無機(jī)非金屬材料專業(yè)實驗預(yù)習(xí)報告

1、摘要 懸浮預(yù)熱器窯和預(yù)分解窯工藝是當(dāng)代水泥工業(yè)用于生產(chǎn)水泥的最新技術(shù)，通常稱為新型干法水泥技術(shù)。新型干法水泥生產(chǎn)，就是以懸浮預(yù)熱和預(yù)分解技術(shù)為核心，把現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)最新成就.新型干法水泥生產(chǎn)是一種新時期比較符合環(huán)保要求、符合高生產(chǎn)率要求的生產(chǎn)技術(shù)，本文對新型干法水泥生產(chǎn)的特點(diǎn)、生產(chǎn)工藝流程、生產(chǎn)工序以及余熱發(fā)電進(jìn)行的介紹。關(guān)鍵字 新型干法 水泥窯 余熱發(fā)電正文1、 新型干法水泥生產(chǎn)的特點(diǎn)1.1 優(yōu)良的品質(zhì)生料設(shè)備全過程廣泛采用現(xiàn)代均化技術(shù)，礦山開采、原料預(yù)均化、原料配料及粉磨、生料空氣攪拌均化四個關(guān)鍵環(huán)節(jié)互相銜接，緊密配合，形成生料制備全過程的均化控制保證體系即“均化鏈”，從而滿足了懸

2、浮預(yù)熱、預(yù)分解窯新技術(shù)對生料質(zhì)量提出的嚴(yán)格要求，產(chǎn)品質(zhì)量可以與濕法媲美，使干法生產(chǎn)的熟料質(zhì)量得到了保證。1.2 低消耗采用高效多功能擠壓粉磨、新型粉體輸送裝置大大節(jié)約了粉磨和輸送能耗；懸浮預(yù)熱及預(yù)分解技術(shù)改變傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料堆積態(tài)的預(yù)熱和分解方法，熟料的煅燒所需要的能耗下降。1.3 生產(chǎn)效率的大幅度提高懸浮預(yù)熱、預(yù)分解窯技術(shù)從根本上改變了物料預(yù)熱、分解過程的傳熱狀態(tài)，傳熱、傳質(zhì)迅速，大幅度提高了熱效率和生產(chǎn)效率。1.4 減少污染，清潔環(huán)保由于“均化鏈”技術(shù)的采用，可以有效地利用在傳統(tǒng)開采方式下必須丟棄的石灰石資源；懸浮、預(yù)分解技術(shù)及新型多通道燃燒器的應(yīng)用，有利于低質(zhì)燃料及再生燃料的利用，同時可

3、降低系統(tǒng)廢氣排放量、排放溫度和還原窯氣中產(chǎn)生的NO2 含量，減少了對環(huán)境的污染，為“清潔生產(chǎn)”和廣泛利用廢渣、廢料、再生燃料及降解有害危險廢棄物創(chuàng)造了有利條件。1.5 裝備大型化 裝備大型化、單機(jī)生產(chǎn)能力大，使水泥工業(yè)向集約化方向發(fā)展。水泥熟料燒成系統(tǒng)單機(jī)生產(chǎn)能力最高可達(dá)10 000 t/d，從而有可能建成年產(chǎn)數(shù)百萬噸規(guī)模的大型水泥廠，大大的提高了水泥生產(chǎn)的效率。1.6 生產(chǎn)控制自動化利用各種檢測儀表、控制裝置、計算機(jī)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等對生產(chǎn)過程自動測量、檢驗、計算、控制、監(jiān)測，以保證生產(chǎn)“均衡穩(wěn)定”與設(shè)備的安全運(yùn)行，使生產(chǎn)過程經(jīng)常處于最優(yōu)狀態(tài)，達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效、低消耗的目的。1.7 管理科學(xué)化應(yīng)用I

