【導(dǎo)讀】日產(chǎn)2500噸熟料的新型干法水泥廠。水泥粉磨車(chē)間工藝設(shè)計(jì)

　　

【正文】 第 13 頁(yè) 值，并由此計(jì)算所用原料及燃料的配合比，稱為生料配料，簡(jiǎn)稱配料。 配料計(jì)算的依據(jù)是物料平衡，即反應(yīng)物的量應(yīng)等于生成物的量 ，它 應(yīng)遵循 以下三個(gè) 基本原則： (1) 燒出的熟料具有較高的強(qiáng)度和良好的物理化學(xué)性能。 (2) 配制的生料易于粉磨和煅燒； (3) 生產(chǎn)過(guò)程易于控制，便于生產(chǎn)操作管理，盡量簡(jiǎn)化工藝流程。并結(jié)合工廠生產(chǎn)條件，經(jīng)濟(jì)、合理地使用礦山資源。 由配料計(jì)算得出 的 原料 和 燃料配比，是確定原料 和 燃料需要量以及進(jìn)行工廠三大平衡 （物料、主機(jī)、儲(chǔ)庫(kù) 平衡 ） 計(jì) 算 的主要依據(jù)，也是工廠質(zhì)量控制和生產(chǎn)計(jì)劃管理以及物料 采購(gòu)的基本數(shù)據(jù)來(lái)源。 熟料率值的 確定 水泥熟料率值是熟料中各種氧化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比例關(guān)系，是質(zhì)量控制和配料計(jì)算的主要依據(jù)，該指標(biāo)直接決定水泥熟料的化學(xué)成分和礦物組成甚至熟料煅燒的難易程度。我國(guó)常用飽和比 KH、硅率 SM 和鋁率 IM表示率值。 從適應(yīng) GB/T 176711999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法 (IS0)》考慮，應(yīng)使 KH= 。SM ， IM ，但要同時(shí)確定 三 個(gè)率值的具體數(shù)值并非易事 ,既要顧及水泥品種、 強(qiáng)度等級(jí)，還要考慮燃料質(zhì)量、設(shè)備狀況、工藝條件，以及技術(shù)操作水平等。實(shí)際上 3 個(gè)率值并非是獨(dú)立參數(shù)而是相互依存，之間存在匹配關(guān)系。 一般說(shuō)來(lái)，熟料 KH 越 高， C3S 就多， C2S 少，燒成比較困難，但水泥強(qiáng)度高；而 KH 越 低，則 C3S 少，而 C2S 較多，雖說(shuō)所需 燒成 溫度較低，但水泥水化較 慢 ，早期強(qiáng)度偏低。 硅酸率 決定了熟料中硅酸鹽礦物與熔劑礦物的比例 ，一般來(lái)說(shuō)， SM 值大，則熔劑礦物減少 ， 過(guò)高的 SM 值，在熟料燃燒時(shí)由于液相量顯著減少，熟料燒成困難；而SM 值過(guò)低，熟料中硅酸鹽礦物太少又影響水泥的強(qiáng)度，且由于液相過(guò)多易 結(jié)大塊、結(jié)爐瘤、結(jié)圈等，影響窯的操作。 目前，從適應(yīng) GB 176711999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法 (ISO 法 )》的角度考慮 ，應(yīng)采用高 SM 配料。對(duì)熟料強(qiáng)度貢獻(xiàn)大的主要是 C3S和 C2S，從整體貢獻(xiàn)系數(shù)看 , C2S 還高于 C3S。所以說(shuō)，熟料的整體強(qiáng)度主要就決定 第 14 頁(yè) 于這兩種礦物的合量，而這兩種礦物的含量又取決于 SM 的大小。在實(shí)施新標(biāo)準(zhǔn)前，大多數(shù)立窯企業(yè)選擇 SM =；在新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后，為了保證強(qiáng)度，應(yīng)盡可能地提高 SM，要求 SM ，以增加硅酸鹽礦物的含量。