水泥生產(chǎn)工藝的主要過程簡述

1、水泥生產(chǎn)工藝的主要過程簡述摘要：水泥生產(chǎn)工藝的主要過程是原料破碎粉磨后制成生料，然后再把生料送入到高溫窯爐中用燃料將其煅燒成熟料，最后將熟料與適量石膏混合磨細制成水泥水泥企業(yè)作為大規(guī)模生產(chǎn)的制造企業(yè)，是建材行業(yè)的三大支柱之一。我國是水泥生產(chǎn)大國，最近幾年連續(xù)呈現(xiàn)出供需兩旺的高速增長勢頭，為國民經(jīng)濟持續(xù)、快速發(fā)展做出了重要貢獻。 水泥產(chǎn)品按用途主要分為通用水泥、專用水泥、特性水泥，其中通用水泥主要包括以下六種：普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥 、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、 粉煤灰硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽水泥。 三、水泥生產(chǎn)工藝簡述 水泥生產(chǎn)工藝的主要過程是原料破碎粉磨后制成生料，然后再把生料送

2、入到高溫窯爐中用燃料將其煅燒成熟料，最后將熟料與適量石膏混合磨細制成水泥，需要經(jīng)過礦山開采、原料破碎、黏土烘干、生料粉磨、熟料煅燒、熟料冷卻、水泥粉磨及成品包裝等多道工序。 圖1 新型干法水泥生產(chǎn)流程示意 其生產(chǎn)過程通常可概括為“三磨一窯”，可分為四個步驟： 1、生料制備：即將石灰質(zhì)原料、粘土質(zhì)原料與少量校正原料經(jīng)破碎后按一定比例配合、磨細并調(diào)配為成份合適、量質(zhì)均勻的生料。 2、煤粉制備：水泥生料煅燒所需的煤炭，必須制備成煤粉，提供煤粉燃燒所要求的粒度，以便于充分燃燒，得到足夠的燃燒反應能力。 3、熟料煅燒：即將生料放在水泥窯內(nèi)煅燒至部分熔融以得到以 為主要成分的硅酸鹽水泥熟料。 4、水泥粉磨

3、及出廠：即將熟料加入適量石膏、混合材或添加劑共同磨細為水泥，并包裝出廠。四、水泥生產(chǎn)的控制要點及策略 水泥生產(chǎn)工藝設備單機容量大、生產(chǎn)連續(xù)性強、對快速性和協(xié)調(diào)性要求高。為了提高企業(yè)的生產(chǎn)效率與競爭力，自動控制的實施至關重要。浙大中控作為國內(nèi)領先的自動化設備供應商，能夠很好的滿足水泥行業(yè)以開關量為主、模擬量為輔且伴有少量調(diào)節(jié)回路的控制要求。 1、 石灰石破碎及輸送系統(tǒng) 石灰石破碎及輸送系統(tǒng)設備存在工藝聯(lián)鎖關系，采用“逆流程啟動,順流程停車”原則對設備進行順序控制。 石灰石破碎及輸送系統(tǒng)的控制難點在于石灰石破碎機喂料量的自動控制，以破碎機功率的變化來自動調(diào)節(jié)板喂機的速度，使其速度保持在要求的范圍內(nèi)

4、運行，不致于由于板喂機速度過高而使石灰石料倉的料卸空，來料直接落在板喂機上，對設備起到一定的保護作用。 2、 生料制備系統(tǒng) 圖2 生料粉磨流程圖 生料制備系統(tǒng)的工藝流程范圍：始自原料調(diào)配站的庫底，止于生料均化庫的庫頂，包括原料調(diào)配及輸送，包括原料粉磨、生料輸送入庫。控制要點與策略如下： 生料質(zhì)量控制（qcs）系統(tǒng) qcs系統(tǒng)（質(zhì)量控制系統(tǒng)）在水泥生產(chǎn)中被廣泛應用。生料質(zhì)量控制（qcs）系統(tǒng)由在線鈣鐵熒光分析儀、計算機、調(diào)速電子皮帶秤等組成。智能在線鈣鐵熒光分析儀可進行自動取樣、制樣，并進行連續(xù)測定，由qcs系統(tǒng)進行配料計算，并通過dcs對電子調(diào)速皮帶秤下料量進行比例調(diào)節(jié)和成分控制，使生料三率值

