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1 生产工艺流程培训 华润水泥 阳春 有限公司 2 华润水泥 阳春 有限公司 胶凝材料的定义和分类胶凝材料是指在物理 化学作用下 能从浆体变成坚固的石状体 并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质 又称胶结料 胶凝材料可分为无机胶凝材料和有机胶凝材料两大类 如沥青和各种树脂属于有机胶凝材料 无机胶凝材料按照硬化条件又可分为水硬性胶凝材料和非水硬性胶凝材料两种 水硬性胶凝材料在拌水后既能在空气中硬化 又能在水中硬化 通常称为水泥 如硅酸盐水泥 铝酸盐水泥等 非水硬性胶凝材料只能在空气中硬化 故又称气硬性胶凝材料 如石灰 石膏等 1824年 英国人阿斯普丁 J Aspdin 将石灰石和黏土配合烧制成块 再经磨细成水硬性胶凝材料 加水拌和后能硬化制成人工石块 且具有较高强度 因为这种胶凝材料的外观颜色与当时建筑工程上常用的英国波特兰岛上出产的岩石的颜色相似 故称之为波特兰水泥 PortlandCement 中国称为硅酸盐水泥 3 华润水泥 阳春 有限公司 水泥是指细磨成粉末状 加入一定量水后成为塑性浆体 既能在水中硬化 又能在空气中硬化 能将砂 石等颗粒或纤维材料牢固地胶结在一起 具有一定强度的水硬性无机胶凝材料 4 华润水泥 阳春 有限公司 通用硅酸盐水泥的组分构成 5 华润水泥 阳春 有限公司 硅酸盐水泥熟料由主要含CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3的原料 按一定比例磨成细粉烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质 其中硅酸钙矿物含量 质量分数 不小于66 氧化钙和氧化硅质量比不小于2 0 水泥熟料是各种硅酸盐水泥的主要组分材料 其质量的好坏直接影响到水泥产品的性能与质量优劣 石膏石膏用作缓凝剂 其作用是调节水泥的凝结时间 一般水泥熟料磨成细粉与水相遇会很快凝结 无法施工 掺加适量石膏不仅可以调节凝结时间 同时还能提高早期强度 降低干缩变形 改善耐蚀性 抗冻性 抗渗性等一系列性能 混合材料混合材料是指在粉磨水泥时与熟料 石膏一起加入磨内用以改善水泥性能 调节水泥强度等级 提高水泥产量的矿物质材料 如粒化高炉矿渣 粉煤灰等 根据混合材料的性质及其在水泥水化过程中所起的作用 混合材料分为活性混合材料和非活性混合材料两大类 6 华润水泥 阳春 有限公司 硅酸盐水泥生产技术要求技术要求即品质指标 是衡量水泥品质及保证水泥质量的重要依据 水泥质量可以通过化学指标和物理指标加以控制和评定 水泥的化学指标主要是控制水泥中有害成分不超过一定限量 若超过了最大允许限量 即意味着对水泥性能的质量可能产生有害的或潜在有害的影响 水泥的物理指标主要是保证水泥具有一定的物理软科学性能 满足水泥使用要求 保证工程质量 硅酸盐水泥技术指标主要有不溶物 烧失量 细度 凝结时间 安定性 氧化镁含量 三氧化硫含量 碱含量及强度指标 7 华润水泥 阳春 有限公司 游离氧化钙 当配料不当 生料过粗或煅烧不良时 熟料中就会出现没有被吸收的以游离状态存在的氧化钙 称为游离氧化钙 f CaO 游离氧化钙在水化时会生成氢氧化钙 体积将膨胀97 9 在硬化水泥石内部造成局部膨胀应力 严重时甚至引起安定性不良 使水泥制品变形或开裂 导致水泥浆体的破坏 为此 应严格控制游离氧化钙的含量 一般 回转窑熟料应控制在1 5 以下 我公司规定游离氧化钙的含量控制在1 2 以下 体积安定性 水泥调水和凝结后 