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1 引言
新型干法水泥生产的核心由悬浮预热和预分解技术组成,令现代科学技术和工业生产结合的最新的成就,拥有均化、节能、环保、自动控制、长期安全运转与科学管理六大保证体系,是现代高新技术在水泥工业的榜样。
新型干法水泥在生产的过程中,石灰石的预均化十分重要。石灰石的均化效果将直接影响水泥熟料的质量进而影响到生产的水泥的质量
目前采用的最多的均化措施为均化库和预均化堆场,而石灰石的预均化采用预均化堆场更为合适。预均化堆场一般可以分为两类:即圆形预均化堆场和矩形预均化堆场,他们各有优缺点。相同的储存容积圆形堆场比矩形堆场能减少30%~40%的占地面积;在设备购置的费用上圆形比矩形可节约25%,总投资能减少30%~40%;相比圆形堆场,矩形堆场的布料更加均匀;矩形堆场还可扩建,但是圆形堆场不可扩大只能另建新堆场。近几年来圆形预均化堆场在水泥生产工业中慢慢得到重视,数量上已经开始逐渐超过矩形预均化堆场。依照此次设计对场地的要求和当前预均化堆场发展的趋势与前景,此次设计将会采用圆形石灰石预均化堆场。
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1.1 新型干法水泥技术的生产特点
新型干法水泥生产就是以悬浮预热器和窑外分解技术为核心,把现代科学技术比如原料预均化、生料气力均化、烘干粉磨新型耐热、耐磨、耐火材料以及计算机、自控技术等,广泛的应用在水泥干法生产的全过程中,令水泥生产具有高效、优质、低耗、符合环保的要求和大型化、自动化等特征的现代化水泥生产方法。
新型干法水泥技术生产包含整套的现代化水泥生产新技术与此相适应的现代化的科学管理方法,新型干法与传统湿法、干法、半干法相比较具有均化、节能、保护环境、自动控制,长期安全运转及科学管理六大环保体系,特点如下: 一、采用高效多功能设备
新型干法水泥生产通常采用烘干粉磨系统,包括风扫磨,尾卸或中卸循环磨,利用预热器废气来作为烘干热源,近几年来辊式磨在大型生产线上得到广泛利用,辊式磨拥有粉磨效率高,烘干能力大,噪音小,建筑面积小,允许入磨物料的粒度大,以及生料化学成分容易调整,颗粒及配比较均齐等特点,单位生料的电耗也比钢球磨机低。
在石灰石破碎方面,常采用单段及锤式破碎机,取代了以往的二段或三段破碎,简化了流程并降低能耗。采用钢丝胶带超高超重提升机取代了粉状物料的气力输送,节能效果十分显著。
在余热利用方面,通常利用窑尾预热器或篦冷机废气来进行原料磨或煤粉制备的烘干热源,或是低温余热发电热源。 二、生料制备全过程采用现代化技术
化学成分均匀的生料是保证水泥生产质优、高效、低耗的基本条件,湿法水泥生产的主要优点在于生料浆容易搅拌均匀,可以使入窑生料成分比较均匀,但是传统干法、半干法的生料成分均化比较困难,尤其是当原料成分有波动时,入窑生料成分很难稳定。新型干法水泥生产特点:在生料制备过程中,全面采用现代化均化技术,使矿山开采、原料的预均化、原料配料及粉磨、生料的气力均化四个关键环节,互相衔接形成生料制备全过程的均化控制保证体系,以满足悬浮预热,窑外分解技术,以及生产大型化对生料质量的严格要求。
1、矿山开采方面:在两个方面做好质量控制:一是做好生产勘探,穿孔时应钻孔取样,掌握矿体质量,二是根据矿山资源来制定开采方案与计划,对不同质量的矿体进行选择性开采和搭配使用,可以在采掘运输过程中做到粗略均化。 2、原料的预均化:原料的预均化堆场有矩形和圆形两种。通常来讲同样有效储量的圆形堆场比矩形堆场可少占地面积30%左右,而且圆形堆场设备投资比矩
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形堆场节省30~40%;均化效果比较:通常认为矩形堆场的布料比较均匀,而且可以用多种堆料方法,但圆形堆场一般都用人字形料堆,由于料堆呈圆形,内外圈差距很大,物料会不如矩形分布均匀。
预均化的堆场堆料层数一般都在400层以上,具有良好的均化效果,均化效果可达为5~8,最高可达10,这样可以利于充分利用低品原料,有利于利用矿石的夹层,来降低剥采比,以提高采矿效率,可以在堆场内针对不同成分的原料进行预配料,这有利于为生产提供长期而稳定的原料。 3、原料配料和粉磨
在原料预均化的基础上,为制备化学成分均齐而稳定的生料,新型干法生产利用荧光分析仪,电子计算机与计量皮带称来进行原料配料和粉磨,使出磨生料的质量合格率大幅度提高。 4、生料气力均化
