4500t/d熟料生產線的設計和生產

郭高泰，張建濤，張 彤，蔣和國，沈彥君，張河虎

4500t/d熟料生產線的設計和生產

Design and Production of 4500 t/d Cement Clinker Plant

郭高泰1，張建濤1，張 彤1，蔣和國2，沈彥君2，張河虎2

1 引言

近十年國內新型干法水泥工業得到了快速發展，新型干法水泥技術注入了新的內涵。不同時期投產的新型干法水泥生產線有不同的工程設計思路，如今設計投產的新型干法水泥生產線蘊涵了技術進步的時代特征，生產運行指標亦不斷地創領新的水準。下面筆者就2011年6月投產的山西新絳威頓水泥有限責任公司4500t/d熟料生產線二期的工程設計和生產運行作一介紹。

2 工程設計思路總結

威頓水泥集團是一家集水泥生產、商品混凝土加工、物流運輸于一體的大型企業。公司總部位于山西省新絳縣澤掌鎮，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）和一條新投產的2500t/d（4500t/d二期工程，俗稱三線）新型干法水泥生產線、三座大型粉磨站、一座混凝土攪拌站、一個物流公司。山西新絳威頓水泥有限責任公司系威頓水泥集團的前身。

2.1 工程概況

山西新絳威頓水泥有限責任公司4500t/d熟料生產線二期工程于2010年8月開始建設，2011年6月竣工投產，6月18日開始投料運行。2011年6月26日8時始至2011年6月29日8時止順利通過72h連續運轉的達產達標考核。各項技術指標達到設計要求，其中入窯生料投料量180t/h(熟料產量＞2600t/d），3天累計熟料產量7800余噸；水泥熟料3天強度平均≥30MPa，28天強度平均≥58MPa（后補）；五級預熱器C1出口溫度在300℃左右（低時達295℃），窯頭煤粉計量秤喂煤量（實物煤熱值在23000kJ/kg左右）5.6t/h，窯尾煤粉計量秤喂煤量8.8t/h，折算成單位熟料燒成熱耗為3006.7kJ/kg（設計指標為≤3135kJ/kg熟料，2010年全國水泥熟料平均燒成標煤耗為112.20kg/t）。

2.2 工程設計思路概要

（1）本工程有關設備配置特點

山西新絳威頓水泥有限責任公司2500t/d熟料生產線三線工程有關主機設備配置與2007年7月投產的二線同類型工程有以下不同，詳見表1。

主機設備選型要適合企業的環境、原燃料、管理等條件，選擇合適的技術方案尤為重要。不管采用什么樣的技術方案，都有系統優化和配合的問題，最先進的技術裝備亦不可能獨善其身。

（2）設計思路

設計思路一：縱觀國內水泥熟料的燒成系統，預熱器與分解爐都吸收了國內外各種爐型的優點，對原燃料適應性較寬，實踐證明實際分解能力大于設計能力，而熟料冷卻能力（第三代篦冷機的出料溫度：65℃＋環境溫度）卻往往達不到，因而影響了燒成系統生產能力的發揮。因此，本工程采用了國內近幾年新推的第四代篦式冷卻機。第四代篦式冷卻機相對于第三代篦冷機具有風機數量減少（漏風量小）、篦板不運動（磨損小）、篦床上分風均勻（冷卻效果好）、篦床下無灰斗（無漏料）等優點。生產運行已表明，第四代篦式冷卻機的應用已達到預期效果。

設計思路二：本工程原料粉磨采用了國內近幾年研發的四輥立磨技術，三線四輥磨相對于二線三輥磨具有自動抬輥與落輥，可以實現空載啟動；磨輥可以同時加壓或分別加壓；限位機構避免了磨輥與磨盤間的金屬磨擦；回轉喂料器減少了三道鎖風閥振動大的弊端；籠形結構的復合式選粉機調節細度靈敏。根據筆者多家生產情況調查，像二線這類原料磨的生料細度很難達到0.08mm方孔篩篩余小于16%的要求。生料細度以及顆粒的均齊性對生料的易燒性、熟料質量都有影響，故設計要樹立上道工序為下道工序服務的理念。

設計思路三：近年來燒成窯尾采用大布袋收塵器代替電收塵器已是環境保護所要求的趨勢，而取消增濕塔則是我們許多建設業主所擔憂的。增濕塔作為窯尾廢氣降溫調質（采用布袋收塵不存在調質問題）設備，在窯尾SP余熱鍋爐沒有投入運行時發揮作用，一旦投入運行將不起作用。若熟料燒成系統的運轉率是90%,則余熱發電運轉率是87%，這是許多工廠的實際運轉率。因此，取消增濕塔不僅可以節約上百萬的設備與土建投資，而且可以節約用水。取消增濕塔改用管道噴霧降溫設計中，要處理好管道沉降灰排放與輸送問題。因此三線工程設計中，將管道沉降灰經鎖風閥至傾角輸送的鏈運機分為兩路：干灰由鏈運機轉送至生料入庫輸送設備，濕灰由鏈運機中間卸料口排至地面。

