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1、Cement Production Operating 水泥生产运作,Basic Knowledge of Cement Production,水泥的定义 水硬性胶凝材料在拌水后既能在空气中硬化又能在水中硬化，统称水泥 胶凝材料：凡能在物理、化学作用，从浆体变成坚固的 石状体，并能胶结其他物料，且有一定的机械强度的物质，统称为胶凝材料，又称胶结料。 有机胶凝材料：沥青、各种树脂 胶凝材料 水硬性胶凝材料（水泥） 无机胶凝材料 气硬性：石灰、石膏、耐酸胶 结料,2水泥的分类： 按用途和性能： P不掺加混合材 硅酸盐水泥-混合材掺量05% P石灰石或矿渣 普通硅酸盐水泥（普通水泥）-混合材掺量61
2、5% 通用水泥 矿渣硅酸盐水泥（矿渣水泥） 火山灰硅酸盐水泥（火山灰水泥） 混合材掺量20% 粉煤灰硅酸盐水泥（粉煤灰水泥） 复合硅酸盐水泥（复合水泥） 专用水泥-油井水泥、大坝水泥、砌筑水泥（专门用于某些工程） 特性水泥-快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、膨胀铝酸盐水泥 （某种性能较突出的水泥） 按主要水硬性矿物：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥,Basic Knowledge of Cement Production,4.各类水泥用途,硅酸盐水泥（P.I、P.II） 适用于：配制高强混凝土、先张预应力制品、道路低温施工工程 普通硅酸盐水泥（P.O）：与硅酸盐水泥相似 适
3、应性较强，无特殊要求的工程都可以使用 矿渣硅酸盐水泥（P.S） 适用于：地面、地下、水中各种混凝土工程、高温车间建筑、大体积工程 火山灰质硅酸盐水泥（P.P） 适用于：地下、水下工程、大体积混凝土工程、一般工业与民用建筑。 粉煤灰硅酸盐水泥（P.F） 复合硅酸盐水泥（P.C） 水泥的物理性能 密度、容重、细度 凝结时间、需水性、泌水性、保水性 强度、体积安定性、耐久性、水化热、耐磨性,5水泥的生产原料： 石灰质原料：石灰岩、泥灰岩、白垩、贝壳 CaCO3 作为水泥原料的石灰石中的CaO 的含量应不低于45%48%；泥灰岩是碳酸钙和黏土物质同时沉积所形成的混合均匀的沉积岩-极好的水泥原料 粘土质
4、原料：黄土、粘土（红土和黑土）、页岩、泥岩、粉沙岩、河泥（SiO2、Al2O3） 另外除天然黏土质原料外，赤泥、煤矸石、粉煤灰等工业废渣也可作为黏土质原料 校正原料： 硅质校正原料：硅藻土、硅藻石、易于粉磨的风化砂岩或粉沙岩 铝质校正原料：铁矾土废料或含铝高的黏土 铁质校正原料：黄铁矿渣（硫酸渣） 混合材料：活性混合材-具有火山灰性或潜在水硬性的混合材料（粒化高炉矿渣、火 山灰质混合材料、粉煤灰 非活性混合材-石灰石,Basic Knowledge of Cement Production,6水泥生产的燃料: 固体燃料：煤 液体燃料：重油、柴油 气体燃料：天然气 垃圾：,Basic Knowl
5、edge of Cement Production,7水泥配料的三率值 石灰饱和系数： LSF= CaO /（2.8 SiO2+1.18 Al2O3+0.35 F2O3） KH=CaO-（1.65 Al2O3+0.35 F2O3 +0.7 SO3）/2.8 SiO2 硅酸率： SM(n)= SiO2/（Al2O3+ F2O3） 铝氧率： IM(p)= Al2O3/ F2O3,Basic Knowledge of Cement Production,Basic Knowledge of Cement Production,8水泥熟料的化学成分、矿物 化学成分： CaO(667%)、 SiO2(2
6、24%)、Al2O3(47%)、F2O3（2%) 另外还有少量的其他氧化物：MgO、SO3、TiO2、P2O5、R2O 矿物：C3S、C2S、C3A、C4AF,9.硅酸盐水泥的生产工艺方法 三个里程碑： 1、立窑，从1824年第一个波特兰水泥专利 2、旋窑（回转窑），1877年英国人取得专利，1895年美国人试验成功，1898年确定了旋窑连续生产工艺； 3、预分解窑+旋窑，1972年日本发明，把占热耗很大部分的碳酸钙分解过程，从原来的窑内进行，移到窑外分解炉内进行，该窑型单位容积产量大增。 旋窑生产三种方法： 1、 湿法-热耗高、电耗低、生料易于均化、熟料质量高、粉 尘少, 2030年代（启新
