水泥廠參觀實習報告.doc

新型建筑材料制備原理與技術(shù) 湖南南方水泥集團有限公司參觀實習報告1. 兆山南方水泥有限公司簡介湖南南方水泥有限公司是中國建材集團旗下的一個分公司，兆山新星集團湖南瀏陽水泥有限公司成立于2003年,2008年初加盟南方水泥旗下湖南南方水泥有限公司。公司計劃分三期建設年產(chǎn)600萬噸新型干法回轉(zhuǎn)窯水泥熟料生產(chǎn)基地，第一期興建的5000t/d熟料新型干法水泥生產(chǎn)線已于2006年7月點火試產(chǎn)。兆山新星生產(chǎn)的水泥因其抗折、抗壓強度高、抗凍耐磨性好、色澤佳、凝結(jié)快，廣泛應用于高層建筑、高速公路、橋梁、遂道等重點建設工程，深受廣大用戶好評。據(jù)兆山水泥廠的負責人介紹，去年公司水泥總產(chǎn)量為260萬噸，年產(chǎn)值10億，全年凈利潤6500萬，目前長沙地區(qū)工藝設備最先進、投資規(guī)模最大的水泥生產(chǎn)廠家企業(yè)，目前兆山南方水泥廠有兩條生產(chǎn)線，目前在湖南長沙的水泥熟料占當?shù)厣a(chǎn)能力的60%以上，水泥占當?shù)厥袌鲣N售總量的55%。圖一，兆山南方水泥廠的兩條生產(chǎn)線2.水泥生產(chǎn)工藝流程水泥生產(chǎn)隨生料制備方法不同，可分為干法與濕法兩種。兆山南方水泥廠采用的生產(chǎn)方法是新型干法生產(chǎn)，干法生產(chǎn)是將原料同時烘干并粉磨，或先烘干經(jīng)粉磨成生料粉后喂入干法窯內(nèi)煅燒成熟料的方法。兆山南方水泥生產(chǎn)工藝是以懸浮預熱和預分解技術(shù)為核心，并把現(xiàn)代科學技術(shù)如，礦山計算機控制網(wǎng)絡化開采，原料預均化，生料均化，高效多功能擠壓粉磨新技術(shù)、新型機械粉體輸送裝置、新型耐熱耐磨、耐火、隔熱材料以及IT技術(shù)等廣泛應用與水泥干法生產(chǎn)全過程，使水泥生產(chǎn)具有高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)約資源、清潔生產(chǎn)、符合環(huán)境保護要求和工藝裝備大型化、生產(chǎn)控制自動化、實行科學管理的現(xiàn)代化水泥生產(chǎn)方法。我們參觀過程涉及生料的粉磨、預均化、配料、熟料的煅燒等整個回轉(zhuǎn)窯水泥生產(chǎn)工藝流程。下面就回轉(zhuǎn)窯的工藝流程做簡單介紹。圖二， 新型干發(fā)水泥生產(chǎn)工藝流程2.1 原料破碎及預均化生產(chǎn)硅酸鹽水泥的主要原料為石灰石原料和粘土質(zhì)，砂巖，頁巖等原料，有時還要根據(jù)燃料品質(zhì)和水泥品種，摻加校正原料以補充某些成分的不足，還可以利用工業(yè)廢渣作為水泥的原料或混合材料進行生產(chǎn)。兆山南方水泥廠的生產(chǎn)原材料從58公里的礦山開采運輸?shù)綇S，運輸?shù)綀龆逊旁诠降氖沂褕?，通過破碎機破碎在碎石庫儲藏，據(jù)介紹水泥廠現(xiàn)有粉磨機有球磨機和立磨機，原材料粉末后放到生料庫儲藏，原材料均化等。2.1.1 破碎生產(chǎn)水泥的原料種類繁多，有石灰石、黏土、鐵礦石及煤等，這些原料不僅化學成分有差異，而且破碎時候的加工性能也有很大差別，這就給破碎機的選型帶來了難度。礦物體存在于自然界受到的地殼變動產(chǎn)生的薄弱面，層理的稀密程度與破碎的難易程度有關(guān)。影響礦物體破碎性能的還有含水率、粘性、韌性等因素，因此測得的礦石的強度、硬度并不能完全表明它破隊的難易度。在破碎過程中，施加的機械力使物體結(jié)構(gòu)分裂而破碎，施加的外力的方式和大小與物體抵抗破壞的能力有關(guān)。根據(jù)物料的物理機械性質(zhì)、來料粒度、要求的破碎比，生產(chǎn)規(guī)模以及使用的破碎機等，可能有多種破碎系統(tǒng)。破碎系統(tǒng)包括劈碎級數(shù)和每級中的流程。