水泥廠生產(chǎn)流程及水泥設(shè)備原理簡介

1、 水泥廠生產(chǎn)流程

1.1 水泥生產(chǎn)工藝

水泥的生產(chǎn)工藝簡單講便是兩磨一燒，即原料要經(jīng)過采掘、破碎、磨細(xì)和混勻制成生料，生料經(jīng)1450℃的高溫?zé)墒炝?，熟料再?jīng)破碎，與石膏或其他混合材一起磨細(xì)成為水泥。由于生料制備有干濕之別，所以將生產(chǎn)方法分為濕法、半干法或半濕法、干法3種。

1.2全場平面布置

圖1.1 水泥廠的工藝流程簡圖

圖1.2 立磨原理圖

圖1.1

圖1.2

1.3全廠主機(jī)設(shè)備與存儲設(shè)備

表1.1全廠主機(jī)設(shè)備與存儲設(shè)備列表

生料磨、回轉(zhuǎn)窯、水泥磨、煤磨、冷卻機(jī)、儲存設(shè)備（堆料場,配料站,均化庫,熟料庫,水泥庫）

主要設(shè)備名稱

臺數(shù)

主要功能

備注

原料磨

1

立磨、高效選粉機(jī)

回轉(zhuǎn)窯

1

旋風(fēng)預(yù)熱器(帶分解爐)

煤  磨

1

球磨機(jī)

水泥磨

1

三倉磨

冷卻機(jī)

1

儲存設(shè)備

堆料場,配料站,均化庫,熟料庫,水泥庫

主要輔機(jī)名稱

破碎機(jī)

2

輥壓機(jī)

1

輸送機(jī)

2

鼓風(fēng)機(jī)

1

引風(fēng)機(jī)

1

增濕塔

1

電除塵

3

(1)PC-2018反擊錘式破碎機(jī)(2)板式喂料機(jī)(3)MLS3626立式輥磨機(jī)(4)LS型螺旋輸送機(jī)(5)鏈斗輸送機(jī)(6)O-Sepa選粉機(jī)(7)羅茨鼓風(fēng)機(jī)(8)水泥窯尾引風(fēng)機(jī)(9)調(diào)速型液力偶合器(10)陜西壓強(qiáng)設(shè)備廠調(diào)速機(jī)(11)離心通風(fēng)機(jī)

2、 生料制備

2.1 礦山開采的工藝流程

礦山開采的工藝流程：采礦工作面的整平→布置爆孔→鉆孔→裝藥爆破→集礦→裝車

2.2 原料的破碎,預(yù)均化和生料粉磨

從礦山開采的礦石用卡車運(yùn)到水泥廠,由板式喂料機(jī)送入單段錘式破碎機(jī),再用皮帶送到預(yù)均化堆場,采用橫堆豎取的方式取料,料經(jīng)皮帶送到石灰石倉.再加上從鐵粉倉和粘土倉及粉煤灰倉經(jīng)電子皮帶稱定量取料混合后送入生料磨(立磨).經(jīng)立磨粉磨后粗細(xì)料被選粉機(jī)分離,粗料返回立磨繼續(xù)粉磨,細(xì)料送入兩個(gè)錐型倉暫時(shí)儲存.

2.3 生料儲存,均化和輸送

由立磨出來的細(xì)粉經(jīng)氣力輸送管道和皮帶提升機(jī)送到均化庫頂部,經(jīng)四嘴下料機(jī)進(jìn)入均化庫.均化庫既有均化的作用也有儲存生料的作用.

2.4 水泥廠生料工段工藝流程圖石灰石→板式喂料機(jī)→單段錘式破碎機(jī)→皮帶→堆料機(jī)→取料機(jī)→皮帶→配料站→立磨→o-sepa選粉機(jī)→氣力輸送管道和皮帶提升機(jī)→生料均化庫

2.5 生料工段主要設(shè)備,設(shè)備工作原理

(1) 板式喂料機(jī)

板式喂料機(jī)能承受較大的料壓和沖擊,適應(yīng)大塊礦石的喂料,該機(jī)給料均衡運(yùn)轉(zhuǎn)可靠,但設(shè)備較重,價(jià)格高.板式喂料機(jī)分輕型,中型和重型三種.立窯水泥廠石灰石破碎的喂料機(jī)一般選用中型的占多.

(2)反擊式破碎機(jī)

工作原理:物料進(jìn)入錘破中受到高速回轉(zhuǎn)的錘頭沖擊而被破碎,物料從錘頭處獲得動能以高速沖向打擊板而被第二次破碎,粒徑合格的物料通過蓖條排出,較大粒徑在蓖條上再經(jīng)錘頭附加沖擊,研磨而被破碎,直至合格后通過蓖條排出.

