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摘要：水泥工厂的工艺设计，应由当前的开口设计，逐步过渡到闭口限额设计。也就是对各车间的各项技术经济指标(热耗、电耗、设备重量以及投资等)提出明确要求，按要求进行设计，才能达到控制总指标的目的。本文对其工艺设计进行了分析。
关键词：现代水泥工厂;工艺设计
中图分类号：S611文献标识码： A
1、原料和燃料
原料和燃料一定要符合产品水泥的质量要求，只有符合要求的原料和燃料才能配成合格的生料，才能生产出合格的水泥。
由于天然原料和燃料的种类很多，而且化学成分和物理性质也有较大的差别。虽然有时配成看来是符合熟料率值和矿物组成要求的生料，但从原料和燃料的质量以及工艺操作上看，却可能不够理想。例如有的原料可能磨蚀性较强、易磨性较差、水分大、粘度较高等;燃料有可能是一种低挥发分、高灰分、发热量低的煤，也可能是无烟煤、褐煤或泥煤等。或者是原料和燃料中含有相当高的有害成分(碱、氯、硫)等。不管原料和燃料中存在哪些不利因素，都需要在设计过程中注意克服和解决，才能使建成的工厂顺利投产并生产出合格的水泥。另外原料和燃料的選择也不能单纯以目前的原料和燃料的质量指标来取舍，这样就有可能把有用的原料或燃料视为废物，造成资源浪费。
2、原料破碎
原料破碎机应当这样选择:它提供破碎后的物料粒度应尽可能的小、结构简单和便于维修。目前国内用于原料破碎的破碎机制造厂家很多，而且破碎机的类别也多，但选用时必须依据原料的工艺性能试验报告的物理性能来选择。在选用破碎机时，既要注意破碎机的适应性的同时，也要考虑系统的电耗和投资
水泥工厂常用的原料中多数磨蚀性较小，对石灰质原料来说，一般多选用破碎比较大的单段锤式破碎机，关键在于解决磨损问题。对于粘性较高的粘土质原料来说，常选用辊式破碎机，关键在于解决堵塞问题。新建厂为了简化工艺流程和节省投资、管理方便，也常采用石灰质原料和粘土质原料混合破碎的方案，均得到了良好的效果。
3、原料预均化
采用原料预均化堆场有利于回转窑的操作，提高窑的产、质量，保持窑的长期安全运转;扩大原料资源;充分利用原料中的夹层和废石，延长矿山使用年限;适应大型水泥工厂的需要等。
由于原料预均化的作用与原料储存是同时实现完成的，因此，原料的预均化方法及预均化堆场型式的选择，必须依据原料矿山的赋存条件，在合理有效利用矿山资源的前提下，认真研究是否采用预均化堆场和堆场型式。
4、原料粉磨
选择原料磨总的要求是，由于原料磨需要与熟料锻烧系统串联操作，原料磨系统应当尽量简化，操作可靠，其连续作业率至少应当与熟料锻烧系统接近或一样高，这就要求进一步解决原料磨的磨损问题。
原料磨系统在水泥生产过程中是一项最为复杂的生产环节，在系统和设备选型上要引起足够的重视。原料粉磨设备必须能适应一切可以利用的原料的物理性能，从技术经济上来看，应能达到最佳经济效果(适应性、电耗、维护费用和投资)。并应根据原料的工艺性能试验报告中的易磨性、磨蚀性来确定粉磨细度，以便得到较好的易烧性。
5、生料均化与储存
生料均化库具有均化和储存两种功能。目前新建厂均已采用较为经济的连续式均化库。其优点是工艺流程简单、单位气耗少、电耗低、库容积利用率高、节省投资等。
6、熟料锻烧系统