破碎級數(shù)主要取決于工廠對該種原料要求的破碎比與所用的破碎機的破碎比。破碎方法有有擠壓、剪切、沖擊、碾磨。破碎機是利用一種或是多種方法組合而工作。2.1.2 生料粉磨生料的粉磨是通過外力擠壓、沖擊、研磨等作用克服其內(nèi)部質(zhì)點及晶體間的內(nèi)聚力，使之由塊狀變?yōu)榉哿畹倪^程。物料受外力作用的粉碎機理復雜，既與物料性質(zhì)如顆粒狀態(tài)、粉磨特性、入磨粒度與產(chǎn)品細度等有關(guān)，也與粉磨設備、生產(chǎn)工藝等密切相關(guān)。生料的粉磨細度與其成分配比、均勻性系數(shù)、水分等指標有關(guān)，是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低能生產(chǎn)水泥的前提條件。生料細度之所以重要，原因在于其將對煅燒過程即易燒性構(gòu)成影響。研究證明，熟料的燒成速率與生料粒度的大小成反比，含有大量粗顆粒的生料，難以達到要求的石灰結(jié)合量。生產(chǎn)實踐中熟料粉不宜粉磨得過細，否則容易引起水泥石開裂，所以控制在350m2kg較為適宜。因為傳統(tǒng)的球磨機混磨工藝對于易磨性差異較大的熟料和粒化高爐礦渣而言，應該說是很不合理的。混磨過程中易磨性較差的礦渣組分根本磨不到能充分發(fā)揮活性的細度，因此活性高低影響并不大，若強行延長時間不僅會使水泥粉磨過程中能耗劇增，同時還會使熟料過粉磨，對水泥的水化硬化造成重大影響，致使水泥水化過快，從而開裂。所以可采取分磨工藝，熟料可用球磨機粉磨也可用立磨粉磨，而礦渣粉磨用立磨最為合適。因為立磨不僅具有自動化程度高，且有集烘干、粉磨、選粉為一體， 占地少、粉磨細度大(400600m2kg)、臺時產(chǎn)量高、耗電少的優(yōu)點。圖三，石灰石，粘土原材料 2.1.3 預均化堆場為保證水泥廠連續(xù)生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，生產(chǎn)水泥的原材料必須預均化，使原料堆場同時具備貯存與均化的功能。預均化基本原理就是在物料堆放時，由堆料機把進來的原料連續(xù)地按一定的方式堆成盡可能多的相互平行、上下重疊和相同厚度的料層。取料時，在垂直于料層的方向，盡可能同時切取所有料層，依次切取，直到取完，即“平鋪直取”。原料均化可以減少質(zhì)量波動，以利于生產(chǎn)質(zhì)量更高的熟料，并穩(wěn)定燒成系統(tǒng)的生產(chǎn)；擴大礦山資源的利用，提高開采效率，最大限度擴大礦山的覆蓋物和夾層，在礦山開采的過程中不出或少出廢石；可以放寬礦山開采的質(zhì)量和控要求，降低礦山的開采成本；對黏濕物料適應性強；自動化程度高；為工廠提供長期穩(wěn)定的原料，也可以在堆場內(nèi)對不同組分的原料進行配料，使其成為預配料堆場，為穩(wěn)定生產(chǎn)和提高設備運轉(zhuǎn)率創(chuàng)造條件。預均化堆場基本上適用于水泥原料中的主要組份石灰石。粘土質(zhì)原料大多是均質(zhì)的，雖然有些廠對這種原料也必須進行預均化。石英砂和鐵礦這樣的原料差不多總是均質(zhì)的，因此不需要預均化。石灰石圓形預均化堆場的工藝為：石灰石從破碎機出料皮帶送到入堆場皮帶，再送至堆料機，在圓形料堆的一端堆料，取料機將物料取下送至出堆皮帶，送至原料配料站。為了防止取料故障，堆場設置了物料臨時出口，通過閥門也能將物料取出。圖四，原料庫 圖五，砂巖，礦渣堆場2.2 生料的均化及入窯喂料、計量新型干法水泥生產(chǎn)過程中，生料的均化是必不可少的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，也是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。生料均化分為氣力均化，氣力均化的均化效果好，但是投資較高。生料氣化均化是靠具有一定壓力的空氣對生料進行吹射均化。