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水泥厂生产规程及设备原理

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水泥厂生产流程及设备原理简介

精心整理

1、水泥厂生产流程
1.1 水泥生产工艺 水泥的生产工艺简单讲便是两磨一烧,即原料要经过采掘、破碎、磨细和混匀制成生料,生料经 1450℃的高温烧成熟料,熟料再经破碎,与石膏或其他混合材一起磨细成为水泥。由于生料制备有 干湿之别,所以将生产方法分为湿法、半干法或半湿法、干法 3 种。 1.2 全场*面布置 图 1.1 水泥厂的工艺流程简图 图 1.2 立磨原理图
图 1.1 图 1.2 1.3 全厂主机设备与存储设备 表 1.1 全厂主机设备与存储设备列表 生料磨、回转窑、水泥磨、煤磨、冷却机、储存设备(堆料场,配料站,均化库,熟料库,水泥库)

主要设备名称 台数

原料磨

1

回转窑

1

煤磨

1

水泥磨

1

冷却机

1

储存设备

主要辅机名称

破碎机

2

辊压机

1

输送机

2

鼓风机

1

引风机

1

增湿塔

1

主要功能

备注 立磨、高效选粉机 旋风预热器(带分解炉) 球磨机 三仓磨
堆料场,配料站,均化库, 熟料库,水泥库

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电除尘

3

(1)PC-2018 反击锤式破碎机 (2)板式喂料机 (3)MLS3626 立式辊磨机 (4)LS 型螺旋输送机 (5)链斗输送机 (6)O-Sepa 选粉机 (7)罗茨鼓风机 (8)水泥窑尾引风机 (9)调速型液力偶合器 (10)陕西压强设备厂调速机 (11)离心通风机