7、、华新、大同、峨眉等） 2、半干法-3040年代，随着烘干兼粉磨机的出现，均化 技术的发展， 收尘设备的改进 3、干法-5060年代，悬浮预热器的出现,Basic Knowledge of Cement Production,Basic Knowledge of Cement Production,Cement End-Users Processes Overview,00 Limestone Quarry and Crushing Plant 01 Limestone Stock Pile 04 Raw Mill Building 05 Blending and Storage Silo 0
8、6 Preheater 07 Gas Conditioning Tower and ESP 08 Kiln 09 Cooler 10 Deep Bucket Conveyor 11/12 Clinker/Gypsum (CaSO4) Storage 12 Gypsum Storage 13 Coal Mill Building 14 Cement Mill and Bag 15 Cement Storage Silo 16 Packing and Dispatch 17 Central Control Room,10.水泥生产过程： 1. 生料制备(原料破碎、粉磨、配比后制成生料) 2. 熟料
9、煅烧（生料预热分解送入窑炉，在窑内用燃料将其煅烧成熟料） 3. 水泥粉磨（将冷却的熟料与石膏、混合料混合磨细成水泥） 生料粉磨、煤粉制备、水泥粉磨称为三磨，又熟料煅烧过程中所用的窑炉称为一窑，所以简称“三磨一窑” 生料在煅烧过程的物理、化学变化： 干燥与脱水-碳酸钙分解-固相反应-液相的出现和熟料的烧结 1000C6000C 6000C11000C 8000C12000C 12500C-14500C,Basic Knowledge of Cement Production,10.水泥生产过程,Basic Knowledge of Cement Production,10.水泥生产过程,Basi
10、c Knowledge of Cement Production,10.1 原料制备工艺流程,石灰石破碎：石灰石从矿山经矿运车运送到厂区，经破碎机破碎后输送入石灰石库储存。石灰石通过皮带机运送到预均化堆场，再经取料机皮带机石灰石二破皮带输送机石灰石配料库 砂岩破碎：砂岩从矿山由自卸汽车运至厂区，卸入砂岩堆场，由装载机喂入破碎机受料仓。料仓内砂岩经波动辊给料机进入砂岩破碎机。破碎后的砂岩经皮带输送机送到砂岩预均化堆场,由侧式旋臂堆料机人字形连续堆料。砂岩经刮板取料机 胶带输送机1胶带输送机2 三通分料阀砂岩输送至原料配料仓顶三通阀卸入砂岩配料仓 铁粉配料：露天堆场的铁粉由喂料转盘1 皮带输送机2
11、 皮带输送机3 皮带输送机4 三通分料阀皮带输送机铁粉配料库 生料调配：生料调配由石灰石配料仓、砂岩配料仓、铁粉配料仓及粉煤灰库组成,料仓均配置有荷重传感器。各种原料按设定的配比，由各自的裙板喂料机、计量皮带称计量后，送至皮带输送机。 预均化堆场：对石灰石均化，使成分稳定 生料粉磨：生料粉磨采用烘干中卸生料磨，根据原料比要求配制的混合料，由喂料设备喂入磨机进料装置，进入烘干仓粗磨仓提升机选粉机，合格的生料输送入库。粗粉中的三分之一由输送设备送回磨机的进料装置，其余粗粉由输送设备送回磨机的回料装置，进入磨机的细磨仓提升机粗粉分离器选粉机细粉分离器，合格生料与选粉机选出的合格生料一起输送入库。,B
12、asic Knowledge of Cement Production,10.2 煤磨工艺流程,原煤由火车运输进厂卸入露天堆场，通过铲车抓入料仓，经可调速板式喂料机由胶带输送机喂入环锤式破碎机。破碎后的原煤（粒度30mm)经胶带输送机送到60m原煤预均化堆场由回转悬臂堆料机，人字形连续堆料 储存在预均化堆场的碎煤经桥式刮板取料机，采用全断面方式取出，由胶带输送机送入煤粉制备车间的原煤仓。胶带输送机带面上方设有永磁除铁器, 用于排除原煤中的金属异物以保护煤磨。当物料中的金属异物未除尽时，设于胶带输送机头部的金属探测仪将报警，同时，与其联锁的气动分料阀动作，物料流向改变，含金属异物的原煤物料被排入
