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1、水泥发电工艺基础知识 水泥是一种水硬性胶凝材料。水泥起源于胶凝材料，是在胶凝材料的发展过程中逐渐演进和发明的。一、水泥的起源与发明：一、水泥的起源与发明：胶凝材料是指在物理、化学作用下，能从浆体变成坚固石状体，并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质。（一）胶凝材料的发展及演变v1、定义、定义：气硬性胶凝材料：水硬性胶凝材料：拌水后既能在拌水后既能在空气中空气中硬化又能在水中硬化硬化又能在水中硬化拌水后只能在空气中硬化不能在水中硬化有机胶凝材料：无机胶凝材料：沥青、各种树脂如：石灰、石膏如：水泥v2 2、分类：、分类：天然粘土：新石器时代，距今400010000年石膏-石灰：公元前200030
2、00年石灰-火山灰：公元初人工配料制得水硬性胶凝材料：1756年以后天然水泥硅酸盐水泥多品种水泥v3、发展史用石灰、石膏作为胶凝材料（二）水泥的发明 19世纪初（18101824年），用人工配合粘土与石灰石经煅烧、磨细以制造水硬性胶凝材料已经开始组织生产。1824年，英国人阿斯普丁将粘土与石灰石配合烧制成块（熟料），再经磨细而成水硬性胶凝材料，加水拌和后能硬化制成人工石，并具有较高强度，其外观与当时建筑上常用的英国波特兰岛上出产的岩石相似，故称之为“波特兰水泥”（Portland Cement)，并于1824年10月21日首先获得该产品的专利权。发展简史发展简史二、世界水泥工业简史及发展趋势v
3、间歇式土窑（后发展成土窑）v1877年：回转窑v1905年：湿法回转窑v1910年：机械化立窑v1928年：立波尔窑v1950年：悬浮预热器窑v1971年：预分解窑。湿法长窑水泥装备大型化生产工艺节能化操作管理自动化环保措施生态化发展趋势：当今世界水泥工业发展的总体趋势是向新型干法水泥生产技术新型干法水泥生产技术发展，并具有如下特征：合称：特种水泥三、硅酸盐水泥生产概述三、硅酸盐水泥生产概述（一）水泥分类 1、按水泥的用途及性能分 通用水泥：一般土木建筑工程采用的水泥 专用水泥：专门用途的水泥。特性水泥：某种性能比较突出的水泥。2、按水泥的组成分类：、按水泥的组成分类：硅酸盐水泥系列 铝酸盐水
4、泥系列 氟铝酸盐水泥系列 硫铝酸盐水泥系列 铁铝酸盐水泥系列 其它:如 无熟料、少熟料水泥 硅酸盐水泥硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料，石灰石或粒画高炉矿渣适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为硅酸盐水泥（即国外通称的波特兰水泥）硅酸盐水泥硅酸盐水泥型硅酸盐水泥（P.）（混合材料掺量5）（不掺加混合材料）型硅酸盐水泥（P.）2.1硅酸盐水泥生产概述硅酸盐水泥生产概述石膏：CaSO42H2O硬石膏：CaSO4天然石膏 工业副产石膏：（二）组分材料：v硅酸盐水泥熟料：硅酸盐水泥熟料：凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的烧结物。v混合材料：混合材料：在粉磨水泥时与熟料、石膏一起加入磨
5、内用以改善水泥性能，调节水泥标号、提高水泥产量的矿物质材料。v石膏：石膏：调节凝结时间。硅酸盐水泥熟料化学组成硅酸盐水泥熟料化学组成 主要化学成分：CaO 62%67%SiO2 20%24%Al2O3 4%7%Fe2O3 2.5%6%其它氧化物：MgO SO3 Na2O K2O TiO2 P2O5等 95%5%四、硅酸盐水泥的生产工艺一、生产过程一、生产过程 硅酸盐水泥的生产过程通常可分为三个段：生料制备 熟料煅烧 水泥制成及出厂两磨一烧立窑生产回转窑生产普通立窑机械化立窑干法回转窑湿法回转窑半干法回转窑湿法 干法 五、生产方法的分类及其特点v（一）按生料制备方法分：v（二）按煅烧熟料窑的结构
