某3200t/d生产线的现场诊断与操作——2012全国水泥行业中控技能竞赛诊断与实操报告之四

曾 英 整理编辑

2012年水泥中控操作技能竞赛冠亚军决赛，在四川JL水泥公司3200t/d生产线上举行。

1 生产线设备配置及产品质量概况

1.1 煅烧系统设备配置情况

回转窑规格：Φ4.3×62m，斜度为4%，主电机：420 kW，窑速0.4～4..18r/min。

分解炉：采用ILC喷腾分解炉，预热器为五级悬浮预热器（规格5700×39000）。

高温风机配置功率：1800kW。风量60万m3/h；风压8000Pa，窑投料260 t/h，系统能平稳运行。

窑头排风机：800kW，风量：46万m3/h，风压：4200 Pa，

窑尾排风机：1000 kW，风量 60万 m3/h，风压：4100 Pa。

篦冷机为：南京恒海公司第四代篦冷机，篦冷机冷却风机风量：358530 m3/h 。

窑头燃烧器为：武工大生产的EPIC3085型四通道燃烧器。

废气处理采用：FDYL204-2X7高效脉喷袋收尘器，处理风量：440000m3/h，工作温度：≤250℃，入口浓度：<30g/Nm3，出口浓度：≤50mg/Nm3。

1.2 生料粉磨系统设备配置情况

生料磨系统采用同力重型机械厂的ZJTL4240立式辊磨机，设计能力270t/h，给料水分<5%，成品水分<0.5%，成品粒度：0.08mm，方孔筛筛余＜12%，主传动电机功率：2500kW。进磨风量：345000m3/h，出磨风量：375000m3/h，磨机压降：8000Pa。

循环风机：2240kW，风量55万m3/h，风压10000Pa。

生料入库斗提机规格型号：N-TGD800-46500，输送量：正常：300t/h，最大：320t/h，功率：75kW。

1.3 原燃材料及水泥质量情况

（1）本厂自备矿山，搭配开采，石灰石中水份及泥含量较重，但易磨性及易烧性较好。生料原材料：石灰石（含水份及泥）CaO≥47%，铁粉（Fe2O3≥58%）采用磷渣（CaO40%，SiO234%），红砂岩（SiO285%）。煤：热值在5200kcal/kg。

水泥材料：电厂干粉煤灰、湿粉煤灰、粗粉煤灰、脱硫石膏，铁厂矿渣，石子（不含泥）。

（2）熟料化学成分及率值见表1。

表1 熟料化学成分及率值

（3）水泥强度：

42.5 R：3d抗压强度≥30MPa，28d抗压强度≥53MPa。

32.5 R ：3d抗压强度≥17.0MPa，28d抗压强度≥38MPa。

32.5 ：3d抗压强度≥16MPa，28d抗压强度≥35MPa。

2 评审专家组对该生产线的点评与建议

评审组经过3天对JL水泥公司生产系统的观察、问诊、交流，就该生产线的一些关键性问题指出了一些思路和改进建议。

对该生产线的综合点评：该生产线运行及主要技术指标总体在国内居先进水平。生料磨台时产量由设计产能270t/h提高到380t/h以上，回转窑台时产量在原设计3200t/d的基础上达到了目前4000t/d以上的水平。产品品质稳定，早强情况好，在水泥粉磨系统添加了矿粉，极大地改善了水泥的施工性能。生产消耗指标：生料粉磨系统达到16～17 kWh/t，熟料的实物煤耗138kg/t熟料，标煤耗：102kg/t熟料，热耗：712kcal/kg，水泥综合平均电耗：32.5 kWh/t ，均达到全国先进水平，现公司正在建设余热发电项目，为公司的进一步节能降耗奠定基础。

公司目前的各项经济指标已处于国内先进水平，除了公司上下全体职工的共同努力以外，很大程度上得益于得天独厚的易磨易烧的原燃材料资源。该公司为新建企业，投产时间相对较短，不可避免地存在一些有待进一步提高的问题，专家们在问诊报告中提出了一些建议。

矿石中夹土

磷渣及红砂岩

2.1 节能减排方面问题

2.1.1 窑头喂煤系统问题

该公司窑头喂煤系统采用的武工大生产的四通道燃烧器，供风系统的设备配置为：煤风48.8m3/min，58.8kPa ，75kW，一次净风配置了两台供风风机，净风：55m3/min，49.8kPa，75kW。一次总风量达到了158.8 m3/min，装机功率达到225kW。

