水泥生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì)

水泥生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì)方案1工藝設(shè)計(jì)條件和工藝設(shè)計(jì)原那么本工程為建設(shè)一條4500t/d采用雙系列五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器帶在線噴騰式分解爐的新型干法水泥熟料生產(chǎn)線，年產(chǎn)商品熟料155萬噸，配套9MW余熱發(fā)電系統(tǒng)。工藝設(shè)計(jì)中注重整體配置，充分考慮并盡量防止本地常年風(fēng)向及廠區(qū)地形變化等對(duì)總體部局的不利影響。設(shè)備選型立足國內(nèi)先進(jìn)成熟的技術(shù)，但又十分重視國內(nèi)目前的水泥技術(shù)與設(shè)備開展水平，更著重于設(shè)備運(yùn)行的可靠性，綜合考慮先進(jìn)、可靠、節(jié)能、環(huán)保、投資省以及便于大件運(yùn)輸?shù)戎T多因素。對(duì)引進(jìn)和國內(nèi)供貨的主要設(shè)備均采取招標(biāo)采購、各種類型的輔機(jī)也將“貨比三家”、統(tǒng)一配套，從而使本工程成為技術(shù)水平先進(jìn)、建設(shè)周期短、工程質(zhì)量高、達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)快、投資效益好的“精品工程”。2主要工藝方案的擬定〔1〕原料破碎輸送與儲(chǔ)存石灰石破碎設(shè)在礦山，配置一臺(tái)單段錘式破碎機(jī)，當(dāng)進(jìn)料塊度≤1000mm、出料粒度≤75mm時(shí)，生產(chǎn)能力為800t/h。破碎后的碎石由皮帶機(jī)直接輸送至根據(jù)廠址場地條件，廠區(qū)設(shè)置一個(gè)軌徑90m圓形石灰石預(yù)均化堆場，總儲(chǔ)存量37500t，堆料機(jī)的最大能力為1000t/h，取料機(jī)的最大能力為500t/h。經(jīng)取料機(jī)取出的石灰石由皮帶機(jī)輸送至原料配料站。汽車運(yùn)輸進(jìn)廠的砂巖或頁巖堆棚內(nèi)儲(chǔ)存,也可直接卸至頁巖和砂巖的卸礦口，頁巖和砂巖共用一臺(tái)還擊錘式破碎機(jī)，能力200t/h。鋼渣或鐵礦石尾礦進(jìn)廠粒度≤40mm，無需破碎。破碎后的頁巖和砂巖由膠帶輸送機(jī)送至輔助原料長型預(yù)均化堆場，側(cè)式懸臂堆料機(jī)的堆料能力400t/h〔與原煤共用一臺(tái)堆料機(jī)〕,側(cè)式刮板取料機(jī)的能力110t/h。進(jìn)廠鋼渣或鐵礦石尾礦堆于堆棚內(nèi)儲(chǔ)存，鏟車取料后由皮帶機(jī)直接送至原料配料站。原料配料站設(shè)石灰石、頁巖、砂巖及鐵礦石尾礦或鋼渣四個(gè)倉?！?〕原煤卸車輸送與儲(chǔ)存進(jìn)廠原煤堆于原煤堆棚內(nèi)儲(chǔ)存，鏟車取料送入原煤預(yù)均化堆場的進(jìn)料皮帶機(jī)。原煤和輔助原料共用一臺(tái)堆料機(jī)。堆料能力400t/h，原煤取料機(jī)采用一臺(tái)橋式刮板取料機(jī)，取料能力110t/h。〔3〕原料粉磨目前輥式磨作為較理想的原料粉磨設(shè)備已在國內(nèi)外得到共識(shí)。這種集研磨、烘干、選粉于一體的設(shè)備，具有土建費(fèi)用省、占地面積小、粉磨效率高、運(yùn)行噪音低、系統(tǒng)操作簡便、節(jié)能低消耗等多種優(yōu)點(diǎn)，尤其適宜于磨蝕性小、易磨性好、綜合水分高的脆性原料。目前，進(jìn)口輥式立磨及減速機(jī)仍然是配套5000t/d熟料生產(chǎn)線最可靠的選擇，但進(jìn)口立磨和主減速機(jī)的交貨周期長，不能滿足本工程建設(shè)進(jìn)度要求，另外與國產(chǎn)的立磨和主減速機(jī)相比設(shè)備一次性投資仍要多出近3000萬元人民幣。國內(nèi)北方重工沈陽重型機(jī)器廠、中信重機(jī)以及局部兄弟院均有同規(guī)格的輥式立磨投入運(yùn)行，沈重已有多臺(tái)兩年的使用業(yè)績。其它立磨使用業(yè)績已近一年。