水泥廠生產流程及水泥設備原理簡介

1、 水泥廠生產流程

1.1 水泥生產工藝

水泥的生產工藝簡單講便是兩磨一燒，即原料要經過采掘、破碎、磨細和混勻制成生料，生料經1450℃的高溫燒成熟料，熟料再經破碎，與石膏或其他混合材一起磨細成為水泥。由于生料制備有干濕之別，所以將生產方法分為濕法、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全廠主機設備與存儲設備

表1.1全廠主機設備與存儲設備列表

生料磨、回轉窯、水泥磨、煤磨、冷卻機、儲存設備（堆料場,配料站,均化庫,熟料庫,水泥庫）

主要設備名稱

臺數(shù)

主要功能

備注

原料磨

1

立磨、高效選粉機

回轉窯

1

旋風預熱器(帶分解爐)

煤  磨

1

球磨機

水泥磨

1

三倉磨

冷卻機

1

儲存設備

堆料場,配料站,均化庫,熟料庫,水泥庫

主要輔機名稱

破碎機

2

輥壓機

1

輸送機

2

鼓風機

1

引風機

1

增濕塔

1

電除塵

3

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

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,預均化和生料粉磨

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

2.3 生料儲存,均化和輸送

由立磨出來的細粉經氣力輸送管道和皮帶提升機送到均化庫頂部,經四嘴下料機進入均化庫.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→單段錘式破碎機→皮帶→堆料機→取料機→皮帶→配料站→立磨→o-sepa選粉機→氣力輸送管道和皮帶提升機→生料均化庫

2.5 生料工段主要設備,設備工作原理

(1) 板式喂料機

板式喂料機能承受較大的料壓和沖擊,適應大塊礦石的喂料,該機給料均衡運轉可靠,但設備較重,價格高.板式喂料機分輕型,中型和重型三種.立窯水泥廠石灰石破碎的喂料機一般選用中型的占多.

(2)反擊式破碎機

工作原理:物料進入錘破中受到高速回轉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地對濾袋進行噴吹清灰,濾袋壽命長,收塵效率高.

工作原理:

含塵氣體由進風口進入箱體,氣體由濾袋外進入濾袋內,經文氏管進入上箱體,從出風口排出,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(一般為1176～1470Pa)必須定期清灰.清灰時由脈沖控制儀按程序開啟控制閥使氣滄內的壓縮空氣由噴嘴管的孔眼高速噴出,每個孔眼對準一個濾袋中心,通過文氏管的誘導在高速氣體周圍引入相當于噴嘴空氣5—7倍的二次空氣沖進濾袋,使濾袋急劇膨脹,引起沖擊震動.同時產生由袋內向袋外的逆向氣流,是黏附在濾袋外表面的積灰被吹落.此時濾布空隙中的粉塵也被吹落,吹掃下來的積灰落入灰斗經排灰系統(tǒng)排出.

(4)堆料機和取料機

堆料機是:車式懸臂膠帶堆料機.(一側兩軌)

取料機是:橋式刮板取料機.(兩側兩軌)

(5)立磨工作原理:

物料由三道鎖風閥門下料溜子進入磨內,堆積在磨盤中間.由于磨盤的旋轉帶動磨輥轉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.磨盤的轉速比較高,比相同直徑的球蘑機要快大約80%.物料不僅在輥下被壓碎,而且被推向外緣,越過擋料圈落入風環(huán),被高速氣流入分離器,在回轉風葉的作用下進行分選,粗粉重新返回磨盤再粉磨.合格的成品隨氣流帶出機外被收集作為產品,由于風環(huán)外氣流速度很高因此轉熱速率很快,小顆粒瞬時得到干燥,大顆粒表面被烘干,再折回重新粉碎過程中得到進一步干燥.

(6)O～SEPA選粉機

工作原理:

待選物料由上部的兩個喂料管喂入選粉機,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,通過切向一次風進口.來自收塵設備的收塵風通過二次風進口進入,經導向葉片水平進入選粉區(qū).在選粉機內由垂直葉片和水平葉片組成籠式轉子,回轉時使內外壓差在整個高度內上下保持一定,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顆粒提供了多次重復分選的機會,而且每次分選都在精確的離心力和水平風力的平衡條件下進行.細粉從外向內克服了邊壁效應的不利影響.

(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.電收塵器具有運行可靠,維護簡單,電耗低,除塵效率高等優(yōu)點,在合適條件下使用,其除塵效率可達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,再經放射狀布置的空氣輸送斜槽入庫,庫頂還設有收塵器,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,當輪流向大庫的環(huán)型庫底沖氣時生料呈流態(tài)化并經混合室周圍的8—12個進料孔流入混合庫中,同時大庫內的生料呈旋渦狀踏落,在生料下移的過程中產生重力混合,進入混合庫的生料則按扁型四分區(qū)進行激烈的空氣攪拌,即進行氣力均化.混合室的另一作用是靠室內所存一定數(shù)量成分均勻的生料起緩沖作用,使進入混合室時略有成分波動的生料縮小其波動.

(9)氣力輸送斜槽

以高壓離心通風機為動力源,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,結構簡單,輸送能力大,易改變輸送方向.

