机是烧成系统重要的主机设备,担负着对高温熟料进行冷却、输送、破碎等多重作用。运行可靠是保证整个熟料生产系统高效运转的一个非常重要因素。目前国内在5000t/d生产线上第三代和第四代篦冷机都有应用，但第三代篦冷机存在着篦板使用周期短、维修费用高，篦板长期运动导致间隙增大漏料，活动框架易变型、供风系统易短路、传动易跑偏等弊端，影响设备的正常运行。国内第四代篦冷机以推杆式第四代篦冷机使用相对可靠，它具有推料棒推动物料输送、耐磨件磨损少、维修费用较低，维修简单、热效率高、风室空气动力平衡、模块化设计等优点。通过比较，第四代篦冷机在技术先进性及使用成本上都比第三代要好，故选择国产第四代篦冷机在我公司5000t/d熟料生产线使用。设备中标后，我们将篦冷机的用风总量从厂家设计的453000m3/h提高到547000m3 /h，装机负荷从1800kw提高到2000kw，冷却面积从118.6m2 提高到128.97 m2，以确保冷却过程中的换热效果。
国家产业政策对环保要求越来越高，水泥行业最主要的污染源是粉尘。本着环保达到国家要求、排放浓度越低越好的负责任态度，在建设设计阶段就生产线环保问题多次考察、论证，详细比照袋收尘器与电收尘器的优缺点及兄弟企业的使用情况。袋收尘器效率能长期稳定在99%以上，排放浓度小于30mg/Nm³，袋收尘器依靠过滤方式捕集粉尘，烟气湿度、粉尘浓度、粉尘颗粒性质、粉尘比电阻等因素对其收尘效率及性能影响很小。也不会因煤燃烧不完全等因素需要像电收尘那样对空排放，具有安全性好、无事故排放等特点。
回转窑的生产相对成熟，国内只要是大型生产磨机和回转窑的厂家都具备这个能力，比较容易确定。在选择了“两磨一烧”和主收尘器之后，其他设备选型相对容易很多，定位在国内知名企业即可。
2.2 总平面布置的优化分析
该项目总共占地面积只有150亩，据我们了解，也是全国单线5000t/d占地较小的生产线。为此，总平面布置的紧凑性与合理性必须统筹考虑。
（1）工艺流程简洁，布置紧凑合理。尽可能简化工艺环节和减少物料的折返运输，整条生产线主机设备成倒“L”型排开，节省了投资和运行费用。
（2）合理规划运输路径，保证人流安全、物流顺畅。为保证物流的畅通，修建两条平行主道路，并形成循环；为畅通员工巡检，横向有三个辅助道路穿插，做到了各行其道。
（3）合理确定厂区各个台段的标高，并利用高差减少复方和土建基础工程量。依据山势，把全厂的基本标高确定为35.3、38.0、43.0、46.0四个主平面，节省了大量土方和部分设备基础深度，做到顺势而为，节省大量投资。
（4）合理设计皮带输送廊角度和输送路径，满足要求，以最优路径和较大角度进行设计。根据物料休止角不同，各皮带角度设计也不尽相同，在设计时以较大角度设计，该项目爬坡皮带角度在13-16°，保证物料正常运输的情况下，压缩了皮带机长度。
（5）合理进行电缆、水管、气管的综合规划。针对总降设备位置，增加部分穿越路径，桥架或地沟，缩短电缆铺设距离。2.3 建筑与结构方案的优化分析
建筑方案中的平面布置、进深与开间的确定、立面形式的寻则、基础类型的选用、结构形式选择等都存在着技术经济分析问题。在满足同样功能的条件下，技术经济合理的设计，可以降低工程造价的10%左右。为此可以从以下几个方面进行优化：
（1）确定合理的地下基础、上部结构和围护形式。水泥企业中既有载荷大、结构高耸的窑尾预热器及各类料库，也存在体积大、载荷大、结构矮小的窑墩等。设计时通过实际地质条件和软件择优处理，在确保工程安全质量的前提下，可以节省大量土建投资。本项目就近山体而建，桩基深度明显降低，部分原设计桩基改为基础扩大，最终全部桩身总长不足11000m，与一般的项目相比缩短20000m以上，节省投资2000多万元。
（2）确定合理的风管、廊道等制成结构形式。特别是热风管道的支撑形式，除考虑常规载荷外，还要考虑膨胀因素。
（3）确定合理的皮带廊的结构形式。皮带廊道是水泥企业中最常见的建筑物，根据结构形式不同，可设计成桁架、网架和轻钢。以B1200皮带廊为例，优化后的单位重量可以从原来的700Kg/m减少到450Kg/m，以皮带1.5Km计，可节约资金300万元。
（4）确定合理的特殊建筑物、烟囱、钢仓和转运楼等结构形式。一般设计院现在都会将烟囱和预热器框架捆绑一体，但转运楼可以通过工艺布置的优化实现数量的降低，同时，入库与入窑提升机也可以捆绑在一个大框架之内。这些措施都是在确保安全生产的前提下实现现投资优化。
2.4 工艺方案的优化分析
（1）取消增湿塔，用管道增湿替代。现在的水泥企业在建设熟料线时都会一并考虑余热发电配套工程，余热发电系统故障率比较低，运行可靠，同步率较高，增湿塔使用率几乎为零。为此可以把增湿塔予以省略，在试生产初期使用管道增湿。综合考虑设备、土建及安装，可以节约350万的投资，并减少无谓的工作量。生产实践验证了此方案完全可行，满足工艺要求。
（2）网架设计调整，督促设计人员在满足结构安全要求的前提下对原设计进行深度优化。例如50m宽度长堆由原来的单排支座改为双排支座，跨度间隔由3.75m调整为4.25m，起步杆件由直径65mm调整为60mm等。在结构受力方面有所加强的同时，由原来的总重约1432.46t降低到996.87t，网架重量降低了30%，节省投资400多万元。
（3）土建施工中基础施工方法改进。因本工程所处地理位置，地下浅水层只有-5.2m，同时距离山体较近，地下碎岩石很多，为防止进水塌方和确保桩基入岩深度，使用机械冲孔灌注桩施工方法，入岩深度1.5m—2.0m，建设期间有效避免了人工施工的安全不确定性，确保安全的同时，保证了有效的施工进度。2.5 环保措施优化分析
