【正文】 ............................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 ................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 第五章 結(jié)論 ............................................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 第七章 參考文獻(xiàn) ..................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 2020 年我國(guó)水泥總產(chǎn)量達(dá)到 970 億噸，每年的水泥生產(chǎn)電耗超過(guò) 800 億千瓦時(shí)，煤耗占全國(guó)煤炭總產(chǎn)量的 10%，年消耗石灰石約 億～ 9 億噸，排放 CO2 近 7 億噸、排放 SO2 和 NOx 等有害 氣體數(shù)百萬(wàn)噸。而大量廢渣的堆積不僅占用良田，部分粉塵飄入大氣中污染空氣，其中某些重金屬或少量放射性有毒物質(zhì)可能經(jīng)過(guò)雨水滲入地下污染水源等造成“二次”污染。 新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù) 是 20 世紀(jì) 50 年代發(fā)展起來(lái)，到目前為止，日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，以懸浮預(yù)熱和預(yù)分解為核心的新型干法 水泥熟料 生產(chǎn)設(shè)備 率占95%，我國(guó)第一套懸浮預(yù)熱和預(yù)分解窯 1976 年投產(chǎn)。發(fā)展階段：第一階段， 20 世紀(jì) 50 年代 70 年代初，是懸浮預(yù)熱技術(shù)誕生和發(fā)展階段。 我國(guó)新型干法水泥起步于 20世紀(jì) 70年代，至今已 30 多年，但發(fā)展步伐較小，速度緩慢。隨著新型干法水泥技術(shù)的不斷創(chuàng)新和技術(shù)的不斷成熟，困擾我國(guó)水泥工業(yè)發(fā)展的上述問(wèn)題也隨之得到了解決。 我國(guó)預(yù)熱分解技術(shù)起步晚，但在“控制總量、調(diào)整結(jié)構(gòu)、上大改小”的產(chǎn)業(yè)政策指導(dǎo)下和貫徹“發(fā)展與淘汰”相結(jié)合的結(jié)構(gòu)調(diào)整機(jī)制下，大力開(kāi)發(fā)、發(fā)展預(yù)熱分解技術(shù)，大大提升了新型干 法預(yù)分解窯（ PC）的結(jié)構(gòu)比例，截止到 2020 年12月底，我國(guó)預(yù)分解窯已投產(chǎn) 615 條（不包括香港、澳門(mén)、臺(tái)灣）。新型干法水泥生產(chǎn)的主要特點(diǎn)就是“高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)低消耗”。礦山開(kāi)采、原料 預(yù)均化、原料配料及粉磨、生料空氣攪拌均化四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)互相銜接，緊密配合，形成生料制備全過(guò)程的均化控制保證體系即 “ 均化鍍 ” ，從而滿足了懸浮預(yù)熱、預(yù)分解容新技術(shù)以及大型化對(duì)生料質(zhì)量提出的嚴(yán)格要求，產(chǎn)品質(zhì)量可以與濕法她美，使干法生產(chǎn)的熟料質(zhì)量得到了保證?？傮w來(lái)說(shuō)，熟料熱耗低，燒成熱耗可降到 3000 U／ kg以 F，水泥單位電耗降低到了 90一 110 kW． h／以下。操作基本自動(dòng)化，單位容積產(chǎn)量達(dá) 110 一 270kg／ mz，勞動(dòng)生產(chǎn)率可高達(dá) 1000 一 4000 噸／ (人 178。 環(huán)保 由于 “ 均化鏈 ” 技術(shù)的采用，可以有效地利用在傳統(tǒng)開(kāi)采方式下必須丟棄的石灰石資源；懸浮、須分解技術(shù)及新型多通道燃燒器的應(yīng)用，有利于低質(zhì)燃料及再生燃料的利用，同時(shí)可降低系統(tǒng)廢氣排放量、排放溫度和還原窯氣中產(chǎn)生的Nof合量，減少 了對(duì)環(huán)境的污染，為 “ 清潔生產(chǎn) ” 和廣泛利用廢渣、廢料、再生燃料及降解有害危險(xiǎn)廢棄物創(chuàng)造了有利條件。