某3200t/d生產(chǎn)線的現(xiàn)場診斷與操作——2012全國水泥行業(yè)中控技能競賽診斷與實操報告之四

曾 英 整理編輯

2012年水泥中控操作技能競賽冠亞軍決賽，在四川JL水泥公司3200t/d生產(chǎn)線上舉行。

1 生產(chǎn)線設備配置及產(chǎn)品質(zhì)量概況

1.1 煅燒系統(tǒng)設備配置情況

回轉窯規(guī)格：Φ4.3×62m，斜度為4%，主電機：420 kW，窯速0.4～4..18r/min。

分解爐：采用ILC噴騰分解爐，預熱器為五級懸浮預熱器（規(guī)格5700×39000）。

高溫風機配置功率：1800kW。風量60萬m3/h；風壓8000Pa，窯投料260 t/h，系統(tǒng)能平穩(wěn)運行。

窯頭排風機：800kW，風量：46萬m3/h，風壓：4200 Pa，

窯尾排風機：1000 kW，風量 60萬 m3/h，風壓：4100 Pa。

篦冷機為：南京恒海公司第四代篦冷機，篦冷機冷卻風機風量：358530 m3/h 。

窯頭燃燒器為：武工大生產(chǎn)的EPIC3085型四通道燃燒器。

廢氣處理采用：FDYL204-2X7高效脈噴袋收塵器，處理風量：440000m3/h，工作溫度：≤250℃，入口濃度：<30g/Nm3，出口濃度：≤50mg/Nm3。

1.2 生料粉磨系統(tǒng)設備配置情況

生料磨系統(tǒng)采用同力重型機械廠的ZJTL4240立式輥磨機，設計能力270t/h，給料水分<5%，成品水分<0.5%，成品粒度：0.08mm，方孔篩篩余＜12%，主傳動電機功率：2500kW。進磨風量：345000m3/h，出磨風量：375000m3/h，磨機壓降：8000Pa。

循環(huán)風機：2240kW，風量55萬m3/h，風壓10000Pa。

生料入庫斗提機規(guī)格型號：N-TGD800-46500，輸送量：正常：300t/h，最大：320t/h，功率：75kW。

1.3 原燃材料及水泥質(zhì)量情況

（1）本廠自備礦山，搭配開采，石灰石中水份及泥含量較重，但易磨性及易燒性較好。生料原材料：石灰石（含水份及泥）CaO≥47%，鐵粉（Fe2O3≥58%）采用磷渣（CaO40%，SiO234%），紅砂巖（SiO285%）。煤：熱值在5200kcal/kg。

水泥材料：電廠干粉煤灰、濕粉煤灰、粗粉煤灰、脫硫石膏，鐵廠礦渣，石子（不含泥）。

（2）熟料化學成分及率值見表1。

表1 熟料化學成分及率值

（3）水泥強度：

42.5 R：3d抗壓強度≥30MPa，28d抗壓強度≥53MPa。

32.5 R ：3d抗壓強度≥17.0MPa，28d抗壓強度≥38MPa。

32.5 ：3d抗壓強度≥16MPa，28d抗壓強度≥35MPa。

2 評審專家組對該生產(chǎn)線的點評與建議

評審組經(jīng)過3天對JL水泥公司生產(chǎn)系統(tǒng)的觀察、問診、交流，就該生產(chǎn)線的一些關鍵性問題指出了一些思路和改進建議。

對該生產(chǎn)線的綜合點評：該生產(chǎn)線運行及主要技術指標總體在國內(nèi)居先進水平。生料磨臺時產(chǎn)量由設計產(chǎn)能270t/h提高到380t/h以上，回轉窯臺時產(chǎn)量在原設計3200t/d的基礎上達到了目前4000t/d以上的水平。產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定，早強情況好，在水泥粉磨系統(tǒng)添加了礦粉，極大地改善了水泥的施工性能。生產(chǎn)消耗指標：生料粉磨系統(tǒng)達到16～17 kWh/t，熟料的實物煤耗138kg/t熟料，標煤耗：102kg/t熟料，熱耗：712kcal/kg，水泥綜合平均電耗：32.5 kWh/t ，均達到全國先進水平，現(xiàn)公司正在建設余熱發(fā)電項目，為公司的進一步節(jié)能降耗奠定基礎。

