【文章內(nèi)容簡介】 法水泥技術(shù)涵蓋了許多豐富的理論和科研成果，指導(dǎo)著水泥工業(yè)設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)等工作的不斷完善、優(yōu)化和提升。近年來，我國新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。尤其是進(jìn)入 21 世紀(jì)，大批 4000， 5000t/d 熟料新型干法水泥生產(chǎn)線的建成、投產(chǎn)，標(biāo)志著我國新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟。 國內(nèi)外現(xiàn)狀 目前，以懸浮預(yù)熱和窯外分解為核心的新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今水泥工業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)技術(shù)和最先進(jìn)的工藝。目前，日本、德國、法國等發(fā)達(dá)國家新型 干法技術(shù)已占 95% 以上，其他的發(fā)達(dá)國家也達(dá)到 80% 以上，而我國的新型干法技術(shù)只占到 55% ，其余的全是立窯和其他落后的生產(chǎn)方法，因此發(fā)展我國的新型干法水泥技術(shù)任重道遠(yuǎn)。在我國，新型干法水泥起步于上世紀(jì) 70 年代，至今已有 30 多年，但發(fā)展步伐較小，速度緩慢。進(jìn)入新世紀(jì)以來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國新型干法水泥生產(chǎn)的發(fā)展進(jìn)入了快車道。通過技術(shù)引進(jìn)、科研開發(fā)等一系列措施，生產(chǎn)線的 技術(shù)裝備水佳木斯大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 頁 平和規(guī)模得到長足發(fā)展。裝備上從完全進(jìn)口到現(xiàn)在日產(chǎn) 4000t、 5000t 以下生產(chǎn)線的完全國產(chǎn)化達(dá)到 95%及日產(chǎn) 8000t、 10000t 生產(chǎn)線的基本國產(chǎn)化，表明我國建材機(jī)械工業(yè)發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了發(fā)展的新階段。一批自行設(shè)計建設(shè)的 3000 t/d、 4000 t/d、 5000t/d 及 10000 t/d熟料生產(chǎn)線已投入運行，建設(shè)投資和生產(chǎn)耗能大大降低。截止 2021 年上半年，新型干法的比重已達(dá)到 53%。隨著我國新型干法水泥設(shè)備與工藝的日臻完善、大型水泥裝備國產(chǎn)化的解決和國家節(jié)能檢排政策的實施，新型干法水泥技術(shù)將占據(jù)主導(dǎo)地位。 伴隨著 20 世紀(jì) 70 年代初期日本石川公司（ IHI）預(yù)分解窯的誕生，新型干法水泥技術(shù)向水泥生產(chǎn)全過程發(fā)展。同時， 隨著與分解技術(shù)日趨成熟，各種類型的旋風(fēng)預(yù)熱器與各種不同的預(yù)分解方法相結(jié)合，發(fā)展成為許多類型的預(yù)分解技術(shù) 。到 90 年代中期，通過不斷的技術(shù)改進(jìn)，預(yù)分解窯旋風(fēng)筒 —換熱管道 —分解爐 —回轉(zhuǎn)窯 —篦冷機(jī)以及擠壓粉磨，和同它們配套的耐熱、耐磨、耐火、隔熱材料，自動化空盒子，環(huán)保技術(shù)等的全面發(fā)展和提高，新型干法水泥生產(chǎn)的各項技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到進(jìn)一步優(yōu)化。 