当前很多国家都拥有较成熟、可靠的熟料锻烧系统，且新型干法生产技术仍在不断发展。但国内的新型干法生产线不论是从生产规模上，还是从各项指标上来看，与国际先进的生产线相比尚有一定的差距。
7、熟料储存
熟料储存方式常用的有圆库、帐篷库、大圆库和联合储库等。究竟采用哪种型式的储库，取决于工厂规模、熟料温度、环保要求、储存期、工程地基条件以及土建工程费等因素。圆库有效容积利用率一般为85%-.90%，帐篷库有效容积利用率为55%--75%。对于大、中型厂来说，一般多采用大圆库或帐篷库。小型厂多采用直径较小的圆库。由于联合储库扬尘难以解决，当前很少采用联合储库储存熟料。
熟料库是土建投资比较大的建筑物，圆库土建投资约占熟料库总投资的80%-85%。采用圆库具有占地面积小、物料转运点少、粉尘便于治理、有利于库进料和卸料实现自动控制等优点，另一个优点是库的储存量可以用增建圆库个数的办法逐步增加，这样可以避免建设初期基建投资过高的弊病。选用大直径圆库是当前发展趋势。库型的选择只能是根据具体要求、地形特征，进行技术经济比较来确定。
8、水泥粉磨
水泥粉磨现代化意味着:能耗减少;产量提高;质量提高;增加产品品种;采用廉价原料;可提供个性化服务。水泥粉磨当前最显著的发展，是采用了辊压机或CKP磨和高效选粉机组成的粉磨系统。这几种设备用于新建或改建的粉磨系统上，均取得了较好的经济效果。尤其是高效选粉机价格较为适宜，节省电耗，投资效果合理。水泥的质量不仅与其化学组成、比表面积的大小和矿物组成有关，而且与其颗粒粒径的级配有关，高效选粉机可以满足颗粒级配要求，这是必须选用高效选粉机的原因之一。
选用辊压机或CKP磨作为球磨机的预粉磨设备，实践证明粉磨系统的产量可以得到大幅度的提高，电耗也可以得到较大的降低。这也是目前新建厂常选用的粉磨系统。由于辊压机或CKP磨需要从国外引进设备，即使国内生产的设备价格也是球磨机的3--4倍，故需认真地做好技术经济比较，关键问题在于增设辊压机或CKP磨所增加的设备费用，能否与所降低的电耗费用在一个合理的期间内收回。另外，由于辊压机的事故率较高，影响粉磨系统的运转率，也是当前得不到进一步推广的原因之一。
9、水泥储存
新型水泥库应是:高卸空度;库卸料量易于控制;减少库中水硬性大块;卸料系统节能;能长期储存。为了充分利用水泥库容量，以适应水泥品种不断变化的需求，要求能够全部卸空库中的水泥。从改变水泥品种来说，这是非常必要的。如果不能及时把库中的水泥全部卸空，“死区”的水泥就会逐渐变成硬块，清除这些硬块，需要大量人力，而且这种作业也是很危险的。
水泥库是土建投资比较集中的建筑，其投资约占生产工艺系统总投资的8%-.10%。水泥库的土建投资，约占水泥库总投资的75%-80%。因此，对水泥库单位容积的投资是随着库容的加大而降低，采用大型圆库是当今的发展趋势。在相同储存期的条件下，应尽量选用高径比适当的大直径圆库一般而言，钢筋混凝土圆库的造价要比钢结构的圆库造价低。水泥工厂一般多采用钢筋混凝土的圆库。而有的水泥粉磨站采用了钢结构水泥库，是为了缩短建设周期。
10、水泥包装和发运
目前由于公路的发展以及汽车运输业的兴起，很多新建厂水泥的发运，都把汽车运输作为运输或转运的重要手段，而且汽车运输的距离也越来越远，从几十公里已发展到数百公里，但也有的水泥工厂还仍以铁路运输为主。作为长距离的运输方式，铁路运输是必不可少的。
