回转窑分解炉.pptx
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1、n1历史回顾历史回顾n水泥工业的诞生水泥工业的诞生n1824年英国人年英国人JosephAspdin在厨房里通过煅在厨房里通过煅烧磨细的石灰石与粘土的混合料得到了一种烧磨细的石灰石与粘土的混合料得到了一种胶凝材料,由它制成的砖块很像由波特兰半胶凝材料,由它制成的砖块很像由波特兰半岛采下来的波特兰石,由此将这种胶凝材料岛采下来的波特兰石,由此将这种胶凝材料命名为命名为“波特兰水泥波特兰水泥”(PortlandCement),并获得的专利。当时的产品因为),并获得的专利。当时的产品因为并没有煅烧到熔融程度,化学成分和特性只并没有煅烧到熔融程度,化学成分和特性只相当于罗马石灰。相当于罗马石灰。n18
2、43年年J.Aspdin的儿子的儿子WilliamAspdin在其在其新建的工厂的间歇式圆窑真正生产出波特兰新建的工厂的间歇式圆窑真正生产出波特兰水泥,宣告波特兰水泥工业产品诞生。水泥,宣告波特兰水泥工业产品诞生。Beehive一、熟料烧成系统的发展一、熟料烧成系统的发展早期的水泥工业早期的水泥工业Swanscombe works,1872 Workers from Bevans cement works lighting kilns,1926.水泥熟料烧成设备的发展水泥熟料烧成设备的发展n水泥窑的发展经历了立窑、干法中空窑、湿法水泥窑的发展经历了立窑、干法中空窑、湿法窑、悬浮预热器窑、预分解
3、窑五个阶段。窑、悬浮预热器窑、预分解窑五个阶段。n中国的第一家水泥厂诞生于中国的第一家水泥厂诞生于1886年,建在澳门年,建在澳门的青洲岛,存在时间很短。的青洲岛,存在时间很短。1889年在唐山兴建年在唐山兴建水泥厂启新洋灰公司(现启新水泥厂),水泥厂启新洋灰公司(现启新水泥厂),1892年生产第一袋水泥,年生产第一袋水泥,1906年投入生产,中国水年投入生产,中国水泥工业诞生。泥工业诞生。1.1立窑立窑(VerticalKiln)n1843年间歇式圆窑,年间歇式圆窑,1910年机械化立窑,年机械化立窑,在国外于在国外于6070年代逐步被淘汰,国内年代逐步被淘汰,国内70年代开始大量发展,估计
4、到年代开始大量发展,估计到2015年被彻底年被彻底淘汰;淘汰;1.2回转窑回转窑(RotaryKiln)n1877年英国人年英国人TR.Crompton申请回转窑煅烧水泥申请回转窑煅烧水泥熟料的专利,但没有实现;熟料的专利,但没有实现;n1885年英国人年英国人FredenvRansome取得了水泥回转窑的取得了水泥回转窑的专利,专利,1887年建成了第一台回转窑,试验虽未成功,年建成了第一台回转窑,试验虽未成功,但奠定了回转窑的基本系统;但奠定了回转窑的基本系统;n18981899年间,在英国、美国、德国等相继投产了年间,在英国、美国、德国等相继投产了真正能正常生产的干法回转窑。真正能正常生
5、产的干法回转窑。n湿法窑湿法窑n干法窑干法窑典型回转窑系统典型回转窑系统1.2.1湿法回转窑湿法回转窑n湿法长窑及带料浆蒸发机窑,湿法长窑及带料浆蒸发机窑,4050年代盛行,国内引年代盛行,国内引进了一批;最大的是美国进了一批;最大的是美国7.62/6.40/6.91232m的湿法的湿法窑,日产熟料窑,日产熟料3600t;n启新洋灰(华新水泥股份有限公司前身)启新洋灰(华新水泥股份有限公司前身)1907年由清年由清政府批准兴建,政府批准兴建,1946年重建,引进两条年重建,引进两条700t/d湿法水湿法水泥熟料生产线。泥熟料生产线。n70年代,华新自己设计建造年代,华新自己设计建造3号窑,代表