社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 ,使得國家的各種基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)蓬勃展開 ,人們對工程質(zhì)量的要求越來越高 ,相應(yīng)地對混凝土質(zhì)量以及水泥的性能提出了越來越高的要求。熟料質(zhì)量的好壞決定水泥質(zhì)量的高低 。高品質(zhì)熟料的生產(chǎn)條件是提高煅燒溫度 ,增快冷卻速度 ,即實現(xiàn)高溫煅燒和快速冷卻。立窯工藝難以滿足高溫煅燒和快速冷卻的要求；濕法轉(zhuǎn)窯不能避免回轉(zhuǎn)窯的煅燒矛盾 ,難以滿足高溫煅燒的要求；新型干法回轉(zhuǎn)窯工藝是實現(xiàn)高溫煅燒和快速冷卻的重要方法。新型干法轉(zhuǎn)窯工藝的特點是采用了窯外分解技術(shù)， 使生料入窯生料的碳酸鈣表觀分解率 ,從原來的懸浮預(yù)熱器的 40%～ 50%提高到 85%～ 95%,由于這一特點 ,使得窯內(nèi)傳熱已不是主要矛盾 ,這樣可適當(dāng)延長燒成帶長度 ,也可提高窯內(nèi)的煅燒溫度 ,使熟料質(zhì)量大大提高 。 伴隨著新型干法水泥熟料生產(chǎn)工藝 技術(shù)水平的發(fā)展 ,我國水泥工業(yè)窯尾節(jié)能技術(shù)水平有了長足的進(jìn)步 ,高溫余熱已在水泥生產(chǎn)過程中被回收利用 ,水泥熟料熱耗已由過去的 4600～ 6700kJ/kg 下降至 2900～ 3300kJ/kg。繼國內(nèi)低參數(shù)、多級進(jìn)氣汽輪機(jī)的開發(fā)成功 ,佳木斯大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 頁 國產(chǎn)裝備的純中、低溫余熱電站也進(jìn)入了成熟階段 ,采用中、低品位余熱動力轉(zhuǎn)換機(jī)械的純中、低溫余熱發(fā)電技術(shù)具有更顯著的節(jié)能效果。到 2021 年，我國新型干法水泥采用預(yù)熱發(fā)電的生產(chǎn)線窯達(dá)到干法水泥生產(chǎn)線的 40%。在水泥廠利用廢物的工作也在逐步展開，新型干法窯是處理和利用廢物最好的焚燒設(shè)備，這 項工作尚處于起步階段，以后將進(jìn)一步推廣。 我國的新型干法生產(chǎn)工藝技術(shù)和裝備的研制開發(fā)一直緊跟世界發(fā)展動向，并結(jié)合本國國情做了一系列卓有成效的工作，取得可喜成果。使我國水泥生產(chǎn)裝備大型化、現(xiàn)代化，趕上國際先進(jìn)水平?，F(xiàn)階段，我國的預(yù)分解系統(tǒng)的設(shè)備研發(fā)越來越成熟，實踐證明，由天津、南京、成都以及合肥設(shè)計院自行開發(fā)設(shè)計的各類分解爐和高效低壓損旋風(fēng)筒等設(shè)備，如 TWD、 TDF、 TSD、 TFD、 NC、 CDC 等品牌已得到國內(nèi)很多新建水泥廠的青睞，并且發(fā)展越來越快。 目前世界水泥行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)和發(fā)展 預(yù)熱器系統(tǒng)采用多少級最 為合理是隨著人們的認(rèn)識角度和技術(shù)發(fā)展的進(jìn)程而不斷變化的。目前，國際上主要幾家大的水泥公司德國伯利休斯（德國蒂森克虜伯ThyseenKrupp）公司，丹麥?zhǔn)访芩构?，德國洪堡公司等正在研發(fā)六級預(yù)熱器，主要在印度等一些能源較短缺的國家采用。從上世紀(jì) 90 年代至今，印度已經(jīng)投產(chǎn)的水泥廠中有數(shù)十條生產(chǎn)線采用六級預(yù)熱器。中國山東的大宇泗水 8000t/d 水泥熟料生產(chǎn)線也采用伯利休斯公司的六級預(yù)熱器系統(tǒng)。 