通常在庫底設置了充氣裝置，充氣后首先使物料松動，然后將物料流態(tài)化并翻騰攪拌，使生料混合達到均化目的。出磨生料均化是生料均化過程中的最后一環(huán)，其負擔的均化工作量約占均化過程總量的40%。生料均化庫的任務是消除出磨生料具有的短周期成分波動，使生料的質(zhì)量達到入窯生料的要求，完成整個生料均化系統(tǒng)的全部任務，從而穩(wěn)定窯的熱工制度，提高窯的熟料產(chǎn)量和質(zhì)量。水泥生料制備系統(tǒng)的工藝和裝備技術(shù)在進幾年來一直處于快速發(fā)展階段，特別是新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的廣泛應用。一、粉磨設備由過去以球磨機為主發(fā)展成高效率的立磨、輥壓機等多種型式并用。二、新設備、新技術(shù)的應用，使生料粉磨系統(tǒng)工藝更加豐富和完善。球磨機烘干、粉磨一體化，適應于含高水率的立磨粉磨，輥壓機的多種工藝組合以及對懸浮預熱器窯、預分解窯的廢氣做烘干熱源的利用等都促進了生料制備技術(shù)的發(fā)展。三、操作控制自動化的普遍形成。四、生料粉磨裝備的大型化，不斷滿足了水泥生產(chǎn)規(guī)模的大型化需求。圖六，生料生產(chǎn)線圖2.3 煤粉的制備煤是水泥生產(chǎn)過程中煅燒熟料的必用燃料。煤的燃燒反應能力與其揮發(fā)分含量成正比，碳粒燃燒速率則與顆粒的平方成反比。煤質(zhì)不同揮發(fā)分也不同，煤煙與無煙煤的差距更大，而煤粉的細度則以粗顆粒需要更長的燃燒時間，因此要達到足夠的燃燒反應能力，煤質(zhì)和顆粒細度是兩個重要的條件，粉磨的目的就是為了滿足煤粉燃燒提供所要求的粒度。煤粉的制備按供窯方式可以分為直接燃燒系統(tǒng)和間接燃燒系統(tǒng)。直接燃燒系統(tǒng)是將粉磨達到的合格煤粉直接風送入窯，即：粉煤制備與供窯燃燒一步完成；間接燃燒是將粉磨磨后的煤粉入庫儲存，使粉磨和供窯形成兩個相對獨立的過程。2.4 水泥熟料預熱分解 把生料的預熱和部分分解由預熱器來完成，代替回轉(zhuǎn)窯部分功能，達到縮短回窯長度，同時使窯內(nèi)以堆積狀態(tài)進行氣料換熱過程，移到預熱器內(nèi)在懸浮狀態(tài)下進行，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，達到提高窯系統(tǒng)生產(chǎn)效率、降低熟料燒成熱耗的目的。預熱器的主要功能是充分利用回轉(zhuǎn)窯和分解爐排出的廢氣余熱加熱生料，使生料預熱及部分碳酸鹽分解。為了最大限度提高氣固間的換熱效率，實現(xiàn)整個煅燒系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗，必需具備氣固分散均勻、換熱迅速和高效分離三個功能。（1）物料分散換熱80%在入口管道內(nèi)進行的。喂入預熱器管道中的生料，在與高速上升氣流的沖擊下，物料折轉(zhuǎn)向上隨氣流運動，同時被分散。（2）氣固分離當氣流攜帶料粉進入旋風筒后，被迫在旋風筒筒體與內(nèi)筒（排氣管）之間的環(huán)狀空間內(nèi)做旋轉(zhuǎn)流動，并且一邊旋轉(zhuǎn)一邊向下運動，由筒體到錐體，一直可以延伸到錐體的端部，然后轉(zhuǎn)而向上旋轉(zhuǎn)上升，由排氣管排出。（3）預分解 預分解技術(shù)的出現(xiàn)是水泥煅燒工藝的一次技術(shù)飛躍。它是在預熱器和回轉(zhuǎn)窯之間增設分解爐和利用窯尾上升煙道，設燃料噴入裝置，使燃料燃燒的放熱過程與生料的碳酸鹽分解的吸熱過程，在分解爐內(nèi)以懸浮態(tài)或流化態(tài)下迅速進行，使入窯生料的分解率提高到90%以上。將原來在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進行的碳酸鹽分解任務，移到分解爐內(nèi)進行；燃料大部分從分解爐內(nèi)加入，少部分由窯頭加入，減輕了窯內(nèi)煅燒帶的熱負荷，延長了襯料壽命，有利于生產(chǎn)大型化；由于燃料與生料混合均勻，燃料燃燒熱及時傳遞給物料，使燃燒、換熱及碳酸鹽分解過程得到優(yōu)化。