1、水泥生產(chǎn)工藝與裝備無機材料生產(chǎn)工藝與裝備 水泥水泥玻璃玻璃陶瓷陶瓷耐火耐火材料材料水泥生產(chǎn)工藝與裝備 工藝流程簡介123各主要工序工藝裝備發(fā)展現(xiàn)代水泥生產(chǎn)工藝與裝備一、工藝流程簡介高度概括“兩磨一燒”生料制備、熟料煅燒、水泥粉磨具體流程礦山開采、原料預均化、生料粉磨、生料均化、熟料煅燒、水泥粉磨和包裝運輸。二、各主要工序工藝裝備發(fā)展 原料預均化 生料粉磨 生料均化 熟料煅燒 水泥粉磨2.1 原料預均化基本原理原料預均化的基本原理可以簡單形象地描述為“平鋪直取”，就是在原料堆放時，由堆料機連續(xù)地把進來的物料，按一定的方式堆成盡可能多的相互平行、上下重疊、厚薄一致的料層，而在取料時，則通過選擇與堆

2、料方式相適應(yīng)的取料機和取料方式，在垂直于料層的方向上，同時切取所有料層，這樣在取料的同時完成了物料的混合均化，起到了預均化的作用。 預均化堆場的類型預均化堆場是將成分波動較大的單一品種物料如石灰石、原煤等，以一定的堆取料方式在堆場內(nèi)混合均化，使其出料成分均勻穩(wěn)定。這種堆場應(yīng)用最為普遍，如石灰石堆場、原煤堆場等。預配料堆場是將成分波動較大的兩種或兩種以上原料，按一定的配合比例進入堆場，經(jīng)混合均化，使其出料成分均勻，并基本符合下一步配料要求。如石灰石、黏土預配料堆場。配料堆場是將全部品種的原料，按照配料要求，以一定的比例進入堆場，經(jīng)過混合均化，在出料時達到成分均勻穩(wěn)定，并且完全符合生料成分要求。這

3、種堆場由于具有完全的配料功能，須具備完善的取樣、試樣處理、在線快速分析等手段，比較復雜，一般很少用。布置形式預均化堆場的布置形式分為矩形和圓形兩種。矩形堆場優(yōu)點：可采用多種堆取料方式，均化效果好；缺點：占地面積大，設(shè)備和土建投資較高。圓形堆場優(yōu)點：占地面積少，約可節(jié)省30%40%的土地，設(shè)備及土建投資也較矩形堆場低30%40%；缺點：均化效果稍差一些。直線型矩形堆場布置圓形堆場圓形堆場常用的幾種堆料機堆料機所起的作用是將進入堆場的物料，從與之相連接的進料皮帶機上轉(zhuǎn)運下來，按一定的方式堆成料堆。結(jié)構(gòu)和性能不同的幾種堆料機：天橋皮帶堆料機懸臂式皮帶堆料機橋架式皮帶堆料機耙式堆料機天橋皮帶堆料機懸臂

4、式皮帶堆料機橋架式皮帶堆料機耙式堆料機耙式堆料機主要用于側(cè)面堆料，可作橫向傾斜層和人字形堆料。這類設(shè)備的特點是可兼做堆料和取料作業(yè)，價格較低。取料機 取料機的結(jié)構(gòu)和性能以及堆、取料機的配合，直接影響預均化效果。常用的取料機：橋式刮板取料機橋式圓盤取料機耙式取料機橋式刮板取料機橋式刮板取料機的松料裝置橋式圓盤取料機橋式圓盤取料機適用于端面取料，該取料機具有均化效果好，動力消耗少，橋式圓盤取料機適用于端面取料，該取料機具有均化效果好，動力消耗少，占地面積小，機械構(gòu)造簡單，適用范圍廣等優(yōu)點，因而近年來發(fā)展很快。占地面積小，機械構(gòu)造簡單，適用范圍廣等優(yōu)點，因而近年來發(fā)展很快。耙式取料機耙式取料機既可用

