7500t/d生产线工艺设计与调试

张煜，王宝占，贺孝一，孙延良，刘继林，郑德喜

7500t/d生产线工艺设计与调试

Design and Commission of 7500t/d Clinker Production Line

张煜，王宝占，贺孝一，孙延良，刘继林，郑德喜

1 工程概况

贵州省惠水县新金龙水泥有限公司新型干法水泥生产线，是中国中材国际工程股份有限公司天津分公司自主研发设计的第一条7500t/d熟料生产线，在工艺设计上，采用三维设计软件，优化车间布置；在装备技术上，采用了天津公司新一代生料辊式磨、第三代预分解系统、尾端扩大型窑、第四代中置辊式无漏料行进式稳流冷却机等最新装备技术，对于各车间使用的系统风机，有节能潜力的设备采用先进的变频节能技术；在分解炉上设置脱氮装置。这些先进的技术和装备，将确保该项目节能减排效果达到国际先进水平。

工程设计考虑了余热发电和污泥处理的布置空间，一方面解决了水泥行业节能降耗的问题；另一方面大量消纳城市污泥，大大降低环境负荷，符合当地社会经济发展需求。本项目于2009年9月开始施工图设计，2011年8月9日正式投料，目前烧成系统产量已达到或超过7500t/d。

2 生产线工艺设计

2.1 工程设计指标

烧成系统产量：≥7500t/d（要求煤热值≥21736kJ/kg，St,ad＜2.0%）；

熟料热耗：≤3011kJ/kg（720kcal/kg，要求煤热值≥22990kJ/kg）；

熟料综合电耗：≤58kWh/t（石灰石破碎至熟料出厂）；

水泥综合电耗：≤100kWh/t（32.5MPa水泥的综合电耗）；

环保指标：达到或优于国家排放标准。

2.2 物料堆存方式及储存量（表1）

2.3 主机设备配置（表2）

2.4 工艺设计特点

2.4.1 石灰石预均化库采用1座Φ 102m的大型圆形预均化库

本项目石灰石每天消耗量约为9400t，对应石灰石预均化库的有效储量为60000t。如果设置一座长形预均化库，占地面积将增加近一倍，同时也不利于总图优化布置。而使用圆库方案，则能使总图布置紧凑，石灰石输送系统合理，厂区地形得到合理利用，提高土地利用率。本项目所采用的Φ102m圆形石灰石预均化库，是目前国内规模最大的圆形石灰石预均化库。

2.4.2 生料粉磨采用两台辊磨方案，系统布置紧凑合理

目前国内没有为7500t/d生产线配套的原料辊磨，为节省投资和工程进度，采用两台成熟可靠的国产辊磨，共用一套废气处理系统的方案，保证窑系统在一台磨机长时间检修时不断料，能够连续稳定运行。

两套辊磨系统采用背靠背的布置形式，占地面积小，布置紧凑。另外，高温风机、旋风筒与窑尾收尘器布置在同一直线上，气路流畅，风管阻力小，积灰点少，工艺流程合理。辊磨主电机朝外，并且三面无建筑物遮挡，保证了磨辊起吊空间和将来磨机检修的方便。

2.4.3 采用三维设计软件设计新型烧成窑尾系统

这是天津公司自主研发的第一套7500t/d烧成系统窑尾，系统各层的布置、检修平台的位置、楼梯的走向是工艺设计者比较繁琐的事情，设计不好现场就会出现磕碰、楼梯走向不合理、检修平台的位置及大小不合理，给现场安装及将来的检修带来很大的不便。利用三维软件绘图的逼真效果，可合理布置各楼层及检修平台的最适宜位置，优化楼梯角度以及各层走道的连接，保障现场操作人员的安全，确保巡检人员巡检路线流畅合理，还可避免安装过程中经常发生的缺漏磕碰现象，使安装进度和安装质量得到保证。

表1 物料堆存方式及储存量

表2 主机设备配置

2.4.4 窑尾废气降温采用管道喷水

窑尾废气降温采用管道喷水比增湿塔降温系统工艺流程简单，节省设备和土建投资。管道喷水在预热器出口至高温风机风管上设喷水装置，根据生料磨系统烘干要求和窑尾袋收尘器入口温度要求调节喷水量。

