Оборудование для производства цемента - вращающаяся печь

В процессе производства цемента вращающаяся печь является основным оборудованием для превращения сырьевой муки в клинкер. Цементная сырьевая мука (смесь известняка, глины, железного порошка и других материалов) должна обжигаться при высоких температурах, завершая ключевые реакции, такие как разложение карбоната кальция и образование минералов силиката кальция, что в конечном итоге приводит к получению цементного клинкера. Традиционные вращающиеся печи для производства цемента часто сталкиваются с такими проблемами, как низкая эффективность обжига клинкера (потребление тепла превышает 3100 кДж/кг), частое образование колец внутри печи и трудности с соблюдением экологических норм выбросов. Вращающиеся печи для производства цемента используют три основные технологии: точное управление температурными зонами, эффективное использование отходящего тепла и конструкция, предотвращающая образование колец. Эти печи разработаны с учетом потребностей новых линий сухого способа производства цемента и обеспечивают стабильное, энергосберегающее и экологически безопасное решение для обжига цементных заводов любого размера.

I. Основная технология: Разрешение трёх основных конфликтов при обжиге цемента

1. Синергетическая технология многокомпонентной сырьевой муки: Решение проблемы «нестабильного качества из-за колебаний состава»

Цементная сырьевая мука представляет собой смесь 80% известняка, 15% глины и 5% железного порошка. Эти различия в составе могут легко привести к неравномерной реакции обжига. Оборудование обеспечивает заданные характеристики сырья благодаря «градуированной предварительной обработке + точной гомогенизации»:

Индивидуальная обработка сырья: известняк дробится в щековой дробилке до размера 20–40 мм (для предотвращения слишком мелкого измельчения и засорения подогревателя), глина измельчается в мельнице Raymond на сите с размером ячеек 80 мкм с остатком ≤10% (для улучшения однородности смешивания с известняком), а железный порошок подвергается магнитной сепарации для удаления примесей (колебания содержания железа ≤±0,2%), что позволяет контролировать отклонения состава на исходном этапе.

Двойная гарантия гомогенизации и транспортировки: благодаря технологии гомогенизации «многосекционное воздушное смешивание» коэффициент гомогенизации сырья составляет ≥8 (отклонение состава загружаемого в печь материала ≤±1%). Кроме того, сочетание «воздушного желоба + ленточных весов» обеспечивает колебания скорости подачи ≤±2%, предотвращая резкие изменения состава сырья, приводящие к температурному дисбалансу внутри печи.

Конструкция, предотвращающая образование колец: в зоне разложения печи установлены спиральные направляющие пластины для изменения траектории движения сырья и снижения адгезии липких материалов, таких как алюминаты и ферриты. Зона обжига представляет собой «высокоглиноземистую вращающуюся печь». Вогнуто-выпуклая футеровка печи (футеровка) из огнеупорных материалов для вращающихся печей с покрытием из карбида кремния имеет среднюю годовую частоту образования колец ≤2 раза, что снижает потери от простоя на 70% по сравнению с традиционными корпусами печей.

2. Технология поэтапного прецизионного обжига: достижение «термоконтроля в замкнутом цикле, экологически чистого качества клинкера»

Обжиг и спекание цементной сырьевой муки проходит пять стадий: сушка – предварительный нагрев – разложение – спекание – охлаждение. Каждая стадия имеет свои температурные и временные требования:

Особый контроль температуры:

Зона сушки (100–400 °C): Угол наклона головки печи 3,5% ускоряет испарение воды, снижая влажность сырьевой муки до ≤ 0,5%, предотвращая налипание влажного материала на стенки печи.

Зона предварительного нагрева (400–800 °C): Устройство отвода дымовых газов увеличивает время теплообмена, обезвоживая глинистые минералы и подготавливая почву для последующего разложения.

Зона разложения (800–1000 °C): Подключена к вертикальному подогревателю вращающихся печей, использующему тепло отходящих дымовых газов с температурой 1000–1200 °C в хвостовой части печи для обеспечения степени разложения CaCO₃ ≥ 95%, снижая тепловую нагрузку в зоне обжига.

Зона обжига (1300–1450 °C): Оснащена трёхканальными горелками вращающейся печи, длина пламени точно контролируется на уровне 3–5 метров за счёт регулирования соотношения центрального и вторичного воздуха, что обеспечивает достаточное образование трикальцийсиликата (C₃S).

Зона охлаждения (1000–1300 °C): Установлено съёмное стопорное кольцо для увеличения времени пребывания клинкера и предотвращения прямого воздействия высокотемпературного клинкера на колосниковый охладитель.

3. Энергосберегающая технология полного цикла: баланс между высокой производительностью и низким энергопотреблением.

Производство цемента — энергоёмкая отрасль. Данное оборудование использует принцип «многоуровневой утилизации отходящего тепла + общесистемного синергетического снижения энергопотребления» для создания энергосберегающей вращающейся печи.

Трёхступенчатая утилизация отходящего тепла:

Первичная утилизация (предварительный нагрев сырьевой муки): высокотемпературный дымовой газ из выхлопной трубы печи проходит через подогреватель для нагрева холодной сырьевой муки, заменяя 30% топлива в зоне обжига. Производительность линии — 5000 тонн в сутки. Производственная линия экономит более 20 тонн угольной пыли в сутки.

Вторичная утилизация (поддерживающее горение сушивание): 30% дымового газа, охлаждённого до 300–400 °C, используется повторно.Вторичный воздух для горелки (повышение температуры до 600–800 °C), а 20% используется для сушки сырьевой муки, заменяя традиционный электрообогрев.