6、了当时国内水号窑,代表了当时国内水泥行业最先进的生产技术,被国家命名为泥行业最先进的生产技术,被国家命名为“华新型华新型”窑,向全国推广并出口国外。窑,向全国推广并出口国外。n燃烧了近燃烧了近60年的年的“华新型华新型”窑窑2005年年6月停火封炉。华月停火封炉。华新整体拆除在市中心的新整体拆除在市中心的3座窑,腾出近座窑,腾出近500亩黄金地段亩黄金地段用作商业开发,生产工人经转岗培训后进入新的岗位。用作商业开发,生产工人经转岗培训后进入新的岗位。1.2.2干法回转窑干法回转窑n中空干法窑及立波尔窑、带余热锅炉发电窑、旋风预中空干法窑及立波尔窑、带余热锅炉发电窑、旋风预热器窑、立筒预热器窑及
7、预分解窑等。热器窑、立筒预热器窑及预分解窑等。n1929年诞生了第一台半干法立波尔窑,联邦德国的年诞生了第一台半干法立波尔窑,联邦德国的5.6*90m的立波尔窑,日产量的立波尔窑,日产量3300t;n1932年史密斯公司获得旋风预热器专利,年史密斯公司获得旋风预热器专利,1953年德国年德国洪堡公司建造了第洪堡公司建造了第1台四级旋风预热窑,国际上台四级旋风预热窑,国际上60年代年代转向发展干法,日本宇部公司伊佐水泥厂的转向发展干法,日本宇部公司伊佐水泥厂的6.2*125m悬浮预热窑,日产量悬浮预热窑,日产量5500t;n1971年末石川岛公司开发的预分解窑投入生产,年末石川岛公司开发的预分解
8、窑投入生产,10000t/d级预分解窑为级预分解窑为6.490m。n我国第我国第1台悬浮预热及预分解窑于台悬浮预热及预分解窑于1976年投产,年投产,80年代年代引进几套大型预分解窑。引进几套大型预分解窑。干法回转窑的发展干法回转窑的发展n立波尔窑:立波尔窑:对球、块状物料煅烧方式的改进;对球、块状物料煅烧方式的改进;n悬浮预热窑:悬浮预热窑:对粉状物料煅烧方式的改进;对粉状物料煅烧方式的改进;n预分解窑:预分解窑:对熟料煅烧过程中燃料燃烧方式和气固对熟料煅烧过程中燃料燃烧方式和气固传热方式的双重改进。传热方式的双重改进。n中空干法窑及湿法长窑:中空干法窑及湿法长窑:单机产量低、热耗高;单机产
9、量低、热耗高;n立波尔窑及料浆蒸发机窑:立波尔窑及料浆蒸发机窑:结构复杂、操作维修要结构复杂、操作维修要求高、扬尘大,单机产量虽较高,熟料质量不如湿求高、扬尘大,单机产量虽较高,熟料质量不如湿法窑;法窑;n余热锅炉发电窑:余热锅炉发电窑:生产和发电机组的运行互相牵制,生产和发电机组的运行互相牵制,有时会形成恶性循环;有时会形成恶性循环;n落后窑型在世界水泥工业中所占的比重日益减少,落后窑型在世界水泥工业中所占的比重日益减少,世界性的能源日趋紧张以及环境保护的要求,新型世界性的能源日趋紧张以及环境保护的要求,新型干法预分解窑得到了长足的发展。干法预分解窑得到了长足的发展。水泥生产典型流程水泥生产
10、典型流程1.3流化床水泥窑系统流化床水泥窑系统(FluidizedBedCementKilnSystem,FLBECKS)n研发目的:研发目的:有效燃烧低级煤,大幅度降低有效燃烧低级煤,大幅度降低NOx排放量和增加热效率排放量和增加热效率(通过回收排出的固体和气体的热量通过回收排出的固体和气体的热量),以符合全球性的环境保护、,以符合全球性的环境保护、节能和生产水泥的各项要求。节能和生产水泥的各项要求。n基本原理:基本原理:利用流化床中的燃烧、热传递、颗粒分散和造粒特点。利用流化床中的燃烧、热传递、颗粒分散和造粒特点。n流化床水泥窑系统的优点:流化床水泥窑系统的优点:n1)煤种的选择灵活:煤种
