浙江工业大学教科学院
毕业设计文献综述
设计题目: 日产5000吨新型干法水泥生产
线生料车间工艺设计
学生姓名：
学 号： 200621600111 专 业： 建筑材料与工程
指导教师： 李振明
2009年 2月 25 日
水泥工业的发展概况
自从波特兰水泥诞生、形成水泥工业性产品批量生产并实际应用以来，水泥工业的发展历经多次变革，工艺和设备不断改进，品种和产量不断扩大，管理和质量不断提高。
一、世界水泥工业的发展概况
第一次产业革命的开始，催生了硅酸盐水泥的问世。1825年，人类用间歇式的土窑烧成水泥熟料。第二次产业革命的兴起，推动了水泥生产设备的更新。随着冶炼技术的发展，
1877年，用回转窑烧制水泥熟料获得专利权，继而出现单筒冷却机、立式磨以及单仓钢球磨等，有效地提高了产量和质量。1905年，发明了湿法回转窑。1910年，立窑实现了机械化连续生产，发明了机立窑。1928年，德国发明了立波尔窑，使窑的产量明显提高，热耗降低较多。第三次产业革命的发展，达到了水泥高度工业化阶段，水泥工业又相应发生了深刻的变化。1950年，悬浮预热器窑的发明，更使熟料热耗大幅度降低；熟料冷却设备也有了较大发展，其他的水泥制造设备也不断更新换代。1950年，全世界水泥总产量为1.3亿吨。
20世纪60年代初，随着电子计算机技术的发展，在水泥工业生产和控制中开始应用电子计算机技术。日本将德国的悬浮预热器技术引进后，于1971年开发了水泥窑外分解技术，从而带来了水泥生产技术的重大突破，揭开了现代水泥工业的新篇章。各具特色的预分解窑相继发明，形成了新型干法水泥生产技术。随着原料预均化、生料均化、高功能破碎与粉磨、环境保护技术和X射线荧光分析等在线检测方法的发展，以及电子计算机和自动控制仪表等技术的广泛应用，新型干法水泥生产的熟料质量明显提高，在节能降耗方面取得了突破性的进展，其生产规模不断扩大，新型干法水泥工艺体现出独特的优越性。70年代中叶，先进的水泥厂通过电子计算机和自动化控制仪表等设备，已经实施全厂集中控制和巡回检查的方式，在矿山开采、原料破碎、生料制备、熟料烧成、水泥制成以及包装发运等生产环节分别实现了自动控制。新型干法水泥生产工艺正在逐步取代湿法、普通干法和机立窑等生产工艺。1980年，全世界水泥总产量为8.7亿吨。2000年，全世界水泥总产量为16亿吨。当今，世界水泥工业发展的总体趋势是向新型干法水泥生产工艺技术发展。
1.水泥生产线能力的大型化
世界水泥生产线建设规模在20世纪70年代为日产1000~3000t，在80年代为日产3000~5000t，在90年代达到4000~10000t。目前，日产能力达5000t、7000t、9000t、
10000t等规模的生产线已达100多条，正在兴建的世界最大生产线为日产12000t。
随着水泥生产线能力的大型化，形成了年产数百万吨乃至千万吨的水泥厂，特大型水泥集团公司的生产能力也达到千万吨到1亿吨以上。
2.水泥工业生产的生态化
从20世纪70年代开始，欧洲一些水泥公司就已经进行废弃物质代替自然资源的研究，随着科学技术的发展和人们环保意识的增强，可持续发展的问题越来越得到重视。从90年代中叶开始，出现了ECO-CEMENT（生态水泥），欧洲和日本对生态水泥进行了大量的研究。目前，世界上已有100多家水泥厂使用了可燃废弃物。为实现可持续发展，与生态环境和谐共存，世界上水泥工业的发展动态如下：
（1）最大限度地减少粉尘、NO2、SO2、重金属等对环境的污染；
（2）实现高效余热回收，最大程度减少水泥电耗；
（3）不断提高燃料的代替率，最大程度减少水泥热耗；
（4）努力提高窑系统的运转率，提高劳动生产率；
（5）开发生产生态水泥，减少自然资源的使用量；
（6）利用计算机网络系统，实现高智能型的生产自动控制和管理现代化。
3.水泥生产管理信息化
在水泥生产和管理过程中，运用信息技术，创新各种工艺过程的专家系统和数字神经网络系统，实现远程诊断和操作，保证水泥生产稳定和优良的质量，进行科学管理和商务活动是近几年来世界水泥工业在信息化、自动化、网络化、智能化领域中所进行的主要工作。水泥企业生产管理的信息化主要内容如下：
（1）水泥生产过程的自动化、智能化，例如计算机集散控制系统DCS、计算机集成制造系统CIMS、计算机辅助制造系统CAM；
