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畢業(yè)實結(jié)

生產(chǎn)實習報告

學院:材料科學與工程學院

班級:材料0201

姓名:魏永杰

學號:20號

指導老師:侯新凱宋強

實習地點:陜西堯柏特種水泥股份有限公司

目錄

前言

0.1實習目標

赴水泥廠生產(chǎn)實習是材料工程專業(yè)本科生必修課程之一,通過生產(chǎn)實習,掌握水泥材料的具體生產(chǎn)工程,掌握水泥熟料的形成工程,掌握各種生產(chǎn)設(shè)備的工作原理和作用,為學好專業(yè)課程打下良好的基礎(chǔ).

本次生產(chǎn)實習由侯新凱和宋強兩位老師帶隊,材料科學與工程專業(yè)材料工程模塊共48人參加實習.整個實習共兩周,實習地方是陜西堯柏特種水泥股份有限公司.

0.2公司簡介

陜西堯柏特種水泥股份有限公司是集水泥和商品硅酸鹽生產(chǎn)于一體的股份制企業(yè),是經(jīng)陜西省人民政府批準成立的股份有限公司.公司所屬子公司包括:陜西堯柏水泥蒲城分公司,陜西堯柏水泥藍田分公司(籌),陜西堯柏水泥銷售公司.企業(yè)法定代表人張繼民,注冊資本6000萬元,企業(yè)總資產(chǎn)3.8億元.

蒲城分公司擁有2500t/d,500t/d,400t/d熟料新型干法水泥生產(chǎn)線各一條,年產(chǎn)水泥120萬噸.主要產(chǎn)品有"堯柏"牌32.5R,42.5R粉煤灰水泥,32.5R,42.5R普通硅酸鹽水泥及32.5低熱礦渣水泥,42.5低熱水泥,42.5中熱水泥以及道路水泥等特種水泥.2000年企業(yè)通過ISO9000產(chǎn)品質(zhì)量和質(zhì)量體系雙認證."堯柏"牌水泥被授予"國家免檢產(chǎn)品"稱號,廣泛應用于高速公路,鐵路,橋梁,隧道,機場,水利工程和民用建筑等重點工程建設(shè).

公司連續(xù)多年被省政府命名為"重合同,守信用"單位,"省十大水泥明星企業(yè)","省環(huán)保先進單位",是省水利廳指定的唯一特種水泥定點生產(chǎn)廠家;被省銀行同業(yè)協(xié)會評為"誠信企業(yè)";被渭南市政府列為"市水泥骨干企業(yè)".公司連續(xù)四年被省農(nóng)行評為"AAA"級信用企業(yè)和"黃金客戶".

0.2.1企業(yè)文化

經(jīng)營理念:以人為本鑄造精品不斷創(chuàng)新趕超一流

企業(yè)核心價值觀:共同致富實現(xiàn)雙贏體現(xiàn)人生服務社會

企業(yè)核心競爭力:誠信經(jīng)營質(zhì)優(yōu)價廉至誠服務行業(yè)領(lǐng)先

企業(yè)精神:自強自立勵精圖治開拓創(chuàng)新超越自我

0.2.2產(chǎn)品介紹

(1)32.5低熱礦渣硅酸鹽水泥

"堯柏"牌32.5低熱礦渣硅酸水泥具有強度高,水化熱低,抗凍,收縮小等技術(shù)特性.經(jīng)國家水泥質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢驗,符合GB200-2003國家標準32.5低熱礦渣水泥的技術(shù)要求,產(chǎn)品適用于各種大體積硅酸鹽工程.

(2)32.5R普通硅酸鹽水泥

"堯柏"牌32.5R等級普通硅酸鹽水泥是按照國家新標準GB175-1999組織生產(chǎn)的,它具有早強,28天富裕強度高,凝結(jié)時間正常,和易性好的特點.在全省質(zhì)量評比中名列前茅.該產(chǎn)品廣泛用于工業(yè)以及民用建筑.

(3)42.5低熱硅酸鹽水泥

"堯柏"牌42.5#低熱硅酸鹽水泥具有水化熱低,抗蝕,抗裂,耐磨等技術(shù)特性.符合GB200-2003國家標準42.5低熱硅酸鹽水泥技術(shù)要求.該產(chǎn)品特別適用于水工,大壩,大體積硅酸鹽工程.

(4)42.5中熱硅酸鹽水泥

"堯柏"牌42.5中熱硅酸鹽水泥是我公司1992年研制生產(chǎn)的特種水泥,經(jīng)國家水泥質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢驗,符合GB200-2003國家標準42.5中熱硅酸鹽水泥.具有強度高,抗凍,抗酸堿腐蝕,耐磨抗裂性好,水化熱較低,顏色純正等特點.主要應用于水工,大壩,底下及隧涵等工程.

(5)42.5R普通硅酸鹽水泥

"堯柏"牌42.5等級普通硅酸水泥是按照國家新標準GB175-1999組織生產(chǎn)的,它具有早強,28天富裕強度高,凝結(jié)時間正常和易性好的特點.在全省質(zhì)量評比中名列前茅.該產(chǎn)品廣泛用于工業(yè)及民用建筑.

最后再次感謝陜西堯柏特種水泥股份有限公司為這次生產(chǎn)實習提供了實習基地并給與了大力支持.此外感謝侯新凱教授,宋強老師在這次實習中給與指導.

1水泥廠生產(chǎn)流程

1.1水泥生產(chǎn)工藝及其發(fā)展

水泥的生產(chǎn)工藝簡單講便是兩磨一燒,即原料要經(jīng)過采掘,破碎,磨細和混勻制成生料,生料經(jīng)1450℃的高溫燒成熟料,熟料再經(jīng)破碎,與石膏或其他混合材一起磨細成為水泥.由于生料制備有干濕之別,所以將生產(chǎn)方法分為濕法,半干法或半濕法,干法3種.

(1)濕法生產(chǎn)的特點將生料制成含水32%～36%的料漿,在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)將生料漿烘干并燒成熟料.濕法制備料漿,粉磨能耗較低,約低30%,料漿容易混勻,生料成分穩(wěn)定,有利于燒出高質(zhì)量的熟料.但球磨機易磨件的鋼材消耗大,回轉(zhuǎn)窯的熟料單位熱耗比干法窯高2093～2931Kj/kg(500～700kcal/kg),熟料出窯溫度較低,不宜燒高硅酸率和高鋁氧率的熟料.

(2)半干法生產(chǎn)的特點將干生料粉加10%～15%水制成料球入窯煅燒稱半干法,帶爐篦子加熱機的回轉(zhuǎn)窯又稱立波爾窯和立窯都是用半干法生產(chǎn).國外還有一種將濕法制備的料漿用機械方法壓濾脫水,制成含水19%左右的泥段再入立波爾窯煅燒,稱為半濕法生產(chǎn).半干法入窯物料的含水率降低了,窯的熟料單位熱耗也可比濕法降低837～1675kJ/kg(200～400kcal/kg).由于用爐篦子加熱機代替部分回轉(zhuǎn)窯烘干料球,效率較高,回轉(zhuǎn)窯可以縮短,如按窯的單位容積產(chǎn)量計算可以提高2～3倍.但半干法要求生料應有一定的塑性,以便成球,使它的應用受到一定限制,加熱機機械故障多,在我國一般煅燒溫度較低,不宜燒高質(zhì)量的熟料.

(3)立窯生產(chǎn)的特點立窯屬半干法生產(chǎn),它是水泥工業(yè)應用最早的煅燒窯,從19世紀中期開始由石灰立窯演變而來,到1910年發(fā)展成為機械化立窯.立窯生產(chǎn)規(guī)模小,設(shè)備簡單,投資相對較低,對水泥市場需求比較小的,交通不方便,工業(yè)技術(shù)水平相對較低的地區(qū)最為適用.用立窯生產(chǎn)水泥熱耗與電耗都比較低,我國是世界上立窯最多的國家,立窯生產(chǎn)技術(shù)水平較高.但是,立窯由于其自身的工藝特點,熟料煅燒不均勻,不宜燒高硅酸率和高飽和比的熟料,窯的生產(chǎn)能力太小,日產(chǎn)熟料量很難超過300噸,從目前的技術(shù)水平來看也難以實現(xiàn)高水平的現(xiàn)代化.