必须不产生任何显著的体积变化 体积安定性不良的水泥会导致硬化水泥浆体的开裂 用以修建的建筑物在经过几个月或者几年后就会有损坏的危险 水泥的细度控制指标 水泥粉磨的细度与凝结时间 强度 干缩以及水化放热速率等一系列性能都有密切的关系 必须控制在合理的范围内 水泥细度可以用不同的指标来说明 如筛余 比表面积 颗粒平均直径或颗粒级配等 我公司生产的II型硅酸盐水泥 P II42 5R 和普通硅酸盐水泥 P O42 5R 都是以比表面积来表示水泥细度指标 8 华润水泥 阳春 有限公司 通用硅酸盐水泥强度与强度等级水泥强度是水泥度体单位面积上所能承受的外力 是水泥技术要求中最关键的主要性能指标 又是设计混凝土配合比的重要依据 水泥强度以不同龄期抗压强度 抗折强度表示 由于水泥强度随时间逐渐增大 一般称3d或7d以前的强度为早期强度 28d及其后的强度为后期强度 水泥到28d时强度已大部分发挥出来 以后强度增加缓慢 强度等级是按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分的 硅酸盐水泥划分为42 5 42 5R 52 5 52 5R 62 5 62 5R六个强度等级 普通硅酸盐水泥划分为42 5 42 5R 52 5 52 5R四个强度等级 矿渣硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥划分为32 5 32 5R 42 5 42 5R 52 5 52 5R六个强度等级 其中R型为早强型水泥 其早期强度较高 各强度等级水泥的各龄期强度值不利低于下表数值 9 华润水泥 阳春 有限公司 10 华润水泥 阳春 有限公司 新型干法水泥生产技术 就是以悬浮预热和预分解技术为核心 把现代科学技术和工业生最新成就 例如 原料矿山计算机控制网络化开采 原料预均化 生料均化 挤压粉磨 新型耐热 耐磨 耐火 隔热材料以及 IT技术等广泛应用于水泥干法生产过程 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化水泥生产方法 11 华润水泥 阳春 有限公司 新型干法水泥生产的特点在于 产品质量高由于生料制备全过程广泛采用现代均化技术 生料成分均匀稳定 熟料质量可与湿法生产相媲美 生产能耗低采用高效多功能挤压粉磨 新型粉体输送设备 大大降低了粉磨和输送电耗 悬浮预热和预分解技术使熟料烧成热耗可降低至3000kJ kg以下 水泥单位电耗降低至90 100kW h t以下 环保有利于低质原燃材料的综合利用 系统NOx生成量少 可广泛利用废渣 废料 再生燃料及降解有害废弃物 生产规模大单机生产能力可达10000t d 劳动生产率高 3 2 5000t d自动化程度高各种现代控制手段应用于生产全过程 保证生产的均衡稳定 达到优质 高效 低消耗的目的 管理科学化应用IT技术进行有效管理 信息获取 分析 处理的方法科学 现代化 投资大 建设周期长由于技术含量高 资源 地质 交通运输等条件要求较高 耐火材料消耗大 整体投资大 12 华润水泥 阳春 有限公司 工艺流程图 13 华润水泥 阳春 有限公司 生料制备的主要工序是生料粉磨 水泥制成的主要工序是水泥粉磨 因此 亦可将水泥的生产过程即生料制备 熟料煅烧 水泥制成这三个阶段概括为 两磨一烧 生料制备 立磨 熟料煅烧 水泥窑 水泥制成与发运 水泥磨 水泥的生产过程中的 两磨一烧 14 华润水泥 阳春 有限公司 第一个阶段 15 华润水泥 阳春 有限公司 铁矿石 湿煤渣 原煤 第一个阶段 16 华润水泥 阳春 有限公司 石灰质原料 石灰石 黏土质原料 砂土 铁质校正原料 铁矿石 