为提高熟料库卸空率、节省土建投资费用及施工的可行性，经三维软件优化计算，库底采用三条胶带机出库的布置形式，库底两侧胶带机有7个按一定距离相隔布置的受料点，库底中间胶带机有9个按一定距离相隔布置的受料点，熟料库卸空率可达到90%以上。

3 工艺设计中采用的新技术及新装备

3.1 TP型生料均化库

采用TP型生料均化库，主要表现在以下几个方面：

单位用气量少，相当于混合式均化库的54%左右。

电耗低，相当于混合式均化库的48%左右。

均化效果好，出库生料CaO标准偏差可控制在±0.25%。

土建结构合理，造价低，设备维修方便，安全可靠。

3.2 烧成系统

烧成系统由三挡支撑尾端扩大的回转窑、高效低阻优化型第三代预分解系统、新型高效第四代篦式冷却机以及大推力低一次风量新型燃烧器等组成。

随着社会经济的发展，消费者从单纯追求茶叶产品的品味、营养，发展到关注产品的质量安全和对身体的调节功能；从解渴功能发展到天然、营养，以及有益于健康保健的要求；茶产品的质量安全直接或间接与人们的生活密切相关，这些变化促使需要对其进行分析检验，以促进茶产业健康发展。

3.2.1 尾端扩大的回转窑

回转窑规格为Φ5.4m×78m，尾端直径扩大至Φ5.8m。窑尾端扩大有如下优点：

可有效扩大烟室的最小断面面积，降低回转窑和烟室的阻力，大大改善窑内通风，减少烟室飞灰损失，最大限度地发挥回转窑的潜能。

本项目燃煤中硫含量偏高，回转窑内可能出现长厚窑皮、结后圈以及烟室结皮，我们在设计中采取了烟室料幕等适应高硫煤的技术，同时，回转窑尾端扩大也可有效缓解燃煤中硫含量偏高带来的不利影响，为生产线的稳定运行奠定基础。

3.2.2 高效低阻优化型第三代预分解系统

烧成窑尾采用天津公司自行开发的带TTF型分解炉的双系列高效、低压损五级旋风预热器系统，该系统具有如下特点：

预热器系统：通过改进撒料盒结构等措施，提高预热器系统换热效果，降低预热器出口温度；通过优化旋风筒进口面积，降低预热器出口阻力。

分解炉：本项目沿用第三代预分解系统的成功经验，分解炉仍然采用低NOx环保型三喷腾TTF型分解炉。TTF分解炉除了有喷腾效应、湍回流强、固气停留时间比大、温度浓度场均匀、物料分散及换热好、结构简单、阻力系数低等特点以外，还有以下优点：

TTF炉为在线炉，可有效利用窑尾热焓。针对燃烧气氛不如离线分解炉的问题，合理布置C4下料，提高燃烧区域局部温度。

延伸管道可增加气体和物料的停留时间，有利分解炉功能的发挥，以及降低窑尾塔架高度。

分解炉采用侧出风，取消弯头，增加物料停留时间，消除塌料之虞。

优化分解炉喷煤管的安装位置，消除锥部结皮隐患。

3.2.3 第四代中置辊式无漏料行进式稳流冷却机

针对第三代冷却机暴露出的问题，同时对市场上现有的第四代冷却机进行调查研究，天津公司推出了第四代无漏料行进式稳流冷却机。该自主研发的第四代新型稳流篦冷机结构具有如下特点：

传动方式为运动导轨式；

采用600×660mm篦板，列间密封更加厚实；

采用天津公司自主研发的CF型稳流阀；

篦冷机进料斜坡设计进一步优化；

篦冷机宽度方向中间采用九条运动篦床，二侧分别各有半块固定篦板；

篦冷机长度方向共分11个风室，采用中间辊碎，破碎后的熟料颗粒均匀，可大大提升二段篦床的冷却效果。

3.2.4 大推力低一次风量新型燃烧器

大推力低一次风量新型燃烧器主要特点如下：

无磨损，使用寿命长；

燃烧器推力大，对各种煤质的适应性好；

一次风用量少，净风比例为8.5%，较老燃烧器小3.5%～6.5%。

3.3 风机节能技术

为降低风机电耗，系统风机包括窑尾EP排风机、窑尾高温风机、熟料冷却风机、窑头EP风机及煤磨系统风机均采用变频调速，虽一次性投资高，但通过节省用电在一年半左右可将增加的投资收回。

