第二代新型干法水泥线简述doc.docx

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第二代新型干法水泥线简述doc

第二代新型干法水泥生产线

核心提示：

第二代新型干法水泥技术装备实际上是不断提高产品质量和降低能耗，注重环保与绿色概念，融入现代智能技术，使我国新型干法水泥的技术、装备、资源能源利用效率、节能减排、自动化水平、经济技术指标都得到较大的提高和提升，达到世界领先水平。

所谓第二代新型干法水泥技术和装备是在不改变悬浮预热和预分解这一主要工艺技术特征的基础上的进一步创新。

下面具体介绍了“第二代新型干法水泥”的八大特征技术体系：

1、高能效低氮预热预分解及烧成技术以科学的计算机模型和数字化模拟技术建立先进的高能效和低氮燃烧理论，提高悬浮预热、预分解和高温烧成过程的燃烧、传热效率和降低氮氧化物的产生量，生产更高品质、更高等级的水泥熟料，较大幅度降低能耗量和氮氧化物排放量。

2、高效节能料床粉磨技术深入研究料床破碎理论，进一步提升料床粉磨的效能效率，开发适用不同原料、燃料和熟料配比的大型辊磨，提高运行可靠性和不同粉体性能的可控性，特别要满足混凝土对水泥的级配、粒径、粒型和需水性等要求。

3、原料、燃料均化配置技术研究开发适用于不同种类和品位的原材料和燃料的均化配制技术，特别是适用于各种废弃物、城市垃圾作为替代燃料和原料的应用技术，使水泥窑炉在协同处置和资源化利用废弃物时，能确保提高产品质量、降低能耗、物耗、减少排放。

4、数字化智能型控制技术运用模糊逻辑、神经网络理论和模型

预测控制技术，将自动化智能化技术融入水泥企业的生产和管理全过程，实现对安全生产、产品质量、物耗能耗、环保排放、物流和成本管理等全方位的智能化管理，整体提升控制力和运营效益。

5、废弃物安全无害化处置和资源化利用技术，充分发挥新型干法水泥窑的优势和特点，重点研究开发协同处置工业废弃物、城市垃圾、污泥的功能与利用技术，在保证水泥正常生产、产品质量和达标排放的前提下，实现废弃物的安全无害化处置和原料燃料替代利用技术，使水泥窑炉具备环保功能，替代燃料的利用率达到40%。

6、新型低碳高标号水泥熟料生产技术，通过材料设计创新和工艺创新，开发低温烧成的、以硅酸盐矿相为主的新型低碳高标号水泥熟料矿物，并充分利用各种工业废渣、低品位矿物尾渣，生产具有中国特色的低碳、高标号和多品种的高质量水泥，为水泥工业实现低碳化与减量化、拓展新的应用领域开拓新的重要途径。

7、高性能高效率滤膜袋收尘技术，以解决PM2.5颗粒排放为重点，开发高性能高效率的滤膜材料，优化提升袋收尘和电收尘技术，实现水泥工业粉尘有组织零排放。

8、高性能无毒害氮氧化物还原催化剂技术，在实现窑炉低氮燃烧技术的基础上，进一步通过选择性催化还原技术，降低氮氧化物的排放浓度。

在第二代新型干法技术定义中可以看到，节能高效、环保绿色是二代线最重要的特征。

业内专家表示，达到上述要求后，新型干法水泥线的各项指标将有质的飞跃。

设备方面

1、强化煅烧的两档支撑短回转窑

长径比L/D<12.5的回转窑称之为两档短窑。

众所周知，湿法窑、干法中空窑等水泥熟料煅烧过程全部在窑内进行，而预分解窑生料的预热和大部分物料的分解移至窑外的预热器和分解炉，由于悬浮态的传热速率大大高于回转窑内物料层表面的接触传热速率，入窑物料分解率显著提高，窑的煅烧能力得到很好发挥，所需窑的规格得以缩小。