(4)干法生產(chǎn)的特點干法是將生料粉直接送入窯內(nèi)煅燒,入窯生料的含水率一般僅1%～2%,省去了烘干生料所需的大量熱量.以前的干法生產(chǎn)使用的是中空回轉(zhuǎn)窯,窯內(nèi)傳熱效率較低,尤其在耗熱量大的分解帶內(nèi),熱能得不到充分利用,以致干法中空窯的熱效率并沒有多少改善.干法制備的生料粉不易混合均勻,影響熟料質(zhì)量,因此40～50年代濕法生產(chǎn)曾占主導地位.50年代出現(xiàn)了生料粉空氣攪拌技術(shù)和懸浮預熱技術(shù),0年代初誕生了預分解技術(shù),原料預均化及生料質(zhì)量控制技術(shù).現(xiàn)在干法生產(chǎn)完全可以制備出質(zhì)量均勻的生料,新型的預分解窯已將生料粉的預熱和碳酸鹽分解都移到窯外在懸浮狀態(tài)下進行,熱效率高,減輕了回轉(zhuǎn)窯的負荷,不僅熱耗低使回轉(zhuǎn)窯的熱效率由濕法窯的30%左右提高到60%以上,又使窯的生產(chǎn)能力得以擴大,目前的標準窯型為3000t/d,最大的10000t/d.我國現(xiàn)在有700t/d,1000t/d,2000t/d,4000t/d的幾種規(guī)格,逐步向大型方向發(fā)展.預分解窯生料預燒得好,窯內(nèi)溫度較高,熟料冷卻速度快,可以燒高硅酸率,高飽和比以及高鋁氧率的熟料,熟料強度高,因此現(xiàn)在將懸浮預熱和預分解窯統(tǒng)稱為新型干法窯,或新型干法生產(chǎn)線,新型干法生產(chǎn)是今后的發(fā)展方向.新型干法窯規(guī)模大,投資相對較高,對技術(shù)水平和工業(yè)配套能力要求也比較高,如條件不具備則難以正常發(fā)展.

1.2全場平面布置及規(guī)模

1.2.1堯柏水泥廠(一廠)的平面布置

附:

圖1.1堯柏水泥廠(一廠)的平面布置

圖1.2堯柏水泥廠(一廠)的工藝流程簡圖

1.2.2堯柏水泥廠規(guī)模

堯柏水泥廠成立于1989年,當時有年產(chǎn)2萬噸的中空窯.其前身是罕井水泥廠,94-95年兼并了蒲城縣國辦水泥一廠、二廠.建了日產(chǎn)4萬噸的機立窯,2004年建成一條日產(chǎn)2500噸的干法水泥生產(chǎn)線.是陜西第一家能生產(chǎn)低堿水泥,第二家生產(chǎn)低溫水泥.目前年產(chǎn)水泥125噸,總資產(chǎn)3.8億,職工1000多人.2000年,堯柏集團通過了ISO9000產(chǎn)品質(zhì)量和質(zhì)量管理體系雙認證;2003年初,國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局給"堯柏"牌水泥頒發(fā)了"產(chǎn)品質(zhì)量免檢證書",2004年獲得國家水泥免檢稱號.

1.3全廠主機設(shè)備與存儲設(shè)備

表1.1全廠主機設(shè)備與存儲設(shè)備列表

生料磨

回轉(zhuǎn)窯

水泥磨

煤磨

冷卻機

儲存設(shè)備

一廠

MLS3626立磨o-sepa高效選粉機

Φ4×60m五級旋風預熱器(帶分解爐)

Φ4×13m2臺

MPF1713

LBT32216

堆料場,配料站,均化庫,熟料庫,水泥庫

二廠

Φ1.83×7mΦ1.2×4.5m串聯(lián)o-sepa250選粉機

Φ2.7×42m五級旋風預熱器

Φ2.2×7.5m"AAA"三倉磨

Φ1.7×2.5m球磨機

Φ2.8×28m

堆料場,配料站,均化庫,熟料庫,水泥庫

三廠

Φ2.2×6.5m

o-sepa500選粉機

Φ2.8/Φ2.5×40m四級旋風預熱器

Φ2.2×6.5mΦ1.83×7m串聯(lián)

Φ1.7×2.5m球磨機

Φ2.5/Φ3.0/Φ2.5

堆料場,配料站,均化庫,熟料庫,水泥庫

(1)PC-2018反擊錘式破碎機

轉(zhuǎn)子尺寸:Φ2020×1802mm轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速:300r/min

錘頭數(shù)量:36個電機電壓:10000v

進了粒度:≤1000mm電機功率:710kw

出料粒度:80%≤25mm生產(chǎn)能力:350～450t/h

(2)板式喂料機

型號:BZ180-9.8鏈板規(guī)格:1800×9800mm

鏈板速度:0.01～0.07m/s最大給料尺寸:1200mm

重量(不包括電機):6800kg電機功率:37kw

電機轉(zhuǎn)速:740r/min給料能力:65～650t/h,40～400m3/h

(3)MLS3626立式輥磨機

給料粒度:≤90mm生產(chǎn)能力:185t/h

調(diào)速型液力偶和器

型號:YOTG1000B額定功率:1400kw

額定輸入轉(zhuǎn)速:1000r/min轉(zhuǎn)差率:≤3%

調(diào)速范圍:(0.20-0.97)×輸入轉(zhuǎn)速

(4)LS型螺旋輸送機

型號規(guī)格:LS500×6輸送能力:25m3/h

驅(qū)動裝置:N/25-30轉(zhuǎn)速:40Y.P.M

(5)鏈斗輸送機

型號:SCD630減速機型號:YNF-880

輸送能力:12000kg/h設(shè)備總重:18000kg

電機功率:45kw

(6)O-Sepa選粉機

型號:N-2000總重:19183kg

風量:2000m3/min喂料量:400t/h

電機功率:132kw水泥生產(chǎn)能力:72～120t/h

(7)羅茨鼓風機

型號:WL41-40/0.50介質(zhì)名稱:空氣

流量:40m3/min介質(zhì)密度:1.2kg/m3

(8)水泥窯尾引風機

流量:145000m3/min壓力:10000Pa

功率:400KW工作溫度:250℃

工作轉(zhuǎn)速:148r/min

(9)調(diào)速型液力偶合器

型號:YOTO850B功率:750KW

轉(zhuǎn)速:1500r/min滑差:≤0.03

調(diào)速范圍:0.2～0.97n電

(10)陜西壓強設(shè)備廠調(diào)速機

型號:ZS125生產(chǎn)編號:48

速比:46輸入轉(zhuǎn)速:1000r/min

輪廓尺寸:211511551306

重量:2910kg

(11)離心通風機

型號:9-19-1100編號:201002

流量:9047-1538m3/h轉(zhuǎn)速:1450r/min

全壓:7364-7236Pa

2原材料和燃料的種類及要求

2.1原材料的種類

制造硅酸鹽水泥的主要原料是:石灰石原料(主要提供氧化鈣)和粘土質(zhì)原料(主要提供氧化硅和氧化鋁,還提供部分氧化鐵),我國粘土質(zhì)原料及煤炭灰分一般含氧化鋁較高,含氧化鐵不足,需用鐵質(zhì)校正原料,即采用石灰石原料,粘土質(zhì)原料和鐵質(zhì)校正原料進行配料.

2.2原材料及燃料的要求

2.2.1原材料的要求

表2.1原材料的要求

序號

控制

對象

項目

控制

指標

合格率

取樣點

檢測頻次

取樣方式

1

石灰石

CaO

≥48%

≥80%

配料站

1次/4h

瞬時

2

石灰石

CaO

MgO

全分析

≥48%

≤3%

≥80%

堆場

1次/7天

綜合

3

粘土

全分析

水分

≤15%

≥80%

堆場

1次/7天

綜合

4

鐵粉

全分析

水分

Fe2O3

≥10%

≥45%

≥80%

堆場

1次/7天

綜合

2.2.2燃料的要求

水泥工業(yè)所用的燃料為煙煤,其基本要求是:每千克煙煤的熱值在21000KJ以上,揮發(fā)分含量應為20～30%,灰分小于25%,細度在80um六孔篩上的篩余量應小于10%.

