日产4000吨水泥熟料预分解窑熟料粉磨系统的初步设计(编辑修改稿)

日产4000吨水泥熟料预分解窑熟料粉磨系统的初步设计(编辑修改稿)内容摘要：

和工业化生产的最新成果广泛应用于水泥生产的全过程，形成了一套具有现代高科技为特征和符合优质、高效、节能、环保以及大型化、自动化的现代生产方法。 新型干法水泥技术代表了现阶段最高的水泥烧 成技术，可以提高窑单位容积产量 ， 提高窑砖衬寿命和运转率 ，且自动化水平高、生产规模大，可以选用低质燃料或低价废物燃料，节省燃料，降低热耗和电耗，减小设备和基建投资费用、 CO 和 NO x 生成量少和事故率低，操作稳定。 发展新型干法水泥技术是环境保护和资源综合利用的必然结果。 同时，新型干法水泥技术涵盖了许多丰富的理论和科研成果，指导着水泥工业设计、研发、生产等工作的不断完善、优化和提升。 近年来，我国新型干法水泥生产技术也得到了飞速发展。 尤其是进入 21 世纪，大批 4000， 5000t/d 熟料新型干法水泥生产线的 建成、投产，标志着我国新型干法水泥生产技术已经成熟。 国内外现状 目前，以悬浮预热和窑外分解为核心的新型干法水泥生产技术已经成为当今水泥工业发展的主导技术和最先进的工艺。 目前，日本、德国、法国等发达国家新型干法技术已占 95% 以上，其他的发达国家也达到 80% 以上，而我国的新型干法技术只占到 55% ，其余的全是立窑和其他落后的生产方法，因此发展我国的新型干法水泥技术任重道远。 在我国，新型干法水泥起步于上世纪 70 年代，至今已有 30 多年，但发展步伐较小，速度缓慢。 进入新世纪以来，随着我国国民经济的飞速 发展，我国新型干法水泥生产的发展进入了快车道。 通过技术引进、科研开发等一系列措施，生产线的 技术装备水佳木斯大 学本科毕业设计（论文） 第 2 页 平和规模得到长足发展。 装备上从完全进口到现在日产 4000t、 5000t 以下生产线的完全国产化达到 95%及日产 8000t、 10000t 生产线的基本国产化，表明我国建材机械工业发展已经进入了发展的新阶段。 一批自行设计建设的 3000 t/d、 4000 t/d、 5000t/d 及 10000 t/d熟料生产线已投入运行，建设投资和生产耗能大大降低。 截止 2020 年上半年，新型干法的比重已达到 53%。 随着我国新型干法水泥设备 与工艺的日臻完善、大型水泥装备国产化的解决和国家节能检排政策的实施，新型干法水泥技术将占据主导地位。 伴随着 20 世纪 70 年代初期日本石川公司（ IHI）预分解窑的诞生，新型干法水泥技术向水泥生产全过程发展。 同时，随着与分解技术日趋成熟，各种类型的旋风预热器与各种不同的预分解方法相结合，发展成为许多类型的预分解技术。 到 90 年代中期，通过不断的技术改进，预分解窑旋风筒 —换热管道 —分解炉 —回转窑 —篦冷机以及挤压粉磨，和同它们配套的耐热、耐磨、耐火、隔热材料，自动化空盒子，环保技术等的全面发展和提高，新型干法水泥生 产的各项技术经济指标得到进一步优化。 社会和经济的发展 ,使得国家的各种基础设施的建设蓬勃展开 ,人们对工程质量的要求越来越高 ,相应地对混凝土质量以及水泥的性能提出了越来越高的要求。 熟料质量的好坏决定水泥质量的高低。 高品质熟料的生产条件是提高煅烧温度 ,增快冷却速度 ,即实现高温煅烧和快速冷却。 立窑工艺难以满足高温煅烧和快速冷却的要求；湿法转窑不能避免回转窑的煅烧矛盾 ,难以满足高温煅烧的要求；新型干法回转窑工艺是实现高温煅烧和快速冷却的重要方法。 新型干法转窑工艺的特点是采用了窑外分解技术， 使生料入窑生料的碳酸钙表观 分解率 ,从原来的悬浮预热器的 40%～ 50%提高到 85%～ 95%,由于这一特点 ,使得窑内传热已不是主要矛盾 ,这样可适当延长烧成带长度 ,也可提高窑内的煅烧温度 ,使熟料质量大大提高。 伴随着新型干法水泥熟料生产工艺技术水平的发展 ,我国水泥工业窑尾节能技术水平有了长足的进步 ,高温余热已在水泥生产过程中被回收利用 ,水泥熟料热耗已由过去的 4600～ 6700kJ/kg 下降至 2900～ 3300kJ/kg。 继国内低参数、多级进气汽轮机的开发成功 ,佳木斯大 学本科毕业设计（论文） 第 3 页 国产装备的纯中、低温余热电站也进入了成熟阶段 ,采用中、低品位余热动力转换机械 的纯中、低温余热发电技术具有更显著的节能效果。 到 2020 年，我国新型干法水泥采用预热发电的生产线窑达到干法水泥生产线的 40%。 