水泥生产中央控制

水泥生产中央控制江西现代职业技术学院二〇一二年项目1我国水泥工业概况及中控室操作意义一、水泥的起源与发展起源:“波特兰水泥”于1824年10月21日获得专利权。发展及变化:1.水泥装备大型化2.生产工艺节能化3.操作管理自动化4.环保措施生态化BGR型水泥壳电阻器腹膜水泥膜板水泥刨花板水泥井盖水泥花瓶水泥花瓶二、我国水泥工业概况第一家水泥厂:1892年建成投产的唐山细棉土厂（启新洋灰公司）。发展现状：1．工艺方法和生产线规模2．生产机械和装备3．生产过程控制(1)水泥单位产品的热耗、电耗(2)低品位原燃料的利用(3)采用工业废弃物和城市垃圾(4)余热利用4．污染物排放限值的确定5．环境管理和生产过程环境管理三、中控室在水泥厂的定位及一般工作纪律中控室是水泥生产中央控制室的简称，是新型干法生产的大脑中枢，是水泥厂对外形象窗口。中控操作员是生产的专业技术骨干，同时负责指挥和协调现场巡检及设备电器维护修理，甚至是企业人力、物质资源的调配。四、中控操作必备知识和能力☺对水泥厂生产工艺流程进行全面了解熟悉掌握☺熟悉水泥生产工作原理☺熟悉各台设备的工作原理☺掌握各台设备的正常工作参数☺水泥工艺参数及其控制意义，并随时进行调整。项目2水泥生产中央控制基本理论知识1硅酸盐水泥的原料及燃料一、水泥原料:石灰石质原料、粘土质原料、校正原料水泥原料的工艺性能要求：1．具备良好的易烧性2．具备良好的易磨性二、水泥燃料1.按其物理状态为固体、液体和气体三种。2.煤成份的表示方法有：☺应用基☺分析基☺干燥基☺可燃基。3.回转窑对煤质的要求☺煤的发热量☺煤的挥发分：一般要求Vd=18～30%之间☺煤的灰分：灰分太高，会降低煤的发热量和影响熟料质量☺供煤粒度：d6～13mm或选用d13～25mm的混煤。☺供煤水分：MT，ar10%。☺灰熔点：ST1250℃。☺含硫量三、水泥原料有害成份1．氧化镁(Mg0)：过多易造成窑内结皮脱落频繁、氧化镁膨胀性破裂、熟料粉碎性不良2．游离二氧化硅：3．碱：4．硫和氯2硅酸盐水泥的配料计算一、硅酸盐水泥熟料的主要矿物1．硅酸三钙（C3S）：2．硅酸二钙（C2S）：3．铝酸三钙（C3A）：4．铁铝酸四钙（C4AF）：以上四种矿物的水化速度、强度、水化热二、硅酸盐水泥熟料的率值1．石灰饱和系数：2．硅氧率:3．铝氧率232328.235.065.1SiOOFeOAlCaOKH32322OFeOAlSiOSM3232OFeOAlIM3原料燃料的破碎常用破碎设备：1．颚式破碎机2．锤式破碎机3．环锤式破碎机4．反击式破碎机4原料燃料的预均化1.原燃料需要均化的条件(Cv变异系数)Cv5％时，原料的均匀性良好，不需要进行预均化。Cv=5％～10％时，原料的成分有一定的波动。Cv10％时，原料的均匀性很差，成分波动大，必须进行预均化。2.均化方法：圆形堆场、矩形堆场、多库搭配及多点下料。圆形堆场圆形堆场矩形堆场矩形堆场多库搭配预均化库5原料粉磨一、球磨机1．球磨机的工作原理2．钢球磨机的特点3．开路系统与闭路系统的特点4．相关磨机工艺标定与计算。(1)筛析曲线的测定。①取样在球磨机正常喂料和正常运转的情况下，把球磨机和喂料机突然停止。开仓取样、从进料端起、沿球磨机纵向每隔0.3～0.5m(大磨0.5m、小磨0.3m)划分取样断面(磨头和隔仓板处为必须取样断面)每个断面设5个取样点，即靠近两边简体的地方2个点(此二点为必须取样点)中间3个点、在各点用小勺挖取2～3勺(挖入深度为50～100mm)，然后将此断面的5个点试样混合为一个样品，约400g，将其混合均匀，编号记录。其余断面的样品也照上述方法处理。②筛分把样品按照做筛余细度的方法求出筛余。一般用0.20mm方孔筛和0.08mm方孔筛作筛分析、算出筛余百分数。③绘出筛析曲线以筛余的百分数为纵坐标、以球磨机长度为横坐标，将各取样断面上的混合样的筛余百分数．对应取样断面在球磨机长度方向的位置绘点，将点连成曲线、即为筛祈曲线。