随着预分解技术的发展，窑的单位容积产量不断提高，决定新型干法窑系统产量高低的因素不仅是窑的规格，在很大程度上还在于组成预分解系统的旋风筒、连接管道、分解炉、回转窑、冷却机和燃烧装置的合理匹配与生产操作，令其相互适应，很好发挥每一个环节的作用。

总的来说，烧成能力与预烧能力应该相适应。

预分解技术的发展进步为回转窑中物料的煅烧提供了很好的预烧条件，新型高效篦冷机及大推力的燃烧器的应用为回转窑中熟料的烧成的提供了先决保证。

经过理论分析及大量的生产实践证明，两档短窑具有很多优点，主要有以下几方面：

1）降低能耗。

研究表明，在CaCO分解过程中形成新生态的CaO其具有很高的活化能和很强的反应性。

在预分解窑中，入窑物料的分解率至少在90％以上，只有很少量的碳酸盐分解任务留待窑内完成。

窑内的高温带仅局限在火焰辐射区段之内，对一般长径比为L/D=

14〜16的预分解窑，已完成分解任务的物料还要在900〜1300C的过渡带内停留过长的时间，一般为15〜16min,延缓了物料的加热进程。

因此，新生态的CaO反应活性得不到充分体现，造成C2S和CaO的矿物长大。

因为在此区段内没有足够的热量使其迅速升温，制约了熟料的结粒和烧结，进而造成熟料结构不良，影响熟料质量和易磨性。

而在两档窑中，物料在过渡带仅停留5~6min就马上进入烧成带，新生态的CaO反应活性得到了充分又及时的利用，所以可降低烧成温度，减少废气的热损失，使热耗降低。

在这种情况下所形成的熟料矿物结粒好，多呈微晶和微孔结构，不仅可以提高熟料28天强度，而且易磨性获得改善，可以降低水泥的粉磨电耗。

此外，窑体长度缩短，不仅筒体的散热损失随之减少，而且传动功率也相应降低。

以

2800t/d的两档窑（©4.2350m）和三档窑（©4360m）为例作比较，两档窑的表面散热损失可相应降低约3kcal/kg.cl。

2）提高熟料质量。

在主要矿物C3S稳定形成之前，物料在过渡带停留时间越长，C2S矿物生长越多，但剩余的f—CaO就有机会再结晶而使其结粒增大、活性降低。

C3S形成过程为固液相反应，其形成速度即烧成时间取决于CaO的粒度和活性。

CaO晶粒越小、活性越强，则越有利于C3S的形成，熟料28d强度越高。

此外，升温速度越快，CaO的吸收速度也越快，越有利于C3S的形成。

而两档窑内的煅烧情况满足上述要求，因此从理论上分析，两档短窑所生产的熟料质量较好。

3）对原、燃料的适应性更强。

在相同生产能力的情况下，两档窑的直径一般大于三档预分解窑。

因此，在相同操作条件下热负荷降低。

这样，对于易烧性较差、碱或其他有害成分含量较高的生料，其适应性更强。

一是因为可以得到更好的火焰辐射传热；二是能更好地控制物料在烧成带的停留时间；三是窑尾温度稍高，碱性物不易在窑内凝结，放风排碱效率高，可以促进碱或其他有害成分的降低。

4）砖耗显著降低。

由于烧成带温度可降低，窑内气体速度亦随之降低，不仅传热得到改善，而且可减少熟料粉尘的再循环，加之机械方面的有利因素，所以耐火砖寿命大大提高，砖耗显著降低。

对一般预分解窑，吨熟料砖耗的国际先进指标为0.5〜0.6kg/t.cl，而

两档窑可降到0.15〜0.2kg/t.cl，降低约60%。

砖耗降低对降低水泥成本意义很大。

5）设备可靠性提高，避免机件超负荷。

由三档支承改为两档支承后，结构

由静不定变成静定系统。

这样，无论基础下沉，或窑筒体变形和弯曲等，都不会引起筒体、托轮、轮带和传动机构等机件超负荷，也不会造成托轮与轮带的不均匀接触和各档及每个支承两侧托轮受力的不均衡。