存在的问题：

（1）一次风占窑头的总风量比例过大，过大的一次风，在窑内由常温状加热到1450℃以上，增加了熟料的煅烧热耗。

（2）设备配置功率过大，三台风机的总装机功率达到225kW，增加了生产过程中的电能消耗。

（3）内外风各配置一台风机，除了增加空载负荷消耗电能之外，因为两台风机各供一个风道，各风道的供应风量和风速不能量化处理，总风量也无法准确估算，不利于窑头供风系统的风速优化调节。可对风机进行变频或串级调速改造。

（4）由NOx的成因可知，其生成量与一次风量比例的关系密切，一次风量越大，NOx越多，温度越高，NOx生成量越大，温度达到1500℃,NOx按照指数关系增长，如果不有效降低一次风含量以及降低燃烧器出口的着火温度，会导致NOx的大量生成。

建议：贵公司对窑头燃烧器进行改造，采用一次风占用总风量比例低，相对动量合理的燃烧器，达到既节能又减排的效果。

2.1.2 窑尾喂煤系统问题

公司目前采用的风机为55.5m3/min，68.6kPa,110kW,公司回转窑的产量达到4000t/d，根据供风系统的配置，输送煤风比达到了4.5kg/m3，已处于输送能力的上限，且输送距离较长，弯头较多，过高的煤风比会导致煤粉系统输送不稳。公司反映的转子秤压力波动大，喂煤量不稳，除了要考虑转子秤自身的因素外，还要考虑到供煤风配置和管道的匹配问题。建议改造管道布置，尽量减少弯头。

2.2 关于熟料品质问题

现状：目前，公司的熟料质量比较稳定，早强较高，变异系数小，水泥掺入矿粉后，改善了水泥的施工性能，水泥的强度较高，受到用户好评。但是由于水泥市场供大于求，用户对水泥品质的要求越来越苛刻。对水泥和易性和与减水剂的相容性提出了更高的要求。

问题：经检查发现，目前公司采用的是三高配料方案，熟料铝氧率控制在1.7左右，熟料中的Al含量在5%以上，在熟料矿物组成中，C3A一般在8%以上，理论和实践证实，熟料中的C3A达到8%以上，与减水剂的相容性能要大大降低。同时，C3A的增加，会导致后期强度的萎缩，我公司28d强度（后强）增长不高，主要是由于C3A高造成的。

建议：考虑到公司原材料的实际情况，调整配料方案中铝氧率在1.5左右，采用降铝增铁的措施，控制熟料中的铝含量在5%左右。矿物中的C3A控制在7%。由于已采用磷渣配料，可以试验超高KH配料，可大幅度提高熟料强度。

2.3 关于进一步挖掘回转窑潜能问题

现状：该公司回转窑设计产能3200t/d，实际产能已达到日产4000t/d的水平，回转窑最高窑速已达到4.1r/min，燃烧带物料填充率初步估计可达到13%以上。

问题：由于窑内物料的填充率过高，窑内物料的热交换及传热效果不好，不仅影响了熟料的质量，而且增加了消耗，使进一步挖掘回转窑生产能力受到影响。

建议：为实现薄料快转的操作方法，实现回转窑的优质低耗，降低物料填充率，改善窑内热交换效果，就需要使回转窑窑速进一步提高。但是目前窑速的提高受到设备配置的制约，需要进行技术改造。

2.4 关于篦冷机的使用问题

该公司使用是先进的第四代空气梁篦式冷却机，但熟料冷却效果并不理想，熟料颗粒平均颗粒在100～130℃，篦冷机热端篦床料层中，经常出现“红河”现象。

另外，篦冷机采取的是袋式收尘器，在篦冷机的壳体上方及废气风管采用了雾化喷水冷却，以降低袋收尘的入口温度，从使用情况看，效果不尽人意，料层面因部份喷头喷水雾化效果差，导致熟料板结，细颗粒结团，甚至出现篦缝堵塞现象。

建议：（1）在操作过程中要充分用好热端冷却风机，保证热端风机的冷却风量，以提高急冷效果，防止C3S的分解和C2S晶形转化，改善熟料的质量。

（2）通过高温段风阀的调整和篦床推动速度，改善熟料的冷却效果。

（3）目前，公司余热发电项目已经开始实施，投入运行后，入袋收尘器温度可以≤200℃，会使袋式收尘器的使用性能得到改善。希望公司抓紧时间尽快投入运行。

（4）不论余热发电是否投运，袋收尘器前都应该有降温措施。袋收尘器前用喷水降温是不合适的，建议增加风冷系统。

2.5 托轮瓦水槽存水问题

现状：该公司回转窑有三档支撑，每档托轮均采用了水槽存水冷却，这样对托轮与轮带的使用情况造成不利影响，但在水槽里长期存水需在此讨论一下。

轮带属于大型铸件，完全没有铸造缺陷的可能几乎没有，那些砂眼、气孔等缺陷会把水存到里边，当轮带和托轮接触时，局部产生弹性变形，形成平面接触，会把气孔或砂眼的口牢牢封死，从而对里面的水产生很大的压力，轮带表面的微裂纹会在水压的作用下进一步扩展，而裂纹扩展后存水量加大，从而形成恶性循环，造成轮带的缺陷越来越大，形成大坑。