13、废料收集器内。 原煤仓内原煤经给煤机、双翻板阀，喂入煤磨。通过调节给煤机的胶带运行速度，可以定量地控制入磨煤量 用于烘干原煤水分的热源来自窑尾废气，经旋风收尘器、高温风机送入煤磨。旋风收尘器收下的窑灰经螺旋输送机送至生料及窑灰输送系统 碎煤从磨机的中央落煤管送到磨盘上，借助于旋转磨盘的离心力将原煤运动至磨盘滚道上，通过磨辊进行碾磨。三个磨辊沿圆周方向均布于磨盘滚道上，碾磨力则由液压加载系统产生，通过静定的三点系统，碾磨力均匀作用至三个磨辊上。原煤的碾磨和干燥同时进行，入磨热风通过喷嘴环均匀进入磨盘周围，将碾磨后从磨盘上切向甩出的煤粉混合物烘干并送至磨机上部的选粉机选粉，粗粉被分离出来返回磨盘重
14、磨，合格的细粉被热风带出选粉机，送入气箱脉冲袋收尘器。袋收尘器收下来的成品煤粉经回转锁风阀、螺旋输送机卸入螺旋泵缓冲仓。通过选择电动两路阀的方向，螺旋泵将煤粉分别送入窑尾煤粉仓或窑头煤粉仓储存,Basic Knowledge of Cement Production,10.2 煤磨系统,旋风除尘器,煤磨,旋风除尘器,煤粉仓,静电收尘器,螺旋输送机,煤磨磨头仓,粗粉分离器,设备分组控制，系统主要包括： 原煤输送系统 煤粉制备系统 煤粉收尘系统 煤磨电收尘器及回灰系统 等,Basic Knowledge of Cement Production,10.3 窑系统工艺流程,窑系统主要设备： 空气斜槽
15、：用于将出库生料输送入提升机 提升机：将生料由库底提升到库顶 袋除尘器 ：用于失重仓、皮带秤及提升机收尘 皮带秤：生料喂料计量 旋风筒预热器：用于生料预热 空气炮：用于预热器,分解炉吹堵 煤粉转子秤：用于计量输送煤粉至窑尾分解炉燃烧器 罗茨鼓风机：用于为转子秤提供压缩空气 回转窑：用于熟料的煅烧 轴流风机：用于窑筒体冷却 窑传动装置：用于回转窑的传动 燃烧器：用于回转窑 燃油点火装置：为燃烧器提供火源 篦冷机：用于冷却出窑熟料，包括三段篦床电机 冷却风机：用于提供冷却风,窑系统工艺流程简介 ： 通常情况，生料从第二级旋风筒与第一级旋风筒间的风管处进入预热器，自上而下经过第一级旋风筒、第二级旋风
16、筒、第三级旋风筒、第四级旋风筒与热气体悬浮换热升温以后，再通过电动分料阀喂入分解炉和窑尾上升烟道进行碳酸盐分解，经第五级旋风筒收集由窑尾烟室喂入回转窑。 回转窑内煤粉燃烧后，生成的高温废气经烟室从分解炉底部入炉。煤粉、三次风、预热后的物料及回转窑的高温废气，在分解炉内实现气料充分混合，完成燃烧、分解。分解炉排出的气料，在第五级旋风筒内气料分离，物料入窑，废气经各级旋风筒，自下而上与生料悬浮换热降温，最后从第一级旋风筒排出，窑尾高温风机将废气送入窑尾废气处理系统。 入窑物料经回转窑高温煅烧，发生固液相反应，形成高温熟料。煅烧后的高温熟料通过窑头罩进入篦冷机冷却。 熟料在篦冷机的推动下与鼓入的冷空
17、气进行热交换，排出的高温热空气一部分作为二次风入窑供煤粉燃烧，另一部分作为三次风经沉降室沉降处理后入分解炉。排出的篦冷机废气经热交换器降温处理、入窑头收尘器收尘净化后，通过排风机排入大气。 冷却后的细熟料直接卸入链斗输送机，大块熟料经篦冷机末端破碎机破碎后由链斗输送机、盘式输送机输送至熟料库储存。 为防止堵料，分别在窑尾和篦冷机设置了空气炮吹堵系统。,Basic Knowledge of Cement Production,10.3 窑系统,篦冷机,回转窑,生料,五级旋风筒,预热器:气体由下而上，物料由上而下,一级旋风筒出口气体温度降至345,分解炉,废气经窑尾高温风机：送入生料磨用以烘干原料
18、 电收尘收尘后排入大气 送入煤磨用以烘干原煤,静电收尘器,高温风机,静电收尘器,增湿塔,入窑温度:860,物料在窑内由倾斜和回转 自窑尾向窑头移动 发生物理化学反应，生成熟料,喷水系统,设备分组控制，系统主要包括： 生料喂料 窑系统组 高温风机系统 分解炉喂煤系统 窑头喂煤系统 熟料输送系统 熟料冷却系统 熟料篦冷机输送系统 冷却机收尘系统 等,Basic Knowledge of Cement Production,10.4 水泥磨工艺流程,水泥粉磨生产线有水泥磨磨头仓4个，分别储存熟料，石膏，石灰石及矿渣。根据不同水泥品种，设定相应物料配比，经皮带喂料称配好的各种物料混合料由皮带机输送至水