3、 熟料的煅燒

3.1 生料的預熱和預分解系統(tǒng)

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

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

3.2 生料的預熱和預分解系統(tǒng)

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

3.3 煅燒設備

在預分解窯系統(tǒng)中,回轉窯具有燃燒燃料功能,熱交換功能,化學反應功能,物料輸送功能,降解利用廢氣物五大功能.回轉窯中分為干燥帶,預熱帶,分解帶,固相反應帶,燒成帶和冷卻帶,在堯柏水泥廠主要是采用ф4.0×60m的回轉窯,其放置的傾斜度為4%,傳動裝置采用的是直流電機單傳動,窯體轉速為0.41～0.42r/min.在回轉窯的斜度和轉速不變的情況下,物料在窯內各帶的化學變化和物理狀態(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需極少量的熔融凈熱,在分解窯內,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熱二次要氣,對提高燃燒速度和燃料溫度以及窯和冷卻機的熱效率,都有主要意義,冷卻熟料對于改善熟料的質量和易磨性有良好的效果,冷卻良好的熟料可保證設備的安全運轉.

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 燒成工段主要設備及其工作原理

回轉窯（旋窯）的工作原理

水泥燒成設備有豎窯、濕法回轉窯（旋窯）、普通中空干法窯、立波爾窯、預熱機窯(SP)以及目前普遍使用的新型干法回轉窯（旋窯）。

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

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

（2）原料顆粒在回轉窯（旋窯）內運動情況是比較復雜的。如果假定原料顆粒在窯壁上及原料層內部沒有滑動現(xiàn)象時，通常認為原料運動是這樣：原料在摩擦力的作用下與窯壁一起像一個整體一樣慢慢升起，當轉到一定的高度時，即原料層表面與水平面形成的角度等于原料的堆積角時，則原料顆粒在重力的作用下，沿料層滑落下來。由于回轉窯（旋窯）有一定傾斜度，而原料顆粒滾動時，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生料在各個反應帶的物理和化學變化

生料在煅燒過程中,經歷干燥,預熱,分解,燒成,冷卻階段,發(fā)生了一系列物理化學變化;100～200℃左右,生料被加熱,水分被蒸發(fā)而干燥;300～500℃左右,生料被預熱;500～800℃左右,粘土質礦物中的高嶺石脫水分解為無定形的SiO2,Al2O3等,有機物燃盡;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.隨著溫度的繼續(xù)升高,固相反應加速進行,并逐步形成硅酸二鈣2CaO·SiO2,鋁酸三鈣及鐵鋁酸四鈣.當溫度達到1300℃時固相反應完成,物種僅剩一部分CaO未與其它氧化物化合.當溫度從1300℃升到1450℃再降到1300℃,即燒成階段.這時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鍵,必須達到足夠的溫度并停留適當長的時間,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.出窯時經過卸料機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,均和粉磨工序對熟料粒度的要求.在熟料進庫前一般需要將其細度碎至30mm以下,常選用生產能力大于立窯臺時產量的顎式,立軸錘式或沖擊式破碎機進行破碎,其中以采用細碎顎式破碎機效果較好.它可以連續(xù)可靠地將熟料破碎至20mm以下,揚塵少,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,性能調節(jié)材料等)粉磨至適宜的粒度(以細度,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,硬化要求.

4.3 水泥包裝

水泥出廠有袋裝和散裝兩種發(fā)運方式.進料必須先經過回轉篩將混入泥中的鐵件雜物篩除,防止堵塞,保證包裝機的正常運轉.包裝機和回轉篩之間設置包裝小倉以穩(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于包裝機下的平型膠帶輸送機送至成品庫.

4.4 制成工段主要設備其工作原理

4.4.1球磨機工作原理：

球磨機為臥式圓筒形旋轉裝置，有中心傳動或邊緣齒輪傳動，分有單倉或兩倉、三倉和四倉。物料由進料裝置經入料中空軸螺旋均勻地進入磨機第一倉，該倉內有階梯襯板或波紋襯板，內裝不同規(guī)格鋼球（研磨體），筒體轉動產生離心力將鋼球帶到一定高度后落下，對物料產生重擊和研磨作用。物料在第一倉達到粗磨后，經單層隔倉板進入第二倉，該倉內鑲有平襯板，內有鋼球或鋼段，將物料進一步研磨。再通過雙隔倉襯板進入三倉（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)。

結構特征：

本機由入料部分、出料部分、回轉部分、傳動部分（減速機、傳動小齒輪、電機）、電控等主要部分組成。中空軸采用鑄鋼體，內襯可拆換，回轉大齒輪采用鑄件滾齒加工，筒體內鑲有耐磨襯板，具有良好的耐磨性。本機運轉平穩(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在生產中更換紙袋時由包嘴子噴出水泥揚起的灰塵,以及水泥袋運送過程中落包式或破包時的飛塵.包裝收塵通常設置一臺袋式收塵器進行多點塵.

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,含塵氣體從下面送進濾袋內.氣體穿過濾袋經排風口排出.塵粒被濾袋截留,積集在濾袋內壁上形成塵粒層.為了使濾袋保持通暢,在適當?shù)拈g隔時間內進行清理一次.通過清灰機構使積聚在濾袋內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行.

4.4.3 O-sepA高效選粉機工作原理:

空氣從兩個入口沿水平切線方向進入由轉子和定子所組成的分級室,選粉機喂料從頂部兩個方面進入定子內部,被水平進入的氣流強烈沖散并進入回旋氣流中,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的含塵氣體,沿切線進入一個可調的均勻渦流場,物料的分離是通過回旋氣流的離心作用完成的,并隨氣流調節(jié)風葉的作用再次分離.粗粉在向集料斗落下的過程中,被進入選粉機流動的三次風"清洗",使粗粉中夾帶的細粉再次分離出來.細粉通過管道從頂部隨氣流逸出經旋風筒收集下來作為成品,粗粉從底部排出,并重新入磨.產品細度可通過調節(jié)氣流的回轉轉子速度進行調節(jié).