水泥熟料燒成系統(tǒng)單機(jī)生產(chǎn)能力最高可達(dá) 10000 t／ d，從而有可能建成年產(chǎn)數(shù)百萬(wàn)噸規(guī)模的大型水泥廠，進(jìn)一步提高了水泥生產(chǎn)效率。 管理科學(xué)化 應(yīng)用 IT 技術(shù)進(jìn)行有效管理，采用科學(xué)的、現(xiàn)代化的方法對(duì)所獲取的信息進(jìn)行分析和處理。其實(shí)，這只是預(yù)分解工藝所表現(xiàn)出的先進(jìn)水平，是它必將取代湖北理工學(xué)院 課程設(shè)計(jì) 其它傳統(tǒng)水 泥生產(chǎn)工藝的原因。新型干法水泥生產(chǎn)需要從基本建設(shè)階段直到生產(chǎn)階段，在原燃料管理、操作控制、質(zhì)量檢驗(yàn)、設(shè)備維護(hù)、儀表自動(dòng)化等每個(gè)環(huán)節(jié)都要滿足均質(zhì)穩(wěn)定的要求。評(píng)價(jià)水泥質(zhì)量不能只是強(qiáng)度、泌水性等物理指標(biāo)的高低，更是這些指標(biāo)的穩(wěn)定性。隨著現(xiàn)代建設(shè)的 發(fā)展 ，不但水泥生產(chǎn)大型化，而且建筑物越來(lái)越大，因此，對(duì)水泥生產(chǎn)的管理與操作就需要更加重視均質(zhì)穩(wěn)定的精細(xì)要求，傳統(tǒng)工藝無(wú)法適應(yīng)，新型干法生產(chǎn)工藝正是面對(duì)這種要求，在不斷地發(fā)展和完善。但決不意味對(duì)生產(chǎn)中每個(gè)環(huán)節(jié)的控制穩(wěn)定程度的要求就可降低，因?yàn)槿绻窍嗤南鄬?duì)波動(dòng)值，則大規(guī)模生產(chǎn)線的絕對(duì)波動(dòng)值要大得多。因此只有熟料的礦物組成保持穩(wěn)定，熟料標(biāo)號(hào)才能穩(wěn)定在高水平上。 (2)加煤過(guò)多，不會(huì)有完全燃燒 。窯內(nèi)溫度的變化，不論是由高溫變成低溫，還是低溫升為高溫，都要消耗更多的燃料。 (3)影響下料量波動(dòng)的因素更多，這種波動(dòng)不僅造成窯內(nèi)溫度的 變化，而且直接影響風(fēng)、煤、料的配比，使煤耗增加。二者也相互影響。 新型干法工藝的核心技術(shù) — 預(yù)分解窯 預(yù)分解窯是新型干水泥工藝的核心技術(shù)，它主要是指 :懸浮狀態(tài)的預(yù)熱器及分解爐，高窯速的 回轉(zhuǎn)窯 以及高效快速冷卻的篦冷機(jī)。比如原燃料的均化堆場(chǎng)、裝置，在線的質(zhì)量檢驗(yàn)設(shè)施，多風(fēng)道燃燒器、自動(dòng)化儀表等。但是這些設(shè)備并不為預(yù)分解窯所獨(dú)有，當(dāng)前的 JT 立窯技術(shù)正是建立在這些設(shè)備的基礎(chǔ)上 新型干法工藝生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)述 新型干法水泥廠的生產(chǎn)過(guò)程，就是以懸浮預(yù)熱器和窯外分解技術(shù)為核心，應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)最新 成就，以新型的烘干粉磨技術(shù)及原、燃料均化工藝及裝備，采用以計(jì)算機(jī)控制為代表的自動(dòng)化過(guò)程控制手段，實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低耗的水泥生產(chǎn)過(guò)程，使水泥生產(chǎn)具有高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)約資源、清潔生產(chǎn)、符合環(huán)境保護(hù)要求和大型化、自動(dòng)化、科學(xué)管理特征的現(xiàn)代水泥生產(chǎn)方法。按主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)論述為：礦山采運(yùn)（自備礦山時(shí)，包括礦山開(kāi)采、破碎、均化）、生料制備（包括物料破碎、原料預(yù)均化、原料的配比、生料的粉磨和均化等）、熟料煅燒（包括煤粉制備、熟料煅燒和冷卻等）、水泥的粉磨（包括粉磨站）與水泥包裝（ 包括散裝）等。生成 1kg 熟料需要理論生料量約為 。 