公司目前的各項經(jīng)濟指標已處于國內(nèi)先進水平，除了公司上下全體職工的共同努力以外，很大程度上得益于得天獨厚的易磨易燒的原燃材料資源。該公司為新建企業(yè)，投產(chǎn)時間相對較短，不可避免地存在一些有待進一步提高的問題，專家們在問診報告中提出了一些建議。

礦石中夾土

磷渣及紅砂巖

2.1 節(jié)能減排方面問題

2.1.1 窯頭喂煤系統(tǒng)問題

該公司窯頭喂煤系統(tǒng)采用的武工大生產(chǎn)的四通道燃燒器，供風系統(tǒng)的設備配置為：煤風48.8m3/min，58.8kPa ，75kW，一次凈風配置了兩臺供風風機，凈風：55m3/min，49.8kPa，75kW。一次總風量達到了158.8 m3/min，裝機功率達到225kW。

存在的問題：

（1）一次風占窯頭的總風量比例過大，過大的一次風，在窯內(nèi)由常溫狀加熱到1450℃以上，增加了熟料的煅燒熱耗。

（2）設備配置功率過大，三臺風機的總裝機功率達到225kW，增加了生產(chǎn)過程中的電能消耗。

（3）內(nèi)外風各配置一臺風機，除了增加空載負荷消耗電能之外，因為兩臺風機各供一個風道，各風道的供應風量和風速不能量化處理，總風量也無法準確估算，不利于窯頭供風系統(tǒng)的風速優(yōu)化調(diào)節(jié)。可對風機進行變頻或串級調(diào)速改造。

（4）由NOx的成因可知，其生成量與一次風量比例的關系密切，一次風量越大，NOx越多，溫度越高，NOx生成量越大，溫度達到1500℃,NOx按照指數(shù)關系增長，如果不有效降低一次風含量以及降低燃燒器出口的著火溫度，會導致NOx的大量生成。

建議：貴公司對窯頭燃燒器進行改造，采用一次風占用總風量比例低，相對動量合理的燃燒器，達到既節(jié)能又減排的效果。

2.1.2 窯尾喂煤系統(tǒng)問題

公司目前采用的風機為55.5m3/min，68.6kPa,110kW,公司回轉窯的產(chǎn)量達到4000t/d，根據(jù)供風系統(tǒng)的配置，輸送煤風比達到了4.5kg/m3，已處于輸送能力的上限，且輸送距離較長，彎頭較多，過高的煤風比會導致煤粉系統(tǒng)輸送不穩(wěn)。公司反映的轉子秤壓力波動大，喂煤量不穩(wěn)，除了要考慮轉子秤自身的因素外，還要考慮到供煤風配置和管道的匹配問題。建議改造管道布置，盡量減少彎頭。

2.2 關于熟料品質(zhì)問題

現(xiàn)狀：目前，公司的熟料質(zhì)量比較穩(wěn)定，早強較高，變異系數(shù)小，水泥摻入礦粉后，改善了水泥的施工性能，水泥的強度較高，受到用戶好評。但是由于水泥市場供大于求，用戶對水泥品質(zhì)的要求越來越苛刻。對水泥和易性和與減水劑的相容性提出了更高的要求。

問題：經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，目前公司采用的是三高配料方案，熟料鋁氧率控制在1.7左右，熟料中的Al含量在5%以上，在熟料礦物組成中，C3A一般在8%以上，理論和實踐證實，熟料中的C3A達到8%以上，與減水劑的相容性能要大大降低。同時，C3A的增加，會導致后期強度的萎縮，我公司28d強度（后強）增長不高，主要是由于C3A高造成的。

建議：考慮到公司原材料的實際情況，調(diào)整配料方案中鋁氧率在1.5左右，采用降鋁增鐵的措施，控制熟料中的鋁含量在5%左右。礦物中的C3A控制在7%。由于已采用磷渣配料，可以試驗超高KH配料，可大幅度提高熟料強度。

2.3 關于進一步挖掘回轉窯潛能問題

現(xiàn)狀：該公司回轉窯設計產(chǎn)能3200t/d，實際產(chǎn)能已達到日產(chǎn)4000t/d的水平，回轉窯最高窯速已達到4.1r/min，燃燒帶物料填充率初步估計可達到13%以上。

問題：由于窯內(nèi)物料的填充率過高，窯內(nèi)物料的熱交換及傳熱效果不好，不僅影響了熟料的質(zhì)量，而且增加了消耗，使進一步挖掘回轉窯生產(chǎn)能力受到影響。