（2）生产管理决策的科学化、网络化和信息化，例如管理信息化系统MIS、办公自动化OA、企业资源计划ERP、需求计划HRP等；
（3）企业商务活动电子化、网络化、信息化，例如客户关系管理系统CRM、电子商务EC、电子支付系统EPS、电子订货EOS等。
二、中国水泥工业的发展概况
中国水泥工业自1889年开始建立水泥厂，迄今已有100多年的历史。水泥工业先后经历了初期创建、早期发展、早期发展、衰落停滞、快速发展及结构调整等阶段，展现了中国水泥工业漫长、曲折和辉煌 历史。
1889年，中国第一个水泥厂——河北唐山细棉土厂建立，于1892年建成投产，并正式生产水泥。1889~1937年的约50年间，中国水泥工业发展非常缓慢，最高水泥总产量仅为114万吨。这一阶段是中国水泥工业的早期发展阶段。
自1949年新中国成立后，水泥工业得到了迅速发展。在20世纪50~60年代，中国开始研制湿法回转窑和半干法立波尔窑生产线成套设备，并进行预热器窑的试验，使中国水泥
工业生产技术和生产设备取得较大进步。这期间，先后新建、扩建了30多个重点大中型的湿法回转窑和半干法立波尔窑生产企业，同期，也建成了一批立窑水泥企业。在70~80年代，中国自行研制的日产700t、1000t、1200t、2000t熟料的预分解窑生产线分别在新疆、江苏、上海、辽宁和江西水泥厂建成投产；从1978年开始，中国相继从国外引进了一批日产2000~4000t熟料的预分解窑生产线成套设备，先后建成了冀东、宁国、柳州、云浮等大型水泥企业，这些大型水泥厂的建成，不仅极大的改善了水泥生产结构，而且迅速提高了中国的新型干法水泥生产能力和技术水平。到20世纪80年代末，中国新型干法水泥生产能力已占大中型水泥厂生产能力的1/4。然而，中国的立窑水泥企业在经过50年代末和70年代两个发展高潮后，成为中国水泥工业的一个重要方面，其产量占整个水泥工业总产量的80%以上。1980年以后，以提高质量、降低成本为目标 立窑技术改造逐步推广，将普通立窑改造为机械化立窑，并将电子计算机配料、控制等多种新技术逐步引入立窑生产，对提高熟料产量和质量、生产新品种、改善劳动条件以及解决粉尘污染问题等都有显著作用，使中国机立窑生产能力和技术水平迈进了一大步。与此同时，中国的水泥品种从新中国成立初期的3~4个发展到现在的80多个品种，其中特种水泥就达70多个品种，以满足石油、水电、冶金、化工、机械等工业部门以及海港和国防等特种工程的需要。中国水泥工业的科学研究工作也进展较快，在煅烧、粉磨、熟料形成、水泥的新矿物系列、水化硬化、混合材料、外加剂、节能技术等有关的基础理论以及测试方法的研究和应用方面，也取得了明显进展。从此，中国水泥工业走上了一条独特的发展道路，其最大特色是水泥产品的80%是由立窑水泥企业生产的。改革开放以来，中国水泥生产年产量平均增长12%以上，1985年水泥总量跃居世界第一，并保持至今，水泥总产量占世界水泥总产量的30%以上。2000年，中国水泥总产量达5.5亿吨。
中国已是水泥生产大国，水泥总产量为世界首位，但人均产量较低，总体技术水平不高，不是水泥生产强国。主要表现在：一是立窑水泥企业仍占较大比例，立窑水泥厂生产成本较高，劳动生产率较低，产品质量不够稳定，环境污染比较严重；二是水泥生产技术进步加快，
总体技术水平与世界先进水平有较大差距，在设备大型化、技术性能、能耗指标、机电一体化水平以及设备的材质、结构、成套性、可靠性等方面都有明显的差距；三是水泥产业结构不合理，大中型水泥企业数量少，高标号水泥产量比例低；四是水泥行业职工队伍大，技术队伍力量不足，人才相当缺乏。
要保持稳定、快速、健康发展，中国水泥工业发展的主要途径如下。
1.大力发展新型干法水泥生产工艺
国家建材工业“十一五”规划要求大力发展新型干法水泥生产工艺，加速淘汰落后生产工艺，加快大公司和大企业集团的发展。目前，新型干法水泥的发展速度和生产能力已经完成建材工业“十五”计划，2005年全国新型干法水泥生产能力已达2亿吨。
由国家支持的日产10000t熟料开发项目已经完成，其主要经济指标达到世界先进水平，对于增强中国水泥工业技术装备水平在国际市场上的竞争力，促进中国水泥工业的结构调整，使中国水泥工业在环保、生态化、持续化发展方面将产生重要影响。