4、T 技術(shù)進(jìn)行有效管理，采用科學(xué)的、現(xiàn)代化的方法對所獲取的信息進(jìn)行分析和處理。1.8 投資大，建設(shè)周期較長新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)要求的生產(chǎn)設(shè)備科技含量高，所占資源、地質(zhì)、交通運(yùn)輸?shù)葪l件都要求比較高，而且耐火材料的消耗亦較大，因此整體投資比較大2、新型干法水泥生產(chǎn)工藝流程2.1 生料制備來自礦山的石灰石由自卸卡車運(yùn)入破碎喂料倉，經(jīng)石灰石破碎系統(tǒng)的破碎后由皮帶輸送機(jī)定量的送往預(yù)配料的預(yù)均化堆場。黏土用自卸汽車運(yùn)入或者從工廠的黏土堆棚中用鏟斗車卸入黏土喂料倉，經(jīng)喂料機(jī)喂入1 200 rnm×1 080 mm 雙輥破碎機(jī)，在雙輥破碎機(jī)中破碎到85 %的黏土小于25 mm 后，經(jīng)計量設(shè)備送入預(yù)配料

5、的預(yù)均化堆場。破碎后的石灰石、黏土和其他輔助原料各自從堆場由皮帶輸送機(jī)送往磨頭喂料倉，經(jīng)配料計量后，定量喂入原料磨進(jìn)行烘干并粉磨。烘干磨的熱氣體由懸浮預(yù)熱器排出的廢氣供給，開啟時則借助熱風(fēng)爐供熱風(fēng)。粉磨后的生料用氣力提升泵送入兩個連續(xù)性空氣均化庫，進(jìn)一步用空氣攪拌均化生料和儲存生料。2.2 預(yù)熱分解預(yù)熱分解就是利用預(yù)熱器把生料的預(yù)熱和進(jìn)行部分的分解，從而代替回轉(zhuǎn)窯部分功能，以達(dá)到縮短回窯長度，同時使窯內(nèi)以堆積狀態(tài)進(jìn)行氣料換熱的一個過程，移到預(yù)熱器內(nèi)在懸浮狀態(tài)下進(jìn)行，可以使生料與同窯內(nèi)排出的熾熱氣體充分混合，因此，可以增大氣料接觸面積，使得傳熱速度加快，熱交換效率大大提高，達(dá)到提高窯系統(tǒng)生產(chǎn)效率

6、、降低熟料燒成熱耗的目的。預(yù)分解技術(shù)的出現(xiàn)是水泥煅燒工藝的一次技術(shù)飛躍。它是在預(yù)熱器和回轉(zhuǎn)窯之間增設(shè)分解爐和利用窯尾上升煙道，設(shè)燃料噴入裝置，使燃料燃燒的放熱過程與生料的碳酸鹽分解的吸熱過程，在分解爐內(nèi)以懸浮態(tài)或流化態(tài)下迅速進(jìn)行，使入窯生料的分解率提高到90 %以上。將原來在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行的碳酸鹽分解任務(wù)，移到分解爐內(nèi)進(jìn)行；燃料大部分從分解爐內(nèi)加入，少部分由窯頭加入，減輕了窯內(nèi)煅燒帶的熱負(fù)荷，有利于生產(chǎn)大型化；由于燃料與生料混合均勻，燃料燃燒熱及時傳遞給物料，使燃燒、換熱及碳酸鹽分解過程得到優(yōu)化。因而具有優(yōu)質(zhì)、高效、低耗等一系一系列優(yōu)良性能及特點(diǎn)。2.3 熟料煅燒均化庫中的生料經(jīng)卸料、計量、提升