5、保持在目標值附近波動，從而大幅度提高生料成分合格率和質(zhì)量穩(wěn)定性。浙大中控的dcs系統(tǒng)可實現(xiàn)與qcs系統(tǒng)的互聯(lián)，對生料質(zhì)量進行有效的控制。 生料粉磨負荷控制系統(tǒng) 生料粉磨控制系統(tǒng)的控制難點在于磨機的負荷控制。當入料水分、硬度發(fā)生變化時，系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)入磨物料量來保證磨機處于負荷穩(wěn)定的最佳粉磨狀態(tài)，避免堵磨或者空磨發(fā)生。浙大中控對負荷自控系統(tǒng)通常采用的調(diào)節(jié)方法有：一是設置一個入磨量常數(shù)，穩(wěn)態(tài)下的選粉機回粉入磨量加新喂料量與之相等；二是以提升機功率或者磨機電耳信號分別作為主控或監(jiān)控信號適時調(diào)節(jié)；三是以選粉機回粉、提升功能、電耳等信號進行數(shù)學模型分析控制或極值控制。 立磨大多采用常數(shù)控制，球磨則多采用電

6、耳或者提升機功率信號調(diào)節(jié)。 3、 生料均化庫控制 圖3 生料均化庫流程圖 生料預均化系統(tǒng) 生料預均化是通過控制均化庫底卸料電振機來實現(xiàn)的。生料預均化庫通常為長條形庫，庫底卸料電振機共26臺分為兩組，每組13臺，每臺均能單獨實現(xiàn)時間程序控制，兩組電振機由一臺可編程控制器（plc）按一定時間程序進行卸料控制，從而達到不同時間進的料按一定比例預均化后進磨。 生料均化系統(tǒng) 生料均化是靠具有一定壓力的空氣對生料進行吹射均化。通常在庫底設置了充氣裝置，采用時間順序控制策略，依據(jù)時序開停庫底充氣電磁閥，使物料流態(tài)化并翻騰攪拌，生料混和達到均化目的。 計量倉料量的自動控制系統(tǒng) 利用計量倉的倉重信號自動調(diào)節(jié)生料

7、庫側(cè)電動流量閥的開度，使稱重倉的料量保持穩(wěn)定，從而保證計量倉下料量的穩(wěn)定。 生料均化庫下料控制 在生產(chǎn)過程中，燒成帶溫度一般要求控制在一個合適的范圍，因為它對熟料的質(zhì)量至關重要。將生料量、風機風量與燒成帶溫度結(jié)合起來設定生料下料量的設定值，該系統(tǒng)通過自動調(diào)節(jié)，利用固體流量計的反饋值自動調(diào)節(jié)計量倉下電動流量閥的開度，使生料穩(wěn)定在設定值上，從而使得入窯的生料保持穩(wěn)定，最終保障窯系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。 4、 煤粉制備系統(tǒng) 圖4 煤粉制備流程圖 出磨氣體溫度的自動控制 出磨氣體溫度直接關系到出磨成品水分和系統(tǒng)安全運轉(zhuǎn)問題。為了確保生產(chǎn)出合格的煤粉，同時還要保證系統(tǒng)溫度不能過高，控制系統(tǒng)中設置了磨機出口氣體溫

8、度自動控制回路，通過改變磨機進口冷風閥門開度控制磨機出口氣體溫度穩(wěn)定。 磨機負荷自動控制 煤粉倉內(nèi)煤粉量變化過大會影響煤粉喂料部分計量精度，在正常生產(chǎn)中煤粉倉中煤粉量應盡量恒定；同時也要保證磨機的正常安全運轉(zhuǎn)，防止“滿磨”。浙大中控采用了由磨機電耳信號自動調(diào)節(jié)磨頭定量給料機喂料量的自動控制回路。 5、 燒成系統(tǒng) 圖5 燒成窯尾流程圖 分解爐喂煤量的計量與自動調(diào)節(jié) 分解爐的溫度是保證回轉(zhuǎn)窯正常運行的一個重要控制參數(shù)。在生料量不變時，燃料和空氣的混和比例必須要正確地控制。故對分解爐的溫度進行計量，以便實現(xiàn)優(yōu)化控制，通過自動增減煤量對分解爐的溫度進行調(diào)節(jié)，使其控制在所需要的設定值上。既能使分解爐保持

