无机非金属材料专业实验预习报告要点_无机非金属材料实验
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摘要 悬浮预热器窑和预分解窑工艺是当代水泥工业用于生产水泥的最新技术，通常称为新型干法水泥技术。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.新型干法水泥生产是一种新时期比较符合环保要求、符合高生产率要求的生产技术，本文对新型干法水泥生产的特点、生产工艺流程、生产工序以及余热发电进行的介绍。
关键字 新型干法 水泥窑 余热发电 正文
1、新型干法水泥生产的特点 1.1 优良的品质
生料设备全过程广泛采用现代均化技术，矿山开采、原料预均化、原料配料及粉磨、生料空气搅拌均化四个关键环节互相衔接，紧密配合，形成生料制备全过程的均化控制保证体系即“均化链”，从而满足了悬浮预热、预分解窑新技术对生料质量提出的严格要求，产品质量可以与湿法媲美，使干法生产的熟料质量得到了保证。1.2 低消耗
采用高效多功能挤压粉磨、新型粉体输送装置大大节约了粉磨和输送能耗；悬浮预热及预分解技术改变传统回转窑内物料堆积态的预热和分解方法，熟料的煅烧所需要的能耗下降。1.3 生产效率的大幅度提高 悬浮预热、预分解窑技术从根本上改变了物料预热、分解过程的传热状态，传热、传质迅速，大幅度提高了热效率和生产效率。1.4 减少污染，清洁环保
由于“均化链”技术的采用，可以有效地利用在传统开采方式下必须丢弃的石灰石资源；悬浮、预分解技术及新型多通道燃烧器的应用，有利于低质燃料及再生燃料的利用，同时可降低系统废气排放量、排放温度和还原窑气中产生的NO2 含量，减少了对环境的污染，为“清洁生产”和广泛利用废渣、废料、再生燃料及降解有害危险废弃物创造了有利条件。
1.5 装备大型化
装备大型化、单机生产能力大，使水泥工业向集约化方向发展。水泥熟料烧成系统单机生产能力最高可达10 000 t/d，从而有可能建成年产数百万吨规模的大型水泥厂，大大的提高了水泥生产的效率。1.6 生产控制自动化
利用各种检测仪表、控制装置、计算机及执行机构等对生产过程自动测量、检验、计算、控制、监测，以保证生产“均衡稳定”与设备的安全运行，使生产过程经常处于最优状态，达到优质、高效、低消耗的目的。1.7 管理科学化
应用IT 技术进行有效管理，采用科学的、现代化的方法对所获取的信息进行分析和处理。1.8 投资大，建设周期较长
新型干法水泥生产技术要求的生产设备科技含量高，所占资源、地质、交通运输等条件都要求比较高，而且耐火材料的消耗亦较大，因此整体投资比较大
2、新型干法水泥生产工艺流程
2.1 生料制备
来自矿山的石灰石由自卸卡车运入破碎喂料仓，经石灰石破碎系统的破碎后由皮带输送机定量的送往预配料的预均化堆场。黏土用自卸汽车运入或者从工厂的黏土堆棚中用铲斗车卸入黏土喂料仓，经喂料机喂入￠1 200 rnm×1 080 mm 双辊破碎机，在双辊破碎机中破碎到85 %的黏土小于25 mm 后，经计量设备送入预配料的预均化堆场。破碎后的石灰石、黏土和其他辅助原料各自从堆场由皮带输送机送往磨头喂料仓，经配料计量后，定量喂入原料磨进行烘干并粉磨。烘干磨的热气体由悬浮预热器排出的废气供给，开启时则借助热风炉供热风。
粉磨后的生料用气力提升泵送入两个连续性空气均化库，进一步用空气搅拌均化生料和储存生料。2.2 预热分解
预热分解就是利用预热器把生料的预热和进行部分的分解，从而代替回转窑部分功能，以达到缩短回窑长度，同时使窑内以堆积状态进行气料换热的一个过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，可以使生料与同窑内排出的炽热气体充分混合，因此，可以增大气料接触面积，使得传热速度加快，热交换效率大大提高，达到提高窑系统生产效率、降低熟料烧成热耗的目的。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，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、低耗等一系一系列优良性能及特点。2.3 熟料煅烧
