新型干法水泥生产工艺流程.docx
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新型干法水泥生产工艺流程
新型干法水泥生产工艺流程
水泥的生产工艺可以简述为两磨一烧，即原料要经过采掘、破碎、磨细和混匀制成生料，生料经1450℃的高温烧成熟料，熟料再经破碎，与石膏或其他混合材一起磨细成为水泥。
由于生料制备有干湿之别，所以将生产方法分为湿法，半干法或半湿法，干法3种。
目前常用的是干法水泥生产工艺。
水泥生产工艺流程
一、水泥生产的生料制备
1破碎工艺
水泥生产过程中，很大一部分原料要进行破碎，如石灰石、黏土、铁矿石及煤等。
因为石灰石是生产过程中用量最大的原料，开采出来之后的颗粒较大，硬度较高，因此石灰石的破碎在水泥的物料破碎中占有比较重要的地位。
将石灰石通过破碎机进行一次和二次破碎，碎成20毫米石块，常用的破碎设备有锤式、颚式、反击式、冲击式、辊式、圆锥式破碎机等。
破碎废气会产生粉尘污染，破碎废气量约为600m3/t料，粉尘浓度为10g/m3。
2生料的预均化工艺
原料预均化预均化技术就是在原料的存、取过程中，运用科学的堆取料技术，实现原料的初步均化，使原料堆场同时具备贮存与均化的功能。
石灰石的储存多采用长形或圆形预均化堆场，
粘土或砂岩的储存多采用长形堆场，
自动控制堆料机和取料机的作业，均化效果好，成份稳定，并控制了储存和均化过程产生的无组织粉尘的排放。
3生料的烘干工艺
烘干工艺是将生料通过烘干机加热干燥。
烘干设备有回转式和悬浮式烘干机、烘干塔等，回转式烘干机内温度约700℃，排放废气量约1300m3/t料。
4生料的粉磨工艺
水泥磨包括生料磨和水泥磨，常用的设备有球磨机、立磨、辊压机等。
干法磨制一般采用闭路操作系统。
湿法磨制通常开路系统，但也有采用闭路系统的。
二、水泥生产的煅烧
目前大中型水泥厂多使用回转窑，小型水泥厂多使用立窑，我国还有50﹪以上的水泥仍使用立窑生产。
1立窑煅烧
立窑工艺的设备是静止的竖窑，分为普通立窑和机械化立窑，属于半干法生产。
立窑的日产量已达250～300t／d。
立窑又分普通立窑和机立窑，普通立窑采用间歇式生产，能耗热耗较高，产生的废气量约3900立米/吨熟料，粉尘浓度15g/m3。
2新型干法旋窑煅烧
它是在旋窑煅烧增加预分解窑与悬浮预热工艺。
生料在预热器以内悬浮状态或沸腾状态下与热气流进行热交换，又在分解炉中加入占总燃料用量50～60％的燃料，使生料在入窑前的碳酸钙分解率达80％以上，达到减轻窑的热负荷，提高产量。
预热分解
把生料的预热和部分分解由预热器来完成，代替回转窑部分功能，达到缩短回窑长度，同时使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出的炽热气体充分混合，增大了气料接触面积，传热速度快，热交换效率高，达到提高窑系统生产效率、降低熟料烧成热耗的目的。
（1）物料分散
换热80%在入口管道内进行的。
喂入预热器管道中的生料，在与高速上升气流的冲击下，物料折转向上随气流运动，同时被分散。
（2）气固分离
当气流携带料粉进入旋风筒后，被迫在旋风筒筒体与内筒（排气管）之间的环状空间内做旋转流动，并且一边旋转一边向下运动，由筒体到锥体，一直可以延伸到锥体的端部，然后转而向上旋转上升，由排气管排出。
（3）预分解
预分解技术的出现是水泥煅烧工艺的一次技术飞跃。
它是在预热器和回转窑之间增设分解炉和利用窑尾上升烟道，设燃料喷入装置，使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程，在分解炉内以悬浮态或流化态下迅速进行，使入窑生料的分解率提高到90以上。
将原来在回转窑内进行的碳酸盐分解任务，移到分解炉内进行；燃料大部分从分解炉内加入，少部分由窑头加入，减轻了窑内煅烧带的热负荷，延长了衬料寿命，有利于生产大型化；由于燃料与生料混合均匀，燃料燃烧热及时传递给物料，使燃烧、换热及碳酸盐分解过程得到优化。