在水泥厂利用废物的工作也在逐步展开，新型干法窑是处理和利用废物最好的焚烧设备，这项工作尚处于起步阶段，以后将进一步推广。 我国的新型干法生产工艺技术和装备的研制开发一直紧跟世界发展动向，并结合本国国情做了一系列卓有成效的工作，取得可喜成果。 使我国水泥生产装备大型化、现代化，赶上国际先进水平。 现阶段，我国的预分解系统的设备研发越来越成熟，实践证明，由天津、南京、成都以及合肥设计院自 行开发设计的各类分解炉和高效低压损旋风筒等设备，如 TWD、 TDF、 TSD、 TFD、 NC、 CDC 等品牌已得到国内很多新建水泥厂的青睐，并且发展越来越快。 目前世界水泥行业的先进技术和发展 预热器系统采用多少级最为合理是随着人们的认识角度和技术发展的进程而不断变化的。 目前，国际上主要几家大的水泥公司德国伯利休斯（德国蒂森克虏伯ThyseenKrupp）公司，丹麦史密斯公司，德国洪堡公司等正在研发六级预热器，主要在印度等一些能源较短缺的国家采用。 从上世纪 90 年代至今，印度已经投产的水泥厂中有数十条生产线采用 六级预热器。 中国山东的大宇泗水 8000t/d 水泥熟料生产线也采用伯利休斯公司的六级预热器系统。 采用六级预热器系统后，由于废气温度下降到 280℃ 左右，生料磨不开时，采用管道喷水降温至 200℃ 以下入袋收尘器是完全有可能的；当生料磨开时，管道喷水降至所需温度入磨。 这样系统可以省去增湿塔以及辅助设备，废气处理系统变得相对简单和经济，显然是既节能又省钱的方案。 很明显，用旋风预热器对流换热直接降低废气温度来节能的效率是大大高于通过一个复杂的发电系统来节能的效率的，由于节能和经济等原因，国际上采用六级预热器技佳木斯大 学本科毕业设计（论文） 第 4 页 术的工 厂也越来越多，尤其是能源较短缺的一些国家和缺水的国家。 国外几大水泥公司都有六级预热器的技术并都有较多工程的业绩，可以认为这项技术是先进的和有发展前景的。 六级预热器能够进一步降低水泥烧成热耗， 节约 ~，同时可以降低窑尾管道喷水难度并节约喷水量三分之一左右， 对节能节水是很有利的。 六级预热器作为一种选择， 适合于原料水分不是很高的工厂，尤其对能源和水资源较短缺的国家是一种较好的选择，开发应用前景良好。 生产需求状况 改革开放以来，我国水泥工业取得了较快发展，已连续 22 年位 居世界产量首位，占世界总产量的比重达 48%左右。 不过，我国水泥工业仍存在着整体发展粗放，工艺水平落后，资源、能源消耗高，污染严重，产业集中度低等问题。 我国水泥产业现在发展重点是鼓励发展新型干法水泥，重点支持在有资源的地区建设日产四千吨及以上规模新型干法水泥项目。 我国现有水泥企业 5000 多家，平均规模为 25 万吨。 企业平均规模普遍偏小，与世界平均规模 90 万吨相差甚远。 水泥企业在我国分布广泛，除西藏外，全国各省、区、市均有大中型水泥厂。 生产企业数量偏多，产业集中度低。 在价格上，今年以来原燃材料价格上涨，造成水泥 厂成本较高，是国内水泥价格上涨的重要因素。 进入 9 月份，在全球经济衰退的影响下，煤炭库存量持续增加，价格开始回落，煤炭行业骤然 “降温 ”。 煤炭价格上涨可以推动水泥价格的上涨，煤价下跌很可能会引致水泥价格的跟跌走势。 目前中国水泥价格与国内其他建筑材料的比价不合理、与国际水泥市场的比价差距太大、与生产水泥的原、燃材料价格上涨的幅度不适应等等方面都说明水泥价格体系不合理。 我国政府将严格控制不具发展条件的企业盲目扩张，防止不顾环境影响的低水平重复建设新建水泥项目。 随着国家节能、减排的措施的实施，一批高耗能的立窑厂陆续 被停产关闭， 2020 年底前，各地要淘汰各种规格的干法中空窑、湿法窑等落后工艺技术装备，进一步消减机立窑生产能力，有条件的地区要淘汰全部机立窑。 地方各级人民政府要依法关停并转年佳木斯大 学本科毕业设计（论文） 第 5 页 产规模小于 20 万吨和环保或水泥质量不达标的企业。 新型干法得到快速发展，近几年，新型干法的比重逐年递增，截止 2020 年 6 月底，全国新型干法生产线已达 748 条，熟料总产能为 55612 万吨，水泥总产能为 72296 万吨 , 比重约占水泥总产量的 53%（ 2020 年年末为 50%）。 到 2020 年，新型干法水泥比重达到 70%以上。 日产 4000 吨以上大型新 型干法水泥生产线，技术经济指标达到吨水泥综合电耗小于 95kwh，熟料热耗小于 740 千卡 /千克。 