工作良好的球磨机筛析曲线应该是：全线平滑下降，第一仓入料端有倾斜度较大的下降(大约一半左右)，接近磨尾处有一小段(约0．5～0．8m)趋于水平。此段不能太长，若靠近入料端的一段筛余曲线不是相对较陡或者根本没有此段徒线，说明一仓破碎能力不足，则需要调整一仓的研磨体，提高一仓的平均球径；若靠近磨尾处的一段水平线太长，说明细磨能力过剩；在各仓中如果出现较长水平段、表示这一段细度变化不大，研磨体的作业情况不良，应适当考虑改进研磨体级配或清仓，剔除破碎的研磨体如果隔仓板处前后的筛余百分数相差太大，说明两仓能力不平衡、此时应首先检查隔仓板、如果蓖板孔被堵塞、应清除堵塞物；如果蓖孔过宽，超过规定2mm，则应堵补或更换。另外，解决两仓的能力不平衡，除调整研磨体的级配外，还可调整研磨体的装载量和仓位长度。(2)循环负荷率与选粉效率的测定。(3)磨机填充率的测定。筛余曲线02468101214163.13.564.064.565.065.566.066.567.968.569.169.7610.3610.9611.5612.16磨长（米）筛余（%）正常情况下二、三仓筛析曲线图筛余曲线0510152025303.13.564.064.565.065.566.066.456.667.167.668.168.669.169.6610.1610.6611.1611.6612.16磨长（米）筛余（%）配球不当时二、三仓筛析曲线图二、辊（立）式磨立磨从工艺布置上可以分为内循环和外循环两种形式。辊式磨与球磨机的性能比较：1．粉磨效率高2．烘干能力强3．入磨粒径大。4．生料的化学成分及细度控制更为有效。5．占地面积小，占用空间小，噪声低。三、干法生料粉磨系统风扫磨系统中卸提升循环磨系统尾卸提升循环磨系统6粉状物料均化技术☺生料均化系统的目的是：增大生料成分的稳定；调配生料成分，搭配均化；可确保生产的连续和稳定，确保回转窑系统有较高的运转率。☺1．生料均化程度对易烧性的影响☺生料易烧性是指生料在窑内煅烧成熟料的过程中相对难易程度。在生产工艺一定、主要设备相同的条件下，影响生料易烧性的因素有生料化学组成、物理性能及其均化程度。生料均化程度是影响其易烧性的重要原因。生料易烧性指数或生料易烧性系数表示生料的易烧程度，指数或系数越大，生料越难烧。AFCACSC433易烧性指数ORMgOOFeOAlSiOOFeOAlSiOCaO232322323223107.01.18.2100易烧性系数☺易烧性系数改变1.0时，不会造成易烧性的重大变化；☺当系数变动大于2.0时，可以清楚地看到反应；☺当系数变动超过3.0时，看火人员必须调整燃料用量来做好烧成带，对付易烧性大变化的准备。2．生料均化的主要设施(1)间歇式均化库间歇式均化库的均化原理是：当压缩空气通入库底充气箱经透气层进入料层时，使库内粉料体积膨胀，呈流态化，再按一定规律改变各区进气压力（或进气量），则流态化粉料在库内也按同样规律产生上下翻滚的对流运动。经1~2小时的混合均化，可以使全库粉料得到充分掺合的机会，最终达到成分均匀的目的。库底设有各种形式的充气装置，透气部件可选陶瓷多孔板或涤纶、尼龙等化纤织物。库底分区方法有扇形、条形和环形等三种。(2)连续式生料均化库具有以下优点：①工艺流程简单，占地少，布置紧凑；②操作控制方便，岗位工人少，并易于实现自动控制；③基建投资省，比间歇式空气搅拌库可节省投资20%左右；④耗电较少，操作维修费用低。☺水泥均化的目的：水泥标号的均匀与稳定；加速水泥的安定；有利于水泥质量管理。7燃料的制备一、煤粉制备系统☺直吹式：出磨废气和其所携带的煤粉由煤磨排风机直接吹入窑内，煤磨的废气全部用做喷煤管的一次风，不设煤粉中间仓。☺间接供应式（中间仓式）：设有煤粉中间存储仓☺中间仓泵送式：二、煤粉制备的防爆1．爆炸产生的原因煤粉磨必须十分小心，以防止发生煤粉爆炸。