铝质或硅质校正原料 湿煤渣 经破碎后 按一定比例配合 磨细并调配为成分合适 质量均匀的生料 称为生料制备 石灰石约83 砂土约13 30 铁矿石约3 2 湿煤渣约0 5 ATOX50立磨 生料 生料的配比不是固定不变的 要根据煤炭质量和原材料质量结合窑的煅烧情况 作相应的调整 第一个阶段 17 华润水泥 阳春 有限公司 ATOX50立磨简介 ATOX50磨是丹麦史密斯 FLS 公司研制开发的立式辊磨 集烘干 粉磨 选粉 提升于一体 特别适用于水泥原料的烘干粉磨 具有土建投资少 配套设备省 粉磨电耗低等优点 与其他类型的立磨相比有以下特点 1 柱辊 平盘 碾磨压力和反作用力只用于垂直方向 耐磨衬磨损均匀 2 三辊一体的磨辊系统 重量轻 惯性小 运转平稳 3 块状耐磨衬可采用尽可能耐磨的材质 同时便于拆装 可根据需要掉头或加厚 4 双作用液压拉杆 既施加碾磨压力 又可在开车前将磨辊顶起 无需辅助传动 5 改进型的选粉机 使整个粉磨系统更易于增产降耗 第一个阶段 18 华润水泥 阳春 有限公司 ATOX50立磨工作原理 立磨是借助磨辊和磨盘的相对运行为碾磨来粉磨物料的机械装置 当物料处于立磨装置的作业区时 大块物料被压碎 细物料受压后形成一层料床 颗料之间相互磨擦 剪切使物料棱角和边缘剥落而被粉碎 因此它属于料床粉磨 在粉磨的同时通过风环进入磨内的热气体将含水份的物料进行烘干 也属于风扫磨 第一个阶段 19 华润水泥 阳春 有限公司 物料均化是水泥干法生产中很重要的工艺环节 它对提高水泥熟料产量 质量和确保水泥质量的稳定 有着举足轻重的作用 生料均化原理主要是采用空气搅拌及重力作用下产生的 漏斗效应 使生料粉向下降落时切割尽量多层料面予以混合 同时 在不同流化空气的作用下 使沿库内平行料面发生大小不同的流化膨胀作用 有的区域卸料 有的区域流化 从而使库内料面产生径向倾斜 进行径向混合均化 目前 水泥工业所用的生料均化库 为应用普遍的多料流库的研发 主要在于在保证满意的均化效果 H 的同时 力求节约电能消耗 例如 间歇式均化库虽然均化效果 H 高 但耗电量大 且多库间歇作业 因此 无论哪种形式的多料流均化库都是尽量发挥重力均化作用 利用多料流使库内生料产生众多漏斗流 同时产生径向倾斜料面运动 提高均化效果 第一个阶段 20 华润水泥 阳春 有限公司 TP型多料流式均化库示意图1一物料层 2一漏斗 3一库底中心锥 4一收尘器5 钢制减压锥 6一充气管道 7一气动流量控制阀 8一电动流量控制阀 9一套筒式生料计量仓 lO一固体流量计 我公司的均化库是天津设计院设计的TP库TP库是在总结引进的混合室 IBAU型均化库实践经验的基础上研发的一种库型 这种库吸取了IBAU型和MF型库切向流库的经验 在库底部设置大型圆锥结构 使土建结构更加合理 同时将原设在库内的混合搅拌室移到库外 减少库内充气面积 圆壁与圆锥体周围的环形空间分6个卸料大区 12个充气小区 每个充气小区向卸料口倾斜 斜面上装设充气箱 各区轮流充气 当某区充气时 上部形成漏斗流 同时切割多层料面 库内生料流同时有径向混合作用 第一个阶段 21 华润水泥 阳春 有限公司 生料在水泥窑内至部分熔融 所得以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料 称为熟料煅烧 原煤通过风扫煤磨磨磨制成煤粉 煤粉用于煅烧生料 制成熟料 制成的熟料储存在熟料库用于生产水泥 第二个阶段 22 华润水泥 阳春 有限公司 预分解窑是20世纪70年代发展起来的一种煅烧工艺设备 它是在悬浮预热器和回转窑之间 增设一个分解炉或利用窑尾烟室管道 在其中加入30 60 的燃料 