2.6 关于窑头窑尾排风问题

鉴于目前回转窑产量较高，回转窑排风系统，高温风机能力已经不足，导致窑内和分解炉内煤粉的燃烧效果欠佳。可以考虑富氧煅烧，缓解风机能力的不足，进一步降低煤耗。

同时，由于立磨系统存在漏风现象，后排风机已经超负荷运行，为改善目前的操作条件，建议：（1）加强立磨系统的密封堵漏，减少系统漏风，注意调整煤磨系统的操作，减轻后排风机负荷。

（2）抓紧余热发电项目的施工，保证余热项目投运，使高温风机和篦冷机排风机风量得到有效降低，改善回转窑的操作条件。

除了专家们提出的关键性问题以外，选手们还在一些生产管理细节方面提出了自已的建议。

3 选手对该生产线的诊断与建议

本场窑操比赛是在来自华润水泥的蒋文伟与同力水泥的江超之间展开，磨操比赛是在来自南方水泥的杨林山和来自金隅水泥的张政之间展开。以下内容是根据四位参赛选手本场比赛的诊断报告、操作方案、上机实操过程整理。

3.1 烧成系统存在的问题

（1）熟料冷却效果差，篦床上出现“红河”，托轮水冷却、燃烧器供风等问题，窑操选手在诊断报告中提出了相应的建议，因前文的专家点评中已述及，在此不再赘述。

（2）窑头罩有间隙正压。建议加强窑头冷却机、收尘风管、窑头罩的密闭堵漏工作；加强喷水管理，加强袋收尘的检查维护，降低收尘器压力。

（3）篦冷机液压油泵电机油管焊缝多次出现爆裂，说明油压过高（或者焊接质量或管径过小），建议从篦床料层厚度和机械传动受力方面检查处理。

（3）C4入分解炉管没有撒料盒，物料落差大，冲击力强，对分解炉物料分散换热不利，建议技改。

（4）烟室温度较高，结皮较严重，清烟室用高压水枪，易伤及浇注料，水汽化吸热对窑系统运行有较大影响，建议尽量用钢钎。

（5）生料均化库顶为单点下料，建议加装分配器，实现多点布料，提高均化效果。

（6）余热发电SP炉回高温风机管道设计不合理，一旦SP灰斗积灰，易在水平段存积，形成大塌料。

3.2 立磨粉磨系统存在的问题

（1）各个皮带秤尾部无防护罩，配料皮带下的长皮带无测速开关，无拉绳开关，除铁器不能自动清理铁块。

（2）选粉机电机电流波动大。影响磨况的稳定，使磨内气流紊乱。建议：检查静叶片的磨损和角度，及时调整或更换磨损叶片。检查转子的平衡，检查调整减速机转子联轴器的同心度。

（3）选粉机出口到旋风筒连接管道、出高温风机管道与入磨两个热风管道角度过小，使系统阻力增加，易积灰，造成塌料。建议增大管道连接的角度。

（4）刮料板与磨盘间隙过大。将60mm调整为10mm为宜。

（5）磨辊密封风机进风口网格大，灰尘进入造成油质变差，损害磨辊轴承。建议进风口加装过滤网防止灰尘进入。

4 选手实际操作与效果

4.1 烧成系统

4.1.1 窑操选手蒋文伟的操作过程与效果

窑的基本情况：（1）窑筒体14～16m耐火砖薄，筒体温度出现过400℃以上高温，上机时该段温度最高366℃。

（2）窑头使用布袋收尘，入口温度控制＜200℃，超过200℃后冷风阀自动全开，超过215℃后，窑头排风机自动跳停。

（3）篦冷机油泵电流控制80A以下，超过90A后油泵易跳停。

（4）窑主电机额定电流1095A，当电流达到1150A时，延时10s自动保护跳停。

操作过程：上机时窑喂料量240t/h,入窑斗提电流148～151A，C1出口温度295/308℃，窑电流680～780A，二次风温1030～1060℃，三次风温950～970℃,C1出口负压6800Pa/6980Pa，一次风外风压力3000Pa左右，内风压力37400Pa左右，窑况一般。