設計思路四：煤粉制備能力按煙煤或煤質比較好的情況下，采用? 3.0m×（6.5+2.5）m風掃磨，生產能力17～18t/h，對2500t/d熟料生產線設計已能滿足要求。但是，隨著經濟不斷發展，能源供應緊張狀態日趨明顯，對身處產煤大省的工業企業更有利用低質煤、劣質煤資源優勢。因此，設計作先行考慮，將煤粉制備能力、選粉能力加大有利于低質煤、劣質煤的使用，對企業降低生產成本非常有益。

設計思路五：燒成窯頭煤粉燃燒器采用新一代高效節能四風道燃燒器。該燃燒器具有一次風量低、熱回流強、煤粉濃縮等技術，高溫二次風的迅速卷入大大縮短了煤粉預熱時間，改善和提高了火焰根部的環境與溫度，使煤粉在燃燒器出口就能迅速燃燒，對使用低揮發分煤及低熱值煤非常有利。經實際生產使用佐證，這種新一代高效節能四風道燃燒器較之常用三風道燃燒器，在相同熟料日產量情況下，每天節約用煤（煤粉）～10t/d，節煤比例約3%。

表1 三線工程與二線工程差異對比表

設計思路六：DCS控制系統采用美國AB系統。窯尾采用總線儀表，通過PROFIBUS協議將自動化過程控制的“眼睛”和“手”，如壓力、溫度以總線方式連接起來，構成一個獨立子系統，與上位機進行通信，將現場的信息傳送到上位機，并執行上位機指令。PA總線極大地降低了系統成本，同時提高了整個系統的可靠性和可維護性。隨著PA總線的日益發展和成熟，其優越性價比和可維護性越來越得到顯現。

設計思路七：參照二線實際正常運行時各大型風機進風口調節風門開度情況，對運行工況變化較大的高溫風機、窯尾排風機、煤磨排風機、篦冷機冷卻風機，均采用變頻調速操作，取消進風口調節風門；對于運行工況較穩定的窯頭排風機和原料磨循環風機，仍采用風門調節。大型風機變頻調速的合理配置，為降低生產運行的系統綜合電耗奠定了基礎。

本工程不足之處：一是輔助原料因建設場地限制沒有設置均化設施，輔助原料成分控制只能借助進廠源頭的預先控制，給生產調度增加了難度；二是熟料計量以及熟料散裝裝車的環保收塵，目前還沒有太好的辦法加以解決，這也是當前普遍存在的難題，有待改進與提高。

3 生產運行及操作管理

新型干法水泥生產線投入運行，關鍵在于運行指標的優劣，尤其是在能源供應緊張、能源消耗占水泥生產成本七成以上的今天，強化節能降耗的運行指標顯得格外重要。

3.1 生產運行操作

山西新絳威頓水泥有限責任公司2500t/d熟料生產線三線自試生產以來嚴格按照公司的要求，以優質、高產、低耗為生產目標，截止到2011年7月底，已累計生產水泥熟料9.1萬噸，目前生產運行良好。

（1）生產運行指標

熟料產量：＞2700t/d（設計為2500t/d）；

熟料熱耗：＜3051.4kJ/kg熟料（設計為3135kJ/kg熟料）；

熟料強度：≥58MPa（28d平均抗壓強度）；

熟料綜合電耗：＜55kWh/t（設計為60kWh/t）；

一級預熱器出口溫度：300℃（設計為330℃）；

熟料冷卻機出料溫度：＜98℃（設計為65℃+環境溫度）；

粉塵排放濃度、噪音：達到國家標準要求。

（2）生產操作參數

目前燒成系統生產操作參數見表2。

3.2 操作管理體會

通過調試及生產實踐，我們體會到要實現熟料質量高、設備運轉穩定、系統能耗低，有以下幾個方面不可忽視：

表2 生產操作參數表

（1）工程設計與安裝，設計是創領生產運行新水準的先決條件；安裝是實現設備高運轉率的一大保證條件。

（2）操作人員必須嚴格要求自己，熟練掌握操作技能，要在生產中勤動手、善動腦，學習先進技術，不斷總結操作經驗。

（3）崗位巡檢工必須嚴格按規范要求對所屬區域的設備運行狀態進行認真檢查，搞好設備潤滑，并善于及時發現生產線上所存在的各種問題。

（4）在生產過程中，技術人員和管理人員應善于不斷總結生產運行情況，不定期組織工藝、機械和電儀等專業人員對生產過程中所遇問題進行研討，及時找出解決辦法。必須做到對生產過程中出現的各種問題的判斷有據可依，盡最大努力把生產線上可能發生的問題處理在萌芽狀態。

（5）月檢、年檢及臨時檢修都應有計劃性，并做好檢修準備工作，不斷提高檢修質量。

（6）要加強人員培訓，對員工進行現場技能培訓、理論知識培訓及員工素質培訓，使員工達到一專多能，更好地為生產服務。

TQ172.622.29

A

1001-6171（2012）01-0036-04

通訊地址：1浙江中材工程設計研究院有限公司，浙江杭州 310014；2山西新絳威頓水泥有限責任公司，山西新絳 043100；

2011-09-27；

趙 蓮