建議：為實現(xiàn)薄料快轉的操作方法，實現(xiàn)回轉窯的優(yōu)質(zhì)低耗，降低物料填充率，改善窯內(nèi)熱交換效果，就需要使回轉窯窯速進一步提高。但是目前窯速的提高受到設備配置的制約，需要進行技術改造。

2.4 關于篦冷機的使用問題

該公司使用是先進的第四代空氣梁篦式冷卻機，但熟料冷卻效果并不理想，熟料顆粒平均顆粒在100～130℃，篦冷機熱端篦床料層中，經(jīng)常出現(xiàn)“紅河”現(xiàn)象。

另外，篦冷機采取的是袋式收塵器，在篦冷機的殼體上方及廢氣風管采用了霧化噴水冷卻，以降低袋收塵的入口溫度，從使用情況看，效果不盡人意，料層面因部份噴頭噴水霧化效果差，導致熟料板結，細顆粒結團，甚至出現(xiàn)篦縫堵塞現(xiàn)象。

建議：（1）在操作過程中要充分用好熱端冷卻風機，保證熱端風機的冷卻風量，以提高急冷效果，防止C3S的分解和C2S晶形轉化，改善熟料的質(zhì)量。

（2）通過高溫段風閥的調(diào)整和篦床推動速度，改善熟料的冷卻效果。

（3）目前，公司余熱發(fā)電項目已經(jīng)開始實施，投入運行后，入袋收塵器溫度可以≤200℃，會使袋式收塵器的使用性能得到改善。希望公司抓緊時間盡快投入運行。

（4）不論余熱發(fā)電是否投運，袋收塵器前都應該有降溫措施。袋收塵器前用噴水降溫是不合適的，建議增加風冷系統(tǒng)。

2.5 托輪瓦水槽存水問題

現(xiàn)狀：該公司回轉窯有三檔支撐，每檔托輪均采用了水槽存水冷卻，這樣對托輪與輪帶的使用情況造成不利影響，但在水槽里長期存水需在此討論一下。

輪帶屬于大型鑄件，完全沒有鑄造缺陷的可能幾乎沒有，那些砂眼、氣孔等缺陷會把水存到里邊，當輪帶和托輪接觸時，局部產(chǎn)生彈性變形，形成平面接觸，會把氣孔或砂眼的口牢牢封死，從而對里面的水產(chǎn)生很大的壓力，輪帶表面的微裂紋會在水壓的作用下進一步擴展，而裂紋擴展后存水量加大，從而形成惡性循環(huán)，造成輪帶的缺陷越來越大，形成大坑。

2.6 關于窯頭窯尾排風問題

鑒于目前回轉窯產(chǎn)量較高，回轉窯排風系統(tǒng)，高溫風機能力已經(jīng)不足，導致窯內(nèi)和分解爐內(nèi)煤粉的燃燒效果欠佳?？梢钥紤]富氧煅燒，緩解風機能力的不足，進一步降低煤耗。

同時，由于立磨系統(tǒng)存在漏風現(xiàn)象，后排風機已經(jīng)超負荷運行，為改善目前的操作條件，建議：（1）加強立磨系統(tǒng)的密封堵漏，減少系統(tǒng)漏風，注意調(diào)整煤磨系統(tǒng)的操作，減輕后排風機負荷。

（2）抓緊余熱發(fā)電項目的施工，保證余熱項目投運，使高溫風機和篦冷機排風機風量得到有效降低，改善回轉窯的操作條件。

除了專家們提出的關鍵性問題以外，選手們還在一些生產(chǎn)管理細節(jié)方面提出了自已的建議。

3 選手對該生產(chǎn)線的診斷與建議

本場窯操比賽是在來自華潤水泥的蔣文偉與同力水泥的江超之間展開，磨操比賽是在來自南方水泥的楊林山和來自金隅水泥的張政之間展開。以下內(nèi)容是根據(jù)四位參賽選手本場比賽的診斷報告、操作方案、上機實操過程整理。

3.1 燒成系統(tǒng)存在的問題

（1）熟料冷卻效果差，篦床上出現(xiàn)“紅河”，托輪水冷卻、燃燒器供風等問題，窯操選手在診斷報告中提出了相應的建議，因前文的專家點評中已述及，在此不再贅述。

