水泥廠部分生產(chǎn)工藝及設(shè)備設(shè)施改進與優(yōu)化

金志民，溫旭東

我國水泥工業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)裝備在經(jīng)歷了引進、消化和吸收等階段后，已進入了開發(fā)、創(chuàng)新、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的時代。目前我國水泥工業(yè)設(shè)計已普遍采用生料輥壓機系統(tǒng)、節(jié)能型低壓損燒成系統(tǒng)、第四代篦冷機、水泥窯協(xié)同處置環(huán)境廢棄物等裝備和技術(shù)?，F(xiàn)結(jié)合多年的水泥生產(chǎn)運行、改造管理經(jīng)驗，介紹幾項先進實用的工藝設(shè)計和裝備選型的優(yōu)化措施，供業(yè)界同仁參考。

1 防堵優(yōu)化

受資源限制，水泥生產(chǎn)用原材料來源越來越復(fù)雜，不可避免會存在一些粘濕物料，而使用粘濕物料會造成設(shè)備下料不暢、堵料等，嚴重影響正常生產(chǎn)運行。為解決此類問題，各水泥企業(yè)針對粘濕物料進行了防堵優(yōu)化。

1.1 配料庫防堵優(yōu)化

粘濕物料在料倉底部結(jié)拱造成斷料一直是影響水泥企業(yè)配料工作的難題，可采取以下措施進行解決：將定量給料秤直接設(shè)計在料倉下，取消中間板喂機；改變傳統(tǒng)倉下板喂機+定量給料秤的設(shè)計方式，在配料庫錐體與定量給料秤減壓倉之間設(shè)計二級懸掛倉（圖1）；懸掛倉外殼體裝設(shè)庫壁振動器，利用懸掛振動方式破除倉內(nèi)結(jié)拱。此外，設(shè)計中還要注意下料口橫截面應(yīng)盡量大，定量給料秤的裙邊皮帶應(yīng)比正常配置的寬，同時定量給料秤減壓倉出料口設(shè)置斷料檢測裝置（圖2），在斷料時自動振打下料。

圖1 懸掛倉示意圖

圖2 斷料檢測裝置

1.2 煤粉倉防堵優(yōu)化

水泥廠用煤的水分較高，而煤粉倉又需要一定的煤儲量以滿足生產(chǎn)連續(xù)運轉(zhuǎn)，因此，經(jīng)過一段時間積累后，料倉錐部容易發(fā)生粘料、結(jié)拱和堵料，造成料倉滯料，影響料位檢測和生產(chǎn)正常運行。一般情況下，料倉倉壁的傾角均比物料的動安息角大得多，不應(yīng)發(fā)生料倉滯料的情況，分析原因并經(jīng)實踐證明，料倉滯料與料倉形狀有關(guān)，雙曲線形料倉（圖3）是水泥廠儲煤倉的最佳選擇。雙曲線形料倉倉壁受到的正壓力垂直分量比正圓錐形料倉（圖4）小，難以形成粘料條件；同時，在倉壁內(nèi)再襯以摩擦系數(shù)更小的鏡面不銹鋼板，則更不容易粘料。另外，倉錐部外纏繞自控溫型電伴熱帶，可以保溫、抗凝、防凍，解決南方雨水多易結(jié)露、結(jié)塊問題。通過采取以上措施，基本消除了煤粉倉堵料的現(xiàn)象。

圖3 雙曲線形料倉

圖4 正圓錐形料倉

2 清潔節(jié)能生產(chǎn)

設(shè)備漏油和熟料庫頂揚塵是實現(xiàn)清潔生產(chǎn)需重點治理的問題。為解決這一問題，需要創(chuàng)新設(shè)備選型思路。

2.1 風機選型

在水泥廠之前的設(shè)計中，采用的羅茨風機存在噪聲大和漏油現(xiàn)象?？紤]到噪聲和工廠清潔生產(chǎn)要求，現(xiàn)在的設(shè)計中，采用磁懸浮鼓風機、空氣懸浮鼓風機、無油螺桿鼓風機、渦旋鼓風機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的羅茨鼓風機，根據(jù)不同的風壓、風量要求選用匹配的風機形式。磁懸浮鼓風機、空氣懸浮鼓風機、無油螺桿鼓風機、渦旋鼓風機的運轉(zhuǎn)部件內(nèi)部無油且節(jié)能，從根本上杜絕了漏油現(xiàn)象。另外，這四種鼓風機的運行噪聲比傳統(tǒng)羅茨鼓風機小得多，基本免維護，有利于清潔生產(chǎn)。五種鼓風機的運行指標對比見表1。

表1 五種鼓風機運行指標對比表

2.2 磁力耦合器代替液力耦合器

雖然液力耦合器在水泥廠部分設(shè)備中有應(yīng)用，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，現(xiàn)場安裝找正較為困難，需要定期補油、更換密封和軸承，使用中漏油現(xiàn)象普遍存在。在設(shè)計中可以將液力耦合器全部改換為磁力耦合器，磁力耦合器結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，無需潤滑，基本免維護，對環(huán)境無污染，可隔離振動，能夠延長電機和減速機的使用維護周期。液力耦合器和磁力耦合器的技術(shù)對比情況見表2。

2.3 熟料庫庫頂揚塵治理

熟料庫庫頂?shù)膿P塵是水泥廠清潔生產(chǎn)工作的一大治理難點，φ60m的熟料庫庫頂收塵器，風量在≮40 000m3/h的前提下，才能有效保證熟料庫頂環(huán)境整潔。新建水泥廠熟料庫庫頂收塵器的處理風量常規(guī)設(shè)計一般是26 800m3/h左右，有些水泥廠已增大至42 000m3/h。隨著收塵器處理風量的增大，庫頂揚塵狀況明顯改善，當然也不能無限增大風量。此外還應(yīng)注意鋼結(jié)構(gòu)與混凝土周圈的連接密封和八角樓鋼平臺與鋼結(jié)構(gòu)錐部周圈的連接密封，以保證庫內(nèi)形成負壓有效吸塵。周圈密封采用耐候膠、巖棉和泛水板相結(jié)合的方式，見圖5。

