水泥生产及余热发电工艺流程

2.2、粘土质原料
粘土质原料主要提供水泥熟料中的SiO2、 Al2O3 及少量Fe2O3。主要化学成分是SiO2，其次 是Al2O3和少量Fe2O3。一般生产1吨熟料需0.3～ 0.4吨粘土质原料。
2.3、校正原料
当石灰质原料和粘土质原料配合所得生料成分 不能满足配料方案要求时（有的SiO2含量不足，有 的Al2O3和Fe2O3含量不足），必须根据所缺少的组 分，掺加相应的校正原料。
4.3、余热发电工艺
PH锅炉 锅炉型式为卧式,锅炉由四组蒸发器、一组过热器、汽包及热力管道构成，废气流动方 向为水平流动,换热管采用蛇形光管,以防止积灰。因生料具有粘附性，故锅炉设置振打装 置进行除灰,工质循环为采用循环泵进行强制循环方式。主要工艺参数为:额定蒸汽压力 0.789MPa ，额定蒸汽温度:330℃，额定蒸发量:31.86t/h，设计入口废气温度:350℃， 出口废气温度:200℃
由传动装置带动机壳内磨盘旋转，磨辊在磨盘的磨擦 作用下围绕磨辊轴自转，物料通过锁风喂料装置和进料口 落入磨盘中央，受到离心力的作用向磨盘边移动。经过碾 磨轨道时，被啮入磨辊与磨盘间碾压粉碎。磨辊相对物料 及磨盘的粉碎压力是由液压拉伸装置提供（适宜的粉碎压 力可根据不同物料的硬度进行调整）。物料在粉碎过程中， 同时受到磨辊的压力和磨盘与磨辊间相对运动产生的剪切 力作用。物料被挤压后，在磨盘轨道上形成料床（料床厚 度由磨盘挡料环高度决定），而料床物料颗粒之间的相互 挤压和磨擦又引起棱角和边缘的剥落，起到了进一步粉碎 的作用。粉磨后的物料继续向盘边运动，直至溢出盘外。 磨盘周边设有喷口环，热气流由喷口环自下而上高速带起 溢出的物料上升，其中大颗粒最先降落到磨盘上，较小颗 粒在上升气流作用下带入选粉装置进行粗细分级，粗粉重 新返回到磨盘再粉磨，符合细度要求的细粉作为成品，随 气流带向机壳上部出口进入收尘器被收集下来。喷口环处 上升的气流也允许物料中比重较大的物质落入喷口环下面， 从机壳下部的吐渣口排出，由于喷口环处的气流速度高， 因此热传递速率快，小颗粒被瞬时得到烘干。据估算进入 立磨的每一颗粒在成为成品之前，平均在磨辊下和上升气 流中往复内循环运动达几十次，存在多级粉碎的事实。
4、固相反应 在水泥熟料的形成过程中，从碳酸盐开始分解起，物料中便出现了性质活 泼的游离氧化钙，与生料中的SiO2、Fe2O3和Al2O3等氧化物进行固相反应，其反应速 度随着温度的升高而加快。水泥熟料中的各种矿物是经过多次固相反应形成的，固相反应 放热量约为480～500KJ/Kg，这足以使物料温度升高300℃以上，达到烧结温度，使进 入烧成带的物料得到充分预烧。 5、熟料烧成 固相反应，生成了水泥熟料中的C4AF、C3A、C2S等矿物。但是，水泥熟 料中的主要矿物C3S要在液相中才能大量形成。当物料温度升高到近1300℃时，C3A、 C4AF、R2O等熔剂矿物会变成液相，大部分C2S和CaO很快被高温熔融的液相所溶解， 这种溶解于液相中的C2S和CaO进行反应而生成硅酸三钙。 2CaO· SiO2+CaO→3CaO· SiO(C3S)
3、新型干法水泥生产工艺流程
新型干法水泥厂的生产过程，就是以悬浮预热和窑外 分解技术内核心，应用现代科学技术和工业生产最新成就， 以新型的烘干粉磨及原燃料均化工艺及装备，采用以计算 机控制为代表的自动化过程控制手段，实现高效、优质、 低耗的水泥生产过程，使水泥生产具有高效、优质、节约 资源、清洁生产、符合环境保护要求和大型化、自动化、 科学管理特征的现代水泥生产方法。与传统的湿法、干法、 半干法水泥生产相比，其工艺过程比较复杂，系统环节多， 连续性强。许多工序联合操作，相互影响，相互制约。生 产过程本身要求具有高度的稳定性，设备运转的可靠性和 参数调节控制的及时性。这就需要中控室的操作人员及现 场人员必须很好掌握新型干法工艺过程的特点，了解其工 作原理和各种工艺热工过程的特性，更好地服务于生产。
热值 燃料热值高，可以提高发热能力和煅烧温度；热值 低，使煅烧熟料的单位煤耗增加，窑的单位产量降低。一 般要求燃料的低位热值大于21000kJ/kg。 挥发分 挥发分和固定碳是可燃成分；挥发分低，着火温 度高，黑火头长，热力不集中。一般要求煤的挥发分在18 ％以上。但随着能源紧张和燃烧器的改进，低挥发分煤在 回转窑上的应用越来越普遍。如福建普遍采用挥发分在3 ％～5％的无烟煤，也能正常生产。 煤粉细度 主要取决于燃煤种类和质量。煤种不同，煤粉 质量不同，煤粉的燃烧温度、燃烧所产生的废气量也不同。 对正常运行的回转窑，在燃烧温度和系统通风量基本稳定 的情况下，煤粉的燃烧速度与煤粉的细度、灰分、挥发分 和水分含量有关.