(3) 袋收塵——脈沖袋收塵器

是一種新型高效袋式收沉器,利用脈沖閥使壓縮空氣定時(shí)地對濾袋進(jìn)行噴吹清灰,濾袋壽命長,收塵效率高.

工作原理:

含塵氣體由進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入箱體,氣體由濾袋外進(jìn)入濾袋內(nèi),經(jīng)文氏管進(jìn)入上箱體,從出風(fēng)口排出,粉塵能截留在濾袋外表面.為了保持收塵器的阻力在一定的范圍內(nèi)(一般為1176～1470Pa)必須定期清灰.清灰時(shí)由脈沖控制儀按程序開啟控制閥使氣滄內(nèi)的壓縮空氣由噴嘴管的孔眼高速噴出,每個(gè)孔眼對準(zhǔn)一個(gè)濾袋中心,通過文氏管的誘導(dǎo)在高速氣體周圍引入相當(dāng)于噴嘴空氣5—7倍的二次空氣沖進(jìn)濾袋,使濾袋急劇膨脹,引起沖擊震動.同時(shí)產(chǎn)生由袋內(nèi)向袋外的逆向氣流,是黏附在濾袋外表面的積灰被吹落.此時(shí)濾布空隙中的粉塵也被吹落,吹掃下來的積灰落入灰斗經(jīng)排灰系統(tǒng)排出.

(4)堆料機(jī)和取料機(jī)

堆料機(jī)是:車式懸臂膠帶堆料機(jī).(一側(cè)兩軌)

取料機(jī)是:橋式刮板取料機(jī).(兩側(cè)兩軌)

(5)立磨工作原理:

物料由三道鎖風(fēng)閥門下料溜子進(jìn)入磨內(nèi),堆積在磨盤中間.由于磨盤的旋轉(zhuǎn)帶動磨輥轉(zhuǎn)動物料受離心力的作用想磨盤邊緣移動,并被齒入磨輥底部而粉磨.磨輥有液力系統(tǒng)增壓以滿足粉末需要.磨盤的轉(zhuǎn)速比較高,比相同直徑的球蘑機(jī)要快大約80%.物料不僅在輥下被壓碎,而且被推向外緣,越過擋料圈落入風(fēng)環(huán),被高速氣流入分離器,在回轉(zhuǎn)風(fēng)葉的作用下進(jìn)行分選,粗粉重新返回磨盤再粉磨.合格的成品隨氣流帶出機(jī)外被收集作為產(chǎn)品,由于風(fēng)環(huán)外氣流速度很高因此轉(zhuǎn)熱速率很快,小顆粒瞬時(shí)得到干燥,大顆粒表面被烘干,再折回重新粉碎過程中得到進(jìn)一步干燥.

(6)O～SEPA選粉機(jī)

工作原理:

待選物料由上部的兩個(gè)喂料管喂入選粉機(jī),通過撒料盤緩沖板充分分散,落如選粉區(qū),選粉氣流大部分來自磨機(jī),通過切向一次風(fēng)進(jìn)口.來自收塵設(shè)備的收塵風(fēng)通過二次風(fēng)進(jìn)口進(jìn)入,經(jīng)導(dǎo)向葉片水平進(jìn)入選粉區(qū).在選粉機(jī)內(nèi)由垂直葉片和水平葉片組成籠式轉(zhuǎn)子,回轉(zhuǎn)時(shí)使內(nèi)外壓差在整個(gè)高度內(nèi)上下保持一定,從而使氣流穩(wěn)定均勻,為精確選粉創(chuàng)造了條件,物料自上而下為每個(gè)顆粒提供了多次重復(fù)分選的機(jī)會,而且每次分選都在精確的離心力和水平風(fēng)力的平衡條件下進(jìn)行.細(xì)粉從外向內(nèi)克服了邊壁效應(yīng)的不利影響.

(7)電收塵工作原理:

電收塵利用高壓靜電場的作用,使通過的含塵氣體中的塵粒荷電,在電場的作用下,使塵粒沉積于電極上,將塵粒從氣體中分離出來.電收塵器具有運(yùn)行可靠,維護(hù)簡單,電耗低,除塵效率高等優(yōu)點(diǎn),在合適條件下使用,其除塵效率可達(dá)99%以上.