气力均化是生料在制备过程中的最后均化工序,过去干法生产,生料均化主要是依靠物料在库内的重力卸料时产生的漏斗效应达到混合均化的效果,或者采用多库搭配出料,但是均化效果很差,随着新型干法技术的出现,各种型式的空气搅拌均化库被发明出来,大大提高了均化效果,而且不断降低电耗,使大型生料均化库兼生料储存与均化作用,连续作业于一体,均化效果可达到7~8左右。三、利用悬浮预热及预分解技术来代替回转窑内物料堆积态预热和分解的方法。 传统的湿法,干法回转窑的熟料生产,预热生料(湿法窑料浆的烘干),分解和烧成过程全部在窑内完成,而回转窑作为烧成设备,由于可以提供断面温度比较均匀的温度场,并保证物料能在高温下有足够的停留时间,但它作为传热传质设备并不理想,对热能需要较大的预热分解过程十分不适应,这主要是因为窑内物料堆于窑内底部,但是气流从料层表面吹过,气流和物料接触面积很小,传热效率低下所致,同时由于窑内分解带物料处于层状堆积状态,料层分解出的CO2向气流扩散面积太小,阻力太大,速度太慢,而且料层得内部颗粒被CO2气膜包住,CO2分压大,分解温度要求更高,增大了碳酸盐分解的难度,从而降低了分解速度。 窑外分解技术从根本上解决了这一问题,将窑内物料堆积态的预热分解过程分别转移到悬浮预热、分解炉中在悬浮状下进行。
因为物料悬浮在热气流中与气流的接触面积大,与窑内相比,成千倍地增加,所以传热速度极快,传热效率高,而且生料粉和燃料在悬浮态下,均匀混合后,燃料燃烧的热能及时传给物料,使之迅速分解,传热、传质迅速,提高了生产效率和热效率。 四、生产控制自动化
新型干法水泥生产过程中环节多,连续性很强,许多工序要联合操作,相互
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影响,相互制约,因此,在生产过程中要求具有高度的稳定性,设备运转的可靠性和调节控制的及时性。这些都不是靠人工操作所能达到的。
生产过程自动化拥有反映灵敏,及时控制,能精确调整的特点,是保证现代化连续性生产安全稳定的运行所必不可少的工具,生产规模越大,生产得连续性就越强,对生产稳定性要求就越高,所以实现生产自动化的必要性十分明显。 五、采用新型耐热、耐磨、耐火材料
新型干法水泥生产的另一特点是不断改进设备运转周期,减少设备故障和维修时间,保证全系统实现高效率,无事故,持续稳定地安全运转。 六、装备大型化
随着工业发展与技术的进步,水泥生产装备日渐大型化,从日产700、1000、2000、2500、3000、4000、5000、6000到10000t。单机产量开始大幅度提高,不仅减化了生产流程,减少了占地面积,也更便于管理和实现自动化,对降低生产成本和提高劳动生产率十分有利。
1.2 新型干法水泥的生产发展
我国的新型干法水泥生产技术虽然已达到国际较高水平,但从整体上说与国际顶尖水平还具有很大的差距。若想使技术取得更大的突破,超越发达国家的先进水平,就必须要做到在努力提高新型干法生产的水泥的比重,同时加强技术研发和信息化的建设,鼓励企业创新科技,引进技术, 培养人才,并不断推行优化设计。因此,我国的新型干法水泥生产技术在发展过程中应做好以下几点: (1)进一步研究原料均化技术,深入扩大对工业废渣于生活垃圾的利用。并加强从原材料的开采到粉磨均化的手段与措施,以减少投资。
(2)完善并提高工艺装备和技术,不断优化技术,通过科学的管理方法和规范的工程施工设计,从而降低生产线的建设成本。
(3)大力研发辊式磨系统、水泥的预粉磨、终粉磨的辊压机和生料辊式磨系统,同时加快其推广与应用,降低水泥生产的能耗。
(4)优化生产工艺的过程,并做好个性化的设计,用来满足多品种功能水泥的生产,力求用最低的成本,满足市场的需求。
(5)加强对关键技术装备的研发,如新一代的熟料冷却机与高性能回转窑。加大对废弃塑料、轮胎和劣质煤的再利用研究的力度,寻找新的替代燃料和燃料品种。
(6)研发具有更高效率的降低有害气体与粉尘排放浓度的技术,把污染物的排放量尽量控制到最低限度。
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(7)开发专用软件,同时研发生产工艺过程与自动化的控制软件,并不断的进行推广和应用。
(8)加大对功能材料和水泥生产相关的管理方法、产品、仪器、代替材料等的研究和应用推广,提高装备的综合性能,取得最佳的经济效益与社会效益。 (9)加大对重要技术与装备的研发,缩短其应用周期,提高生产率。 (10)注重环保,加强环保建设,以期实现与环境的和谐发展。
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