（1）在收尘设备的选型上突破以往惯例，窑头、窑尾均采用了袋式收尘器替代电收尘器，虽增加了一些投资，但在环保方面，袋收尘更能保证环保要求，检测烟囱出口含尘浓度≤30mg/Nm3。
（2）实施烟气脱硝，进一步落实环保政策。水泥厂废气污染的治理也至关重要，实施“烟气脱硝”工程，降低NOx排放量，通过运行，排放指标达到NOx≤350 mg/Nm3。
（3）生产前期，北方气候干燥，石灰石含土量和含水量都比较小，石灰石破碎机均化堆场二次扬尘非常严重。通过几次小的技改，加强收尘点的密封，增加雾化喷水降低扬尘，修改收尘器反吹时间等，大大降低了二次扬尘，创造良好的工作环境。3 项目管理的优化分析
一个项目是否能够实现工期、质量、投资、安全的有效结合，达到预期目标，与项目管理者的素养、智慧和责任心密不可分。掌握科学的管理知识，发挥灵活的协调能力，预控合理的资金投入，驾驭全局的安全保障，组织有限的物资及人力资源，无处不体现着管理的重要性，如何实现项目管理的优化是每个项目经理必须考虑的问题。3.1 项目管理组织结构的优化
在项目管理中，成立专门的项目管理组织机构是十分必要的，但是机构的有效组成及其组织结构的合理性是需要考究的问题。在国内各个项目管理很难实现像国外项目管理那样独立，特别是国有企业，这是一个难以回避的问题，但同时也会带来很多国外项目管理难以实现的优势。针对水泥企业，项目管理组织结构应着重考虑行业的专业技术划分和综合管理协调。
为此，公司成立了以董事长、总经理为组长的项目领导小组，负责全局资源调配，做好全力支持。同时成立项目部，指定专人负责行政事务，也就是项目经理，下设土建、工艺、设备、电器、综合五个小组，每个小组3人，确定一名组长。这样以来可以有效保证各个专业技术上能够得到尽可能优化的人力、技术、经验。项目经理负责统筹协调，促使组织结构上的相对完善。同时针对个别存在争议的技术问题或协调问题，由公司领导牵头，组织全公司相关人员进行研讨，确定最终方案，保证决策的科学合理性，做到组织循环的闭合，实现机构和结构上的优化。
3.2 抓住工程建设关键路径，确保质量，优化工期
（1）根据水泥项目建设的常规工期，绘制工程建设关键节点树状图。从整体项目工期上把握关键因素，让项目管理人员始终紧盯工期节点，有针对性的开展工作。特别是设备安装周期长、精度高的土建基础和建设周期长的混凝土建筑是整个工期控制的重点。如窑墩、立磨基础、预热器基础、生料库和熟料库等。
（2）在土建施工中期要根据具体进度和各方面因素（天气、到货情况、人员分布等），适时调整工期关键路径，及时修正项目工期的制约因素。
（3）在设备安装时期，对安装精度高的大型设备，如立磨、回转窑等。安排项目部人员和设备厂家技术人员与安装人员同步作业，对安装中出现的问题及时解决，严控安装质量，督促进度。
3.3 分区域控制，推行专人负责制，提高安全管理水平
（1）建设期间，为保证施工安全，按照施工项目结构、进展阶段进行项目分解，确定安全目标，做到分区域管理。对石灰石破碎、圆堆、配料长堆、生料、烧成、电站等土建、安装各项工作实行分区域专人负责制，共划分了9个区域，分别有9个人负责。确定各子项工程的施工之间的衔接、穿插、平行搭接、协作配合等关系，将项目部的区域负责人的安全责任予以明确，统一协调，及时纠正不安全行为，确保安全。
（2）坚持每天召开现场工作协调会，协调所需的劳动力、机械、材料等资源用量及时到位，物流、人员组织顺畅才有可能保证安全。同时项目部及其他施工单位配置专职安监人员，加强日常安全检查，每天不定时巡查，每周一组织监理人员、施工单位针对场地内人和物的不安全因素进行专项检查。
（3）为确保工程质量，严格审核施工方案，加强对施工过程的质量监管。项目部设置1个资料档案室，收集各种原始资料，分类、分册归档整理，以便于查询及资料保管；对施工采购的原材料购（配）件、半成品等，建立完善的验收及送检制度，杜绝不合格材料进入现场，更不允许不合格材料用于施工；凡在施工操作中违反操作规程的单位，达不到质量要求及标准的部位，必须立即停工整改，直至符合施工规范要求，对不能及时按照要求进行整改的，严肃处罚。做好工程收尾与生产调试准备
工程一旦进入收尾阶段，管理者一定要理清思路，把握重点，避免出现安全事故或质量事故，同时还得为生产调试做好相应的准备。
（1）在工程收尾阶段，相应各车间人员开始进入各自岗位，熟悉现场环境和设备。毕竟工程建设的目的是为了安全生产，而人是首要因素。
（2）做好封闭验收工作。各车间安排专人对袋收尘、各废气管道、旋风筒、预热器、预热器下料管和输送斜槽等内部进行检查，防止焊缝漏焊、有异物损坏设备及影响通风下料。
（3）各车间安排专人对各阀门进行开关限位进行检查和处理，确保各阀门开关正常。
（4）安排专人对每台设备润滑和循环水情况进行检查，确保润滑和冷却良好。
（5）组织人员对安装好具备条件的设备进行单机试车，甚至是对部分重点设备延长试车时间，以便及时发现问题进行解决。
（6）合理协调水路和道路施工。水路和道路施工土方量很大，与设备安装存在交叉，项目部协调在不同时间段确定施工主线，进行各施工单位的协调和调度。
（7）在设备安装后期，土建单位大部分人员已经撤离，针对部分设计漏项等零星工程，及时引入具备相应能力的小型队伍，进行收尾工作。