(8)均化庫工作原理:

該庫直徑較大,生料先送至頂生料分配器,再經(jīng)放射狀布置的空氣輸送斜槽入庫,庫頂還設(shè)有收塵器,倉滿指示器等裝置,在大庫的下部中心建有一圈錐型混合室,當(dāng)輪流向大庫的環(huán)型庫底沖氣時(shí)生料呈流態(tài)化并經(jīng)混合室周圍的8—12個(gè)進(jìn)料孔流入混合庫中,同時(shí)大庫內(nèi)的生料呈旋渦狀踏落,在生料下移的過程中產(chǎn)生重力混合,進(jìn)入混合庫的生料則按扁型四分區(qū)進(jìn)行激烈的空氣攪拌,即進(jìn)行氣力均化.混合室的另一作用是靠室內(nèi)所存一定數(shù)量成分均勻的生料起緩沖作用,使進(jìn)入混合室時(shí)略有成分波動的生料縮小其波動.

(9)氣力輸送斜槽

以高壓離心通風(fēng)機(jī)為動力源,使密閉輸送斜槽中的粉狀物料保持流態(tài)化向斜槽的一端緩慢流動,這種斜槽的主體部分無主動部件,結(jié)構(gòu)簡單,輸送能力大,易改變輸送方向.

3、 熟料的煅燒

3.1 生料的預(yù)熱和預(yù)分解系統(tǒng)

物料從預(yù)熱器的頂端加入,從一級旋風(fēng)筒依次向下再經(jīng)過分解爐最后入回轉(zhuǎn)窯;從窯頭來的高溫氣體先入分解爐,然后依次向上最后進(jìn)入增濕塔,一句話概括就是料往下走,氣往上流.

預(yù)分解系統(tǒng)不但合理利用了來自于窯頭的廢氣,節(jié)約了能源,而且使物料預(yù)先進(jìn)行了預(yù)熱和分解,從而為物料的煅燒提供了前提,提高了熟料的質(zhì)量和生產(chǎn)效率.

3.2 生料的預(yù)熱和預(yù)分解系統(tǒng)

預(yù)熱與分解系統(tǒng)為五級旋風(fēng)預(yù)熱器和分解爐,從窯頭來的三次風(fēng)入分解爐,分解爐上有兩個(gè)噴煤管來完成煤粉的供給.

3.3 煅燒設(shè)備

在預(yù)分解窯系統(tǒng)中,回轉(zhuǎn)窯具有燃燒燃料功能,熱交換功能,化學(xué)反應(yīng)功能,物料輸送功能,降解利用廢氣物五大功能.回轉(zhuǎn)窯中分為干燥帶,預(yù)熱帶,分解帶,固相反應(yīng)帶,燒成帶和冷卻帶,在堯柏水泥廠主要是采用ф4.0×60m的回轉(zhuǎn)窯,其放置的傾斜度為4%,傳動裝置采用的是直流電機(jī)單傳動,窯體轉(zhuǎn)速為0.41～0.42r/min.在回轉(zhuǎn)窯的斜度和轉(zhuǎn)速不變的情況下,物料在窯內(nèi)各帶的化學(xué)變化和物理狀態(tài)不同,使得物料以不同的速度通過窯的各帶.在燒成帶硅酸二鈣吸收氧化鈣形成硅酸三鈣微吸熱,只是在熟料形成過程中生成液相時(shí)需極少量的熔融凈熱,在分解窯內(nèi),碳酸鈣分解需要吸收大量的熱量.

3.4 熟料冷卻

水泥熟料出窯溫度大約為1100～1300攝氏度,充分回收熟料帶走的熱量以預(yù)熱二次要?dú)?對提高燃燒速度和燃料溫度以及窯和冷卻機(jī)的熱效率,都有主要意義,冷卻熟料對于改善熟料的質(zhì)量和易磨性有良好的效果,冷卻良好的熟料可保證設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn).

熟料冷卻主要有三種類型:一是:筒式(包括單筒和多筒);二是:篦式(包括震動,回轉(zhuǎn)推動篦式);三是:其他形式(包括立式及"g"式)

3.5 燒成工段主要設(shè)備及其工作原理

回轉(zhuǎn)窯（旋窯）的工作原理

水泥燒成設(shè)備有豎窯、濕法回轉(zhuǎn)窯（旋窯）、普通中空干法窯、立波爾窯、預(yù)熱機(jī)窯(SP)以及目前普遍使用的新型干法回轉(zhuǎn)窯（旋窯）。