9、最高的分解率，又不使其因溫度過高而導致生料粘結(jié)，影響窯系統(tǒng)的正常運行。 預熱器出口壓力調(diào)節(jié) 預熱器出口壓力是反應系統(tǒng)風量平衡的一個主要指標，主要通過調(diào)節(jié)高溫風機閥門開度來實現(xiàn)預熱器出口壓力的控制。 預熱器自動吹掃裝置 由計算機按一定的時間順序規(guī)律定時接通相應的各級預熱器上的電磁閥，輪流打開壓縮空氣管路，對預熱器進行逐級吹掃，以防結(jié)皮堵塞影響預熱器系統(tǒng)的正常運行，吹掃時間人工設定，一般為5s20s。 圖6 燒成窯頭流程圖 窯頭負壓自動控制 窯頭負壓表征窯內(nèi)通風及冷卻機入窯二次風之間的平衡。根據(jù)窯頭負壓自動調(diào)節(jié)電收塵器排風機進口閥門開度，以控制窯頭二次風量、窯尾三次風量、窯頭廢氣量三者的平衡，從而

10、取得穩(wěn)定煅燒和冷卻熟料之間的平衡。 回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速控制 采用的策略是在穩(wěn)定生料量、燃料量的前提下，通過對回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速進行適當調(diào)整以維持整個窯系統(tǒng)的均衡穩(wěn)定生產(chǎn)。 篦冷機一、二室風量自動調(diào)節(jié) 二次空氣對于窯內(nèi)燃燒的好壞、工作的穩(wěn)定性和煅燒過程中的燃料消耗都有很大的影響。該系統(tǒng)控制目的就是通過穩(wěn)定一、二室風量，從而穩(wěn)定入窯新鮮空氣量，為窯的穩(wěn)定運行提供條件，采取一室風量調(diào)一室風機閥門開度，二室風量調(diào)二室風機閥門開度的控制策略。 篦冷機料層厚度自動調(diào)節(jié) 控制篦冷機料層厚度，一則穩(wěn)定二次風溫，以穩(wěn)定窯的正常運行，二則可使熟料達到最佳冷卻。因篦冷機料層厚度難以檢測，故在控制策略中采用篦下壓力調(diào)篦速，以穩(wěn)定篦

11、冷機料層厚度。對于二段式篦冷機而言，還涉及到一、二段篦速比例調(diào)節(jié)。 6、 廢氣處理系統(tǒng) 廢氣處理系統(tǒng)的關鍵在于對增濕塔的噴水量的控制，控制策略根據(jù)增濕塔出口溫度控制噴嘴個數(shù)，以增濕降溫提高電收塵器的收塵效率，增濕塔出口溫度一般控制在130 左右。 圖7 廢氣處理流程圖 7、 水泥粉磨與輸送系統(tǒng) 喂料量控制 喂料量要求均勻、穩(wěn)定，以磨音信號和出磨提升機的功率來調(diào)節(jié)入磨喂料量 出磨氣體溫度的自動控制 通過對磨機通風量的調(diào)節(jié)來控制出磨氣體溫度 選粉機的調(diào)節(jié)與控制 熟料的存儲與輸送 輸送與存儲設備之間存在工藝聯(lián)鎖關系，采用“逆流程啟動,順流程停車”原則對設備進行順序控制。 五、浙大中控dcs系統(tǒng)在水泥

12、行業(yè)的技術優(yōu)勢 浙大中控應用于水泥行業(yè)的控制系統(tǒng)是基于web 技術的網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)webfield ecs100。它的主要特點是突破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的層次模型，實現(xiàn)了多種總線兼容和異構系統(tǒng)綜合集成，十分適合于自控設備多、大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)場合水泥廠的控制。 浙大中控的ecs100系統(tǒng)能夠得到包含國內(nèi)一些大型水泥企業(yè)在內(nèi)的眾多用戶的青睞，是由以下行業(yè)優(yōu)勢所決定的： 1、系統(tǒng)的高度穩(wěn)定性 1）浙大中控的webfield 系列dcs產(chǎn)品系統(tǒng)已經(jīng)累計取得了近4000套應用業(yè)績，廣泛應用于核電站、熱電廠、石油化工、高分子和精細化工、水泥和建材、造紙在內(nèi)的幾乎所有流程工業(yè)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性已經(jīng)經(jīng)受了各種工況與工藝條