由于运输方式的变化，为了节省投资可以少建或不建水泥成品库。水泥包装机的选型，应根据水泥工厂规模、水泥品种、袋装水泥比例、运输方式、运输条件、自动化水平等因素来确定。
11、设备选型
在各种规模水泥工厂设计中，设备费用在工程总投资中所占的比例约为40%-.50%。在保证技术先进、运转可靠、设备价格合理的前提下，尽量节省设备投资，是工艺设计中一个非常重要的环节。这也是设备选型时必须认真考虑的问题。工艺设计中所涉及的设备很多，对每一台设备的选型都应重视。以往的工艺设计常注意主机设备的选型，而忽视辅助设备的选型。在生产过程中常常造成系统停车并不是主机设备，而是一些质量不佳的辅助设备。设备选型方案比较是寻求合理的经济和技术方案的必要手段。并要求对选出的几个方案进行经济计算，结合其它因素论证比较，做出最终抉择。
12、收尘设备
选择收尘器的关键问题是工况收尘风量和气体中含尘量:因收尘器的规格大小与收尘风量成正比，与收尘器的过滤风速成反比。收尘器的性能和规格直接影响着设备的投资、收尘效率和维护费用的高低。
对处理水泥工厂烟气而言，电收尘器的阻力小，单位电耗低，但其功率因数低，设备价格高。而袋收尘器因其阻力大，单位电耗高，但其设备价格相对便宜。选用袋收尘器降低电耗的关键是选用高效排风机。生产实践证明，新型脉冲袋收尘器系列是可靠的收尘设备。
对于熟料锻烧废气处理系统，蓖式冷却机及原料粉磨系统仍多选用电收尘器。
结束语：水泥工厂具有投资高、偿还期长、市场敏感性强等特点，工艺设计中应充分注意技术的不断发展，在符合当前各项要求的前提下，考虑到工厂工艺技术进步和设备更新的要求，真正做到精心设计。
参考文献：
[1] 胡宏泰,宋天民.湿法水泥厂节能技术改造应考虑的几个问题. 水泥技术.2007（2）.
[2] 凌士键.有关小水泥厂节能技术改造的几点看法.水泥技术.2009（5）.
关键词：现代水泥工厂;工艺设计
中图分类号：S611文献标识码： A
1、原料和燃料
原料和燃料一定要符合产品水泥的质量要求，只有符合要求的原料和燃料才能配成合格的生料，才能生产出合格的水泥。
由于天然原料和燃料的种类很多，而且化学成分和物理性质也有较大的差别。虽然有时配成看来是符合熟料率值和矿物组成要求的生料，但从原料和燃料的质量以及工艺操作上看，却可能不够理想。例如有的原料可能磨蚀性较强、易磨性较差、水分大、粘度较高等;燃料有可能是一种低挥发分、高灰分、发热量低的煤，也可能是无烟煤、褐煤或泥煤等。或者是原料和燃料中含有相当高的有害成分(碱、氯、硫)等。不管原料和燃料中存在哪些不利因素，都需要在设计过程中注意克服和解决，才能使建成的工厂顺利投产并生产出合格的水泥。另外原料和燃料的選择也不能单纯以目前的原料和燃料的质量指标来取舍，这样就有可能把有用的原料或燃料视为废物，造成资源浪费。
2、原料破碎
原料破碎机应当这样选择:它提供破碎后的物料粒度应尽可能的小、结构简单和便于维修。目前国内用于原料破碎的破碎机制造厂家很多，而且破碎机的类别也多，但选用时必须依据原料的工艺性能试验报告的物理性能来选择。在选用破碎机时，既要注意破碎机的适应性的同时，也要考虑系统的电耗和投资
水泥工厂常用的原料中多数磨蚀性较小，对石灰质原料来说，一般多选用破碎比较大的单段锤式破碎机，关键在于解决磨损问题。对于粘性较高的粘土质原料来说，常选用辊式破碎机，关键在于解决堵塞问题。新建厂为了简化工艺流程和节省投资、管理方便，也常采用石灰质原料和粘土质原料混合破碎的方案，均得到了良好的效果。