到 2020 年，企业数量由目前 5000 家减少到 2020 家，生产规模 3000 万吨以上的达到 10 家， 500 万吨以上的达到 40 家。 基本实现水泥工业现代化， 技术经济指标和环保达到同期国际先进水平。 设计特点 本设计是 4 000t/d 水泥预分解窑水泥熟料粉磨系统的初步 设计，参考国内同等规模新型干法水泥厂水泥制成车间工艺设计，采用国内较成熟的先进经验和先进技术和设备，最大限度的降低能耗、降低基建投资，又最大限度的提高 产、质量，做到环保，技术经济指标先进、合理。 在生料的破碎方面，采用目前普遍采用的一级单段锤式破碎系统；在生料粉磨方面，采用烘干兼粉的磨立磨系统；窑尾收尘采用增湿塔加收尘效率高的袋收尘系统；窑尾分解系统预热器采用 4221 系列，分解炉采用系统阻力较小的 NSF 分解炉，回转窑采用 74m 规格；熟料冷却熟料冷却机采用成都建材设计院的 LBTF4000型第三代空气梁往复推动篦冷机，设有三段篦床，每段篦床均由液压驱动装置传动；在水泥粉磨方面，采用辊压机、球磨、 V 选、高效选粉的联合粉磨系统。 工艺流程的选择进行了 方案比较，以达到技术先进、经济合理。 本设计中石灰石设置圆形预均化堆场，总堆料量 ，储存期为 5d。 其规模 216。 120 m 在国内规模算是较大的。 石灰石矿山全矿化学成分稳定，品质优良，均匀性好。 全矿 CaCO 3 标准偏差仅有 2 个台段超过 % ，最大为 % ，平均为 % ，厂区设 3 个 216。 1531m 圆库储存石灰石用于生料配料，单个有效储量 ，石灰石库总共有效储量 ，实际储存时间为 ，能满足生产的正常进行。 佳木斯大 学本科毕业设计（论文） 第 6 页 同时对原煤设置圆形预均 化堆场，原煤成分的波动对烧成工艺、热工制度的稳定性及熟料质量等影响极大，外购煤的质量难以完全预先控制，同时多点供应原煤的可能性是存在的，并且考虑将来使用低品位原煤的需要，故设置原煤预均化设施。 原煤圆形预均化堆场直径 105m ，堆场有效储量 t。 原煤预均化堆场外设置一个煤堆棚 ， 直接在铁路旁边，煤可以由火车直接卸料到煤堆棚内，这样可以节约基建投资，也有效地利用土地资源。 石灰石破碎系统主机采用 型单段锤式破碎机，该破碎机其特点为破碎比大 ,可将大块原矿石一次性破碎到符合入磨标准 的粒度 ,与传统的两段破碎系统相比 ,可节省一次性投资 .另外该破碎机的操作简单 ,维修方便。 生料配料采用 4 组分（石灰石、页岩、砂岩、 硫酸渣 ）配料，页岩配料仓下设板喂机和震动电机，以顺利排出粘湿物料。 生料粉磨采用 MLS4028 立磨系统， 此磨在国内几家新建干法水泥生产线运行正常，其台时产量为： 310t/h。 产品细度为 R80≤12%，粉磨电耗 6~，入磨物料粒度 95%＜ 80mm，原料综合水分＜ %，出磨生料水分 ≤%，入磨粒度允许 2%＞100mm，主电机功率 3100 kW。 为 了减小磨机风环风速，降低磨内压降，节约粉磨电耗，设有物料外循环系统。 设计采用的生料磨为集烘干兼粉磨、选粉于一体的辊式磨，磨机烘干热源来自于窑尾出来的废气。 生料均化库采用 IBAU 型均化库，选用 60 m 均化库，其有效储存量为17000t，储期 2 .76 d 该库集生料储存、均化和喂料于一体，具有均化效果好、电耗低、系统简单、操作管理方便等优点。 生料入窑计量采用变频调速的定量给料机，型号 DEM2060+S1 右装，计量范围35~350t/h，计量精度 ≤177。 %。 熟料烧成采用带 NSF 分解炉的双 系列四级旋风预热器， NSF 分解炉对燃煤的适应性；旋风预热器结构优化，系统阻力低，节能效果显著。 PYROJET 多通道燃烧器和成佳木斯大 学本科毕业设计（论文） 第 7 页 都建材设计院的 LBTF4000 型第三代空气梁往复推动篦冷机系统。 日产熟料正常生产能力 4 000t ，目标生产能力 4210 t/d ，熟料热耗 30 93 kJ/kg。 窑尾预热器采用 4 2 2 1 组合。 预热器规格： C 1 为 4Φ4048mm ， C 2 为 2 216。 6000 mm ， C 3 为 2 216。 6400 mm ， C 4 为 1 216。 8200 mm。 NSF 分解炉：主炉直径 216。 8200mm ，有效高度11600mm。 窑与分解炉用煤比例为 40%和 60%。 回转窑规格为： 216。 74 m ，斜度 % ，主传转速 ~。 窑磨废气处理采用低压长袋脉冲袋收尘器，确保了废。