除此之外，针对生产前期许多需要细化的工作也要同步进行，不能盲目乐观于工程外在形象，也不能夸大期间工作难度，使车间单位有信心完成各项工作。5 效果验证
该5000t/d熟料生产线建设，按照项目管理安排，提前一个月，于2012年3月29日顺利点火。通过公司上下的共同努力，4月12日实现达产达标，6月4日余热发电一次并网成功，整个项目转入正常生产。经过连续数月的运转，为公司创造了可观的经济效益，也树立了良好的企业形象。各主机设备运行指标如下：
HRM4800A原料立式磨，设计粉磨能力420t/h，现细度控制R0.08筛余16±2%，R0.2筛余≦2%，实际台产稳定在460t/h以上，磨机振动值小于2.0mm/s。磨机运转正常。
MPS2417煤立磨，设计台产40t/h，我公司成品细度控制R0.08筛余≦6%，水分1.5%合格率达到95%以上，磨机振动值小于3mm/s，台时产量稳定在48—50t/h。
Φ4.8x74m回转窑，窑头、窑尾均采用鱼鳞片柔性密封，现窑产量稳定在6000t/d左右，最大日产量达到6262t/d，熟料三天抗压强度在30-32MPa之间（原煤质量波动大，低位发热量在18003-20934Kj/kg之间），原煤实物煤耗在155-163Kg/t熟料，标准煤耗106 Kg/t熟料。吨熟料电耗55Kwh/t（不含余热电站自用电、熟料散装用电），其他各项指标良好。
国产第四代RTLF-5000型液压传动推杆式篦冷机，篦床冷却面积128.97M2，冷却风量54.7万m3/h，其在窑产量达到6000t/d时，冷却效果符合工艺要求，熟料冷却良好。
在生产过程中，窑头窑尾烟囱看不到粉尘排放，检测结果＜20mg/m3。
从以上主机设备实际运行情况看，本项目设备选型达到了预期效果，节省了投资，实现了正常生产。自生产以来主要运行指标统计见图一：
综合来看，无论是工程工期、投资、质量、安全，还是生产后个各项技术经济指标，该项目创造了国内同规模水泥熟料生产线建设和运行的较好水平。
参考文献
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水泥熟料工艺论文 篇5
山西五色石有限公司是龙门科技集团下属控股公司, 位于山西河津市龙门村, 北依吕梁, 西临黄河, 东与亚洲最大的铝基地——山西铝厂为邻, 南通侯禹高速公路, 当地矿产资源丰富, 交通十分便利。山西五色石有限公司为了适应水泥工业结构调整, 加大节能减排力度, 实现节能降耗和资源综合利用, 2010年在淘汰原有两条立窑水泥熟料生产线的基础上, 购置破碎机1台、生料磨1台、煤磨1台、预热器分解系统1套、Φ 4.0 m×60 m回转窑1台、熟料装车机2套等, 建成1条2 500 t/d新型干法水泥熟料生产线, 年生产熟料77.5万t;配套建设4.5 MW纯余热发电机组、5 000 kVA主变1台及其他设施。改建的熟料生产线利用原有两条立窑水泥熟料生产线场地, 保留了水泥制成系统。2011年, 2 500 t/d新型干法水泥熟料生产线建成投产后, 原有水泥粉磨系统远远不能满足该生产线的要求, 为了实现可持续发展, 该公司对企业现状进行了分析, 重新进行了规划, 决定将原有的水泥粉磨生产线拆除, 利用其场地及部分设施改建1条年产100万t的水泥粉磨生产线。本文就该工程的工艺设计及其技术特点进行分析。
1 设计原则与工艺方案
1.1 设计原则
结合山西五色石有限公司的实际, 该项目设计将依托原料优势, 充分利用现有设施及人力资源;设备选型采用国内成熟可靠的先进工艺, 坚持清洁环保和安全生产的原则, 力争使技术方案、项目投资、建设工期最经济合理。
1.2 工艺方案
该公司2 500 t/d水泥熟料生产线配套水泥粉磨系统的设计范围为:自熟料库底出料至水泥包装出厂整条生产线。根据现场条件及业主要求, 通过现场勘察及与业主的多次研究探讨, 确定该工程的总体工艺方案为:
(1) 山西五色石有限公司2 500 t/d水泥熟料生产线配套水泥粉磨系统, 利用本公司水泥熟料, 外掺当地矿渣、粉煤灰等工业废渣, 生产P·O 42.5水泥和P·C 32.5水泥。
(2) 湿矿渣采用长方形堆棚储存, 由于矿渣水分>15%, 不能满足进磨的水分要求, 本设计采用Φ 3.6 m×8 m三筒烘干机烘干矿渣。
(3) 粉煤灰库采用1座Φ 10 m×25 m库, 有效储量1 000 t, 储期2 d。
(4) 水泥配料。新建3座Φ 8 m×22 m混合材圆库, 1座Φ 4 m×8 m脱硫石膏钢仓, 水泥熟料利用现有2 500 t/d水泥熟料生产线的2座Φ 20 m×36 m圆库。
(5) 水泥粉磨采用先进的球磨机+辊压机联合粉磨生产工艺。
(6) 包装及成品库。包装车间设有2台八嘴回转式包装机, 4台自动装车机。
(7) 水泥储存及散装。水泥储存采用6座Φ 15 m×36 m连续均化库, 有效储量为30 000 t。每个库库侧设有散装机。
2 主机设备及技术参数
该生产线配套水泥粉磨工艺系统主机设备及技术参数见表1。
3 工艺特点分析
3.1 水泥粉磨
在水泥生产过程中, 水泥粉磨是能耗最高的环节。因此, 在选择水泥粉磨系统时, 原则上应选用粉磨效率高、系统能耗低的粉磨设备, 以利于今后企业的经济效益。
2 500 t/d水泥熟料相配套的水泥粉磨系统, 由于要求单机台时产量较高, 磨机的规格尺寸会做得很大, 这就给机械加工制造、设备运输带来了很大的困难, 与之相配套的减速机国内也无法加工制造。在本设计中, 不考虑单台管磨系统, 而采用目前国内的主流方案:辊压机+单台管磨机闭路粉磨系统。
