7500t/d生產(chǎn)線工藝設計與調(diào)試

張煜，王寶占，賀孝一，孫延良，劉繼林，鄭德喜

7500t/d生產(chǎn)線工藝設計與調(diào)試

Design and Commission of 7500t/d Clinker Production Line

張煜，王寶占，賀孝一，孫延良，劉繼林，鄭德喜

1 工程概況

貴州省惠水縣新金龍水泥有限公司新型干法水泥生產(chǎn)線，是中國中材國際工程股份有限公司天津分公司自主研發(fā)設計的第一條7500t/d熟料生產(chǎn)線，在工藝設計上，采用三維設計軟件，優(yōu)化車間布置；在裝備技術上，采用了天津公司新一代生料輥式磨、第三代預分解系統(tǒng)、尾端擴大型窯、第四代中置輥式無漏料行進式穩(wěn)流冷卻機等最新裝備技術，對于各車間使用的系統(tǒng)風機，有節(jié)能潛力的設備采用先進的變頻節(jié)能技術；在分解爐上設置脫氮裝置。這些先進的技術和裝備，將確保該項目節(jié)能減排效果達到國際先進水平。

工程設計考慮了余熱發(fā)電和污泥處理的布置空間，一方面解決了水泥行業(yè)節(jié)能降耗的問題；另一方面大量消納城市污泥，大大降低環(huán)境負荷，符合當?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展需求。本項目于2009年9月開始施工圖設計，2011年8月9日正式投料，目前燒成系統(tǒng)產(chǎn)量已達到或超過7500t/d。

2 生產(chǎn)線工藝設計

2.1 工程設計指標

燒成系統(tǒng)產(chǎn)量：≥7500t/d（要求煤熱值≥21736kJ/kg，St,ad＜2.0%）；

熟料熱耗：≤3011kJ/kg（720kcal/kg，要求煤熱值≥22990kJ/kg）；

熟料綜合電耗：≤58kWh/t（石灰石破碎至熟料出廠）；

水泥綜合電耗：≤100kWh/t（32.5MPa水泥的綜合電耗）；

環(huán)保指標：達到或優(yōu)于國家排放標準。

2.2 物料堆存方式及儲存量（表1）

2.3 主機設備配置（表2）

2.4 工藝設計特點

2.4.1 石灰石預均化庫采用1座Φ 102m的大型圓形預均化庫

本項目石灰石每天消耗量約為9400t，對應石灰石預均化庫的有效儲量為60000t。如果設置一座長形預均化庫，占地面積將增加近一倍，同時也不利于總圖優(yōu)化布置。而使用圓庫方案，則能使總圖布置緊湊，石灰石輸送系統(tǒng)合理，廠區(qū)地形得到合理利用，提高土地利用率。本項目所采用的Φ102m圓形石灰石預均化庫，是目前國內(nèi)規(guī)模最大的圓形石灰石預均化庫。

2.4.2 生料粉磨采用兩臺輥磨方案，系統(tǒng)布置緊湊合理

目前國內(nèi)沒有為7500t/d生產(chǎn)線配套的原料輥磨，為節(jié)省投資和工程進度，采用兩臺成熟可靠的國產(chǎn)輥磨，共用一套廢氣處理系統(tǒng)的方案，保證窯系統(tǒng)在一臺磨機長時間檢修時不斷料，能夠連續(xù)穩(wěn)定運行。

兩套輥磨系統(tǒng)采用背靠背的布置形式，占地面積小，布置緊湊。另外，高溫風機、旋風筒與窯尾收塵器布置在同一直線上，氣路流暢，風管阻力小，積灰點少，工藝流程合理。輥磨主電機朝外，并且三面無建筑物遮擋，保證了磨輥起吊空間和將來磨機檢修的方便。

2.4.3 采用三維設計軟件設計新型燒成窯尾系統(tǒng)

這是天津公司自主研發(fā)的第一套7500t/d燒成系統(tǒng)窯尾，系統(tǒng)各層的布置、檢修平臺的位置、樓梯的走向是工藝設計者比較繁瑣的事情，設計不好現(xiàn)場就會出現(xiàn)磕碰、樓梯走向不合理、檢修平臺的位置及大小不合理，給現(xiàn)場安裝及將來的檢修帶來很大的不便。利用三維軟件繪圖的逼真效果，可合理布置各樓層及檢修平臺的最適宜位置，優(yōu)化樓梯角度以及各層走道的連接，保障現(xiàn)場操作人員的安全，確保巡檢人員巡檢路線流暢合理，還可避免安裝過程中經(jīng)常發(fā)生的缺漏磕碰現(xiàn)象，使安裝進度和安裝質(zhì)量得到保證。

表1 物料堆存方式及儲存量

表2 主機設備配置

2.4.4 窯尾廢氣降溫采用管道噴水

窯尾廢氣降溫采用管道噴水比增濕塔降溫系統(tǒng)工藝流程簡單，節(jié)省設備和土建投資。管道噴水在預熱器出口至高溫風機風管上設噴水裝置，根據(jù)生料磨系統(tǒng)烘干要求和窯尾袋收塵器入口溫度要求調(diào)節(jié)噴水量。