但 SM 過(guò)高時(shí)，又會(huì)出現(xiàn)液相量少、還原料多 、熟料難以燒成的問(wèn)題。 鋁 氧 率反映的是熟料中 C3A 與 C4AF 的比例關(guān)系。在這兩種礦物中， C3A 對(duì) ISO法檢驗(yàn)的強(qiáng)度的貢獻(xiàn)要比 C4AF 大得多，尤其是對(duì)短期強(qiáng)度的貢獻(xiàn)最大。因此，從提高強(qiáng)度考慮， C3A 應(yīng)越多越好，即 IM 越高越好。但是，若 IM 過(guò)高，又會(huì)使煅燒液相的黏度增大，造成窯內(nèi)結(jié)圈、結(jié)塊 ，熟料難以燒成，導(dǎo)致 fCaO 含量的增高。 表 1 不同 通用硅酸鹽水泥不同各齡期的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn) （ 單位為兆帕 ） 品 種 強(qiáng)度等級(jí) 抗 壓 強(qiáng) 度 抗 折 強(qiáng) 度 3d 28d 3d 28d ≥ ≥ 普通硅酸鹽水泥 ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ 礦渣硅酸鹽水泥 火山灰硅酸鹽水泥 粉煤灰硅酸鹽水泥 復(fù)合硅酸鹽水泥 ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ 本設(shè)計(jì)生產(chǎn)的水泥品種是 水泥品種是強(qiáng)度等級(jí)達(dá) 60%和強(qiáng)度等級(jí)達(dá) 礦渣硅酸鹽水泥 40%。 從《通用硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)》上查得 不同各齡期所要生產(chǎn)的水泥 的強(qiáng)度 標(biāo)準(zhǔn) （如表 1 所示） ，知其早期（抗壓和抗折）強(qiáng)度以及長(zhǎng)期（抗壓和抗折）強(qiáng)度要求較高， 所以必須選取高的飽和系數(shù)，但是由于生料中 石灰石 第 15 頁(yè) 中 的 隧石 和石英 含量 過(guò) 高，生料的易燒性差 ； 燃料質(zhì)量較差、灰分高、發(fā)熱量低，一般燒成溫度低 ；因此熟科的飽和系數(shù)不宜選擇過(guò)高。 此外， 本設(shè)計(jì)的熟料生產(chǎn)方法采用新型干法預(yù)分解技術(shù)，國(guó)外 大中型的預(yù)分解窯 水泥企業(yè)對(duì)預(yù)分解窯配料方案經(jīng)過(guò)探索研究，優(yōu)先選出“高 SM、高 IM、中 KH”的配料方案， 即 一般 取 KH=177。 ， SM=177。 ， IM=177。 。 而且我國(guó)的幾條 4000t/d， 2020t/d， 3200t/d 預(yù)分解窯的生產(chǎn) 線的運(yùn)行實(shí)踐情況 來(lái)看，“兩高一 中的配料方案是適當(dāng)?shù)摹? 預(yù)分解窯 在 熱工 方面的 特點(diǎn)是將懸浮預(yù)熱器和預(yù)分解的原理應(yīng)用于生料預(yù)熱和分解過(guò)程，這樣大大提高了生產(chǎn)率，使入窯物料分解率達(dá) 90％左右，物料 溫度達(dá)800℃以上，大大減輕了回轉(zhuǎn)窯的熱負(fù)荷，窯內(nèi)物料煅燒需熱量大為減少；同時(shí)，由于二次風(fēng)溫高，固相反應(yīng)比較集中進(jìn)行，火焰溫度易于調(diào)節(jié)等原因，使窯內(nèi)熱工制度穩(wěn)定，窯內(nèi)有可能承擔(dān)比較集中、繁重的燒成任務(wù)。“兩高一中”的配料方案正適應(yīng)預(yù)分解窯的這一熱工特點(diǎn)。