均化库中的生料经卸料、计量、提升、定量喂料后由气力提升泵送至窑尾悬浮预热器和分预分解窑水泥生产过程解炉中，经预热和分解后的物料进入回转窑煅烧成熟料。回转窑和分解炉所用燃料煤由原煤经烘干兼粉磨后，制成煤粉并储存在煤粉仓中供给。熟料经冷却机冷却后，由裙板输送机、计量秤、斗式提升机分别送入熟料库内储存2.4 水泥制成熟料、石膏经定量喂料机送入水泥磨中粉磨。水泥磨与选粉机一起构成所谓的圈流水泥磨，粉磨时也可根据产品要求加入适量的混合材料与熟料、石膏一同粉磨生产不同种类或标号的水泥品种。粉磨后的水泥经仓式空气输送泵送至水泥库储存，一部分水泥经包装机包装为袋装水泥，经火车或汽车运输出厂，另一部分由散装专用车散装出厂。其他不同规模的预分解窑水泥生产线、同规模而不同生产厂家的预分解窑水泥生产线的工艺流程大体上与前述相似，不同之处主要是生产过程中的某些工序和设备不尽相同。新型干法水泥生产工序
从上述的日产4 000 t 熟料的预分解窑水泥生产线的工艺流程不难看出，新型干法水泥生产可以概括成生料制备、熟料煅烧、水泥制成这三大生产过程，但具体生产工序之多，远不只是“两磨一烧”三个工序。一般而言，具体生产主要包括以下几大工序：①原料、燃料、材料的选择及入厂；②原料、燃料、材料的加工处理与预均化；③原材料的配合；④生料粉磨；⑤生料的调配、均化与储存；⑥熟料煅烧；⑦熟料、石膏、混合材料的储存与准备；⑧熟料、石膏、混合材料的配合及粉磨（即水泥粉磨）；⑨水泥储存、包装及发运。
4余热发电 近年来, 随着我国水泥工业工艺及装备技术得以迅速发展, 数百条数千吨级新型干法水泥熟料生产线(简称水泥窑)的陆续投产, 为水泥窑纯低温余热发电技术及装备的开发、推广、应用创造了市场条件。在这个背景条件下, 目前国内具有水泥窑余热发电工程设计、技术开发能力的数家单位, 推出了几种水泥窑纯低温余热发电的热力循环系统并已在水泥工业陆续推广应用。世纪90 年代中期, 天津水泥院通过转化吸收一些国家低温余热的回收利用技术, 在完成引进日本川崎公司技术和主机设备的海螺集团宁国水泥厂纯低温余热电站工程设计以后, 经过近十年的艰苦努力, 利用“八五”国家重大科技攻关项目———鲁南水泥厂2×2000t /d 带补燃锅炉的中、低温余热发电技术及装备的研究和开发成果(12kW 机组), 不仅开发出了我国具有自主知识产权的纯低温余热发电的系统技术, 填补了国内空白, 同时, 还会同国内的锅炉和汽轮机生产制造厂家, 开发出适于700t /d、2000t /d、5000t /d 级规模的预分解生产线纯低温余热发电的主要设备, 并得到普遍的推广和应用
5中国发展水泥窑余热发电技术的目的
1.水泥熟料锻烧过程中, 由窑尾预热器、窑头熟料冷却机等排掉的400 ℃以下低温废气余热, 其热量约占水泥熟料烧成总耗热量30%以上, 造成的能源浪费非常严重。水泥生产, 一方面消耗大量的热能(每吨水泥熟料消耗燃料折标准煤为100～115 kg), 另一方面还同时消耗大量的电能(每吨水泥约消耗90～115 kWh)。如果将排掉的400 ℃以下低温废气余热转换为电能并回用于水泥生产, 可使水泥熟料生产综合电耗降低60%或水泥生产综合电耗降低30%以上, 对于水泥生产企业: 可以大幅减少向社会发电厂的购电量或大幅减少水泥生产企业燃烧燃料的自备电厂的发电量以大大降低水泥生产能耗;可避免水泥窑废气余热直接排入大气造成的热岛现象, 同时由于减少了社会发电厂或水泥生产企业燃烧燃料的自备电厂的燃料消耗, 可减少CO2 等燃烧废物的排放而有利于保护环境。
2.水泥生产企业建设余热电站, 投资小, 见效快, 可以大幅降低水泥生产能耗既成本, 相应地可以大幅提高企业经济效益。