11、的选择灵活:流化床是接触传热,温度达到流化床是接触传热,温度达到1300以上时,以上时,足以完成烧成反应。流化床的良好燃烧和传热特性决定了优质煤、足以完成烧成反应。流化床的良好燃烧和传热特性决定了优质煤、劣质煤均能有效地燃烧。因此煤种的选择余地很大。回转窑由于热劣质煤均能有效地燃烧。因此煤种的选择余地很大。回转窑由于热交换靠热辐射,要求火焰温度达交换靠热辐射,要求火焰温度达18002000。n2)降低热耗降降低热耗降1025:用造粒窑和烧结窑烧成的熟料粒度小而均用造粒窑和烧结窑烧成的熟料粒度小而均匀,在流化床猝冷器和移动床冷却器中的热交换很好,热效率可达匀,在流化床猝冷器和移动床冷却器中的热交
12、换很好,热效率可达80以上。与回转窑系统相比,散热表面积也减小。上述两种因素以上。与回转窑系统相比,散热表面积也减小。上述两种因素使热耗下降使热耗下降1025。流化床水泥窑系统的优点流化床水泥窑系统的优点n3)减少减少CO2排放量排放量1025、NOx排放量排放量40以上:以上:由于热耗下由于热耗下降,又可选用低碳劣质煤,燃烧形成的降,又可选用低碳劣质煤,燃烧形成的CO2相应减少。流化床的相应减少。流化床的燃烧是在较低温度下进行的,燃烧是在较低温度下进行的,NOx排放量的显著减少。排放量的显著减少。n4)生产各种水泥的转换性好:生产各种水泥的转换性好:利用流化床燃烧特点,能精确控制利用流化床燃
13、烧特点,能精确控制造粒和烧结温度,因此转换生产各种水泥比较容易,而且系统的造粒和烧结温度,因此转换生产各种水泥比较容易,而且系统的优良特性保证生产出的特种水泥质量好、成本低。能生产多品种优良特性保证生产出的特种水泥质量好、成本低。能生产多品种和高标号优质水泥,可稳定生产和高标号优质水泥,可稳定生产PO52.5直到直到PO62.5高标号水泥高标号水泥。n5)建厂成本、运转成本和维修成本低:建厂成本、运转成本和维修成本低:与长回转窑比,流化床系与长回转窑比,流化床系统的设备占用面积减少统的设备占用面积减少70,建厂投资少,建厂投资少1030。由于没有象。由于没有象回转窑和蓖冷机那样的活动部件,流动
14、床水泥烧成系境的机械设回转窑和蓖冷机那样的活动部件,流动床水泥烧成系境的机械设备和耐火材料的寿命增长,在热耗降低的同时,运转和维修成本备和耐火材料的寿命增长,在热耗降低的同时,运转和维修成本也下降,运行成本降低也下降,运行成本降低25%。研发进程研发进程n1984年年川崎重工业株式会社开始对流化床窑系统进行基础试验。川崎重工业株式会社开始对流化床窑系统进行基础试验。与住友大阪水泥公司合作,在与住友大阪水泥公司合作,在2t/d试验室窑上对造粒和熟料烧成进试验室窑上对造粒和熟料烧成进行了基本的研究与测试。在此基础上,从行了基本的研究与测试。在此基础上,从1986年至年至05年年3月底,试月底,试验
15、在通产省资助下继续进行。验在通产省资助下继续进行。n1989年年日本煤炭利用中心、住友大阪水泥公司和川崎重工三家合日本煤炭利用中心、住友大阪水泥公司和川崎重工三家合作,在住友大阪水泥公司的作,在住友大阪水泥公司的Tochigi工厂建成工厂建成20t/d的中试线,并开的中试线,并开始运转试验。试验到始运转试验。试验到1993年年3月底结束,验证了基本工艺过程和系月底结束,验证了基本工艺过程和系统的可靠性统的可靠性(包括设备、运转和产品质量等包括设备、运转和产品质量等),还扩大了试验规模。,还扩大了试验规模。n1993年年4月月开始,开始,200t/d的扩大试验厂项目在日本煤炭利用中心和的扩大试验