3、原料预均化
采用原料预均化堆场有利于回转窑的操作，提高窑的产、质量，保持窑的长期安全运转;扩大原料资源;充分利用原料中的夹层和废石，延长矿山使用年限;适应大型水泥工厂的需要等。
由于原料预均化的作用与原料储存是同时实现完成的，因此，原料的预均化方法及预均化堆场型式的选择，必须依据原料矿山的赋存条件，在合理有效利用矿山资源的前提下，认真研究是否采用预均化堆场和堆场型式。
4、原料粉磨
选择原料磨总的要求是，由于原料磨需要与熟料锻烧系统串联操作，原料磨系统应当尽量简化，操作可靠，其连续作业率至少应当与熟料锻烧系统接近或一样高，这就要求进一步解决原料磨的磨损问题。
原料磨系统在水泥生产过程中是一项最为复杂的生产环节，在系统和设备选型上要引起足够的重视。原料粉磨设备必须能适应一切可以利用的原料的物理性能，从技术经济上来看，应能达到最佳经济效果(适应性、电耗、维护费用和投资)。并应根据原料的工艺性能试验报告中的易磨性、磨蚀性来确定粉磨细度，以便得到较好的易烧性。
5、生料均化与储存
生料均化库具有均化和储存两种功能。目前新建厂均已采用较为经济的连续式均化库。其优点是工艺流程简单、单位气耗少、电耗低、库容积利用率高、节省投资等。
6、熟料锻烧系统
当前很多国家都拥有较成熟、可靠的熟料锻烧系统，且新型干法生产技术仍在不断发展。但国内的新型干法生产线不论是从生产规模上，还是从各项指标上来看，与国际先进的生产线相比尚有一定的差距。
7、熟料储存
熟料储存方式常用的有圆库、帐篷库、大圆库和联合储库等。究竟采用哪种型式的储库，取决于工厂规模、熟料温度、环保要求、储存期、工程地基条件以及土建工程费等因素。圆库有效容积利用率一般为85%-.90%，帐篷库有效容积利用率为55%--75%。对于大、中型厂来说，一般多采用大圆库或帐篷库。小型厂多采用直径较小的圆库。由于联合储库扬尘难以解决，当前很少采用联合储库储存熟料。
熟料库是土建投资比较大的建筑物，圆库土建投资约占熟料库总投资的80%-85%。采用圆库具有占地面积小、物料转运点少、粉尘便于治理、有利于库进料和卸料实现自动控制等优点，另一个优点是库的储存量可以用增建圆库个数的办法逐步增加，这样可以避免建设初期基建投资过高的弊病。选用大直径圆库是当前发展趋势。库型的选择只能是根据具体要求、地形特征，进行技术经济比较来确定。
8、水泥粉磨
水泥粉磨现代化意味着:能耗减少;产量提高;质量提高;增加产品品种;采用廉价原料;可提供个性化服务。水泥粉磨当前最显著的发展，是采用了辊压机或CKP磨和高效选粉机组成的粉磨系统。这几种设备用于新建或改建的粉磨系统上，均取得了较好的经济效果。尤其是高效选粉机价格较为适宜，节省电耗，投资效果合理。水泥的质量不仅与其化学组成、比表面积的大小和矿物组成有关，而且与其颗粒粒径的级配有关，高效选粉机可以满足颗粒级配要求，这是必须选用高效选粉机的原因之一。
选用辊压机或CKP磨作为球磨机的预粉磨设备，实践证明粉磨系统的产量可以得到大幅度的提高，电耗也可以得到较大的降低。这也是目前新建厂常选用的粉磨系统。由于辊压机或CKP磨需要从国外引进设备，即使国内生产的设备价格也是球磨机的3--4倍，故需认真地做好技术经济比较，关键问题在于增设辊压机或CKP磨所增加的设备费用，能否与所降低的电耗费用在一个合理的期间内收回。另外，由于辊压机的事故率较高，影响粉磨系统的运转率，也是当前得不到进一步推广的原因之一。