從各自運(yùn)行的情況看，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量均能到達(dá)設(shè)計(jì)要求，選擇國產(chǎn)立磨和國產(chǎn)主減速機(jī)是國內(nèi)水泥行業(yè)的一個(gè)主方向。原料磨采用一臺(tái)輥式立磨，烘干熱源來自經(jīng)高溫風(fēng)機(jī)引入的窯尾預(yù)熱器廢氣，設(shè)計(jì)輥式立磨的粉磨能力為430t/h〔磨損后〕，出磨水分≤0.5%。原料粉磨與廢氣處理考慮三風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)采用窯尾袋式收塵器，其粉塵排放濃度≤30mg/Nm3，并配置在開窯停磨運(yùn)行狀態(tài)下，預(yù)熱器廢氣經(jīng)增濕塔噴水降溫、以滿足入窯尾袋式收塵器要求。窯尾高溫風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速，袋收塵器排風(fēng)機(jī)、原料磨風(fēng)機(jī)不必調(diào)速,閥門調(diào)節(jié)即可。〔4〕生料均化及生料入窯從原料成分波動(dòng)程度和均化鏈中每個(gè)工序所能到達(dá)的均化效果，本工程已考慮設(shè)置了石灰石預(yù)均化堆場。雖說目前對(duì)原料預(yù)均化的技術(shù)水平開展與提高較快，而且某些工程還附設(shè)多元素射線分析測定儀來實(shí)現(xiàn)石灰石與硅質(zhì)原料成分的連續(xù)在線監(jiān)測、進(jìn)而進(jìn)一步改善提高原料預(yù)均化的效果，但總還是存在一定的限度，尤其是對(duì)本工程的原料條件，僅僅依靠原料預(yù)均化尚難于到達(dá)入窯生料質(zhì)量指標(biāo)，所以作為均化鏈中的重要一環(huán)即生料均化還是必不可少的。根據(jù)我公司了解掌握的資料和國內(nèi)外一些水泥工廠的實(shí)際使用效果，經(jīng)綜合平衡擬選用低壓連續(xù)式均化庫作為本工程的生料均化手段，其中充氣控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件與閥門等擬定直接進(jìn)口。依據(jù)對(duì)原料預(yù)均化儲(chǔ)存和生料質(zhì)量控制的綜合分析，本工程考慮設(shè)置一個(gè)直徑為Φ22.5m、有效儲(chǔ)量約20000t的生料均化庫較為適宜，正常生產(chǎn)時(shí)均化后的出庫生料CaO的標(biāo)準(zhǔn)偏差不超過0.20。生料入窯計(jì)量系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備就是荷重傳感器、流量控制閥、固體流量計(jì)，在以往眾多工程中采用成套引進(jìn)設(shè)備較多，這主要出于當(dāng)時(shí)國產(chǎn)計(jì)量設(shè)備的技術(shù)限制和業(yè)主更多地對(duì)生產(chǎn)可靠性的考慮。隨著國內(nèi)目前引進(jìn)技術(shù)設(shè)備的日益成熟完善和實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，證實(shí)目前再完整系統(tǒng)地引進(jìn)這套生料入窯計(jì)量設(shè)備的必要性不大。所以本工程暫且考慮只直接進(jìn)口流量控制閥，入窯生料的正常計(jì)量范圍為260~360t/h、最大可達(dá)450t/h，動(dòng)態(tài)計(jì)量精度≤1.0%?！?〕熟料煅燒與冷卻系統(tǒng)我公司已具有預(yù)熱預(yù)分解窯系統(tǒng)、多通道噴煤管和熟料冷卻機(jī)等在開發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)調(diào)試等方面的成功經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)本工程的具體情況，本熟料煅燒與冷卻系統(tǒng)具有以下工藝技術(shù)特點(diǎn)：①KP型預(yù)熱器a.采用特殊撒料箱加強(qiáng)粉料的分散，提高氣固之間的相對(duì)速度，造成氣流脈沖，從而到達(dá)強(qiáng)化分散的作用。b.提高氣固相對(duì)速度，增大氣固換熱系數(shù)，延長物料換熱時(shí)間，強(qiáng)化物料的換熱。c.