5、于堆料，又可用于取料，動力消耗也較低，但均化效果不理想，只能用于對均化要求不高的場合。耙式取料機又可分為懸臂式和門式兩種。水平輥磨水平輥磨球磨球磨輥壓機輥壓機立式磨立式磨聯(lián)合粉磨聯(lián)合粉磨2.2 水泥粉磨工藝發(fā)展球磨機球磨機球磨的構(gòu)造球磨的構(gòu)造：進出料裝置、筒體、：進出料裝置、筒體、主軸承、傳動裝置等主軸承、傳動裝置等. 球磨的工作原理球磨的工作原理 瀉落狀態(tài)瀉落狀態(tài) 轉(zhuǎn)速太慢，研磨體和物料轉(zhuǎn)速太慢，研磨體和物料= =動摩擦角高度，重力作用下下滑動摩擦角高度，重力作用下下滑 拋落狀態(tài)拋落狀態(tài) 轉(zhuǎn)速適中，研磨體至一定高度后以近拋物線軌跡拋落下來轉(zhuǎn)速適中，研磨體至一定高度后以近拋物線軌跡拋落下來 周

6、轉(zhuǎn)狀態(tài)周轉(zhuǎn)狀態(tài) 轉(zhuǎn)速太快時，研磨體與物料貼附筒體一起轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)速太快時，研磨體與物料貼附筒體一起轉(zhuǎn)動 球磨內(nèi)部運動狀態(tài)球磨內(nèi)部運動狀態(tài)研磨體對物料的基本作用以研磨體對物料的基本作用以沖擊沖擊和和研磨研磨作用為主作用為主球磨的類型球磨的類型 按按筒體的長徑比筒體的長徑比R R分：分： 短磨機短磨機 R=R=2 2（一般稱球磨機，多為單倉）（一般稱球磨機，多為單倉） 中長磨機中長磨機 R=3R=3 長磨機長磨機 RR4 4（一般分成（一般分成2 24 4個倉）個倉） 按按是否連續(xù)操作是否連續(xù)操作可分為：連續(xù)磨機和間歇磨機。可分為：連續(xù)磨機和間歇磨機。 按按傳動方式傳動方式分為：分為： 中心傳動磨機中心

7、傳動磨機: :電動機通過減速機帶動磨機卸料端空心軸而驅(qū)電動機通過減速機帶動磨機卸料端空心軸而驅(qū) 動磨體回轉(zhuǎn)，減速機輸出軸與磨機中心線在同一直線上動磨體回轉(zhuǎn)，減速機輸出軸與磨機中心線在同一直線上 邊緣傳動磨機邊緣傳動磨機 : :電動機通過減速機帶動固定在卸料端筒體上的電動機通過減速機帶動固定在卸料端筒體上的 大齒輪而驅(qū)動磨體回轉(zhuǎn)。大齒輪而驅(qū)動磨體回轉(zhuǎn)。 球磨的類型球磨的類型 按按卸料方式卸料方式分：分： 尾卸式磨機尾卸式磨機 ：被粉磨物料從磨機一端喂入，從另一端卸：被粉磨物料從磨機一端喂入，從另一端卸出出 中卸式磨機中卸式磨機 ：被粉磨物料從磨機兩端喂入，從中部卸出。：被粉磨物料從磨機兩端喂入，

8、從中部卸出。 按按磨內(nèi)研磨介質(zhì)的形狀磨內(nèi)研磨介質(zhì)的形狀分：分： 球磨機球磨機 ：磨內(nèi)研磨介質(zhì)主要為鋼球或鋼段：磨內(nèi)研磨介質(zhì)主要為鋼球或鋼段 礫石磨：研磨介質(zhì)為礫石、卵石、瓷球和剛玉球等，用礫石磨：研磨介質(zhì)為礫石、卵石、瓷球和剛玉球等，用花崗巖或瓷質(zhì)材料作襯板。花崗巖或瓷質(zhì)材料作襯板。 按按操作工藝操作工藝可分：干法磨機和濕法磨機。可分：干法磨機和濕法磨機。 球磨機的特點球磨機的特點 優(yōu)點：優(yōu)點： 對其物理性質(zhì)波動適應(yīng)性較強對其物理性質(zhì)波動適應(yīng)性較強,連續(xù)生產(chǎn)連續(xù)生產(chǎn) 產(chǎn)品顆粒細度易于調(diào)節(jié)，顆粒呈球形產(chǎn)品顆粒細度易于調(diào)節(jié)，顆粒呈球形 可干法作業(yè)可干法作業(yè),也可濕法作業(yè)也可濕法作業(yè) 對物料有混合、

