1、水泥回轉窯系統分析及工藝參數選擇1、水泥生產概述新型干法水泥生產技術以其能耗低、排放少的優點被廣泛應用于水泥生產過程。與濕法、老式干法和半干法生產方法相比較，它具有生產能力大、自動化程度高、產品質量高、能耗較低、有害物排放量較低等特點。新型干法水泥生產過程主要包括生料制備、熟料燒制和水泥制備三個環節，工藝流程如下圖所示: 圖1水泥生產工藝流程圖1.1、生料制備 生料制備是水泥原料加工處理的過程，它又包括了原料的破碎及預均化和生料的粉磨及預均化等步驟。硅酸鹽水泥的主要原料為石灰質原料和茹土質原料，有時還要根據原料品質和水泥品種，摻加校正原料以補充某些成分的不足，同時還可以利用工業廢渣或混合材料作

2、為水泥的原料。從礦山開采得到的原料都是塊度很大的石料，這種原料的硬度高，難以直接進行粉磨、燒制。破碎過程就是將大塊原料盡可能的破碎成粒度小且均勻的物料，以減輕粉磨設備的負荷，提高磨機產量。原料經過破碎處理后，可以盡可能的減少因運輸和貯存引起的不同粒度原料分離的現象，有利于下一步對原料的均化。原料預均化是提高水泥生料成分穩定、提高生產質量的工藝。均化堆料的方法有很多種，主要的幾種方式有:“人”字形堆料法，水平層堆料法，波浪形堆料法，橫向傾斜層堆料法。然后根據不同的堆料方法采取端面取料、側面取料或者底部取料。這樣可以盡可能降低因開采、運輸等因素導致的原料成分波動。原料經過破碎和均化后按比例進行混合

3、，然后送入生料磨中進行粉磨。粉磨過程可以進一步降低物料粒度，當提供相同熱量時，物料粒度越小的生料其反應速度越快，熟料燒結越容易。生料制備的最后一個步驟是預均化處理，這也是熟料制備工藝前能有效提高生料成分穩定性的操作。生料均化一般在生料均化庫中進行，采用空氣攪拌，在重力的作用下產生“漏斗效應”，促使生料在下落的過程中充分混合。1.2熟料燒制 熟料燒制可分為四個過程:懸浮預熱、窯外分解、窯內燒結和熟料冷卻。常見的預熱器是多級旋風預熱器，在其中含熱廢氣與生料發生熱交換。生料從最上面的第一級旋風筒連接風管喂入，在高速上升氣流的帶動下，生料折轉向上隨氣流運動，然后被送入旋風筒內。在氣流和重力的作用下，物

4、料貼著筒壁分散下落，最后進入下一級旋風筒的喂料管中，重復以上運動過程。經過五級旋風筒的預熱，生料就可以被加熱到800左右，而含熱廢氣則由約1100降低到約3 00。由于物料在旋風筒內處于懸浮分散狀態，熱交換過程可以很快發生。預熱器的使用充分利用了窯尾產生廢氣，降低了熟料燒成的熱耗。預熱器最底部一級旋風筒和分解爐相連，物料通過管道進入分解爐，并在其中進行分解。生料與噴入分解爐的煤粉在爐內充分分散、混合和均布，爐內高溫使得煤粉燃燒，迅速向物料傳遞熱量。物料中的碳酸鹽在高溫的作用下，迅速吸熱、分解，釋放出二氧化碳。入窯前，物料的分解率可以達到90%以上，進一步減輕了窯內水泥鍛燒的熱負荷，提高了煤粉的

5、利用率。物料進入回轉窯后進一步分解，并隨著窯的轉動向前移動，窯內煤粉燃燒產生的熱量使得物料發生一系列的化學反應，最后生成水泥熟料的主要成分硅酸三鈣。隨后熟料被送到蓖式冷卻機中，冷卻機采用風冷的方式，冷卻風從底部吹入對熟料進行冷卻。同時，熟料在蓖板的往復作用下逐漸向前移動。蓖式冷卻機可以對熾熱的熟料起到驟冷作用，提高了熟料的強度，同時還有出料溫度低、冷卻能力大等優點。1.3水泥制備 水泥終粉磨是水泥生產過程最后一道工藝。由于不同產品對水泥的粒度要求不一樣，因此需要對水泥熟料進一步加工。水泥熟料和石膏先經過輥壓機多次擠壓粉碎，隨后送入到立磨中進行終粉磨，以形成不同標號的水泥成品，最后打包裝袋或散裝

6、出廠。2水泥回轉窯工藝參數選擇2.1熟料燒結機理分析水泥熟料的鍛燒過程，是水泥生產中最重要的過程。該過程是在回轉窯中進行，回轉窯具有臺時產量高、所生產水泥熟料質量好、機械化和自動化程度高等優點，被多數水泥廠所采用。一般情況下，回轉窯筒體具有一定的傾斜角度，物料在其中會隨著筒體轉動而不斷翻滾向前。回轉窯為燃料燃燒、物料之間的化學反應提供了最夠的空間和熱反應環境。圖2水泥回轉窯示意圖 硅酸鹽水泥的主要成分包括CaO,SiO2,A12O3和Fe2O3，在高溫的條件下進行一系列的反應生成等礦物。回轉窯內部空間按溫度可以大致分為四個區域:分解帶、過渡帶、燒成帶和冷卻帶。物料在進入時分解率達到90%左右，

7、剩余沒有分解的物料將在進入回轉窯后逐漸分解。過渡帶部分溫度高達900-1150，使得生料中的二氧化硅、三氧化二鐵和三氧化二鋁等氧化物發生固相反應。固相反應是放熱反應，放熱量約為480-500kJ/kg，這為物料的燒結提供了大量的熱量。當物料溫度在1300-1450時，固相反應生成的礦物成為液相，大部分的C2S和CaO很快被高溫熔融的液相所溶解，這種溶于液相中的C2S和CaO進行反應，從而生成硅酸三鈣，同時硅酸三鈣的反映時間應維持15-20min。熟料通過燒成帶后溫度開始下降，為了保證水泥質量，要求熟料被驟冷，蓖式冷卻機的使用可以大大降低物料冷卻的時間，從而減少了副產品的生成。2.2影響回轉窯溫

8、度因素的選擇 通過上文對回轉窯內發生的化學反應的闡述可知，水泥熟料的品質是由物料發生化學反時的應溫度決定。其中燒成帶溫度直接影響到硅酸三鈣的生成量，當燒成帶的溫度得以保證時，窯內含熱氣體會將大量熱量帶入分解帶和過渡帶，從而提供了物料分解和熔融所需能量。因此，及時、準確的獲得燒成帶溫度有著重要的意義。 本文采用數據擬合的方法對燒成帶溫度進行預測，預測首先要選取輸入變量。回轉窯系統是一個變量眾多、存在時間滯后性、變量間又有一定的耦合的復雜系統。窯內的可測變量包括噴煤量、入窯料量、高溫風機擋板開度、窯頭罩溫度、窯尾溫度、窯電流、窯轉速等等。它們與回轉窯燒成帶溫度都有著或多或少的聯系，為了盡可能準確地選擇影響回轉窯燒成帶溫度的變量，下面將采用定性分析和定量分析相結合的方法選擇輸入變量。 (1)定性分析 假定在水泥配料合理、生料成分穩定的情況下，各個變量與燒成帶溫度之間的關系如下表所示:表1各變量與燒成帶溫度之間的關系 將現場采集到的