7、、定量喂料后由氣力提升泵送至窯尾懸浮預(yù)熱器和分預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)過程解爐中，經(jīng)預(yù)熱和分解后的物料進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯煅燒成熟料?；剞D(zhuǎn)窯和分解爐所用燃料煤由原煤經(jīng)烘干兼粉磨后，制成煤粉并儲存在煤粉倉中供給。熟料經(jīng)冷卻機(jī)冷卻后，由裙板輸送機(jī)、計量秤、斗式提升機(jī)分別送入熟料庫內(nèi)儲存2.4 水泥制成熟料、石膏經(jīng)定量喂料機(jī)送入水泥磨中粉磨。水泥磨與選粉機(jī)一起構(gòu)成所謂的圈流水泥磨，粉磨時也可根據(jù)產(chǎn)品要求加入適量的混合材料與熟料、石膏一同粉磨生產(chǎn)不同種類或標(biāo)號的水泥品種。粉磨后的水泥經(jīng)倉式空氣輸送泵送至水泥庫儲存，一部分水泥經(jīng)包裝機(jī)包裝為袋裝水泥，經(jīng)火車或汽車運(yùn)輸出廠，另一部分由散裝專用車散裝出廠。其他不同規(guī)模的預(yù)分解

8、窯水泥生產(chǎn)線、同規(guī)模而不同生產(chǎn)廠家的預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)線的工藝流程大體上與前述相似，不同之處主要是生產(chǎn)過程中的某些工序和設(shè)備不盡相同。3 新型干法水泥生產(chǎn)工序從上述的日產(chǎn)4 000 t 熟料的預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)線的工藝流程不難看出，新型干法水泥生產(chǎn)可以概括成生料制備、熟料煅燒、水泥制成這三大生產(chǎn)過程，但具體生產(chǎn)工序之多，遠(yuǎn)不只是“兩磨一燒”三個工序。一般而言，具體生產(chǎn)主要包括以下幾大工序：原料、燃料、材料的選擇及入廠；原料、燃料、材料的加工處理與預(yù)均化；原材料的配合；生料粉磨；生料的調(diào)配、均化與儲存；熟料煅燒；熟料、石膏、混合材料的儲存與準(zhǔn)備；熟料、石膏、混合材料的配合及粉磨（即水泥粉磨）；水泥儲

9、存、包裝及發(fā)運(yùn)。4余熱發(fā)電近年來, 隨著我國水泥工業(yè)工藝及裝備技術(shù)得以迅速發(fā)展, 數(shù)百條數(shù)千噸級新型干法水泥熟料生產(chǎn)線(簡稱水泥窯)的陸續(xù)投產(chǎn), 為水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備的開發(fā)、推廣、應(yīng)用創(chuàng)造了市場條件。在這個背景條件下, 目前國內(nèi)具有水泥窯余熱發(fā)電工程設(shè)計、技術(shù)開發(fā)能力的數(shù)家單位, 推出了幾種水泥窯純低溫余熱發(fā)電的熱力循環(huán)系統(tǒng)并已在水泥工業(yè)陸續(xù)推廣應(yīng)用。20 世紀(jì)90 年代中期, 天津水泥院通過轉(zhuǎn)化吸收一些國家低溫余熱的回收利用技術(shù), 在完成引進(jìn)日本川崎公司技術(shù)和主機(jī)設(shè)備的海螺集團(tuán)寧國水泥廠純低溫余熱電站工程設(shè)計以后, 經(jīng)過近十年的艱苦努力, 利用“八五”國家重大科技攻關(guān)項目魯南水泥

10、廠2×2000t /d 帶補(bǔ)燃鍋爐的中、低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備的研究和開發(fā)成果( 12kW 機(jī)組) , 不僅開發(fā)出了我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的純低溫余熱發(fā)電的系統(tǒng)技術(shù), 填補(bǔ)了國內(nèi)空白, 同時, 還會同國內(nèi)的鍋爐和汽輪機(jī)生產(chǎn)制造廠家, 開發(fā)出適于700t /d、2000t /d、5000t /d 級規(guī)模的預(yù)分解生產(chǎn)線純低溫余熱發(fā)電的主要設(shè)備, 并得到普遍的推廣和應(yīng)用5中國發(fā)展水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)的目的1.水泥熟料鍛燒過程中, 由窯尾預(yù)熱器、窯頭熟料冷卻機(jī)等排掉的400 以下低溫廢氣余熱, 其熱量約占水泥熟料燒成總耗熱量30%以上, 造成的能源浪費(fèi)非常嚴(yán)重。水泥生產(chǎn), 一方面消耗大量的熱能(