2、生料制备
2.1 矿山开采的工艺流程 矿山开采的工艺流程:采矿工作面的整*→布置爆孔→钻孔→装药爆破→集矿→装车 2.2 原料的破碎,预均化和生料粉磨 从矿山开采的矿石用卡车运到水泥厂,由板式喂料机送入单段锤式破碎机,再用皮带送到预均化堆场, 采用横堆竖取的方式取料,料经皮带送到石灰石仓.再加上从铁粉仓和粘土仓及粉煤灰仓经电子皮带 称定量取料混合后送入生料磨(立磨).经立磨粉磨后粗细料被选粉机分离,粗料返回立磨继续粉磨,细 料送入两个锥型仓暂时储存. 2.3 生料储存,均化和输送 由立磨出来的细粉经气力输送管道和皮带提升机送到均化库顶部,经四嘴下料机进入均化库.均化库 既有均化的作用也有储存生料的作用. 2.4 水泥厂生料工段工艺流程图 石灰石→板式喂料机→单段锤式破碎机→皮带→堆料机→取料机→皮带→配料站→立磨→o-sepa 选粉机→气力输送管道和皮带提升机→生料均化库 2.5 生料工段主要设备,设备工作原理 (1)板式喂料机 板式喂料机能承受较大的料压和冲击,适应大块矿石的喂料,该机给料均衡运转可靠,但设备较重,价 格高.板式喂料机分轻型,中型和重型三种.立窑水泥厂石灰石破碎的喂料机一般选用中型的占多. (2)反击锤式破碎机 工作原理:物料进入锤破中受到高速回转的锤头冲击而被破碎,物料从锤头处获得动能以高速冲向 打击板而被第二次破碎,粒径合格的物料通过蓖条排出,较大粒径在蓖条上再经锤头附加冲击,研磨 而被破碎,直至合格后通过蓖条排出. (3)袋收尘——脉冲袋收尘器 是一种新型高效袋式收沉器,利用脉冲阀使压缩空气定时地对滤袋进行喷吹清灰,滤袋寿命长,收尘 效率高. 工作原理: 含尘气体由进风口进入箱体,气体由滤袋外进入滤袋内,经文氏管进入上箱体,从出风口排出,粉尘能 截留在滤袋外表面.为了保持收尘器的阻力在一定的范围内(一般为 1176~1470Pa)必须定期清灰.清 灰时由脉冲控制仪按程序开启控制阀使气沧内的压缩空气由喷嘴管的孔眼高速喷出,每个孔眼对准 一个滤袋中心,通过文氏管的诱导在高速气体周围引入相当于喷嘴空气 5—7 倍的二次空气冲进滤袋,
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精心整理 使滤袋急剧膨胀,引起冲击震动.同时产生由袋内向袋外的逆向气流,是黏附在滤袋外表面的积灰被 吹落.此时滤布空隙中的粉尘也被吹落,吹扫下来的积灰落入灰斗经排灰系统排出. (4)堆料机和取料机 堆料机是:车式悬臂胶带堆料机.(一侧两轨) 取料机是:桥式刮板取料机.(两侧两轨) (5)立磨工作原理: 物料由三道锁风阀门下料溜子进入磨内,堆积在磨盘中间.由于磨盘的旋转带动磨辊转动物料受离心 力的作用想磨盘边缘移动,并被齿入磨辊底部而粉磨.磨辊有液力系统增压以满足粉末需要.磨盘的 转速比较高,比相同直径的球蘑机要快大约 80%.物料不仅在辊下被压碎,而且被推向外缘,越过挡料 圈落入风环,被高速气流入分离器,在回转风叶的作用下进行分选,粗粉重新返回磨盘再粉磨.合格的 成品随气流带出机外被收集作为产品,由于风环外气流速度很高因此转热速率很快,小颗粒瞬时得到 干燥,大颗粒表面被烘干,再折回重新粉碎过程中得到进一步干燥. (6)O~SEPA 选粉机 工作原理: 待选物料由上部的两个喂料管喂入选粉机,通过撒料盘缓冲板充分分散,落如选粉区,选粉气流大部 分来自磨机,通过切向一次风进口.来自收尘设备的收尘风通过二次风进口进入,经导向叶片水*进 入选粉区.在选粉机内由垂直叶片和水*叶片组成笼式转子,回转时使内外压差在整个高度内上下保 持一定,从而使气流稳定均匀,为精确选粉创造了条件,物料自上而下为每个颗粒提供了多次重复分 选的机会,而且每次分选都在精确的离心力和水*风力的*衡条件下进行.细粉从外向内克服了边壁 效应的不利影响. (7)电收尘工作原理: 电收尘利用高压静电场的作用,使通过的含尘气体中的尘粒荷电,在电场的作用下,使尘粒沉积于电 极上,将尘粒从气体中分离出来.电收尘器具有运行可靠,维护简单,电耗低,除尘效率高等优点,在合适 条件下使用,其除尘效率可达 99%以上. (8)均化库工作原理: 该库直径较大,生料先送至顶生料分配器,再经放射状布置的空气输送斜槽入库,库顶还设有收尘器, 仓满指示器等装置,在大库的下部中心建有一圈锥型混合室,当轮流向大库的环型库底冲气时生料呈 流态化并经混合室周围的 8—12 个进料孔流入混合库中,同时大库内的生料呈旋涡状踏落,在生料下 移的过程中产生重力混合,进入混合库的生料则按扁型四分区进行激烈的空气搅拌,即进行气力均化. 混合室的另一作用是靠室内所存一定数量成分均匀的生料起缓冲作用,使进入混合室时略有成分波 动的生料缩小其波动. (9)气力输送斜槽 以高压离心通风机为动力源,使密闭输送斜槽中的粉状物料保持流态化向斜槽的一端缓慢流动,这种 斜槽的主体部分无主动部件,结构简单,输送能力大,易改变输送方向.