表2.2燃料的要求

序號

控制

對象

項目

控制

指標

合格率

取樣點

檢測頻次

取樣方式

1

原煤

工業(yè)

分析

Ar≤25%

Vr≤25%

QDW≥23027Kj/Kg

≥80%

堆場

1次/20h

綜合

2

入窯

煤粉

水分

細度

≤1%

≤10%

≥90%

≥80%

煤粉

倉口

1次/8h

1次/2h

綜合

3生料制備

3.1礦山的開采方式及設(shè)施

3.1.1開采方式

礦山的開采方式主要有露天開采和洞采兩種,露天開采又分為斜坡開采和凹陷開采.技術(shù)要求最低開采標高(不低于最低基準面,能保證礦山自由排水);合適的剝采比(剝?nèi)U石量與開采礦石重量之比,一般大于0.2～0.5);最低可采厚度;夾石剔除厚度;礦山開采最終邊坡角.

3.1.2礦山開采的工藝流程

礦山開采的工藝流程:采礦工作面的整平→布置爆孔→鉆孔→裝藥爆破→集礦→裝車

3.2原料的破碎,預均化和生料粉磨

從礦山開采的礦石用卡車運到水泥廠,由板式喂料機送入單段錘式破碎機,再用皮帶送到預均化堆場,采用橫堆豎取的方式取料,料經(jīng)皮帶送到石灰石倉.再加上從鐵粉倉和粘土倉及粉煤灰倉經(jīng)電子皮帶稱定量取料混合后送入生料磨(立磨).經(jīng)立磨粉磨后粗細料被選粉機分離,粗料返回立磨繼續(xù)粉磨,細料送入兩個錐型倉暫時儲存.

3.3生料儲存,均化和輸送

由立磨出來的細粉經(jīng)氣力輸送管道和皮帶提升機送到均化庫頂部,經(jīng)四嘴下料機進入均化庫.均化庫既有均化的作用也有儲存生料的作用.

3.4水泥廠生料工段工藝流程圖

石灰石→板式喂料機→單段錘式破碎機→皮帶→堆料機→取料機→皮帶→配料站→立磨→o-sepa選粉機→氣力輸送管道和皮帶提升機→生料均化庫

附:圖3.1生料工段工藝流程圖(堯柏水泥一廠)

圖3.2生料工段工藝流程圖(堯柏水泥三廠)

3.5生料工段主要設(shè)備,設(shè)備工作原理

(1)板式喂料機

型號:BZ180-9.8鏈板規(guī)格:1800×9800mm

鏈板速度:0.01～0.07m/s最大給料尺寸:1200mm

重量(不包括電機):6800kg電機功率:37kw

電機轉(zhuǎn)速:740r/min給料能力:65-650t/h40-400m3/h

板式喂料機能承受較大的料壓和沖擊,適應大塊礦石的喂料,該機給料均衡運轉(zhuǎn)可靠,但設(shè)備較重,價格高.板式喂料機分輕型,中型和重型三種.立窯水泥廠石灰石破碎的喂料機一般選用中型的占多.

(2)PC-2018反擊錘式破碎機

轉(zhuǎn)子尺寸:Φ2020×1802mm轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速:300r/min

錘頭數(shù)量:36個電機電壓:10000v

進了粒度:≤1000mm電機功率:710kw

出料粒度:80%≤25mm生產(chǎn)能力:350-450t/h

工作原理:物料進入錘破中受到高速回轉(zhuǎn)的錘頭沖擊而被破碎,物料從錘頭處獲得動能以高速沖向打擊板而被第二次破碎,粒徑合格的物料通過蓖條排出,較大粒徑在蓖條上再經(jīng)錘頭附加沖擊,研磨而被破碎,直至合格后通過蓖條排出.

(3)袋收塵——脈沖袋收塵器

是一種新型高效袋式收沉器,利用脈沖閥使壓縮空氣定時地對濾袋進行噴吹清灰,濾袋壽命長,收塵效率高.

工作原理:

含塵氣體由進風口進入箱體,氣體由濾袋外進入濾袋內(nèi),經(jīng)文氏管進入上箱體,從出風口排出,粉塵能截留在濾袋外表面.為了保持收塵器的阻力在一定的范圍內(nèi)(一般為1176～1470Pa)必須定期清灰.清灰時由脈沖控制儀按程序開啟控制閥使氣滄內(nèi)的壓縮空氣由噴嘴管的孔眼高速噴出,每個孔眼對準一個濾袋中心,通過文氏管的誘導在高速氣體周圍引入相當于噴嘴空氣5—7倍的二次空氣沖進濾袋,使濾袋急劇膨脹,引起沖擊震動.同時產(chǎn)生由袋內(nèi)向袋外的逆向氣流,是黏附在濾袋外表面的積灰被吹落.此時濾布空隙中的粉塵也被吹落,吹掃下來的積灰落入灰斗經(jīng)排灰系統(tǒng)排出.

(4)堆料機和取料機

堆料機是:車式懸臂膠帶堆料機.(一側(cè)兩軌)

取料機是:橋式刮板取料機.(兩側(cè)兩軌)

(5)立磨MLS3626

給料粒度:≤90mm生產(chǎn)能力:185t/h

工作原理:

物料由三道鎖風閥門下料溜子進入磨內(nèi),堆積在磨盤中間.由于磨盤的旋轉(zhuǎn)帶動磨輥轉(zhuǎn)動物料受離心力的作用想磨盤邊緣移動,并被齒入磨輥底部而粉磨.磨輥有液力系統(tǒng)增壓以滿足粉末需要.磨盤的轉(zhuǎn)速比較高,比相同直徑的球蘑機要快大約80%.物料不僅在輥下被壓碎,而且被推向外緣,越過擋料圈落入風環(huán),被高速氣流入分離器,在回轉(zhuǎn)風葉的作用下進行分選,粗粉重新返回磨盤再粉磨.合格的成品隨氣流帶出機外被收集作為產(chǎn)品,由于風環(huán)外氣流速度很高因此轉(zhuǎn)熱速率很快,小顆粒瞬時得到干燥,大顆粒表面被烘干,再折回重新粉碎過程中得到進一步干燥.

(6)O～SEPA選粉機

型號:N-2000總重:19183kg

風量:2000m3/min喂料量:400t/h

電機功率:132kw水泥生產(chǎn)能力:72～120t/h

工作原理:

待選物料由上部的兩個喂料管喂入選粉機,通過撒料盤緩沖板充分分散,落如選粉區(qū),選粉氣流大部分來自磨機,通過切向一次風進口.來自收塵設(shè)備的收塵風通過二次風進口進入,經(jīng)導向葉片水平進入選粉區(qū).在選粉機內(nèi)由垂直葉片和水平葉片組成籠式轉(zhuǎn)子,回轉(zhuǎn)時使內(nèi)外壓差在整個高度內(nèi)上下保持一定,從而使氣流穩(wěn)定均勻,為精確選粉創(chuàng)造了條件,物料自上而下為每個顆粒提供了多次重復分選的機會,而且每次分選都在精確的離心力和水平風力的平衡條件下進行.細粉從外向內(nèi)克服了邊壁效應的不利影響.

(7)電收塵

工作原理:

電收塵利用高壓靜電場的作用,使通過的含塵氣體中的塵粒荷電,在電場的作用下,使塵粒沉積于電極上,將塵粒從氣體中分離出來.電收塵器具有運行可靠,維護簡單,電耗低,除塵效率高等優(yōu)點,在合適條件下使用,其除塵效率可達99%以上.

(8)CP均化庫

工作原理:

該庫直徑較大,生料先送至頂生料分配器,再經(jīng)放射狀布置的空氣輸送斜槽入庫,庫頂還設(shè)有收塵器,倉滿指示器等裝置,在大庫的下部中心建有一圈錐型混合室,當輪流向大庫的環(huán)型庫底沖氣時生料呈流態(tài)化并經(jīng)混合室周圍的8—12個進料孔流入混合庫中,同時大庫內(nèi)的生料呈旋渦狀踏落,在生料下移的過程中產(chǎn)生重力混合,進入混合庫的生料則按扁型四分區(qū)進行激烈的空氣攪拌,即進行氣力均化.混合室的另一作用是靠室內(nèi)所存一定數(shù)量成分均勻的生料起緩沖作用,使進入混合室時略有成分波動的生料縮小其波動.