4 生产调试

生产线于2011年8月2日点火升温，8月9日投料后，经历了前后累计一周多的限电，于8月23日投料量增加到500t/h以上，顺利实现达产目标。烧成系统操作参数见表3，熟料各项平均指标见表4。

表3 烧成系统操作参数

表4 熟料强度及矿物组成

在调试生产过程中，原料及烧成系统运行平稳，故障率少。辊磨运行稳定，振动值小，细度指标合格，产量超过设计指标；窑尾烟室及五级下料管等部位没有出现结皮或堵塞现象；窑筒体温度正常，各轮带瓦温正常，窑皮长度及位置合理，窑内通风顺畅，无结圈、结蛋等问题的发生；篦冷机液压站工作稳定，各室压力正常，熟料冷却效果好，固定篦床处无堆雪人现象，活动篦床处无红河出现，二次风温和三次风温正常。在调试过程中，也出现了一些问题，举例如下：

（1）由于石灰石来料罗锅皮带下料点冲击石灰石预均化库堆料机布料皮带，布料跑偏严重。解决措施：在罗锅皮带头部漏斗处增加一个调节挡板，生产过程中，通过调节该挡板的角度，使下料点位于皮带中央，减小对皮带的冲击，从而避免皮带跑偏现象的发生。

（2）由于当地粘土粘度大，粘土输送皮带头部漏斗堵料严重。解决措施：在胶带机头罩处增加胶带帘子，使下落的粘土粘在胶带帘子上，不与胶带机头部钢板直接接触，同时下落的粘土冲击胶带帘子，使粘在胶带上的粘土抖落，避免了胶带机头部漏斗粘料堵塞情况的发生。

（3）煤粉制备车间原先采用在入两台磨的热风总管道上设置一个冷风阀来控制两台磨的入口温度，但是由于在实际运行中两台磨的喂料量不同，具体运行条件不同，因此所需热量也不一样，一个冷风阀无法做到同时控制两台磨的要求。解决措施：在入两台磨的管道上，分别加装两个冷风阀，使磨机能够正常生产。

（4）在整个调试考核过程中预热器旋风筒下料管和分解炉没有堵塞过，说明其设计是合理的。只是在试生产阶段，由于一级筒翻板阀卡死，一级筒堵塞，当料压达到一定值时，翻板阀被瞬时压开，生料直接从一级筒冲至窑尾，造成窑尾冲料。解决措施：调整翻板阀阀板与浇注料之间的间隙，留出阀板的膨胀空间，之后，再也没有发生过类似翻板阀卡死现象。

5 结语

（1）惠水泰安水泥有限公司项目是中国中材国际工程股份有限公司天津分公司自主研发的第一条7500t/d生产线。该生产线工艺布置紧凑，土地利用率高，物料输送顺畅，三维设计软件的应用使工艺设计布局更加合理，工艺布置参数更加准确，从而提高了设计的准确性。

（2）新一代生料辊式磨、第三代预分解系统、尾端扩大型窑、第四代中置辊式无漏料行进式稳流冷却机等最新装备技术的应用，标志着天津公司在新型干法水泥重大关键技术装备的开发与应用方面又上了一个新台阶，将为水泥工业节能减排、可持续发展、提升行业竞争力起到积极的促进作用。

（3）该生产线一次性点火成功，一次性投料成功和一次性考核通过，目前生产系统运行稳定,在工艺水平、技术装备和环保方面都居于领先水平。

TQ172.622.29

A

1001-6171（2012）04-0043-03

通讯地址：中国中材国际工程股份有限公司天津分公司，天津 300400；

2011-01-13；

吕 光