工程学院生产实习报告

工程学院生产实习报告

0.1实习目标

赴水泥厂生产实习是材料工程专业本科生必修课程之一,通过生产实习,掌握水泥材料的具体生产工程,掌握水泥熟料的形成工程,掌握各种生产设备的工作原理和作用,为学好专业课程打下良好的基础.

本次生产实习由侯新凯和宋强两位老师带队,材料科学与工程专业材料工程模块共48人参加实习.整个实习共两周,实习地方是陕西尧柏特种水泥股份有限公司.

0.2公司简介

陕西尧柏特种水泥股份有限公司是集水泥和商品硅酸盐生产于一体的股份制企业,是经陕西省人民政府批准成立的股份有限公司.公司所属子公司包括:陕西尧柏水泥蒲城分公司,陕西尧柏水泥蓝田分公司(筹),陕西尧柏水泥销售公司.企业法定代表人张继民,注册资本6000万元,企业总资产3.8亿元.公司连续多年被 __命名为"重合同,守信用"单位,"省十大水泥明星企业","省环保先进单位",是省水利厅指定的唯一特种水泥定点生产厂家;被省银行同业协会评为"诚信

企业";被渭南市政府列为"市水泥骨干企业".公司连续四年被省农行评为"aaa"级信用企业和"黄金客户".

0.2.1

经营理念:以人为本铸造精品不断创新赶超一流

企业核心价值观:共同致富实现双赢体现人生服务社会

企业核心竞争力:诚信经营质优价廉至诚服务行业领先

企业精神:自强自立励精图治开拓创新超越自我

0.2.2产品介绍"尧柏"牌32.5低热矿渣硅酸水泥具有强度高,水化热低,抗冻,收缩小等技术特性.经国家水泥质量监督检验中心检验,符合gb200-xx国家标准32.5低热矿渣水泥的技术要求,产品适用于各种大体积硅酸盐工程.

(2)32.5r普通硅酸盐水泥(3)42.5低热硅酸盐水泥

"尧柏"牌42.5#低热硅酸盐水泥具有水化热低,抗蚀,抗裂,耐磨等技术特性.符合gb200-xx国家标准42.5低热硅酸盐水泥技术要求.

该产品特别适用于水工,大坝,大体积硅酸盐工程.

(4)42.5中热硅酸盐水泥(5)42.5r普通硅酸盐水泥最后再次感谢陕西尧柏特种水泥股份有限公司为这次生产实习提供了实习基地并

给与了大力支持.此外感谢侯新凯教授,宋强老师在这次实习中给与

指导.

1.水泥生产工艺及其发展

水泥的生产工艺简单讲便是两磨一烧,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.

(3)立窑生产的特点立窑属半干法生产,它是水泥工业应用最早的煅烧窑,从19世纪中期开始由石灰立窑演变而来,到1910年发展成为机械化立窑.立窑生产规模小,设备简单,投资相对较低,对水泥市场

需求比较小的,交通不方便,工业技术水平相对较低的地区最为适用.用立窑生产水泥热耗与电耗都比较低,我国是世界上立窑最多的国家,立窑生产技术水平较高.但是,立窑由于其自身的工艺特点,熟料煅烧

不均匀,不宜烧高硅酸率和高饱和比的熟料,窑的生产能力太小,日产熟料量很难超过300吨,从目前的技术水平来看也难以实现高水平的现代化.1.2全场平面布置及规模

2原材料和燃料的种类及要求

制造硅酸盐水泥的主要原料是:石灰石原料(主要提供氧化钙)和粘土质原料(主要提供氧化硅和氧化铝,还提供部分氧化铁),我国粘土质原料及煤炭灰分一般含氧化铝较高,含氧化铁不足,需用铁质校正原料,即采用石灰石原料,粘土质原料和铁质校正原料进行配料.

3生料制备

3.1矿山的开采方式及设施

3.1.1开采方式

矿山的开采方式主要有露天开采和洞采两种,露天开采又分为斜坡开采和凹陷开采.技术要求最低开采标高(不低于最低基准面,能保证矿山自由排水);合适的剥采比(剥取废石量与开采矿石重量之比,一般大于0.2～0.5);最低可采厚度;夹石剔除厚度;矿山开采最终边

坡角.矿山开采的工艺流程:采矿工作面的整平→布置爆孔→钻孔→

装药爆破→集矿→装车

3.2原料的破碎,预均化和生料粉磨

从矿山开采的矿石用卡车运到水泥厂,由板式喂料机送入单段锤

式破碎机,再用皮带送到预均化堆场,采用横堆竖取的方式取料,料经皮带送到石灰石仓.再加上从铁粉仓和粘土仓及粉煤灰仓经电子皮带称定量取料混合后送入生料磨(立磨).经立磨粉磨后粗细料被选粉机分离,粗料返回立磨继续粉磨,细料送入两个锥型仓暂时储存.