因而具有優(yōu)質(zhì)、高效、低耗等一系列優(yōu)良性能及特點。圖七，窯外分解樓 圖八，熱量回收管2.5 水泥熟料的燒成生料在旋風預熱器中完成預熱和預分解后，下一道工序是進入回轉(zhuǎn)窯中進行熟料的煅燒。在回轉(zhuǎn)窯中碳酸鹽進一步的迅速分解并發(fā)生一系列的固相反應，生成水泥熟料中的、等礦物。隨著物料溫度升高近時，、等礦物會變成液相，溶解于液相中的和進行反應生成大量（熟料）。熟料燒成后，溫度開始降低。最后由水泥熟料冷卻機將回轉(zhuǎn)窯卸出的高溫熟料冷卻到下游輸送、貯存庫和水泥磨所能承受的溫度，同時回收高溫熟料的顯熱，提高系統(tǒng)的熱效率和熟料質(zhì)量。（1）窯外分解技術(shù)窯外分解技術(shù)是新型干法水泥技術(shù)的核心，也是當代新型干法水泥煅燒技術(shù)發(fā)展的主流技術(shù)，它是在懸浮預熱器窯的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展而成的?，F(xiàn)代窯外分解技術(shù)按分解爐和回轉(zhuǎn)窯的相對位置關(guān)系的不同，又可以分為在線式分解窯系統(tǒng)和離線式預分解窯系統(tǒng)。根據(jù)分解爐用燃料和分解率的不同，又將窯外分解技術(shù)分為部分分解系統(tǒng)和全部分解系統(tǒng)。一般情況下，分解爐內(nèi)的燃料用量占整個系統(tǒng)燃料的25-60，在分解爐內(nèi)，同一反應溫度條件下，對于燃料的燃燒放熱在前，生料的分解吸熱在后，在氣氛中氧含量充分的情況下，混合反應過程可同時進行，且反應過程比較完全；對燃用無煙煤或煅燒更容易分解的物料，在同一反應器分解爐內(nèi)，將會出現(xiàn)物料的分解吸熱過程在前，燃料的燃燒過程在后，易造成爐內(nèi)溫度過低，難于操作和控制的問題，為了解決這一問題的辦法，要么在設計是考慮這一因素，通過結(jié)構(gòu)設計，將燃燒過程和分解過程分開或分階段進行，要求在系統(tǒng)操作和控制過程方面，應避免采用上述的原燃料。無論采用何種原燃料，經(jīng)過預分解系統(tǒng)預熱分解后，今天回轉(zhuǎn)窯應達到應有的分解率和化學組分的控制要求，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進一步燒成水泥熟料。（2）預分解工藝技術(shù)分解爐目前投產(chǎn)使用的分解爐類型達30種以上。其特點和所具有的功能是共同的，均屬于高溫氣固多相流反應器，具有懸浮床特點。爐中所進行的過程可歸納為氣固分散、換熱、燃料燃燒、分解、傳質(zhì)、輸送。對分解爐來說，物料的分散是前提，燃料的燃燒是關(guān)鍵。碳酸鹽的分解是目的。氣固之間的換熱和傳質(zhì)，速度較快，不是過程的控制因素，而往往反應進程受到燃料燃燒混合過程的控制。輸送則是氣固流動的結(jié)果，要合理控制反應器結(jié)構(gòu)和工藝操作參數(shù)的范圍，就可以達到最低動力消耗的目的。（3）煅燒工藝技術(shù)回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯是水泥熟料煅燒不可缺少的重要熱工設備，經(jīng)歷100多年的不斷技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化，使得回轉(zhuǎn)窯更加安全可靠，并在化工和冶金行業(yè)也得到了廣泛的應用?；剞D(zhuǎn)窯的流程：生料由高的一段送入，燃料與助燃空氣從另一段噴入，氣固以逆流方式相對運動，并進行換熱與反應。（4） 冷卻工藝技術(shù)冷卻機水泥熟料煅燒熱工過程中，預熱、燒成和冷卻是三個不可分割的工藝環(huán)節(jié)。