以下三个条件为发生爆炸的充要条件：(1)气体混合物中的可燃物浓度达到爆炸的极限。(2)气体混合物中的氧含量达足以发生爆炸的程度。(3)混合物中引入了具有一定能量的启爆热源。2．爆炸产生的条件(1)煤粉浓度气体混合物中煤粉浓度的爆炸极限为150~1500g/Nm3。这个范围的高或低取决于：①煤粉的细度：煤粉越细，越易发生爆炸，应有有效的防止煤粉积存的措施。②可燃的气固混合物中，可燃气体的种类和含量。③燃煤的发热量与挥发分含量。④气体温度：气体温度越高，越容易发生爆炸。(2)气体混合物中的氧气气体混合物中的含氧量达到足以发生爆炸的浓度下限为14%。煤磨烘干气体通常采用氧含量较低的废烟气，有效防爆。(3)引爆热源煤的自燃，温度过高的烘干气体和机器部件的过热、电火花以及人为火种，是常见的引爆热源。因而整个煤粉制备系统的设备及建筑应可靠接地。3．爆炸的防范(1)消除系统内的死角，防止煤粉在系统各部分的长时间滞留引起自燃。(2)利用一氧化碳测定仪和热电偶进行爆炸参数的实时检测。(3)设置惰性气体灭火装置和隔绝空气等及时熄灭火种。(4)设置防爆阀及时卸压，减轻爆炸烈度，缩小爆炸事故面，减轻爆炸损失。8熟料烧成一、生料的脱水和分解生料中的粘土矿物一般含有各种水化硅酸铝，加热到一定温度时开始失去自由水，当温度进一步升高时失去结构水变为偏高岭土，并且进一步分解为化学活性较高的无定形的氧化铝与氧化硅。如:OH2SiO2OAlOH2OAlSiO222322322加热232232SiO2OAlSiO2OAl加热二、碳酸盐分解生料中的碳酸钙与碳酸镁在煅烧过程中都要分解出二氧化碳，其反应如下：2700~6003COMgOMgCOCaCO3900℃CaO+CO2↑↑℃碳酸盐反应的特点：1．可逆反应：碳酸钙的分解过程受系统温度、周围介质中CO2分压的影响较大。2．强吸热反应：分解所需总热量约占新型干法生活总热耗的二分之一。3．烧失量大：每100kg纯CaCO3分解后排出的挥发性CO2气体44kg，烧失量44%。4．分解温度与二氧化碳分压和矿物结晶有关。三、固相反应决定固相反应速度的因素主要有：1．温度越高，固相反应速度越快。2．产物（二氧化碳）的浓度越低，逆反应的速度越低，固相反应速度越快。3．有缺陷的或不稳定的晶体比正常稳定的晶体反应速度快。4．生料粒度细，物料表面增加的同时表面能增加，可加速固相反应。四、熟料的烧成1．熟料烧结过程C2S+CaO—→C3S2．影响熟料烧结过程的因素(1)低共熔温度(2)液相量(3)液相粘度(4)液相的表面张力(5)氧化钙与硅酸二钙溶于液相的速率五、熟料的冷却1．熟料冷却过程及目的：回收熟料余热，降低热耗，提高热效率；改进熟料的质量，提高熟料的易磨性；降低熟料温度，便于熟料运输、储存和粉磨。2．熟料速度对熟料质量的影响：熟料中矿物的结构决定于冷却速度、固液相中的质点扩散速度和固液相的反应速度等。3．急冷对改善熟料质量的作用：防止或减少β-C2S转化成γ-C2S；防止或减少C3S的分解；改善水泥的安定性；减少熟料中C3A结晶体；提高熟料的易磨性。六、影响回转窑产量、质量的因素1．煅烧制度：水泥回转窑既是一个燃烧炉，进行燃料燃烧，并达到一定的高温；又是一个反应炉，使生料通过高温热处理，完成熟料反应过程，烧出质量良好的水泥熟料。回转窑煅烧的常用方法有：☺正常火焰煅烧：☺短焰急烧：☺高温长带煅烧：☺低温长带煅烧：2．窑的传热能力：若要增加窑的发热能力，提高产量而又不增加热的损失，则必须采取一定的措施。链条装置是提高回转窑传热能力的主要热交换装置，其任务是使窑的热气体和生料之间进行热交换。链条装置有两种不同的形式：垂挂链幕、花环链幕。七、熟料外观质量的判断与分析1．正常熟料：具有黑色或灰黑色的外观，内部岩相结构致密，并带有一定光洁度或发光晶体，其强度高，安定性良好，其他物理化学性能良好。2．欠烧熟料：3．还原熟料：4．生烧料：5．粉化料：项目3水泥生产中央控制基本操作1煤粉制备操作一、煤粉制备系统