19、泥磨。 水泥磨由一个粗磨仓和一个细磨仓组成。粗磨仓中装有直径较大的钢球，可以对入磨物料进行粉碎和粗粉磨。粗磨后的物料，通过隔仓板进入细磨仓，进行细粉磨。粉磨完的物料，通过磨尾的出料装置排出磨外。 排出磨外的物料经空气输送斜槽、斗式提升机和空气输送斜槽，清渣装置进入选粉机。 排出的粗粉经重锤单翻板阀、空气输送斜槽，由冲击流量计计量后返回磨头，再次粉磨。 含有水泥成品的气体出选粉机后，进入气箱式脉冲袋收尘器。 选粉机和袋收尘器收集下来的水泥成品，经螺旋输送机由皮带机送至水泥库顶，再经空气输送斜槽送进水泥库。通过侧卸料段电动阀，可以控制水泥进入不同的水泥库。 水泥储存存兼均化库。水泥在库内的均化主要
20、通过对水泥进行充气松动、重力均化和搅拌来实现。,Basic Knowledge of Cement Production,10.4 水泥磨系统,设备分组控制，系统主要包括： 熟料输送系统 粉煤灰喂料系统 石灰石仓喂料系统 磨头喂料系统 磨机传动系统 水泥磨水泥输送系统 水泥储库系统等,Basic Knowledge of Cement Production,11. 水泥的生产设备： 粉碎设备：破碎设备 粉磨设备 煅烧设备 输送设备 计量设备 收尘设备 均化设备 包装设备,Basic Knowledge of Cement Production,11. 水泥的生产设备-立磨：,Basic Kno
21、wledge of Cement Production,11. 水泥的生产设备： MPS立磨是利用料床粉碎原理进行粉磨物料的一种研磨机械。现已被广泛应用于水泥、煤炭、电力等行业。MPS立磨是一种全风扫式磨机，入磨物料经过挤压，在离心力的作用下甩下盘边沉落到喷口环处，靠该处的高速风将其吹起、吹散，金属、重矿石将沉降到喷口环下排出。细粉带到立磨上部，经分离器分选，成品随同气体进入收尘器收集起来，粗粉又循环回来。粗粉、粗颗粒被抛起，随着风速的降低，使其失去依托，沉降到盘面上，靠离心力进入压磨轨道进行新一轮的循环。在多次循环中，颗粒与气体之间传热使水分蒸发。因此，MPS立磨集物料的粉磨、输送、选粉、烘
22、干以及分离金属块和重矿石等诸多优点于一身。正常条件下，只要通过短期的工艺调试，立磨都能平稳运转。但是，如何优化工艺参数保证质量、确保安全、提高产量、降低能耗、提高运转率、不断提高经济效益是立磨的管理和操作的中心问题。,Basic Knowledge of Cement Production,12.水泥生产的的控制指标 化学性质：化合物的成分及含量（水份、f-Ca,O、SO3、MgO 物理性质：细度、比面积、凝结时间、强度（3d、28d）,Basic Knowledge of Cement Production,13.水泥的性能 国家规定的指标 混凝土的和易性-指混凝土拌和物易于施工操作（搅拌、
23、运输、浇筑、捣实），并获得质量均匀、 成型密实的性能。是一项综合的技术性质，包括流动性、粘聚性、保水性 成本,Basic Knowledge of Cement Production,14.水泥生产的自动化控制 数千个开关量，数百个模拟量 模拟量闭环调节控制回路，开关量顺序控制及连锁控制都很重要 传动产品-VSD,ATS ERP和MES 专家系统,Basic Knowledge of Cement Production,15.水泥生产的自动化控制系统组成,Basic Knowledge of Cement Production,通常情况下，按照工艺流程分为8套子控制系统（根据工序设备地理位置以
24、及子站规模进行调整为410套） 原料破碎站：原料进厂，破碎， 预均化，堆料 原料粉磨站，原料调配，原料粉磨，入库 3. 煤粉制备站：原煤破碎，煤粉制备 4. 窑尾控制站：烧成窑尾，生料入窑，空压机，窑中，废气处理 5. 窑头控制站：烧成窑头，冷却，熟料入库 6. 水泥制备站：水泥粉磨，水泥调配，入库，石膏破碎 7. 水泥包装站：水泥储运包装 8. 公用系统站：循环水，空压站,15.水泥生产的自动化控制系统组成,16.水泥生产主要控制对象 普通电机：大多数电机 高压电机：高温风机主电机（液力耦合器），磨主电机(水电阻，频敏） 直流电机：窑主电机，篦冷机主电机 模拟量：温度，压力，料位，流量 阀门