从而避免筒体断裂、托轮断轴、轴承超温和烧瓦、托轮与轮带过快和不均匀磨损、烧毁传动电动机、主减速器的异常损坏等机械事故发生，大大提高了可靠性。

6）降低了基建投资。

两档短窑的窑体减轻、支承减少，尽管有的两档短窑的筒体和托轮的直径稍大，但整台窑的设备重量还是能减轻14%~20%，设备造价因而可大大减少；另外，由于窑体减轻，窑墩负荷减小，窑的土建费用亦可降低；窑体减短，除占地面积减少外，输送设备长度、各种管道和电线电缆都相应缩短，不但工艺布置更加

紧凑，各项投资也相应减少

7）检修维护费用降低。

两档短窑的支承减少，受力均衡，没有不易发现的超负荷隐患产生，因此机件的寿命都会延长。

燃烧带的热负荷小，转速又较低，机械应力降低，耐火砖的寿命也会相应提高等，这使检修维护费用大大降低。

2、分解炉

对分解炉的研究，天津院有限公司已形成了一套从原燃料特性研

究、机理分析、冷态模拟试验、CFD研究、现场测试等完整的研究开发体系。

我公司目前的主导炉型为双喷腾的TDF炉，我们用各种方式对其进行了大量的研究工作，开发了适应不同燃料的各种型式的分解炉（TWDTSDTSF等），各种型式的分解炉有其特点但总体阻力较大，结构较为复杂，鉴于此，我们在综合分析的基础上，开发了三喷腾型TTF分解炉，该分解炉在线布置可有效利用窑尾废气的热焓，利于“热炉”，升温点火容易，没有离线分解炉塌料影响周边环境及很大的处理工作量的问题。

三喷腾相应：

TTF炉具有三喷腾和碰顶效应、固气停留时间比大

（tm=4-5）,湍流回流作用强、固气停留时间比大温度场及浓度场均匀、物料分散及换热效果好、炉体结构简单、阻力系数低；相对于管道型分解炉而言，三钵型式的分解炉在相同容积情况下其设备重量较轻，同时分解炉的容积效率较管道高，避免了长管道导致的层流现象；喂料方式：

上下料点合理分料，创造燃烧区中部局部高温区，分解炉局部温度可达〜1300C,可大幅提高煤粉燃烧效果，高温区间设计~1.5s，可保证劣质煤及无烟煤的充分燃烧；物料至于放在三次风正上方，可充分分散，分解炉物料分布均匀，流场更合理，同时可减少锥部塌料，分解炉的压损可大幅减少，系统相应阻力降低；

喂煤方式：

二通道对称四点喷入，优化分解炉温度场，消除窑尾喷煤管磨损；增设后置管道：

适当增加分解炉炉容，方便与C5连接,降低塔架高度；可操作性：

TTF炉操作简单，对燃原料适应强。

3、新型高效大推力的煤粉燃烧器

回转窑燃烧器是烧成系统的重要工艺设备。

它不仅影响窑系统的热耗及操作性能，还对熟料质量和有害物质排放量产生影响。

天津院有限公司通过大量的工程实践、试验及数值模拟研究的情况下，提出了新型大推力的煤粉燃烧器，结构为四通道型式，其主要特点如下：

无磨损，使用寿命长；燃烧器推力大，可达1500m/s以上，对各种煤质的适应性好；一次风用量少，净风比例较老燃烧器减小3.5~6.5%。

新型煤粉燃烧器的加工由天津院有限公司装备制造基地完成，其结构特点如下：

1）风道结构：

四风道结构。

我院的原三风道结构＋外部冷却风道。

2）风道顺序为：

（由外至内）冷却风、轴流风、煤风、旋流风。

3）头部出口面积不可调，风速的调整依靠各风道阀门的开度调

4）冷却风出口：

为环状结构，设置拢焰罩，以提高使用性能及

冷却性能。

拢焰罩“0”位时长度为25mm轴向长度可调，有专门的膨胀节及调节丝杠用于拢焰罩长度的调节。

5）轴流风出口：

为直口圆孔状结构，周向布置，共16个。

6）旋流风出口：

旋向与回转窑转向相同，旋流角50°，周向共24个出风口。

4、第四代行进式冷却机

新型第四代篦冷机具有依料床变化自动敏感地恒定冷却风量、无漏料等特点，应用了多项专利技术，其原理采用先进的Walkingfloor

行进式原理，通过模块化设计等一系列优化设计，使冷却机真正实现了高效、低故障率。

其主要结构特点如下：

（1）优化的固定端，通过对篦冷机固定端热态熟料的分布的研究分析，根据物理学原理优化设计固定端，使得固定斜坡段熟料分布合理，既保护篦板不烧坏同时又保证冷却效果，从而减少冷却机入口出现堆