回轉(zhuǎn)窯（旋窯）是一個(gè)有一定斜度的圓筒狀物，斜度為3～3.5%，借助窯的轉(zhuǎn)動來促進(jìn)料在回轉(zhuǎn)窯（旋窯）內(nèi)攪拌，使料互相混合、接觸進(jìn)行反應(yīng)。窯頭噴煤燃燒產(chǎn)生大量的熱，熱量以火焰的輻射、熱氣的對流、窯磚(窯皮)傳導(dǎo)等方式傳給物料。物料依靠窯筒體的斜度及窯的轉(zhuǎn)動在窯內(nèi)向前運(yùn)動。。

（1）回轉(zhuǎn)窯（旋窯）一方面是燃燒設(shè)備，煤粉在其中燃燒產(chǎn)生熱量；同時(shí)也是傳熱設(shè)備，原料吸收氣體的熱量進(jìn)行煅燒。另外有時(shí)輸送設(shè)備，將原料從進(jìn)料端輸送到出料端。而燃料燃燒、傳熱及原料運(yùn)動三者間必須合理配合，才能使燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量能在原料通過回轉(zhuǎn)窯（旋窯）的時(shí)間內(nèi)及時(shí)傳給原料，已到達(dá)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗的目的。

（2）原料顆粒在回轉(zhuǎn)窯（旋窯）內(nèi)運(yùn)動情況是比較復(fù)雜的。如果假定原料顆粒在窯壁上及原料層內(nèi)部沒有滑動現(xiàn)象時(shí)，通常認(rèn)為原料運(yùn)動是這樣：原料在摩擦力的作用下與窯壁一起像一個(gè)整體一樣慢慢升起，當(dāng)轉(zhuǎn)到一定的高度時(shí)，即原料層表面與水平面形成的角度等于原料的堆積角時(shí)，則原料顆粒在重力的作用下，沿料層滑落下來。由于回轉(zhuǎn)窯（旋窯）有一定傾斜度，而原料顆粒滾動時(shí)，沿著斜度的最大方向下降，因此向前移動了一定的距離。

3.6生料在各個(gè)反應(yīng)帶的物理和化學(xué)變化

生料在煅燒過程中,經(jīng)歷干燥,預(yù)熱,分解,燒成,冷卻階段,發(fā)生了一系列物理化學(xué)變化;100～200℃左右,生料被加熱,水分被蒸發(fā)而干燥;300～500℃左右,生料被預(yù)熱;500～800℃左右,粘土質(zhì)礦物中的高嶺石脫水分解為無定形的SiO2,Al2O3等,有機(jī)物燃盡;800～1300℃左右,碳酸鈣分解為CaO,并開始與粘土分解出的SiO2,Al2O3,Fe2O3發(fā)生固相反應(yīng).隨著溫度的繼續(xù)升高,固相反應(yīng)加速進(jìn)行,并逐步形成硅酸二鈣2CaO·SiO2,鋁酸三鈣及鐵鋁酸四鈣.當(dāng)溫度達(dá)到1300℃時(shí)固相反應(yīng)完成,物種僅剩一部分CaO未與其它氧化物化合.當(dāng)溫度從1300℃升到1450℃再降到1300℃,即燒成階段.這時(shí)3CaO Al2O3及4CaO Al2O3 Fe2O3燒制部分熔融狀態(tài),液相出現(xiàn),將所剩CaO和2CaO SiO2溶解,2CaO SiO2在液相中吸收CaO形成硅酸鹽水泥的最重要礦物硅酸三鈣3Ca SiO2.這一過程是煅燒水泥的關(guān)鍵,必須達(dá)到足夠的溫度并停留適當(dāng)長的時(shí)間,使充分形成3CaO SiO2.

4、 水泥的制成

4.1 熟料破碎

立窯熟料一般都有疏松多孔性脆的特點(diǎn).出窯時(shí)經(jīng)過卸料機(jī)械的擠壓破碎粒度較均齊.最大料快不大于100～150mm,為滿足輸送,均和粉磨工序?qū)κ炝狭６鹊囊?在熟料進(jìn)庫前一般需要將其細(xì)度碎至30mm以下,常選用生產(chǎn)能力大于立窯臺時(shí)產(chǎn)量的顎式,立軸錘式或沖擊式破碎機(jī)進(jìn)行破碎,其中以采用細(xì)碎顎式破碎機(jī)效果較好.它可以連續(xù)可靠地將熟料破碎至20mm以下,揚(yáng)塵少,而且檢修維修工作量不大.

4.2 水泥粉磨

水泥粉磨是水泥制造的最后工序,也是耗電最多的工序.其主要功能在于將水泥熟料(及膠凝劑,性能調(diào)節(jié)材料等)粉磨至適宜的粒度(以細(xì)度,比表面積等表示),形成一定的顆粒級配,增大其水化面積,加速水化速度,滿足水泥漿體凝結(jié),硬化要求.

