《水泥车间工艺设计》PPT课件.ppt

第三章水泥厂车间工艺设计 建材工业 十一五 发展规划纲要 十一五 建材工业发展的指导思想 树立和落实科学发展观 按照建设资源节约型 环境友好型社会的要求和循环经济的发展模式 转变经济增长方式 加快产业结构调整 加大节能型 环保型技术 装备和产品的开发力度 积极推进企业和行业信息化建设 大力发展循环经济 增强自主创新能力和竞争力 提高经济效益和社会效益 将建材工业建成与经济 社会 环境协调发展的资源节约型和环境友好型产业 预计到2010年 全国水泥总需求量为14亿吨左右 其中新型干法水泥需求量占70 平板玻璃总需求量为5亿重量箱左右 其中优质浮法和特殊品种玻璃需求量占40 墙体材料需求总量为8500亿块标砖 其中新型墙体材料需求量为5100亿块标砖 建筑卫生陶瓷总体消费水平向中高档化方向发展 2010年水泥产业回顾 2010年我国水泥产量总计18 68亿吨 增速15 53 增速同比减缓2 4个百分点 江苏以1 56亿吨的产量居全国产量第一位 四川省以49 51 位列增速第一位 水泥熟料11 5亿吨 同比增长10 4 其中 生产新型干法水泥熟料8 2亿吨 同比增长14 3 江苏 山东 四川 河北 广东 河南和浙江省水泥产量超过1亿吨 水泥产能利用率分别为72 新型干法水泥产量比重达到80 前60家水泥企业熟料产量已经占总产量的半数以上 前20家水泥企业年熟料生产能力达到45 2010年淘汰水泥落后产能1 07亿吨 2010年预分解窑吨熟料标准煤耗预计将下降到112千克标准煤 近700条新型干法水泥生产线建设了余热发电系统 2010年全国共有203条新型干法水泥生产线点火投产 年新增设计水泥熟料产能2 43亿吨 建材行业十一五回顾 国家技术发明二等奖2项 科技进步一等奖1项 二等奖4项 建材行业科学技术奖一等奖40项 二等奖102项 三等奖88项 1 一批产业技术装备成为国家竞争力代表以SINOMA品牌为代表的中国新型干法水泥技术已成为国际上 中国制造 形象和国家竞争力的优秀代表 中国中材 中国建材向包括欧美发达国家在内的数十个国家出口大型成套生产技术装备 并成为国际上最大的水泥生产线建设工程总承包商 洛玻集团 超薄浮法玻璃成套技术与关键设备在电子玻璃工业化生产开发应用 开启了我国浮法玻璃技术生产超薄玻璃 满足信息产业发展需求的先河 获得2006年国家科技进步一等奖 中国玻纤开发了年产12万吨超大型玻璃纤维池窑拉丝技术 其规模创造了玻纤行业世界纪录 以中国建材国际工程公司为代表的 中国洛阳浮法 玻璃生产技术装备与工程总承包得到国际市场高度认可 出口许多国家 2 一批创新成果缩小了与世界最先进水平的差距 武汉理工大学 大跨度拱桥结构钢管高强膨胀混凝土制备技术及应用 包括世界最大跨度在内的数十座钢拱桥 获国家科技进步二等奖 秦皇岛玻璃研究设计院 浮法玻璃逐级澄清与熔窑大型化成套工程技术开发及应用 显著提升产品质量 获国家科技进步二等奖 中材科技 先进复合材料高压气瓶制造技术 使我国复合材料高压气瓶成为国际知名品牌产品 中材科技自主研发 兆瓦 MW 级风力发电机用复合材料叶片模具和制造技术 引领我国风电叶片制造技术发展 中国复合材料集团对引进技术消化吸收再创新 率先开发出3MW 5MW级大功率风力发电机叶片 中国建筑材料研究院 高性能低热硅酸盐水泥 高贝利特水泥 的制备及应用 成果用于三峡大坝等重点工程 获国家发明二等奖 盾构钢筋混凝土管片在地铁和隧道工程中的应用 高铁用高性能无砟道板制造技术 高速列车风挡玻璃等一批成果在国家重大工程中得到广泛推广和应用 3 节能减排技术创新为绿色发展提供了重要支撑 