高硅酸率有利于增加硅酸鹽礦物的總量，提高熟料強(qiáng)度；溶劑礦物總量減少，雖然降低了熟料的易燒性，但由于預(yù)分解窯內(nèi)需熱量少，熱量供應(yīng)充分，完全可以勝任燒成任務(wù)。較高的鋁氧 率， 雖然由于 ? ??54OMe 離子的增加，提高了液相粘度，但由于預(yù) 分解窯內(nèi)溫度高，也是完全可以勝任的；相反，如果降低鋁氧率，液相粘度減小，反而容易形成熟料大塊，不但對(duì)熟料質(zhì)量不利，而且對(duì)窯內(nèi)熱工制度的穩(wěn)定產(chǎn)生不良后果。至于采用中飽和比，這主要是根據(jù)對(duì)熟料質(zhì)量的要求而定的。一般來(lái)說(shuō)，在采用高硅酸率的情況下，無(wú)需過(guò)高的飽和比，這主要是即可滿足熟料質(zhì)量的要求。同時(shí)，適當(dāng)降低飽和比，減少生料中碳酸鹽礦物的含量，熟料的形成熱減少，使熟料熱耗降低。 綜上所述， 對(duì)于本設(shè)計(jì)采用“兩高一中”的配料方案是 完全合理可行的。 原始數(shù)據(jù) 1．原材料化學(xué)分析 原料 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 W 石灰石 第 16 頁(yè) 粘土 鐵粉 煤灰 （原煤） 礦渣 石膏 2．燃料 煤的工業(yè)分析（ %） Mar Aar Var Fcar (kJ/kg) 22950 煤的元素分析（ %） Car Har Oar Nar Qar 3．生產(chǎn)損失： 2% 4. 熟料熱耗指標(biāo)： 單位熟料熱耗： 3135kj/kg 熟料實(shí)物干煤耗： 111kg/t（含 3%的損耗） 標(biāo)準(zhǔn)熟料煤耗： 107kg/t 5. 熟料率值設(shè)計(jì)指標(biāo)： KH=177。 SM=177。 IM=177。 6. 煤灰沉落于熟料中的百分率 S（ %） ,取 S=100。 配料 的 計(jì)算及 其 結(jié)果 ，設(shè)定熟料率值： 熟料率值 設(shè)定 為 KH=177。 SM=177。 IM=177。 ： DWyyA Q SqAG 10 0? = 31 35 23 .5 10 0 3. 21 %22 95 0 10 0?? ?? 式中： GA ：熟料中煤灰的摻入量， %； q：熟料燒成熱耗， q = 3135 KJ/㎏熟料； 第 17 頁(yè) QyDw：煤的應(yīng)用基底位熱值， QyDw = 22950 KJ/㎏煤（原始數(shù)據(jù)）； Ay： 應(yīng)用基煤的灰分含量， %， Ay =（原始數(shù)據(jù)）； S：煤灰沉降率， 由于采用 電收塵 ，故 取 S = 100%； 通常，石灰石配合比例為 80%177。 ，粘土配合比例為 15％ 177。 ，鐵粉配合比例為 5％ 177。 ； 不妨 設(shè)定干燥原料配合比為：石灰石 81％， 粘土 15％，鐵粉 4％。 名稱 配合比 loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO 石灰石 粘土 鐵粉 生料 灼燒生料 — 煤灰摻入量 AG =%， 則灼燒生料配合比為 %。按此計(jì)算熟料的化學(xué)成分。 名稱 配合比 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO 灼燒生料 煤灰 熟料 100 則熟料的率值計(jì)算如下： KH=CCCC S FAC ?? = 6 0 .3 5 1 .6 9 5 .0 1 0 .3 5 5 .6 32 .8 2 4 .9 7? ? ? ??= SM=CCCFAS? = ? = IM=CCFA = = 由上述計(jì)算結(jié)果可知， KH、 SM 和 IM 值 均 較低。