3.3生料储存,均化和输送

由立磨出来的细粉经气力输送管道和皮带提升机送到均化库顶部,经四嘴下料机进入均化库.均化库既有均化的作用也有储存生料的作用.

3.4水泥厂生料工段工艺流程图

石灰石→板式喂料机→单段锤式破碎机→皮带→堆料机→取料机→皮带→配料站→立磨→o-sepa选粉机→气力输送管道和皮带提升机→生料均化库

附:图3.1生料工段工艺流程图(尧柏水泥一厂)

图3.2生料工段工艺流程图(尧柏水泥三厂)

3.5生料工段主要设备,设备工作原理

(1)板式喂料机

型号:bz180-9.8链板规格:1800×9800mm重量(不包括电

机):6800kg电机功率:37kw

板式喂料机能承受较大的料压和冲击,适应大块矿石的喂料,该机给料均衡运转可靠,但设备较重,价格高.板式喂料机分轻型,中型和重型三种.立窑水泥厂石灰石破碎的喂料机一般选用中型的占多.

(2)pc-2018反击锤式破碎机锤头数量:36个电机电压:10000v

进了粒度:≤1000mm电机功率:710kw

出料粒度:80%≤25mm生产能力:350-450t/h

工作原理:物料进入锤破中受到高速回转的锤头冲击而被破碎,物料从锤头处获得动能以高速冲向打击板而被第二次破碎,粒径合格的物料通过蓖条排出,较大粒径在蓖条上再经锤头附加冲击,研磨而被破碎,直至合格后通过蓖条排出.

(3)袋收尘——脉冲袋收尘器

是一种新型高效袋式收沉器,利用脉冲阀使压缩空气定时地对滤袋进行喷吹清灰,滤袋寿命长,收尘效率高.

工作原理:

含尘气体由进风口进入箱体,气体由滤袋外进入滤袋内,经文氏管进入上箱体,从出风口排出,粉尘能截留在滤袋外表面.为了保持收尘器的阻力在一定的范围内(一般为1176～1470pa)必须定期清灰.清灰时由脉冲控制仪按程序开启控制阀使气沧内的压缩空气由喷嘴管的孔眼高速喷出,每个孔眼对准一个滤袋中心,通过文氏管的诱导在高速气体周围引入相当于喷嘴空气5—7倍的二次空气冲进滤袋,使滤袋急剧膨胀,引起冲击震动.同时产生由袋内向袋外的逆向气流,是黏附在滤袋外表面的积灰被吹落.此时滤布空隙中的粉尘也被吹落,吹扫下来的积灰落入灰斗经排灰系统排出.

(4)堆料机和取料机

堆料机是:车式悬臂胶带堆料机.(一侧两轨)

取料机是:桥式刮板取料机.(两侧两轨)

(5)立磨mls3626

给料粒度:≤90mm生产能力:185t/h

工作原理:

物料由三道锁风阀门下料溜子进入磨内,堆积在磨盘中间.由于磨盘的旋转带动磨辊转动物料受离心力的作用想磨盘边缘移动,并被齿入磨辊底部而粉磨.磨辊有液力系统增压以满足粉末需要.磨盘的转

速比较高,比相同直径的球蘑机要快大约80%.物料不仅在辊下被压碎,而且被推向外缘,越过挡料圈落入风环,被高速气流入分离器,在回转风叶的作用下进行分选,粗粉重新返回磨盘再粉磨.合格的成品随气

流带出机外被收集作为产品,由于风环外气流速度很高因此转热速率很快,小颗粒瞬时得到干燥,大颗粒表面被烘干,再折回重新粉碎过程中得到进一步干燥.

(6)o～sepa选粉机

型号:n-2000总重:19183kg

待选物料由上部的两个喂料管喂入选粉机,通过撒料盘缓冲板充分分散,落如选粉区,选粉气流大部分磨机,通过切向一次风进口.收尘设备的收尘风通过二次风进口进入,经导向叶片水平进入选粉区.在选粉机内由垂直叶片和水平叶片组成笼式转子,回转时使内外压差在整个高度内上下保持一定,从而使气流稳定均匀,为精确选粉创造了条件,物料自上而下为每个颗粒提供了多次重复分选的机会,而且每次分选都在精确的离心力和水平风力的平衡条件下进行.细粉从外向内克服了边壁效应的不利影响.