(9)氣力輸送斜槽

以高壓離心通風機為動力源,使密閉輸送斜槽中的粉狀物料保持流態(tài)化向斜槽的一端緩慢流動,這種斜槽的主體部分無主動部件,結(jié)構(gòu)簡單,輸送能力大,易改變輸送方向.

3.6保證生料質(zhì)量的幾個控制環(huán)節(jié)

3.6.1生料粉磨系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制

為實現(xiàn)最優(yōu)控制,使粉磨作業(yè)經(jīng)常處于良好狀態(tài),在烘干粉磨系統(tǒng)生產(chǎn)中,越來越廣泛的采用電子計算機和自動化儀表,實行生產(chǎn)過程的自動調(diào)節(jié)控制.生料粉磨系統(tǒng)是水泥廠生產(chǎn)中實行自動化最為成功,并且得到普遍應用的一個工序.自動控制主要有以下五個方面的主要內(nèi)容:①調(diào)節(jié)入磨原料配比,保證磨機產(chǎn)品達到規(guī)定的化學成分;②調(diào)節(jié)喂入磨物料總量,使粉磨過程經(jīng)常處于最佳的穩(wěn)定狀態(tài),提高粉磨效率;③調(diào)節(jié)磨機系統(tǒng)溫度,保證良好的烘干及粉磨作業(yè)條件,并使產(chǎn)品達到規(guī)定的水分;④調(diào)節(jié)磨機系統(tǒng)壓力,保證磨機系統(tǒng)的正常通風,滿足烘干及粉磨作業(yè)需要;⑤控制磨機系統(tǒng)的開車喂料程序,實行磨機系統(tǒng)生產(chǎn)全過程的自動控制.

3.6.2原料配料控制

采用電子稱-X熒光分析儀-電子計算機自動調(diào)節(jié)生料磨系統(tǒng)的喂料配比,是20世紀60年代取得的成果.40多年來,國外許多現(xiàn)代化水泥廠幾乎全部實現(xiàn)了原料配比的自動控制.這個自動控制系統(tǒng)的應用成功,主要在于對生料化學成分可以進行在線快速分析和建立了一套數(shù)學模型及控制算法.

控制系統(tǒng)的目標是調(diào)節(jié)入磨原料配比,保證規(guī)定的生料化學成分.控制系統(tǒng)分為兩段,首先對待用的各種物料進行取樣和分析,再由東西得到的化學成分計算出各種原料的要求配比.計算公式是線形的,很容易由計算機計算出.在某些情況下即使不可能取得最理想的配比,也可以求出近乎理想的配比.

計算機取得的各種原料的成放是取樣值的平均數(shù).原料成分的波動會導致生料成分的波動.近年來,很多工廠采用了自動取樣裝置及X熒光分析儀,-射線儀分析生料成分,將測定的結(jié)果輸入計算機,以便及時得到各種原料配比,并調(diào)整其流量.

樣品的抽取一般有兩種方式,即磨入口取樣和磨出口取樣.前一種取樣方式雖然可以縮短控制的滯后時間,但由于進入磨機前的物料均勻性差,故一般采用后一種取樣方式.

采用電子計算機進行配料計算和控制的指導思想及基本原則如下:

(1)對取樣器采集的樣品,一般是間隔測量分析,同時考慮到原料在喂料機上的輸送時間,在磨機內(nèi)的粉磨時間以及制樣,分析所需的時間,故計算一次配料的時間周期大約為30-60min.生料配料控制程序也是按此時間定期啟動.

(2)配料計算中所用的生料目標率值,一般是應用熟料的率值,以便考慮煤灰摻入的影響.

(3)采用修正控制加積分控制的方法.對原料成分數(shù)據(jù)之所以進行修正計算,是由于給定的原料成分是某一段時間的平均值,而實際上從礦山開采的原料資源在質(zhì)量上是有所波動的,雖經(jīng)過預均化,入磨原料的成分仍然時刻波動,故原料成分的實際值與給定值之間有偏離.對于產(chǎn)生偏差的主要原因進行理論分析,可有兩種考慮方法:一是假定偏差是由于原料中所含比例最大的那種氧化物的波動引起的,例如,石灰石中的CaO,砂巖中的SiO2,頁巖中的Al2O3和鐵粉中的Fe2O3等,即修正的要素是選用這些原料中含量最多的氧化物;另一種假設(shè)是認為生料成分的波動是由于幾種原料中配合比例最大的那種原料化學成分波動,或者是由化學成分波動最大的那種原料的化學成分波動而引起的.這樣,在四種原料配料中假定三種原料化學成分沒有變,或假定四種原料中的三種含量較小的氧化物的成分未變,就可以根據(jù)兩次取樣間的原料配比及出磨生料中四種氧化物的含量計算下一周期所需的原料新配比(當然計算中也要考慮煤灰的影響).

(4)對原料成分進行修正計算后實際上每一次生料值率的瞬間值與目標值仍會產(chǎn)生微小的偏差.為消除這些偏差,在每次新配比計算中都要考慮前幾個周期進入均化庫的生料率值,以便消除或減小累計偏差,使在均化庫中的這幾個周期的生料的平均成分值與設(shè)定的目標值趨于一致.

3.6.3磨機系統(tǒng)壓力控制

磨機系統(tǒng)壓力控制的目的,是為了檢測各部通風情況,及時調(diào)節(jié),滿足烘干及粉磨作業(yè)要求.磨機出,入口負壓差,表征磨內(nèi)通風的阻力大小,壓差增大表示磨內(nèi)可能負荷過大或隔倉板篦縫可能發(fā)生堵塞;其他任何兩點之間的壓差有較大變動,都表明兩點間阻力的變.一般在生產(chǎn)情況基本正常,壓差變動不大時,可適當調(diào)節(jié)排風機的風門;壓差變動過大時,則需及時檢查設(shè)備狀況,及時消除故障.

3.6.4磨機開車喂料程序控制

對磨機啟動時的喂料程序控制的目的,是為了避免磨機啟動時,由于外了喂料不當時發(fā)生磨滿堵塞.該程序控制可以保證對磨機的喂料量進行均勻地,按一定程序的逐步加大,實現(xiàn)最優(yōu)操作.控制辦法是在磨機啟動后,檢測出它的負荷值,用計算機按一定數(shù)學模型運算處理,向喂料調(diào)節(jié)器送出喂料量的目標值,使之逐步增大喂料量,直至磨機進入正常負荷狀態(tài)為止.

3.6.5輥式磨的自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)

輥式磨自動控制系統(tǒng)的設(shè)置基本與上述方法相同,由于磨機結(jié)構(gòu)與烘干兼粉磨的鋼球蘑機不同,故自動控制系統(tǒng)亦有區(qū)別,一般裝設(shè)五個自動調(diào)節(jié)回路.

3.6.6磨機系統(tǒng)溫度控制

磨機系統(tǒng)溫度控制的目的,是為了保持良好的烘干及粉磨作業(yè),保證成品水分達到規(guī)定要求.烘干粉磨系統(tǒng)的溫度控制,大多采用單回路自動調(diào)節(jié)系統(tǒng).對磨機成品水分的控制可有兩種方法:一是根據(jù)原料及成品水分,通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)排風機風門,改變?nèi)肽犸L量,控制烘干作業(yè);另一種是通過改變熱風入口管道上的冷風門,調(diào)節(jié)入磨熱風溫度,控制烘干作業(yè).兩種方法相比,后一種方法有利于保持磨機系統(tǒng)的生產(chǎn)穩(wěn)定.在帶有預烘干設(shè)備的烘干粉磨系統(tǒng)及利用選粉機等設(shè)備同時進行原料烘干時,亦需通過調(diào)節(jié)各種設(shè)備系統(tǒng)的排風機風門或冷風摻入量的辦法,調(diào)節(jié)熱風進入量或改變熱風溫度,以控制這些設(shè)備的出口氣溫,達到控制烘干過程的目的.

