新型干法水泥生产技术讲座

1、0 0 概述概述 近年来新型干法水泥得到快速发展。5000t/d生产线成为投资建设的主流。 2001-2007年中国及世界水泥产量的比较（亿吨）1 1、原燃材料、原燃材料1.1 1.1 基本概念基本概念a. 熟料矿物组成熟料矿物组成 3CaO.SiO2 C3S 5060% A矿晶体矿晶体 2CaO.SiO2 C2S 20% B矿晶体矿晶体 3CaO.Al2O3 C3A 4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF MaO 方镁石晶体方镁石晶体, f-CaO晶体晶体, 玻璃体玻璃体 b. 熟料化学组成熟料化学组成 CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 四个氧化物总量大于四个氧化物总量大于

2、95%。 其余有其余有MaO， MnO, 碱等微量元素。碱等微量元素。 c. 熟料的率值熟料的率值 * KH = (CaO 1.65Al2O3-0.35Fe2O3) / 2.8SiO2 (AM0.64)： 熟料中与熟料中与SiO2实际化合的实际化合的CaO数量与全部数量与全部SiO2形成硅酸三钙形成硅酸三钙(C3S)所需所需 CaO含量的比值。含量的比值。 KH值一般在0.820.95之间。KH值愈大，水泥具有快硬高强度的特点，但要求煅烧温度较高。煅烧不充分时，熟料中将含有较多的游离氧化钙，影响熟料的安定性.。KH值过低时，强度发展缓慢，早期强度低，新型干法生产建议控制在0.880.92之间。

3、(AM0.64) ：23328 . 27 . 01 . 1SiOSOOAlCaOKHSCSCSCSCSiOSOOFeOAlCaOKH23232332323256. 18838. 08 . 27 . 035. 065. 1(AM0.64) ： * SM = SiO2 / (Al2O3 + Fe2O3) (AM0.64) ： 熟料中硅酸盐矿物与熔剂矿物含量的比例。熟料中硅酸盐矿物与熔剂矿物含量的比例。 硅酸率表征熟料中硅酸盐矿物与熔剂矿物的相对含量，一般在1.53.5范围内，SM过大时熟料较难烧成，煅烧时液相量较少，不易挂窑皮。SM过小时窑内易结圈或大块。新型干法生产建议控制在2.52.7之间。A

4、FCACSCSCOFeOAlSiOSM432332322046. 2434. 1325. 1(AM0.64) ： * IM = Al2O3 / Fe2O3 熟料熔剂矿物中铝酸三钙与铁铝酸四钙的比例。熟料熔剂矿物中铝酸三钙与铁铝酸四钙的比例。铝氧率表征熟料中铝酸三钙铝氧率表征熟料中铝酸三钙与铁铝酸四钙的相对含量，与铁铝酸四钙的相对含量，一般在一般在0.643.0范围内。范围内。AM值过大时，液相粘度大，不值过大时，液相粘度大，不利于游离氧化钙的吸收。利于游离氧化钙的吸收。AM值过小时，窑内烧结范围窄，值过小时，窑内烧结范围窄，易操作，新型干法生产建议易操作，新型干法生产建议控制在控制在1.51.

5、7之间。之间。64. 015. 1433232AFCACOFeOAlAM烧结范围烧结范围 : 水泥生料加热至出现烧结所水泥生料加热至出现烧结所必需的、最少的液相量时的温度（开始必需的、最少的液相量时的温度（开始烧结的温度）和超过正常液相量时（开烧结的温度）和超过正常液相量时（开始出现大块）温度的差值，叫烧结范始出现大块）温度的差值，叫烧结范围围 。生料中液相量随温度升高而缓慢。生料中液相量随温度升高而缓慢增加，其烧结范围就较宽。含铁量高的增加，其烧结范围就较宽。含铁量高的水泥，烧结范围较窄水泥，烧结范围较窄,烧结范围还与液烧结范围还与液相粘度相粘度 、表面张力等因素有关。正常、表面张力等因素有

6、关。正常情况熟料烧结范围情况熟料烧结范围 约约150 C 。1.2 1.2 对原燃材料的要求对原燃材料的要求（根据新的水泥工厂设计规范）（根据新的水泥工厂设计规范）1.2.1 石灰质原料石灰质原料 石灰质原料一般有石灰石、大理岩、泥灰岩、白垩、贝壳、珊瑚和工业废渣石灰质原料一般有石灰石、大理岩、泥灰岩、白垩、贝壳、珊瑚和工业废渣（例：电石渣等）。石灰质原料应（例：电石渣等）。石灰质原料应CaO48.00%；MgO3.00%；K2O+Na2O 0.60%；SO3 0.50%；f-SiO2一般要求：燧石质一般要求：燧石质 4 .00 %；石英质；石英质 8.00%。（需要说明的是：因为石灰质原料中

7、的燧石和石英对于窑、磨操作会产生不良影（需要说明的是：因为石灰质原料中的燧石和石英对于窑、磨操作会产生不良影响，既会降低磨机产量，又会降低窑产量，窑皮明显变薄窑衬寿命缩短，熟料质响，既会降低磨机产量，又会降低窑产量，窑皮明显变薄窑衬寿命缩短，熟料质量下降等。因此，在矿山开采时，一般均对量下降等。因此，在矿山开采时，一般均对f-SiO2超过上述要求的原料进行剥离。超过上述要求的原料进行剥离。然而，我们也发现一些例外，例如福建龙岩地区石灰石中然而，我们也发现一些例外，例如福建龙岩地区石灰石中f-SiO2含量达含量达8%左右，左右，对窑的煅烧没有太大影响，主要原因是：对窑的煅烧没有太大影响，主要原因

8、是：f-SiO2结晶颗粒比较小，根据我们试验结晶颗粒比较小，根据我们试验和有关资料介绍，小于和有关资料介绍，小于45umf-SiO2结晶颗粒，不会对生料易烧性产生大的不利影结晶颗粒，不会对生料易烧性产生大的不利影响。还有些变质的石灰岩，石灰岩中响。还有些变质的石灰岩，石灰岩中f-SiO2达达10%也能正常煅烧。）石灰质原料也能正常煅烧。）石灰质原料中，中，Cl-含量一般要求小于含量一般要求小于0.03% 。1.2.2 硅铝质原料硅铝质原料 硅铝质原料一般有粘土、粉砂岩、页岩、河泥和湖泥等。硅铝质原料一般有粘土、粉砂岩、页岩、河泥和湖泥等。 要求：要求：SM=3.004.00; IM=1.503