(7)电收尘

工作原理:

电收尘利用高压静电场的作用,使通过的含尘气体中的尘粒荷电,在电场的作用下,使尘粒沉积于电极上,将尘粒从气体中分离出来.电收尘器具有运行可靠,维护简单,电耗低,除尘效率高等优点,在合适条件下使用,其除尘效率可达99%以上.

(8)cp均化库

工作原理:

该库直径较大,生料先送至顶生料分配器,再经放射状布置的空气输送斜槽入库,库顶还设有收尘器,仓满指示器等装置,在大库的下部中心建有一圈锥型混合室,当轮流向大库的环型库底冲气时生料呈流态化并经混合室周围的8—12个进料孔流入混合库中,同时大库内的生料呈旋涡状踏落,在生料下移的过程中产生重力混合,进入混合库的生料则按扁型四分区进行激烈的空气搅拌,即进行气力均化.混合室的另一作用是靠室内所存一定数量成分均匀的生料起缓冲作用,使进入混合室时略有成分波动的生料缩小其波动.

(9)气力输送斜槽

以高压离心通风机为动力源,使密闭输送斜槽中的粉状物料保持流态化向斜槽的一端缓慢流动,这种斜槽的主体部分无主动部件,结构简单,输送能力大,易改变输送方向.

3.6保证生料质量的几个控制环节

3.6.1生料粉磨系统的调节控制

为实现最优控制,使粉磨作业经常处于良好状态,在烘干粉磨系统生产中,越来越广泛的采用电子计算机和自动化仪表,实行生产过程

的自动调节控制.生料粉磨系统是水泥厂生产中实行自动化最为成功,并且得到普遍应用的一个工序.自动控制主要有以下五个方面的主要内容:①调节入磨原料配比,保证磨机产品达到规定的化学成分;②调节喂入磨物料总量,使粉磨过程经常处于最佳的稳定状态,提高粉磨

效率;③调节磨机系统温度,保证良好的烘干及粉磨作业条件,并使产品达到规定的水分;④调节磨机系统压力,保证磨机系统的正常通风,满足烘干及粉磨作业需要;⑤控制磨机系统的开车喂料程序,实行磨

机系统生产全过程的自动控制.

3.6.2原料配料控制

采用电子称-x荧光分析仪-电子计算机自动调节生料磨系统的喂料配比,是20世纪60年代取得的成果.40多年来,国外许多现代化水泥厂几乎全部实现了原料配比的自动控制.这个自动控制系统的应用成功,主要在于对生料化学成分可以进行在线快速分析和建立了一套数学模型及控制算法.

控制系统的目标是调节入磨原料配比,保证规定的生料化学成分.控制系统分为两段,首先对待用的各种物料进行取样和分析,再由东

西得到的化学成分计算出各种原料的要求配比.计算公式是线形的,

很容易由计算机计算出.在某些情况下即使不可能取得最理想的配比,也可以求出近乎理想的配比.

计算机取得的各种原料的成放是取样值的平均数.原料成分的波

动会导致生料成分的波动.近年来,很多工厂采用了自动取样装置及x 荧光分析仪,-射线仪分析生料成分,将测定的结果输入计算机,以便

及时得到各种原料配比,并调整其流量.

样品的抽取一般有两种方式,即磨入口取样和磨出口取样.前一种取样方式虽然可以缩短控制的滞后时间,但由于进入磨机前的物料均匀性差,故一般采用后一种取样方式.

采用电子计算机进行配料计算和控制的指导思想及基本原则如下:

(1)对取样器采集的样品,一般是间隔测量分析,同时考虑到原料

在喂料机上的输送时间,在磨机内的粉磨时间以及制样,分析所需的

时间,故计算一次配料的时间周期大约为30-60min.生料配料控制程序也是按此时间定期启动.

(2)配料计算中所用的生料目标率值,一般是应用熟料的率值,以

便考虑煤灰掺入的影响.

