郭高泰，張建濤，張 彤，蔣和國(guó)，沈彥君，張河虎

4500t/d熟料生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)

Design and Production of 4500 t/d Cement Clinker Plant

郭高泰1，張建濤1，張 彤1，蔣和國(guó)2，沈彥君2，張河虎2

1 引言

近十年國(guó)內(nèi)新型干法水泥工業(yè)得到了快速發(fā)展，新型干法水泥技術(shù)注入了新的內(nèi)涵。不同時(shí)期投產(chǎn)的新型干法水泥生產(chǎn)線有不同的工程設(shè)計(jì)思路，如今設(shè)計(jì)投產(chǎn)的新型干法水泥生產(chǎn)線蘊(yùn)涵了技術(shù)進(jìn)步的時(shí)代特征，生產(chǎn)運(yùn)行指標(biāo)亦不斷地創(chuàng)領(lǐng)新的水準(zhǔn)。下面筆者就2011年6月投產(chǎn)的山西新絳威頓水泥有限責(zé)任公司4500t/d熟料生產(chǎn)線二期的工程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)運(yùn)行作一介紹。

2 工程設(shè)計(jì)思路總結(jié)

威頓水泥集團(tuán)是一家集水泥生產(chǎn)、商品混凝土加工、物流運(yùn)輸于一體的大型企業(yè)。公司總部位于山西省新絳縣澤掌鎮(zhèn)，目前公司擁用一條1000t/d（俗稱一線）、一條2500t/d（4500t/d一期工程，俗稱二線）和一條新投產(chǎn)的2500t/d（4500t/d二期工程，俗稱三線）新型干法水泥生產(chǎn)線、三座大型粉磨站、一座混凝土攪拌站、一個(gè)物流公司。山西新絳威頓水泥有限責(zé)任公司系威頓水泥集團(tuán)的前身。

2.1 工程概況

山西新絳威頓水泥有限責(zé)任公司4500t/d熟料生產(chǎn)線二期工程于2010年8月開始建設(shè)，2011年6月竣工投產(chǎn)，6月18日開始投料運(yùn)行。2011年6月26日8時(shí)始至2011年6月29日8時(shí)止順利通過72h連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)考核。各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，其中入窯生料投料量180t/h(熟料產(chǎn)量＞2600t/d），3天累計(jì)熟料產(chǎn)量7800余噸；水泥熟料3天強(qiáng)度平均≥30MPa，28天強(qiáng)度平均≥58MPa（后補(bǔ)）；五級(jí)預(yù)熱器C1出口溫度在300℃左右（低時(shí)達(dá)295℃），窯頭煤粉計(jì)量秤喂煤量（實(shí)物煤熱值在23000kJ/kg左右）5.6t/h，窯尾煤粉計(jì)量秤喂煤量8.8t/h，折算成單位熟料燒成熱耗為3006.7kJ/kg（設(shè)計(jì)指標(biāo)為≤3135kJ/kg熟料，2010年全國(guó)水泥熟料平均燒成標(biāo)煤耗為112.20kg/t）。

2.2 工程設(shè)計(jì)思路概要

（1）本工程有關(guān)設(shè)備配置特點(diǎn)

山西新絳威頓水泥有限責(zé)任公司2500t/d熟料生產(chǎn)線三線工程有關(guān)主機(jī)設(shè)備配置與2007年7月投產(chǎn)的二線同類型工程有以下不同，詳見表1。

主機(jī)設(shè)備選型要適合企業(yè)的環(huán)境、原燃料、管理等條件，選擇合適的技術(shù)方案尤為重要。不管采用什么樣的技術(shù)方案，都有系統(tǒng)優(yōu)化和配合的問題，最先進(jìn)的技術(shù)裝備亦不可能獨(dú)善其身。

（2）設(shè)計(jì)思路

設(shè)計(jì)思路一：縱觀國(guó)內(nèi)水泥熟料的燒成系統(tǒng)，預(yù)熱器與分解爐都吸收了國(guó)內(nèi)外各種爐型的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)原燃料適應(yīng)性較寬，實(shí)踐證明實(shí)際分解能力大于設(shè)計(jì)能力，而熟料冷卻能力（第三代篦冷機(jī)的出料溫度：65℃＋環(huán)境溫度）卻往往達(dá)不到，因而影響了燒成系統(tǒng)生產(chǎn)能力的發(fā)揮。因此，本工程采用了國(guó)內(nèi)近幾年新推的第四代篦式冷卻機(jī)。第四代篦式冷卻機(jī)相對(duì)于第三代篦冷機(jī)具有風(fēng)機(jī)數(shù)量減少（漏風(fēng)量?。?、篦板不運(yùn)動(dòng)（磨損?。?、篦床上分風(fēng)均勻（冷卻效果好）、篦床下無灰斗（無漏料）等優(yōu)點(diǎn)。生產(chǎn)運(yùn)行已表明，第四代篦式冷卻機(jī)的應(yīng)用已達(dá)到預(yù)期效果。