9、.00; MgO 3.00% ；K2O+Na2O 4.00% ；SO3 1.00% ; Cl-0.03%。1.2.3 硅质校正原料硅质校正原料 硅质原料主要是砂岩（或硅石）、江砂、河砂等。硅质原料主要是砂岩（或硅石）、江砂、河砂等。 要求：要求：SiO2 80.00% 或或SM4.00; MgO 3.00%K2O+Na2O 2.00% 。1.2.4 铝质校正原料铝质校正原料 铝质原料主要有粉煤灰和高岭土。铝质原料主要有粉煤灰和高岭土。 要求：要求：Al2O3 25.00% ; MgO 3.00%； K2O+Na2O 2.00% 1.2.5 铁质校正原料铁质校正原料 铁质原料主要有铁矿石、硫酸渣

10、和其它工业废渣。铁质原料主要有铁矿石、硫酸渣和其它工业废渣。 要求：要求：Fe2O3 40.00% ; MgO 3.00%； K2O+Na2O 2.00%1.2.6 燃煤燃煤 规范要求：规范要求：Aad28.00% ; Vad 35%； 全硫全硫(St,ad) 2.00% 低位发热量低位发热量 （Qnet,ad） 23000kj/kg 水分（水分（Mt) 15.00%实际上有较大差别。要考虑生产操作和经济问题。特别实际上有较大差别。要考虑生产操作和经济问题。特别是现在已成熟的无烟煤。是现在已成熟的无烟煤。CaOMgOK2ONa2OSO3f-SiO2Cl-48%3%0.6%1%（0.50）6%（

11、8%）(石英质)4%（(燧石质)0.015%（0.03）SMAMMgOK2ONa2OSO3Cl-3413（3-4）3%4%2%（1.0%）0.015%（0.03%）石灰质原料石灰质原料硅铝质原料硅铝质原料以前的控制指标（红色的是新的）以前的控制指标（红色的是新的）硅质校正料：硅质校正料：SiO280%(或或SM4) ；MgO3%； K2ONa2O2%铝质校正料铝质校正料：Al2O330% （25%）；MgO3% ；K2ONa2O2%铁质原料铁质原料Fe2O3MgOK2ONa2O40%3%2%煅烧用煤煅烧用煤(Aad(Aad）(%)(%)(Vad) (Vad) (%)(%)(St,ad) (%)

12、(St,ad) (%)(Qnet,ad)(Qnet,ad)(Kj/Kg)(Kj/Kg)(Mt) (%)(Mt) (%)3030（2828）18351835（ 35%）2 22173621736（2300023000）1515 质量控制工作必须从源头开始抓起质量控制工作必须从源头开始抓起, ,对于进厂的原燃对于进厂的原燃材料应当按下表所列进行质量检测材料应当按下表所列进行质量检测, ,确保达到设计规范要确保达到设计规范要求求. .为系统调试工作的顺利进行打下良好的基础为系统调试工作的顺利进行打下良好的基础. . 1.3 1.3 进厂原燃材料质量检测内容及频度原燃材料质量检测内容及频度原燃材料质量

13、检测内容及频度1.4 1.4 原料的预均化原料的预均化均化的意义均化的意义 * * 有利于稳定窑的正常热工操作制度，提高产质量，维持长期安全运转。有利于稳定窑的正常热工操作制度，提高产质量，维持长期安全运转。 * * 扩大原料资源。扩大原料资源。 * * 尽量利用夹层废石，延长矿山使用年限。尽量利用夹层废石，延长矿山使用年限。 * * 适应大型水泥厂的特点，节约投资，降低生产成本。适应大型水泥厂的特点，节约投资，降低生产成本。 评价均化效果的几个参数评价均化效果的几个参数 * * 标准偏差标准偏差 * * 波动范围波动范围 * * 均化效果均化效果 e = S1 / S2e = S1 / S2

14、名名 称称主要方案主要方案 规规 格格 及及 主主 要要 性性 能能2500 t/d熟料生产线熟料生产线5000 t/d熟料生产线熟料生产线石灰石预均石灰石预均化堆场化堆场圆型圆型轨径轨径/储量储量:80m/32000 t堆料机能力：堆料机能力：500 t/h取料机能力：取料机能力：300 t/h 轨径轨径/储量储量:90m/52000 t堆料机能力：堆料机能力：1000 t/h取料机能力：取料机能力：500 t/h长型长型轨距轨距/储量储量:28m/2X20000 t悬臂堆料机：悬臂堆料机：460 t/h桥式刮板取料机：桥式刮板取料机：220 t/h轨距轨距/储量储量:36m/2X40000

15、 t悬臂堆料机：悬臂堆料机：800 t/h桥式刮板取料机：桥式刮板取料机：500 t/h* 煤的预均化堆场与此类似。煤的预均化堆场与此类似。* 简易预均化堆场或库。简易预均化堆场或库。1.5 1.5 预均化堆场的形式和操作预均化堆场的形式和操作 预均化堆场的均化效果一般可达预均化堆场的均化效果一般可达3-8，除了堆场的设计形式、堆，除了堆场的设计形式、堆取料机设备性能和控制模式外，操作方式对均化效果的影响主要有：取料机设备性能和控制模式外，操作方式对均化效果的影响主要有： * 尽可能使进厂物料比较均匀，成份波动在一定范围内，物料粒度尽可能使进厂物料比较均匀，成份波动在一定范围内，物料粒度差尽可