9、攪拌、均化作用對物料有混合、攪拌、均化作用 缺點：缺點： 分離效率低分離效率低,電能有效利用率低電能有效利用率低 設(shè)備笨重設(shè)備笨重,噪音大噪音大,有較強振動有較強振動 占地面積大占地面積大立磨立磨工作原理立磨工作原理粗料粗料較細物料較細物料細物料去選粉機細物料去選粉機大物料顆粒入刮料器大物料顆粒入刮料器40 - 70 m/s風速 m/s物料粒度 mm擋料圈擋料圈立磨的構(gòu)造立磨的構(gòu)造立磨的構(gòu)造立磨的構(gòu)造立磨由機殼與機座、磨輥與磨盤、加壓裝置、分級裝置、傳立磨由機殼與機座、磨輥與磨盤、加壓裝置、分級裝置、傳動裝置和潤滑系統(tǒng)六大部分組成。動裝置和潤滑系統(tǒng)六大部分組成。磨的類型磨盤形式磨輥形式磨輥數(shù)萊

10、歇磨水平磨盤，鑲有扇形襯板錐形磨輥小型磨有兩個、大型磨有四個雷蒙磨帶15傾角的碗型磨盤圓柱形磨輥小型磨有兩個、大型磨有三個RM磨與磨輥形式相適應(yīng)的碗型磨盤兩個窄輥組成的鼓形磨輥兩對磨輥MPS磨與磨輥形式相適應(yīng)的曲面磨盤鼓形磨輥三個磨輥立磨的分類立磨的分類立磨的特點立磨的特點 優(yōu)點：優(yōu)點： 粉磨效率高，烘干能力強，產(chǎn)品的化學成分穩(wěn)定粉磨效率高，烘干能力強，產(chǎn)品的化學成分穩(wěn)定 顆粒級配均勻顆粒級配均勻,有利于鍛燒，工藝流程簡單有利于鍛燒，工藝流程簡單 建筑面積及占用空間小，噪音低、揚塵少建筑面積及占用空間小，噪音低、揚塵少 操作環(huán)境清潔，磨損小，利用率高操作環(huán)境清潔，磨損小，利用率高 缺點：缺點：

11、 不適于磨蝕性大的物料不適于磨蝕性大的物料輥壓輥壓機機輥壓機的工作原理輥壓機的工作原理 物料從兩輥間的上方喂入物料從兩輥間的上方喂入, ,在高壓作用下受擠壓在高壓作用下受擠壓形成密實的料床。形成密實的料床。輥壓機的構(gòu)造輥壓機的構(gòu)造主要組成部分：加料裝置、磨輥、傳動裝置、液壓主要組成部分：加料裝置、磨輥、傳動裝置、液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、機架和安全保護罩等。系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、機架和安全保護罩等。輥壓機輥面形式輥壓機輥面形式1.光滑輥面光滑輥面 a.光滑輥面制造、維修成本較低，輥面腐蝕易修復。光滑輥面制造、維修成本較低，輥面腐蝕易修復。 b.當喂料量不穩(wěn)定時，會產(chǎn)生振動和沖擊。當喂料量不穩(wěn)定時，會產(chǎn)生振

12、動和沖擊。 c.咬合角小。咬合角小。2.溝面輥面溝面輥面 克服光滑輥面的缺點，其結(jié)構(gòu)形式通過堆焊來實現(xiàn)。克服光滑輥面的缺點，其結(jié)構(gòu)形式通過堆焊來實現(xiàn)。輥壓機特點輥壓機特點 優(yōu)點：優(yōu)點： 粉磨效率高粉磨效率高,電耗低電耗低,增產(chǎn)節(jié)能增產(chǎn)節(jié)能 可降低鋼鐵消耗可降低鋼鐵消耗,單位磨耗為單位磨耗為0.5g/t 噪音低噪音低,約為約為80dB 體積小體積小,質(zhì)量輕質(zhì)量輕,占地面積小占地面積小,容易安裝容易安裝 缺點：缺點： 輥壓機本身不具有烘干作用輥壓機本身不具有烘干作用 不適宜粘濕性、磨蝕性大的物料不適宜粘濕性、磨蝕性大的物料生料粉磨系統(tǒng)的類型 12354立式輥磨系統(tǒng)輥壓磨系統(tǒng)中卸提升循環(huán)磨系統(tǒng)風掃磨

