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水泥工厂的典型生产流程

一般来讲,水泥行业生产的是硅酸盐水泥,硅酸盐水泥是一种细致的、通常为灰色的粉末,它由钙 ( 来自石灰石 )、 硅酸盐、铝酸盐 ( 黏土 ) 以及铁酸盐组成。在一个硅酸盐 水泥工厂中,水泥生产有以下几个主要阶段:

生料的准备

·  石灰石是水泥生产的主要原材料,大多数工厂都位于石 灰石采石场附近,以尽量降低运输成本。

·  通过爆破或者使用截装机来进行原料 ( 石灰石、页岩、 硅土和黄铁矿 ) 的提取。

·  原料被送至破碎机,在那里经过破碎或锤击变成碎块。

·  压碎的石灰石和其它原料通常覆盖储存,以防受外界环 境的影响,同时也可最大程度地减小灰尘。

·  在大多数情况下,采石场和水泥厂会需要分离的或单独的电源设备。

生料磨

·  在生料磨车间,原料被磨得更细,以保证高质量的混合。

·  在此阶段使用了立磨和球磨,前者利用滚筒外泄的压力 将通过的材料碾碎,后者则依靠钢球对材料进行研磨。

·  至今为止,生料磨所消耗电能的大部分并未被用来破碎。
材料,而是转化成了热能损耗。因此这里就存在一种经 济化的需求,希望能够对生料磨车间进行调节,将能量 损失保持在尽可能低的水平。

·  使用一种优化粉磨过程的电气自动化系统是很有必要的。

·  生料最终被运输到均化堆场进行储藏和进一步的材料混合。

熟料生产

·  熟料球形结块的直径必须在 0.32-5.0cm 范围之内,它们 是在原料之间的化学反应中产生的。

·  高温处理系统包括三个步骤:烘干或预热、煅烧 ( 一次 热处理,在其过程中生成氧化钙 ) 以及焙烧 ( 烧结 )。

·  煅烧是此工序中的核心部分。生料被连续地称重并送入 预热器最顶部的旋风分离器,预热器中的材料被上升的 热空气加热,在巨大的旋转窑内部,原料在 1450 摄氏 度下转化成为熟料。

·  熟料从窑头进入篦冷机进行热再生和冷却。冷却了的熟 料随后用盘式运输带传输到熟料料仓进行储存。

·  熟料冷却后可在运输带上传输,并可以再生多达 30% 的热量。送经熟料的冷却空气被导入旋窑,它有利于燃料燃烧。一般类型的篦冷机为往复炉蓖式、行星式和旋 转式。篦冷机收集的非常粗糙的粉尘由水泥矿物组成, 它被回收重新处理。

·  根据冷却效率和希望得到的冷却温度,在冷却过程中使 用的空气量大约为 1-2 千克 / 每千克熟料。如果在冷却 过程之后,一部分气体被用于其它过程,例如煤炭干燥, 则可以减少需要净化的气体量。

·  熟料储存能力可以基于市场考虑,一个工厂通常可以储 存熟料年产量的 5-25%。运输带和斗式提升机之类的设 备可用于将熟料从篦冷机到储存区以及熟料磨机之间进行传输。重力下落和传送点通常备有至粉尘收集器的通 风设备。

·  对低散失和低能耗的主要要求是做到旋窑运转均衡一致。 因此 , 必须使用现代化过程控制技术对燃烧过程进行持续的监控。

储存及熟料磨

·  熟料从熟料料仓中取出并送到给料仓,在进入熟料磨之 前与石膏和添加剂进行配比混合。

·  在熟料粉磨过程中,熟料与其它原料被一同磨成细粉, 多达 5% 的石膏或附加的硬石膏被添加进来,以控制水 泥的凝固时间,同时加入的还有其它化合物,例如用来 调节流动性或者含气量的化合物。很多工厂使用滚式破 碎机来获取可减小到预定尺寸的熟料和石膏,这些材料 随后被送入球磨 ( 旋转式、垂直钢筒,内含钢合金滚珠 ) 进行余下的粉磨加工。

·  粉磨过程在封闭系统中进行,该系统配备了一个空气分 离机,用来按大小将水泥颗粒分开,没有完全磨细的材 料被重新送过该系统。

·  这道高能耗的工序需要自动化和最优化的控制,以保证 目前的质量要求。

储藏和发运

·  成品水泥被储藏在巨大的混凝土料仓内。

·  可以将水泥散装到卡车或者车皮中发运给客户,也可以 装袋,用标准货车发送。

·  在运营一个水泥厂时,交货过程是最主要的任务之一。

·  由于发运设备通常也用于称量和装卸来自外部供应商的 材料,因此这些系统必须同时支持给料传输的过程控制。

·  现代化的发运系统提供了全部的物流支持,并且使发运 过程对操作者透明。