設(shè)計(jì)思路二：本工程原料粉磨采用了國(guó)內(nèi)近幾年研發(fā)的四輥立磨技術(shù)，三線四輥磨相對(duì)于二線三輥磨具有自動(dòng)抬輥與落輥，可以實(shí)現(xiàn)空載啟動(dòng)；磨輥可以同時(shí)加壓或分別加壓；限位機(jī)構(gòu)避免了磨輥與磨盤間的金屬磨擦；回轉(zhuǎn)喂料器減少了三道鎖風(fēng)閥振動(dòng)大的弊端；籠形結(jié)構(gòu)的復(fù)合式選粉機(jī)調(diào)節(jié)細(xì)度靈敏。根據(jù)筆者多家生產(chǎn)情況調(diào)查，像二線這類原料磨的生料細(xì)度很難達(dá)到0.08mm方孔篩篩余小于16%的要求。生料細(xì)度以及顆粒的均齊性對(duì)生料的易燒性、熟料質(zhì)量都有影響，故設(shè)計(jì)要樹立上道工序?yàn)橄碌拦ば蚍?wù)的理念。

設(shè)計(jì)思路三：近年來燒成窯尾采用大布袋收塵器代替電收塵器已是環(huán)境保護(hù)所要求的趨勢(shì)，而取消增濕塔則是我們?cè)S多建設(shè)業(yè)主所擔(dān)憂的。增濕塔作為窯尾廢氣降溫調(diào)質(zhì)（采用布袋收塵不存在調(diào)質(zhì)問題）設(shè)備，在窯尾SP余熱鍋爐沒有投入運(yùn)行時(shí)發(fā)揮作用，一旦投入運(yùn)行將不起作用。若熟料燒成系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率是90%,則余熱發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)率是87%，這是許多工廠的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)率。因此，取消增濕塔不僅可以節(jié)約上百萬的設(shè)備與土建投資，而且可以節(jié)約用水。取消增濕塔改用管道噴霧降溫設(shè)計(jì)中，要處理好管道沉降灰排放與輸送問題。因此三線工程設(shè)計(jì)中，將管道沉降灰經(jīng)鎖風(fēng)閥至傾角輸送的鏈運(yùn)機(jī)分為兩路：干灰由鏈運(yùn)機(jī)轉(zhuǎn)送至生料入庫(kù)輸送設(shè)備，濕灰由鏈運(yùn)機(jī)中間卸料口排至地面。

設(shè)計(jì)思路四：煤粉制備能力按煙煤或煤質(zhì)比較好的情況下，采用? 3.0m×（6.5+2.5）m風(fēng)掃磨，生產(chǎn)能力17～18t/h，對(duì)2500t/d熟料生產(chǎn)線設(shè)計(jì)已能滿足要求。但是，隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，能源供應(yīng)緊張狀態(tài)日趨明顯，對(duì)身處產(chǎn)煤大省的工業(yè)企業(yè)更有利用低質(zhì)煤、劣質(zhì)煤資源優(yōu)勢(shì)。因此，設(shè)計(jì)作先行考慮，將煤粉制備能力、選粉能力加大有利于低質(zhì)煤、劣質(zhì)煤的使用，對(duì)企業(yè)降低生產(chǎn)成本非常有益。

設(shè)計(jì)思路五：燒成窯頭煤粉燃燒器采用新一代高效節(jié)能四風(fēng)道燃燒器。該燃燒器具有一次風(fēng)量低、熱回流強(qiáng)、煤粉濃縮等技術(shù)，高溫二次風(fēng)的迅速卷入大大縮短了煤粉預(yù)熱時(shí)間，改善和提高了火焰根部的環(huán)境與溫度，使煤粉在燃燒器出口就能迅速燃燒，對(duì)使用低揮發(fā)分煤及低熱值煤非常有利。經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)使用佐證，這種新一代高效節(jié)能四風(fēng)道燃燒器較之常用三風(fēng)道燃燒器，在相同熟料日產(chǎn)量情況下，每天節(jié)約用煤（煤粉）～10t/d，節(jié)煤比例約3%。

表1 三線工程與二線工程差異對(duì)比表

設(shè)計(jì)思路六：DCS控制系統(tǒng)采用美國(guó)AB系統(tǒng)。窯尾采用總線儀表，通過PROFIBUS協(xié)議將自動(dòng)化過程控制的“眼睛”和“手”，如壓力、溫度以總線方式連接起來，構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立子系統(tǒng)，與上位機(jī)進(jìn)行通信，將現(xiàn)場(chǎng)的信息傳送到上位機(jī)，并執(zhí)行上位機(jī)指令。PA總線極大地降低了系統(tǒng)成本，同時(shí)提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性。隨著PA總線的日益發(fā)展和成熟，其優(yōu)越性價(jià)比和可維護(hù)性越來越得到顯現(xiàn)。

