海南某配制水泥及海工掺合料项目设计要点

周宏建，许 谚（.合肥水泥研究设计院有限公司，安徽合肥3005；.安徽新媒体集团有限公司,安徽合肥3003）

0 引言

水泥生产属于资源消耗型行业，生产中会排放大量的CO2、NOx以及粉尘等。欧美发达国家由于基础建设已发展到一定阶段，对水泥需求减弱，以及考虑到环境保护等，鲜有新水泥厂建设工程，现有产能也较小。而水泥作为胶凝材料，在建筑工程中无可替代，因此建设配制水泥工厂替代常规水泥工厂是较为经济、可行的方案。笔者曾调研过新加坡水泥行业，目前主要为配制水泥及海工掺合料工厂。根据工程项目的需求，配制不同特性水泥以及海工掺合料等。中国在南海拥有众多岛屿，海洋资源丰富。由此带来众多的海港工程、岛礁建设、桥梁、隧道等项目，需要大量抗海水侵蚀的海工掺合料。

笔者结合国内外最新技术发展现状，在海南省设计了一条配制水泥及海工掺合料生产线，本文主要分享该项目的设计要点。

1 码头卸船设计

该配制水泥项目，邻近码头，项目主要原料为高标号水泥，采用散杂货海船运输入港，货轮吨位介于2.5～5万t，码头卸船设计是项目设计要点之一。

粉状物料卸船常用的有机械卸船和负压气力卸船等：

（1）负压气力卸船。负压气力卸船是利用罗茨风机等产生负压，通过移动吸嘴，将粉体从船舱中吸出，经分离器，利用旋风分离原理以及滤袋过滤，将粉体与负压空气分离，从而达到卸船目的。

一般负压卸船，其卸船臂，采用多段圆形钢筒连接，采用液压来控制卸船臂活动，由于结构限制，其活动臂相对距离较远，大型海洋船只难以使用。其工作能力一般在100～300t/h，卸船电耗约1.5kWh/t。

（2）械螺旋卸船。机械卸船目前常用的，主要是采用螺旋卸船方式，粉体先通过设在螺旋头部的扫料器，高速旋转（转速通常达到每分钟数百转)，粉体经扫料器，进入垂直螺旋输送机，垂直螺旋输送到顶部后，将粉体卸入水平螺旋，再经中间筒，进入另一段水平螺旋，再卸入接料皮带机。

机械螺旋卸船机，其卸船臂为钢结构，配合斜拉杆形式，因此其卸船臂可以很长，适用于较大型海洋船只。粉体卸船之后也是通过水平螺旋输送机输送。其工作能力一般在600～1500t/h，卸船电耗约0.7kWh/t。就两种卸船技术特点而言，负压气力卸船能耗相对更高，卸船能力较小，更适用于船舱清仓，卸船相对更加彻底；而机械螺旋卸船，能耗较低，卸船能力较大。

本项目配制水泥年产量最高约500万t，高标号水泥消耗量约占配制水泥产量50%，即250万t/年。按2.5万t/船计算，三天就需要一船高标号水泥。该码头总长仅约150m，同时还要卸水渣、原煤等其他散杂货。因此在设计中，考虑该码头总长度，最多只能停靠2条海船，为了保证码头的运转效率，选用了2台产量1000t/h机械卸船机。由于2.5万t船长约150m，船停泊港口时尽量不移动，通过机械卸船机的移动完全卸完整船物料，因此设计卸船机有效移动距离约80m，剩余70m码头长度预留给码头吊机使用；当散货船为3.5万t时，船只需要移动一次。

由于机械卸船机需要在卸船时移动，因此卸船后续输送设备，选用了DTII型皮带机，皮带宽度为B2000，带速1.6m/s，满足卸船机最大输送量要求；皮带机为水平输送，皮带槽角选择45°，皮带机廊道封闭，整体效果见图1。

图1 码头输送皮带廊

2 配置水泥及海工掺合料计量、混料系统

2.1 国外间歇式计量、混料系统

新加坡配置水泥及海工掺合料生产企业，采用欧洲间歇式混料技术。每种组份设置一个缓冲仓，仓体设置称重计量系统，通过计算机预先设置重量。到达设定重量后卸入混料机，混料机也为间歇式运行，类似于国内商品混凝土搅拌站的搅拌系统。其成品均匀性较好，均化系数较高，但生产能力≤250t/h。

2.2 本项目新型连续式计量、混料系统

国内常规的水泥配料库，一般呈“一”字型布局，配料在库底，使用皮带秤或转子秤等计量，再通过皮带机等输送设备，输送入后续生产设备。

该方案的缺点是物料在输送环节多为分层堆积，对于普通水泥生产线影响不大；而配置水泥及海工掺合料工厂，某些组份如硅灰等本身其用量极少，若物料分层堆积，成品性能难以保障。

间歇式计量、混料系统，其计量精度好、混料均化系数高，在国外已证明可满足海工水泥生产需求，但其生产效率、产量较低；本项目团队，在走访国内外多个配制水泥工厂后，专门设计了一种“品”字型连续式配料及混料系统。首先为每种物料设置一台缓冲仓，粉体通过斜槽送入缓冲仓，仓底设置转子秤及其预给料装置。缓冲仓成“品”字形布局，转子秤前端输送设备及后端卸料溜子全部都呈同一角度及长度，确保物料输送时间完全一致。转子秤连续计量后的粉体，再通过各自的管道进入连续式混料机。

该设计能满足计量后物料同时入搅拌机要求，且单套生产能力达到400t/h。

既借鉴了间歇式混料系统的优点，又能发挥更好的生产效率及生产能力。

3 结语

（1）配置水泥及海工掺合料工厂，相比较常规水泥厂，建设用地少、投资小、布置灵活。在我国总体水泥产能过剩，但局部水泥紧张情况下，建设配置水泥工厂既能灵活调剂地区间水泥产能，又能较好满足各种工程需求；

（2）内陆的河流，由于船只较小，宜采用负压卸船等系统；海洋船舶，由于装载量大，并且卸船悬臂长，考虑码头运行效率，宜采用机械螺旋卸船系统；

（3）本项目设计的新型连续式混料系统，继承了间歇式混料系统优点，同时生产效率更高；

（4）新建的配置水泥及海工掺合料生产线，建议配置最新的智能化系统，减少人工工作量。