然而在水泥實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，熟料的實(shí)際熱耗與理論熱耗相差懸殊。因此水泥廠家通過(guò)采用低阻高效的多級(jí)預(yù)熱系統(tǒng)，以及新型篦式冷卻機(jī)和多通道噴煤管等先進(jìn)工藝，降低了水泥生產(chǎn)的熟料熱耗。 熟料率值的確 定 生產(chǎn)實(shí)踐表明：預(yù)分解窯的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，除了要有一個(gè)生料質(zhì)量保障系統(tǒng)外，還要有一個(gè)適合其熱工特性的配料方案。 一般情況下，熟料的率值的考慮因素有水泥品種，原料條件， 燃料條件，窯型及窯的規(guī)格，生料均勻性和細(xì)度，生料有害成分的含量等。因此合理的選擇率值對(duì)設(shè)計(jì)熟料的生產(chǎn)要求有著關(guān)鍵的重要性。我國(guó)水泥配料方案的重要特征是低硅、高鐵。從提高水泥熟料 強(qiáng)度考慮，應(yīng)盡量提高硅酸鹽礦物含量（ ≥73%） 、提高早強(qiáng)礦物含量 （ 9%～ 10%）、 降低鐵鋁酸四鈣含量 （＜ 13%） 。 CaO/SiO2重量比應(yīng)不小于 ” 。 表 3 國(guó)內(nèi)外水泥熟料成分及礦物組成 類別 SiO2 AI2O3 Fe2O3 CaO fCaO KH SM IM C3S C2S C3A C4AF 國(guó)外水泥 （ 23個(gè)） 57 20 8 10 國(guó)內(nèi)新型干法 （ 20個(gè)） 53 24 8 10 國(guó)內(nèi)重點(diǎn) 54 20 7 14 湖北理工學(xué)院 課程設(shè)計(jì) 水泥 企業(yè)（ 56個(gè)） 國(guó)內(nèi)立窯 2～ 3 59 14 7 14 考慮上述各種情況以及生產(chǎn)波動(dòng)，結(jié)合目前率值的大致范 圍： KH=～ 177。 ， IM=～ 177。 熟料標(biāo)號(hào)的確定 熟料標(biāo)號(hào)是以其 28 天 抗壓強(qiáng)度值來(lái)劃分等級(jí)的。因此，迅速而準(zhǔn)確地查知熟料強(qiáng)度情況，對(duì)生產(chǎn)廠無(wú)疑具有重要的實(shí)用價(jià)值。一般用 C3S、 C2S、 C3A、 C4AF、 fCaO 等來(lái)表示。 湖北理工學(xué)院 課程設(shè)計(jì) 圖 1 28天抗壓強(qiáng)度與 L 值的關(guān)系 混合材（礦渣、粉煤灰）石膏加入量的確定 本設(shè)計(jì)是普通硅酸鹽水泥 ，其混合材的摻入量為 5%15%，設(shè)定混合材摻入量為 7%（礦渣量為 %、粉煤灰摻入量為 %）；設(shè)定石膏摻入量為 %（水泥中的 SO3不能超過(guò) %，再根據(jù)任務(wù)書(shū)中石膏的 SO3含量計(jì)算得石膏加入量應(yīng)小于 3%） 。粉煤灰量仍不得少于5%或超過(guò) 20%。粉煤灰的早期強(qiáng)度很低，因此，粉煤灰水泥的強(qiáng)度（尤其是早期強(qiáng)度 )隨粉煤灰的摻加 量增加而降低。 水泥中石膏的加入量由 SO3的含量確定。普通硅酸鹽水泥中的 SO3含量一般波動(dòng)在 %— %，而在快硬硅酸鹽水泥中，一般波動(dòng)在 3%— %。故本次設(shè)計(jì)取石膏含量為 5%。按此計(jì)算的湖北理工學(xué)院 課程設(shè)計(jì) 熟料的化學(xué)成分，如表 7 所 示： 表 7 熟料的化學(xué)成分 原料 配合比 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO 灼燒生料 煤灰 熟料 100 熟料率值確定 熟料的率值計(jì)算如下： ???? C CCS FAKH C 3 . 8 50 . 3 . 6 56 4 . 5 4 ?? ?? ??? CC FASM CS ?? ?? CFIM CA ? 計(jì)算的率值 KH=， SM=， IM= 在確定的范圍之內(nèi)，所以配比合適。 表 8 KH SM IM SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO 熟料礦物組成 C3S=(3KH2)SiO2=(3)%=% C2S=(1－ KH)SiO2=(1－ )%=% C3A=(A2O3－ )=(－ )=% C4AF===% 計(jì)算濕物料的配合比 原料的水分為：石灰石為 4%，粘土為 14%，鐵粉 7%、白粘土 14%，則濕原料質(zhì)量配合比為： 濕石灰石 = %%10041007 9 . 