水泥技术|10000t/d水泥熟料生产线主机配置初步方案

防水之家讯：铜陵海螺水泥有限公司(以下简称铜陵公司)是由安徽海螺集团公司控股的企业，现有1条4500t/d熟料生产线，目前正在建设1条5000t/d熟料生产线。为更好地提高企业效益，改善产品结构，适应国际上水泥生产大型化的趋势，提高国内水泥生产技术水平，跻身世界最大水泥企业行列，安徽海螺集团公司决定在铜陵公司建设国内最大的10000t/d熟料生产线。2001年11月我院中标为该生产线进行工程设计。本文就其初步技术方案和主机配置作一介绍。 1　设计原则

10000t/d熟料生产线是目前世界上最大规模级的生产线，韩国、泰国等国家已有若干条同等级规模的生产线投入生产，技术上是可靠的。但是，国内目前尚未有如此规模的生产线，因此，在设计、建设、生产操作等各方面均缺少直接的经验，在设备制造加工技术上也会有一定的难度，我们首次进行如此大规模生产线的设计，所以必须以我们已有的大型水泥厂设计、生产操作、设备配套经验及开发核心技术为基础，结合该公司的原燃材料及建厂条件，以技术先进可靠、降低建设投资为原则，进行周密的技术开发和设计。为此确定主要设计原则为:


1)工艺设计注重整体布局合理，总图布置上既要结合已有生产线的现有条件，又要考虑到公司下一步继续扩建的发展规划、环境保护、原燃料进厂和成品出厂等诸多因素。要求生产车间总平面布置紧凑、工艺流程顺畅，并尽量减少不必要的生产环节。


2)设备选型立足国内先进成熟的技术，但又必须十分重视与国际目前的水泥技术与设备发展水平相适应，并更着重于设备运行的可靠性，要综合考虑先进、可靠、节能、环保、投资以及便于大件运输等诸多因素；同时适当引进目前国内技术与制造加工水平尚不能满足或确保可靠质量要求的设备中重要部件。

2　主要工艺设备配置方案


2.1　石灰石破碎及输送


根据铜陵公司原有矿山及生产线情况，本工序工艺方案确定为:将石灰石破碎机设在矿山上，用大型自卸汽车将矿石运至破碎站，破碎后的石灰石(粒度<80mm)通过长胶带输送机送至厂区预均化堆场。


根据物料平衡计算，生产用石灰石耗量约为500～600t/h，再考虑石灰石破碎机运转率和窑的运转率分别为30%～40%和85%，则选型时考虑石灰石破碎机的能力应在1200t/h左右。目前国产大型破碎机(如PCD、TKPC等石灰石破碎机)，当控制出料粒度<25mm占90%时，生产能力可达1000t/h；若将出料粒度控制为<80mm，其生产能力可随之增大。因此，我们拟在矿山配置1台生产能力为1200t/h(最大能力1400t/h)的单段锤式破碎机，破碎后的碎石采用B1400长胶带输送机(设计带速2.0m/s，正常输送能力1400t/h，最大为1800t/h)进行输送。


2.2　原燃料预均化


该生产线原燃材料耗量大，相应原燃料开采、外购范围也必定较大。为充分利用资源，减少矿山的剥离量并提高外购材料的便利性，在设计中，我们考虑应对各种主要生产原燃料进行预均化处理。


目前大型水泥厂的原燃料预均化可采用长形或圆形2种形式的堆场，其主要特点粗略比较见表1。

表1 石灰石预均化堆场特点的粗略比较 比较项目 圆形堆场 长形堆场 堆取料方式 连续堆、取料 一堆一取 均化效果 较好 好 堆料机 悬臂，环线连续布料 悬臂，直线连续布料 取料机 桥式，端面取料，中心卸料 桥式，端面取料 卸料方式 地坑卸料 地面卸料 总投资 100% 126% 有无扩建条件 无 有圆形堆场占地少，其料堆呈圆环形，内外圈物料分布的对称均匀性略差，对物料长周期波动及对粘湿物料的适应能力都较弱；长形堆场占地面积较大，且建设投资要高一些，但其均化效果较好，扩建方便。