13、件的嚴酷考驗。 2）webfield ecs100是webfield 家族的主流產(chǎn)品，是一套面向大中型過程控制的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)對主控卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、控制網(wǎng)絡采用冗余設計，在技術上充分保證了系統(tǒng)的高度可靠性與穩(wěn)定性，可以有效地保障水泥生產(chǎn)的連續(xù)進行。 2、系統(tǒng)的高度的安全性 1) webfield ecs100系統(tǒng)實現(xiàn)了i/o通道級別的冗余，并能根據(jù)設備重要程度靈活選擇冗余與否，使得系統(tǒng)獲得了保障生產(chǎn)安全與節(jié)省用戶投資的和諧統(tǒng)一。 2) ecs100系統(tǒng)安全的在線下載功能，既有效降低了投運期間的工作量，又保障了投運期間的安全。 3) ecs100系統(tǒng)的端子板和卡件分離技術，使系統(tǒng)與現(xiàn)場實現(xiàn)了真正

14、意義上的隔離；同時系統(tǒng)i/o通道采用點點隔離設計，使得故障面不易擴大，可以克服因串擾產(chǎn)生的大面積故障，避免造成停機停產(chǎn)。 4)水泥生產(chǎn)的各個控制站極為分散，此時系統(tǒng)的安全很大程度上取決于控制網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。冗余光纖環(huán)網(wǎng)技術的設計與采用使得浙大中控的過程控制網(wǎng)絡極為可靠，大大提高了整個系統(tǒng)的安全系數(shù)。 圖8 冗余光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構示意圖 3、系統(tǒng)良好的開放性 水泥生產(chǎn)現(xiàn)場設備種類繁多，各設備供應商所提供的通信協(xié)議也千差萬別，這對控制系統(tǒng)的開放性提出了很高的要求。浙大中控能提供諸如profibus-dp、profibus-pa、opc、modbus、hostlink、dde、cdt、自定義協(xié)議等多種通

15、訊解決方案，能夠很好的滿足水泥行業(yè)項目工程應用的需要。 4、具有強抗干擾性的di輸入卡件的開發(fā)設計 水泥廠的220vac di信號在長線輸送時，線路的感應干擾極大；并且水泥廠大量應用變頻器等強干擾源。浙大中控webfield ecs100系統(tǒng)針對水泥行業(yè)特色對di卡件進行了特殊加工與設計，可萬無一失的克服現(xiàn)場的強烈干擾。 5、io通道級的故障自診斷功能 在水泥廠，dcs系統(tǒng)控制i/o點數(shù)、設備一般都在幾千點以上。一旦現(xiàn)場設備出現(xiàn)意外故障，故障分析、查找極其困難。為更好的提高行業(yè)適應性，浙大中控webfield ecs100系統(tǒng)有針對性的開發(fā)了i/o通道級的故障診斷功能，使得故障分析、查找十分方

16、便，大大減輕了維護人員勞動強度。 6、強大的軟件功能 系統(tǒng)提供全中文集成化圖形界面組態(tài)工具，實現(xiàn)了水泥生產(chǎn)過程的優(yōu)化控制和安全操作。人機界面友好、軟件設計規(guī)范化、接口靈活、升級方便、水泥生產(chǎn)過程專用控制模塊可以很好滿足水泥生產(chǎn)過程中的各種特殊要求。 7、優(yōu)質(zhì)、周到的工程服務 浙大中控與用戶充分融為一體，想用戶之所想、急用戶之所急，熱情周到的跟蹤服務，取得了廣大用戶的信賴。 浙大中控深知，工程交付使用僅是服務的開始，定期的技術回訪和解決生產(chǎn)過程中遇到的技術問題才是浙大中控服務的核心。六、典型應用 截至目前，浙大中控在水泥行業(yè)已經(jīng)取得了大量應用業(yè)績，用戶涵蓋了國內(nèi)多家大型水泥生產(chǎn)企業(yè)（如安徽海螺集團），以下是我們在不同規(guī)模水泥生產(chǎn)領域的部分典型項目：安徽寧國水泥廠（5000t/d) 江西虎山巖鷹水泥(2500t/d)湖南印山臺水泥(2500t/d) 江西虎山雞山水泥(2500t/d) 山西洪洞水泥(1000t/d) 蕭山長河水泥(2500t/d)江川翠峰水泥(1200t/d) 老河口寶石水泥廠（2500t/d）重慶金江水泥(2500t/d) 天瑞集團周口水泥(200萬噸/年水泥粉磨)安徽巢東水泥(30萬噸/年水泥) 河南永煤水泥磨系統(tǒng)(50萬噸/年水泥粉磨)