使燃料的燃烧放热过程与生料的吸热分解过程同时在悬浮态或流化态下极其迅速地进行 使生料在入回转窑接受基本上完成碳酸盐的分解反应 因而窑系统的煅烧效率在幅度提高 这种将碳酸盐分解过程从窑内移到窑外的煅烧技术称窑外分解技术 这种窑外分解系统简称预分解窑 第二个阶段 我公司使用的水泥窑是4 8 72m的预分解窑 设计日产5000吨 23 华润水泥 阳春 有限公司 预分解窑是20世纪70年代发展起来的一种煅烧工艺设备 它是在悬浮预热器和回转窑之间 增设一个分解炉或利用窑尾烟室管道 在其中加入30 60 的燃料 使燃料的燃烧放热过程与生料的吸热分解过程同时在悬浮态或流化态下极其迅速地进行 使生料在入回转窑接受基本上完成碳酸盐的分解反应 因而窑系统的煅烧效率在幅度提高 这种将碳酸盐分解过程从窑内移到窑外的煅烧技术称窑外分解技术 这种窑外分解系统简称预分解窑 第二个阶段 我公司使用的水泥窑是4 8 72m的预分解窑 设计日产5000吨 预分解窑工艺流程 预热器 干燥 预热 回转窑 冷却机 分解炉 分解 85 95 部分分解 固相反应 烧结反应 熟料的冷却 24 华润水泥 阳春 有限公司 预分解窑煅烧的特点如下 1 在分解炉中 当分解温度为820 900 时 入窑物料的分解率可达85 95 需要分解时间平均仅为4 10s 而在窑内分解时约需30多分钟 窑系统的煅烧效率大幅度提高 2 由于碳酸钙的分解从窑内移到窑外进行 所以窑的长度可以大大缩短 降低占地面积 3 由于在分解炉内物料呈悬浮状态 传热面积增大 传热速率提高 从而使熟料单位热耗大大降低 4 由于减轻了回转窑的热负荷 延长耐火材料的使用寿命 提高窑的运转率 同时提高了窑的容积产量 降低了电耗 第二个阶段 25 华润水泥 阳春 有限公司 第二个阶段 26 华润水泥 阳春 有限公司 回转窑分解炉采用天津院设计的TSD型分解炉结合了RSP和DD炉的特点 是带旁置预燃室分解炉 旁置预燃室类似于RSP的SC室 预燃室可以高温操作 低挥发份煤能较好地着火 稳燃和快速燃烧 大大缩短煤粉燃尽所需的时间 它可使用易燃性较差的燃料无烟煤及易烧性差的原料 TSD型分解炉 第二个阶段 27 华润水泥 阳春 有限公司 第二个阶段 熟料烧结过程 当物料温度升高到最低共熔温度后 C3A C4AF MgO R2O等熔融成液相 C2S CaO逐步溶解于液相中 C2S吸收CaO形成C3S 反应式 C2S CaO C3S随着温度的升高和时间延长 液相量增加 液相粘度降低 C2S CaO不断溶解 扩散 C3S晶核不断形成 并逐渐发育 长大 形成几十微米大小 发育良好的阿利特晶体 晶体不断重排 收缩 密实化 物料逐渐由疏松状态转变为色泽灰黑 结构致密的熟料 C3S的形成 28 华润水泥 阳春 有限公司 第二个阶段 水平推动篦式冷却机尽可能多的回收热量缩短冷却时间冷却单位质量熟料的空气消耗量要少结构简单 操作方便 第三代推动篦式冷却机 29 30 可控气流通风篦板 31 华润水泥 阳春 有限公司 第二个阶段 熟料经冷却后 输送到熟料库存储备用 我公司一线熟料库存储熟料3万吨 二线熟料库存储熟料6万吨 三线熟料库存储熟料10万吨 另外 还有一个可存储熟料20万吨的熟料大棚 熟料的储存 32 华润水泥 阳春 有限公司 第二个阶段 低温余热发电 预热器窑排出的废气温度300 400 冷却机排出的废气温度200 用高效余热锅炉回收 蒸汽 汽轮发电机发电 我公司一期余热发电项目2007年4月正式投产运行 每小时平均平均发电功率为8072kW 相对窑运转率为95 46 超过了设计的平均发电功率7500kW 33 华润水泥 阳春 有限公司 SP余热锅炉 34 华润水泥 阳春 有限公司 