水泥粉磨采用1台Φ 4.2 m×13 m磨与辊压机、V型选粉机及LAX4000高效双分离选粉机组成的联合粉磨系统, 系统台时产量为180～200 t/h。来自配料库的混合料由胶带输送机、提升机进入中间仓, 出仓物料经CLF170-100辊压机挤压后, 再经提升机进入VX8820型选粉机分级, 出V型选粉机的粗料返回辊压机继续挤压, 而出V型选粉机的细料与出磨水泥再经1台LAX4000高效双分离选粉机分选, 粗粉回到磨机内继续研磨, 水泥成品由气箱脉冲袋收尘器收集后, 由输送设备送至水泥库内储存。辊压机、皮带机落料点及中间仓的废气作为V型选粉机用的二次风。出磨废气由1台气箱脉冲袋收尘器净化处理后, 经风机排入大气。
相对于一般的管磨圈流系统, 该工程所采用的联合粉磨系统产量高、电耗低、水泥产品颗粒级配合理。还具有工艺流程简单, 避免发生物料颗粒凝聚、粘仓等优点, 同时改变产品细度较方便, 有利于生产高细度的水泥。采用这种粉磨工艺可节约电能20%以上, 提高球磨机产量1倍以上, 可大大降低水泥粉磨成本。
3.2 矿渣烘干工艺
该生产线粉磨系统所用混合材为矿渣, 矿渣水分大且掺入比例大, 需要配置能力大的烘干机, 因而烘干机选择尤为重要。经综合分析单筒和三筒烘干机的性能特点, 最后选用了Φ 3.6 m×8 m转筒卧式三筒烘干机。
回转式三筒烘干机是在单筒回转式烘干机基础上改进的高效节能产品。它对原单筒烘干机的内部结构进行了改进, 增加了入机前湿料的预烘干并延长了湿料在机内的烘干时间, 加之密封、保湿以及合理的配套措施, 使三筒式烘干机与原单筒式烘干机相比, 具有结构紧凑、构造简单、布局合理、热效率高、物料烘干效果好、土建投资低等优点, 一次性投资仅为相同产量单筒烘干机的1/2。
该工程烘干系统的生产工艺为:堆棚的湿矿渣由装载机喂至卸车坑, 经胶带输送机送入三筒烘干机烘干, 烘干后经胶带输送机、斗式提升机送至矿渣库储存。烘干机热源来自沸腾炉, 烘干机排出的废气由袋式收尘器处理后, 收集的粉尘随输送设备进矿渣库, 洁净空气排入大气。
4 结语
山西五色石有限公司2 500 t/d水泥熟料生产线配套水泥粉磨系统目前正在建设中, 计划2012年底建成投产。相信通过设计人员的精心设计和企业的科学管理, 投产后的各项生产指标一定能达到或超过设计指标。
摘要：以山西五色石有限公司2 500 t/d水泥熟料生产线配套水泥粉磨系统工艺设计方案为例, 介绍了主机设备及技术参数, 着重介绍了水泥粉磨、矿渣烘干工艺特点。
水泥熟料工艺论文 篇6
1 流化床窑的系统构成
1.1 工艺流程
流化床水泥窑系统的工艺流程见图1。
1.2 主要组成
流化床窑系统的设备见表1。主要组成如下:
(1) 悬浮预热分解系统 (SC)
由五级预热器和分解炉组成 (示意图为4级预热器) , 生料在悬浮预热分解系统中被预热和预分解。
(2) 流化床水泥窑 (FCK)
生料在1300℃高温下完成造粒、烧结成熟料, 熟料平均粒径为1~3mm, 造粒过程中不需要额外提供粒种。
(3) 冷却系统
冷却系统由流化床淬冷器 (FBQ) 和移动床冷却器 (PBC) 组成。在淬冷器中, 熟料由1300℃迅速冷却至1000℃, 以保证得到优质熟料。在移动床冷却器中, 熟料被冷却至约110℃, 可有效回收熟料的余热。
2 实际生产数据
2.1 原料、燃料
煅烧水泥熟料的原材料有石灰石、粘土、砂岩、铁粉、铝矾土, 成分分析如表2所示。五组分按照配比要求生产出合格的生料。所用燃料煤的工业分析如表3所示, 烧成的熟料化学成分分析如表4。
2.2 熟料的岩相分析及性能测试
流化床水泥窑烧成的熟料颗粒均匀, 粒度为1~3mm左右。对烧制的熟料进行化学成分分析如表4, 进行岩相分析如图2, 进行X射线衍射分析如图3, 物理性能测试结果如表5所示。
根据表4的成分分析可知, 该熟料硅率高, 铝率高, 饱和系数低, 液相量少粘度大, 易烧性变差, 但是1~4号熟料样品f Ca O含量不高, 证明流化床水泥窑可以适用于易烧性差的生料。这是由于在流态化煅烧工艺中, 物料从1000℃以下的预热带迅速进入到1300℃以上的煅烧带, 生料分解产生的高活性的Ca O、Si O2等氧化物, 在活性降低以前, 已进行固相反应。因此, 反应比较完全。
由图2 (a) 、 (b) 可知, 熟料颗粒有环带结构, 熟料颗粒中心由形成温度低的B矿与中间相构成, 外围交叉出现A矿、B矿环状结构。由于烧成过程中煤粉不同时刻的混入, 形成A、B矿不同含量的环状结构。由图2 (c) 可看出, A矿尺寸略小, 大小分布均匀, 包裹有C2S, 含量较高;B矿发育良好, 双晶纹明显, 大小合适;f Ca O较少。由图2 (d) 可看出, 中间相含量低, 铝相较为明显。综合以上特征, 熟料硅率高, 表现为高温急烧, 在高温段停留时间短, 烧成时间不足, 冷却良好。对于此种硅率、铝率高的配方, 在回转窑中高温烧成也未必保证熟料中f Ca O含量低, 但是图中流化水泥窑烧成的熟料基本上看不到f Ca O。
从图3看出, 该熟料的主要峰与化学式为C54S16MA的A矿匹配得特别好, 证明此种C3S结晶状态好, 并且图谱中C4AF的特征峰较弱, 而C3A的特征峰特别明显。这与熟料的硅率、铝率高是相对应的。