因而具有优质、高效、低耗等一系列优良性能及特点。
生料均化
新型干法水泥生产过程中，稳定入窖生料成分是稳定熟料烧成热工制度的前提，生料均化系统起着稳定入窖生料成分的最后一道把关作用。
三、熟料磨（水泥磨）工艺
水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗电最多的工序。
其主要功能在于将水泥熟料（及胶凝剂、性能调节材料等）粉磨至适宜的粒度（以细度、比表面积等表示），形成一定的颗粒级配，增大其水化面积，加速水化速度，满足水泥浆体凝结、硬化要求。
水泥熟料的细磨通常采用圈流粉磨工艺。
采用压缩粉碎和冲击粉碎方式,可提高40％，粉磨电耗可降低10％。
“二磨”电耗约占水泥生产过程总电耗的70％，其中，水泥粉磨电耗约占水泥生产总电耗的40％。
水泥粉磨约为生料粉磨比电耗的1.5倍。
水泥生产的环境污染
我国水泥工业烟尘和粉尘排放总量约占我国全年烟粉尘排放总量的近40%。
水泥生产过程中，每生产1吨硅酸盐水泥至少要粉磨3吨物料（包括各种原料、燃料、熟料、混合料、石膏），据统计，干法水泥生产线粉磨作业需要消耗的动力约占全厂动力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤磨占约30%，水泥粉磨约占40%。
因此，合理选择粉磨设备和工艺流程，优化工艺参数，正确操作，控制作业制度，对保证产品质量、降低能耗具有重大意义。
据有关专家统计，每生产1t水泥就要向环境排放1t有害气体。
我国水泥工业的CO2排放量约为7亿t左右，S02在80万t左右，NOx在100万t左右。
一、水泥生产废气污染
（一）废气量由于窑型不同，生产线不同所产生的废气量有所差异:
生产路线
窑型
废气量
其中
窑废气
工艺废气
生料→熟料
立窑
5700m3/t熟料
4000
1700
湿法
6200m3/t熟料
4700
1500
中空干法
7000m3/t熟料
4600
2400
新型干法
5200m3/t熟料
3700
1500
熟料→水泥
1200在m3/t水泥
1200
生料→熟料→水泥
立窑
5300m3/t水泥
2880
2420
湿法
5660m3/t水泥
3380
2280
中空干法
6230m3/t水泥
3310
2920
新型干法
4940m3/t水泥
2660
2280
（二）有组织粉尘产生量及排放
1.有组织粉尘产生量与排放量
生产路线
窑型
粉尘产生量
其中
排放
窑
工艺
复膜
袋
普通
袋
电除尘
其他
除尘
生料→熟料
立窑
85kg/t熟料
60
25
0.43
0.85
2～8
湿法
155kg/t熟料
118
37
0.31
0.78
1.55
中空干法
245kg/t熟料
161
84
0.49
1.23
2.45
新型干法
182kg/t熟料
130
52
0.18
0.36
0.36
熟料→水泥
30kg/t水泥
18
0.18
生料→熟料
→水泥
立窑
91kg/t水泥
43
48
0.4
0.58
1.14
湿法
162kg/t水泥
85
57
0.48
1.20
中空干法
207kg/t水泥
116
91
0.42
1.04
2.07
新型干法
161kg/t水泥
94
67
0.16
0.32
0.32
注：
立窑一般有5～10㎏粉尘/t熟料泄漏。
复膜袋除尘率约99.5％，普通袋除尘率约99％，电除尘（一级除尘）平均除尘率约98％；新型干法复膜袋除尘率约99.8；普通袋除尘率约99。
5％，电除尘平均除尘率约99.5％。
（三）无组织粉尘排放
水泥生产线一般有30～40个有组织粉尘排放点，最大的废气扬尘点是水泥窑和各类磨机。
立窑的炉气泄漏排放的粉尘量最大，立窑一般有500～700m3废气/t熟料和5～10㎏粉尘/t熟料的泄漏。