日产10000t熟料项目研制的许多先进生产工艺技术和设备都可以用于日产5000t熟料级以下规模的生产线中，可以推动中国整个新型干法水泥生产工艺的技术进步。日产10000t熟料项目的实施地基本上都在东部沿海和长江中下游地区，这些地区资源丰富，交通方便，对于发展大型水泥企业集团极为有利。
2.充分利用水泥窑焚烧垃圾技术
在水泥生产过程中，用水泥回转窑焚烧各种废弃物代替部分天然燃料，采用各种再生资源作为水泥原理以减少石灰石用量，同各种细掺和料代替部分熟料磨制水泥，研究开发生态
水泥工艺技术与设备等已成为国际水泥工业的热点，也是中国水泥工业的发展方向。
在利用水泥窑焚烧垃圾技术的研究开发方面，中国还处在初级阶段，与发达国家相比差距较大。但是，中国水泥工业已进入节能型、环保型和资源型的运行轨道，大型新型干法水泥生产线的开发是向着环境共存型水泥的发展方向。目前，中国水泥工业已采用的主要环保和清洁生产技术如下：
（1）水泥厂中低温余热发电技术；
（2）高温高浓度大型袋收尘器和电收尘器技术；
（3）使用低品位石灰石和用页岩、砂岩、铝矾土、粉煤灰、煤矸石等代替黏土的配料技术；
（4）无烟煤和低挥发粉煤在新型干法水泥烧成系统中的应用技术；
（5）使用细掺和物环境共存型水泥的开发技术。
3.研究开发与生产高性能水泥
随着经济和社会的发展，超高层建筑物、大深度地下建筑物、跨海大桥、海上机场等大型建筑物越来越多，对水泥和混凝土的性能提出了更高的要求，这使研究开发高性能水泥成为市场所需；采用少量高性能水泥可以达到大量低质水泥的使用效果，可以减少生产水泥的资源能耗消耗，减轻环境负荷，这使研究开发高性能水泥成为效益所需。
高性能水泥研究开发的主要内容是水泥熟料矿物体系与水泥颗粒形状、颗粒级配等问
题。高性能水泥与普通水泥相比，水泥生产的能耗可以降低20%以上，CO2排放量可以减少20%以上，强度可以达到10MPa以上，综合性能可以提高30%~50%，因此，水泥用量可以减少20%~30%。研究开发高性能水泥有利于中国环境保护和水泥工业的可持续发展。
4.沿着绿色水泥工业的道路发展
人类进入21世纪后，发展绿色工业成为人类在创造物质文明时所希望实现的目标。当水泥企业不对人类社会和环境造成负面影响而又做出贡献时，水泥工业就成了绿色工业。目前，国内还存在几千家工艺技术落后、严重浪费资源、过度消耗能源和大量污染环境的小型水泥企业，这使水泥工业要实现绿色工业的目标遇到了严重的挑战。中国水泥工业要实现可持续性，必须向绿色水泥工业的道路发展。其主要途径如下：
（1）大力发展大型新型干法水泥生产技术和设备，加快国内水泥工业结构调整的步伐；
（2）坚决淘汰落后的水泥生产工艺技术和设备，关闭严重浪费资源、过度消耗能源和大量污染环境的小型水泥企业；
（3）从国家“十一五”规划开始，使中国水泥企业全部纳入节能型、环保型和资源型的运行轨道；
（4）加持发展绿色水泥工业，水泥生产要进入生态化阶段，并积极参加国际交流、合作和竞争。
三、水泥工业的可持续发展
水泥工业可持续发展的理念是：依靠科技进步，合理利用资源，大力节省能源；在水泥
的生产和使用过程中尽量减少或杜绝废气、废渣、废水和有毒有害物质排放对环境 污染，维护生态平衡；大力发展绿色环保水泥；大量消纳本行业和其他工业难以处理的废弃物和城市垃圾；满足经济和社会发展对水泥的需求，并保持满足后代需求的潜力；支持 经济和社会的可持续发展。
水泥工业可持续发展的内容有：
（1）节约资源 提高资源利用率，少用或不用天然资源，鼓励使用再生资源，提高低质原燃材料在水泥工业中的可利用性，鼓励企业大量使用工业和农业废渣、废料及生活废弃物等作为原料生产建材产品。
（2）节约土地 采取少用或不用毁地取土作原料的行业可持续发展政策，以保护土地资源。
（3）节约能源 大量利用工业废料、生活废弃物作燃料，节约生产能耗，降低建筑物的使用能耗。
（4）节约水源 节约生产用水，将废水回收处理再利用。
水泥工业可持续发展就是要建立良性的水泥循环系统，要尽可能的减少对原料、能源的使用，尽可能地减少废水、废料的排放，即尽可能提高废物利用的比例，尽可能考虑再循环和回收利用水泥及混凝土产品，尽量实现水泥系统的内循环。因此，如果水泥系统内循环能够真正实现，水泥工业的可持续发展也就可以实现。
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