天津水泥院 合肥水泥院等单位 新型干法水泥生产关键技术与装备开发及工程化应用 和 新型干法水泥生产线重大配套装备研制和工程化应用 成果 极大地提升了水泥生产节能减排水平 获得国家科技进步二等奖 以中材节能为代表自主开发新型干法水泥生产低温余热发电技术达到国际先进水平 在国内外得到广泛应用 为节能减排做出了重大贡献 中材国际天津院 南京水泥院 安徽海螺集团 华新水泥等单位开发的新一代熟料烧成节能新技术 新型无球化粉磨节能技术 水泥窑协同处置废物技术正在发展成熟 形成绿色节能环保发展的新浪潮 中国新型建材工业杭州设计研究院率先开发的玻璃窑炉烟气余热发电技术 引领了浮法玻璃窑炉节能减排的发展 中国玻纤率先开发的玻璃纤维池窑拉丝全氧燃烧技术引领了玻纤行业节能和氮氧化物减排的发展 建筑陶瓷砖的薄型化和卫生陶瓷洁具的轻量化 引领建筑卫生陶瓷产业的可持续发展方向 各种工业废渣与副产物 建筑垃圾等在水泥 混凝土 墙体材料 陶瓷 砖瓦等产业中的无害化 资源化再利用技术的发展 显着提升建材行业在建设资源节约型 环境友好型社会中的地位和作用 4 行业技术创新基础建设与资源开拓取得较大进步 建材行业拥有国家级企业技术中心 工程技术研究中心20余家 拥有重点实验室5家 大中型企业基本上建立了企业技术中心 中国建筑材料联合会从项目组织申报 课题论证 科技成果评审鉴定和推介 建材行业科学技术奖和技术革新奖评奖 国家科学技术奖的推荐 行业科技发展报告 行业创新平台建设等方面建立系统的工作体系 与国家科技部 发改委 工信部 环保部等政府主管部门建立了工作关系 为行业和企业技术创新发展提供了有效服务 5 存在的主要问题 总体来看 建材行业目前的发展还没有从根本上完全脱离依靠投资增量扩张和以生产要素驱动的发展模式 主要产业的产量早已位居世界第一 但整体而言 产品种类 档次 性能 质量与国际先进水平相比 存在着较大差距 中低档产品较多 技术含量相对低 效益比较差 产业集中度低 能耗高 资源消耗大 环境负荷重的现状没有得到根本改善 资源能源环境的瓶颈约束日益显现 这种状况根本上是自主创新能力不足 技术创新力度不够与资源缺乏所致 5 存在的主要问题 1 技术研发与创新缺乏明确的目标和顶层设计 缺乏行业宏观的科技创新指导目录 企业的技术创新和创新资源配置与急需解决的重大关键共性技术问题未能紧密结合 新兴产业和重点产业的转型升级和结构调整缺乏先进技术和新产品支撑 2 拿来主义 思想主导 自主创新投入严重不足 大多数企业在技术创新方面的投入远远没有达到国家要求的水平 达到3 以上水平的企业更少 未能发挥技术自主创新的主体和主导作用 许多企业虽重视 靠新出强 但对自主创新的重要性和必要性缺乏认识 指导思想还是 拿来主义 不愿对自主创新加大投入 期望通过技术引进走 捷径 由于发达国家已将中国视为竞争对手 越来越多的外国企业在关键核心技术领域对中国实施技术封锁 靠引进技术发展这条路越走越窄 产业核心和关键的技术装备长期短缺 发展受制于人 5 存在的主要问题 3 科技资源配置效率较低 自主创新成果少 国家财政对科技创新工作的支持力度越来越大 全行业获得的科研项目经费总量不断增加 但科技资源配置的效率较低 有产业化前景的成果很少 一些项目无疾而终 或有花无果 一些企业仅仅满足于成功拿到项目 把获得国家的经费多少当作成果大小 由于缺乏原始创新能力 企业技术开发多为模仿 复制或技术集成 一些企业的技术 装备和产品在国外参展中被诉侵权时有发生 5 存在的主要问题 4 科技经济 两张皮 问题没有真正解决 产学研结合相脱节 以企业为主导的产学研相结合的技术创新和成果产业化开发体制和机制尚未建立 