表5中流化床窑熟料强度与预分解窑熟料相比, 早期强度高是急速煅烧中, 生料反应生成较多的铝酸盐矿物, 后期强度高可能是因为C3S的含量较高, 这一特征可从岩相图片中看出。流化床窑熟料综合样的强度也不比其他熟料差, 性能优良。
3 物料平衡与热量平衡
流化床水泥窑烧成系统的物料平衡和热量平衡分别如表6、7所示。一般来说, 2500t/d新型干法回转窑C1出口温度310~370℃, 热耗占21%~23%;5000t/d新型干法回转窑C1出口温度290~340℃, 热耗大约占18%~21%。四川某厂一级筒出口温度高达310℃, 废气带走热716k J/kg.cl, 占19.8%, 而该流化床水泥窑C1出口废气带走热为276k J/kg.cl, 仅占11.4%, 热耗较低。当产量增加时, 流化床窑单位熟料的燃料燃烧热耗、C1出口热耗及单位熟料表面散热将进一步降低, 能源利用效率会更高。另外, 2500t/d或5000t/d的新型干法回转窑余风热耗大约为10%~18%, 而流化床水泥窑没有余风。
流化床水泥窑流动床淬冷器和移动床冷却器的组合, 保证了熟料冷却过程中很高的热回收率, 这样冷却空气量降低至流化床水泥窑中燃料燃烧所需的空气量;而在传统的篦式冷却机中, 由于热回收率低, 需要大量的过剩空气, 所以流化床水泥窑熟料带走的热耗和CO2排放要相应地降低。如表7所示, 流化床水泥窑出冷却机熟料温度低, 熟料带走热耗仅占2.72%, 而一般回转窑的熟料带走显热占3%~4%。
3 流化床水泥窑的特点
流化床水泥窑的核心技术是大颗粒流态化水泥熟料煅烧工艺[3,4,5,6], 用流化床反应器来代替传统水泥生产中的回转窑和立窑煅烧设备, 从而达到降低能耗、提高质量和减小污染的目的, 具体表现为如下所述:
(1) CO2排放量降低10%~25%, NOx排放量减少40%以上。
流化床水泥窑系统为1300~1400℃的无焰燃烧, 而回转窑系统为1800~2000℃的火焰燃烧。表面散热低、冷却机无余风排出。热耗降低, 燃烧形成的CO2相应减少。烧成温度低, 流化床水泥窑系统的NOx排放量显著减少, 约为200~240ppm, 比现有预分解窑系统减少约40%。
(2) 能源利用率高, 热耗下降10%~25%
目前, 2500t/d新型干法回转窑的熟料热耗为3000~3700 k J/kg.cl, 5000t/d新型干法回转窑为2800~3300 k J/kg.cl, 而流化床水泥窑单位熟料的燃料热耗为2289.6k J/kg.cl, 熟料能耗最低。如表7所示, 流化床水泥窑的烧成效率为70.39%, 一般来说, 2500t/d新型干法回转窑烧成效率为40%~50%, 5000t/d新型干法回转窑为48%~55%, 因而流化床窑能源利用效率更高。
用流化床水泥窑烧成的熟料粒度小而均匀, 约2mm左右, 这样在流化床淬冷器和移动床冷却器中的热交换很好, 热效率可达80%以上, 比现在的篦式冷却机提高了10%以上。另外, 与回转窑系统相比, 散热表面积及表面温度也减小, 如表8所示, 表面散热耗比仅占6.38%, 与表中所列厂家表面散热能耗相比最低, 这两种因素使热耗下降10%~25%。
(3) 煤种的选择有很大的灵活性。
回转窑由于其热交换靠热辐射, 要求火焰温度达1800~2000℃, 然而由于流化床的传热是接触传热, 流化床的温度达到1400℃时对于烧成反应的发生来说已经足够。另外, 回转窑不宜采用低热值的劣质煤和高碳低挥发分煤, 这类煤会降低火焰温度或者延迟燃烧, 但在流化床水泥窑系统中, 流化床的良好燃烧和传热性决定了它不但可以使用优质煤, 更可以使用劣质煤, 劣质煤也能保持良好的燃烧状况, 因此煤种的选择余地很大。
(4) 生产各种水泥的转换性好。
利用流化床的燃烧特点, 造粒和烧结温度能被精确控制, 因此转换生产各种水泥比较容易, 而且系统的优良特性保证生产出的特种水泥质量好, 成本低。
(5) 建设成本、运转成本和维护成本低。
与回转窑比, 流化床水泥窑系统的设备占用土地面积减少70%, 建厂投资减少10%~30%。由于没有像回转窑和篦式冷却机那样的活动部件, 流化床水泥窑系统的机械设备和耐火材料的使用寿命增长, 在热耗降低的同时, 运转和维修成本也下降。
4 结论
(1) 与NSP回转窑方式相比, 流化床方式的烧成技术可以减少燃料百分之十几, 降低NOx和CO2的排放量, 并能使用低品位煤, 还可以烧成多品种水泥。
(2) 将已预热及烧成的水泥原料粉造粒成1~2毫米的熟料颗粒来完成硅酸盐熟料的煅烧反应是流化床窑区别于新型干法回转窑的关键, 也就是说流化床水泥熟料煅烧技术虽然在预热和分解上采用了新型干法的生产技术, 但是在烧成上发生了质的变化。
摘要：根据山东绿源1000t/d流化床实际生产数据, 对烧成热耗、熟料质量进行初步分析。流化床水泥熟料烧成工艺, 比预分解窑生产工艺在烧成热耗、NOx、CO2、煤种适应性等方面, 都有巨大的优势。在环境问题日益严峻、能源日趋紧张的当今, 水泥熟料流化床烧成工艺的工业化应用有十分重大的意义。
关键词：流化床,水泥窑,热工性能
参考文献
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工业废渣生产环保水泥熟料 篇7
多年来, 乌兰察布中联水泥有限公司 (以下简称我公司) 一直坚持走“节能、环保、清洁生产”的新型工业化道路, 全力打造绿色环保水泥企业。曾用粉煤灰、炉灰渣、硫酸渣、矿渣、脱硫石膏、电石渣等工业废渣做为水泥生产的原料, 实现了社会效益和经济效益的双嬴.