9、水泥储存
新型水泥库应是:高卸空度;库卸料量易于控制;减少库中水硬性大块;卸料系统节能;能长期储存。为了充分利用水泥库容量，以适应水泥品种不断变化的需求，要求能够全部卸空库中的水泥。从改变水泥品种来说，这是非常必要的。如果不能及时把库中的水泥全部卸空，“死区”的水泥就会逐渐变成硬块，清除这些硬块，需要大量人力，而且这种作业也是很危险的。
水泥库是土建投资比较集中的建筑，其投资约占生产工艺系统总投资的8%-.10%。水泥库的土建投资，约占水泥库总投资的75%-80%。因此，对水泥库单位容积的投资是随着库容的加大而降低，采用大型圆库是当今的发展趋势。在相同储存期的条件下，应尽量选用高径比适当的大直径圆库一般而言，钢筋混凝土圆库的造价要比钢结构的圆库造价低。水泥工厂一般多采用钢筋混凝土的圆库。而有的水泥粉磨站采用了钢结构水泥库，是为了缩短建设周期。
10、水泥包装和发运
目前由于公路的发展以及汽车运输业的兴起，很多新建厂水泥的发运，都把汽车运输作为运输或转运的重要手段，而且汽车运输的距离也越来越远，从几十公里已发展到数百公里，但也有的水泥工厂还仍以铁路运输为主。作为长距离的运输方式，铁路运输是必不可少的。
由于运输方式的变化，为了节省投资可以少建或不建水泥成品库。水泥包装机的选型，应根据水泥工厂规模、水泥品种、袋装水泥比例、运输方式、运输条件、自动化水平等因素来确定。
11、设备选型
在各种规模水泥工厂设计中，设备费用在工程总投资中所占的比例约为40%-.50%。在保证技术先进、运转可靠、设备价格合理的前提下，尽量节省设备投资，是工艺设计中一个非常重要的环节。这也是设备选型时必须认真考虑的问题。工艺设计中所涉及的设备很多，对每一台设备的选型都应重视。以往的工艺设计常注意主机设备的选型，而忽视辅助设备的选型。在生产过程中常常造成系统停车并不是主机设备，而是一些质量不佳的辅助设备。设备选型方案比较是寻求合理的经济和技术方案的必要手段。并要求对选出的几个方案进行经济计算，结合其它因素论证比较，做出最终抉择。
12、收尘设备
选择收尘器的关键问题是工况收尘风量和气体中含尘量:因收尘器的规格大小与收尘风量成正比，与收尘器的过滤风速成反比。收尘器的性能和规格直接影响着设备的投资、收尘效率和维护费用的高低。
对处理水泥工厂烟气而言，电收尘器的阻力小，单位电耗低，但其功率因数低，设备价格高。而袋收尘器因其阻力大，单位电耗高，但其设备价格相对便宜。选用袋收尘器降低电耗的关键是选用高效排风机。生产实践证明，新型脉冲袋收尘器系列是可靠的收尘设备。
对于熟料锻烧废气处理系统，蓖式冷却机及原料粉磨系统仍多选用电收尘器。
结束语：水泥工厂具有投资高、偿还期长、市场敏感性强等特点，工艺设计中应充分注意技术的不断发展，在符合当前各项要求的前提下，考虑到工厂工艺技术进步和设备更新的要求，真正做到精心设计。
参考文献：
[1] 胡宏泰,宋天民.湿法水泥厂节能技术改造应考虑的几个问题. 水泥技术.2007（2）.
[2] 凌士键.有关小水泥厂节能技术改造的几点看法.水泥技术.2009（5）.