16、能小。差尽可能小。 * 按要求分堆或分段均匀布料，每个料堆要保证达到设定的高度和按要求分堆或分段均匀布料，每个料堆要保证达到设定的高度和长度，即保证料堆达到一定的层数。常用单人字形堆料，设备和方法长度，即保证料堆达到一定的层数。常用单人字形堆料，设备和方法简单，但易产生离析。简单，但易产生离析。 * 取料时努力设法切取料堆断面各层物料，一方面严格按设计要求取料时努力设法切取料堆断面各层物料，一方面严格按设计要求取料；另一方面，要及时检修、调整设备，如取料耙的钢丝绳松紧成取料；另一方面，要及时检修、调整设备，如取料耙的钢丝绳松紧成度、松料装置的角度、耙齿的磨损与否、耙料能力与刮板运输能力平度、松

17、料装置的角度、耙齿的磨损与否、耙料能力与刮板运输能力平衡与否等。衡与否等。 * 尽量保证设备的完好。尽量保证设备的完好。2 2 生料和煤粉生料和煤粉2.1 生料制备 国内的国内的2500t/d熟料规模的水泥厂，原料粉磨设备较为常见的熟料规模的水泥厂，原料粉磨设备较为常见的有两种：立磨、管磨（中卸磨、尾卸磨）。有两种：立磨、管磨（中卸磨、尾卸磨）。2500t/d以下规模的生以下规模的生产线也有采用风扫磨系统。产线也有采用风扫磨系统。 5000t/d熟料规模生产线大多用立磨，熟料规模生产线大多用立磨，也有用两台中卸磨或尾卸磨配一台窑。几种系统各有其优缺点，也有用两台中卸磨或尾卸磨配一台窑。几种系统

18、各有其优缺点，需根据具体情况合理选择。需根据具体情况合理选择。 最近我们为沙特项目专门开发了最近我们为沙特项目专门开发了5x5x（10.5+2.810.5+2.8）m m尾卸磨，尾卸磨，生产能力：生产能力：225t/h225t/h，主电机功率：，主电机功率：4200 kW4200 kW 生料立磨系统工艺流程生料立磨系统工艺流程立磨系统操作： 立磨系统集破碎、粉磨、烘干、选粉、输送等功能于一体，立磨系统集破碎、粉磨、烘干、选粉、输送等功能于一体，具有高效节能，布置紧凑，占地面积小，噪音低，工艺流程简单，具有高效节能，布置紧凑，占地面积小，噪音低，工艺流程简单，工人劳动强度低，可露天布置的特点，是

19、近年来在原料粉磨系统工人劳动强度低，可露天布置的特点，是近年来在原料粉磨系统中获得了广泛采用的新型粉磨系统。中获得了广泛采用的新型粉磨系统。 立式辊磨国外磨常用的有丹麦立式辊磨国外磨常用的有丹麦FLSmidth(史密斯史密斯)公司公司ATOX磨，德国莱歇、磨，德国莱歇、Pfeiffer(非凡非凡)公司公司MPS磨和日本宇部公司的磨和日本宇部公司的UM立磨。国内现在也有多家立磨成熟应用。各有其特点。立式辊磨立磨。国内现在也有多家立磨成熟应用。各有其特点。立式辊磨有相同的粉磨原理，在操作上有其共同的基本规律可循：主要监有相同的粉磨原理，在操作上有其共同的基本规律可循：主要监控参数有：磨机差压，磨机

20、振动值，料层厚度，张紧压力，磨机控参数有：磨机差压，磨机振动值，料层厚度，张紧压力，磨机进口负压，磨机主电机电流，循环风机电流，外循环斗提机电流，进口负压，磨机主电机电流，循环风机电流，外循环斗提机电流，磨机出口温度，生料入库斗提电流等磨机出口温度，生料入库斗提电流等 。 着重介绍双风机与三风机系统着重介绍双风机与三风机系统双风机系统双风机系统三风机系统三风机系统中卸磨系统操作 对于2500t/d以上的水泥厂，中卸磨的电耗较好水平在16kwh/t,系统电耗20kwh/t左右，与立磨相比要高，但其对物料的硬度适应性较立磨强、运行较可靠、烘干效果好、设备维护较简便。在物料磨蚀性较大时，采用中卸磨系

21、统有优势，能缩短调试时间，尽快产生效益，便于生产管理 在调试初期非常容易发生出磨斜槽堵料等问题 生产操作中应当关注的主要参数有：磨机主电机电流，磨机差压，磨机进口负压，磨机风机电流，出磨斗提机电流，磨机出口温度，生料入库斗提电流等 中卸烘干生料磨工艺流程中卸烘干生料磨工艺流程风扫磨系统操作 ：2500t/d以下生产线生料制备系统选用风扫式钢球磨也是可行的。相对来说煤粉制备更多选用风扫式钢球磨 风扫式钢球磨耐用、可靠、对煤质适应性强、操作维护简便、投资费用低，在水泥厂应用广泛，但其主要缺点是电耗高，约为30kWh/t 主要调控参数有：磨机主电机电流，磨机差压，磨机进口负压，磨机风机电流，磨机出口

22、温度等 2.2 2.2 生料的均化生料的均化 较早的时候，水泥工业的生料均化主要依靠机械倒库，动力消耗大，均较早的时候，水泥工业的生料均化主要依靠机械倒库，动力消耗大，均化效果也不好。化效果也不好。 五、六十年代，国外随着悬浮预热器的出现，发展起了空气搅拌库，经五、六十年代，国外随着悬浮预热器的出现，发展起了空气搅拌库，经过约十年时间，空气搅拌均化库的技术达到了较完善的地步，并普及了应用。过约十年时间，空气搅拌均化库的技术达到了较完善的地步，并普及了应用。但是，在这段时间所发展的都是间歇式空气搅拌库，库容也较小，一般只有但是，在这段时间所发展的都是间歇式空气搅拌库，库容也较小，一般只有8小时左

23、右的容量。每库料均化需要小时左右的容量。每库料均化需要12小时，均化效果可达小时，均化效果可达10以上。以上。 由于是间歇式均化，因此，生产中至少需要两个搅拌库和一个大一点的由于是间歇式均化，因此，生产中至少需要两个搅拌库和一个大一点的储存库，一个搅拌库在进生料，一个在搅拌何处料，轮流交替。为了缩短搅储存库，一个搅拌库在进生料，一个在搅拌何处料，轮流交替。为了缩短搅拌后的出料时间，简化流程，国外在拌后的出料时间，简化流程，国外在60年代中以后，开始采用双层库，上层年代中以后，开始采用双层库，上层搅拌，下层储存，一般建两个库。但是，这种库高度要六、七十米，造价高，搅拌，下层储存，一般建两个库。但