我公司进一步拓展思路, 积极组织科研部门进行技术攻关, 经考察、分析和论证, 最后确定用磁铁尾矿、铜渣、粉煤灰等工业废渣配料, 在2#窑上组织工业试生产, 通过不断优化配料方案和工艺操作手段, 现已在三条生产线上正常使用。
1 废渣的特性
1.1 磁铁尾矿的特性评述
磁铁尾矿是商都县世通公司的磁铁矿原矿石破碎以后经两次磁选后余下的尾矿废料。原矿磁选后约60—70%做为尾矿废石料、其矿源丰富, 现该矿区磁铁尾矿储量约50万吨左右。从其化学成分来看:质量较为稳定、可兼做铝、铁质校正原料使用;从矿石的解理结构来看:分层、质软、结构力弱, 理论上[1]活性好、分解点、熔点低, 易烧性相对要好。化学成分见表1。
(%)
1.2 铜渣的特性评述
铜渣为内蒙古赛汗有色金属公司冶炼铜时排出的工业废渣。出炉后经水淬急冷, 为深黑色颗粒, 粒度细小均齐, 粒径多为2--5㎜, 其物理吸附水分为1.0%, 松散容重为1520g/L。
铜渣中的铁元素主要以Fe2+的形式存在, 同时还含有部分Cu O及微量组分.主要化学成分见表2.
1.3 粉煤灰的特性评述
粉煤灰为公司余热电厂干排灰, 其矿物主要有玻璃相、石英、莫来石等。一般0.08㎜细度5.0%以下, 烧失量平均在7.5%, 松散容重为600g/L。化学成分见表3.
2 配料方案的设计
2.1 配料组分
设计用石灰石、磁铁尾矿、粉煤灰、硅砂、铜渣五组分单独配料, 取代原混合料 (石灰石与黏土预配料) 、粉煤灰、硅砂、铁粉的传统配料方式.
2.2 熟料率值设定
考虑到本试验方案中采用大量的尾矿、废渣配料, 熟料烧成的共熔温度降低, 同时由于大量微量元素的引入、在水泥熟料的矿物形成过程中起到一种“晶种”的作用, 诱导晶体矿物的形成, 改善了生料的易烧性。[2]故本方案适当的提高了硅酸盐矿物的含量, 提高生料的耐火性.熟料率值控制如下:KH:0.910±0.02;SM:2.40±0.1;AM:1.4±0.1.
2.3 方案评估
2.3.1 磁铁尾矿和铜渣均为工业废弃物, 占地面积大, 污染环境和水源, 大量的利用此工业废渣用于水泥熟料生产不仅节能环保、利国利民, 而且可享受国家的增值税返还优惠政策.
2.3.2 磁铁尾矿的平均粒度小于60㎜、无须再破碎, 节省黏土的破碎工序成本.
2.3.3 磁铁尾矿的平均水分小于5.0%、比黏土的水分小10%左右, 便于露天存储和堆放, 同时还可避免雨季的粘仓、挂壁、堵料等生产弊端.
2.3.4 铜渣中含有大量的氧化亚铁及部分氧化铜、生料的易烧性好, 烧成热耗降低, 便于提高窑台时产量。
2.3.5 铜渣、粉煤灰的粒径细小均齐, 成分均一, 且含有大量的玻璃体微珠, 具有“滚珠效应”, 下料顺畅、计量稳定.
2.3.6 铜渣的相对易磨性比铁粉要差, 但考虑其配料比例仅为1%左右, 原则上不会影响生料立磨的产量, 具体情况尚需在实际生产中验证.用实验用∮500×500mm的小磨做易磨性试验数据见表4.
3 生产试验
3.1 生产中存在的主要问题及改进措施
3.1.1、立磨系统
生料立磨粉磨系统运行平稳, 磨机台时产量平均在257t/h, 并未因铜渣的易磨性差而导致立磨产量降低, 具体数据见表5。
3.1.2 预热器系统
使用磁铁尾矿、粉煤灰及铜渣配料后预热器系统频繁出现塌料现象, 同时分解炉烟室结皮现象严重。分析其主要原因是由于尾矿、工业废渣中含有大量的玻璃体及氧化亚铁, 导致共熔温度降低[3]液相提前出现, 料子发粘, 易“挂片”、结皮。当结皮严重人工清捅时, 大块的结皮塌落堵在分解炉缩口处导致堵料.主要采取了以下措施:
⑴考虑到生料的易烧性好, 放粗出磨生料的细度, 增加料子的分散度.
⑵优化操作参数, 降低分解炉温度约30℃并提高窑速、薄料快转.
通过采取以上措施, 生产逐渐趋于正常, 操作控制参数对比见表6。
3.2 原料配比
从原料配比来看:用磁铁尾矿配料比用黏土配料硅砂用量将减少1.0%左右, 这对保护立磨辊套及衬板等耐磨材料具有很重要的意义。原料配料比例见表7。
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3.3 熟料性能
经过一个多月时间的生产实践和摸索, 乌兰集团用磁铁尾矿和铜渣配料取得了重大成功和突破。熟料结粒好、升重高, 窑上煅烧良好, 火焰明亮, 无飞砂、堵料、结皮等工艺事故。, 熟料的化学成分、矿物组成、物理性能分别见表8~9;烟煤的工业分析见表10.
3.4 生产结论
3.4.1 生料的易烧性好, 煤耗降低, 窑台时产量提高.具体数据见表11.
3.4.2 熟料结粒好、煅烧致密, 需水量相对下降, 便于和新标准接轨;同时实现了清洁生产、节能环保.
4 效益分析
4.1 社会效益:废物利用、利国利民.
用磁铁尾矿配料不但具有环保性, 而且可以节约大量的黏土矿产资源。对于2500t/d新型干法窑生产线, 利用尾矿配料煅烧水泥熟料, 每年可节约黏土资源约8万吨左右。
4.2 经济效益:优质、高产、低消耗.
⑴从熟料产量来看:由表13可知窑台时产量平均提高6吨, 则三条窑每年多生产熟料约15万吨, 至少多赢利750万元.
⑵从烧成煤耗来看:由表13可知吨熟料的烧成标煤耗平均下降3.7千克, 熟料按年产280万吨计算, 相当于年节约标煤1.0万吨, 平均煤价按360元/吨计算, 则年节约资金约360万元;同时还可申报享受国家财政部、国家发改委联合印发的《节能技术改造财政奖励资金管理暂行办法》中“节能工程中的节能量超过1万吨标煤的企业给予奖励250元/吨标煤”的奖励基金250万元.