一些转制院所 甚至企业内的技术中心 重点实验室等科研机构的研发选题并未围绕企业和行业发展重大需求 一些成果华而不实 一些成果因不能及时转化为现实生产力和核心竞争力 在市场竞争中失去 时效 不能支撑企业的持续发展和核心竞争力提高 5 缺乏高层次的科技领军人才 人才是创新发展的第一资源 没有一流的人才不可能取得一流的成果 大学建材专业教育已长期缺失 行业发展高层次专业人才严重缺失 一些企业不重视人才 不能开阔视野广纳人才和不会善用人才也是造成人才短缺的重要原因 建材行业 十二五 发展展望 1 科学技术正孕育着新的突破2 应对气候变化和保护生态环境已成为全球共识3 发展转型成为必须4 环保技术竞争发展5 战略性新兴产业已成为必争的战略制高点6 城市化是我国经济社会发展的必由之路7 建筑节能 绿色建筑8 经济全球化9 创新与可持续发展 科技创新方向及重点领域 一 材料低碳 绿色 高性能化的基础理论研究开展材料制备过程节能与减排的基础理论 材料高性能化 多功能协同以及服役行为与可循环设计理论研究 为材料绿色制造 发展新型低环境负荷材料和高性能复合材料制品提供理论指导 促进建材工业的绿色转型 技术升级和产品更新换代 二 高温窑炉节能 环保和低碳化技术以水泥 玻璃 陶瓷 砖瓦等工业窑炉节能减排为重点 开发新一代节能窑炉 集成示范高能效工艺技术和装备 加快国内现有窑炉节能改造升级 突破粉尘 SO2 NOx和CO2减排关键技术和材料 加快实现我国建材工业窑炉产业向资源节约型 环境友好型转化 三 大型节能粉磨技术与装备以非金属矿业和原材料制造业的绿色节能和资源可持续为重点 大力发展大型高效节能粉磨 无球化粉磨等先进节能粉磨技术与装备 加快现有矿物粉磨技术装备的节能改造和技术升级 四 支撑战略性产业发展的新材料技术加强无机非金属新型晶体材料 特种结构与功能陶瓷材料 高性能微晶陶瓷材料 纤维增强热塑性复合材料 高端纤维增强复合材料 环保型高性能摩擦密封材料的研究开发 突破关键材料制备和装备技术瓶颈 在节能环保 新能源 信息产业 新材料 国防军工等战略性产业领域中 以及在冶金 电力 交通运输 建筑节能 煤炭 石化等领域发挥关键支撑作用 科技创新方向及重点领域 五 高性能绿色节能建材及其先进制造技术开发工业化 规模化生产的高强自保温烧结墙体砌块 高性能水泥基保温材料和制品 建筑外墙外保温用高性能岩棉保温材料 结构与保温一体化复合墙体制品和构件 开发高性能节能门窗及幕墙材料 改善室内健康环境质量功能材料等 开发屋面防水保温一体化材料构造技术 满足不断提高的绿色节能建筑要求 六 非金属矿物材料开采及深加工技术发展工业化高效超细粉碎 煅烧 提纯 改性 复合等非金属矿物材料通用深加工技术 开发战略性矿物资源的高效利用技术 重要共伴生矿 低品位矿和尾矿高附加值综合利用技术 研究开发高性能矿物功能材料 环保材料 生态修复材料 节能与新能源用材料制备与应用技术 满足交通 石化 电力 电子 农业 建筑节能 节水 环保 新能源等产业发展需要 科技创新方向及重点领域 七 大宗废物无害化安全处置和资源化综合利用技术开发水泥窑替代原燃料及协同处置废物关键技术与成套装备 实现低品位原料 大宗工业固体废物 城市污泥 建筑垃圾 生活垃圾 工业危废物等的安全无害化处理和资源化综合利用 开发高附加值 高品质 低成本 可循环 无二次污染的再生材料产品及其规模化制造技术 为循环经济和环保产业发展提供技术支撑 科技创新方向及重点领域 第三章水泥厂车间工艺设计 概述物料的破碎物料的烘干物料粉磨熟料烧成物料的均化 概述 排行说明 1 