采用六級預(yù)熱器系統(tǒng)后，由于廢氣溫度下降到 280℃ 左右，生料磨不開時，采用管道噴水降溫至 200℃ 以下入袋收塵器是完 全有可能的；當(dāng)生料磨開時，管道噴水降至所需溫度入磨。這樣系統(tǒng)可以省去增濕塔以及輔助設(shè)備，廢氣處理系統(tǒng)變得相對簡單和經(jīng)濟(jì)，顯然是既節(jié)能又省錢的方案。 很明顯，用旋風(fēng)預(yù)熱器對流換熱直接降低廢氣溫度來節(jié)能的效率是大大高于通過一個復(fù)雜的發(fā)電系統(tǒng)來節(jié)能的效率的，由于節(jié)能和經(jīng)濟(jì)等原因，國際上采用六級預(yù)熱器技佳木斯大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 4 頁 術(shù)的工廠也越來越多，尤其是能源較短缺的一些國家和缺水的國家。國外幾大水泥公司都有六級預(yù)熱器的技術(shù)并都有較多工程的業(yè)績，可以認(rèn)為這項技術(shù)是先進(jìn)的和有發(fā)展前景的。六級預(yù)熱器能夠進(jìn)一步降低水泥燒成熱耗， 節(jié)約 ~，同時可以降低窯尾管道噴水難度并節(jié)約噴水量三分之一左右， 對節(jié)能節(jié)水是很有利的。六級預(yù)熱器作為一種選擇， 適合于原料水分不是很高的工廠，尤其對能源和水資源較短缺的國家是一種較好的選擇，開發(fā)應(yīng)用前景良好。 生產(chǎn)需求狀況 改革開放以來，我國水泥工業(yè)取得了較快發(fā)展，已連續(xù) 22 年位居世界產(chǎn)量首位，占世界總產(chǎn)量的比重達(dá) 48%左右。不過，我國水泥工業(yè)仍存在著整體發(fā)展粗放，工藝水平落后，資源、能源消耗高，污染嚴(yán)重，產(chǎn)業(yè)集中度低等問題。我國水泥產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在發(fā)展重點是鼓勵發(fā)展新型干法水泥，重點支持在有 資源的地區(qū)建設(shè)日產(chǎn)四千噸及以上規(guī)模新型干法水泥項目。我國現(xiàn)有水泥企業(yè) 5000 多家，平均規(guī)模為 25 萬噸。企業(yè)平均規(guī)模普遍偏小，與世界平均規(guī)模 90 萬噸相差甚遠(yuǎn)。水泥企業(yè)在我國分布廣泛，除西藏外，全國各省、區(qū)、市均有大中型水泥廠。生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量偏多，產(chǎn)業(yè)集中度低。 在價格上，今年以來原燃材料價格上漲，造成水泥廠成本較高，是國內(nèi)水泥價格上漲的重要因素。進(jìn)入 9 月份，在全球經(jīng)濟(jì)衰退的影響下，煤炭庫存量持續(xù)增加，價格開始回落，煤炭行業(yè)驟然 “降溫 ”。煤炭價格上漲可以推動水泥價格的上漲，煤價下跌很可能會引致水泥價格的跟跌走勢。 目前中國水泥價格與國內(nèi)其他建筑材料的比價不合理、與國際水泥市場的比價差距太大、與生產(chǎn)水泥的原、燃材料價格上漲的幅度不適應(yīng)等等方面都說明水泥價格體系不合理。我國政府將嚴(yán)格控制不具發(fā)展條件的企業(yè)盲目擴(kuò)張，防止不顧環(huán)境影響的低水平重復(fù)建設(shè)新建水泥項目。 隨著國家節(jié)能、減排的措施的實施，一批高耗能的立窯廠陸續(xù)被停產(chǎn)關(guān)閉， 2021 年底前，各地要淘汰各種規(guī)格的干法中空窯、濕法窯等落后工藝技術(shù)裝備，進(jìn)一步消減機(jī)立窯生產(chǎn)能力，有條件的地區(qū)要淘汰全部機(jī)立窯。地方各級人民政府要依法關(guān)停并轉(zhuǎn)年佳木斯大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁 產(chǎn)規(guī)模小于 20 萬噸和環(huán)保或水泥質(zhì)量不 達(dá)標(biāo)的企業(yè)。