(3)采用修正控制加积分控制的方法.对原料成分数据之所以进行修正计算,是由于给定的原料成分是某一段时间的平均值,而实际上

从矿山开采的原料资源在质量上是有所波动的,虽经过预均化,入磨

原料的成分仍然时刻波动,故原料成分的实际值与给定值之间有偏离.对于产生偏差的主要原因进行理论分析,可有两种考虑方法:一是假

定偏差是由于原料中所含比例最大的那种氧化物的波动引起的,例如,石灰石中的cao,砂岩中的sio2,页岩中的al2o3和铁粉中的fe2o3等,即修正的要素是选用这些原料中含量最多的氧化物;另一种假设是认为生料成分的波动是由于几种原料中配合比例最大的那种原料化学

成分波动,或者是由化学成分波动最大的那种原料的化学成分波动而引起的.这样,在四种原料配料中假定三种原料化学成分没有变,或假定四种原料中的三种含量较小的氧化物的成分未变,就可以根据两次取样间的原料配比及出磨生料中四种氧化物的含量计算下一周期所

需的原料新配比(当然计算中也要考虑煤灰的影响).

(4)对原料成分进行修正计算后实际上每一次生料值率的瞬间值

与目标值仍会产生微小的偏差.为消除这些偏差,在每次新配比计算

中都要考虑前几个周期进入均化库的生料率值,以便消除或减小累计

偏差,使在均化库中的这几个周期的生料的平均成分值与设定的目标值趋于一致.

3.6.3磨机系统压力控制

磨机系统压力控制的目的,是为了检测各部通风情况,及时调节,满足烘干及粉磨作业要求.磨机出,入口负压差,表征磨内通风的阻力大小,压差增大表示磨内可能负荷过大或隔仓板篦缝可能发生堵塞;其他任何两点之间的压差有较大变动,都表明两点间阻力的变.一般在生产情况基本正常,压差变动不大时,可适当调节排风机的风门;压差变动过大时,则需及时检查设备状况,及时消除故障.

3.6.4磨机开车喂料程序控制

对磨机启动时的喂料程序控制的目的,是为了避免磨机启动时,由于外了喂料不当时发生磨满堵塞.该程序控制可以保证对磨机的喂料量进行均匀地,按一定程序的逐步加大,实现最优操作.控制办法是在磨机启动后,检测出它的负荷值,用计算机按一定数学模型运算处理,向喂料调节器送出喂料量的目标值,使之逐步增大喂料量,直至磨机进入正常负荷状态为止.

3.6.5辊式磨的自动调节控制系统

辊式磨自动控制系统的设置基本与上述方法相同,由于磨机结构与烘干兼粉磨的钢球蘑机不同,故自动控制系统亦有区别,一般装设五个自动调节回路.

3.6.6磨机系统温度控制

磨机系统温度控制的目的,是为了保持良好的烘干及粉磨作业,保证成品水分达到规定要求.烘干粉磨系统的温度控制,大多采用单回路自动调节系统.对磨机成品水分的控制可有两种方法:一是根据原料及成品水分,通过调节系统排风机风门,改变入磨热风量,控制烘干作业;另一种是通过改变热风入口管道上的冷风门,调节入磨热风温度,控制烘干作业.两种方法相比,后一种方法有利于保持磨机系统的生产稳定.在带有预烘干设备的烘干粉磨系统及利用选粉机等设备同时进行原料烘干时,亦需通过调节各种设备系统的排风机风门或冷风掺入量的办法,调节热风进入量或改变热风温度,以控制这些设备的出口气温,达到控制烘干过程的目的.

4熟料的煅烧

4.1生料的预热和预分解系统

尧柏水泥一厂的预热与分解系统为五级旋风预热器和分解炉,从

窑头来的三次风入分解炉,分解炉上有两个喷煤管来完成煤粉的供给.相关参数如下

分解炉的尺寸为:φ5.1×30m

五级预热器的尺寸分别为:尧柏水泥三厂的预分解系统为四级旋

风带分解炉.物料从预热器的顶端加入,从一级旋风筒依次向下再经

过分解炉最后入回转窑;从窑头来的高温气体先入分解炉,然后依次

向上最后进入增湿塔,一句话概括就是料往下走,气往上流.

预分解系统不但合理利用了于窑头的废气,节约了能源,而且使物料预先进行了预热和分解,从而为物料的煅烧提供了前提,提高了熟

料的质量和生产效率.

4.2煅烧设备在回转窑的斜度和转速不变的情况下,物料在窑内各带的化学变化和物理状态不同,使得物料以不同的速度通过窑的各带.在烧成带硅酸二钙吸收氧化钙形成硅酸三钙微吸热,只是在熟料形成过程中生成液相时需极少量的熔融净热,在分解窑内,碳酸钙分解需

要吸收大量的热量.