熟料冷卻機是水泥回轉(zhuǎn)窯不可缺少的主要配套設備。熟料必須進行冷卻的主要原因是：回收高溫熟料的熱量，節(jié)約能源；通過冷卻可以控制有水化活性的-C2S轉(zhuǎn)變成無水化活性的-C2S，同時也避免了因冷卻問題造成冷卻機內(nèi)的飛砂料的問題，提高了水泥熟料的質(zhì)量和水泥強度的發(fā)揮；確保了輸料輸送和儲存熟料設備的安全運轉(zhuǎn)；熟料冷卻后易磨性得到改善，有利于分磨。（5）窯尾煙室、窯頭罩和三次風管工藝技術(shù)窯尾煙室是連接回轉(zhuǎn)窯分解窯或者垂直煙道過渡結(jié)構(gòu)形式。其結(jié)構(gòu)設計要求，過渡漸進，不易積料，在與分解爐相連時，能夠使得爐氣均勻，不要產(chǎn)生偏流等問題。窯頭罩是連接冷卻機和回轉(zhuǎn)窯的設備，與燃燒器燃燒和三次風抽取之間關(guān)系密切。窯外分解窯設置三次風管的作用是在不增加窯內(nèi)通風的前提下，提供分解爐燃料燃燒所需要的空氣。其易出現(xiàn)的問題是粉塵堆積、管襯磨損、三次風砸門失靈。圖九，回轉(zhuǎn)窯2.6 廢氣處理高溫風機將來自窯尾的高溫廢氣，其大部分送至原料粉磨車間作為烘干熱源；出原料粉磨系統(tǒng)的廢氣與增濕塔降溫后的多余窯尾廢氣匯合，經(jīng)收塵器凈化后，再由窯尾排風機經(jīng)煙囪排入大氣。增濕塔可以布置在窯尾的高溫廢氣的主風管上或旁路風管上。收塵器和增濕塔收下的窯灰，經(jīng)輸送機入生料均化庫。當窯系統(tǒng)運行而生料磨停機時窯尾高溫溫廢氣增濕調(diào)質(zhì)、降溫后直接送入收塵器。收下的窯灰可直接送往生料入窯系統(tǒng)，喂入窯系統(tǒng)；或經(jīng)輸送設備送至生料均化庫。圖十，廢氣處理設備2.7 熟料輸送及儲存熟料是生料經(jīng)過燒成系統(tǒng)中預熱分解,在窯內(nèi)14001450高溫下燒結(jié),經(jīng)熟料冷卻機冷卻或的燒結(jié)顆粒，是水泥生產(chǎn)的半成品。經(jīng)冷卻后的熟料，還有約80120左右的溫度。而在以前，采用的冷卻機（如單筒、多筒式冷卻機和早期的蓖冷機）冷卻效率較低，熟料溫度高達200以上。如此高溫的熟料不僅不利于輸送、計量，還對水泥粉磨效率不利，在水泥管磨內(nèi)容易造成高溫糊球現(xiàn)象，影響磨機的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量。因此設置熟料庫降低熟料溫度控制熟料質(zhì)量，提高粉磨工藝效率的有效方法。熟料儲存一般考慮714d的儲存期。2.8 水泥的粉磨水泥粉磨是決定實物質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。以細度為標準，粉磨的作用就是最大程度的滿足水泥適宜的粒度分布，從而達到最佳的強度指標。資料表明，水泥強度主要取決于330m顆粒的含量，60m的顆粒僅起微集料的作用。按此衡量，水泥生產(chǎn)中相當部分60m的顆粒實際造成了大量資源和能源的浪費，若將這部分顆粒含量盡可能降低，水泥強度將得到更大發(fā)揮。圖十一，水泥磨房 圖十二，各種礦料庫2.9 水泥的輸送與儲存出磨的水泥不能直接出廠，必須經(jīng)過輸送設備送入儲存庫內(nèi)儲存一定的時間經(jīng)檢驗合格后，方能出廠。水泥的儲存有以下幾點作用：（1） 嚴格控制水泥質(zhì)量；（2） 改善水泥的質(zhì)量；（3） 水泥庫可以分別儲存不同標號、品種的水泥；（4） 水泥庫在生產(chǎn)過程中，可以引起緩沖調(diào)節(jié)作用，調(diào)節(jié)水泥粉磨車間不間斷操作和水泥及時出廠；（5） 可以提高出廠水泥質(zhì)量的穩(wěn)定性，對出庫水泥進行均化，從而減小質(zhì)量波動；（6） 出磨水泥不得在磨尾直接包裝或在水泥庫上入、下出的庫底包裝、防止質(zhì)量不合格的水泥出廠。2.10 水泥的包裝水泥成品出廠有袋裝和散裝兩種發(fā)運方式袋