25、：开关量控制，模拟量控制,Basic Knowledge of Cement Production,16.水泥生产主要控制对象 罗茨风机：恒转矩特性，容积式风机，输送到风量与转速成正比。气体缸的吸入口和排风口的连通角度约为240度，吸入侧和排风侧之间形成以转子和气缸体所围成的封闭空间。这个区域充满空气，其压力就成为排风侧和吸入侧之间的压力差。 离心风机：平方转矩特性，,Basic Knowledge of Cement Production,17. 水泥生产常用电气信号 连锁信号：启动连锁，工艺连锁，安全连锁 备妥，应答，运行 故障 主要控制方式 成组启动：工艺关系相近的设备 集中优先：拉法基
26、 就地优先：国内大多采用 现场总线：预热器部分的测量点,Basic Knowledge of Cement Production,18.水泥生产的控制要点及策略,Basic Knowledge of Cement Production,水泥生产工艺设备单机容量大、生产连续性强、对快速性和协调性要求高，自动控制的实施至关重要 。,1、 石灰石破碎及输送 石灰石破碎及输送系统设备存在工艺联锁关系，采用“逆流程启动,顺流程停车”原则对设备进行顺序控制。 控制要点：石灰石破碎机喂料量的自动控制，一般以破碎机功率的变化来自动调节板喂机的速度，使其速度保持在要求的范围内运行，防止由于板喂机速度过高而使石灰
27、石料仓的料卸空，来料直接落在板喂机上，对设备起到一定的保护作用。,18.水泥生产的控制要点及策略,Basic Knowledge of Cement Production,2、 生料制备系统 生料质量控制 由在线钙铁荧光分析仪、DCS/PLC、调速电子皮带秤等组成。智能在线钙铁荧光分析仪可进行自动取样、制样，并进行连续测定，由DCS/PLC进行配料计算，并通过DCS/PLC对电子调速皮带秤下料量进行比例调节和成分控制，使生料三率值保持在目标值附近波动，从而大幅度提高生料成分合格率和质量稳定性。 生料粉磨负荷控制 难点在于磨机的负荷控制。当入料水分、硬度发生变化时，系统通过调节入磨物料量来保证磨
28、机处于负荷稳定的最佳粉磨状态，避免堵磨或者空磨发生。 调节方法有： 设置一个入磨量常数，稳态下的选粉机回粉入磨量加新喂料量与之相等； 以提升机功率或者磨机电耳信号分别作为主控或监控信号适时调节； 以选粉机回粉、提升功能、电耳等信号进行数学模型分析控制或极值控制。 立磨大多采用常数控制，球磨则多采用电耳或者提升机功率信号调节。,18.水泥生产的控制要点及策略,Basic Knowledge of Cement Production,3、 生料均化库控制 生料预均化 通过控制均化库底卸料电振机来实现。生料预均化库通常为长条形库，库底卸料电振机共26台分为两组，每组13台，每台均能单独实现时间程序控
29、制，两组电振机按一定时间程序进行卸料控制，从而达到不同时间进的料按一定比例预均化后进磨。 生料均化 生料均化是靠具有一定压力的空气对生料进行吹射均化。通常在库底设置了充气装置，采用时间顺序控制策略，依据时序开停库底充气电磁阀，使物料流态化并翻腾搅拌，生料混和达到均化目的。 计量仓料量的自动控制 利用计量仓的仓重信号自动调节生料库侧电动流量阀的开度，使称重仓的料量保持稳定，从而保证计量仓下料量的稳定。 生料均化库下料控制 将生料量、风机风量与烧成带温度结合起来计算生料下料量的设定值，利用固体流量计的反馈值自动调节计量仓下电动流量阀的开度，使生料稳定在设定值上，从而使得入窑的生料保持稳定，最终保障
30、窑系统的稳定运行。,18.水泥生产的控制要点及策略,Basic Knowledge of Cement Production,4、 煤粉制备 出磨气体温度的自动控制 出磨气体温度直接关系到出磨成品水分和系统安全运转问题。为了确保生产出合格的煤粉，同时还要保证系统温度不能过高，设置磨机出口气体温度自动控制回路，通过改变磨机进口冷风阀门开度控制磨机出口气体温度稳定。 磨机负荷自动控制 煤粉仓内煤粉量变化过大会影响煤粉喂料部分计量精度，在正常生产中煤粉仓中煤粉量应尽量恒定；同时也要保证磨机的正常安全运转，防止“满磨”。通常由磨机电耳信号自动调节磨头定量给料机喂料量。,18.水泥生产的控制要点及策略,