24、是，这种库高度要六、七十米，造价高，操作不便利，操作不便利，80年代以后，这种库在新建项目中较少使用。年代以后，这种库在新建项目中较少使用。 随着水泥生产的现代化和大型化发展，连续式均化库技术得到了发展，随着水泥生产的现代化和大型化发展，连续式均化库技术得到了发展，各种连续式均化库的使用已十分成熟，各有优缺点。各种连续式均化库的使用已十分成熟，各有优缺点。我门目前配置较多的有：我门目前配置较多的有：名名 称称 主要方案主要方案 规规 格格 及及 主主 要要 性性 能能2500 t/d熟料生产线熟料生产线5000 t/d熟料生产线熟料生产线生料均化库生料均化库 NC(MF、CP、IBAU)规格：

25、规格：18m储量：储量：70009000 t规格：规格：22.5m储量：储量：1500020000 t2.3 2.3 生料的质量控制生料的质量控制2.3.1 生料成分及合格率的控制：在原料成分合适情况下，通过正确的配料生料成分及合格率的控制：在原料成分合适情况下，通过正确的配料方案就能得到合适的入窑生料成分。合格率的控制主要环节是合适的原料、方案就能得到合适的入窑生料成分。合格率的控制主要环节是合适的原料、预均化、配料计量准确及配料仓均匀下料、生料均化库操作等环节。预均化、配料计量准确及配料仓均匀下料、生料均化库操作等环节。2.3.2 微量元素的控制。微量元素的控制。(1) 碱的控制碱的控制：

26、 （碱（碱= =Na2O+0.658K2O）一般要求生料中）一般要求生料中K2O+Na2O1%，因为生料中含碱量过高，会对水泥生产带来如下不利影响：因为生料中含碱量过高，会对水泥生产带来如下不利影响：* 煅烧操作困难。煅烧含碱量过高的生料时，料发粘，烧结范围窄，热工煅烧操作困难。煅烧含碱量过高的生料时，料发粘，烧结范围窄，热工制度不易稳定，窑上结圈增多。当熟料中碱含量达制度不易稳定，窑上结圈增多。当熟料中碱含量达1.71.8%，窑内飞砂严重，窑内飞砂严重，窑皮和熟料结构疏松，烧成带衬料寿命降低窑皮和熟料结构疏松，烧成带衬料寿命降低2/3，窑产量也下降。，窑产量也下降。* 较多的碱会和熟料矿物生

27、成含碱矿物固溶体，阻碍较多的碱会和熟料矿物生成含碱矿物固溶体，阻碍CaO的吸收，使熟料的吸收，使熟料中游离石灰升高，熟料质量下降。生产表明：当熟料含碱量大于中游离石灰升高，熟料质量下降。生产表明：当熟料含碱量大于1.7%时，时，f-CaO含量大增，同时，水泥急凝，标准稠度需水量升高，强度下降。含量大增，同时，水泥急凝，标准稠度需水量升高，强度下降。* 在预热器中在预热器中K2O的冷凝率的冷凝率8997%，引起预热器和分解炉堵塞。而，引起预热器和分解炉堵塞。而Na2O的冷凝率则较低。的冷凝率则较低。* 含碱高的水泥引起碱碱高的水泥引起碱骨料反应（集料中的蛋白石、玉髓等）。骨料反应（集料中的蛋白石

28、、玉髓等）。（2）硫、）硫、Cl- 的控制的控制 ：生料中少量的硫可有助于熟料的烧成，另外，：生料中少量的硫可有助于熟料的烧成，另外，由于与由于与碱反应碱反应生成生成硫酸碱，可减少生成硫酸碱，可减少生成含碱矿物固溶体，对含碱矿物固溶体，对碱引起的熟碱引起的熟料质量下降有抑制作用。料质量下降有抑制作用。但是，当较多时，硫就会首先与生料中的但是，当较多时，硫就会首先与生料中的碱反碱反应，生成较多的硫酸碱。应，生成较多的硫酸碱。 Cl- 的存在，会与生料中的的存在，会与生料中的碱生成氯化碱，这碱生成氯化碱，这些硫酸碱和氯化碱在窑的高温区域要分解、挥发，挥发物随气流到预热些硫酸碱和氯化碱在窑的高温区域

29、要分解、挥发，挥发物随气流到预热器器内较低温度条件下，部分硫、内较低温度条件下，部分硫、 Cl-又会重新生成又会重新生成硫酸碱、氯化碱，这硫酸碱、氯化碱，这就是富集循环。它们通过多次挥发循环和富集，含量将会成倍增加，而就是富集循环。它们通过多次挥发循环和富集，含量将会成倍增加，而KCl、NaCl、K2SO4和和NaSO4的熔点温度较低，分别为的熔点温度较低，分别为768、801、1074和和884。当它们混和在一起时它们的共熔点将会更低。这些冷。当它们混和在一起时它们的共熔点将会更低。这些冷凝下来的物质粘附在预热器、分解炉和它们的连接管道内形成结皮。若凝下来的物质粘附在预热器、分解炉和它们的连

30、接管道内形成结皮。若处理不及时继续循环粘附，将导致预热器系统的结皮堵塞。处理不及时继续循环粘附，将导致预热器系统的结皮堵塞。 生产中对硫的控制，主要是控制生产中对硫的控制，主要是控制熟料硫碱比。我国的硫碱比控制熟料硫碱比。我国的硫碱比控制范围是范围是0.6-1.0。 S / R = SO3 / (0.85K2O + 1.29Na2O)（3） MgO含量的控制含量的控制 熟料煅烧时，原料中所含的少量熟料煅烧时，原料中所含的少量MgO与熟料矿物结合形成固溶体，与熟料矿物结合形成固溶体，并熔于玻璃相中，能降低熟料烧成温度，增加液相量，降低液相粘度，并熔于玻璃相中，能降低熟料烧成温度，增加液相量，降低