新型干法得到快速發(fā)展，近幾年，新型干法的比重逐年遞增，截止 2021 年 6 月底，全國新型干法生產(chǎn)線已達(dá) 748 條，熟料總產(chǎn)能為 55612 萬噸，水泥總產(chǎn)能為 72296 萬噸 , 比重約占水泥總產(chǎn)量的 53%（ 2021 年年末為 50%）。到 2021 年，新型干法水泥比重達(dá)到 70%以上。日產(chǎn) 4000 噸以上大型新型干法水泥生產(chǎn)線，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到噸水泥綜合電耗小于 95kwh，熟料熱耗小于 740 千卡 /千克。到 2020 年，企業(yè)數(shù)量由目前 5000 家減少到 2021 家，生產(chǎn)規(guī)模 3000 萬噸以上的達(dá)到 10 家， 500 萬噸以上的達(dá)到 40 家。基本實現(xiàn)水泥工業(yè)現(xiàn)代化， 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和環(huán)保達(dá)到同期國際先進(jìn)水平。 設(shè)計特點 本設(shè)計是 4 000t/d 水泥預(yù)分解窯水泥熟料粉磨系統(tǒng)的初步 設(shè)計，參考國內(nèi)同等規(guī)模新型干法水泥廠水泥制成車間工藝設(shè)計，采用國內(nèi)較成熟的先進(jìn)經(jīng)驗和先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，最大限度的降低能耗、降低基建投資，又最大限度的提高產(chǎn)、質(zhì)量，做到環(huán)保，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)、合理。在生料的破碎方面，采用目前普遍采用的一級單段錘式破碎系統(tǒng)；在生料粉磨方面，采用烘干兼粉的磨立磨系統(tǒng)；窯尾收塵采用增濕塔加收塵效率高的袋收塵系統(tǒng)；窯尾分解系統(tǒng)預(yù)熱器采用 4221 系列，分解爐采用系統(tǒng)阻力較小的 NSF 分解爐，回轉(zhuǎn)窯采用 74m 規(guī)格；熟料冷卻熟料冷卻機(jī)采用成都建材設(shè)計院的 LBTF4000型第三代空氣梁往復(fù)推動篦冷機(jī)，設(shè)有三段篦床，每段篦床均由液壓驅(qū)動裝置傳動；在水泥粉磨方面，采用輥壓機(jī)、球磨、 V 選、高效選粉的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。工藝流程的選擇進(jìn)行了方案比較，以達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。 本設(shè)計中石灰石設(shè)置圓形預(yù)均化堆場，總堆料量 ，儲存期為 5d。其規(guī)模 216。 120 m 在國內(nèi)規(guī)模算是較大的。 石灰石礦山全礦化學(xué)成分穩(wěn)定，品質(zhì)優(yōu)良，均勻性好。全 礦 CaCO 3 標(biāo)準(zhǔn)偏差僅有 2 個臺段超過 % ，最大為 % ，平均為 % ，廠區(qū)設(shè) 3 個 216。1531m 圓庫儲存石灰石用于生料配料，單個有效儲量 ，石灰石庫總共有效儲量 ，實際儲存時間為 ，能滿足生產(chǎn)的正常進(jìn)行。 佳木斯大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 6 頁 同時對原煤設(shè)置圓形預(yù)均化堆場，原煤成分的波動對燒成工藝、熱工制度的穩(wěn)定性及熟料質(zhì)量等影響極大，外購煤的質(zhì)量難以完全預(yù)先控制，同時多點供應(yīng)原煤的可能性是存在的，并且考慮將來使用低品位原煤的需要，故設(shè)置原煤預(yù)均化設(shè)施。原煤圓形預(yù)均化堆場 直徑 105m ，堆場有效儲量 t 。