3、熟料的煅烧
3.1 生料的预热和预分解系统 物料从预热器的顶端加入,从一级旋风筒依次向下再经过分解炉最后入回转窑;从窑头来的高温气 体先入分解炉,然后依次向上最后进入增湿塔,一句话概括就是料往下走,气往上流. 预分解系统不但合理利用了来自于窑头的废气,节约了能源,而且使物料预先进行了预热和分解,从 而为物料的煅烧提供了前提,提高了熟料的质量和生产效率. 3.2 生料的预热和预分解系统 预热与分解系统为五级旋风预热器和分解炉,从窑头来的三次风入分解炉,分解炉上有两个喷煤管来 完成煤粉的供给. 3.3 煅烧设备
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精心整理 在预分解窑系统中,回转窑具有燃烧燃料功能,热交换功能,化学反应功能,物料输送功能,降解利用废 气物五大功能.回转窑中分为干燥带,预热带,分解带,固相反应带,烧成带和冷却带,在尧柏水泥厂主要 是采用 ф4.0×60m 的回转窑,其放置的倾斜度为 4%,传动装置采用的是直流电机单传动,窑体转速为 0.41~0.42r/min. 在回转窑的斜度和转速不变的情况下,物料在窑内各带的化学变化和物理状态不同,使得物料以不同 的速度通过窑的各带.在烧成带硅酸二钙吸收氧化钙形成硅酸三钙微吸热,只是在熟料形成过程中生 成液相时需极少量的熔融净热,在分解窑内,碳酸钙分解需要吸收大量的热量. 3.4 熟料冷却 水泥熟料出窑温度大约为 1100~1300 摄氏度,充分回收熟料带走的热量以预热二次要气,对提高燃 烧速度和燃料温度以及窑和冷却机的热效率,都有主要意义,冷却熟料对于改善熟料的质量和易磨性 有良好的效果,冷却良好的熟料可保证设备的安全运转. 熟料冷却主要有三种类型:一是:筒式(包括单筒和多筒);二是:篦式(包括震动,回转推动篦式);三是:其 他形式(包括立式及"g"式) 3.5 烧成工段主要设备及其工作原理 回转窑(旋窑)的工作原理
????水泥烧成设备有竖窑、湿法回转窑(旋窑)、普通中空干法窑、立波尔窑、预热机窑(SP)以及 目前普遍使用的新型干法回转窑(旋窑)。
????回转窑(旋窑)是一个有一定斜度的圆筒状物,斜度为 3~3.5%,借助窑的转动来促进料在回 转窑(旋窑)内搅拌,使料互相混合、接触进行反应。窑头喷煤燃烧产生大量的热,热量以火焰的 辐射、热气的对流、窑砖(窑皮)传导等方式传给物料。物料依靠窑筒体的斜度及窑的转动在窑内向 前运动。。
(1)回转窑(旋窑)一方面是燃烧设备,煤粉在其中燃烧产生热量;同时也是传热设备,原料吸 收气体的热量进行煅烧。另外有时输送设备,将原料从进料端输送到出料端。而燃料燃烧、传热及 原料运动三者间必须合理配合,才能使燃料燃烧所产生的热量能在原料通过回转窑(旋窑)的时间 内及时传给原料,已到达高产、优质、低消耗的目的。
?(2)原料颗粒在回转窑(旋窑)内运动情况是比较复杂的。如果假定原料颗粒在窑壁上及原料层 内部没有滑动现象时,通常认为原料运动是这样:原料在摩擦力的作用下与窑壁一起像一个整体一 样慢慢升起,当转到一定的高度时,即原料层表面与水*面形成的角度等于原料的堆积角时,则原 料颗粒在重力的作用下,沿料层滑落下来。由于回转窑(旋窑)有一定倾斜度,而原料颗粒滚动时, 沿着斜度的最大方向下降,因此向前移动了一定的距离。
3.6 生料在各个反应带的物理和化学变化 生料在煅烧过程中,经历干燥,预热,分解,烧成,冷却阶段,发生了一系列物理化学变化;100~200℃左 右,生料被加热,水分被蒸发而干燥;300~500℃左右,生料被预热;500~800℃左右,粘土质矿物中的 高岭石脱水分解为无定形的 SiO2,Al2O3 等,有机物燃尽;800~1300℃左右,碳酸钙分解为 CaO,并开 始与粘土分解出的 SiO2,Al2O3,Fe2O3 发生固相反应.随着温度的继续升高,固相反应加速进行,并逐 步形成硅酸二钙 2CaO·SiO2,铝酸三钙及铁铝酸四钙.当温度达到 1300℃时固相反应完成,物种仅剩 一部分 CaO 未与其它氧化物化合.当温度从 1300℃升到 1450℃再降到 1300℃,即烧成阶段.这时 3CaOAl2O3 及 4CaOAl2O3Fe2O3 烧制部分熔融状态,液相出现,将所剩 CaO 和 2CaOSiO2 溶 解,2CaOSiO2 在液相中吸收 CaO 形成硅酸盐水泥的最重要矿物硅酸三钙 3CaSiO2.这一过程是煅烧 水泥的关键,必须达到足够的温度并停留适当长的时间,使充分形成 3CaOSiO2.