4.3 水泥包裝

水泥出廠有袋裝和散裝兩種發(fā)運(yùn)方式.進(jìn)料必須先經(jīng)過回轉(zhuǎn)篩將混入泥中的鐵件雜物篩除,防止堵塞,保證包裝機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn).包裝機(jī)和回轉(zhuǎn)篩之間設(shè)置包裝小倉以穩(wěn)定物料流量,不作貯存用.包裝好的袋水泥一般直接落入設(shè)于包裝機(jī)下的平型膠帶輸送機(jī)送至成品庫.

4.4 制成工段主要設(shè)備其工作原理

4.4.1球磨機(jī)工作原理：

球磨機(jī)為臥式圓筒形旋轉(zhuǎn)裝置，有中心傳動或邊緣齒輪傳動，分有單倉或兩倉、三倉和四倉。物料由進(jìn)料裝置經(jīng)入料中空軸螺旋均勻地進(jìn)入磨機(jī)第一倉，該倉內(nèi)有階梯襯板或波紋襯板，內(nèi)裝不同規(guī)格鋼球（研磨體），筒體轉(zhuǎn)動產(chǎn)生離心力將鋼球帶到一定高度后落下，對物料產(chǎn)生重?fù)艉脱心プ饔?。物料在第一倉達(dá)到粗磨后，經(jīng)單層隔倉板進(jìn)入第二倉，該倉內(nèi)鑲有平襯板，內(nèi)有鋼球或鋼段，將物料進(jìn)一步研磨。再通過雙隔倉襯板進(jìn)入三倉（四倉磨帶篩分裝置），依此類推，最后，粉狀物通過卸料篦板排出，完成粉磨作業(yè)。

結(jié)構(gòu)特征：

本機(jī)由入料部分、出料部分、回轉(zhuǎn)部分、傳動部分（減速機(jī)、傳動小齒輪、電機(jī)）、電控等主要部分組成。中空軸采用鑄鋼體，內(nèi)襯可拆換，回轉(zhuǎn)大齒輪采用鑄件滾齒加工，筒體內(nèi)鑲有耐磨襯板，具有良好的耐磨性。本機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠

4.4.2袋式收塵器

包裝車間的塵源主要是包裝機(jī)在生產(chǎn)中更換紙袋時(shí)由包嘴子噴出水泥揚(yáng)起的灰塵,以及水泥袋運(yùn)送過程中落包式或破包時(shí)的飛塵.包裝收塵通常設(shè)置一臺袋式收塵器進(jìn)行多點(diǎn)塵.

袋式收塵器的工作原理:

把頂部封閉的圓筒形濾袋朝上并排懸吊在過濾室內(nèi),含塵氣體從下面送進(jìn)濾袋內(nèi).氣體穿過濾袋經(jīng)排風(fēng)口排出.塵粒被濾袋截留,積集在濾袋內(nèi)壁上形成塵粒層.為了使濾袋保持通暢,在適當(dāng)?shù)拈g隔時(shí)間內(nèi)進(jìn)行清理一次.通過清灰機(jī)構(gòu)使積聚在濾袋內(nèi)表面上的塵粒振落到灰倉4后排出.過濾和清灰依次交替進(jìn)行.

4.4.3 O-sepA高效選粉機(jī)工作原理:

空氣從兩個(gè)入口沿水平切線方向進(jìn)入由轉(zhuǎn)子和定子所組成的分級室,選粉機(jī)喂料從頂部兩個(gè)方面進(jìn)入定子內(nèi)部,被水平進(jìn)入的氣流強(qiáng)烈沖散并進(jìn)入回旋氣流中,以保證在較高的固氣比濃度下使物料分散.分級氣流來自磨尾和提升機(jī)的含塵氣體,沿切線進(jìn)入一個(gè)可調(diào)的均勻渦流場,物料的分離是通過回旋氣流的離心作用完成的,并隨氣流調(diào)節(jié)風(fēng)葉的作用再次分離.粗粉在向集料斗落下的過程中,被進(jìn)入選粉機(jī)流動的三次風(fēng)"清洗",使粗粉中夾帶的細(xì)粉再次分離出來.細(xì)粉通過管道從頂部隨氣流逸出經(jīng)旋風(fēng)筒收集下來作為成品,粗粉從底部排出,并重新入磨.產(chǎn)品細(xì)度可通過調(diào)節(jié)氣流的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子速度進(jìn)行調(diào)節(jié).