設(shè)計(jì)思路七：參照二線實(shí)際正常運(yùn)行時(shí)各大型風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口調(diào)節(jié)風(fēng)門開度情況，對(duì)運(yùn)行工況變化較大的高溫風(fēng)機(jī)、窯尾排風(fēng)機(jī)、煤磨排風(fēng)機(jī)、篦冷機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)，均采用變頻調(diào)速操作，取消進(jìn)風(fēng)口調(diào)節(jié)風(fēng)門；對(duì)于運(yùn)行工況較穩(wěn)定的窯頭排風(fēng)機(jī)和原料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)，仍采用風(fēng)門調(diào)節(jié)。大型風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速的合理配置，為降低生產(chǎn)運(yùn)行的系統(tǒng)綜合電耗奠定了基礎(chǔ)。

本工程不足之處：一是輔助原料因建設(shè)場(chǎng)地限制沒有設(shè)置均化設(shè)施，輔助原料成分控制只能借助進(jìn)廠源頭的預(yù)先控制，給生產(chǎn)調(diào)度增加了難度；二是熟料計(jì)量以及熟料散裝裝車的環(huán)保收塵，目前還沒有太好的辦法加以解決，這也是當(dāng)前普遍存在的難題，有待改進(jìn)與提高。

3 生產(chǎn)運(yùn)行及操作管理

新型干法水泥生產(chǎn)線投入運(yùn)行，關(guān)鍵在于運(yùn)行指標(biāo)的優(yōu)劣，尤其是在能源供應(yīng)緊張、能源消耗占水泥生產(chǎn)成本七成以上的今天，強(qiáng)化節(jié)能降耗的運(yùn)行指標(biāo)顯得格外重要。

3.1 生產(chǎn)運(yùn)行操作

山西新絳威頓水泥有限責(zé)任公司2500t/d熟料生產(chǎn)線三線自試生產(chǎn)以來嚴(yán)格按照公司的要求，以優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗為生產(chǎn)目標(biāo)，截止到2011年7月底，已累計(jì)生產(chǎn)水泥熟料9.1萬噸，目前生產(chǎn)運(yùn)行良好。

（1）生產(chǎn)運(yùn)行指標(biāo)

熟料產(chǎn)量：＞2700t/d（設(shè)計(jì)為2500t/d）；

熟料熱耗：＜3051.4kJ/kg熟料（設(shè)計(jì)為3135kJ/kg熟料）；

熟料強(qiáng)度：≥58MPa（28d平均抗壓強(qiáng)度）；

熟料綜合電耗：＜55kWh/t（設(shè)計(jì)為60kWh/t）；

一級(jí)預(yù)熱器出口溫度：300℃（設(shè)計(jì)為330℃）；

熟料冷卻機(jī)出料溫度：＜98℃（設(shè)計(jì)為65℃+環(huán)境溫度）；

粉塵排放濃度、噪音：達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）生產(chǎn)操作參數(shù)

目前燒成系統(tǒng)生產(chǎn)操作參數(shù)見表2。

3.2 操作管理體會(huì)

通過調(diào)試及生產(chǎn)實(shí)踐，我們體會(huì)到要實(shí)現(xiàn)熟料質(zhì)量高、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、系統(tǒng)能耗低，有以下幾個(gè)方面不可忽視：

表2 生產(chǎn)操作參數(shù)表

（1）工程設(shè)計(jì)與安裝，設(shè)計(jì)是創(chuàng)領(lǐng)生產(chǎn)運(yùn)行新水準(zhǔn)的先決條件；安裝是實(shí)現(xiàn)設(shè)備高運(yùn)轉(zhuǎn)率的一大保證條件。

（2）操作人員必須嚴(yán)格要求自己，熟練掌握操作技能，要在生產(chǎn)中勤動(dòng)手、善動(dòng)腦，學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)，不斷總結(jié)操作經(jīng)驗(yàn)。

（3）崗位巡檢工必須嚴(yán)格按規(guī)范要求對(duì)所屬區(qū)域的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行認(rèn)真檢查，搞好設(shè)備潤(rùn)滑，并善于及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)線上所存在的各種問題。

（4）在生產(chǎn)過程中，技術(shù)人員和管理人員應(yīng)善于不斷總結(jié)生產(chǎn)運(yùn)行情況，不定期組織工藝、機(jī)械和電儀等專業(yè)人員對(duì)生產(chǎn)過程中所遇問題進(jìn)行研討，及時(shí)找出解決辦法。必須做到對(duì)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的各種問題的判斷有據(jù)可依，盡最大努力把生產(chǎn)線上可能發(fā)生的問題處理在萌芽狀態(tài)。

（5）月檢、年檢及臨時(shí)檢修都應(yīng)有計(jì)劃性，并做好檢修準(zhǔn)備工作，不斷提高檢修質(zhì)量。

（6）要加強(qiáng)人員培訓(xùn)，對(duì)員工進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)技能培訓(xùn)、理論知識(shí)培訓(xùn)及員工素質(zhì)培訓(xùn)，使員工達(dá)到一專多能，更好地為生產(chǎn)服務(wù)。

TQ172.622.29

A

1001-6171（2012）01-0036-04

通訊地址：1浙江中材工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江杭州 310014；2山西新絳威頓水泥有限責(zé)任公司，山西新絳 043100；

2011-09-27；

趙 蓮