3.支持并促进“水泥窑余热发电技术”的研究、开发、推广工作, 可以使中国水泥窑余热发电的总体技术水平达到或接近当前国外先进工业国家已经达到的技术水平
6.余热发电技术
目前水泥行业已经推广应用的几种纯低温余热发电技术, 以蒸汽参数来分, 基本上有两类: 一类为0.69~1.27MPa-280～340℃的低压低温系统, 另一类为1.57～2.47MPa-325～400℃的次中压中温系统。对于0.69~1.27MPa-280~340℃的低压低温系统,其热力系统构成有以下三种模式:其一: 单压不补汽式纯余热发电技术。其二: 复合闪蒸补汽纯余热发电技术。其三: 多压补汽式纯余热发电技术。技术要点: 利用水泥窑窑尾预热器排出的350℃以下废气设置1台窑尾预热器余热锅炉(简称SP锅炉)、利用水泥窑窑头熟料冷却机排出的400℃以下废气设置1台熟料冷却机废气余热锅炉(简称AQC炉)、两台锅炉设置1台蒸汽轮机、发电系统主蒸汽参数为0.69～1.27MPa-280～340℃。
上述三种技术没有本质的区别, 共同的特点: 都是利用在窑头熟料冷却机中部增设抽废气口或直接利用冷却机尾部废气出口的400℃以下废气及窑尾预热器排出的300～350℃的废气余热;最重要的特点是采用0.69～1.27MPa-280～340℃低压低温主蒸汽。区别仅在于: 窑头熟料冷却机在生产0.69～1.27MPa-280～340℃低压低温蒸汽的同时或同时再生产0.1~0.5MPa-饱和～160℃低压低温蒸汽、或同时再生产85～200℃的热水;汽轮机采用补汽式或不补汽式汽轮机;复合闪蒸补汽式适用于汽轮机房与冷却机距离较远的情况而多压补汽式适用于汽轮机房与冷却机距离较近的情况。
对于1.57～2.47MPa-325～400℃的次中压中温系统, 其热力系统构成有如下两种模式: 其一: 冷却机多级取热纯余热发电技术。其二: 冷却机多级取热及循环风纯余热发电技术。
技术要点: 利用水泥窑窑尾预热器排出的350℃以下废气设置1台窑尾预热器余热锅炉(简称SP锅炉)或同时利用窑尾C2级预热器内筒设置过热器;利用熟料冷却机排出的400℃以下废气设置1台熟料冷却机废气余热锅炉(简称AQC炉), 或者通过改变窑头熟料冷却机废气排放方式: 利用熟料冷却机排出的部分360℃以下废气设置1台AQC余热锅炉、利用熟料冷却机排出的部分500℃以下废气设置1台熟料冷却机废气余热过热器(简称ASH过热器);将AQC炉排出的废气部分或全部返回冷却机, 窑头熟料冷却机冷却风采用循环风方式;利用两台锅炉或者增设的余热过热器设置补汽式蒸汽轮机, 发电系统主蒸汽参数为1.57 ～3.43MPa-340 ～435℃、补汽参数为0 ~0.15MPa-饱和～160℃。7研究、开发、应用水泥窑纯低温余热发电技术应遵循的基本原则 水泥窑纯低温余热发电技术是以节能降耗从而降低水泥生产成本为目的, 它的内涵是: 将水泥生产
过程中产生的并且水泥生产过程本身已不能再利用的余热回收从而转化为电能的技术, 因此, 研究、开发、应用水泥窑纯低温余热发电技术应遵循的基本原则: 不影响水泥生产、不增加水泥熟料热耗及电耗、不改变水泥生产用原燃料的烘干热源、不改变水泥生产的工艺流程及设备。
结束语
世界水泥技术的发展趋势是以节省资源、节约能源和环境保护为中心，进行清洁生产和高效集约化生产，加强水泥生态化技术和设备的研究、开发，逐步减少天然资源和天然能源的消耗，最大程度地减少环境污染，最大限度地接收、消纳工业废弃物和城市生活垃圾等，使水泥工业达到与环境友好、和谐、共存。新型干法水泥生产技术代表着当今世界水泥生产的潮流，发展新型干法水泥是实现中国水泥工业现代化的必由之路。虽然中国先进的新型干法水泥生产线与国际先进水平已经相接近，但从整体来看，还存在较大差距。为了使中国新型干法水泥生产工艺与设备的主要技术经济指标逐步赶上，甚至超过国际先进水平，同时在环境保护和生态建设方面逐步达到国际先进水平，我们还需要不懈努力
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