利用大蝸殼、適宜的內(nèi)筒插入深度等措施，強(qiáng)化氣固的別離作用。d.本工程的預(yù)熱器規(guī)格如下：旋風(fēng)筒級(jí)數(shù)C1C2C3C4C5旋風(fēng)筒規(guī)格mm4-48002-68002-68002-70002-7000②分解爐a.采用噴旋結(jié)合型式，使得物料濃度分布和氣體溫度分布更合理，分解爐到達(dá)了“三高”，即高的燃料燃燼率、高的生料分解率、高的容積利用率。b.c.在分解爐下部增設(shè)“脫氮區(qū)”，不僅有效降低了排放廢氣中的氮氧化物、減少了環(huán)境污染，還有效控制了分解爐下部氣體溫度、提高物料停留時(shí)間、減少分解爐下部結(jié)皮現(xiàn)象。d.采用在線布置型式，克服了離線分解爐塌料的問題。e.由于增設(shè)了下部噴煤管，在窯尾高溫氣體的作用下，燃料的燃燒速度顯著加快，因而為分解爐使用劣質(zhì)燃料提供了可靠的保證。f.分解爐出口采用長形彎管與C5旋風(fēng)筒相接，既擴(kuò)大了分解爐的有效容積，又使分解爐布置更緊湊，節(jié)省了投資。g.本工程分解爐的規(guī)格為Φ7.7×44m，入窯物料的預(yù)分解率＞92%③回轉(zhuǎn)窯目前水泥技術(shù)開展對(duì)生料預(yù)熱與預(yù)分解煅燒技術(shù)的認(rèn)識(shí)有了更進(jìn)一步提高，與較早的預(yù)分解窯相比，當(dāng)今的窯尾系統(tǒng)普遍提高了分解爐的碳酸鈣的分解能力，生料入窯分解率超過90%，分解爐喂煤比例超過60%，有的甚至到達(dá)70%，因此相應(yīng)地減輕了回轉(zhuǎn)窯燒成帶的熱負(fù)荷，為燒成系統(tǒng)的提產(chǎn)創(chuàng)造了條件，因而對(duì)回轉(zhuǎn)窯上述指標(biāo)的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)取值均偏向于中上限，通過對(duì)同規(guī)模生產(chǎn)線實(shí)際生產(chǎn)情況分析，依據(jù)上述預(yù)熱器與分解爐的設(shè)計(jì)考慮，本工程回轉(zhuǎn)窯的規(guī)格確定為Φ4.8×72m，其中窯的設(shè)計(jì)截面熱負(fù)荷為4.52×106kcal/m2.h，窯的設(shè)計(jì)容積產(chǎn)量為209.34kg/m3.h，窯的斜度為④冷卻機(jī)a.根據(jù)冷卻機(jī)篦床上物料溫度、冷卻特性和熱回收要求，將冷卻機(jī)分成“高溫?zé)峄厥誋TR區(qū)”、“高溫后續(xù)熱回收HTRC區(qū)”、“中溫冷卻MTC區(qū)”和“低溫冷卻MTC區(qū)”四個(gè)功能區(qū)，每個(gè)功能區(qū)分別采用不同的冷卻技術(shù)。b.我公司與兄弟單位合作開發(fā)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)具有可靠性高、系統(tǒng)阻力損失小、運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn)。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的控制軟件可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速并對(duì)篦床速度進(jìn)行跟蹤，具有中控計(jì)算機(jī)操作和機(jī)旁控制兩種操作方式，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的變量泵、比例閥及密封元器件采用進(jìn)口件，具有平安可靠、壽命長的優(yōu)點(diǎn)。c.對(duì)于活動(dòng)式充氣風(fēng)管，我們采用外滑塊式結(jié)構(gòu)將固定的進(jìn)風(fēng)管與活動(dòng)梁風(fēng)管相連，安裝、調(diào)整方便、運(yùn)行阻力小、無活動(dòng)連接風(fēng)管疲勞損壞之患。⑥窯用煤粉燃燒器窯用煤粉燃燒器是附屬于熟料煅燒系統(tǒng)的重要輔助設(shè)備之一，與預(yù)熱器回轉(zhuǎn)窯的型式、窯徑、煤質(zhì)、生料品質(zhì)與煅燒要求等都有很大關(guān)系。根據(jù)本工程生料品質(zhì)與燃料特性等條件，我公司已有最適合于本工程的窯用煤粉燃燒器，根本結(jié)構(gòu)形式為四通道，故本工程按我公司煤粉燃燒器配套設(shè)計(jì)。