水泥厂生产流程及水泥设备原理简介

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全场平面布置

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

主要功能

备注

原料磨

1

立磨、高效选粉机

回转窑

1

旋风预热器(带分解炉)

煤  磨

1

球磨机

水泥磨

1

三仓磨

冷却机

1

储存设备

堆料场,配料站,均化库,熟料库,水泥库

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

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：采矿工作面的整平→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,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,经导向叶片水平进入选粉区.在选粉机内由垂直叶片和水平叶片组成笼式转子,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平风力的平衡条件下进行.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

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，即原料层表面与水平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3CaO Al2O3及4CaO Al2O3 Fe2O3烧制部分熔融状态,液相出现,将所剩CaO和2CaO SiO2溶解,2CaO SiO2在液相中吸收CaO形成硅酸盐水泥的最重要矿物硅酸三钙3Ca SiO2.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3CaO SiO2.

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平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，该仓内镶有平衬板，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。本机运转平稳，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.

4.4.3 O-sepA高效选粉机工作原理:

空气从两个入口沿水平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,被水平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.