根据本工程的具体情况，首先从原燃料进出及工厂总体布置上分析，采用长形堆场更易布置，物流更顺。其次从建设难度考虑，因本工程规模大，若用圆形石灰石堆场，其轨道直径要>100m(顶架结构直径要>130m)才能满足储量要求。这样大直径建筑物的顶架建设，难度既大且投资又高。再从企业发展要求看，长形堆场可通过增加长度进行扩建，利于企业进一步发展，而圆形堆场则必须另建堆场方能达到扩建目的，扩建投资增大，且会给目前的建设总体布置带来较多不确定因素。综合上述这些原因，确定采用长形原燃料预均化堆场。


考虑各种原燃料的合理储存期及建设投资、总体布局等因素，我们确定各原料预均化堆场的参数见表2。

表2 各原料预均化堆场的参数 名称 规模/m 储量/t 储存期/d 堆料机能力/(t/h) 取料机能力/(t/h) 石灰石预均化堆场 412×46 2×90 000 7 1 400～1 600 1 000～1 200 粉砂岩预均化堆场 202×33 2×22 000 11 700 250 原煤预均化堆场 220×33 2×12 000 8.5 400 200另外，建1座原煤露天堆场，用以储煤。在总图布置上考虑将原煤预均化堆场与粉砂岩预均化堆场一字型相连，一起建设。
2.3　原料粉磨系统


该生产线的生料耗量约为650t/h左右，考虑到各主机设备的运转率，生料制备系统的生产能力应在750t/h左右。目前，大型管磨机的生产能力一般<200t/h，且运行电耗较高。而从大型立磨看，丹麦史密斯公司的ATOX60型，产量为700t/h；德国伯力鸠斯公司的RM60/29型，产量为600t/h；德国莱歇公司的LM63.4型，产量为600t/h；前美国福乐公司(现被史密斯公司兼并)的FRM606型，产量为700t/h，均远远高于管磨，但也难以满足本生产线“一窑一磨”的配置，若配置2台立磨则可轻松满足能力要求。尽管引进国外立磨，设备投资较大，但总体流程简单，又可露天布置使土建投资降低很多，且每吨生料的运行电耗可降低约10kWh。结合国内外的应用经验及我们自身的体会，从运行可靠、流程简单、节约投资、降低运行费用等综合考虑，拟选用“两磨配一窑”的方案。即配置2台立磨，单台生产能力约为400t/h；工艺流程上可采用单风机系统，系统主机装机功率约2×7000kW，单位电耗约14kWh/t。


2.4　煤粉制备


目前水泥行业较常采用的煤粉制备方式有风扫式钢球磨和立式磨2种。其中2000t/d以下规模的生产线，现在较多地用风扫磨制备煤粉，而近期建设的2000t/d以上规模大型生产线(特别是国外的一些大型生产线)，则较多采用立式磨磨制煤粉。风扫式煤磨对煤质适应性强，操作维护简单，但粉磨效率低、能耗高、厂房大、土建投资大；而用立式磨磨制煤粉，虽然其设备投资较高，操作维护技术要求较高，但其运行电耗较风扫式煤磨低10kWh/t以上，且其体积较小，所需布置空间小，故可降低土建费用。此外，立式磨还具有工艺流程简单、对原煤烘干的适应性强等优点。


该生产线的煤粉需要量大，采用立磨则优越性会更明显，特别是目前国内已能制造100t/h能力的立式煤磨。因此，我们考虑拟用立式磨磨制煤粉这一方案。具体到立式磨的选型，可选1台生产能力为75～80t/h的，也可选2台生产能力为37.5～40t/h的。用1台立磨工艺流程简单，占地面小，布置简单；2台立磨工艺流程稍复杂，占地面较大，但生产较为灵活。这2种方案在技术或经济上都是可行的，具体将在施工图设计时再作最后决定。