31、液相粘度，有利于水泥熟料的烧成，还能改善水泥的色泽。当有利于水泥熟料的烧成，还能改善水泥的色泽。当MgO较多时，多余较多时，多余的的MgO经高温煅烧后形成游离的方镁石晶体，方镁石水化缓慢，要几经高温煅烧后形成游离的方镁石晶体，方镁石水化缓慢，要几个月或几年后，当其它硬化反应已经完成时，进行水化反应，并发生个月或几年后，当其它硬化反应已经完成时，进行水化反应，并发生膨胀（膨胀（148%），使混凝土遭到破坏，引起安定性不良。），使混凝土遭到破坏，引起安定性不良。 此外，当此外，当MgO较多时，窑内液相较早出现，液相量也较多，使烧较多时，窑内液相较早出现，液相量也较多，使烧成温度降低，影响氧化钙的吸

32、收，熟料成温度降低，影响氧化钙的吸收，熟料fCaO升高，影响熟料质量。升高，影响熟料质量。因此，我国现行水泥标准规定熟料中因此，我国现行水泥标准规定熟料中MgO允许含量不大于允许含量不大于5%。如果水。如果水泥经压蒸安定性试验合格，则水泥中泥经压蒸安定性试验合格，则水泥中MgO的含量允许放宽到的含量允许放宽到6.0%。 从实际生产情况看，从实际生产情况看，MgO增加将影响熟料强度，最好生料中增加将影响熟料强度，最好生料中MgO2%。：。：(4) f-SiO2(4) f-SiO2燧石含量的控制燧石含量的控制石灰质原料中的有害成份石灰质原料中的有害成份, ,常以常以-石英为主石英为主. .结构质密

33、结构质密, ,坚硬坚硬 耐耐磨且化学活性极低磨且化学活性极低, ,不利粉磨和煅不利粉磨和煅烧，一般控制烧，一般控制4%4%；生产中应当；生产中应当实验测试，根据其实验测试，根据其f-SiO2f-SiO2结构的结构的不同适当放宽。不同适当放宽。 2.3.3 2.3.3 生料水分的控制生料水分的控制 生料水分应控制在生料水分应控制在0.5%以下，最大不应超过以下，最大不应超过1.0%。2.3.4 2.3.4 生料细度的控制生料细度的控制 生料的细度影响生料煅烧时熟料的形成速度，生料生料的细度影响生料煅烧时熟料的形成速度，生料磨得越细，其比表面积越大，生料在窑内的反应磨得越细，其比表面积越大，生料在

34、窑内的反应(CaCO3分解、固相反应、固液相反应）速度越快，有利于氧化分解、固相反应、固液相反应）速度越快，有利于氧化钙的吸收。但是，粉磨细度太细，生料粉磨电耗增高，钙的吸收。但是，粉磨细度太细，生料粉磨电耗增高，对熟料形成的作用不是太明显，因此，要综合考虑生料对熟料形成的作用不是太明显，因此，要综合考虑生料的细度。的细度。 按照我国水泥生产技术规范，生料细度按照我国水泥生产技术规范，生料细度一般控制在一般控制在0.08mm方孔筛筛余方孔筛筛余12%左右，随着现代窑外分解技术的发展和窑规模的左右，随着现代窑外分解技术的发展和窑规模的扩大，出磨生料控制细度也有增大的情况，有些扩大，出磨生料控制细

35、度也有增大的情况，有些2500吨吨/日以上分日以上分解窑放宽到解窑放宽到0.08mm（80um)方孔筛筛余方孔筛筛余1416%，乃至放宽到，乃至放宽到20%以上，对熟料产质量影响也不是太明显。以上，对熟料产质量影响也不是太明显。 但是，在细度放宽的时候，要注意控制生料中的粗大颗粒，但是，在细度放宽的时候，要注意控制生料中的粗大颗粒，特别是较粗的石英和方解石晶体，这些晶体反应能力低，活性较特别是较粗的石英和方解石晶体，这些晶体反应能力低，活性较差。因此，要控制差。因此，要控制0.20mm （200um)方孔筛筛余小于方孔筛筛余小于1.5%。2.4 2.4 煤粉的制备和质量控制煤粉的制备和质量控制

36、 * 煤粉的制备：煤粉的制备：中国的水泥生产主要以煤作燃料，新型干法水泥中国的水泥生产主要以煤作燃料，新型干法水泥生产需将燃煤粉磨制成煤粉，供窑炉燃烧。目前水泥厂的煤粉制备主生产需将燃煤粉磨制成煤粉，供窑炉燃烧。目前水泥厂的煤粉制备主要使用风扫式球磨机和立式磨。下表列出了部分目前新型干法水泥生要使用风扫式球磨机和立式磨。下表列出了部分目前新型干法水泥生产使用燃煤粉磨设备的装机功率和主要技术参数。产使用燃煤粉磨设备的装机功率和主要技术参数。 现在一般认为，风扫磨系统对于调节煤粉细度，控制煤粉质量更现在一般认为，风扫磨系统对于调节煤粉细度，控制煤粉质量更为方便。为方便。磨机磨机类型类型磨机磨机型号

37、型号磨机规格磨机规格（m）生产能力生产能力(t/h)装机功装机功率率/kW入磨粒入磨粒度度/mm成品成品80m筛余筛余/%球磨球磨风扫磨风扫磨3.09.020206306302510风扫磨风扫磨3.811404045140014002510立式磨立式磨ZGMZGM2500t/d2500t/d熟料线配套熟料线配套20202802805010MPF2116MPF21165000t/d5000t/d熟料线配套熟料线配套4040455605605010 * 煤粉的质量控制：煤粉的质量控制：作为进厂煤主要是控制煤的水分、灰分、作为进厂煤主要是控制煤的水分、灰分、挥发份、固定碳、硫和煤的热值等指标。而在煤

