4500t/d熟料生产线的设计和生产

郭高泰，张建涛，张 彤，蒋和国，沈彦君，张河虎

4500t/d熟料生产线的设计和生产

Design and Production of 4500 t/d Cement Clinker Plant

郭高泰1，张建涛1，张 彤1，蒋和国2，沈彦君2，张河虎2

1 引言

近十年国内新型干法水泥工业得到了快速发展，新型干法水泥技术注入了新的内涵。不同时期投产的新型干法水泥生产线有不同的工程设计思路，如今设计投产的新型干法水泥生产线蕴涵了技术进步的时代特征，生产运行指标亦不断地创领新的水准。下面笔者就2011年6月投产的山西新绛威顿水泥有限责任公司4500t/d熟料生产线二期的工程设计和生产运行作一介绍。

2 工程设计思路总结

威顿水泥集团是一家集水泥生产、商品混凝土加工、物流运输于一体的大型企业。公司总部位于山西省新绛县泽掌镇，目前公司拥用一条1000t/d（俗称一线）、一条2500t/d（4500t/d一期工程，俗称二线）和一条新投产的2500t/d（4500t/d二期工程，俗称三线）新型干法水泥生产线、三座大型粉磨站、一座混凝土搅拌站、一个物流公司。山西新绛威顿水泥有限责任公司系威顿水泥集团的前身。

2.1 工程概况

山西新绛威顿水泥有限责任公司4500t/d熟料生产线二期工程于2010年8月开始建设，2011年6月竣工投产，6月18日开始投料运行。2011年6月26日8时始至2011年6月29日8时止顺利通过72h连续运转的达产达标考核。各项技术指标达到设计要求，其中入窑生料投料量180t/h(熟料产量＞2600t/d），3天累计熟料产量7800余吨；水泥熟料3天强度平均≥30MPa，28天强度平均≥58MPa（后补）；五级预热器C1出口温度在300℃左右（低时达295℃），窑头煤粉计量秤喂煤量（实物煤热值在23000kJ/kg左右）5.6t/h，窑尾煤粉计量秤喂煤量8.8t/h，折算成单位熟料烧成热耗为3006.7kJ/kg（设计指标为≤3135kJ/kg熟料，2010年全国水泥熟料平均烧成标煤耗为112.20kg/t）。

2.2 工程设计思路概要

（1）本工程有关设备配置特点

山西新绛威顿水泥有限责任公司2500t/d熟料生产线三线工程有关主机设备配置与2007年7月投产的二线同类型工程有以下不同，详见表1。

主机设备选型要适合企业的环境、原燃料、管理等条件，选择合适的技术方案尤为重要。不管采用什么样的技术方案，都有系统优化和配合的问题，最先进的技术装备亦不可能独善其身。

（2）设计思路

设计思路一：纵观国内水泥熟料的烧成系统，预热器与分解炉都吸收了国内外各种炉型的优点，对原燃料适应性较宽，实践证明实际分解能力大于设计能力，而熟料冷却能力（第三代篦冷机的出料温度：65℃＋环境温度）却往往达不到，因而影响了烧成系统生产能力的发挥。因此，本工程采用了国内近几年新推的第四代篦式冷却机。第四代篦式冷却机相对于第三代篦冷机具有风机数量减少（漏风量小）、篦板不运动（磨损小）、篦床上分风均匀（冷却效果好）、篦床下无灰斗（无漏料）等优点。生产运行已表明，第四代篦式冷却机的应用已达到预期效果。

设计思路二：本工程原料粉磨采用了国内近几年研发的四辊立磨技术，三线四辊磨相对于二线三辊磨具有自动抬辊与落辊，可以实现空载启动；磨辊可以同时加压或分别加压；限位机构避免了磨辊与磨盘间的金属磨擦；回转喂料器减少了三道锁风阀振动大的弊端；笼形结构的复合式选粉机调节细度灵敏。根据笔者多家生产情况调查，像二线这类原料磨的生料细度很难达到0.08mm方孔筛筛余小于16%的要求。生料细度以及颗粒的均齐性对生料的易烧性、熟料质量都有影响，故设计要树立上道工序为下道工序服务的理念。

设计思路三：近年来烧成窑尾采用大布袋收尘器代替电收尘器已是环境保护所要求的趋势，而取消增湿塔则是我们许多建设业主所担忧的。增湿塔作为窑尾废气降温调质（采用布袋收尘不存在调质问题）设备，在窑尾SP余热锅炉没有投入运行时发挥作用，一旦投入运行将不起作用。若熟料烧成系统的运转率是90%,则余热发电运转率是87%，这是许多工厂的实际运转率。因此，取消增湿塔不仅可以节约上百万的设备与土建投资，而且可以节约用水。取消增湿塔改用管道喷雾降温设计中，要处理好管道沉降灰排放与输送问题。因此三线工程设计中，将管道沉降灰经锁风阀至倾角输送的链运机分为两路：干灰由链运机转送至生料入库输送设备，湿灰由链运机中间卸料口排至地面。