11、 每噸水泥熟料消耗燃料折標(biāo)準(zhǔn)煤為100115 kg) , 另一方面還同時消耗大量的電能( 每噸水泥約消耗90115 kWh) 。如果將排掉的400 以下低溫廢氣余熱轉(zhuǎn)換為電能并回用于水泥生產(chǎn), 可使水泥熟料生產(chǎn)綜合電耗降低60%或水泥生產(chǎn)綜合電耗降低30%以上, 對于水泥生產(chǎn)企業(yè): 可以大幅減少向社會發(fā)電廠的購電量或大幅減少水泥生產(chǎn)企業(yè)燃燒燃料的自備電廠的發(fā)電量以大大降低水泥生產(chǎn)能耗; 可避免水泥窯廢氣余熱直接排入大氣造成的熱島現(xiàn)象, 同時由于減少了社會發(fā)電廠或水泥生產(chǎn)企業(yè)燃燒燃料的自備電廠的燃料消耗, 可減少CO2 等燃燒廢物的排放而有利于保護(hù)環(huán)境。2.水泥生產(chǎn)企業(yè)建設(shè)余熱電站, 投資小,

12、見效快, 可以大幅降低水泥生產(chǎn)能耗既成本, 相應(yīng)地可以大幅提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。3.支持并促進(jìn)“水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)”的研究、開發(fā)、推廣工作, 可以使中國水泥窯余熱發(fā)電的總體技術(shù)水平達(dá)到或接近當(dāng)前國外先進(jìn)工業(yè)國家已經(jīng)達(dá)到的技術(shù)水平6.余熱發(fā)電技術(shù)目前水泥行業(yè)已經(jīng)推廣應(yīng)用的幾種純低溫余熱發(fā)電技術(shù), 以蒸汽參數(shù)來分, 基本上有兩類: 一類為0.691.27MPa- 280340的低壓低溫系統(tǒng), 另一類為1.572.47MPa- 325400的次中壓中溫系統(tǒng)。對于0.691.27MPa- 280340的低壓低溫系統(tǒng),其熱力系統(tǒng)構(gòu)成有以下三種模式:其一: 單壓不補(bǔ)汽式純余熱發(fā)電技術(shù)。其二: 復(fù)合閃蒸補(bǔ)汽純余

13、熱發(fā)電技術(shù)。其三: 多壓補(bǔ)汽式純余熱發(fā)電技術(shù)。技術(shù)要點(diǎn): 利用水泥窯窯尾預(yù)熱器排出的350以下廢氣設(shè)置1臺窯尾預(yù)熱器余熱鍋爐(簡稱SP鍋爐)、利用水泥窯窯頭熟料冷卻機(jī)排出的400以下廢氣設(shè)置1臺熟料冷卻機(jī)廢氣余熱鍋爐(簡稱AQC爐)、兩臺鍋爐設(shè)置1臺蒸汽輪機(jī)、發(fā)電系統(tǒng)主蒸汽參數(shù)為0.691.27MPa- 280340。上述三種技術(shù)沒有本質(zhì)的區(qū)別, 共同的特點(diǎn): 都是利用在窯頭熟料冷卻機(jī)中部增設(shè)抽廢氣口或直接利用冷卻機(jī)尾部廢氣出口的400以下廢氣及窯尾預(yù)熱器排出的300350的廢氣余熱; 最重要的特點(diǎn)是采用0.691.27MPa- 280340低壓低溫主蒸汽。區(qū)別僅在于: 窯頭熟料冷卻機(jī)在生產(chǎn)0