（2）窯頭罩有間隙正壓。建議加強窯頭冷卻機、收塵風管、窯頭罩的密閉堵漏工作；加強噴水管理，加強袋收塵的檢查維護，降低收塵器壓力。

（3）篦冷機液壓油泵電機油管焊縫多次出現(xiàn)爆裂，說明油壓過高（或者焊接質(zhì)量或管徑過小），建議從篦床料層厚度和機械傳動受力方面檢查處理。

（3）C4入分解爐管沒有撒料盒，物料落差大，沖擊力強，對分解爐物料分散換熱不利，建議技改。

（4）煙室溫度較高，結皮較嚴重，清煙室用高壓水槍，易傷及澆注料，水汽化吸熱對窯系統(tǒng)運行有較大影響，建議盡量用鋼釬。

（5）生料均化庫頂為單點下料，建議加裝分配器，實現(xiàn)多點布料，提高均化效果。

（6）余熱發(fā)電SP爐回高溫風機管道設計不合理，一旦SP灰斗積灰，易在水平段存積，形成大塌料。

3.2 立磨粉磨系統(tǒng)存在的問題

（1）各個皮帶秤尾部無防護罩，配料皮帶下的長皮帶無測速開關，無拉繩開關，除鐵器不能自動清理鐵塊。

（2）選粉機電機電流波動大。影響磨況的穩(wěn)定，使磨內(nèi)氣流紊亂。建議：檢查靜葉片的磨損和角度，及時調(diào)整或更換磨損葉片。檢查轉子的平衡，檢查調(diào)整減速機轉子聯(lián)軸器的同心度。

（3）選粉機出口到旋風筒連接管道、出高溫風機管道與入磨兩個熱風管道角度過小，使系統(tǒng)阻力增加，易積灰，造成塌料。建議增大管道連接的角度。

（4）刮料板與磨盤間隙過大。將60mm調(diào)整為10mm為宜。

（5）磨輥密封風機進風口網(wǎng)格大，灰塵進入造成油質(zhì)變差，損害磨輥軸承。建議進風口加裝過濾網(wǎng)防止灰塵進入。

4 選手實際操作與效果

4.1 燒成系統(tǒng)

4.1.1 窯操選手蔣文偉的操作過程與效果

窯的基本情況：（1）窯筒體14～16m耐火磚薄，筒體溫度出現(xiàn)過400℃以上高溫，上機時該段溫度最高366℃。

（2）窯頭使用布袋收塵，入口溫度控制＜200℃，超過200℃后冷風閥自動全開，超過215℃后，窯頭排風機自動跳停。

（3）篦冷機油泵電流控制80A以下，超過90A后油泵易跳停。

（4）窯主電機額定電流1095A，當電流達到1150A時，延時10s自動保護跳停。

操作過程：上機時窯喂料量240t/h,入窯斗提電流148～151A，C1出口溫度295/308℃，窯電流680～780A，二次風溫1030～1060℃，三次風溫950～970℃,C1出口負壓6800Pa/6980Pa，一次風外風壓力3000Pa左右，內(nèi)風壓力37400Pa左右，窯況一般。

上機后，穩(wěn)定分解爐出口溫度在895～905℃，窯并沒有送煤風壓控制14.2～14.5kPa左右，根據(jù)送煤風壓變化調(diào)整窯頭用煤給定值，窯況向好的方向發(fā)展，逐漸加產(chǎn)，提窯速至3.9r/min，受原料拉風影響，C1出口風溫下降較多，高溫風機拉風至900r/min，C1出口風溫控制在292/305℃，觀察到一、二室風機電流受來料不均變化較大，加大一、二室風機入口風門開度，增大三、四室風機入口風閥。袋收塵入口風溫下降較多，減少噴水量。隨后增加一次風外風壓力1kPa,以加強火焰，減少黑火頭分散及焰面不穩(wěn)現(xiàn)象，但窯頭二次風溫有下降趨勢，煙室溫度上升較明顯，且窯筒體14～16m處溫度由355℃上升至364℃,即恢復一次風外風壓力。后受掉窯皮影響，減產(chǎn)至240t/h，窯況有好轉。其間分解爐負壓增加明顯，清煙室后爐出口負壓下降不明顯，窯況惡化，塌大股窯皮，減產(chǎn)至235t/h。