“雪人”现象，也使得熟料在整个篦床上均匀分布，可提高入口段的热交换效率。

改进后的固定端为7块篦板长度（0.337=2.1m）,斜度为12°，从圣塔3500t/d及之后投产的20多条生产线表明，该型式固定端几乎没有再发生堆雪人，二次风温也由之前的900C提高到

1150C。

（2）篦床传动段是水平的，通过四连杆机构组成成步进式篦床，由液压驱动，篦床由数列组成，每列有前后两个液压缸同步驱动，各列相对独立。

熟料冷却输送篦床由若干条平行的熟料槽型输送单元组合而成，其运行方式：

首先由篦床同时统一向熟料输送方向移动（冲程向前），然后各单元单独地或交替地进行反向移动。

所有列一起向前运动，带动料床向前运动，然后所有列分三次分批间隔后退，由于熟料间摩擦力的作用，前端熟料被卸在出料口。

这样，通过列间的交替往复运动，从而达到输送熟料的目的。

每条通道单元的移动速度可以调节，且单独通冷风，保证了熟料的冷却效果。

在设备运行前篦板面上存留一层冷的不动熟料，以减缓篦板受高温红热熟料的磨蚀。

相邻两列模块单元连接处采用迷宫式密封装置密封，贯穿整个篦冷机的长度方向，确保相邻两列篦板往复运动过程中免受熟料和篦板间的磨损，且由于篦板的迷宫式设计，不再需要专门的粉尘清除装置，熟料不会从输送通道漏下，进而不再需要前三代冷却机中的灰斗和拉链机等设备，设备整体高度大幅度降低，土建成本也随之减少。

（3）标准化模块设计，第四代篦冷机采用标准化模块设计，TCFC令

却机由新颖而紧凑的模块组建而成，通过调节篦床模块的数量，可以适应不同规模水泥生产线的需求。

在此模块的基础上，不同型号的冷却机在制造厂进一步集成，形成大的模块，从而大大减小了业主的安装时间和费用。

模块化柔性结构可节省设计和工程设备安装时间，提高维护效率，降低维护成本，同时也大大方便备品备件的供给。

（4）四连杆传动机构，本冷却机的传动部分巧妙地采用了经典的四连杆机构，根据机械动力学中相应理论，本传动机构上部两轴承轴心保持不变，与两轴心铰接的连杆灵活运动的同时，可以保证上部篦床保持绝对水平的往复运动。

该技术突破了以往的冷却机传动方式，

经过计算和计算机模拟技术，使得四连杆机构能够进行100%的线性

运动，巧妙的通过三角架的旋摆运动产生篦床的往复直线运动。

同时，自动润滑系统保证每个轴承都能得到很好的润滑，从而大大延长了四连杆机构的使用寿命。

这种机构非常适合水平的物料输送形式，在四连杆传动机构的滑动轴承上完成循环往复运动，密封性能良好。

同时由于为各个篦板提供动力的四连杆机构都是相同规格，具有显著的维护优势：

维护简单且维护费用低，在长时间运转后仅需维护轴承，也易于后期的备品备件的准备。

（5）流量自动控制调节装置，流量自动控制调节装置是我公司开发的具有创新专利权的系统,该系统具有高热交换率、低电耗的优点，更加符合国家提倡的节能降耗的要求。

流量自动控制调节调节阀为纯机械件，可以实现根据篦床上料层的厚度自动调节阀门的开闭和调大调小，进而达到自动调节供风量的功能，提高单位风量冷却效率，降低了不必要的损耗。