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4、水泥的制成
4.1 熟料破碎 立窑熟料一般都有疏松多孔性脆的特点.出窑时经过卸料机械的挤压破碎粒度较均齐.最大料快不大 于 100~150mm,为满足输送,均和粉磨工序对熟料粒度的要求.在熟料进库前一般需要将其细度碎至 30mm 以下,常选用生产能力大于立窑台时产量的颚式,立轴锤式或冲击式破碎机进行破碎,其中以采 用细碎颚式破碎机效果较好.它可以连续可靠地将熟料破碎至 20mm 以下,扬尘少,而且检修维修工 作量不大. 4.2 水泥粉磨 水泥粉磨是水泥制造的最后工序,也是耗电最多的工序.其主要功能在于将水泥熟料(及胶凝剂,性能 调节材料等)粉磨至适宜的粒度(以细度,比表面积等表示),形成一定的颗粒级配,增大其水化面积,加 速水化速度,满足水泥浆体凝结,硬化要求. 4.3 水泥包装 水泥出厂有袋装和散装两种发运方式.进料必须先经过回转筛将混入泥中的铁件杂物筛除,防止堵塞, 保证包装机的正常运转.包装机和回转筛之间设置包装小仓以稳定物料流量,不作贮存用.包装好的 袋水泥一般直接落入设于包装机下的*型胶带输送机送至成品库. 4.4 制成工段主要设备其工作原理 4.4.1 球磨机工作原理:?
球磨机为卧式圆筒形旋转装置,有中心传动或边缘齿轮传动,分有单仓或两仓、三仓和四仓。物料 由进料装置经入料中空轴螺旋均匀地进入磨机第一仓,该仓内有阶梯衬板或波纹衬板,内装不同规 格钢球(研磨体),筒体转动产生离心力将钢球带到一定高度后落下,对物料产生重击和研磨作用。 物料在第一仓达到粗磨后,经单层隔仓板进入第二仓,该仓内镶有*衬板,内有钢球或钢段,将物 料进一步研磨。再通过双隔仓衬板进入三仓(四仓磨带筛分装置),依此类推,最后,粉状物通过 卸料篦板排出,完成粉磨作业。
结构特征:
本机由入料部分、出料部分、回转部分、传动部分(减速机、传动小齿轮、电机)、电控等主要部 分组成。中空轴采用铸钢体,内衬可拆换,回转大齿轮采用铸件滚齿加工,筒体内镶有耐磨衬板, 具有良好的耐磨性。本机运转*稳,工作可靠 4.4.2 袋式收尘器 包装车间的尘源主要是包装机在生产中更换纸袋时由包嘴子喷出水泥扬起的灰尘,以及水泥袋运送 过程中落包式或破包时的飞尘.包装收尘通常设置一台袋式收尘器进行多点尘. 袋式收尘器的工作原理: 把顶部封闭的圆筒形滤袋朝上并排悬吊在过滤室内,含尘气体从下面送进滤袋内.气体穿过滤袋经排 风口排出.尘粒被滤袋截留,积集在滤袋内壁上形成尘粒层.为了使滤袋保持通畅,在适当的间隔时间 内进行清理一次.通过清灰机构使积聚在滤袋内表面上的尘粒振落到灰仓 4 后排出.过滤和清灰依次 交替进行. 4.4.3O-sepA 高效选粉机工作原理: 空气从两个入口沿水*切线方向进入由转子和定子所组成的分级室,选粉机喂料从顶部两个方面进 入定子内部,被水*进入的气流强烈冲散并进入回旋气流中,以保证在较高的固气比浓度下使物料分 散.分级气流来自磨尾和提升机的含尘气体,沿切线进入一个可调的均匀涡流场,物料的分离是通过 回旋气流的离心作用完成的,并随气流调节风叶的作用再次分离.粗粉在向集料斗落下的过程中,被 进入选粉机流动的三次风"清洗",使粗粉中夹带的细粉再次分离出来.细粉通过管道从顶部随气流逸
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精心整理 出经旋风筒收集下来作为成品,粗粉从底部排出,并重新入磨.产品细度可通过调节气流的回转转子 速度进行调节.
转子变频调速系统 节能测试报告
四川省犍为宝马水泥有限责任公司 2500t/d 干法旋窑水泥生产线使用四套由四
川极度电控系统制造有限责任公司生产的转子变频调速系统,应用于窑尾高温风机、
窑尾废气风机、窑头废气风机和水泥磨循环风机,四套设备与 2009 年 11 月 22 日全
部投入调速运行,至 2010 年 3 月 1 日期间,四川犍为宝马水泥有限责任公司对该系
统进行跟踪监测,并对部分数据进行了重点测试,根据测试结果形成本报告。
一. 电机参数和运行模式
1) 配用电机参数
电机型号 电机功率 额定电流 转子电压 转子电流