16、厂项目在日本煤炭利用中心和日本水泥协会组织下实施,试验厂的设计工作随即进行。日本水泥协会组织下实施,试验厂的设计工作随即进行。200t/d的的扩大试验厂于扩大试验厂于1995年底建成。为使年底建成。为使200t/d系统达到工业应用的要求,系统达到工业应用的要求,从从1996年年2月至月至1997年底进行了运转试验。其间,将扩大规模的两年底进行了运转试验。其间,将扩大规模的两窑系统改装成等效的一窑系统,对其进行了试验,并取得了基本窑系统改装成等效的一窑系统,对其进行了试验,并取得了基本数据。流化床水泥窑系统以热自造粒为核心技术的两窑和一窑流数据。流化床水泥窑系统以热自造粒为核心技术的两窑和一窑流
17、化床系统已经开发成功。化床系统已经开发成功。两窑系统两窑系统(FLBECKS-)n悬浮预热器悬浮预热器(SP):由由4级旋风筒组成,生料在预级旋风筒组成,生料在预热器中被预热和预分解,热器中被预热和预分解,这是传统的技术。这是传统的技术。n造粒窑造粒窑(SBK):在在1300高温下使生料造粒,平高温下使生料造粒,平均粒径为均粒径为l2mm,无需喂入粒种。这是本系统,无需喂入粒种。这是本系统的核心工序。的核心工序。n烧结窑烧结窑(FBK):在高温在高温1400条件下,有效地完条件下,有效地完成对造粒炉产生的生料小球的烧结。成对造粒炉产生的生料小球的烧结。n冷却器:冷却器:由流化床猝冷器由流化床猝
18、冷器(FBQ)和移动床冷却器和移动床冷却器(PBC)组成。在猝冷器中,烧成熟料由组成。在猝冷器中,烧成熟料由1400迅迅速冷却至速冷却至1000以保证得到优质熟料。在移动以保证得到优质熟料。在移动床冷却器中,熟料被冷却至床冷却器中,熟料被冷却至150左右,可有效左右,可有效回收熟料的余热。回收熟料的余热。一窑系统一窑系统(FLBECKS)Overviewof200t/dayplantSystemConfiguration Clinkerproducedfromafluidized-bedkiln一窑系统一窑系统(FLBECKS)n取消了两窑系统的烧结窑,造粒烧结取消了两窑系统的烧结窑,造粒烧结
19、窑或称为流化床水泥窑同时具有造粒窑或称为流化床水泥窑同时具有造粒和烧结的功能。和两窑系统一样,一和烧结的功能。和两窑系统一样,一窑系统的冷却器由流动床猝冷器和移窑系统的冷却器由流动床猝冷器和移动床冷却器组成,但流动床猝冷器是动床冷却器组成,但流动床猝冷器是直接装在流化床水泥窑直接装在流化床水泥窑(FCK)的底部的底部分选排料系统之下,同时具有猝冷熟分选排料系统之下,同时具有猝冷熟料和三级分选物料的功能。预热器与料和三级分选物料的功能。预热器与两窑系统一样。两窑系统一样。n在经济和操作稳定性方面,新的一窑在经济和操作稳定性方面,新的一窑系统较为优越,除生产特种水泥外,系统较为优越,除生产特种水泥
20、外,一窑系统生产出的产品质量几乎与两一窑系统生产出的产品质量几乎与两窑系统的一样。窑系统的一样。nFluidized-bedAdvancedCementKilnSystem,FAKS熟料煅烧及冷却熟料煅烧及冷却Keytechnologyn流动床猝冷器和移动床冷流动床猝冷器和移动床冷却器的组合保证了熟料冷却器的组合保证了熟料冷却过程中很高的热回收率,却过程中很高的热回收率,这样冷却空气量降低至造这样冷却空气量降低至造粒窑和烧成窑中燃烧燃料粒窑和烧成窑中燃烧燃料所需的空气量;而在传统所需的空气量;而在传统的蓖冷机中,由于热回收的蓖冷机中,由于热回收率低,需要大量的过剩空率低,需要大量的过剩空气。所