工艺流程：
凝汽器热水井内的凝结水经凝结水泵泵入低压闪蒸器出水集箱，与出水汇合,然后 通过锅炉给水泵升压后泵入AQC锅炉省煤器进行加热，经省煤器加热后的水分三路分别送 到AQC炉汽包,PH炉汽包和闪蒸器内。进入两炉汽包内的水在锅炉内循环受热,最终产生 一定压力下的过热蒸汽作为主蒸汽送入汽轮机做功.进入闪蒸器内的高温水通过闪蒸技术 产生一定压力下的饱和蒸汽送入汽轮机第八级后做功，做过功后的乏汽经过凝汽器冷凝后 形成凝结水重新参与热力循环。生产过程中消耗掉的水由纯水装置制取出的纯水经补给水 泵打入凝汽器热水井。
3.3燃料品质要求及煤粉制备
当水泥工业常用煤作为燃料。煤是古代植物和 动物尸骸埋在地下，在隔绝空气的条件下受地质作 用，经长期的物理和化学变化而形成的复杂有机化 合物。随其形成的地质条件不同各种元素含量各异， 燃料的性质也不同。根据埋藏时间及碳化程度不同， 可分为泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤。 煤质的好坏主要由以下指标来反映：挥发分 （V）、固定碳（C）、灰分（A）及水分（M）组成、 热值（Q）。
生产硅酸盐水泥的主要原料为石灰质原料和粘 土质原料，有时还要根据原燃料品质和水泥品种， 掺加校正原料以补充某些成分的不足，还可以利用 工业废渣作为水泥的原料或混合材进行生产。
2.1、石灰质原料
石灰质原料是指以碳酸钙为主要成分的石灰石、 它是水泥生产的主要原料，每生产1吨熟料大约需 要1.3吨石灰石，生料中约80％以上是石灰石。密 度2.6～2.8g/cm3之间，生料中氧化钙含量一般为 40～44％。为了达到上述要求，一般要求石灰石中 氧化钙含量不应低于46％，以免配料困难。
1.4、燃料
燃料是指这样一大类物质，它们在达到一定温 度后，能够与氧进行激烈的氧化，并且发出大量的 热量。
1.5、强度
是硬化的水泥石能够承受外力破坏的能力。根 据受力形式的不同，水泥强度的表示方法通常有抗 压、抗拉、抗折三种。
1.6、不合格品
凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任一 项不符合标准规定或混合材掺加量超过最大限量或 强度低于商品强度等级的指标时称为不合格品。水 泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和
6、熟料冷却 在熟料冷却过程中，将有一部分熔剂矿物(C3A和 C4AF)形成晶体析出，另一部分因冷却速度较快来不及析晶而呈玻 璃态存在。C3S在高温下是一种不稳定的化合物，在1250℃时， 容易分解，所以要求熟料自1300℃以下要进行快冷，使C3S来不 及分解，越过1250℃以后，C3S就比较稳定了。对于l000℃以下 的熟料，也是以快速冷却为好，改善熟料的易磨性。
3.1、原材料准备
3.2、生料制备及窑尾废气处理
水泥生产过程中，每生产1t硅酸盐水泥至少要 粉磨3t物料（包括各种原料、燃料、熟料、混合材、 石膏），据统计，干法水泥生产线粉磨作业需要消 耗的动力约占全厂动力的60%以上，其中生料粉磨 占30%以上、煤磨占约3%，水泥粉磨约占40%。因此， 合理选择粉磨设备和工艺流程，优化工艺参数，正 确操作、控制作业制度，对保证产品质量、降低能 耗具有重大意义。
3.5、水泥粉磨制成
4、余热发电系统工艺流程
4.1、技术应用 纯低温水泥窑余热发电技术是直接利用窑头、窑尾排 放的中低温废气进行余热回收发电，无需消耗燃料，发电 过程不产生任何污染，是一种经济效益可观、清洁环保、 符合国家清洁节能产业政策的绿色发电技术，具有十分广 阔的发展空间与前景。余热发电并网不上网，对供电系统 无影响。 4.2、经济效益 每天可利用余热发电42-48万度，吨熟料发电量达40 度以上，可解决60%的熟料生产自用电，产品综合能耗 可下降18%，每年节约标煤5万吨，可减排二氧化碳约 12万吨。按每年发电1.5亿度计算，每度电按0.5元，可 创利润7千万元。
