談新型干法水泥的生產(chǎn)工藝

王愛晶

引言：隨著我國“綠色低碳、節(jié)能減排”的呼聲越來越高。一些傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)工藝方法已經(jīng)不符合新時期生產(chǎn)發(fā)展的需要，因此，對于生產(chǎn)工藝的更新已經(jīng)刻不容緩，本文結(jié)合作者的工作實踐經(jīng)驗，探討了新型干法水泥生產(chǎn)的工藝。

懸浮預(yù)熱器和預(yù)分解窯工藝是當代水泥工業(yè)用于生產(chǎn)水泥的最新技術(shù)，通常稱為新型干法水泥技術(shù)。新型干法水泥生產(chǎn)，就是以懸浮預(yù)熱和預(yù)分解技術(shù)為核心，把現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)最新成就，符合高生產(chǎn)率要求的生產(chǎn)技術(shù)，以下是對新型干法水泥生產(chǎn)的特點、生產(chǎn)工藝流程、生產(chǎn)工序進行的介紹。

一、新型干法水泥生產(chǎn)的特點

1.1 優(yōu)良的品質(zhì)

生料設(shè)備全過程廣泛采用現(xiàn)代均化技術(shù)，礦山開采、原料預(yù)均化、原料配料及粉磨、生料空氣攪拌均化四個關(guān)鍵環(huán)節(jié)互相銜接，緊密配合，形成生料制備全過程的均化控制保證體系即“均化鏈”，從而滿足了懸浮預(yù)熱、預(yù)分解窯新技術(shù)對生料質(zhì)量提出的嚴格要求，產(chǎn)品質(zhì)量可以與濕法媲美，使干法生產(chǎn)的熟料質(zhì)量得到了保證，熟料28天抗壓強度≥60-63 MPa。

1.2 低消耗

采用高效多功能擠壓粉磨、新型粉體輸送裝置大大節(jié)約了粉磨和輸送能耗；懸浮預(yù)熱及預(yù)分解技術(shù)改變傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料堆積態(tài)的預(yù)熱和分解方法，熟料的煅燒所需要的能耗下降?？傮w來說，熟料熱耗低，燒成熱耗可降到 3000 kJ/kg（718kcal/kg）以下，熟料綜合電耗≤58 kWh/t，水泥綜合電耗降低到了95kWh/t以下。

1.3 生產(chǎn)效率的大幅度提高

懸浮預(yù)熱、預(yù)分解窯技術(shù)從根本上改變了物料預(yù)熱、分解過程的傳熱狀態(tài)，傳熱、傳質(zhì)迅速，大幅度提高了熱效率和生產(chǎn)效率。操作基本自動化，單位容積產(chǎn)量達150 ～180kg/（m3，h），勞動生產(chǎn)率可高達3000～6000t/（人·年）。

1.4 減少污染，清潔環(huán)保

由于“均化鏈”技術(shù)的采用，可以有效地利用在傳統(tǒng)開采方式下必須丟棄的石灰石資源；懸浮、預(yù)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NO2含量，減少了對環(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廢棄物創(chuàng)造了有利條件。

1.5 裝備大型化

裝備大型化、單機生產(chǎn)能力大，使水泥工業(yè)向集約化方向發(fā)展。水泥熟料燒成系統(tǒng)單機生產(chǎn)能力最高可達10000t/d，從而有可能建成年產(chǎn)數(shù)百萬噸規(guī)模的大型水泥廠，大大的提高了水泥生產(chǎn)的效率。

1.6 生產(chǎn)控制自動化

利用各種檢測儀表、控制裝置、可靠的DCS集散型計算機控制系統(tǒng)及執(zhí)行機構(gòu)等對全廠生產(chǎn)線進行自動測量、檢驗、計算、控制、監(jiān)測，以保證生產(chǎn)“均衡穩(wěn)定”與設(shè)備的安全運行，使生產(chǎn)過程經(jīng)常處于最優(yōu)狀態(tài)，達到優(yōu)質(zhì)、高效、低消耗的目的。

二、新型干法水泥生產(chǎn)工藝流程

預(yù)分解窯干法水泥生產(chǎn)是新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的典型代表。

2.1 生料制備

原料粉磨采用1臺立磨系統(tǒng)，該系統(tǒng)的生產(chǎn)能力為400t/h，生料細度為80μm篩篩余<18%，入磨物料綜合水份<8%，出磨物料綜合水份<0.5%。

由配料站來的原料經(jīng)皮帶輸送機、入磨鎖風(fēng)閥送至原料立式磨內(nèi)進行烘干、粉磨，粗粉返回磨內(nèi)再次粉磨，合格生料隨出磨氣流進入旋風(fēng)收塵器，細粉作為成品與從大布袋袋式收塵器（或電除塵器）、增濕塔收下的窯灰一起經(jīng)提升機、空氣輸送斜槽送入1座 φ22.5×52m有效儲量為17000t的生料均化庫內(nèi)。當原料磨停磨時，窯灰可另行輸送至生料入窯系統(tǒng)中。