原煤預(yù)均化堆場外設(shè)置一個煤堆棚 ， 直接在鐵路旁邊，煤可以由火車直接卸料到煤堆棚內(nèi)，這樣可以節(jié)約基建投資，也有效地利用土地資源。 石灰石破碎系統(tǒng)主機(jī)采用 型單段錘式破碎機(jī)，該破碎機(jī)其特點為破碎比大 ,可將大塊原礦石一次性破碎到符合入磨標(biāo)準(zhǔn)的粒度 ,與傳統(tǒng)的兩段破碎系統(tǒng)相比 ,可節(jié)省一次性投資 .另外該破碎機(jī)的操作簡單 ,維修方便。 生料配料采用 4 組分（石灰石、頁巖、砂巖、 硫酸渣 ）配料，頁巖配料倉下設(shè)板喂機(jī)和震動電機(jī)，以順利排出粘濕物料。 生料 粉磨采用 MLS4028 立磨系統(tǒng)， 此磨在國內(nèi)幾家新建干法水泥生產(chǎn)線運行正常，其臺時產(chǎn)量為： 310t/h。產(chǎn)品細(xì)度為 R80≤12%，粉磨電耗 6~，入磨物料粒度 95%＜ 80mm，原料綜合水分＜ %，出磨生料水分 ≤%，入磨粒度允許 2%＞100mm，主電機(jī)功率 3100 kW。為了減小磨機(jī)風(fēng)環(huán)風(fēng)速，降低磨內(nèi)壓降，節(jié)約粉磨電耗，設(shè)有物料外循環(huán)系統(tǒng)。設(shè)計采用的生料磨為集烘干兼粉磨、選粉于一體的輥式磨，磨機(jī)烘干熱源來自于窯尾出來的廢氣。 生料均化庫采用 IBAU 型均化庫，選用 60 m 均化庫，其有效儲存量為17000t，儲期 2 .76 d 該庫集生料儲存、均化和喂料于一體，具有均化效果好、電耗低、系統(tǒng)簡單、操作管理方便等優(yōu)點。 生料入窯計量采用變頻調(diào)速的定量給料機(jī)，型號 DEM2060+S1 右裝，計量范圍35~350t/h，計量精度 ≤177。%。 熟料燒成采用帶 NSF 分解爐的雙系列四級旋風(fēng)預(yù)熱器， NSF 分解爐對燃煤的適應(yīng)性；旋風(fēng)預(yù)熱器結(jié)構(gòu)優(yōu)化，系統(tǒng)阻力低，節(jié)能效果顯著。 PYROJET 多通道燃燒器和成佳木斯大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 7 頁 都建材設(shè)計院的 LBTF4000 型第三代空氣梁往復(fù)推動篦冷機(jī)系統(tǒng)。日產(chǎn)熟料正常生產(chǎn)能力 4 000t ，目標(biāo)生產(chǎn)能力 4210 t/d ，熟料熱耗 30 93 kJ/kg 。窯尾預(yù)熱器采用 4 2 2 1 組合。預(yù)熱器規(guī)格： C 1 為 4Φ4048mm ， C 2 為 2 216。 6000 mm ， C 3 為 2 216。 6400 mm ， C 4 為 1 216。 8200 mm。 NSF 分解爐：主爐直徑 216。 8200mm ，有效高度11600mm。窯與分解爐用煤比例為 40%和 60%。回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為： 216。 74 m ，斜度 % ，主傳轉(zhuǎn)速 ~。窯磨廢氣處理采用低壓長袋脈沖袋收塵器，確保了廢氣達(dá)標(biāo)排放。 在預(yù)熱器出口至高溫風(fēng)機(jī)管道上設(shè)有增濕塔噴水系統(tǒng)，根據(jù)收塵器入口溫度可自動控制噴水量。 本次設(shè)計選擇 3 個熟料庫，其中 1， 2庫儲存合格的熟料， 3庫（設(shè)計儲量為 2021t）為次熟料庫。 1， 2熟料庫的規(guī)格為 ф2430m， 2 個合格熟料庫有效儲量 ，實際儲存期 ； 3熟料庫的規(guī)格為 ф1221m，有效儲量，實際儲存期 。 煤粉制備系統(tǒng)設(shè)計放棄傳統(tǒng)的風(fēng)掃管磨 +粗粉分離器 +旋風(fēng)除塵器 +電除塵器的方案 ，參考都江堰拉法基水泥廠，煤粉制備系統(tǒng)設(shè)計中煤磨采用北京電力設(shè)備總廠