4熟料的煅燒

4.1生料的預熱和預分解系統(tǒng)

堯柏水泥一廠的預熱與分解系統(tǒng)為五級旋風預熱器和分解爐,從窯頭來的三次風入分解爐,分解爐上有兩個噴煤管來完成煤粉的供給.相關(guān)參數(shù)如下

分解爐的尺寸為:Φ5.1×30m

五級預熱器的尺寸分別為:

C12—Φ4600mm;C21—Φ6500mm;C31—Φ6800mm;C41—Φ6800mm;C51—Φ6800mm.

堯柏水泥三廠的預分解系統(tǒng)為四級旋風帶分解爐.物料從預熱器的頂端加入,從一級旋風筒依次向下再經(jīng)過分解爐最后入回轉(zhuǎn)窯;從窯頭來的高溫氣體先入分解爐,然后依次向上最后進入增濕塔,一句話概括就是料往下走,氣往上流.

預分解系統(tǒng)不但合理利用了來自于窯頭的廢氣,節(jié)約了能源,而且使物料預先進行了預熱和分解,從而為物料的煅燒提供了前提,提高了熟料的質(zhì)量和生產(chǎn)效率.

4.2煅燒設(shè)備

在預分解窯系統(tǒng)中,回轉(zhuǎn)窯具有燃燒燃料功能,熱交換功能,化學反應功能,物料輸送功能,降解利用廢氣物五大功能.回轉(zhuǎn)窯中分為干燥帶,預熱帶,分解帶,固相反應帶,燒成帶和冷卻帶,在堯柏水泥廠主要是采用ф4.0×60m的回轉(zhuǎn)窯,其放置的傾斜度為4%,傳動裝置采用的是直流電機單傳動,窯體轉(zhuǎn)速為0.41～0.42r/min.

在回轉(zhuǎn)窯的斜度和轉(zhuǎn)速不變的情況下,物料在窯內(nèi)各帶的化學變化和物理狀態(tài)不同,使得物料以不同的速度通過窯的各帶.在燒成帶硅酸二鈣吸收氧化鈣形成硅酸三鈣微吸熱,只是在熟料形成過程中生成液相時需極少量的熔融凈熱,在分解窯內(nèi),碳酸鈣分解需要吸收大量的熱量.

4.3熟料冷卻

水泥熟料出窯溫度大約為1100～1300攝氏度,充分回收熟料帶走的熱量以預熱二次要氣,對提高燃燒速度和燃料溫度以及窯和冷卻機的熱效率,都有主要意義,冷卻熟料對于改善熟料的質(zhì)量和易磨性有良好的效果,冷卻良好的熟料可保證設(shè)備的安全運轉(zhuǎn).

熟料冷卻主要有三種類型:一是:筒式(包括單筒和多筒);二是:篦式(包括震動,回轉(zhuǎn)推動篦式);三是:其他形式(包括立式及"g"式)

堯柏水泥廠,一廠使用的是篦冷機,通過風機進行冷卻.三廠使用的是單筒冷卻機,單筒冷卻機與窯相似,不同的是筒內(nèi)裝有揚料板用以加速熟料冷卻.

4.4燒成工段工藝流程

附:圖4.1燒成工段工藝流程(堯柏水泥一廠)

圖4.2燒成工段工藝流程(堯柏水泥三廠)

4.5燒成工段主要設(shè)備及其工作原理

(1)旋風預熱器

旋風預熱器由上下排列的五級旋風筒組成,為了提高收塵效率最上一級旋風筒通常為雙級旋風筒之間由氣體管通連接;每個旋風筒和相連的管道形成預熱器的一個級.通常預熱器由上向下順序編號為Ⅰ至Ⅳ(或Ⅴ,Ⅵ)旋風筒的卸料口用生料管道與下一級的氣體管道連接.生料首先喂入I級旋風筒的入口的上升管道內(nèi),熟料在管道內(nèi)進行充分熱交換,然后由I級旋風筒把氣體和生料顆粒分離,收下的生料經(jīng)卸料管進入Ⅱ級旋風筒的上升管道內(nèi)進行第二次熱交換,再經(jīng)Ⅱ級旋風筒分離,如此,依次經(jīng)Ⅴ級旋風預熱器進入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進行煅燒,而預熱器排出的廢氣經(jīng)增濕塔,電收塵器由排風機進入大氣.窯尾排出的1100℃煙氣經(jīng)預熱器熱交換后溫度降至330℃左右,50℃左右的生料經(jīng)多級預熱器預熱到750～820℃進入回轉(zhuǎn)窯,熟料熱耗均為750/kg熟料左右.

(2)預熱預分解系統(tǒng):(原理)懸浮預熱技術(shù)是指低溫粉體物料均勻分散在高溫氣流之中,在懸浮狀態(tài)下進行熱交換,使物料得到迅速加熱升溫的技術(shù).其優(yōu)越性在于使物料懸浮在熱氣流中,與氣流的接觸面積大幅度增加,傳熱速度極快,效率極高.同時,生料粉與燃料在懸浮下均勻混合,燃料燃燒熱及時傳給物料,使之迅速分解.而預分解(或窯外分解)技術(shù)是指將已經(jīng)過懸浮預熱后的水泥生料,在達到分解溫度前,進入到分解爐內(nèi)與進入到爐內(nèi)的燃料混合,在懸浮狀態(tài)下迅速吸收燃料燃燒熱,使生料中的碳酸鈣迅速分解成氧化鈣的技術(shù).

這樣不僅減少了窯內(nèi)燃燒帶的熱負荷,并且入窯生料的碳酸鈣分解率達到了95%左右,從而大幅度提高了窯系統(tǒng)的生產(chǎn)效率.

(3)懸浮預熱預分解窯:其的特點是在長度較短的回轉(zhuǎn)窯后裝設(shè)了懸浮預熱器和分解爐,使原來在窯內(nèi)以堆積狀態(tài)進行的物料預熱及碳酸鈣分解過程,移到懸浮預熱器和分解爐內(nèi)以懸浮狀態(tài)下進行,不僅可以減輕窯內(nèi)煅燒帶的熱負荷,有利于縮小窯的規(guī)格及生產(chǎn)大型化,并且可以節(jié)約單位建設(shè)投資,延長襯料壽命,減少大氣污染.

(4)五級旋風預熱器:主要是旋風筒和各級旋風筒之間的聯(lián)接管道,(亦稱換熱管道)旋風筒的主要任務在于氣固分離,聯(lián)結(jié)管道主要起的是換熱作用.

旋風筒:采用大直徑四圓心漸擴蝸殼結(jié)構(gòu),旋風筒阻力低,下部偏錐結(jié)構(gòu),下料管粗(C1φ710mm),能有效防堵;合理的旋風筒整體高度;有效防止物料因二次飛揚而導致的分離效率下降.

內(nèi)筒:內(nèi)筒插入深度低,內(nèi)徑大,C1--C2級筒設(shè)置整流器,阻力明顯下降,C3--C5級筒采用掛片,方便安裝和更換,內(nèi)筒材質(zhì)為耐熱鋼,使用壽命較長.

NC型2500t/d旋風筒規(guī)格:C1:C2—Ф4600mm,出口氣壓約-6100Pa左右,筒內(nèi)溫度約330攝氏度左右.C2:C1—Ф6500mm,筒內(nèi)氣壓約-4400Pa左右溫度約510℃左右.C3:C1—Ф6800mm,筒內(nèi)氣壓約-3600Pa左右,筒內(nèi)溫度約660℃左右.C4:C1—Ф6800mm,筒內(nèi)氣壓約-2500Pa左右,筒內(nèi)溫度約800℃左右.C5:C1—Ф6800mm,筒內(nèi)氣壓約-2000Pa左右,筒內(nèi)溫度約780℃左右.

導流板:導流板的作用是防止進氣口氣流與筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)氣流碰撞,降低進口湍流阻力.本系統(tǒng)投料175t/h時,系統(tǒng)阻力僅4200Pa.

翻板閥:下料管翻板閥位于上一級旋風筒下料管與下一級旋風筒上升管道之間,要求保持下料流暢的同時,封閉物料不能填充下料管.南京院設(shè)計的下料管桿輕錘小,材質(zhì)為耐熱鋼,實用小巧.