原料粉磨系統(tǒng)設(shè)有自動連續(xù)取樣裝置，試樣經(jīng)過X―熒光分析儀檢測并由計算機自動控制和調(diào)整各種原料的配合比例，從而調(diào)整生料配比，保證出磨生料化學(xué)成份的合格與穩(wěn)定。

2.2 預(yù)熱分解

預(yù)熱分解就是利用預(yù)熱器和分解爐把生料的預(yù)熱和進行部分的分解，從而代替回轉(zhuǎn)窯部分功能，以達到縮短回窯長度，同時使窯內(nèi)以堆積狀態(tài)進行氣料換熱的一個過程，移到預(yù)熱器內(nèi)在懸浮狀態(tài)下進行，可以使生料與同窯內(nèi)排出的熾熱氣體充分混合，因此，可以增大氣料接觸面積，使得傳熱速度加快，熱交換效率大大提高，達到提高窯系統(tǒng)生產(chǎn)效率、降低熟料燒成熱耗的目的。預(yù)分解技術(shù)的出現(xiàn)是水泥煅燒工藝的一次技術(shù)飛躍。燃料燃燒熱及時傳遞給物料，使燃燒、換熱及碳酸鹽分解過程得到優(yōu)化。因而具有優(yōu)質(zhì)、高效、低耗等一系列優(yōu)良性能及特點。

2.3 熟料煅燒

熟料燒成系統(tǒng)由回轉(zhuǎn)窯、雙系列5級低壓損旋風(fēng)預(yù)熱器和TTF分解爐或NDF分解爐組成，日產(chǎn)熟料5000噸，熟料熱耗710*4.18 kJ/（kg.熟料）。

均化庫中的生料經(jīng)卸料、計量、提升、定量喂料后由提升機送至窯尾懸浮預(yù)熱器和分預(yù)分解爐中，經(jīng)預(yù)熱和分解后的物料進入進入1臺φ4.8×72（或74）m，三檔支撐，斜度為3.5%，轉(zhuǎn)速0.396～3.96r/min的回轉(zhuǎn)窯煅燒成熟料。窯頭及分解爐均配有多通道的煤粉燃燒器。

回轉(zhuǎn)窯和分解爐所用燃料煤由原煤經(jīng)烘干兼粉磨后，制成煤粉并儲存在煤粉倉中供給。

熟料通過1臺128.6m2能力5500t/h第三代高效控制流推動篦式冷卻機，篦冷機出口處設(shè)有一臺錘式破碎機保證出冷卻機熟料粒度≤25mm，熟料出冷卻機的溫度為環(huán)境溫度+65℃。冷卻后熟料經(jīng)鏈斗輸送機或斗式提升機送至1座φ45m熟料帳蓬庫，其儲存量為52500t，庫的有效儲存量為45000t，有效儲期10天。

2.4 水泥制成

水泥粉磨選用2臺φ1700×1200mm輥壓機+2臺φ4.2×13m球磨機系統(tǒng)，配用2臺V型選粉機和2臺N-3000的改進型O-Sepa選粉機。當入磨物料粒度≤25mm，水泥比表面積為320-350m2/kg（粉磨P.042.5普通硅酸鹽水泥）時，系統(tǒng)生產(chǎn)能力為320-360t/h。

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。

熟料、石膏經(jīng)定量喂料機送入水泥磨中粉磨。水泥磨與選粉機一起構(gòu)成所謂的圈流水泥磨，粉磨時也可根據(jù)產(chǎn)品要求加入適量的混合材料與熟料、石膏一同粉磨生產(chǎn)不同種類或標號的水泥品種。粉磨后的水泥經(jīng)斜槽和提升機等送至8座φ16×22m的圓庫，水泥總儲量為：8×7000=56000噸，總儲期7天的水泥圓庫儲存。

水泥儲庫的一部分水泥經(jīng)包裝機包裝為袋裝水泥，經(jīng)火車或汽車運輸出廠，另一部分由散裝專用車散裝出廠。

其他不同規(guī)模的預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)線、同規(guī)模而不同生產(chǎn)廠家的預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)線的工藝流程大體上與前述相似，不同之處主要是生產(chǎn)過程中的某些工序和設(shè)備不盡相同。

三、結(jié)束語

總之，在整個生產(chǎn)過程中，為確保原料、燃料、材料及生料、熟料、水泥符合要求，生產(chǎn)過程的各個工序必須進行生產(chǎn)控制與質(zhì)量監(jiān)控，應(yīng)由具備較高專業(yè)技能水平的人員進行規(guī)范化操作，這樣才能確保水平生產(chǎn)成品達到硅酸鹽水泥限定的各項技術(shù)指標，保證水泥生產(chǎn)質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率與技術(shù)水平。

（作者單位：河北潔源安評環(huán)保咨詢有限公司）