14、.691.27MPa- 280340低壓低溫蒸汽的同時或同時再生產(chǎn)0.10.5MPa- 飽和160低壓低溫蒸汽、或同時再生產(chǎn)85200的熱水;汽輪機(jī)采用補(bǔ)汽式或不補(bǔ)汽式汽輪機(jī); 復(fù)合閃蒸補(bǔ)汽式適用于汽輪機(jī)房與冷卻機(jī)距離較遠(yuǎn)的情況而多壓補(bǔ)汽式適用于汽輪機(jī)房與冷卻機(jī)距離較近的情況。對于1.572.47MPa- 325400的次中壓中溫系統(tǒng), 其熱力系統(tǒng)構(gòu)成有如下兩種模式:其一: 冷卻機(jī)多級取熱純余熱發(fā)電技術(shù)。其二: 冷卻機(jī)多級取熱及循環(huán)風(fēng)純余熱發(fā)電技術(shù)。技術(shù)要點(diǎn): 利用水泥窯窯尾預(yù)熱器排出的350以下廢氣設(shè)置1臺窯尾預(yù)熱器余熱鍋爐(簡稱SP鍋爐)或同時利用窯尾C2級預(yù)熱器內(nèi)筒設(shè)置過熱器; 利用熟料

15、冷卻機(jī)排出的400以下廢氣設(shè)置1臺熟料冷卻機(jī)廢氣余熱鍋爐(簡稱AQC爐), 或者通過改變窯頭熟料冷卻機(jī)廢氣排放方式: 利用熟料冷卻機(jī)排出的部分360以下廢氣設(shè)置1臺AQC余熱鍋爐、利用熟料冷卻機(jī)排出的部分500以下廢氣設(shè)置1臺熟料冷卻機(jī)廢氣余熱過熱器(簡稱ASH過熱器); 將AQC爐排出的廢氣部分或全部返回冷卻機(jī), 窯頭熟料冷卻機(jī)冷卻風(fēng)采用循環(huán)風(fēng)方式; 利用兩臺鍋爐或者增設(shè)的余熱過熱器設(shè)置補(bǔ)汽式蒸汽輪機(jī), 發(fā)電系統(tǒng)主蒸汽參數(shù)為1.57 3.43MPa - 340 435、補(bǔ)汽參數(shù)為0 0.15MPa- 飽和160。7研究、開發(fā)、應(yīng)用水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)遵循的基本原則水泥窯純低溫余熱發(fā)電技

16、術(shù)是以節(jié)能降耗從而降低水泥生產(chǎn)成本為目的, 它的內(nèi)涵是: 將水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的并且水泥生產(chǎn)過程本身已不能再利用的余熱回收從而轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù), 因此, 研究、開發(fā)、應(yīng)用水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)遵循的基本原則: 不影響水泥生產(chǎn)、不增加水泥熟料熱耗及電耗、不改變水泥生產(chǎn)用原燃料的烘干熱源、不改變水泥生產(chǎn)的工藝流程及設(shè)備。 結(jié)束語 世界水泥技術(shù)的發(fā)展趨勢是以節(jié)省資源、節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)為中心，進(jìn)行清潔生產(chǎn)和高效集約化生產(chǎn)，加強(qiáng)水泥生態(tài)化技術(shù)和設(shè)備的研究、開發(fā)，逐步減少天然資源和天然能源的消耗，最大程度地減少環(huán)境污染，最大限度地接收、消納工業(yè)廢棄物和城市生活垃圾等，使水泥工業(yè)達(dá)到與環(huán)境友好、和諧、共存。新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)代表著當(dāng)今世界水泥生產(chǎn)的潮流，發(fā)展新型干法水泥是實現(xiàn)中國水泥工業(yè)現(xiàn)代化的必由之路。雖然中國先進(jìn)的新型干法水泥生產(chǎn)線與國際先進(jìn)水平已經(jīng)相接近，但從整體來看，還存在較大差距。為了使中國新型干法水泥生產(chǎn)工藝與設(shè)備的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)逐步趕上，甚至超過國際先進(jìn)水平，同時在環(huán)境保護(hù)和生態(tài)建設(shè)方面逐步達(dá)到國際先進(jìn)水平，我們還需要不懈努力參考文獻(xiàn)1 柴春省.新型干法水泥生產(chǎn)線實現(xiàn)污泥資源化利用的實踐與探索J.中國科技信息，2010（02）2 時曉初.搶抓機(jī)遇謀發(fā)展 提速增