撒料箱:它會影響氣固換熱的效率,本系統(tǒng)采用的擴散式撒料箱為凸弧多孔分布板結(jié)構(gòu),這種撒料箱強化了物料在氣流中的分散性,提高了氣固換熱的效率,降低了物料短路的可能.

(5)分解爐:采用在線旋噴結(jié)合式管道分解爐.以噴騰分解爐為基礎(chǔ),"渦旋"結(jié)合.分解爐直接與窯尾煙室相接,避免了結(jié)皮和堵塞,三次風單側(cè)切向進入,布局簡單.分解爐出口在本體頂部縮徑,氣流獲得二次加速,有效地加強了后期的混合,煤粉經(jīng)過噴嘴從三次風端口切向向下傾斜,盡管爐用煤管為單通道,但也能確保預燃充分.生料經(jīng)C4級筒收集由爐側(cè)加入,受三次風的擾動,改善了其分布狀態(tài),減少了塌料的危險.操作中由于受配料的影響,生料易燒性差,將爐出口溫度控制在910℃左右,C5級筒下料管890℃,從而保持一切正常.

4.6生料在各個反應帶的物理和化學變化

生料在煅燒過程中,經(jīng)歷干燥,預熱,分解,燒成,冷卻階段,發(fā)生了一系列物理化學變化;100～200℃左右,生料被加熱,水分被蒸發(fā)而干燥;300～500℃左右,生料被預熱;500～800℃左右,粘土質(zhì)礦物中的高嶺石脫水分解為無定形的SiO2,Al2O3等,有機物燃盡;800～1300℃左右,碳酸鈣分解為CaO,并開始與粘土分解出的SiO2,Al2O3,Fe2O3發(fā)生固相反應.隨著溫度的繼續(xù)升高,固相反應加速進行,并逐步形成硅酸二鈣2CaO·SiO2,鋁酸三鈣及鐵鋁酸四鈣.當溫度達到1300℃時固相反應完成,物種僅剩一部分CaO未與其它氧化物化合.當溫度從1300℃升到1450℃再降到1300℃,即燒成階段.這時3CaOAl2O3及4CaOAl2O3Fe2O3燒制部分熔融狀態(tài),液相出現(xiàn),將所剩CaO和2CaOSiO2溶解,2CaOSiO2在液相中吸收CaO形成硅酸鹽水泥的最重要礦物硅酸三鈣3CaSiO2.這一過程是煅燒水泥的關(guān)鍵,必須達到足夠的溫度并停留適當長的時間,使充分形成3CaOSiO2.

4.6.1理論熱耗

A.每公斤熟料所需原料:碳酸鈣約1.22Kg,粘土約0.20Kg,SiO2,0.10Kg,Fe2O3,0.03Kg,合計:約1.55Kg.

B.每公斤熟料所需的熱量(KCa):

(1)將粘土從20℃加熱到430℃過程中

碳酸鈣:1.22×0.248×430=130.1KCa,粘土:0.20×0.248×430=21.3KCa,

二氧化硅:0.10×0.239×430=10.3KCa,Fe2O3:0.30×0.190×430=2.5KCa.

(2)粘土脫水0.20×223=44.6KCa.

(3)從450℃加熱至900℃過程中

碳酸鈣:1.22(0.266×900-0.248×430)=156KCa;粘土:0.17(0.258×900-0.238×430)KCa;二氧化硅:0.10(0.263×900-0.19×430)KCa;

Fe2O3:0.03(0.218×900-0.19×430)-3.3KCa;

總計:193.5KCa

(4)CaCO3加熱分解成氧化鈣和二氧化碳:1.22×396=483KCa.

(5)將物料從900℃加熱到1400℃

氧化鈣:77.5KCa;粘土:24.8KCa;二氧化硅:14.1KCa;氧化鐵:4.1KCa.合計:120.5KCa.

(6)按熟料和硅酸三鈣比熱的差值來酸洗熱量:

1×1450(0.265-0.247)=26.1KCa

總計:1032KCa/Kg熟料

C.可回收的熱量(KCa/Kg)

(1)熟料在1400℃形成的放熱效應103.0KCa;

(2)熟料從1400℃冷卻至20℃1380X0.261=360.2KCa;

(3)放出的二氧化碳從900℃冷卻至20℃0.537X880X0.257=124.2KCa;

(4)水蒸氣冷卻熱(450℃～100℃)0.03(3.50X0.375)=4.0KCa;

(5)水蒸氣冷凝0.03X539=16KCa,水從100℃冷卻至20℃0.03X80=2.4KCa.

總計:609.8KCa約為610KCa.

所以熟料形成熱為:1032-610=422KCa/Kg熟料.

4.6.2回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)個反應帶內(nèi)物料的物理化學反應進程

窯系統(tǒng)的在不同溫度場的各個反應帶內(nèi)生料的物理,化學反應過程如下.但是由于溫度及反應速率的不同,其中許多反應帶在邊緣地區(qū)有相當一部分是交叉的.

1,干燥帶

承擔生料中水分的蒸發(fā)任務.反應溫度100℃,實際上物料的溫度在大約20～50℃進入窯系統(tǒng),超過露點溫度后,大約在75～150℃水分蒸發(fā),反應吸熱約2675KJ/Kg,反應式:H2O→H2O↑.

2,預熱帶

承擔粘土質(zhì)等原料中化學水的分解脫水任務.反應溫度450℃,反應熱很小.反應式:

Al2O32SiO2H2O→Al2O3+2SiO2+H2O↑.

3,碳酸鹽分解帶

主要承擔碳酸鎂及碳酸鈣的分解任務.耗熱量:碳酸鎂為815KJ/KgMgCO3.碳酸鈣為:1656KJ/KgCaCO3.由于生料中碳酸鈣的含量多,故本帶熱量是很大的.同時,在分解帶中還伴有CA,CF,C2F,C5A3等過渡礦物形成(一般在濕法及傳統(tǒng)干法窯內(nèi)形成較多,而在懸浮預熱和預分解系統(tǒng)內(nèi)形成較少).反應溫度及反應式:

MgCO3→MgO+CO2↑(600～700℃)

CaCO3→CaO+CO2↑(650～900℃)

CaO+Al2O3→CaOAl2O3(800℃)

CaO+Fe2O3→CaOFe2O3(800℃)

CaO+CaOFe2O3→2CaOFe2O3(800℃)

3(CaOFe2O3)+2CaO→5CaO3Al2O3(900～950℃)

4,放熱反應帶(或稱過渡帶)

主要承擔固相反應任務,為放熱反應.放熱量:C2S形成放熱602KJ/KgC2S,C4AF形成放熱38KJ/KgC4AF,C3A形成放熱109KJ/KgC3A(20℃時值).本帶上部為熾熱火焰,下部物料反應放熱,故物料升溫很快.反應溫度及反應式如下:

2CaO+SiO2→2CaOSiO2(1000℃)

3(2CaOFe2O3)+5CaO3Al2O3+CaO→3(4CaOAl2O3Fe2O3)(1200～1300℃)

5CaO3Al2O3+4CaO→3(3CaOAl2O3)(1200～1300℃)

5,燒成帶

主要承擔燃料中的主要礦物C3S的形成,fCaO的吸收,完成燃料的最后燒成任務.在本帶中的有1280℃開始出現(xiàn)液相,直到1450℃C3S大量形成,fCaO最后基本吸收,完成燃料的最后燒結(jié)過程,離開火焰高溫區(qū)逐漸降溫到1300℃左右進入冷卻帶.在該帶1350℃～1450℃時液相量可達20%～30%,Al2O3,Fe2O3及其他組分進入液相.C3S形成為放熱反應,放熱量為447KJ/KgC3S.反應溫度及反應式如下:

2CaOSiO2+CaO→3CaOSiO2(1280～1450℃)

6,冷卻帶

主要任務有三項,一是使熟料中的C3A,C4AF極少量C5A3重新結(jié)晶;二是使部分液相形成玻璃體;三是回收熟料中的熱焓加熱燃燒用空氣.本帶反應溫度為1350℃～1200℃以下.由于新型篦冷機的出現(xiàn),在預分解窯系統(tǒng)中,孰料的主要冷卻任務已移到冷卻機內(nèi)進行.

