现代过程控制基础_6_水泥生产过程控制系统幻灯片.ppt

现代过程控制基础 6.1 水泥生产过程概述 6.1.1 工艺流程 水泥生产过程主要分为回转窑生产过程和机械立窑（机立窑）生产过程。这两种生产过程所使用的工艺设备不完全相同，但其生产工序基本相同，都是以石灰石、粘土、铁粉等为原料，通过生料配料、生料粉磨、煅烧、熟料配料、水泥粉磨、包装等工序生产出水泥的过程。原料进厂后经过预处理，由化验室对原料进行化验分析，通过计算给出生料配方，生料配料工序根据化验室给出的配方比例对生料进行配料得到混合料，混合料通过生料磨磨成粉状入生料库，生料经煅烧成为熟料，熟料与矿渣、矿化剂按一定比例混合后，通过水泥磨磨成粉状入水泥库，最后经过包装出厂。 6.1.1.1 原料预处理 水泥生产的主要原料是石灰石、粘土、铁粉。原料入厂后，首先要对它们进行处理，以使它们符合生产的需要。原料预处理主要完成以下工作： １ 原料石破碎 将入厂的大块状石灰石等原料破碎成符合入生料磨要求的碎块，为配料和粉磨做好准备。 ２ 原料烘干 入厂的粘土、铁粉、煤粉等原料中水份的变化直接影响生料混和料的成分，另外粉状物料在水份较多时容易结块，影响配料及粉磨的顺利进行，所以要把它烘干。一般要求烘干后的粘土水份不超过２％。 6.1.1.2 生料配料 化验室对入厂的各种原料进行化验，并计算生料配方。生料配方的计算是根据熟料的质量要求推算生料混合料的化学成分，再根据原材料的化学成分计算出符合混合料化学成分的生料配方。原料工序根据配方对生料进行配料。配好的混合料通过生料磨进行粉磨。化验室定时对出磨生料取样化验，化验结果反馈到原料工序，并根据它对原料配方进行调整。出磨的混合料被送入原料库储存．并经过预均化后，就可以进行煅烧。 6.1.1.3 煅烧(1) 水泥煅烧过程是对水泥生料连续加热，经过一系列的物理化学反应，使其变成熟料，再进行冷却的过程。 水泥煅烧过程是一个复杂的热工过程，有关的主要工艺设备有分解炉、回转窑、冷却机等。生料混合料的一部分或全部进入分解炉，完成碳酸盐的分解过程，然后进入回转窑，与直接入回转窑的原料一起完成固相反应和烧结反应过程后，进入冷却机骤冷，成为熟料。 6.1.1.3 煅烧(2) ⑴ 分解炉工艺过程 分解炉是利用窑尾烟气和燃料对生料加热，使其碳酸盐分解的工艺设备，它由上旋流室、下旋流室和分解室构成，分解室的下部设有燃料喷嘴和料粉喂入口，入窑空气由下旋流室进入反应室，将燃料及生料粉悬浮，供燃料燃烧、放热，同时供生料粉分解、吸热，然后气流携带料粉由上旋流室被引出，进入下级旋风筒后再入回转窑。 分解炉生产过程的质量标准是分解率，一般要求分解率尽量高，影响分解率的主要参数是分解温度，分解温度越高，分解率越高，但一般分解温度不许超过９５０℃，否则将使设备容易损坏。 6.1.1.3 煅烧(3) ⑵ 回转窑工艺过程 回转窑是一个倾斜放置的卧式回转圆筒，生料由圆筒的高端（一般称为窑尾）加入，由于窑体有一定斜度且不断旋转，物料由高端向低端（一般称为窑头）逐渐运动，燃料和空气由窑头喷入燃烧，热空气向窑尾流动，对物料加热，物料与高温气体相向运动，接受高温气体和火焰传给的热量，经过一系列的物理化学变化，被煅烧成熟料，再经冷却设备输送到窑外。燃烧用的空气由两部分组成，一部分和燃料一起喷入窑内，叫做“一次空气”，另一部分通过冷却机将熟料冷却，同时本身被加热到一定温度，进入窑内，叫做“二次空气”。燃料与空气燃烧过程中，会产生ＳＯ2、ＮＯx等气体，废气中ＮＯx的含量与燃烧温度有关，在氧供给充足时，燃烧温度越高，ＮＯx的含量越大。 6.1.1.3 煅烧(4) 物料进入回转窑后，在高温作用下，进行一系列的物理化学反应，按照不同的反应在窑内所占的空间，划分为若干个“带”。 干燥带：物料温度逐渐升高到１５０℃，水份全部蒸发的过程称为干燥过程，在回转窑中所占的空间叫做干燥带。 预热带：物料温度很快升高到４５０～４６０℃，完成粘土质原料脱水过程在回转窑中所占的空间叫做预热带。 6.1.1.3 煅烧(5) 分解带：物料温度继续升高到６００℃以上，完成碳酸盐分解过程在回转窑中所占的空间叫做分解带。分解带长度占回转窑筒体长度比例较大，消耗热量最多。 放热反应带：完成固相反应过程在回转窑中所占的空间叫做放热反应带。由于放热反应，物料温度上升很快，使该带的物料与分解带物料有较大温差，从窑头看去，与分解带有明暗界限。该带长度较短，但对回转窑的操作控制起着很重要的作用。 6.1.1.3 煅烧(6) 烧成带：完成硅酸三钙的形成和烧结反应过程在回转窑中所占的空间叫做烧成带。烧成带温度对熟料质量影响最大，是回转窑的自动控制中最重要的参数。? 冷却带：熟料烧成后继续沿窑体向前移动，温度开始下降，到