生料粉尘主要指原料配料、粉磨、均化、输送过程中产生的无组织排放，该种粉尘无组织排放随着水泥工业的技术进步越来越小。
燃料粉尘主要指煤进厂、储存、倒运、破碎、粉磨、输送等过程中产生的无组织排放，尤其装卸和倒运过程产生的煤粉尘排放居多。
熟料粉尘无组织排放主要来自熟料输送、下料、二次倒运过程，尤其以二次倒运产生的扬尘居多水泥粉尘无组织排放主要来自于水泥包装、散装和运输环节，尤其以装运环节居多。
据浙江省水泥散装办引用北京环科院测定使用散装水泥粉尘排放计算数据，散装水泥粉尘排放为0.28kg粉尘/t水泥，使用袋装水泥时，水泥粉尘排放为4.48kg粉尘/t水泥，两者粉尘排放量差：
（4.48-0.28）=4.2kg粉尘/t水泥。
如果按水泥运输无组织粉尘排放水泥厂内外各占50％计算，在水泥厂内散装水泥粉尘排放为0.14粉尘/t水泥，使用袋装水泥时，水泥粉尘排放为2.24粉尘/t水泥，袋装比散装多排放粉尘2.1㎏粉尘/t水泥。
（四）SO2产生量及污染
生产路线
窑型
原煤消耗
二氧化硫排放量
原煤含硫S％
原煤含硫1％
生料→熟料
立窑
224kg/t熟料
0.5Skg/t熟料
0.5kg/t熟料
湿法
291kg/t熟料
0.4Skg/t熟料
0.4kg/t熟料
中空干法
340kg/t熟料
0.5Skg/t熟料
0.5kg/t熟料
新型干法
161kg/t熟料
0.15Skg/t熟料
0.15kg/t熟料
熟料→水泥
0
0
生料→熟料
→水泥
立窑
0.36Skg/t水泥
0.36kg/t水泥
湿法
0.29Skg/t水泥
0.29kg/t水泥
中空干法
0.36Skg/t水泥
0.36kg/t水泥
新型干法
0.11Skg/t水泥
0.11kg/t水泥
NOx产生量及污染
水泥焙烧生产废气中NOχ的含量
窑型
中空干法窑
湿法窑
立窑
新型干法
NOχ的含量mg/m3
500
500
100
450
水泥生产氮氧化物排放量
生产路线
窑型
窑气量
氮氧化物排放量
生料→熟料
立窑
4000m3/t熟料
0.4kg/t熟料
湿法
4700m3/t熟料
2.35kg/t熟料
中空干法
4600m3/t熟料
2.30kg/t熟料
新型干法
3700m3/t熟料
1.67kg/t熟料
熟料→水泥
1000m3/t水泥
0
生料→熟料
→水泥
立窑
2880m3/t水泥
0.29kg/t水泥
湿法
3380m3/t水泥
1.69kg/t水泥
中空干法
3310m3/t水泥
1.66kg/t水泥
新型干法
2660m3/t水泥
1.20kg/t水泥
二、噪声污染
水泥厂的噪音主要来自磨机、空压机、罗茨鼓风机、高压离心通风机、破碎机、各种泵等设备
三、废水污染
水泥工业的水污染主要为生产设备外排的冷却水、水收尘产生的废水化验室废水、近年水泥企业一般都建立了循环水系统,水的循环利用率在95﹪左右,废水产生量约为0.075m3/t熟料，排放量约为0.003m3/t。
熟料化验室废水经酸碱中和处理后外排,水收尘逐渐淘汰,水泥工业对水环境的污染已不再是污染的主体。
水泥工业环境监察的要点
（1）监督落后生产工艺及装备的淘汰。
取缔无生产许可证非法生产水泥的企业；关闭土（蛋）窑、普通立窑、直径2．2m及2．2m以下（以1997年6月5日的窑径为依据）的机立窑；淘汰直径2．5113．及2．5m以下的干法中空窑生产线（1997年年底之前已经生产特种水泥的除外）；淘汰直径2．5m及2．5m以下的湿法生产线。
禁止新建和扩建各种立窑生产线；禁止对直径2．2m及2．2m以下的立窑进行扩径改造；禁止新建和扩建湿法窑、立波尔窑及干法中空窑。
（2）监督水泥生产过程粉尘处理设施的运行效果和粉尘排放
（3）监督水泥生产过程中产生无组织排放的生产工序，如生、熟料的存贮、输运、包装等过程的粉尘防治措施。
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