6、分：新型干法水泥生产的技术特征新型干法水泥生产的技术特征 新型干法水泥生产，就是以悬浮预热和预分解技术为核心，把现代科学技术和工业生产最新成就广泛应用于水泥干法生产全过程，使水泥生产具有高效优质节能环保和大型化自动化科学管理特征的现代化水泥生产方法。简言之，新型干法水泥生产技术就是以悬浮预热窑预分解窑用于生产水泥的最新技术,代表了当今水泥工业发展的基本方向和主流。新型干法水泥生产工艺流新型干法水泥生产工艺流程程（一）、采掘（一）、采掘方式方式：露天开采露天开采包括包括剥离：搬移土岩（覆盖层）剥离：搬移土岩（覆盖层）开采：采开矿石开采：采开矿石机械开采机械开采水力开采水力开采六、水泥生产工艺过程
7、六、水泥生产工艺过程石灰石矿山石灰石矿山石灰石矿山开采设备石灰石矿山开采设备钻孔机（二）、原燃料的预均化（二）、原燃料的预均化（一）、定义：（一）、定义：原燃料在储存、取用过程中，通过采用特殊的堆取料方式及设施，使原料或燃料化学成分波动范围减小，为入窑前生料或燃料成分趋于均匀一致而作的必要准备过程。简言之，所谓原燃料的预均化就是原料或燃料在粉磨之前所进行的均化。（二）、原理：（二）、原理：“平铺直取”矩型预均化堆场矩型预均化堆场圆型预均化堆场圆型预均化堆场（三）、生料的配料生料的类型生料的类型干法生产干法生产生料粉，水分含量一般生料粉，水分含量一般不超过不超过1%。湿法生产湿法生产生料浆，生料
8、浆，含水含水32%40%左右左右立窑生产立窑生产白生料、黑生料、半黑生料等白生料、黑生料、半黑生料等生生料料粉粉配料配料 根据水泥品种、原燃料品质、工厂具体生产条件等选择合理的熟根据水泥品种、原燃料品质、工厂具体生产条件等选择合理的熟料矿物组成或率值，并由此计算所用原料及燃料的配合比，。料矿物组成或率值，并由此计算所用原料及燃料的配合比，。新干法生产新干法生产用生料粉用生料粉生料生料 由石灰质原料、粘土质原料、少量校正原料（有时还加由石灰质原料、粘土质原料、少量校正原料（有时还加入矿化剂、晶种等，立窑生产时还要加煤）按比例配合，粉磨入矿化剂、晶种等，立窑生产时还要加煤）按比例配合，粉磨到一定细
9、度的物料。到一定细度的物料。生料配料图生料配料图 主要是采用空气搅拌及重力作用空气搅拌及重力作用下产生的“漏斗效应漏斗效应”（或称鼠穴效应）（或称鼠穴效应），使生料粉向下落降时切割尽量多层料面予以混合。同时，在不同流化空气的作用下，使沿库内平行料面发生大小不同的流化膨胀作用，有的区域卸料，有的区域流化，从而使库内料面产生径向倾斜，进行径向混合径向混合均化。即有三种均化作用：空气搅拌、重力均化、径空气搅拌、重力均化、径向混合向混合（四）、生料均化技术（四）、生料均化技术定义定义 生料易烧性是指生料在窑内煅烧成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。熟料的过程中相对难易程度。影响因
10、素影响因素 在生产工艺一定、主要设备相同的在生产工艺一定、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。化学组成、物理性能及其均化程度。生料均化的意义生料均化的意义生料均化程度对易烧性的影响生料均化程度对易烧性的影响 （五）、熟料煅烧技术v新型干法水泥生产过程中的熟料煅烧技术以及煅烧过程中的物理化学变化v以旋风筒换热管道分解炉回转窑冷却机为主线，掌握当代水泥工业发展的主流和最先进的煅烧工艺及设备、生产过程的控制调节等。预分解窑生产流程图预分解窑生产流程图预分解窑工艺流程预分解窑工艺流程旋风旋风筒筒连接连接管管道道分解分解炉炉回
11、转回转窑窑冷却冷却机机预预 热热分解分解烧成烧成冷却冷却生料在煅烧过程中的物理化学变化生料在煅烧过程中的物理化学变化干燥（自由水蒸发）干燥（自由水蒸发）吸热 100150粘土质原料脱水粘土质原料脱水 吸热吸热 450碳酸盐分解碳酸盐分解 强吸热强吸热 900固相反应固相反应 放热放热 8001200熟料烧结熟料烧结 微吸热 130014501300熟料冷却熟料冷却 放热 13001 1 旋风预热器旋风预热器v旋风预热器是由旋风筒和连接管道组成的热交换器。v换热管道除管道本身外还装设有下料管、撒料器、锁风阀等装备，它们同旋风筒一起组合成一个换热单元2 2 旋流式分解炉旋流式分解炉NSF型v以NS