38、粉制备环节，主挥发份、固定碳、硫和煤的热值等指标。而在煤粉制备环节，主要控制煤粉的水分和细度。煤粉制备需根据原煤灰份、挥发份情要控制煤粉的水分和细度。煤粉制备需根据原煤灰份、挥发份情况控制相适应的细度、水份，一般控制煤粉水分小于况控制相适应的细度、水份，一般控制煤粉水分小于1%，细度为，细度为80um方孔筛筛余方孔筛筛余10%以下，实际上许多厂由于煤质不太好，往往以下，实际上许多厂由于煤质不太好，往往把细度控制的更细。实验表明煤粉水份对煅烧温度的影响比灰份把细度控制的更细。实验表明煤粉水份对煅烧温度的影响比灰份的影响大约一倍，水份每增加的影响大约一倍，水份每增加1.0%，火焰温度约降低，火焰温

39、度约降低10-20、热、热损失增加损失增加2.0-4.0%。在实际生产中除考虑熟料烧成的主因素外尚需。在实际生产中除考虑熟料烧成的主因素外尚需考虑物料畅通考虑物料畅通(下料不畅下料不畅)和安全生产问题。和安全生产问题。 此外，新型干法窑生产中，人们还对煤的黏结性（焦渣特性）此外，新型干法窑生产中，人们还对煤的黏结性（焦渣特性）给与关注：给与关注：表 生料及煤的质量检测内容和频次 序号物料名称取样地点取样频次检测频次控制项目1出磨生料生料下料管1小时1次1小时1次全分析, 细度,水份2入窑生料均化库底2小时1次2小时1次全分析, 细度,水份3 煤粉袋收尘卸灰绞刀下1小时1次1小时1次细度,水份.

40、灰份,挥发份(4小时/次), 每班1次煤灰全分析4入窑分解率C5下料管每班1次每班1次分解率(9094%)5熟料熟料链斗机1小时1次1小时1次f-CaO, 立升重每班平均样1次全分析6出磨水泥下料管道1小时1次2小时1次细度/比面积、SO3、MgO、烧失量表 生料及煤的生产控制要求: 序号名 称控制项目合格率（%）质量指标1原 煤灰份85.030.0%全硫85.01.5%发热量90.023.0MJ/kg水份90.010%2出磨生料水分90.01.0%细度90.00.088mm筛余12.0%,0.2mm筛余1.5%KH80.0K0.02SM,AM80.0K0.13煤 粉水分90.02.0%细度9

41、0.012.0%(烟煤)灰份90.028%4入窑生料KH90.0K0.02SM,AM90.0K0.10分解率90.090.094%3 3 熟料的煅烧熟料的煅烧3.1 3.1 熟料烧成过程介绍熟料烧成过程介绍（1） 生料的预热、脱水过程生料的预热、脱水过程 生料进入窑内受热，生料本身温度升高预热，从室温升到生料进入窑内受热，生料本身温度升高预热，从室温升到700-700-800C800C，其间部分矿物脱去结晶水，其间若生料微量元素，其间部分矿物脱去结晶水，其间若生料微量元素过多，会导过多，会导致结皮堵塞。物料分散要好，要有足够的停留时间。致结皮堵塞。物料分散要好，要有足够的停留时间。（2 2）

42、生料的分解（生料的分解（800800C以上）以上） 主要是主要是CaCO3 、MgCO3分解生成分解生成CaO，MgO放出大量放出大量CO2。还有一还有一些硅、铝质原料分解出些硅、铝质原料分解出SiO2 、AlAl2 2O O3 3等氧化物。等氧化物。 生料分解吸收大量的热（生料分解吸收大量的热（475kcal/kg-cl)475kcal/kg-cl)。 影响影响CaCO3 分解的因素：分解的因素： 温度温度 温度升高温度升高 50C C，分解速度增加一倍。，分解速度增加一倍。 CO2分压分压 分压低，分解速度快。分压低，分解速度快。 生料细度和颗粒级配生料细度和颗粒级配 颗粒细，力度均匀，粗

43、粒少，分解速度快。颗粒细，力度均匀，粗粒少，分解速度快。 生料分散程度生料分散程度 分散好，分解速度快。分散好，分解速度快。 生料中石灰石、砂岩物理性质生料中石灰石、砂岩物理性质 结晶致密粗大，分解速度慢。结晶致密粗大，分解速度慢。（3）固相反应（）固相反应（800C1200 C ） 分解产物生成固相反应产物，分解产物生成固相反应产物，CA、CF、C2S、C12A7、C3A、C4AF等。等。 影响固相反应的因素：影响固相反应的因素： 温度温度 温度高温度高 ，反应快。，反应快。 生料细度生料细度 生料细，反应快。生料细，反应快。 混合均匀程度混合均匀程度 均化好，反应快。均化好，反应快。 生料

44、物理性质生料物理性质 （4）熟料的烧成（）熟料的烧成（1200 C 1450 C ） 固液相反应，生成熟料矿物。固液相反应，生成熟料矿物。 * 最低共熔温度最低共熔温度-两种或两种以上组分开始出现液相的温度，称为两种或两种以上组分开始出现液相的温度，称为最低共熔温度，此温度取决于系统组分的性质和数目。最低共熔温度，此温度取决于系统组分的性质和数目。C3S-C2S-C3A-C4AF系统的最低共熔温度为系统的最低共熔温度为1338 C 液相量液相量 熟料煅烧过程中的液相量与组分性质、组分含量、温熟料煅烧过程中的液相量与组分性质、组分含量、温度有关。度有关。 液相量的计算：液相量的计算：1400 C

45、 P=2.95A + 2.2F + M + R + 其他其他 1450 C P=3.0A + 2.25F + M + R + 其他其他 一般情况下，熟料煅烧的液相在一般情况下，熟料煅烧的液相在2030%左右，多为左右，多为2528%. 液相粘度液相粘度 熟料煅烧过程中的液相熟料煅烧过程中的液相粘度随温度和组分变化。温粘度随温度和组分变化。温度提高，液相粘度降低；铝率高，液相粘度高；碱性较弱（含，度提高，液相粘度降低；铝率高，液相粘度高；碱性较弱（含，MgO、SO3较多时）液相粘度较多时）液相粘度 降低，碱性较强（含，降低，碱性较强（含，Na2O、K2O较多时），较多时），液相粘度液相粘度 升高