為提高熟料庫卸空率、節(jié)省土建投資費用及施工的可行性，經(jīng)三維軟件優(yōu)化計算，庫底采用三條膠帶機出庫的布置形式，庫底兩側(cè)膠帶機有7個按一定距離相隔布置的受料點，庫底中間膠帶機有9個按一定距離相隔布置的受料點，熟料庫卸空率可達到90%以上。

3 工藝設計中采用的新技術及新裝備

3.1 TP型生料均化庫

采用TP型生料均化庫，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

單位用氣量少，相當于混合式均化庫的54%左右。

電耗低，相當于混合式均化庫的48%左右。

均化效果好，出庫生料CaO標準偏差可控制在±0.25%。

土建結(jié)構(gòu)合理，造價低，設備維修方便，安全可靠。

3.2 燒成系統(tǒng)

燒成系統(tǒng)由三擋支撐尾端擴大的回轉(zhuǎn)窯、高效低阻優(yōu)化型第三代預分解系統(tǒng)、新型高效第四代篦式冷卻機以及大推力低一次風量新型燃燒器等組成。

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，消費者從單純追求茶葉產(chǎn)品的品味、營養(yǎng)，發(fā)展到關注產(chǎn)品的質(zhì)量安全和對身體的調(diào)節(jié)功能；從解渴功能發(fā)展到天然、營養(yǎng)，以及有益于健康保健的要求；茶產(chǎn)品的質(zhì)量安全直接或間接與人們的生活密切相關，這些變化促使需要對其進行分析檢驗，以促進茶產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

3.2.1 尾端擴大的回轉(zhuǎn)窯

回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為Φ5.4m×78m，尾端直徑擴大至Φ5.8m。窯尾端擴大有如下優(yōu)點：

可有效擴大煙室的最小斷面面積，降低回轉(zhuǎn)窯和煙室的阻力，大大改善窯內(nèi)通風，減少煙室飛灰損失，最大限度地發(fā)揮回轉(zhuǎn)窯的潛能。

本項目燃煤中硫含量偏高，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)可能出現(xiàn)長厚窯皮、結(jié)后圈以及煙室結(jié)皮，我們在設計中采取了煙室料幕等適應高硫煤的技術，同時，回轉(zhuǎn)窯尾端擴大也可有效緩解燃煤中硫含量偏高帶來的不利影響，為生產(chǎn)線的穩(wěn)定運行奠定基礎。

3.2.2 高效低阻優(yōu)化型第三代預分解系統(tǒng)

燒成窯尾采用天津公司自行開發(fā)的帶TTF型分解爐的雙系列高效、低壓損五級旋風預熱器系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有如下特點：

預熱器系統(tǒng)：通過改進撒料盒結(jié)構(gòu)等措施，提高預熱器系統(tǒng)換熱效果，降低預熱器出口溫度；通過優(yōu)化旋風筒進口面積，降低預熱器出口阻力。

分解爐：本項目沿用第三代預分解系統(tǒng)的成功經(jīng)驗，分解爐仍然采用低NOx環(huán)保型三噴騰TTF型分解爐。TTF分解爐除了有噴騰效應、湍回流強、固氣停留時間比大、溫度濃度場均勻、物料分散及換熱好、結(jié)構(gòu)簡單、阻力系數(shù)低等特點以外，還有以下優(yōu)點：

TTF爐為在線爐，可有效利用窯尾熱焓。針對燃燒氣氛不如離線分解爐的問題，合理布置C4下料，提高燃燒區(qū)域局部溫度。

延伸管道可增加氣體和物料的停留時間，有利分解爐功能的發(fā)揮，以及降低窯尾塔架高度。

分解爐采用側(cè)出風，取消彎頭，增加物料停留時間，消除塌料之虞。

優(yōu)化分解爐噴煤管的安裝位置，消除錐部結(jié)皮隱患。

3.2.3 第四代中置輥式無漏料行進式穩(wěn)流冷卻機

針對第三代冷卻機暴露出的問題，同時對市場上現(xiàn)有的第四代冷卻機進行調(diào)查研究，天津公司推出了第四代無漏料行進式穩(wěn)流冷卻機。該自主研發(fā)的第四代新型穩(wěn)流篦冷機結(jié)構(gòu)具有如下特點：