4.7熟料的主要質(zhì)量指標

表4.1熟料的主要質(zhì)量指標

項目

控制指標

合格率

檢測次數(shù)

升重

1375±75

≥85%

1次/小時

f-CaO

<1.5%

≥85%

1次/2小時

化學成分

三率值

≥80%

1次/8小時

物理性能

三率值

≥85%

1次/24小時

5水泥的制成

5.1熟料破碎

立窯熟料一般都有疏松多孔性脆的特點.出窯時經(jīng)過卸料機械的擠壓破碎粒度較均齊.最大料快不大于100～150mm,為滿足輸送,均和粉磨工序?qū)κ炝狭６鹊囊?在熟料進庫前一般需要將其細度碎至30mm以下,常選用生產(chǎn)能力大于立窯臺時產(chǎn)量的顎式,立軸錘式或沖擊式破碎機進行破碎,其中以采用細碎顎式破碎機效果較好.它可以連續(xù)可靠地將熟料破碎至20mm以下,揚塵少,而且檢修維修工作量不大.

5.2水泥粉磨

5.2.1水泥粉磨的功能和意義.

水泥粉磨是水泥制造的最后工序,也是耗電最多的工序.其主要功能在于將水泥熟料(及膠凝劑,性能調(diào)節(jié)材料等)粉磨至適宜的粒度(以細度,比表面積等表示),形成一定的顆粒級配,增大其水化面積,加速水化速度,滿足水泥漿體凝結(jié),硬化要求.

5.2.2影響粉磨作業(yè)動力消耗和生產(chǎn)能力的因素:

(1)物料的性質(zhì).

(2)被粉磨物料的粒度與產(chǎn)品的細度.

(3)粉磨作業(yè)系統(tǒng)與設(shè)備性能.

5.2.3水泥磨系統(tǒng)的開路與閉路系統(tǒng).

開路系統(tǒng):在粉磨過程中當物料一次通過磨機后即為產(chǎn)品時稱為開路系統(tǒng).閉路系統(tǒng):當物料出磨后經(jīng)過分級設(shè)備分出產(chǎn)品返回磨機內(nèi)再磨稱為閉路系統(tǒng).由于閉路粉磨有利于水泥質(zhì)量,且技術(shù)經(jīng)濟效果較好,因此閉路粉磨的鋼球式磨機水泥粉磨系統(tǒng)中應用比較廣泛.

5.3水泥包裝

水泥出廠有袋裝和散裝兩種發(fā)運方式.進料必須先經(jīng)過回轉(zhuǎn)篩將混入泥中的鐵件雜物篩除,防止堵塞,保證包裝機的正常運轉(zhuǎn).包裝機和回轉(zhuǎn)篩之間設(shè)置包裝小倉以穩(wěn)定物料流量,不作貯存用.包裝好的袋水泥一般直接落入設(shè)于包裝機下的平型膠帶輸送機送至成品庫.

5.4制成工段工藝流程

附:圖5.1制成工段工藝流程圖(堯柏水泥一廠)

圖5.2制成工段工藝流程圖(堯柏水泥三廠)

5.5制成工段主要設(shè)備其工作原理

5.5.1球磨機

工作原理:磨機內(nèi)裝有鋼球鋼段,當筒體旋轉(zhuǎn)時,由于摩擦力,推力和離心力的作用,磨介隨筒體往上運動,運動一段距離然后下落.磨介運動的狀態(tài)視磨機的直徑,轉(zhuǎn)速,襯板形狀,磨介充填率等因素,可以呈瀉落式或拋落式下落,或呈離心狀態(tài)隨筒體一起回轉(zhuǎn).

5.5.2袋式收塵器

包裝車間的塵源主要是包裝機在生產(chǎn)中更換紙袋時由包嘴子噴出水泥揚起的灰塵,以及水泥袋運送過程中落包式或破包時的飛塵.包裝收塵通常設(shè)置一臺袋式收塵器進行多點塵.

袋式收塵器的工作原理:

把頂部封閉的圓筒形濾袋3朝上并排懸吊在過濾室2內(nèi),含塵氣體從下面送進濾袋內(nèi).氣體穿過濾袋經(jīng)排風口排出.塵粒被濾袋截留,積集在濾袋內(nèi)壁上形成塵粒層.為了使濾袋保持通暢,在適當?shù)拈g隔時間內(nèi)進行清理一次.通過清灰機構(gòu)1使積聚在濾袋內(nèi)表面上的塵粒振落到灰倉4后排出.過濾和清灰依次交替進行.

5.5.3O-sepA高效選粉機

型號:N-200

電機:P=132KW

風量:2000m3/min

喂料:400t/h

水泥生產(chǎn)能力:72-120t/h

工作原理:空氣從兩個入口沿水平切線方向進入由轉(zhuǎn)子和定子所組成的分級室,選粉機喂料從頂部兩個方面進入定子內(nèi)部,被水平進入的氣流強烈沖散并進入回旋氣流中,以保證在較高的固氣比濃度下使物料分散.分級氣流來自磨尾和提升機的含塵氣體,沿切線進入一個可調(diào)的均勻渦流場,物料的分離是通過回旋氣流的離心作用完成的,并隨氣流調(diào)節(jié)風葉的作用再次分離.粗粉在向集料斗落下的過程中,被進入選粉機流動的三次風"清洗",使粗粉中夾帶的細粉再次分離出來.細粉通過管道從頂部隨氣流逸出經(jīng)旋風筒收集下來作為成品,粗粉從底部排出,并重新入磨.產(chǎn)品細度可通過調(diào)節(jié)氣流的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子速度進行調(diào)節(jié).

5.6出廠水泥的主要質(zhì)量指標

1、不溶物:PI中不溶物不得超過0.75%,PII中不得超過1.5%.

2、氧化鎂:水泥中氧化鎂的含量不得超過5.0%,如果水泥經(jīng)壓蒸安定性試驗合格,則水泥中氧化鎂含量允許放寬到6.0%.

3、三氧化硫:水泥中三氧化硫的含量不得超過3.5%.

4、燒失量:PI的燒失量不得大于3.0%,PII不得大于3.5%,PO不得大于5.0%.

5、細度:硅酸鹽水泥比表面積大于300mHkg,葡萄水泥80nm方孔篩篩條不得超過10.0%.

6、凝結(jié)時間:硅酸鹽水泥初凝不得早于45min,終凝不得遲于6h,普通水泥初凝不得早于45min,終凝不得遲于10h.

7、安定性:用沸煮法校驗必須合格.

8、堿:水泥中堿的含量按Na2O+0.658K2O計算值來表示.若使用活性集料(滑料),用戶要求提供低堿水泥時,水泥中堿含量不大于0.60%,或由供需雙方商定.

9、標號及強度:硅酸鹽水泥分425R,525,525R,625,625R,725R六個標號,普通水泥分325,425,425R,525,525R,625,625R七個標號,R表示早強化.

10、檢測及取樣:

序號

控制

對象

項目

控制指標

合格率

取樣點

檢測

頻次

取樣

方式

1

出磨

水泥

SO3

比表

面積

MgO

Loss

物理

性能

2.4±0.3%

340±10m2/Kg

≤5.0%

≤5.0%

無

≥85%

磨尾

1次/2h

1次/4h

瞬時

100%

1次/24h

綜合

2

包裝

袋重

標志

單包凈含量≥49Kg

20袋總重≥1000Kg

100%

成品庫

1次/編號

隨機

清晰,齊全

3

袋裝出廠水泥

細度

SO3

MgO

Loss

袋重

≤3.0%

≤3.5%

≤5.0%

P.O≤5.0%

100%

袋裝庫

1次/編號

隨機

單包凈含量≥49Kg

20袋總重≥1000Kg

4

散裝出廠水泥

細度

SO3

MgO

Loss

≤3.0%

≤3.5%

≤5.0%

P.O≤5.0%

100%

散裝庫下料口

1次/編號

隨機

表5.132.5低熱礦渣硅酸鹽水泥技術(shù)指標

指標名稱

GB13693-92

燒失量

≤3.0%

MgO

≤5.0%

要求低堿時

≤1.0%

SO3

≤3.5%

比表面積

≥250m2/kg

凝結(jié)時間

初凝

不得早于60min

終凝

不得遲于12h

安定性(沸煮法)