蔣文偉操作效果：臺時產(chǎn)量148.25t/h。

4.1.2 窯操選手江超的操作過程與效果

（1）優(yōu)化篦冷機用風，適當提高料層厚度，提高二次風溫。上機后將第一臺冷卻風機進風閥由80%開大到85%，至后來的95%，將第四臺由40%關小至35%。另兩臺由80%開到85%。采取厚料層操作。以防“壓床”事故，逐步將三臺風機進風閥減小到85%、82%、82%。

（2）控制好窯頭負壓。將窯頭排風機進風閥開度由96%增大至99%，窯頭收塵器冷風閥開度由50%關小至30%，窯頭罩由3Pa增大到-23Pa，后保持在-5～-32Pa之間。

（3）適當提窯速加產(chǎn)量，由4.0r/min提至4.1r/min，喂料量由245t/h增大到248t/h，薄料快燒。因受清煙室時間影響，產(chǎn)量適當降低。

江超的操作效果：臺時產(chǎn)量147.85t/h。

4.2 立磨系統(tǒng)

4.2.1 磨操選手張政的操作過程及效果

上機的基本情況：投料量375t/h，磨機入口溫度160℃，出口溫度64℃，入口負壓-1150Pa,出口負壓-10150Pa，磨機壓差-9000～9100Pa，主電機電流145A，循環(huán)風機電流132A，入廢氣收塵進口負壓-1200Pa，入增濕塔進口溫度280℃,吐渣提升機電流32A，入庫提升機電流121A，循環(huán)風機入口閥門100%,入廢氣風機入口閥門100%。

（1）提高立磨入磨溫度及通風量：將高溫風機入增濕塔閥門開度由100%陸續(xù)降至80%、70%，最終至60%，入磨溫度由160℃迅速升至190℃。整個操作過程中，保持該溫度200～210℃。

（2）降廢氣風機拉風：入廢氣風閥開度由100%降至80%，入廢氣收塵進口負壓變?yōu)?750Pa，出廢氣收塵負壓變?yōu)?1640℃。入增濕塔廢氣溫度由280℃下降至260℃，立磨進口溫度也迅速上升。

（3）高溫風機入增濕塔閥門由100%漸降，磨機入口負壓由1100Pa降至700Pa。

（4）循環(huán)風機循環(huán)風閥作關小，開度由30%關至20%；放風閥作開大調(diào)整：開度由80%開至85%。

但由于入庫提升機提料承載能力超限，無法作進一步調(diào)整。

（5）大幅加料提產(chǎn)：經(jīng)以上調(diào)整后，為提產(chǎn)打下了基礎，產(chǎn)量375t/h→385t/h→395t/h不斷加產(chǎn)，由于入庫提升機承載能力受限，考慮系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行，最終將產(chǎn)量加至388t/h。

張政的操作效果：臺時產(chǎn)量387.4t/h。

4.2.2 磨操選手楊林山的操作過程及效果

接班時：喂料量在386t/h，主電機電流在155～170A之間波動，出磨溫度590℃。調(diào)整增濕塔閥門，從80%減至30%，循環(huán)風門由35%減小至28%，喂料量減為380t/h,磨內(nèi)喂水量關閉，出磨溫度上升到64℃ 左右，喂料量調(diào)至386t/h，外循環(huán)斗提電流波動，喂料量又調(diào)至380t/h。后觀察磨況，檢查現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)外循環(huán)有一刮料腔料斗積料。隨即放料處理。主電機電流下降至140～160A波動。喂料量增到383t/h。入增濕塔閥門30%減到25%，開啟磨內(nèi)喂水，磨溫控制在64℃左右，在現(xiàn)場處理料斗放空后，下料管負壓小。

判斷尚存在積料現(xiàn)象，再次聯(lián)系處理。后將喂料量由383t/h調(diào)整為386t/h，一直保持到操作結束。

楊林山的操作效果：臺時產(chǎn)量384.8t/h。

5 結束語

窯操選手蔣文偉在診斷報告中對該生產(chǎn)線提出了一些關鍵性問題，得分較高，且在上機操作中穩(wěn)定發(fā)揮，在產(chǎn)量及煤耗上均超過江超選手，故最終奪得本屆中控競賽的窯操冠軍。磨操選手楊林山雖然在上機操作一項上落后于張政選手，但在診斷報告中對立磨現(xiàn)場觀察仔細，提出的問題及建議切合該生產(chǎn)線的實際，得分較高，故最終獲得磨操冠軍。而專家們在問診報告中提出的問題及建議，對基地企業(yè)具有很強的指導性，得到企業(yè)方面的高度認同與肯定。