傳動方式為運動導軌式；

采用600×660mm篦板，列間密封更加厚實；

采用天津公司自主研發(fā)的CF型穩(wěn)流閥；

篦冷機進料斜坡設計進一步優(yōu)化；

篦冷機寬度方向中間采用九條運動篦床，二側(cè)分別各有半塊固定篦板；

篦冷機長度方向共分11個風室，采用中間輥碎，破碎后的熟料顆粒均勻，可大大提升二段篦床的冷卻效果。

3.2.4 大推力低一次風量新型燃燒器

大推力低一次風量新型燃燒器主要特點如下：

無磨損，使用壽命長；

燃燒器推力大，對各種煤質(zhì)的適應性好；

一次風用量少，凈風比例為8.5%，較老燃燒器小3.5%～6.5%。

3.3 風機節(jié)能技術

為降低風機電耗，系統(tǒng)風機包括窯尾EP排風機、窯尾高溫風機、熟料冷卻風機、窯頭EP風機及煤磨系統(tǒng)風機均采用變頻調(diào)速，雖一次性投資高，但通過節(jié)省用電在一年半左右可將增加的投資收回。

4 生產(chǎn)調(diào)試

生產(chǎn)線于2011年8月2日點火升溫，8月9日投料后，經(jīng)歷了前后累計一周多的限電，于8月23日投料量增加到500t/h以上，順利實現(xiàn)達產(chǎn)目標。燒成系統(tǒng)操作參數(shù)見表3，熟料各項平均指標見表4。

表3 燒成系統(tǒng)操作參數(shù)

表4 熟料強度及礦物組成

在調(diào)試生產(chǎn)過程中，原料及燒成系統(tǒng)運行平穩(wěn)，故障率少。輥磨運行穩(wěn)定，振動值小，細度指標合格，產(chǎn)量超過設計指標；窯尾煙室及五級下料管等部位沒有出現(xiàn)結(jié)皮或堵塞現(xiàn)象；窯筒體溫度正常，各輪帶瓦溫正常，窯皮長度及位置合理，窯內(nèi)通風順暢，無結(jié)圈、結(jié)蛋等問題的發(fā)生；篦冷機液壓站工作穩(wěn)定，各室壓力正常，熟料冷卻效果好，固定篦床處無堆雪人現(xiàn)象，活動篦床處無紅河出現(xiàn)，二次風溫和三次風溫正常。在調(diào)試過程中，也出現(xiàn)了一些問題，舉例如下：

（1）由于石灰石來料羅鍋皮帶下料點沖擊石灰石預均化庫堆料機布料皮帶，布料跑偏嚴重。解決措施：在羅鍋皮帶頭部漏斗處增加一個調(diào)節(jié)擋板，生產(chǎn)過程中，通過調(diào)節(jié)該擋板的角度，使下料點位于皮帶中央，減小對皮帶的沖擊，從而避免皮帶跑偏現(xiàn)象的發(fā)生。

（2）由于當?shù)卣惩琳扯却?，粘土輸送皮帶頭部漏斗堵料嚴重。解決措施：在膠帶機頭罩處增加膠帶簾子，使下落的粘土粘在膠帶簾子上，不與膠帶機頭部鋼板直接接觸，同時下落的粘土沖擊膠帶簾子，使粘在膠帶上的粘土抖落，避免了膠帶機頭部漏斗粘料堵塞情況的發(fā)生。

（3）煤粉制備車間原先采用在入兩臺磨的熱風總管道上設置一個冷風閥來控制兩臺磨的入口溫度，但是由于在實際運行中兩臺磨的喂料量不同，具體運行條件不同，因此所需熱量也不一樣，一個冷風閥無法做到同時控制兩臺磨的要求。解決措施：在入兩臺磨的管道上，分別加裝兩個冷風閥，使磨機能夠正常生產(chǎn)。

（4）在整個調(diào)試考核過程中預熱器旋風筒下料管和分解爐沒有堵塞過，說明其設計是合理的。只是在試生產(chǎn)階段，由于一級筒翻板閥卡死，一級筒堵塞，當料壓達到一定值時，翻板閥被瞬時壓開，生料直接從一級筒沖至窯尾，造成窯尾沖料。解決措施：調(diào)整翻板閥閥板與澆注料之間的間隙，留出閥板的膨脹空間，之后，再也沒有發(fā)生過類似翻板閥卡死現(xiàn)象。

5 結(jié)語

（1）惠水泰安水泥有限公司項目是中國中材國際工程股份有限公司天津分公司自主研發(fā)的第一條7500t/d生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線工藝布置緊湊，土地利用率高，物料輸送順暢，三維設計軟件的應用使工藝設計布局更加合理，工藝布置參數(shù)更加準確，從而提高了設計的準確性。

（2）新一代生料輥式磨、第三代預分解系統(tǒng)、尾端擴大型窯、第四代中置輥式無漏料行進式穩(wěn)流冷卻機等最新裝備技術的應用，標志著天津公司在新型干法水泥重大關鍵技術裝備的開發(fā)與應用方面又上了一個新臺階，將為水泥工業(yè)節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展、提升行業(yè)競爭力起到積極的促進作用。

（3）該生產(chǎn)線一次性點火成功，一次性投料成功和一次性考核通過，目前生產(chǎn)系統(tǒng)運行穩(wěn)定,在工藝水平、技術裝備和環(huán)保方面都居于領先水平。

TQ172.622.29

A

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通訊地址：中國中材國際工程股份有限公司天津分公司，天津 300400；

2011-01-13；

呂 光