上机后，稳定分解炉出口温度在895～905℃，窑并没有送煤风压控制14.2～14.5kPa左右，根据送煤风压变化调整窑头用煤给定值，窑况向好的方向发展，逐渐加产，提窑速至3.9r/min，受原料拉风影响，C1出口风温下降较多，高温风机拉风至900r/min，C1出口风温控制在292/305℃，观察到一、二室风机电流受来料不均变化较大，加大一、二室风机入口风门开度，增大三、四室风机入口风阀。袋收尘入口风温下降较多，减少喷水量。随后增加一次风外风压力1kPa,以加强火焰，减少黑火头分散及焰面不稳现象，但窑头二次风温有下降趋势，烟室温度上升较明显，且窑筒体14～16m处温度由355℃上升至364℃,即恢复一次风外风压力。后受掉窑皮影响，减产至240t/h，窑况有好转。其间分解炉负压增加明显，清烟室后炉出口负压下降不明显，窑况恶化，塌大股窑皮，减产至235t/h。

蒋文伟操作效果：台时产量148.25t/h。

4.1.2 窑操选手江超的操作过程与效果

（1）优化篦冷机用风，适当提高料层厚度，提高二次风温。上机后将第一台冷却风机进风阀由80%开大到85%，至后来的95%，将第四台由40%关小至35%。另两台由80%开到85%。采取厚料层操作。以防“压床”事故，逐步将三台风机进风阀减小到85%、82%、82%。

（2）控制好窑头负压。将窑头排风机进风阀开度由96%增大至99%，窑头收尘器冷风阀开度由50%关小至30%，窑头罩由3Pa增大到-23Pa，后保持在-5～-32Pa之间。

（3）适当提窑速加产量，由4.0r/min提至4.1r/min，喂料量由245t/h增大到248t/h，薄料快烧。因受清烟室时间影响，产量适当降低。

江超的操作效果：台时产量147.85t/h。

4.2 立磨系统

4.2.1 磨操选手张政的操作过程及效果

上机的基本情况：投料量375t/h，磨机入口温度160℃，出口温度64℃，入口负压-1150Pa,出口负压-10150Pa，磨机压差-9000～9100Pa，主电机电流145A，循环风机电流132A，入废气收尘进口负压-1200Pa，入增湿塔进口温度280℃,吐渣提升机电流32A，入库提升机电流121A，循环风机入口阀门100%,入废气风机入口阀门100%。

（1）提高立磨入磨温度及通风量：将高温风机入增湿塔阀门开度由100%陆续降至80%、70%，最终至60%，入磨温度由160℃迅速升至190℃。整个操作过程中，保持该温度200～210℃。

（2）降废气风机拉风：入废气风阀开度由100%降至80%，入废气收尘进口负压变为-750Pa，出废气收尘负压变为-1640℃。入增湿塔废气温度由280℃下降至260℃，立磨进口温度也迅速上升。

（3）高温风机入增湿塔阀门由100%渐降，磨机入口负压由1100Pa降至700Pa。

（4）循环风机循环风阀作关小，开度由30%关至20%；放风阀作开大调整：开度由80%开至85%。

但由于入库提升机提料承载能力超限，无法作进一步调整。

（5）大幅加料提产：经以上调整后，为提产打下了基础，产量375t/h→385t/h→395t/h不断加产，由于入库提升机承载能力受限，考虑系统正常稳定运行，最终将产量加至388t/h。

张政的操作效果：台时产量387.4t/h。

4.2.2 磨操选手杨林山的操作过程及效果

接班时：喂料量在386t/h，主电机电流在155～170A之间波动，出磨温度590℃。调整增湿塔阀门，从80%减至30%，循环风门由35%减小至28%，喂料量减为380t/h,磨内喂水量关闭，出磨温度上升到64℃ 左右，喂料量调至386t/h，外循环斗提电流波动，喂料量又调至380t/h。后观察磨况，检查现场发现外循环有一刮料腔料斗积料。随即放料处理。主电机电流下降至140～160A波动。喂料量增到383t/h。入增湿塔阀门30%减到25%，开启磨内喂水，磨温控制在64℃左右，在现场处理料斗放空后，下料管负压小。

判断尚存在积料现象，再次联系处理。后将喂料量由383t/h调整为386t/h，一直保持到操作结束。

杨林山的操作效果：台时产量384.8t/h。

5 结束语

窑操选手蒋文伟在诊断报告中对该生产线提出了一些关键性问题，得分较高，且在上机操作中稳定发挥，在产量及煤耗上均超过江超选手，故最终夺得本届中控竞赛的窑操冠军。磨操选手杨林山虽然在上机操作一项上落后于张政选手，但在诊断报告中对立磨现场观察仔细，提出的问题及建议切合该生产线的实际，得分较高，故最终获得磨操冠军。而专家们在问诊报告中提出的问题及建议，对基地企业具有很强的指导性，得到企业方面的高度认同与肯定。