海南某配制水泥及海工摻合料項目設計要點

周宏建，許 諺（.合肥水泥研究設計院有限公司，安徽合肥3005；.安徽新媒體集團有限公司,安徽合肥3003）

0 引言

水泥生產屬于資源消耗型行業，生產中會排放大量的CO2、NOx以及粉塵等。歐美發達國家由于基礎建設已發展到一定階段，對水泥需求減弱，以及考慮到環境保護等，鮮有新水泥廠建設工程，現有產能也較小。而水泥作為膠凝材料，在建筑工程中無可替代，因此建設配制水泥工廠替代常規水泥工廠是較為經濟、可行的方案。筆者曾調研過新加坡水泥行業，目前主要為配制水泥及海工摻合料工廠。根據工程項目的需求，配制不同特性水泥以及海工摻合料等。中國在南海擁有眾多島嶼，海洋資源豐富。由此帶來眾多的海港工程、島礁建設、橋梁、隧道等項目，需要大量抗海水侵蝕的海工摻合料。

筆者結合國內外最新技術發展現狀，在海南省設計了一條配制水泥及海工摻合料生產線，本文主要分享該項目的設計要點。

1 碼頭卸船設計

該配制水泥項目，鄰近碼頭，項目主要原料為高標號水泥，采用散雜貨海船運輸入港，貨輪噸位介于2.5～5萬t，碼頭卸船設計是項目設計要點之一。

粉狀物料卸船常用的有機械卸船和負壓氣力卸船等：

（1）負壓氣力卸船。負壓氣力卸船是利用羅茨風機等產生負壓，通過移動吸嘴，將粉體從船艙中吸出，經分離器，利用旋風分離原理以及濾袋過濾，將粉體與負壓空氣分離，從而達到卸船目的。

一般負壓卸船，其卸船臂，采用多段圓形鋼筒連接，采用液壓來控制卸船臂活動，由于結構限制，其活動臂相對距離較遠，大型海洋船只難以使用。其工作能力一般在100～300t/h，卸船電耗約1.5kWh/t。

（2）械螺旋卸船。機械卸船目前常用的，主要是采用螺旋卸船方式，粉體先通過設在螺旋頭部的掃料器，高速旋轉（轉速通常達到每分鐘數百轉)，粉體經掃料器，進入垂直螺旋輸送機，垂直螺旋輸送到頂部后，將粉體卸入水平螺旋，再經中間筒，進入另一段水平螺旋，再卸入接料皮帶機。

機械螺旋卸船機，其卸船臂為鋼結構，配合斜拉桿形式，因此其卸船臂可以很長，適用于較大型海洋船只。粉體卸船之后也是通過水平螺旋輸送機輸送。其工作能力一般在600～1500t/h，卸船電耗約0.7kWh/t。就兩種卸船技術特點而言，負壓氣力卸船能耗相對更高，卸船能力較小，更適用于船艙清倉，卸船相對更加徹底；而機械螺旋卸船，能耗較低，卸船能力較大。

本項目配制水泥年產量最高約500萬t，高標號水泥消耗量約占配制水泥產量50%，即250萬t/年。按2.5萬t/船計算，三天就需要一船高標號水泥。該碼頭總長僅約150m，同時還要卸水渣、原煤等其他散雜貨。因此在設計中，考慮該碼頭總長度，最多只能停靠2條海船，為了保證碼頭的運轉效率，選用了2臺產量1000t/h機械卸船機。由于2.5萬t船長約150m，船停泊港口時盡量不移動，通過機械卸船機的移動完全卸完整船物料，因此設計卸船機有效移動距離約80m，剩余70m碼頭長度預留給碼頭吊機使用；當散貨船為3.5萬t時，船只需要移動一次。

由于機械卸船機需要在卸船時移動，因此卸船后續輸送設備，選用了DTII型皮帶機，皮帶寬度為B2000，帶速1.6m/s，滿足卸船機最大輸送量要求；皮帶機為水平輸送，皮帶槽角選擇45°，皮帶機廊道封閉，整體效果見圖1。

圖1 碼頭輸送皮帶廊

2 配置水泥及海工摻合料計量、混料系統

2.1 國外間歇式計量、混料系統

新加坡配置水泥及海工摻合料生產企業，采用歐洲間歇式混料技術。每種組份設置一個緩沖倉，倉體設置稱重計量系統，通過計算機預先設置重量。到達設定重量后卸入混料機，混料機也為間歇式運行，類似于國內商品混凝土攪拌站的攪拌系統。其成品均勻性較好，均化系數較高，但生產能力≤250t/h。

2.2 本項目新型連續式計量、混料系統

國內常規的水泥配料庫，一般呈“一”字型布局，配料在庫底，使用皮帶秤或轉子秤等計量，再通過皮帶機等輸送設備，輸送入后續生產設備。

該方案的缺點是物料在輸送環節多為分層堆積，對于普通水泥生產線影響不大；而配置水泥及海工摻合料工廠，某些組份如硅灰等本身其用量極少，若物料分層堆積，成品性能難以保障。

間歇式計量、混料系統，其計量精度好、混料均化系數高，在國外已證明可滿足海工水泥生產需求，但其生產效率、產量較低；本項目團隊，在走訪國內外多個配制水泥工廠后，專門設計了一種“品”字型連續式配料及混料系統。首先為每種物料設置一臺緩沖倉，粉體通過斜槽送入緩沖倉，倉底設置轉子秤及其預給料裝置。緩沖倉成“品”字形布局，轉子秤前端輸送設備及后端卸料溜子全部都呈同一角度及長度，確保物料輸送時間完全一致。轉子秤連續計量后的粉體，再通過各自的管道進入連續式混料機。

該設計能滿足計量后物料同時入攪拌機要求，且單套生產能力達到400t/h。

既借鑒了間歇式混料系統的優點，又能發揮更好的生產效率及生產能力。

3 結語

（1）配置水泥及海工摻合料工廠，相比較常規水泥廠，建設用地少、投資小、布置靈活。在我國總體水泥產能過剩，但局部水泥緊張情況下，建設配置水泥工廠既能靈活調劑地區間水泥產能，又能較好滿足各種工程需求；

（2）內陸的河流，由于船只較小，宜采用負壓卸船等系統；海洋船舶，由于裝載量大，并且卸船懸臂長，考慮碼頭運行效率，宜采用機械螺旋卸船系統；

（3）本項目設計的新型連續式混料系統，繼承了間歇式混料系統優點，同時生產效率更高；

（4）新建的配置水泥及海工摻合料生產線，建議配置最新的智能化系統，減少人工工作量。