合格

抗壓強度(抗折強度)MPa

3d

/

7d

≥12.0(3.0)

28d

≥32.5(5.5)

水化熱kJ/kg

3d

197

7d

230

表5.232.5R普通硅酸鹽水泥技術(shù)指標

指標名稱

GB175-1999

MgO

≤5%

SO3

≤3.5%

燒失量

≤5%

堿含量

/

細度

≤10.0%

凝結(jié)時間

初凝

不得早于45min

終凝

不得遲于10h

安定性(沸煮法)

合格

抗壓強度(抗折強度)MPa

3d

16(3.5)

28d

32.5(5.5)

表5.342.5低熱硅酸鹽水泥技術(shù)指標

指標名稱

GB13693-92

燒失量

≤3.0%

MgO

≤5.0%

要求低堿時

≤0.6%

SO3

≤3.5%

比表面積

≥250m2/kg

凝結(jié)時間

初凝

不得早于60min

終凝

不得遲于12h

安定性(沸煮法)

合格

抗壓強度(抗折強度)MPa

3d

/

7d

≥13.0(3.5)

28d

≥42.5(6.5)

水化熱kj/kg

3d

230

7d

260

表5.442.5中熱硅酸鹽水泥技術(shù)指標

指標名稱

GB13693-92

燒失量

≤3.0%

MgO

≤5.0%

要求低堿時

≤0.6%

SO3

≤3.5%

比表面積

≥250m2/kg

凝結(jié)時間

初凝

不得早于60min

終凝

不得遲于12h

安定性(沸煮法)

合格

抗壓強度(抗折強度)MPa

3d

≥12.0(3.0)

7d

≥22.0(4.5)

28d

≥42.5(6.5)

水化熱kj/kg

3d

251

7d

293

表5.542.5R普通硅酸鹽水泥技術(shù)指標

指標名稱

GB175-1999

MgO

≤5%

SO3

≤3.5%

燒失量

≤5%

堿含量

/

細度

≤10.0%

凝結(jié)時間

初凝

不得早于45min

終凝

不得遲于10h

安定性(沸煮法)

合格

抗壓強度(抗折強度)MPa

3d

21(4.0)

28d

42.5(6.5)

6水泥性能檢測

6.1水泥制成工程檢測項目

(1)凝結(jié)時間

在水化的誘導期,會泥漿的可塑性基本不變,然后逐漸失去流動能力,開始凝結(jié),到達"初凝";接著進入凝結(jié)階段,繼續(xù)變硬,帶完全失去可塑性,有一定結(jié)構(gòu)強度,即為"終凝",初凝時間大于四十五分鐘;終凝時間小于等于十個小時.

所用儀器為:凝結(jié)時間測定儀(維卡儀).

(2)強度

水泥強度是評比水泥質(zhì)量的重要指標,我國的國家標準規(guī)定:將水泥與標準砂以1:2.5的比例配成砂漿,按嚴格規(guī)定程序進行測試.水泥的強度一般是指水泥試件單位面積上所能承受的外力,它是水泥的最重要性.水泥是當代混凝土的主要膠結(jié)材料,水泥強度是水泥膠結(jié)能力的體現(xiàn),是混凝土的強度的根本來源,因此水泥強度的測定和應用具有極為重要的實際意義.

強度標準檢驗方法,都包含有以下內(nèi)容:

a.標準砂顆粒度0.25mm--0.65mm其中:<0.25mm的0.65mm的<3%;SiO含量≥96%;燒適量≤0.4%;含泥量≤0.2%.

b.水泥膠砂組成:GB177-77標準膠砂的平均流動度約為135mm,在規(guī)定的固定水灰比下絕大部分水泥在130---140mm范圍內(nèi).

c.試體尺寸和形狀:HGB177-77開始,我國通用40×40×160mm小梁試件,試驗時先折斷,然后將二截分別受壓來測扛折抗壓強度.抗折跨度為10±0.1mm,支持和加荷圓柱直徑為10±0.1mm.抗壓的受壓面積為40×62.5mm,長度由抗壓夾具來控制,試件高度比50%

濕氣養(yǎng)護箱:溫度:±3℃相對溫度:>90%

羊湖水:溫度:±2℃水質(zhì)一般用飲用自來水

(3)安定性—試餅法

步驟:a.一個樣品需準備兩塊約100×100的玻璃板,每個試樣成行兩塊試餅.

b.在玻璃板上稍稍涂一層油.

c.稱取500克水泥以標準稠度用水量加水拌制成標準稠度凈漿.

d.將制好的凈漿取出一部分分成兩等份,使之稱球形,放在預先準備好的玻璃板上,并輕輕振動玻璃板,并用濕布擦過的小刀由邊沿向中間抹動,做成直徑70—80毫米,中心厚度約為10毫米,表面光滑的試樣,編號后將試餅放入濕氣養(yǎng)護箱,養(yǎng)護24±2h.士兵的形狀應呈球體的切片狀而不應為畸形.

e.養(yǎng)護一天后,取出試餅,脫去玻璃板,檢查試餅是否完整,在試餅無缺陷的情況下將試餅放入已調(diào)好水位的沸煮箱中,然后在30±5min內(nèi)加熱直恒沸3h±5min.沸煮結(jié)束后,放掉箱中熱水,打開箱蓋,待箱體冷直室溫取出試餅.

d.①目測未發(fā)現(xiàn)裂縫,用直尺檢查也沒發(fā)現(xiàn)彎曲的試餅為安定性合格,反之為不合格.②當兩塊試餅判別結(jié)果有矛盾時則判斷該水泥安定性不合格.

(4)游離CaO

步驟:a.稱0.5克水泥式樣放入錐形瓶(150ml).

b.加入15無水干油酒精.

c.放在帶有石棉網(wǎng)的鐵架臺上.

d.加熱煮沸保持微沸狀態(tài)15分鐘,取出冷卻立即用苯甲酸無水乙醇溶液滴直紅色消失.

e.在加熱直微沸狀態(tài)10分鐘,取下滴定直紅色消失,如此反復滴定直紅色不再出現(xiàn).

(5)水泥細度

細度也成為分散度,是指物料顆粒粗細的程度.水泥細度通常有三種表示方法:篩余,比表面積,顆粒級配.堯柏水泥廠采用比表面積法.

(6)水泥水化熱

水泥水化時發(fā)生溫度變化的主要來源是由于幾種無水化合物組分的熔解熱和幾種水化物在溶解中的沉淀熱,這些熱值的代數(shù)和就是水泥在任何時期下的水化熱.

6.2檢測儀器

(1)一廠所用的檢測儀器主要有:

a)凈漿攪拌機SJ--160型

b)標準恒溫養(yǎng)護箱GB/T17671--1999型號溫度20±1℃

c)沸煮箱

d)水泥細度負壓篩析儀FSY—150D型

e)紅外線干燥器

f)自動比表面積測定儀正的SIB--J

g)JJ--5水泥膠砂攪拌機

h)水泥水化熱測定儀SHR--650Ⅱ型

i)水泥自動抗折試驗機KIJ5000--Ⅰ型

j)水泥自動抗壓試驗機HY—200型

k)熒光分析儀

(2)三廠所用的檢測儀器主要有:

(1)DBT-127型勃氏透氣比表面積儀,無錫建筑儀器廠

(2)HBY-40B型水泥恒溫恒濕標準養(yǎng)護箱

(3)SJ-160水泥凈攪拌機

(4)KZJ5000-1型水泥電動抗折實驗機,最大負荷:5000N,示指相對誤差<1%,山東榮城市石島儀器廠

6.3水泥性能檢測原理

測試原理:直接測定法是在熱量計周圍溫度不變條件下,直接測量熱量計內(nèi)水泥膠砂的溫度變化,計算熱量計內(nèi)積量和三是熱量的總和,從而得出水泥水化七天內(nèi)的水化熱.

實驗步驟:1.試驗前準備工作;2.熱量計散熱常數(shù)的測定,熱量計熱定量的計算和散熱常數(shù)的計算;3.水泥水化熱的測定.

西安建筑科技大學

圖5.1水泥制成系統(tǒng)