31、Basic Knowledge of Cement Production,5、 烧成窑尾 分解炉出口温度自动调节 分解炉(或最低一级旋风筒)出口温度是窑系统最为关键的控制参数之一。通过调节分解炉的喂煤量来控制分解炉出口温度。该温度还受喂料情况、三次风温、窑尾温度等变化的影响，同时喂煤量的跟踪、煤粉的输送、煤粉燃烧和测点温度的反应时间等因素的影响，造成该温度变化会有13分钟的滞后时间。 预热器出口压力调节 预热器出口压力是反应系统风量平衡的一个主要指标，主要通过调节高温风机阀门开度或者风机变频频率设定来实现预热器出口压力的控制。 预热器自动吹扫装置 按一定的时间顺序规律定时接通相应的各级预热器上
32、的电磁阀，轮流打开压缩空气管路，对预热器进行逐级吹扫，以防结皮堵塞影响预热器系统的正常运行，吹扫时间人工设定，一般为5s20s。 回转窑的转速控制 采用的策略是在稳定生料量、燃料量的前提下，通过对回转窑转速进行适当调整以维持整个窑系统的均衡稳定生产。,18.水泥生产的控制要点及策略,Basic Knowledge of Cement Production,6、 烧成窑头 窑头负压自动控制 窑头负压表征窑内通风及冷却机入窑二次风之间的平衡。根据窑头负压自动调节电收尘器排风机进口阀门开度，以控制窑头二次风量、窑尾三次风量、窑头废气量三者的平衡，从而取得稳定煅烧和冷却熟料之间的平衡。 篦冷机一、二室
33、风量自动调节 二次空气对于窑内燃烧的好坏、工作的稳定性和煅烧过程中的燃料消耗都有很大的影响。控制目的就是通过稳定一、二室风量，从而稳定入窑新鲜空气量，为窑的稳定运行提供条件，采取一室风量调一室风机阀门开度，二室风量调二室风机阀门开度的控制策略。 篦冷机料层厚度自动调节 控制篦冷机料层厚度，一则稳定二次风温，以稳定窑的正常运行，二则可使熟料达到最佳冷却。因篦冷机料层厚度难以检测，故在控制策略中采用篦下压力调篦速，以稳定篦冷机料层厚度。对于二段式篦冷机而言，还涉及到一、二段篦速比例调节。,18.水泥生产的控制要点及策略,Basic Knowledge of Cement Production,7、
34、 水泥粉磨与输送 磨机喂料量控制 喂料量要求均匀、稳定，以磨音信号和出磨提升机的功率来调节入磨喂料量 出磨气体温度的自动控制 通过对磨机通风量的调节来控制出磨气体温度 选粉机的调节与控制 熟料的存储与输送 输送与存储设备之间存在工艺联锁关系，采用“逆流程启动,顺流程停车”原则对设备进行顺序控制。,19.余热发电,Basic Knowledge of Cement Production,大管道气体流量计在低温余热发电项目中开始应用新型干法水泥工艺气流活跃在整个生产过程中，在窑系统中热风有一次风、二次风、三次风，还有冷却机形成的大量热风，在热风循环过程中一部分热风用于原料和煤粉的烘干，还有一部分气
35、体则作为废气被排放在大气中。在2500t/d、5000t/d等规模的水泥生产线中为实现低温废气综合利用，将其用于余热发电和热力管网。低温余热发电主要利用在窑尾一级筒出口至排风机的管道抽出的废气，同时在冷却机抽出一定流量的废气，进入SP余热锅炉和AQC余热锅炉，余热锅炉出力，各自产生压力约1.25MPa，温度约250300，流量约20t/h的主蒸汽汇总进入汽机，汽机发出的电能并入工厂中压电网,20.余热发电,Basic Knowledge of Cement Production,纯低温余热发电单、双压技术 双压技术：热力系统由窑头AQC双压余热锅炉、窑尾SP单压余热锅炉、补汽凝汽式汽轮机、发电
36、机、电气综合自动化保护系统、DCS控制保护系统及其他附属系统组成。双压系统相对单压系统多了低压补汽系统和低压给水系统。系统运行自动化程度、可靠性和稳定性较高。但对余热回收技术和锅炉、汽轮机等主机设备制造技术要求也较高。 单压技术：热力系统由窑头AQC单压余热锅炉，窑尾SP单压余热锅炉，凝汽式汽轮机，发电机，常规DCS控制系统及其它附属系统组成。窑头AQC余热锅炉只产生一种参数蒸汽，锅炉、汽轮机等主机设备及系统较双压系统简单，余热回收技术不高。,Cement Production Operating 水泥生产运营,人,物料,Plant工厂,Production产品,Customer 客户,设备,