统计截至2009年12月31日所有已建成点火的新型干法水泥生产线熟料产能 不统计粉磨站及其他窑型产能 2 新型干法水泥生产线按设计产能计算 大规模技改生产线按技改后产能计算 产能4500 5000t d全部按照5000t d计算 运转时间统一按310天计算 3 台资企业 如台泥和亚泥包括其在台湾地区的产能 4 中材集团包含了天山 赛马 祁连山等企业的产能 南方水泥包含了三狮 虎山等收购企业的产能 5 产能规模一样的企业 按企业名称字母拼音顺序排列 2011年水泥行业发展面临的问题 1 控制总量难度加大 产能利用率持续下降 2 环境容量约束骤增 污染物减排的高标准与治理技术的经济性两者间的矛盾加剧 3 发挥水泥窑优势无害化最终协同处置城市垃圾 污泥和固体废弃物 推进水泥工业向绿色功能产业转变的政策环境有待营造 4 新建项目与节能减排 等量或减量置换落后产能相衔接 促进产能优化的制度待完善落实 随着工业化 城镇化和农业现代化持续推进 2012年水泥工业要坚持稳中求进 把转方式 调结构 拓功能 促和谐结合起来 进一步提高发展质量和效益 2012年全国水泥行业回顾 新投产新型干法水泥生产线124条 全年新增水泥熟料设计产能1 6亿吨 截止2012年底 全国新型干法水泥生产线1637条 设计熟料产能达16亿吨 实现利润总额657亿元 低于2011年和2010年 居历史第三 同比下降32 81 下滑幅度仅次于2005年 居历史第二 除东北的略有增长外 其余区域均大幅下滑 华北 西北和华东下滑最大 下滑幅度均超过40 华东 中南仍是利润贡献大区 利润总额分别为258和192亿元 合计占全国接近70 水泥产量依旧保持增长 但增速滑落到个位数 2000以来只有2000 2002 2012年个位数的增长速度 2012年各地区产量及利润总额 典型的新型干法水泥生产工艺流程示意图 3 1物料的破碎 破碎的作用 物料经过破碎后 其粒度减小 表面积增加 在一定程度上可提高烘干和粉磨的效率 需要破碎的物料 给运输 储存及粉磨带来一定困难的原 燃料及熟料 块度较大的石灰石 砂岩 石膏 混合材料以及煤等 块度较大的熟料 JawCrusherRollerCrusher SingleshaftHammerCrusherDoubleshaftHammerCrusher锤式破碎机 SingleRotorImpactCrusherDoubleRotorImpactCrusher ImpactHammerCrusher 一 破碎系统发展概况 1 破碎设备大型化大规格的破碎机 提高破碎机的生产能力和给料块度 与矿山开采的机械化 大型化相适应 一 破碎系统发展概况 2 破碎流程单段化破碎系统的段数 主要与物料破碎比 即破碎前后最大粒度之比 的大小有关 高效能 大破碎比的破碎机为实现单段破碎创造了条件 破碎机能满足破碎比及产量的要求时 即可选用单段破碎 以简化生产流程 一 破碎系统发展概况 3 破碎设备移动化移动式破碎机 如反击锤式破碎机 其破碎比可达1 12左右 设备设计紧凑 质量轻 为移动创造了条件 移动式破碎机可随开采地段改变而移动 碎石用胶带输送机输送至工厂 可节省能源和提高劳动生产率 一 破碎系统发展概况 4 破碎设备多功能化破碎设备的发展趋向多功能化 反击式破碎机可适应各种性能物料的破碎作业 既可以破碎坚硬的石灰石 又可以破碎粘 湿物料 烘干兼破碎的锤式破碎机 可利用窑尾废气余热在破碎含水分较高的粘湿物料的同时予以烘干 二 选择破碎系统的影响因素 1 物料的性质破碎系统要与被破碎物料的物理性质相适应 硬度 水分 形状和杂质含量2 物料的粒度1 进料块度2 出料粒度3 