21、以流化床水泥窑系气。所以流化床水泥窑系统的热耗和统的热耗和CO2排放要相排放要相应地降低。应地降低。Scale-up dataItemsUnit200t/d1,000t/d3,000t/dHeatconsumptionkcal/kgcl771694676PowerconsumptionkWH/tcl4335.732.9FCKdiameterm2.55.79.7CoolerStrings-224FBQDiameterm0.71.61.9PBCDiameterm3.178.6TowersizeWidthm101726Lengthm81626Heightm51.56372Constructionco
22、stcomparisonfor1000t/dclinkerburningsectionFullTurnKeyFreeOnBoardConventionalRotaryKiln100%100%FAKS79%88%Theabovecomparisondoesnotincludelandacquisitioncostanddismantlingcostforexistingplant.RunningcostcomparisonwithRotaryKilnAssumingthevalueofRotaryKilntobe100%.Capacity(tcl/d)300600100020003000FAKS
23、Fuelcost(%)7474747576Electricpowercost(%)132133133135137Repairandmaintenancecost(%)2826262524Totaloperationcost(%)7474747475流化床水泥窑系统在我国的试验流化床水泥窑系统在我国的试验n日本新能源产业技术开发机构日本新能源产业技术开发机构(NEDO)(NEDO)将其列入日本对华绿色援助项目。将其列入日本对华绿色援助项目。从从20002000年开始,年开始,NEDONEDO在中国选择十几家生产水平较高的立窑企业进行在中国选择十几家生产水平较高的立窑企业进行考察考察,实施实施10
24、00t/d1000t/d流化床水泥窑项目。淄博宝山生态建材有限公司被流化床水泥窑项目。淄博宝山生态建材有限公司被国家计委列入候选企业国家计委列入候选企业,以以“优秀的企业管理水平、完善的工艺设备优秀的企业管理水平、完善的工艺设备条件、良好的投资环境条件、良好的投资环境”得到日方的肯定。得到日方的肯定。20042004年年1111月国家发改委正月国家发改委正式同意在山东宝山生态建材有限公司建设。式同意在山东宝山生态建材有限公司建设。n1000t/d1000t/d流化床项目总投资流化床项目总投资1.61.6亿元人民币,其中日方主要承担流化床亿元人民币,其中日方主要承担流化床窑的主体设备的供货,中方
25、投资窑的主体设备的供货,中方投资40004000万元人民币,主要承担项目的土万元人民币,主要承担项目的土建和有关附属设备及安装。项目建设期限为建和有关附属设备及安装。项目建设期限为2 2年,计划于年,计划于20072007年年6 6月正月正式投产。式投产。n由于宝山公司资金链中断引发财务危机、濒临破产,已无法完成流化由于宝山公司资金链中断引发财务危机、濒临破产,已无法完成流化床水泥窑项目,根据国家发改委、山东省发改委、市委市政府、区委床水泥窑项目,根据国家发改委、山东省发改委、市委市政府、区委区政府的研究决定,由淄博绿源建材有限责任公司接管山东宝山生态区政府的研究决定,由淄博绿源建材有限责任公
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