⑶磁铁尾矿无须破碎, 年节约人工、机具、设备电耗、折旧磨损等费用约210
⑷综合考虑用磁铁尾矿等工业废渣配料年节约资金约1580万元, 经济效益可
5 结束语
5.1 通过优化配料方案和强化工序质量控制, 加强工艺管理等手段可以用磁铁尾矿、铜渣、粉煤灰等多种工业废渣生产优质环保水泥熟料。
核电水泥熟料生产经验总结 篇8
1 核电水泥主要技术指标
红沿河核电站核电水泥主要技术指标见表1。
由表1看出, 该核电水泥要求碱含量低于0.60%。因此, 必须选用低碱含量的原燃材料进行生产。
2 原燃材料选择
我厂原用石灰石、页岩和砂岩3组分配料。由于矿山石灰石品位低, Ca O含量在40%~45%, 碱含量高, 在0.50%左右, 生料配料用石灰石85%以上。而页岩和砂岩碱含量高于2.0% (原用的原材料化学成分见表2) , 使得熟料碱含量高, 在0.80%以上。为了降低碱含量, 我们外购Ca O含量在48%~50%、碱含量低于0.30%的石灰石用于生产核电熟料。并且寻找高铝低碱的铝矾土代替页岩, 选择高硅低碱的砂岩, 高铁低碱的铁粉。选用的各原料成分见表3。
煤选用神华煤, 煤灰成分见表3, 工业分析见表4。煤灰的碱含量2.0%左右, 但由于煤灰分只有2%~3%进入熟料中, 对熟料碱含量影响很小, 因此, 不必考虑煤灰的碱含量高低。
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3 生料配料方案的确定
由表1看出, 核电水泥要求的C3A低, 水化热低, 而28d强度却很高, 因此, 要配出低铝氧率、低饱和比和高硅率的生料。按熟料KH=0.86, n=2.9, P=0.8进行反复配料计算, 选用表3中的原料配料, 能使熟料的碱含量控制在0.5%左右, C3S在50%左右, C3A在2%左右, 成分符合核电要求, 并且预计水化热和强度都能达到核电熟料要求。
4 核电熟料的生产
2014年1月对生产核电熟料的原燃材料进行了严格的筛选, 2月份所有原燃材料准备就绪。2月27日倒空原材料库, 开始上核电熟料原材料, 28日停立磨, 倒生料均化库, 生料均化库倒到15m库位时, 开始开生料立磨, 按新的生料配料开始生产核电熟料。经过一天的调整, 3月1日开始正式生产核电熟料, 合格的核电熟料入小库。
由于核电熟料对率值的要求范围较窄, 配料精度要求较高, 调整配比要及时准确, 保证生料配料指标达到要求。由于核电熟料采用低饱和比、高硅率、低铝氧率的配料方案, 因此与普通熟料相比, 烧成温度高, 烧成范围窄, 液相黏度低, 极易形成飞砂料, 必须采取薄料快转的煅烧工艺。而且这种料极易在预热器中提前形成液相, 导致预热器结皮。各工序按各自指标任务严格有序地操作控制, 稳定窑的热工制度, 缩小各参数的波动范围, 使熟料的f Ca O低于1.0%。到2014年3月4日, 第一批核电熟料试验出来, 共生产核电熟料18 740t。经检验, 该核电熟料技术指标达到了要求。熟料化学成分分析见表5, 物理性能见表6。
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5 经济效益分析
我厂在5 000t/d生产线上成功生产出核电熟料, 并且在2014年也成功生产出高抗硫油井水泥熟料。我厂与特水厂生产线工艺基本相同, 两厂生料磨和煤磨都是立磨, 只是大小不同;两厂用的原燃材料相同, 因此, 生料配料成本相同。两厂生产核电熟料燃料及动力电成本分析见表7。
由表7看出, 我厂生产核电熟料比特水厂生产降低燃料及电力成本32.32元/t。
6 体会
生产核电熟料应重点做好以下几点:
1) 必须选择好原燃材料, 选用高钙低碱石灰石及低碱的校正原料。
2) 从生产普通熟料到生产核电熟料转换时, 各工序必须严格把关, 有序操作, 保证整条生产线的原料和熟料质量。
低温熟料对水泥水化的影响 篇9
已有研究在低温熟料制备技术方面集聚度高,而关于低温熟料对水泥水化特性、水化产物、微观结构的影响,公开报道极少。为在沿海开发工程中推广应用低温熟料水泥基筑堤防护新材料,提高海堤工程安全服役性能和使用寿命,本文基于工程化研究成果,开展低温熟料对水泥水化体系影响的系统研究,评价其对水泥凝结硬化、水化产物组成、胶砂体积稳定性的影响,具有重要的理论意义和应用价值。
1 试验
1.1 原材料
水泥:海螺P·Ⅱ52.5硅酸盐水泥,主要化学成分见表1。
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低温熟料:将硅酸盐固体废渣、电石渣和脱硫石膏按照碱度系数1.2±0.1进行配料,采用双轴搅拌机进行物料混合后成型直径10～15 mm的球体,自然养护24h后采用蒸压养护至硅酸盐组分水化程度不小于75%,最后在600～700℃条件下煅烧3 h,获得主要成分为C12A7和C2S并具有一定胶凝性能的矿物。本文采用的低温熟料,C12A7和C2S质量含量分别为8.6%和20.2%。
硬石膏:硫酸钙含量96.2%。
砂:符合GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》要求的标准砂。
水:自来水。
1.2 试验方法
水泥性能试验:参照GB/T 1346—2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》和GB/T 17671—1999进行测试。
水泥化学收缩试验:参照ASTM C1608-07《Standard Test Method for Chemical Shrinkage of Hydraulic Cement Paste》进行测试,水灰比为0.40。