高温风机

YRKK710-6 1400Kw

97.3A

1762V

485A

尾排风机

YRKK560-6

900Kw

64.4A

1326V

415A

头排风机

YRKK500-6

560Kw

42A

936V

369A

水泥磨循环风机 YRKK450-6

400Kw

29.9A

631V

395.7A

2) 运行模式 转子变频调速运行:转子变频调速系统投运后,根据运行要求来确定风压,通
过调节风机驱动电机的转速来实现风压调节。
二. 转子变频调速装置
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制造厂商:四川极度电控系统制造有限责任公司

设备组成:四套设备都是外馈型转子变频调速装置,由水阻柜、2~3 面 800*800*2200

控制柜和反馈变压器构成

规格型号:

型号

负载

调速范围

1

HZJ-B-1400KW

窑尾高温风机

490-992r/min

2

HZJ-A-900KW

窑尾废气风机

490-992r/min

3

HZJ-A-560KW

窑头废气风机

490-992r/min

4

HZJ-A-400KW

水泥磨循环风机

490-992r/min

三. 测试数据

在窑系统正常运行情况下,采集日常运行数据,用电机单位时间内耗电量,对

照电机全速运行功率列出下表:

表格错误!未指定顺序。记录数据一

转速 (rpm)

风门(%)

电流(A)

实际功率 (KW)

节能率 (与全速 功率比较)

高温风机

714

55.7

62

850

38%

尾排风机

724.5

99.6

44.5

580

33%

头排风机

620

10.4

25

300

41%

水泥磨循环风机 876.5

80.6

18.1

260

35%

表格错误!未指定顺序。记录数据二

转速 风门(%) 电流(A) 实际功率

节能率

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(rpm)

(KW)

(与全速

功率比较)

高温风机

714

99.7

70.9

950

28%

尾排风机

855

99

49.4

639

29%

头排风机

747

100

30.6

380

32%

水泥磨循环风机

879

90

18.4

260

35%

四. 测试结果分析

可以看出电机一次电流随风门开度及电机转速而改变,其中电机转速对电机功

率影响更加明显,电机功率随转速降低明显减小,转速的改变对电机耗电量影响明

显。

五. 结论

根据对转子变频调速系统运行一段时间以来的观察和相关测试得出如下结论:

1) 转子变频调速系统装置运行可靠。

2) 节电率随转速的降低而升高,转速越低节能效果越明显。

3) 调速的*稳性与连续性:

转子变频调速装置采用水阻启动方式,启动电流小;电机转速采用模拟量给定,

调节过程连续性、*稳性好。

4) 调速的范围和精度

调速范围 500-992r/min,调速精度高,调速控制装置操作简单稳定。

5) 质量评价

装置自带载运行以来,工作情况稳定,各项性能指标均达到要求,控制功能和

保护功能完整正常,根据装置运行期间耗电记录显示节能效果显着,*均节能效果

均超过 28%,效果最好的高温风机*均节能率达 33%。
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