46、；升高；* 烧结范围烧结范围 最少最少液相量时温度和超过正常液相量时温度的差值，液相量时温度和超过正常液相量时温度的差值，叫叫烧结范围烧结范围 。含铁量高的水泥，烧结范围较窄。含铁量高的水泥，烧结范围较窄,烧结范围还与液相粘度烧结范围还与液相粘度 、表面张力等因素有关。正常情况熟料烧结范围表面张力等因素有关。正常情况熟料烧结范围 约约150 C 。 熟料急冷的必要性：熟料急冷的必要性： * 防止或减少防止或减少C3S在在1250条件下分解成条件下分解成C2S和和f-CaO，产生二次产生二次f-CaO； * 防止防止-C2S转化成转化成-C2S使熟料粉化；使熟料粉化； * 通过急冷使方镁石的晶体

47、细小且大部分结合进了玻璃通过急冷使方镁石的晶体细小且大部分结合进了玻璃相中，防止和减少相中，防止和减少 MgO的破坏作用；的破坏作用； * 使使C3A晶体减少，水泥减少快凝现象；晶体减少，水泥减少快凝现象； * 防止防止C2S晶体长大，阻止熟料完全变成晶体；改善易晶体长大，阻止熟料完全变成晶体；改善易磨性。磨性。3.2 3.2 预分解烧成系统流程介绍预分解烧成系统流程介绍图5-6 带预热器和分解炉的窑系统示意图烟室回转窑炉解分C4下行上升烟道三次风管燃料生料C1C2C3第一级废气生料冷却机气体燃料上行3.2.2 回转窑回转窑 主要完成在高温度位（主要完成在高温度位（1450）下熟料形成反应的反

48、应器。）下熟料形成反应的反应器。用燃烧煤粉（产油国多用重油或天然气）来提供热源并完成熟料用燃烧煤粉（产油国多用重油或天然气）来提供热源并完成熟料烧结的一系列气固相反应。烧结的一系列气固相反应。4.2.3 4.2.3 篦冷机篦冷机 主要骤冷高温熟料，抑制活性晶体的转变，保证水泥熟料的质量，同主要骤冷高温熟料，抑制活性晶体的转变，保证水泥熟料的质量，同时用冷空气回收固体熟料的高显热，部分被加热空气分别供窑和分解炉作时用冷空气回收固体熟料的高显热，部分被加热空气分别供窑和分解炉作助燃空气用。如此组成的熟料生产系统，比传统单一的回转窑生产系统的助燃空气用。如此组成的熟料生产系统，比传统单一的回转窑生产

49、系统的生产能力提高生产能力提高2 24 4倍，热能消耗降低倍，热能消耗降低50506060，效益十分显著。，效益十分显著。3.3 3.3 风、煤、料平衡风、煤、料平衡料耗料耗 = (1-g)/1-Loss （kg生料生料/kgcl） g - 煤灰掺入量，煤灰掺入量，% g = qAS/ Qnet,ad (5500*1.01/1000)+0.5=6.055 q - 熟料烧成热耗熟料烧成热耗 kJ/kg-cl Nm3/kg煤煤 A - 煤的灰分，煤的灰分，% 6.055/7.3=0.83 (Nm3/kg-cl)-cl) S 煤灰沉落率。煤灰沉落率。 Qnet,ad 煤的热值，煤的热值，kJ/kg

50、Loss - 生料烧失量，生料烧失量，% 煤燃烧理论空气量煤燃烧理论空气量 L0 = (1.01 Qnet,ad /1000)+0.5 （Nm3/kg煤）煤） 煤燃烧理论废气量煤燃烧理论废气量 V0 = (0.89 Qnet,ad /1000)+1.65 （Nm3/kg煤）煤）质量控制点及试验频次具体如下：质量控制点及试验频次具体如下：质量管理规程实施细则质量管理规程实施细则生产流程控制点（干法线）生产流程控制点（干法线）控制点控制点物料名称物料名称职样地点职样地点检验项目检验项目频率频率取样取样试验试验1石灰石石灰石皮带皮带CaCO34h日日粒度粒度日日荧光分析荧光分析/分析分析堆堆/月月2

51、页岩页岩皮带皮带水分水分24h24h分析分析月月3入磨原料入磨原料皮带皮带水分水分24h24h4出磨生料出磨生料取样器取样器荧光荧光/细度细度/水分水分1h1h/2h/4h全（或融样）分析全（或融样）分析日日5入窑生料入窑生料取样器取样器全（或融样）分析全（或融样）分析4h4h荧光分析、荧光分析、CaCO36分解生料分解生料下料管道下料管道分解率分解率周一、三、五周一、三、五周一、三、五周一、三、五7入磨煤入磨煤皮带皮带水分、粒度水分、粒度日日日日3.5 3.5 系统质量控制系统质量控制生产流程控制点（干法线）生产流程控制点（干法线）控制点控制点物料名称物料名称职样地点职样地点检验项目检验项目

52、频率频率取样取样试验试验8入窑煤粉入窑煤粉取样器取样器水分、细度、灰份水分、细度、灰份4h4h工业分析工业分析/煤灰全分煤灰全分析析日日9熟料熟料下料管道或拉链下料管道或拉链机机f-CaO/升量、荧光升量、荧光分析分析1h2h/8h全（或融样）分析、全（或融样）分析、物检物检日日10磨头熟料磨头熟料皮带皮带粒度粒度周三周三周三周三11磨头石膏磨头石膏皮带皮带粒度粒度周三周三周三周三12出磨水泥出磨水泥下料管道下料管道细度细度/比面积、比面积、SO3、MgO、烧失量、烧失量1h4h或或1h/1h或或4h2h13出厂熟料出厂熟料皮带皮带全部技术要求全部技术要求1h每编号每编号14散装水泥散装水泥取

53、样器或散装罐取样器或散装罐口口全部技术要求全部技术要求每编号取每编号取20个个以上点等量样以上点等量样品共品共12kg每编号每编号15进厂铁粉进厂铁粉露天堆场露天堆场卸车坑或车皮卸车坑或车皮水分水分/Fe2O3批批批批16进厂原煤进厂原煤水分水分/工业分析工业分析批批批批17进厂石膏进厂石膏水分、水分、SO3/全分析全分析批批批批/月月注：进厂外购原燃材料分产地检测。注：进厂外购原燃材料分产地检测。3.6 3.6 烧成系统主要操作参数烧成系统主要操作参数 新型干法水泥生产线窑系统在设计负荷下运行操作参数基新型干法水泥生产线窑系统在设计负荷下运行操作参数基本相同本相同,主要参数控制范围大致如下：