AQC锅炉 锅炉型式为立式,锅炉由二组省煤器、六组蒸发器、一组过热器、汽包及热力管道 等构成。锅炉前设置一预除尘器（沉降室），降低入炉粉尘。废气流动方向为自上而下, 换热管采用螺旋翅片管,以增大换热面积、减少粉尘磨损的作用。锅炉内不易积灰，由烟 气带走，故未设置除灰装置，工质循环方式为自然循环方式。 主要工艺参数为:额定蒸汽 压力0.789MPa，额定蒸汽温度:350℃，额定蒸发量:18.18t/h，设计入口废气温度 360℃，设计出口废气温度:91℃。
立磨又叫辊式磨，是水泥化工、煤炭、电力等部门广泛使用的 一种粉磨机械。具有占地面积小、能耗低、噪音小，流程简单、产 量高、布置紧凑，集中碎、烘干、粉磨、选粉为一体等优点，成为 现代化水泥厂生料粉磨的首选方案。我公司所用的立磨为FLS（史 密斯）公司生产的Atox磨。
ATOX-50立磨工作原理
3.4、熟料煅烧
1、干燥过程 生料都含有一定量的自由水分。随着物料温度逐渐升高，物料中的水分被 蒸发，当温度升高到100℃～150℃时，生料中的自由水分全部被排除，这一过程称为干 燥过程。新型干法水泥生料水分小于1％，此过程在预热器内瞬间即可完成。 2、粘土质原料脱水 当温度继续升高到450℃时，粘土中的主要组成高岭土(Al2O3 · 2Si O2· 2H2O)发生脱水反应，脱去其中的化学结合水，其化学反应式为 A12O3· 2SiO2· 2H2O→A12O3+2SiO 2+2H2O 3、碳酸盐分解 温度继续升至600℃以上时，生料中的碳酸盐开始分解，其化学反应式 为 MgCO3 → MgO+CO2 Ca CO3 → CaO+CO2 碳酸盐的分解速度随着温度的升高而加快，在600℃时碳酸镁开始分解，到750℃时，分 解剧烈进行。碳酸钙的分解温度较高，在900℃时才快速分解。碳酸盐分解时，需要吸收
1.7、废品
凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的 任一项不符合标准规定时，均为废品 。
1.8、石灰石饱和系数KH
石灰饱和系数是指熟料中全部氧化硅生成硅酸 钙所需的氧化钙含量与全部氧化硅生成硅酸三钙所 需氧化钙最大含量的比值。以KH表示。也表示熟料 中氧化硅被氧化钙饱和形成硅酸三钙的程度。
2、水泥生产所用原料
水泥生产及余热发电工艺基础知识
编制：冯浩波
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目
录
1、水泥相关名词解释 2、生产水泥所用原料 3、新型干法水泥生产工艺流程 3.1、原材料准备 3.2、生料制备 3.3、煤粉制备 3.4、熟料煅烧 3.5、水泥粉磨制成 4、余热发电工艺流程
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1、水泥相关名词解释
1.1、水泥
凡细磨成粉末状，加入适量水后成为塑性 浆体，既能在空气中硬化，双能在水中硬化， 并能将砂、石等散粒或纤维材料牢固地胶结在 一起的水硬胶凝材料，通称为水泥。
1.2、熟料
凡以适当成分的生料，烧至部分熔融所得 的以硅酸钙为主要成分的矿物质，称为硅酸盐 水泥熟料。 其主要成分的矿物指：C2S、C3S、C3A、C4AF
1.3、混合材
混合材是指在粉磨水泥时与熟料、石膏一 起加入磨机内用以改善水泥性能和调节水泥强 度等级的矿物质材料。根据其活性大小分为活 性混合材料和非活性混合材料两大类。 活性混合材料是指具有火山灰性或潜在水硬性， 以及兼有火山灰性或水硬性的矿物质材料。主 要包括粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料和粉 煤灰等。 非活性混合材料是在水泥中主要起填充作用而 又不损害水泥性能的矿物质材料。主要包括不 符合标准要求的潜在水硬性或火山灰性的水泥 混合材料以及砂岩和石灰石等。