2.4 皮帶機頭罩部位積料清除

優(yōu)化前的水泥廠皮帶機頭罩的設(shè)計見圖6a，使用中，皮帶機頭部張緊滾筒帶來的粉料落到滾筒下方，形成積料區(qū)，需經(jīng)常人工清掃，給管理帶來不便。優(yōu)化后的皮帶機頭罩設(shè)計見圖6b，張緊滾筒設(shè)計在接料板空間內(nèi)，這就使張緊滾筒帶來的物料可直接落在接料板上，繼而滑進下料口，無需耗費人力清除積料。

表2 液力耦合器和磁力耦合器技術(shù)對比表

圖5 密封方式

3 其他優(yōu)化

3.1 檢修安全優(yōu)化

圖6 皮帶機頭罩優(yōu)化前后圖

水泥廠的設(shè)備可通過中控啟動也可現(xiàn)場啟動，檢修或試機時，在上下工序、中控操作或電力室任一環(huán)節(jié)疏忽，都會造成人身傷害。為避免這種傷害，建議水泥廠的低壓電機設(shè)置VCS（Visual Con?trol System）開關(guān)箱。這種開關(guān)箱具有開關(guān)觸點可視隔離、帶安全聯(lián)鎖裝置、帶操作手柄掛鎖裝置、帶箱體密封防護功能，現(xiàn)場啟停按鈕和轉(zhuǎn)換開關(guān)裝在VCS箱上，并在中控DCS系統(tǒng)中顯示具體狀態(tài)，具有中控參與安全聯(lián)鎖功能。申請購置開關(guān)柜時應(yīng)要求每個回路都有掛牌上鎖裝置，具備能量隔離功能。VCS可視斷點隔離開關(guān)箱是用于現(xiàn)場檢修人員人身安全防護的一種隔離開關(guān)裝置，防護等級極高，適用于配電設(shè)備緊急斷開、就地安全斷開以及電機起?？刂?、正反轉(zhuǎn)控制、變速驅(qū)動控制等，通過操作手柄、機械聯(lián)鎖裝置和隔離開關(guān)以及機械聯(lián)鎖裝置和箱門聯(lián)動的方式可保證現(xiàn)場檢修人員的安全。同時，能夠通過箱門上設(shè)置的可視窗口對隔離開關(guān)的可視斷點進行實時觀察，從而保證檢修人員的安全操作。

3.2 鋼板倉料位優(yōu)化

在水泥廠之前的設(shè)計中，調(diào)配庫多采用混凝土庫，現(xiàn)在采用鋼板倉、中間倉設(shè)計的越來越多，但會因倉內(nèi)物料過少或空倉影響生產(chǎn)，或出現(xiàn)倉滿后繼續(xù)進料，物料從倉頂溢出的現(xiàn)象，增加了現(xiàn)場清理工作，也影響了環(huán)境衛(wèi)生。為解決以上問題，可設(shè)置倉荷重傳感器，實時在線讀取倉內(nèi)物料重量，便于操作人員準確掌握倉內(nèi)物料的重量和料位。

圖7 生料輥壓機系統(tǒng)優(yōu)化工藝

3.3 生料輥壓機系統(tǒng)優(yōu)化

將入小倉前的下料溜子改造為均勻穩(wěn)流的布料裝置，通過多股喂料方式，實現(xiàn)在整個進料寬度內(nèi)均勻喂料，保證進入輥壓機的物料均勻、穩(wěn)流、不離析，提高輥壓機做功和生產(chǎn)效率。

在皮帶輸送機來料入輥壓機系統(tǒng)前設(shè)置鎖風喂料器。鎖風喂料器采用料位鎖風、轉(zhuǎn)子輸送、轉(zhuǎn)板清料方式，能有效防止物料粘結(jié)以及設(shè)備的卡停、磨損、漏風等，降低循環(huán)風機和后排風機的轉(zhuǎn)速，從而降低生料電耗。生料輥壓機系統(tǒng)優(yōu)化工藝見圖7。

3.4 熟料皮帶秤優(yōu)化

傳統(tǒng)設(shè)計的熟料配料秤是皮帶秤，皮帶秤的裙邊皮帶不耐高溫、使用壽命短、維護費工較多，影響正常生產(chǎn)運行。新建水泥廠可以將皮帶秤優(yōu)化為適用于高溫物料計量和控制的鏈板秤。鏈板秤耐高溫、耐磨、不跑偏，采用高精度傳感器（拉力）懸掛稱重，能連續(xù)稱重，穩(wěn)定性好，備件更換方便。

3.5 設(shè)備檢查門優(yōu)化

圖8 提升機檢查門

圖9 破碎機檢查門

新建水泥廠的設(shè)備檢查門可優(yōu)化設(shè)計為分體式活動檢查門，見圖8、圖9。該門底部或側(cè)面固定在設(shè)備殼體上，用U型橡膠密封條密封，采用絞軸銷和活動螺栓連接方式，此檢查門開關(guān)效率遠超傳統(tǒng)法蘭螺栓緊固連接門，大大減輕了檢查維護人員的工作量。

4 結(jié)語

以上工藝設(shè)計和裝備選型優(yōu)化措施，已在水泥廠實施多年，切實可行、具有可操作性，有利于水泥廠的節(jié)能、環(huán)保和安全生產(chǎn)，適用于新建水泥廠的設(shè)計和老廠提升改造?！?/p>