2.5　预分解系统


预分解系统是新型干法生产的重要组成部分，应具有阻力低、热效率高、对燃料适应性广、系统内物料分布合理、内外循环小和防堵塞等优良特性；同时系统还要布置合理、排布顺畅、便利生产操作，并使预热器框架尽可能小、用钢量尽可能少、以降低建设投资和安装难度；此外还要有利于降低窑尾NOx浓度。


本项目预分解系统的设计方案，我们考虑了引进国外关键件和全国产设备2种方案。国外2家水泥公司和我院自行开发的预分解系统的配置情况见表3。其中，我院自行开发预分解系统的窑尾框架尺寸为32m×21m×119.5m。

表3 预分解系统的配置情况 项目 国外S公司配置 国外P公司配置 我院自行开发配置 C1 2－Φ7.8 4－Φ8.34 4－Φ6.20 C2 2－Φ7.8 2－Φ8.69 2－Φ8.40 C3 2－Φ8.2 2－Φ9.18 2－Φ8.40 C4 2－Φ8.5 2－Φ9.69 2－Φ8.95 C5 2－Φ8.5 2－Φ9.69 2－Φ8.95 C6 2－Φ8.5 　 2－Φ8.95 分解炉 Φ8.8×38 (本体) Φ7.64×100(含管道) Φ8.6×40 (本体)
2.6　回转窑


10000t/d回转窑的直径在6m左右，国内现已具备了机械加工的能力。在目前的方案设计中，我们暂按用国产回转窑考虑。国外部分9000～10000t/d级回转窑的技术参数见表4，我们为本项目设计的回转窑技术参数见表5。

表4 国外部分9000～10000t/d级回转窑技术参数 厂名 窑规格/m 设计产量/(t/d) 截面热负荷/〔kJ/(m2·h)〕 窑尾截面风速/(m/s) 美国12 000t/d生产线 Φ6.6/7.0×93 12000 2.19×107 8.1 日本伊佐水泥厂 Φ6.2×105 9500～10000 1.79×107 7.5 泰国京都水泥厂 Φ6.0×96 9000～10000 2.05×107 8.6 泰国考翁水泥厂 Φ6.0×105 10 000 2.05×107 8.6 韩国三星 Φ5.8×94 9 100 2.01×107 8.4 泰国TPI三线 Φ5.6/6.0×87 8 500～9 000 2.38×107 8.6 表5 本项目回转窑技术参数 规格/m 斜度/% 转速/(r/min) 支撑/档 装机/kW 三次风管/m Φ6.0×96 3.5 0.6～4.0 3 2×950 2－Φ3.0
注：回转窑烧成带计算截面热负荷为2.13×107kJ/(m2·h)。


2.7　其它设备


在方案设计时，对其它主要设备的设计方案考虑见表6。

表6 其它主要设备的选型考虑 设备名称 型号、规格、性能 数量/台 功率/kW 砂岩反击式破碎机 进料粒度: < 850mm
出料粒度: < 75mm
生产能力: 250t/h 1 380 原煤环锤式破碎机 进料粒度: < 400mm
出料粒度: < 60mm
生产能力: 400t/h 1 250 生料磨风机 风量：860 000m3/h
全压：12 000Pa 2 窑尾高温风机 风量：853 000m3/h
全压：7 500Pa 2 2－2 500

3　结语

10000t/d熟料生产线是目前世界上最大规模级的水泥生产线，这种大规模生产线的成功运行，除了工艺技术水平外，设备制造技术是一个很关键的因素。目前国内这种大型设备的制造和材质处理技术与国外相比还存在一定的差距。我们在本项目的方案设计中充分考虑了这种因素，确保在运行可靠的基础上力求国产化和低投资，但绝不一味地追求单纯的“国产化”，这是我们在本项目方案设计中遵循的一条重要原则。本文介绍的仅是初步技术方案配置，在下一步的具体设计中，我们还将深入进行方案比较和优化，力争使本工程的设备配置尽可能做到最合理。我们也希望国内同行或设备厂商在设备配置上提出更好的建议或意见，以使我国最大的水泥熟料生产线的配置更加优化。

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