12、F型为例3 3 回转窑工艺带的划分回转窑工艺带的划分v过渡带：从窑尾起至物料温度1280止(或1300)主要任务：物料升温、部分碳酸盐分解、固相反应。v烧成带：物料温度128014501300 主要任务：熟料烧成v冷却带：窑头端部，1300 之后4 4 熟料冷却熟料冷却v冷却目的：冷却目的：改善熟料质量与易磨性；降低熟料的温度，便于运输、储存、和粉磨 回收热量，预热二次空气，降低热耗、提高热利用率。v冷却方式冷却方式:急冷 v快冷对改善熟料质量的作用：防止或减少C3S的分解；避免-C2S转变成-C2S；改善了水泥安定性；使熟料晶体减少，提高水泥抗硫酸盐性能；改善熟料易磨性；可克服水泥瞬凝或快凝
13、。（六）、水泥制成技术（六）、水泥制成技术 将硅酸盐水泥熟料、石膏和混合材料进行合理配比,经粉磨机械粉磨,然后储存,均化制备而成。山西威顿水泥山西威顿水泥（日产熟料1000T）日产3000吨新型干法水泥生产线都江堰拉法基水泥海螺水泥海螺水泥5000t/d熟料日产5000T熟料水泥生产线三大主机三大主机泵、阀等辅助设备4化水系统51汽轮机、发电机2 锅炉1 1除氧器、凝汽器3 循环冷却水系统1 6控制系统1 7一、发电系统主要组成部分二、发电系统主要设备介绍（一）锅炉 锅炉是利用燃料燃烧释放的热能或其它热能加热给水，生产规定参数和品质的蒸汽的设备，又称蒸汽发生器。AQC立式锅炉SP立式锅炉（二）
14、汽轮机 汽轮机是一种以蒸汽为工质，将蒸汽的热能转换为机械功的旋转机械。国产汽轮机主要型号v汽机实物图例汽轮机的结构示意图Pdd1b0Pd2P12Pd（三）除氧器 除氧器用来除去锅炉给水中溶解气体，它不仅可以除去锅炉给水氧气，还可以除去其它的气体，它也用以汇集主凝结水、补充水、各种疏水、锅炉连排扩容蒸汽、汽轮机门杆漏汽、外来汽水等各项汽水，并要保证给水品质和水泵的安全运行。v方式：化学除氧 真空除氧 热力除氧蒸汽空气混合物化学补充水余汽凝结水主凝结水加热蒸汽 给水123456空气v热力除氧示意1除氧塔；2环形滴水盘；3圆形滴水盘；4蒸汽分配器；5余汽冷却器；6给水箱（四）凝汽器 组成：凝汽式汽轮
15、机的凝汽设备通常由表面式凝汽器,抽气设备,凝结水泵,循环水泵以及这些部件之间的连接管道组成.任务：(1)在汽轮机排汽口建立并维持高度真空;(2)将汽轮机的排汽凝结成洁净的凝结水作为 锅炉的给水循环使用.简单讲，凝汽器的作用就是把乏汽凝结成水.凝汽器实物图例（五）冷却塔v工业生产或制冷工艺过程中产生的废热,一般要用冷却水来导走。v冷却塔的作用是将挟带废热的冷却水在塔内与空气进行热交换,使废热传输给空气并散人大气。v冷却塔实物图例玻璃钢冷却塔双曲线冷却塔v化学水处理系统 化学水处理根据当地水源水质选择 对于中低压锅炉，选用一级除盐水系统可以满足绝大多数情况下的水处理。三、水泥纯低温余热发电技术现状
16、三、水泥纯低温余热发电技术现状 国外纯低温余热发电技术从六十年代末期即开始研制，到七十年代中期进入实用阶段，八十年代初期达到高潮，尤其以日本为主，技术较为成熟。日本、韩国、我国的台湾地区70%以上的生产线配套建设纯低温余热发电。日本川崎余热发电闪蒸技术比较成熟，发电效率较高，吨熟料发电量达到40kWh左右，基本可提供熟料生产用电的50%，但因其给水泵电耗大，其厂用电多，系统供电量少，且设备主机均需从日本引进，价格较贵。1 1、国外纯低温余热发电技术较成熟、国外纯低温余热发电技术较成熟 1997年，宁国水泥厂引进日本闪蒸技术的水泥线纯低温余热发电机组投入运行，带动了国内纯低温余热发电技术的长足进步。目前，国内大型干法水泥线纯低温余热发电技术主要有三种：单 压 技 术闪 蒸 技 术双 压 技 术 补充介绍术语：AQCAir Quenching Cooler(boiler)SPSuspension Preheater(boiler)2 2、国内纯低温余热发电技术的研究进步比较、国内纯低温余热发电技术的研究进步比较纯低温余热发电技术单压单压 纯低温余热发电技术闪蒸闪蒸纯低温余热发电技术双压双压