4.3熟料冷却

水泥熟料出窑温度大约为1100～1300摄氏度,充分回收熟料带走的热量以预热二次要气,对提高燃烧速度和燃料温度以及窑和冷却机的热效率,都有主要意义,冷却熟料对于改善熟料的质量和易磨性有良好的效果,冷却良好的熟料可保证设备的安全运转.

熟料冷却主要有三种类型:一是:筒式(包括单筒和多筒);二是:篦式(包括震动,回转推动篦式);三是:其他形式(包括立式及"g"式)

尧柏水泥厂,一厂使用的是篦冷机,通过风机进行冷却.三厂使用的是单筒冷却机,单筒冷却机与窑相似,不同的是筒内装有扬料板用以加速熟料冷却.

4.4烧成工段工艺流程

附:图4.1烧成工段工艺流程(尧柏水泥一厂)

图4.2烧成工段工艺流程(尧柏水泥三厂)

4.5烧成工段主要设备及其工作原理

(1)旋风预热器(2)预热预分解系统:(原理)悬浮预热技术是指低

温粉体物料均匀分散在高温气流之中,在悬浮状态下进行热交换,使

物料得到迅速加热升温的技术.其优越性在于使物料悬浮在热气流中,与气流的接触面积大幅度增加,传热速度极快,效率极高.同时,生料

粉与燃料在悬浮下均匀混合,燃料燃烧热及时传给物料,使之迅速分解.而预分解(或窑外分解)技术是指将已经过悬浮预热后的水泥生料,在达到分解温度前,进入到分解炉内与进入到炉内的燃料混合,在悬

浮状态下迅速吸收燃料燃烧热,使生料中的碳酸钙迅速分解成氧化钙的技术.

这样不仅减少了窑内燃烧带的热负荷,并且入窑生料的碳酸钙分

解率达到了95%左右,从而大幅度提高了窑系统的生产效率.

(3)悬浮预热预分解窑:其的特点是在长度较短的回转窑后装设了悬浮预热器和分解炉,使原来在窑内以堆积状态进行的物料预热及碳酸钙分解过程,移到悬浮预热器和分解炉内以悬浮状态下进行,不仅

可以减轻窑内煅烧带的热负荷,有利于缩小窑的规格及生产大型化,

并且可以节约单位建设投资,延长衬料寿命,减少大气污染.

(4)五级旋风预热器:主要是旋风筒和各级旋风筒之间的联接管道,(亦称换热管道)旋风筒的主要任务在于气固分离,联结管道主要

起的是换热作用.

撒料箱:它会影响气固换热的效率,本系统采用的扩散式撒料箱为凸弧多孔分布板结构,这种撒料箱强化了物料在气流中的分散性,提高了气固换热的效率,降低了物料短路的可能.

(5)分解炉:采用在线旋喷结合式管道分解炉.以喷腾分解炉为基础,"涡旋"结合.分解炉直接与窑尾烟室相接,避免了结皮和堵塞,三次风单侧切向进入,布局简单.分解炉出口在本体顶部缩径,气流获得二次加速,有效地加强了后期的混合,煤粉经过喷嘴从三次风端口切向向下倾斜,尽管炉用煤管为单通道,但也能确保预燃充分.生料经c4级筒收集由炉侧加入,受三次风的扰动,改善了其分布状态,减少了塌料的危险.操作中由于受配料的影响,生料易烧性差,将炉出口温度控制在910℃左右,c5级筒下料管890℃,从而保持一切正常.

4.6生料在各个反应带的物理和化学变化4.6.1理论热耗b.每公斤熟料所需的热量(kca):碳酸钙:1.22×0.248×430=130.1kca,粘土:0.20×0.248×430=21.3kca,(2)粘土脱水0.20×223=44.6kca.

(3)从450℃加热至900℃过程中fe2o3:0.03(0.218×900-0.19×430)-3.3kca;

c.可回收的热量(kca/kg)

(4)水蒸气冷却热(450℃～100℃)0.03(3.50x0.375)=4.0kca;总计:609.8kca约为610kca.4.6.2回转窑系统个反应带内物料的物理化学反应进程

窑系统的在不同温度场的各个反应带内生料的物理,化学反应过程如下.但是由于温度及反应速率的不同,其中许多反应带在边缘地区有相当一部分是交叉的.

1,干燥带2,预热带

承担粘土质等原料中化学水的分解脱水任务.反应温度450℃,反应热很小.反应式:

al2o32sio2h2o→al2o3+2sio2+h2o↑.

3,碳酸盐分解带mgco3→mgo+co2↑(600～700℃)

caco3→cao+co2↑(650～900℃)

cao+al2o3→caoal2o3(800℃)