冷卻機(jī)的廢氣處理設(shè)計(jì)采用靜電收塵器，其粉塵排放濃度≤50mg/Nm3。〔6〕熟料輸送儲(chǔ)存與散裝出窯高溫熟料經(jīng)高效篦式冷卻機(jī)冷卻破碎后，由盤式輸送機(jī)送入一個(gè)直徑為Φ45m、有效儲(chǔ)量為50000t的熟料庫；經(jīng)庫底扇形閥卸出的熟料由皮帶機(jī)輸送至熟料火車散裝；庫側(cè)設(shè)2個(gè)熟料汽車散裝頭。對(duì)于45米大直徑熟料庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，行業(yè)內(nèi)以往根本上都是采用有內(nèi)筒支撐的結(jié)構(gòu)方案，但近年來發(fā)現(xiàn)很多熟料庫內(nèi)筒混凝土筒壁被沖刷磨損、磨穿，鋼筋外露或掉落的情況，出現(xiàn)這種情況，主要跟以下因素有關(guān)：a、熟料本身的磨蝕性較大。b、下料管在安裝和使用過程中都有可能發(fā)生歪斜，導(dǎo)致下落的熟料直接對(duì)準(zhǔn)某處筒壁沖刷。c、筒壁混凝土施工質(zhì)量缺陷，強(qiáng)度不夠。d、由于施工難度、費(fèi)用等原因，設(shè)計(jì)中要求的內(nèi)筒壁內(nèi)、外外表的耐磨層沒有施工，或因施工質(zhì)量不好，導(dǎo)致耐磨層脫落。e、由于各種原因，入庫熟料的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超標(biāo)，內(nèi)筒壁長期處于高溫環(huán)境中，導(dǎo)致混凝土碳化、疏松，耐磨性能變差。對(duì)于上述因素，一旦內(nèi)筒磨損嚴(yán)重，會(huì)影響平安,必須停產(chǎn)清庫進(jìn)行維修加固。針對(duì)這種情況，我公司建議取消內(nèi)筒，改為大直徑鋼結(jié)構(gòu)庫頂，這樣，可以防止內(nèi)筒磨損的問題，利于今后生產(chǎn)管理，目前行業(yè)內(nèi)已普遍采用這種改良方案?！?〕煤粉制備國內(nèi)目前較為常用的煤粉制備方式是采用傳統(tǒng)的風(fēng)掃式鋼球磨煤機(jī)和輥式磨煤機(jī)兩種方案。風(fēng)掃式鋼球磨煤機(jī)具有耐用、可靠、對(duì)煤質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)、操作維護(hù)簡便、投資費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，但其主要缺點(diǎn)是電耗高，單位產(chǎn)品的煤磨裝機(jī)總?cè)萘考s為40~45kWh/t。輥式磨工藝流程簡單，對(duì)原煤水分的適應(yīng)性強(qiáng)于風(fēng)掃式球磨，且布置空間小，廠房的土建費(fèi)用低，裝機(jī)容量小，節(jié)電低消耗。近幾年國內(nèi)廠商通過引進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)讓與消化制造了國產(chǎn)化的輥式磨煤機(jī)，在電力行業(yè)得到了大力推廣應(yīng)用，實(shí)際使用效果理想，近年來許多水泥企業(yè)在技術(shù)改造中，從技術(shù)進(jìn)步和節(jié)電降耗經(jīng)濟(jì)性比擬的多方面考慮，也較多項(xiàng)選擇用輥式磨系統(tǒng)。所以本工程基于技術(shù)先進(jìn)實(shí)用、生產(chǎn)可靠簡便、節(jié)能降耗的原那么，推薦輥式磨煤機(jī)+氣箱脈沖袋式收塵器的方案。兩方案的比照分析見下表：序號(hào)比擬工程單位方案一方案二1粉磨型式輥式磨煤機(jī)風(fēng)掃式球磨2磨機(jī)規(guī)格mZGM113G(暫定)3系統(tǒng)生產(chǎn)能力t/h45454kW5預(yù)計(jì)系統(tǒng)單位產(chǎn)品電耗kWh/t~28~426占地面積m22703507系統(tǒng)中工藝設(shè)備總重量t410—其中磨機(jī)1978二個(gè)方案的投資差額%100~859二個(gè)方案運(yùn)行費(fèi)用差額%100~134由于窯及分解爐的用煤必須滿足喂煤均勻、隨需及時(shí)、調(diào)節(jié)準(zhǔn)確的要求，才能確保熟料煅燒系統(tǒng)的熱工制度穩(wěn)定，有效地控制熟料燒成熱耗，因而本工程的煤粉計(jì)量秤考慮直接進(jìn)口?！?