37、石灰石矿山,石灰石库,页岩预均化堆场,生料配料站,生料磨,煤磨,回转窑,施耐德工业控制自动化（DCS/PLC）在水泥行业,水泥生产线工业控制系统需求： 国内：2500t/d 约 3000 I/O点，5000t/d 约 6000 I/O点 Lafarge：5000t/d 约 10000 I/O点 集中监控，分散控制 监控网络 设备通讯总线,竞争对手： ABB Siemens AB 浙大中控 。,国内水泥厂硬件典型配置,硬件部分Quantum： 冗余服务器：一对 操作员站：4台8台 工程师站：1台 PLC系统：4套10套 双层网络：PLC服务器，光纤冗余环网 服务器操作员站，以太网 现场总线：Mo
38、dbus Plus、RIO、DIO IO模块：Quantum、Advantys、Momentum,RIO、DIO方案,远程 I/O (RIO) 非集中式的输入/输出结构 基于S908技术 最多 31 个分站 主站：140 CRP 931(932) 00 从站：140 CRA 931(932) 00 光纤中继：490 NRP 954 00 分布式 I/O (DIO) 分布式输入 / 输出的解决方案 基于 Modbus Plus 技术 主站：CPU、NOM 从站：140 CRA 211 10 在500m内可以配置32 分站,Advantys典型配置,典型PLC的IO配置 AI： 90 AO：20
39、DI： 544 DO：224,Momentum典型配置,典型PLC的IO配置 AI： 90 AO：20 DI： 544 DO：224,Modbus Plus,Modbus Plus 网络点对点光纤中继器 (490NRP25300),MB+/MB多路转换器(4302-MBP-MCM4),Modbus Plus网络通讯模块 (140 NOM 252 00),施耐德方案：Lafarge 重庆水泥二期,施耐德方案：Lafarge都江堰水泥一期,施耐德方案：Lafarge都江堰水泥二期,ABB方案：Lafarge 重庆水泥二期,Redundancy Fiber Ring(TCP/IP),OS1,Indu
40、strailIT System Overview,OS2,OS3,OS4,OS5,PRINT,PRINT,EWS Room,I/O :5 Sets,PS1,DP,Quality control Room,Kiln Scanner,Trawmix,Central Control Room,I/O :4 Sets,PS2,DP,R-I/O :6 Sets,I/O : 4 Sets,PS3,DP,I/O :5 Sets,PS5,DP,R-I/O :2 Sets,R-I/O :2 Sets,I/O :5 Sets,PS4,DP,R-I/O :4 Sets,R-I/O :2 Sets,Siemens方案
41、：Lafarge 重庆水泥二期,OS Server (Redundant),ES,PCS Server1,PCS Server2,100M Bit circle optical Industry Ethernet,LCS03,Clay Sandstone Crushing,Clinker Cooler,Clinker Storage,LCS02,Kilon Feed System Preheater,Coal Mill Coal Storage,LCS01,Raw Mill,Raw Material Preparation,LCS04,2# Cement Mill,Cement Silots
42、Truck Bulk Loading,LCS05,3# Cement Mill,Gypsum and Additive Crushing,OS1,OS2,OS3,OS4,OS5,Server,TRAWMIX,Quality Control Room,Central Control Room,EWS Room,施耐德产品特点,硬件部分Quantum： CPU：:最高主频266MHZ LCD显示屏和薄膜按键，提供对PLC状态、诊断信息和设置菜单的访问 CPU内置MB+、MB（SLAVE)通讯端口、 12M/S的USB编程端口、 Ethernet TCP/IP端口 多种总线模块：RIO、DIO、Mo