第三个阶段 水泥制成车间工艺流程 水泥粉磨 包装与发运 熟料加适当石膏 混合材料共同磨细成粉状的水泥 称为水泥制成 硅酸盐水泥的组分材料 硅酸盐水泥熟料石膏混合材料 生料制备熟料煅烧水泥制成与发运 两磨一烧 35 华润水泥 阳春 有限公司 成品水泥 P II42 5R 熟料约90 石膏约6 0 石灰石混合材约4 0 硅酸盐水泥 P II42 5R 生产配比情况 第三个阶段 加入不同比例 不同的混合材料可制成不同品种的硅酸盐水泥 水泥库 36 华润水泥 阳春 有限公司 水泥粉磨我公司使用的是挤压联合加开路选粉机的粉磨工艺系统 球磨机其适应性强 运转率高 粉碎比大 密封性好等优点 但球磨机在干法粉磨时电能有效利用率仅为1 3 大于90 以上的能量是通过热能 声能和机械磨蚀等形式消耗 结合水泥粉磨原料特点及水泥质量要求 将辊压机预粉碎工艺与球磨机进行结合 把各自优势发挥到最大 辊压机系统作为一种新型高效的预粉碎设备 可以有效的降低入磨物料粒度 提高磨机的台时产量 减少研磨体 衬板等部件的磨损 降低水泥粉磨电耗 第三个阶段 开路系统 37 华润水泥 阳春 有限公司 第三个阶段 TRP140 140辊压机 4 2 13m球磨机设计台时140t h 38 华润水泥 阳春 有限公司 水泥磨辊压机工作原理辊压机采用的是高压料层粉碎原理使物料得以粉碎 是大能量一次性输入 为了实现工业生产连续性作业 采用一对相向运动的辊子 其中一只固定辊一只活动辊 液压力通过活动辊将拉入两辊之间的物料压实粉碎 辊压机磨辊两端设有侧挡板以减少漏料 辊压机工作中存在的固有缺陷边缘效应 辊压机磨辊两端漏料 向两边逃逸出的物料 选择性粉碎 由于不同物料间物理性能的差异 即使在料饼中仍然存在未得到充分粉碎的物料颗粒 第三个阶段 39 华润水泥 阳春 有限公司 汽车散装水泥 袋装水泥 通用硅酸盐水泥 轮船散装水泥 第三个阶段 40 华润水泥 阳春 有限公司 常用数理统计方法 一 总体 研究或统计分析的对象的全体元素组成的集体称为总体或母体 二 样本 来自总体的部分个体的集合 称为样本或子样 三 样本分布的特征值 1 算术平均值 将一组测定值相加和 除以该组样本的容量 测定所得到的测定数据的个数 所得的商即为算术平均值 2 加权平均值 加权平均值是考虑了每个测量值的相应权重的算术平均值 将各测量值乘以与其相应的权重 将各乘积相加后 除以权数之和 即为加权平均值 3 极差R 极差是最简单最易了解的表示测量值离散性质的一个特征值 极差又称全距 或范围误差 即在一组测量数据中最大值与最小值之差 4 标准偏差S 标准偏差又称标准差或均方差 均方根差 标准偏差只与各测量值与平均值的离差大小有关 而与测量值本身大小无关 5 变异系数Cv 相对于平均值的标准偏差 又称为 变异系数 变异系数不受平均值大小的影响 可用来比较平均值不同的几组测定值数列的离散情况 41 华润水泥 阳春 有限公司 出厂水泥 熟料 质量控制管理的主要要求 一 出厂水泥合格率100 二 出厂水泥抗压富裕强度合格率100 富裕强度指的是高于相应等级强度标准要求的强度 通用水泥28天抗压富裕强度不小于2 0MPa 我公司P II水泥富裕强度在10 0MPa以上 三 水泥袋重合格率100 四 28天抗压强度控制值 水泥国家 行业 标准规定值 富裕强度值 3S S月平均28天抗压强度标准偏差 我公司P II水泥标准偏差在1 5以下 五 28天抗压强度月平均变异系数 Cv 目标值不大于4 1 我公司P II水泥变异系数Cv控制在1 9左右 42 华润水泥 阳春 有限公司 公司主导产品 华润 牌42 5R 型硅酸盐水泥 42 5R普通硅酸盐水泥 通用硅酸盐水泥熟料