破碎系统的破碎比 2 物料的粒度 1 进料块度破碎系统的最大进料块度 取决于工厂规模 矿山的爆破方法 碎机的型式和规格 水泥厂破碎物料的物理性质 1 进料块度 石灰石 原料矿山为露天大规模的爆破开采 一般块度均较大 不同种类和不同规格的破碎机 对物料最大进料粒度的要求不同 熟料 含有部分大块 最大可达300mm左右 必须先经过破碎 一般采用带有熟料破碎的新型篦式冷却机 不必单独设置破碎机 煤和石膏 大块最大块度也可达300mm左右 煤与石膏因用量较少 往往可共用一台破碎机 破碎机 颚式 旋回式 RotaryCrusher 颚旋式及圆锥破碎机 ConeCrusher 等 进料最大粒度一般为设备进料口宽度的80 85 反击式 锤式和辊式等破碎机其最大进料粒度应按破碎作业 粗 中 细碎 和物料的实际情况决定 电铲铲斗 大 中型水泥厂当矿山采用电铲装车时 石灰石最大块度与电铲铲斗容积的大小有关 各种物料的进料粒度 操作不正常时熟料出现 300mm大块 许多厂均直接使用碎煤 仅夹杂少许大块 2 出料粒度 破碎机出料粒度 破碎后的产品粒度 一般以80 产品通过的筛孔的尺寸表示 主要取决于磨机对进磨物料粒度的要求 确定一个对破碎机产品及入磨粒度均适宜的最佳粒度 可以使破碎机和磨机的产量均较高而单位电耗均较低 影响破碎产品粒度的主要因素 物料的易磨性及其硬度 粉磨的流程 磨机的型式等 一般石灰石辊式磨30 50mm 中卸磨 25mm 熟料 25mm 3 破碎系统的破碎比 破碎比 破碎系统的进料最大块度与出料粒度之比 单段破碎 设备台数少 扬尘点少 生产流程简单 车间占地面积小 基建投资少 经营费用低 劳动生产率高等优点 随着工厂生产规模的日益增大 设备趋向大型化 相应地出现了高破碎比的破碎设备 如反击式破碎机 其破碎比可达50以上 它为单段破碎创造了条件 三 破碎设备的选型 选用破碎设备时 主要应考虑下列各项因素 1 计算破碎机的规格与台数 满足全厂主机平衡计算确定的破碎车间要求小时产量 石灰石破碎系统的产量G t h Qc 烧成系统生产能力 熟料t y g 每吨熟料的石灰石耗量 t t熟料 d 破碎系统全年工作日 280 300dn 每天工作班数 多为二班制t 每班工作时间 6 7hk 供料不平衡系数 0 8 1 距矿石近 运输条件好的取上限 否则取下限 2 适应物料的物理性质 物料的硬度 块度 杂质含量与形状 1 石灰石 中等硬度 一般用锤式 反击式破碎机 含粘性夹缝土 又称裂隙土 较多时 注意喂料均匀 锤式破碎机易造成下篦条的堵塞 反击式破碎机的防堵性能也不好 粘性物料 采用破碎兼烘干流程 向破碎机通入热气 用锤式 反击式破碎机来破碎有良好效果 防止金属器件 常见铁件 进入破碎机 铁件损坏破碎机 尤其对反击式和锤式破碎机的损坏更严重 除了在矿山和破碎机操作中注意防止铁件掉入以外 在设计上在锤式 反击式破碎机前设置铁件分离装置 电磁吸铁装置可选用电磁分离滚筒 CF型悬挂式电磁分离器和悬挂带式电磁分离器 对于其他金属件 如锰等 电磁吸铁装置不能排除 可用金属探测器探测 在探知后 停机用人工除去 2 熟料 硬度高 磨耗性大 冷却机内设置破碎机 可采用锤式 辊式破碎机 RollCrusher 磨损件采用耐磨材料 如高锰钢等 3 煤和石膏的破碎煤 经常含有大块 最大块度可达200 300mm 多采用锤式破碎机 也可采用反击式破碎机 石膏 进厂最大块度一般在300mm左右 常用颚式破碎机 四 破碎车间的布置 破碎车间的布置 破碎车间的位置 按照总平面图上的整体布局 并考虑到进出料的方向加以决定 熟料及混合材的破碎 