〕生產(chǎn)線的控制與檢測生產(chǎn)線的各工藝環(huán)節(jié)，設(shè)置了必要的料位、流量、溫度、壓力等參數(shù)的檢測儀表，并保證對(duì)生產(chǎn)過程實(shí)施有效的監(jiān)測、控制及操作。采用先進(jìn)實(shí)用的DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)石灰石取料機(jī)、原料配料站、原料粉磨、廢氣處理、生料均化及計(jì)量入窯、熟料燒成與冷卻系統(tǒng)、原煤取料機(jī)、煤粉制備與計(jì)量輸送等范圍內(nèi)的主要生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行分布控制，并在中央控制室內(nèi)進(jìn)行集中操作和監(jiān)控。(9)擬定引進(jìn)設(shè)備內(nèi)容經(jīng)慎重比擬分析，本工程考慮引進(jìn)設(shè)備與部件內(nèi)容如下：①γ在線分析儀②生料庫底卸料流量閥〔七套〕、③電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)〔28臺(tái)〕④生料入預(yù)熱器斜槽式分料閥〔一套〕、喂料鎖風(fēng)裝置〔二套〕⑤窯用煤粉計(jì)量秤〔一套〕、分解爐用煤粉計(jì)量秤〔一套〕⑥X熒光分析儀〔一套〕⑦入窯斗式提升機(jī)根據(jù)上述擬定的引進(jìn)設(shè)備與部件內(nèi)容，按照以往眾多工程的采購情況和目前市場行情，預(yù)計(jì)按現(xiàn)行匯率計(jì)算的本工程引進(jìn)費(fèi)用可控制在195萬美元以內(nèi)。序號(hào)名稱數(shù)量總額〔萬美元〕1γ在線分析儀1602卸料閥系統(tǒng)1234.53煤粉計(jì)量秤2354電動(dòng)執(zhí)行器28155X熒光分析儀1206入窯膠帶斗式提升機(jī)130合計(jì)45194.53工藝生產(chǎn)流程簡述〔1〕本工程工藝生產(chǎn)主要流程方框圖如下：石灰石頁巖砂巖原煤破碎堆棚破碎破碎卸車堆場皮帶輸送原料磨煤磨煙囪生料庫原煤倉生料計(jì)量煤磨窯尾煙囪煤粉倉增濕塔窯尾鍋爐預(yù)熱器分解爐煤粉計(jì)量回轉(zhuǎn)窯冷卻機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)窯頭煙囪熟料庫熟料汽車散裝熟料火車散裝2)工藝生產(chǎn)流程石灰石破碎采用一臺(tái)國產(chǎn)單段錘式破碎機(jī)，大塊石灰石由汽車運(yùn)輸進(jìn)廠，直接倒入石灰石破碎車間的受料斗內(nèi)，由板式喂料機(jī)送入破碎機(jī)破碎，破碎后的碎石由長膠帶輸送機(jī)送至石灰石預(yù)均化堆場。石灰石經(jīng)堆料機(jī)堆料、刮板取料機(jī)取料，然后由膠帶輸送機(jī)輸送至原料配料站碎石庫。汽車運(yùn)輸進(jìn)廠的砂巖或頁巖堆棚內(nèi)儲(chǔ)存,也可直接卸至頁巖和砂巖的卸礦口，頁巖和砂巖共用一臺(tái)還擊錘式破碎機(jī)，破碎后的頁巖和砂巖由膠帶輸送機(jī)送至輔助原料長型預(yù)均化堆場，側(cè)式懸臂堆料機(jī)的堆料,側(cè)式刮板取料機(jī)端面取料送至原料配料站。進(jìn)廠鋼渣或鐵礦石尾礦堆于堆棚內(nèi)儲(chǔ)存，鏟車取料后由皮帶機(jī)直接送至原料配料站。原料配料站設(shè)石灰石、頁巖、砂巖及鐵礦石尾礦或鋼渣四個(gè)倉。倉底設(shè)定量給料機(jī)按設(shè)定比例配料，混合料用膠帶輸送機(jī)送入原料磨，該進(jìn)料皮帶機(jī)上設(shè)γ在線分析儀，在線控制配合料的化學(xué)成份。原料粉磨采用國產(chǎn)的輥式磨，烘干熱源來自于窯尾預(yù)熱器的高溫廢氣。出磨廢氣中的粉料經(jīng)窯尾袋收塵器收下后與管道增濕回灰經(jīng)空氣輸送斜槽﹑斗式提升機(jī)、庫頂生料分配器分別送入一座Φ22.5m生料均化庫。出磨廢氣由原料磨風(fēng)機(jī)送入一臺(tái)窯尾大布袋收塵器凈化后，由廢氣風(fēng)機(jī)經(jīng)煙囪排入大氣，原料磨風(fēng)機(jī)排出的廢氣中的一局部作為循環(huán)風(fēng)回磨。當(dāng)原料磨停運(yùn)時(shí)，預(yù)熱器廢氣引入管道增濕降溫后