54、主要参数控制范围大致如下： 工工艺艺部部位位C1出出C2出出C3出出C4出出C5出出C5入入分解炉分解炉出口出口分解炉本分解炉本体体三次风三次风温温度度3203304905306607007808008508808508908509008809209001000负负压压Pa50005600/8001100/350450窑喂料窑喂料废气废气O2%窑转速窑转速二次二次风温风温窑头窑头负压负压窑尾窑尾负压负压窑尾窑尾温度温度入窑表观分解率入窑表观分解率设计产量设计产量3.05.03.03.5rpm100012003070Pa150200 Pa100011509095%3.7 熟料烧成操作技术 窑系统

55、操作过程实际是一个系统物料平衡、热平衡及风量平衡的建窑系统操作过程实际是一个系统物料平衡、热平衡及风量平衡的建立过程，在确立了系统主要生产操作参数和过程变量的前提下，操作的立过程，在确立了系统主要生产操作参数和过程变量的前提下，操作的主要依据是：稳定整个烧成系统的喂料量、风量和煤量的合理匹配，辅主要依据是：稳定整个烧成系统的喂料量、风量和煤量的合理匹配，辅以窑速、篦速等参数的调节，使烧成系统的流场、温度场稳定在一个平以窑速、篦速等参数的调节，使烧成系统的流场、温度场稳定在一个平衡范围内。正常满负荷生产时风量的调节主要取决于煤量的大小，调节衡范围内。正常满负荷生产时风量的调节主要取决于煤量的大小

56、，调节参考依据是系统废气中参考依据是系统废气中O2%及及CO%的含量，煤量调节主要参照系统的的含量，煤量调节主要参照系统的温度温度,使系统平衡温度维持在一个合理范围内。使系统平衡温度维持在一个合理范围内。 在实际操作过程中应当在实际操作过程中应当密切关注窑主机电流、窑尾温度、分解炉温度、密切关注窑主机电流、窑尾温度、分解炉温度、C5温度、窑头温度、熟温度、窑头温度、熟料结粒以及系统各压力变化等，准确判断系统平衡工况的发展变化趋势，料结粒以及系统各压力变化等，准确判断系统平衡工况的发展变化趋势，通过调节窑速、喂煤量、风量、喂料量、篦速等消除小波动，避免大波通过调节窑速、喂煤量、风量、喂料量、篦速

57、等消除小波动，避免大波动，维持系统稳定运行动，维持系统稳定运行 生产操作中的技术要点：(1)系统温度的判断技术(2)提高系统温度的方法(3)调节喂料量(4)调节系统风量(5)调节喂煤量(6)调节窑速(7)窑炉的平衡(8)窑主电机电流的监控(9)系统压力的监控(10)喷煤管的调节3.8 烧成系统常见工艺问题、烧成系统常见工艺问题、 设备故障原因分析及处理方法设备故障原因分析及处理方法3.8.1 3.8.1 预热器堵料预热器堵料现象与判断：现象与判断： 中控显示旋风筒锥部正压、下级旋风筒出口温度急剧升高、现场翻中控显示旋风筒锥部正压、下级旋风筒出口温度急剧升高、现场翻板锁风阀不闪动等。板锁风阀不闪

58、动等。原因分析原因分析 造成预热器堵料的原因有多种：翻板锁风阀机械故障、预热器超高造成预热器堵料的原因有多种：翻板锁风阀机械故障、预热器超高温等热力作用、原燃材料有害成份、操作不当、设计不合理。温等热力作用、原燃材料有害成份、操作不当、设计不合理。清堵处理及安全防护原则清堵处理及安全防护原则 (1)劳动保护用品穿戴规范。劳动保护用品穿戴规范。 (2)要有组织，统一指挥。要有组织，统一指挥。 (3)先检查，后清理。先检查，后清理。 顺序顺序 (1)现场人员与中控联系，使系统负压，便于清料。现场人员与中控联系，使系统负压，便于清料。 (2)断空气炮电源，并挂上警告牌，将进气阀关闭，打开排气阀。断空

59、气炮电源，并挂上警告牌，将进气阀关闭，打开排气阀。 (3)清料先判断堵塞情况，再由上而下清理，严禁多点同时清料。清料先判断堵塞情况，再由上而下清理，严禁多点同时清料。3.8.2 窑内结圈,结球（1 1）形成原因有：）形成原因有： 煤质差、灰份过高，使熟料煤质差、灰份过高，使熟料Al2O3过高，液相量增加，同时煤过高，液相量增加，同时煤粉燃烬时间长，高温点后移；加上燃烧器的位置及火焰形状控制不粉燃烬时间长，高温点后移；加上燃烧器的位置及火焰形状控制不当，易造成窑内结圈或滚球。当，易造成窑内结圈或滚球。 生料成分配比不合适，石灰石饱和比过低和硅酸率过低、俗话生料成分配比不合适，石灰石饱和比过低和硅

60、酸率过低、俗话说的说的“生料过软生料过软”，形成过多的液相量，在分解炉温度、窑尾煅烧温，形成过多的液相量，在分解炉温度、窑尾煅烧温度、火焰控制和窑速不合适的情况下，易于形成料球或窑内结圈，度、火焰控制和窑速不合适的情况下，易于形成料球或窑内结圈，影响生产。影响生产。 窑炉平衡不当、窑煤过多而风量不足产生不完全燃烧，还原气窑炉平衡不当、窑煤过多而风量不足产生不完全燃烧，还原气氛下氛下Fe3+（融点（融点1550）还原成）还原成Fe2+（融点（融点1330）形成低共融点的）形成低共融点的化合物，液相提前出现而结圈；化合物，液相提前出现而结圈； 热工制度控制不稳定，导致窑内工况变化较大，即高低温起伏