设计思路四：煤粉制备能力按烟煤或煤质比较好的情况下，采用ϕ 3.0m×（6.5+2.5）m风扫磨，生产能力17～18t/h，对2500t/d熟料生产线设计已能满足要求。但是，随着经济不断发展，能源供应紧张状态日趋明显，对身处产煤大省的工业企业更有利用低质煤、劣质煤资源优势。因此，设计作先行考虑，将煤粉制备能力、选粉能力加大有利于低质煤、劣质煤的使用，对企业降低生产成本非常有益。

设计思路五：烧成窑头煤粉燃烧器采用新一代高效节能四风道燃烧器。该燃烧器具有一次风量低、热回流强、煤粉浓缩等技术，高温二次风的迅速卷入大大缩短了煤粉预热时间，改善和提高了火焰根部的环境与温度，使煤粉在燃烧器出口就能迅速燃烧，对使用低挥发分煤及低热值煤非常有利。经实际生产使用佐证，这种新一代高效节能四风道燃烧器较之常用三风道燃烧器，在相同熟料日产量情况下，每天节约用煤（煤粉）～10t/d，节煤比例约3%。

表1 三线工程与二线工程差异对比表

设计思路六：DCS控制系统采用美国AB系统。窑尾采用总线仪表，通过PROFIBUS协议将自动化过程控制的“眼睛”和“手”，如压力、温度以总线方式连接起来，构成一个独立子系统，与上位机进行通信，将现场的信息传送到上位机，并执行上位机指令。PA总线极大地降低了系统成本，同时提高了整个系统的可靠性和可维护性。随着PA总线的日益发展和成熟，其优越性价比和可维护性越来越得到显现。

设计思路七：参照二线实际正常运行时各大型风机进风口调节风门开度情况，对运行工况变化较大的高温风机、窑尾排风机、煤磨排风机、篦冷机冷却风机，均采用变频调速操作，取消进风口调节风门；对于运行工况较稳定的窑头排风机和原料磨循环风机，仍采用风门调节。大型风机变频调速的合理配置，为降低生产运行的系统综合电耗奠定了基础。

本工程不足之处：一是辅助原料因建设场地限制没有设置均化设施，辅助原料成分控制只能借助进厂源头的预先控制，给生产调度增加了难度；二是熟料计量以及熟料散装装车的环保收尘，目前还没有太好的办法加以解决，这也是当前普遍存在的难题，有待改进与提高。

3 生产运行及操作管理

新型干法水泥生产线投入运行，关键在于运行指标的优劣，尤其是在能源供应紧张、能源消耗占水泥生产成本七成以上的今天，强化节能降耗的运行指标显得格外重要。

3.1 生产运行操作

山西新绛威顿水泥有限责任公司2500t/d熟料生产线三线自试生产以来严格按照公司的要求，以优质、高产、低耗为生产目标，截止到2011年7月底，已累计生产水泥熟料9.1万吨，目前生产运行良好。

（1）生产运行指标

熟料产量：＞2700t/d（设计为2500t/d）；

熟料热耗：＜3051.4kJ/kg熟料（设计为3135kJ/kg熟料）；

熟料强度：≥58MPa（28d平均抗压强度）；

熟料综合电耗：＜55kWh/t（设计为60kWh/t）；

一级预热器出口温度：300℃（设计为330℃）；

熟料冷却机出料温度：＜98℃（设计为65℃+环境温度）；

粉尘排放浓度、噪音：达到国家标准要求。

（2）生产操作参数

目前烧成系统生产操作参数见表2。

3.2 操作管理体会

通过调试及生产实践，我们体会到要实现熟料质量高、设备运转稳定、系统能耗低，有以下几个方面不可忽视：

表2 生产操作参数表

（1）工程设计与安装，设计是创领生产运行新水准的先决条件；安装是实现设备高运转率的一大保证条件。

（2）操作人员必须严格要求自己，熟练掌握操作技能，要在生产中勤动手、善动脑，学习先进技术，不断总结操作经验。

（3）岗位巡检工必须严格按规范要求对所属区域的设备运行状态进行认真检查，搞好设备润滑，并善于及时发现生产线上所存在的各种问题。

（4）在生产过程中，技术人员和管理人员应善于不断总结生产运行情况，不定期组织工艺、机械和电仪等专业人员对生产过程中所遇问题进行研讨，及时找出解决办法。必须做到对生产过程中出现的各种问题的判断有据可依，尽最大努力把生产线上可能发生的问题处理在萌芽状态。

（5）月检、年检及临时检修都应有计划性，并做好检修准备工作，不断提高检修质量。

（6）要加强人员培训，对员工进行现场技能培训、理论知识培训及员工素质培训，使员工达到一专多能，更好地为生产服务。

TQ172.622.29

A

1001-6171（2012）01-0036-04

通讯地址：1浙江中材工程设计研究院有限公司，浙江杭州 310014；2山西新绛威顿水泥有限责任公司，山西新绛 043100；

2011-09-27；

赵 莲