43、mentum、Advantys等 RIO通讯距离可达几公里；确定的同步扫描处理时间，1.544MB/S；支持31个子站。 DIO通讯1.8KM，无中继457M；支持63个子站；1M高速令牌网络，可预计的循环时间，站点增加及通讯距离变化对I/O网络性能影响不大。 支持多总线：Modbus Plus、Profibus-DP、Interbus、AS-I、Modbus、ASCII、TCPIP等 系统支持热备，适用于不同成本要求客户的需要，无以伦比的可靠性 支持多冗余电源；双缆通讯结构,软件部分Unity Pro： 编程界面友好，能够自由的配置整个工作区域 项目结构设置简单，条理，一目了然 支持非定位变
44、量，用户可根据实际需要自定义导出功能块(DFB)和自定义结构化数据类型(DDT)，直接存储于类库中，还具有强大的导入到处功能，代码具有高度重用性 对所有的编程语言都具有单步执行功能，可设置断点和观察点，极大的方便调试 集成操作屏功能，在PC机上仿真PLC，无需硬件即可调试应用程序 支持XML源文件格式，程序具有高度开放性 所有功能(仿真软件、IEC五种标准编程语言）都集成在标准软件中，无需另行购买 上载功能强大：程序、注释等 变量初始值，支持从当前运行程序赋值，重新下载后即可应用,施耐德 变频器/软起 在水泥行业,水泥生产线 变频器/软起 需求： 一般传动控制需求，无特殊需求 380V 三相，
45、690V三相，中压 支持通讯总线,竞争对手： ABB Siemens AB 利得华褔（中压） 。,主要应用场合： 回转窑电机 对回转窑这种大惯性负载生产设备，采用交流变频器控制，一旦变频器驱动电机克服了这种大惯性负载起动起来以后，其维持正常运转所需要的驱动能量就会变得很小。解决起动和正常运行的合理分配将是回转窑变频控制的关键。 可选变频器：ATV61;ATV71,主要应用场合： 2.冷却机（蓖式冷却机） 推动蓖式冷却机的是曲柄连杆机构，在周期运转过程中，驱动电机周期性出现瞬间发电状态，致使蓖冷机直流侧出现直流过压跳闸 推动蓖式冷却机是周期性变转矩负载，并且负载变化非常大，反映到变频器上周期性电
46、流变化很大，即电流变化率很大。 由于其负载的特殊性，变频的选择和现场的调试都有别于其他负载设备，许多厂家在设计院的推荐下，已按我们的方案进行选型设计。蓖冷机变频控制将为企业带来显著的效益 第三, 四代风可控式 前面的4个冷却室（共89室） 两台对吹: 110kW, 132kW变频器, 可选择： ATV61;ATV71 后面4-5室：可选用软起动器, 可选择：ATS48,3. 喷煤 7.5-15kw变频器 可选变频：ATV31;ATV71 4. 球磨机 变频器：恒转矩起动力矩要求高 可选变频：ATV61;ATV71,主要应用场合：,恒转矩负载,某项目中变频器应用举例,石膏板式喂料机变频器 1 恒
47、转距负载 烘干机管式喂煤机变频器 1 恒转距负载 烘干机锁风阀 变频器 1 恒转距负载 烘干机主电机变频器 1 恒转距负载 深井水泵变频器 2 风机类负载,某项目中变频器应用举例,篦冷机F6、F7风机（ATS48) 篦冷机风机F1C、F2风机（ATS48) 篦冷机风机F1B 1#、2#风机（ATS48) 篦冷机风机F3、 F5风机（ATS48) 篦冷机风机F41#、2#风机（ATS48) 废气处理增压1#、2#水泵（ATS48) 煤磨1#、2#罗茨风机（ATS48) 煤磨3#罗茨风机（ATS48),某项目中变频器应用举例,原料调配1#胶带机输送机（ATS48) 原料调配8#胶带机输送机（ATS48) 1#、2#双吸离心式水泵（ATS48) 水泵软起器（ATS48),某项目中变频器应用举例,施耐德 EE 在水泥行业,水泥生产线 节能增效 需求： 高耗能行业（电、煤、油），需要进一步节能降耗 高污染行业 （灰尘，CO2 ，SO2 ，）需要进一步降低排放 先进控制（APC），专家系统 质量管理系统（QCS），MES,竞争对手： AB