1 ??? 濕粘土 = %1 0 0141 0 01 4 . 8 5 ??? % 濕砂頁(yè)巖 = %%10014100 ?? 濕鐵粉 = %%1 0 071 0 02 . 5 ??? 湖北理工學(xué)院 課程設(shè)計(jì) 粉煤灰 =% 將上述質(zhì)量比換算成百分比： 濕石灰石 = %% 8 2 . 4 0 ?????? 濕粘土 = %% 1 7 . 2 7 ?????? 白粘土 = %% 1 . 7 4 ?????? 濕鐵粉 = %%1 0 2 . 6 9 ?????? 粉煤 灰 = %% 2 . 0 5 ?????? 生產(chǎn)能力 參照部分預(yù)分解窯，窯型的確定： 表 9 預(yù)分解窯 窯規(guī)格 /m 設(shè)計(jì)產(chǎn)量 /(t/d) 預(yù)分解系統(tǒng) 韓國(guó)三星 Φ 179。 74 5000（ 5200） NSF 本次設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)窯的額定產(chǎn)量為 5000t/d, （ 1）回轉(zhuǎn)窯的基本要求 窯最大連續(xù)產(chǎn)量： Gmax=179。 5000=5500 t/d。 G=179。 回轉(zhuǎn)窯的規(guī)格 確定回轉(zhuǎn)窯的耐火磚內(nèi)徑： Di= 3KG 式中： Di—— 窯耐火磚內(nèi)徑， m； G—— 窯額定產(chǎn)量， t/d； K—— 與窯型有關(guān)的的系數(shù)， t/()與回轉(zhuǎn)窯型式有關(guān)系數(shù) K t/() 表 10 窯型系數(shù)表 回轉(zhuǎn)窯型式 K 旋風(fēng)預(yù)熱器窯（ SP 窯） 25~30 預(yù)分解窯（ NSP 窯） 50~60 0 0 033i ??? KGD (3)確定回轉(zhuǎn)窯筒體內(nèi)徑 一般回轉(zhuǎn)窯可按以下公式計(jì)算： 湖北理工學(xué)院 課程設(shè)計(jì) D= 耐火磚?2?Di 式中： D—— 窯筒體內(nèi)徑， m Di—— 窯耐火磚內(nèi)徑， m 耐火磚? —— 窯最小耐火磚厚度，與筒體內(nèi)徑有關(guān)，應(yīng)符合下表 表 11 水泥回轉(zhuǎn)窯耐火磚厚度 窯筒體內(nèi)徑 (m) 耐火磚厚度 (mm) 180 ≥4 ≥200 ≥4 ≥220 D=Di+2?耐火磚 =+2= 查表確定耐火磚的規(guī)格為直行 220220100 (5)確定回轉(zhuǎn)窯的長(zhǎng) 度 表 12 SP 窯、 NSP 窯全要長(zhǎng)徑比 L/D 窯型 全窯 SP 窯 14~15 NSP 窯 10~14 mLDL ????? 綜上所述：本次設(shè)計(jì)的窯規(guī)格為 Φ 179。 (179。 =回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量的標(biāo)定 :標(biāo)定產(chǎn)量應(yīng)低于其產(chǎn)量，本設(shè)計(jì)的標(biāo)定產(chǎn)量為 Qh,1 =(臺(tái)178。 =(t/h) 式中： n—— 窯的臺(tái)數(shù)； Qh,l—— 所選窯的標(biāo)定臺(tái)時(shí)產(chǎn)量 [t/(臺(tái)178。 熟料日產(chǎn)量 Qd =24 Qh=24179。 =35280(t/周 ) 熟料年產(chǎn)量 Qy=36524?Qh = 萬(wàn) t/年 表 13 窯的類型 濕法窯 干法窯 機(jī)械立窯 普通立窯 湖北理工學(xué)院 課程設(shè)計(jì) 年利用率 ~ ~ ~ 水泥小時(shí)產(chǎn)量 Gh= 3 12 1 0 . 0Qh 75100 3100ed100 100 ?? ?? ?p (t/h) 式中： p—— 水泥的生產(chǎn)損失； d—— 水泥中石膏的摻入量 (%)； e—— 水泥中混合材的摻入量 (%)。 1t 熟料的干生料理 論消耗量熟料 lKT ??100 s100 = ?? （ t/t 熟料） 式中： TK —— 干生料理論消耗量（ t/t 熟料）； l—— 干生料的燒失量（ %） ； s—— 煤灰摻入量，以熟料百分?jǐn)?shù)表示（ %）。 （ 3）各種干原料消耗定額 K 原 =K 生 X 式中： K 原 —— 各種 干原料的消耗定額（ t/t 熟料）； K 生 —— 干生料消耗定額