为了达到篦冷机篦板的流量自动控制调节功能，我们进行了大量

的理论和实践研究，开发出了STAFF型和TC型流量自动控制调节阀――CF稳流阀，尤其是CF阀的性能通过试验对比，完全达到国际先进水平。

（6）液压传动系统

液压传动是现代化大型冷却机所普遍采用的装置。

它要求工作平稳、无冲击；传动必须同步；速度调节和行程调节灵敏自如；液压系统能长期连续可靠工作。

TCFC行进式篦式冷却机只有一段水平活动篦床，篦床由数列组成，每列有前后两个液压缸同步驱动，各列相对独立，通过列间的互相配合运动，从而达到输送熟料的目的。

为防止某主工作泵损坏而影响生产，另配有一备用泵。

液压泵将高压油打入液压缸的无杆腔或有杆腔，推动液压缸的活塞做往复运动，液压缸通过支座将动力传递给活动篦床，从而实现活动篦床的交替往复运动。

5、原料粉磨系统采用新型旋风收尘器

原料立磨系统、生料终粉磨（辊压机）系统的旋风筒均采用新型旋风收尘器，新型旋风收尘器从结构上进行了调整，旋风筒的内筒插入深度比原旋风筒深，以提高收尘效率，为防止积灰，旋风筒的进口采用五边形，旋风筒的椎体设置膨胀仓，以防止锥体堵料。

新型旋风筒与原旋风筒相比阻力小，收尘效率高，可降低吨生料电耗1%~3%。

6、生料均化库采用TP-3型多料流型均化库

（1）TP-3型多料流型均化库均化原理

生料进入TP-3库后，进入了7个“子库”由于在一个充气周期内7个卸料区的充气时间是递减的，这就造成7个“子库”内在一个卸料周期内卸料量也是递减的，从而实现了生料层的切割，另外来自库底部的充气还将库内较低位置的生料进行有效的混合；随着生料粉存留时间的不同，有效地改善了TP-3库进入了7个“子库”的生料分布。

存留时间的不同，造成在任何假定的时间内进入TP-3库的料层由于生料向库下运动而被打破；而且在通过TP-3库后，任何假定的料层都将被大量的、不同化学成分的生料粉混合。

因此，生料粉化

学成分的无规律变化被大大减弱了，得到是均衡稳定的生料。

生料入

窑CaO标准偏差由士0.25%提高到士0.2%,大大提高了入窑生料的合格率，有利于熟料煅烧的稳定操作，从而提高熟料质量和降低能耗。

、

7、小型袋收尘器袋子采用覆膜滤袋的措施

小型袋收尘器袋子采用覆膜滤袋，运行阻力小（可降低800Pa左

右），减小了排风机风压，降低生产电耗。

对5500t/d规模水泥生产线，相当于每吨熟料节电约0.5度。

8、设备配置的电动机选用高效节能电动机

高效电机从设计、材料和工艺上采取措施,降低损耗,效率可提

高2%~8%,平均提高4%。

从节约能源、保护环境出发,高效率电动机是目前的国际发展趋势。

对5500t/d规模水泥生产线,小型电动机约700台左右，装机功率约13400kW，若小型电动机采用高效节能电动机,全厂节电是非常可观的。

9、高温废气增湿采用管道喷水出窑尾预热器的热风管道上采用管道喷水增湿，取消增湿塔，简

化工艺流程，降低投资，系统阻力降低300到500Pa。

10、废气余热的利用

充分利用烧成系统废气的余热作为原料粉磨、原煤粉磨、水泥立磨、矿渣立磨系统的烘干热源，剩余的热量用于纯低温余热发电，争取最大限度地合理利用能源。

综合考虑水泥生产线窑头、窑尾的余热资源分布情况和水泥窑的运行状况，在充分利用余热的前提下，以“稳定、可靠、技术先进、不影响水泥生产”为原则。

对5500t/d规模水泥生产线，余热发电系统主机包括两台余热锅炉及一套9MW汽轮机组，一般吨熟料余热发电量在40度左右。