Третичная рекуперация (генерация электроэнергии из отходящего тепла): оставшийся дымовой газ при температуре 250–350 °C приводит в действие котел-утилизатор, генерирующий пар высокого давления 1,2 МПа. Это позволяет ежегодно вырабатывать 1,2×10⁷ кВт·ч электроэнергии, что покрывает 40% потребности производственной линии в электроэнергии.

Система обеспечивает стабильную экономию энергии: благодаря использованию зубчатой ​​передачи (большой зубчатый венец) и двухприводного электродвигателя с КПД ≥96%, в сочетании со сферическими самоустанавливающимися опорными роликами и гидравлическими стопорными роликами, осевое смещение печи контролируется с точностью до ≤5 мм, что снижает механические потери. Внешняя поверхность печи покрыта алюмосиликатной ватой и наноизоляционным покрытием, что позволяет поддерживать температуру поверхности ≤45 °C и снижать теплопотери на 50% по сравнению с традиционными печами.

II. Адаптация к условиям: охват всего производства цемента

Используя подход «производительность + адаптация к условиям» вращающейся печи для обжига доломит-магнезита, данное оборудование предлагает дифференцированные решения, адаптированные к потребностям цементных компаний различного масштаба:

1. Небольшие региональные цементные заводы (500–1000 т/сутки)

Целевая ориентация: предложение строительных материалов на уровне округа, ограниченный бюджет и местное сырье.

Решение: Одноступенчатый подогреватель и небольшой колосниковый охладитель сокращают площадь, занимаемую оборудованием, на 20% и обеспечивают цикл монтажа 30–45 дней. Система сжигания совместима с местными каменными углями и антрацитом, обеспечивая расход тепла ≤2900 кДж/кг на тонну клинкера и срок окупаемости ≤2 лет, что позволяет удовлетворить потребность в обычном портландцементе для региональной инфраструктуры (сельские дороги и жилое строительство).

2. Среднемасштабный завод по производству комплексных строительных материалов (суточная производительность 2000–3000 тонн)

Цель: обеспечение инфраструктуры городов префектурного уровня, диверсификация продукции (цемент + специальные заполнители);

Решение: использование двухступенчатого подогревателя и колосниковой решетки среднего размера, обеспечивающих одновременное производство цементного клинкера и специальных заполнителей (регулировка температуры обжига до 1100–1200 °C позволяет производить заполнители для строительных материалов). Оснащена системой денитрификации SNCR, обеспечивающей выбросы оксидов азота ≤150 мг/м³, что позволяет сбалансировать защиту окружающей среды и разнообразие продукции.

3. Крупная цементная группа (суточная производительность 4000–6000 тонн)

Целевые требования: Поставки для крупномасштабных инфраструктурных проектов (высокоскоростные железные дороги, мосты), сверхнизкие выбросы и масштабное снижение затрат.

Решение: В сочетании с пятиступенчатым циклонным подогревателем, большим колосниковым охладителем и теплогенератором эта система интегрируется с сырьевой мельницей и цементным заводом, образуя полностью автоматизированную, взаимосвязанную систему. Годовая производительность системы составляет ≥ 2 млн тонн клинкера, потребление тепла ≤ 2800 кДж/кг, а выбросы оксидов азота ≤ 100 мг/м³, что соответствует национальным стандартам сверхнизких выбросов. Эта система позволяет ежегодно экономить более 15 млн юаней на энергозатратах на каждом заводе.

4. Производство специального цемента и реконструкция существующих линий

Производство специального цемента: Для дорожного цемента (требующего высокой прочности на изгиб) увеличьте время охлаждения (медленное охлаждение повышает прочность на изгиб) для обеспечения прочности на изгиб в 3D-испытании ≥4,0 МПа. Для плотинного цемента (требующего низкой температуры) снизьте температуру в зоне обжига до 1380–1400 °C и поддерживайте теплоту гидратации клинкера ≤270 кДж/кг.

Реконструкция и модернизация существующих линий: Для традиционных печей мокрого способа и пустотелых печей сухого способа добавьте подогреватель, высокоэффективную горелку и футеровку печи, препятствующую образованию кольцевых зон. Это увеличит производительность на 20–30% без необходимости полной реконструкции, снизив расход тепла с 3200 кДж/кг до менее 2900 кДж/кг. Срок окупаемости инвестиций в реконструкцию составит ≤1,5 ​​года.

III. Логика работы: Деконструкция взаимодействия процесса «сырьевая мука – клинкер»

Стабильная работа оборудования зависит от слаженной работы всего процесса, начиная с «предварительной обработки – прокалки – охлаждения». Каждое звено служит основным целям: «стабильное качество, низкий расход и непрерывность»:

Предварительная обработка сырьевой муки: дробление сырья → измельчение → магнитная сепарация и удаление примесей → пропорциональное смешивание → гомогенизация в гомогенизирующем силосе. Это обеспечивает однородный состав и низкую влажность сырьевой муки, поступающей в печь, закладывая основу для последующей прокалки.

Предварительный нагрев и разложение: Сырьевая мука поступает в вертикальный подогреватель, где она подвергается противоточному теплообмену с высокотемпературными дымовыми газами на выходе из печи, завершая сушку, предварительный нагрев и первичное разложение (степень разложения CaCO₃ ≥ 95%). Сырье поступает во вращающуюся печь при температуре около 800 °C, что значительно снижает нагрузку на зону обжига.

Основные технические параметры：