限制膨胀率试验:以3.5%硬石膏等量取代粉煤灰,参照JC 476—2001《混凝土膨胀剂》附录A进行测试。
红外光谱分析:采用傅里叶变换红外光谱仪进行测试。将硬化水泥浆体终止水化后于60℃烘干至恒重,取少量试样研细后,与KBr混合均匀,置于模具中,用压片机压成透明薄片,即可进行测试。
SEM分析:将硬化水泥浆体终止水化后于60℃烘干至恒重,取出放在干燥器内。试验前,敲取直径约5 mm试样,放入喷金装置中进行喷金处理,利用扫描电镜进行SEM分析。
2 结果分析与讨论
2.1 低温熟料对水泥性能的影响
2.1.1 标准稠度用水量和凝结时间
掺0～30%低温熟料的水泥标准稠度用水量和凝结时间见表2。
由表2可知,低温熟料使水泥标准稠度用水量略有增加,这是因为低温熟料中含有的铝酸盐矿物具有增稠作用。同时,水泥的初凝时间和终凝时间均随低温熟料对水泥取代量的增加而缩短,其主要机理是低温熟料中含有的C12A7与水混合后,迅速反应生成了水化铝酸钙,而石膏溶解速度低,不能及时将水化铝酸钙转化为钙矾石,导致凝结加快。
2.1.2 力学性能
当低温熟料对水泥的取代率为0～30%、粉煤灰用量为0～15%时,三元胶凝材料体系的28 d抗压强度等高线见图1。
由图1可见,三元胶凝材料体系的28 d抗压强度随粉煤灰掺量增加而提高,且在粉煤灰用量为10%～15%时,水泥强度最高。
综合考虑水泥强度、凝结时间和生产成本,采用75%P·Ⅱ52.5水泥、10%低温熟料和15%粉煤灰配制三元胶凝材料效果较好,其3 d、28 d抗压强度分别为31.0、68.2 MPa,3 d、28 d抗折强度分别为6.3、9.5 MPa。
2.2 低温熟料对水泥化学收缩的影响
根据水泥化学理论,水泥化学收缩与水化程度呈线性关系,即化学收缩可反应水泥的水化程度。掺与不掺低温熟料的水泥浆体(水灰比为0.40)早期化学收缩随水化时间的变化如图2所示。
图2结果表明,低温熟料可加速水化反应初期及诱导期(初始水化期0～15 min,诱导期15 min～4 h)水泥的水化,促进水泥凝结;掺低温熟料的水泥在水化加速期(4～8 h)和水化减速期(8～24 h)的化学收缩依然大于P·Ⅱ52.5水泥;直至水化24 h,掺与不掺低温熟料的水泥,化学收缩值达到基本相同的水平。
从图2还发现,当低温熟料取代率为10%～20%时,化学收缩值变化较小,证明此掺量范围对水泥水化的影响程度相近,也可从图1的强度试验结果得到验证。
2.3 低温熟料的补偿收缩作用
按m(P·Ⅱ52.5水泥):m (低温熟料):m(粉煤灰):m (硬石膏)=75:10:11.5:3.5制备水泥,其胶砂限制膨胀率水养7d为0.041%、水养28 d为0.047%,空气中养护28 d为0.009%。
C12A7+9CH+2 1 CaSO4+215H2O→7[C3A·3CaSO4·32H2O](1)
式(1)所示硬化水泥浆体中的钙矾石形成,CaSO4由外掺的硬石膏提供,Ca(OH)2由水泥中C3S和C2S水化生成。水泥中通常含有5%～11%C3A,在约24 h内钙矾石形成基本完成[5]。低温熟料中提供了额外的铝酸盐组分,在水泥硬化后其水化产物与溶解度较低的硬石膏缓慢生成钙矾石,补偿砂浆、混凝土收缩,提高了材料和结构的抗裂性能。P·Ⅱ52.5水泥中含有的磨细石灰石,在水泥水化过程中也可与铝酸盐水化产物反应,生成热力学稳定的单碳型水化碳铝酸钙(单碳型AFm),水化反应如式(2)所示。
在外部持续供水养护条件下,钙矾石和单碳型AFm的形成,使砂浆、混凝土体积膨胀,而一旦湿养护条件不足,则可能加剧材料开裂。因此,利用低温熟料水泥补偿混凝土收缩时,必须充分保障养护条件。
2.4 掺低温熟料水泥的水化产物
2.4.1 FTIR分析
掺20%低温熟料水泥水化28 d的FTIR图谱见图3。
通常可将水泥水化体系的FTIR图谱分为3个区域即水区域(>1600 cm-1)、硫酸盐区域(1100～1200 cm-1)和水泥基材区域(<1000 cm-1)[6]。图3中,980 cm-1处为水化硅酸钙凝胶(C-S-H)。1114 cm-1处为的弯曲振动,且石膏的吸收峰随水泥水化,由1100 cm-1向1200 cm-1移动,这相当于随石膏的消耗生成了钙矾石,而后又进一步转变为单硫酸盐(1640cm-1处为石膏中结晶水的弯曲振动),1490 cm-1处的峰表明水泥中磨细石灰石粉的存在。由此可知,水化体系的主要水化产物为水化硅酸钙、水化硫铝酸钙和水化碳铝酸钙。
2.4.2 SEM分析
P·Ⅱ52.5水泥和按m (P·Ⅱ52.5水泥):m (低温熟料):m(粉煤灰):m(硬石膏)=75:10:11.5:3.5制备的微膨胀水泥,水胶比为0.3时浆体的SEM照片分别见图4、图5。
由图4、图5可见,制备的微膨胀水泥浆体中钙矾石的数量明显增多,且随龄期延长而增加。这是由于硬石膏的溶解度低,在硬化水泥浆体中逐步溶解,并与水泥铝酸盐矿物及其水化产物反应,生成钙矾石。
3 结论
(1)低温熟料通过发挥铝酸盐矿物的早期水化反应促进水泥凝结硬化,同时利用C2S的后期水化反应提高水泥强度。
(2)综合考虑水泥强度、凝结时间和生产成本,采用75%P·Ⅱ52.5水泥、10%低温熟料和15%粉煤灰配制三元胶凝材料效果较好,其3 d、28 d抗压强度分别为31.0、68.2 MPa,3 d、28 d抗折强度分别为6.3、9.5 MPa。
(3)掺硬石膏的低温熟料水泥,具有补偿收缩功能,砂浆限制膨胀率满足混凝土膨胀剂技术要求。
参考文献
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