13、系統(tǒng)尾卸提升循環(huán)磨系統(tǒng)風掃磨系統(tǒng)風掃磨的特點：磨體短而粗，通風阻力小利用窯尾熱廢氣可烘干水分小于8%的原料，若另設(shè)熱風爐供應(yīng)高溫熱風，則可烘干含水分12%的原料風掃磨系統(tǒng)的單位理論功率產(chǎn)量較低，能耗較高。 尾卸提升循環(huán)磨系統(tǒng)特點：采用機械方法卸料磨內(nèi)阻力大烘干能力差(利用窯尾廢氣可烘干4%-5%的水分,增設(shè)熱風爐可烘干8%水分)中卸提升循環(huán)磨系統(tǒng)特點:綜合了風掃磨和尾卸提升循環(huán)磨的優(yōu)點，其烘干能力相當于風掃磨和尾卸提升循環(huán)磨的結(jié)合，粉磨效果相當于二級圈流系統(tǒng)。通風量大,烘干能力強分為粗、細磨兩倉， 對原料適應(yīng)性好磨內(nèi)過粉碎少, 粉磨效率高立式輥磨系統(tǒng)立式磨的優(yōu)點:磨方式合理,粉磨效率高（比球磨

14、電耗降低10%-30%)烘干能力強允許入磨物料粒度大容易調(diào)節(jié)控制輥壓磨系統(tǒng)特點：粉磨電耗低烘干能力較差采用輥壓機采用輥壓機+ +打散分級機打散分級機+ +開路球磨機工藝流程圖開路球磨機工藝流程圖采用輥壓機采用輥壓機+V+V型選粉機型選粉機+ +開路球磨機的開路球磨機的200200萬噸萬噸/ /年粉磨站年粉磨站（內(nèi)蒙冀東）（內(nèi)蒙冀東）幾種生料粉磨系統(tǒng)的比較產(chǎn)量為產(chǎn)量為50-5550-55噸噸/ /小時小時項目項目中卸磨系統(tǒng)中卸磨系統(tǒng)立式磨系統(tǒng)立式磨系統(tǒng)擠壓磨系統(tǒng)擠壓磨系統(tǒng)規(guī)格規(guī)格3.2m10m3.2m10mHRM1900HRM1900HFCG100/35HFCG100/35總裝機容量（總裝機容量

15、（KWKW）其中：主電機功率（其中：主電機功率（KWKW） 選粉機功率（選粉機功率（KWKW） 球磨機功率（球磨機功率（KWKW） 主風機功率（主風機功率（KWKW）13751375100010001501502252251185118550050055556306301035103532325555380380280280最大通風量最大通風量(m(m3 3/h)/h)36800368006060060600系統(tǒng)漏風系統(tǒng)漏風(Pa)(Pa)909050505050年運轉(zhuǎn)率年運轉(zhuǎn)率(%)(%)757590909090系統(tǒng)電耗系統(tǒng)電耗(KWh/t)(KWh/t)2222161616162.3 生料

16、均化的原理采用空氣攪拌及重力作用下產(chǎn)生的“漏斗效應(yīng)”（或稱鼠穴效應(yīng)），使生料粉向下落降時切割盡量多層料面予以混合。同時，在不同流化空氣的作用下，使沿庫內(nèi)平行料面發(fā)生大小不同的流化膨脹作用，有的區(qū)域卸料，有的區(qū)域流化，從而使庫內(nèi)料面產(chǎn)生徑向傾斜，進行徑向混合均化。水泥工業(yè)所用的生料均化庫，都是利用三種均化作用原理進行匹配設(shè)計的。 連續(xù)式連續(xù)式間歇式間歇式多料流式多料流式生料均化庫的類型生料均化庫的類型生料均化庫的類型與特點間歇式均化庫間歇式均化庫是水泥工業(yè)最早利用的均化庫，這種均化庫由于動力消耗大等原因逐步被淘汰，但其基本原理及利用高壓空氣充分攪拌生料的作用已被許多新型連續(xù)式均化庫移植、改進和吸

17、納。連續(xù)式均化庫混合室?guī)旎旌鲜規(guī)炀規(guī)炀規(guī)於嗔狭魇骄瘞霫BAU中心室?guī)鞄斓自O(shè)置一個大型圓錐，結(jié)構(gòu)合理分為68個充氣區(qū)生料入庫分布均勻重力混合和徑向混合結(jié)合，均化效果好，電力消耗小多料流式均化庫CF控制流式均化庫單點進料庫底分為7個卸料區(qū)域，每區(qū)有6個三角形充氣區(qū)組成，共有42個充氣區(qū)兼有重力混合、氣力攪拌和徑向混合作用，均化效果好多料流式均化庫MF控制流式均化庫庫頂多點卸料，布料均勻10-16個充氣區(qū)，輪流充氣，產(chǎn)生漏斗效應(yīng)兼有重力混合、氣力攪拌和徑向混合作用，均化效果好多料流式均化庫TP控制流式均化庫綜合了混合室?guī)旌虸BAU庫的優(yōu)點多點布料底部輪流充氣，形成漏斗效應(yīng)重力、徑向、氣力共