為此，應(yīng)增加石灰石配合比例，減少鐵石 的配合比例 。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，每增 減 1％石灰石 (相應(yīng)減 增 適當(dāng)砂巖 )，約增 減 KH=。據(jù)此， 重新 調(diào)整原料配合比為：石灰 ％， 粘土 ％， 鐵 粉 ％ 。 重新計(jì)算得： 名稱 配合比 loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO 第 18 頁(yè) 石灰石 粘土 鐵粉 生料 灼燒生料 — — 灼燒生料 煤灰 熟料 100 0 則率值為： KH=CCCC S FAC ?? = SM=CCCFAS? = IM=CCFA = 由結(jié)果， SM 偏 高 ， KH 、 IM 已經(jīng)十分接近了，如果增加粘土，又引起 KH 和 IM 變動(dòng)。考慮到生產(chǎn)波動(dòng)，熟料值的控制指標(biāo)可以定為： KH = 177。 。 SM =177。 。 KH=177。 。 所以 原料配合 比 為 ： 石灰石 %，粘土 %，鐵粉 %。 濕原料配比： ： 原料操作水分：石灰石 %；黏土 %；鐵粉 %，則濕原料質(zhì)量配比為： 濕石灰石＝ ? 179。 100＝ 濕 黏土 ＝ 8? 179。 100＝ 濕 鐵粉＝ 5? 179。 100＝ 總用量 + + = 第 19 頁(yè) 百分 配比： 濕石灰石＝ 179。 100％＝ % 濕 黏土 ＝ 179。 100％＝ % 濕 鐵粉＝ 179。 100％ = % ： C3S=179。 (3KH2)SiO2=(3179。 )179。 = C2S=(1KH)SiO2=(1KH)SiO2=()179。 = C3A= (179。 Fe2O3)==179。 179。 = C4AF= 179。 Fe2O3=179。 = C3S 的含量 通常 在 37%60%范圍之間 ， 其中 50%左 右 尤 佳， 它的 水化 速度 快，早期 的 強(qiáng)度高，是水泥熟料 28 天強(qiáng)度的主要礦物，對(duì)水泥的性能其主導(dǎo)作用； C2S含量 通常 在 15%37%， 其中 20%左右 尤 佳， 它的 水化 速度 慢，早期強(qiáng)度低，但后期強(qiáng)度高，水化熱較低，抗水性能好。這兩者之和約為 75%左右，它們是水泥的主要礦物，決定著水泥的強(qiáng)度。從 上述 計(jì)算結(jié)果來(lái)看，這兩種礦物之和為 %(75%)，所以符合要求， 并 且可預(yù)知該水泥的強(qiáng)度較高。 C3A 的含量 通常 在 7%15%范圍之間 ，其中 10%左右 尤 佳， 它的 水化 速度 快，放熱多，凝結(jié)硬化也很快，早期強(qiáng)度高，但是絕對(duì)值不大，且 后期強(qiáng)度幾乎不再延長(zhǎng)，甚至倒縮。干縮變形大，抵抗硫酸鹽性能差。C4AF 的 含量影響液相的粘度 ： 含量多，液相粘度低，有利于液相離子的擴(kuò)散，促進(jìn)C3S 的形成；但過(guò)多，易使燒結(jié)范圍變窄，不利于窯的操作，其次它有很高的 密度，是水泥質(zhì)量的主要來(lái)源 。 綜合 以上分析可知，本設(shè)計(jì)的配料數(shù)據(jù)是合理的。 第三章 三大平衡 的 計(jì)算 水泥工廠 的 三大 平衡計(jì)算包括物料平衡計(jì)算、主機(jī)平衡計(jì)算和儲(chǔ)庫(kù)容量計(jì)算 ，它以配料計(jì)算 的結(jié)果 為主要依據(jù)，以熟料生產(chǎn)能力 做 為基準(zhǔn) ， 為設(shè)備選型和儲(chǔ)庫(kù) 容量和類(lèi)型 的設(shè)計(jì)等提供了依據(jù)。 第 20 頁(yè) 物料平衡 的 計(jì)算 配料計(jì)算