石膏破碎等往往附设在相关的主要车间内 如烧成车间 粉磨车间及烘干车间内 石灰石破碎系统布置时应注意的问题 1 破碎车间与矿山的距离 当破碎车间设在矿山附近时 车间位置应选择在爆破安全距离之外 并不得放在勘探圈定的矿体上 同时要注意所选位置不致妨碍将来对有用矿体的开采和运输 一般矿床开采边界对公路 铁路 高压线 居民区 工厂和其它重要建筑物的爆破安全距离不小于400m 2 车间的位置一般选在斜坡上 破碎车间的进出料高差较大 可利用地形 节省土石方工程量 1 破碎机的基础放在挖方部位的基岩或实土上 2 车间的位置和标高与矿山来料的运输方向相适应 尽量避免出现运载矿石的重车上坡情况 3 综合考虑初期生产的运输 开采标高逐年降低 以及开采最终标高等情况 石灰石破碎系统布置时应注意的问题 3 喂料设备 选用结构坚固 耐冲击 在受料处上部设钢筋混凝土受料斗 并在其侧壁辅设钢轨 4 注意预留安装 检修空间 以及检修 运输通道 5 破碎车间内一般应设置检修起重机 起重机的起重量满足检修起吊的最重部件的质量来考虑 6 破碎机地坑的布置应考虑防水 排水设施 地坑较深且低于地下水位时 除了在建筑中须考虑防水措施以外 时可设置小水泵 以便排除地坑内可能出现的积水 3 2物料的烘干 一 烘干系统的选择烘干系统 烘干磨 单独的烘干设备 煤 广泛采用烘干磨 利用熟料篦式冷却机热端气体作烘干介质 使煤的烘干与粉磨同时进行 制备窑和分解炉所需的煤粉 生料 烘干磨 一般用窑尾废气作为烘干介质 充分利用了废气余热 在各种烘干磨中 辊式磨由于电耗低 在国内外获得了长足的发展 混合材 一般采用单独的烘干设备 烘干热源可取自专设的热风炉 也可取用熟料篦式冷却机的低温废气 200 左右 作为烘干机的主要干燥热源 并设热风炉作为辅助热源 回转式烘干机悬浮式烘干机 快速烘干机 筒体固定 搅拌叶片将物料抛起呈悬浮状态 流态化烘干机 物料在带孔篦板上呈流态化与热气流进行交换 反击式破碎烘干机 串联式烘干 粉磨设备 烘干磨等 一台锤式破碎机与一台风扫球磨相结合 亦称为坦登磨 烘干设备 选择烘干系统的原则 1 煤粉和生料的制备采用烘干兼粉磨的系统 简化工艺过程 减少生产环节 节省设备投资 减少扬尘机会 充分利用回转窑的废气余热 物料水分含量较高 8 时 应设置燃烧室 热风炉 提供补充热源 以提高烘干介质的温度 或者进行预烘干 利用320 350 废气作烘干介质时一般只能处理入磨平均水分不大于8 的物料 2 当采用先烘干后粉磨的流程时 烘干后物料的终水分符合入磨物料水分的要求 入磨物料水分的要求一般为 矿渣小于1 2 石灰石小于1 粘土原料小于1 5 铁质原料小于2 煤小于1 2 选择烘干系统的原则 3 回转烘干机的传热方式 顺流式 初水分含量高的物料及粘性物料 逆流式 要求终水分含量低的物料 4 设置辅助热风炉时 宜采用煤粉燃烧室 与采用碎块煤燃烧室相比 调节方便 节省燃料 烘干机产量较高 重油不用考虑5 热风炉用劣质无烟煤或无烟煤掺煤矸石 或石煤 作燃料时 尽量采用热效率较高的沸腾燃烧室 并采用自动给煤系统 配用单板微机 使操作自动化 6 烘干机应注意做好收尘设施 防止环境污染 水泥厂主要尘源之一 回转烘干机 RotaryDryer 直接传热 顺流式 应用较多1 在烘干机热端 物料与热气体的温差较大 热交换过程迅速 大量水分容易被蒸发 适于初水分含量高的物料 2 粘性物料进入烘干机后 表面水分蒸发快 可减少粘结 有利于物料运动 烘干湿煤时 可避免高温气体直接接触干煤引起着火 烘干矿渣时可避免高温气体与已烘干的矿渣接触而使其活性降低 3 顺流式操作的热端负压低 能减少进入烘干机的漏风量