18、同作用多料流式均化庫NC控制流式均化庫庫頂多點卸料，平鋪生料庫內(nèi)設(shè)有錐形中心室，庫底分區(qū)充氣重力混合和氣力均化相結(jié)合 立波爾窯立波爾窯立窯立窯干法余熱發(fā)電窯干法余熱發(fā)電窯濕法窯濕法窯干法中控窯干法中控窯窯外分解窯窯外分解窯懸浮預熱窯懸浮預熱窯2.4 水泥燒成工藝發(fā)展立窯立窯豎式固定床燃燒設(shè)備，豎式固定床燃燒設(shè)備，目前使用的為機立窯。目前使用的為機立窯。沿窯的高度方向分為沿窯的高度方向分為預熱帶預熱帶，燒成帶燒成帶和和冷冷卻帶卻帶 回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯 窯筒體臥置(略帶斜度，約3%)，并能做回轉(zhuǎn)運動的稱為回轉(zhuǎn)窯。回轉(zhuǎn)窯可分為煅燒生料粉的干法窯和煅燒料漿的濕法窯。回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯預分解窯預分解窯預熱器：

19、完成預熱、粘土脫水分解和部分碳酸鹽解,然后入回轉(zhuǎn)進行煅燒。旋風筒內(nèi)的物料和風向如圖所示。 預熱器：生料首先喂入一級旋風筒入口的上升管道，進行充分的熱交換，然后一級旋風筒把氣體和生料顆粒分離，收下生料經(jīng)過卸料管進入二級旋風筒的上升管道內(nèi)進行第二次熱交換。等等。預熱器分解：生料使物料分解，實質(zhì)是高溫氣固多相反應(yīng)器。分解大量的碳酸鈣，生料顆粒以懸浮或沸騰狀態(tài)分散在分解爐中，是生料群蘇完成分解反應(yīng)。減輕回轉(zhuǎn)窯熱負荷，是回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)能力以倍數(shù)增加。幾種典型的預分解窯SF-NSF-CSF窯C-FF爐結(jié)構(gòu)示意圖特點1、三次風切線進入 2、喂料:爐頂/錐體下部/錐體下部/煙道3、燃料:錐體下部/渦室頂 FLS

20、-SLC-ILC窯FLS-SLC-ILC窯FLS-SLC-ILC窯FLS-SLC-ILC窯FLS-SLC-ILC窯特點 1、奔騰式分解爐2、異線/同線 MFC-NMFC窯MFC-NMFC窯MFC-NMFC窯MFC-NMFC窯MFC-NMFC窯MFC-NMFC窯特點： 1、沸騰式 2、流化床 3、溢流/攜出 4、停留時間長5、風速低 Prepol型和Pyroclon型特點： 1、不設(shè)專門分解爐 2、窯尾過剩空氣系數(shù)大 3、使用塊狀燃料 RSP窯特點： 1、旋風-噴騰2、三室 目的：改善熟料質(zhì)量與易磨性；降低熟料的溫度，便于運輸、儲存、 和粉磨；回收熱量，預熱二次空氣，降低熱耗、提高熱利用率。快冷對改善熟料質(zhì)量的作用： 防止或減少C3S的分解；避免-C2S轉(zhuǎn)變成-C2S ；改善了水泥安定性；使熟料晶體減少，提高水泥抗硫酸鹽性能；冷卻的目的及作用熟料冷卻機作業(yè)原理在于高效、快速地實現(xiàn)熟料與冷卻空氣之間的氣固換熱。熟料冷卻機由單筒到多筒到蓖式不斷發(fā)展，是圍繞提高氣固換熱系數(shù)，增大氣固接觸面積，增加氣固換熱溫差等提高氣固換熱速率和效率方向發(fā)展的冷卻機作用原理作為工藝裝備，對高溫熟料的驟冷。作為熱工裝備，對二次風、三次風的加熱升溫作為熱回收裝備，對出窯熟料攜出熱量回收。 作為熟料輸送裝備，輸送高溫熟料。 熟料冷卻機功能 筒式：包括單筒和筒式：包括單筒和多筒，但因機構(gòu)復多