高效益、低投資的2500t/d生產(chǎn)線1

葛州壩股份有限公司水泥廠五號窯（2500t/d）生產(chǎn)線是根據(jù)國家產(chǎn)業(yè)政策，“控制總量，優(yōu)化結(jié)構(gòu)”的要求而建設(shè)的項目。該工程被列入國家“九五”中西部結(jié)構(gòu)調(diào)整的項目，生產(chǎn)線設(shè)計規(guī)模為年產(chǎn)熟料77.5萬t，年產(chǎn)水泥40萬t，商品熟料37.5萬t。這條生產(chǎn)線是天津院開發(fā)設(shè)計的國內(nèi)第一條2500t/d規(guī)模的生產(chǎn)線。設(shè)計中充分吸取國外先進預(yù)分解窯的技術(shù)思路及國內(nèi)已投產(chǎn)的2000t/d項目的設(shè)計和生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，無論是在整體系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)、方案優(yōu)化，還是在投資控制方面都達到了當(dāng)前國內(nèi)外同規(guī)模NSP窯生產(chǎn)線的較高水平。充分體現(xiàn)出運行可靠、技術(shù)先進、節(jié)能降耗和節(jié)省投資的特點。為實現(xiàn)高起點的設(shè)計要求，天津院以創(chuàng)優(yōu)設(shè)計目標(biāo)完成本項工程開發(fā)和設(shè)計工作。這條生產(chǎn)線的開發(fā)與全部施工圖設(shè)計僅用了5個月零10天。為工程建設(shè)壓縮至8個月完成奠定了基礎(chǔ)。廠院雙方就施工圖設(shè)計進度、總圖方案、工藝設(shè)計方案、機電設(shè)備選型等進行了全方位的協(xié)作，實現(xiàn)了預(yù)期的優(yōu)化目標(biāo)。
　　該項目于1999年3月28日破土動工興建，在葛州壩水泥廠的高效組織和管理下，在廠、院、施工單位等幾方共同努力和配合下，生產(chǎn)線于1999年19日一次點火投資成功，12月底即實現(xiàn)72小時達標(biāo)及月達產(chǎn)的設(shè)計考核指標(biāo)；工程的成功投產(chǎn)，為國產(chǎn)化大型水泥生產(chǎn)線的設(shè)計翻開了光輝的一頁。　　在工程建設(shè)過程中，國家建材局、三峽工程開發(fā)總公司及省、市領(lǐng)導(dǎo)多次參觀和視察工廠，對工程的設(shè)計和建設(shè)給予了指導(dǎo)和幫助。

1 2500t/d生產(chǎn)線的由來
　　經(jīng)過十幾年的努力，以2000t/d規(guī)模窯外分解生產(chǎn)線為代表的干法生產(chǎn)工藝技術(shù)在國內(nèi)得到迅速發(fā)展。天津院通過優(yōu)化設(shè)計、實踐、改進、積累、創(chuàng)新的設(shè)計理念，使工程設(shè)計水平不斷的提高，然而，如何在已取得的成果上使生產(chǎn)線設(shè)計的指標(biāo)既先進合理、又經(jīng)濟可靠，天津院投入了大量的人力和物力進行新技術(shù)、新裝備的研究和開發(fā)工作，成熟技術(shù)的應(yīng)用、完善和再提高工作。通過對20多條2000t/d生產(chǎn)線的設(shè)計及生產(chǎn)調(diào)試，從中深刻體會到，通過整體優(yōu)化和創(chuàng)新能使2000t/d級水泥生產(chǎn)線的各項技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)進一步提高。
　　隨著國內(nèi)外預(yù)分解技術(shù)的發(fā)展和進步，燒成系統(tǒng)整體配置主要趨勢是加大窯尾預(yù)分解系統(tǒng)的能力，提高冷卻機的熱效率及可靠性，以最大限度地發(fā)揮回轉(zhuǎn)窯的能力，從而使回轉(zhuǎn)窯的單位容積產(chǎn)量有了很大的提高。目前國際上一般三檔預(yù)分解窯的設(shè)計單位容積產(chǎn)量在3.8～4.6t/m3.d之間，有的高達4.91 t/m3.d。而2000t/d熟料預(yù)分解生產(chǎn)線配套φ4×60m回轉(zhuǎn)窯時，單位容積產(chǎn)量僅為3.28 t/m3.d，燒成帶容積熱力強度5.77×105KJ/ t/m3.h。因此，φ4×60m具有一定的增產(chǎn)潛力。天津院希望通過采用高效低壓損預(yù)分解系統(tǒng)和高效可控氣流篦冷機，適當(dāng)改進φ4×60m的結(jié)構(gòu)，用“兩頭促中間”的技術(shù)思路。把φ4×60m窯的產(chǎn)量由2000t/d的定位產(chǎn)量提高到2500t/d，此時單位容積產(chǎn)量可提高到4.09 t/m3.d，在可靠的前提下以充分挖掘生產(chǎn)潛力。

2 生產(chǎn)線主要工藝配置
葛州壩水泥廠主機裝備配置情況見下表：（略）

　　從上述的主要工藝系統(tǒng)配置可知，該工程基本上是運用了國內(nèi)技術(shù)開發(fā)以及引進技術(shù)的轉(zhuǎn)化制造的裝備（燒成系統(tǒng)、水泥磨、大型破碎機等主要設(shè)備均由天津院設(shè)計），只有少量的關(guān)鍵部件從國外引進。

3 葛州壩水泥廠五號窯設(shè)計的主要特點
3.1 總平面布置的優(yōu)化
　　五號窯的總平面布置充分利用了工廠廠區(qū)可利用的空地，在設(shè)計過程中很好地結(jié)合原有生產(chǎn)線工藝流程，將整個技改工程與原有設(shè)施緊密結(jié)合，提高了場地利用率，使廠區(qū)各功能區(qū)分區(qū)明顯且通暢，工廠的總圖布置緊湊，工藝流程設(shè)計合理，雖然整個技改工程僅占地3.9ha，但由于布置合理，廠區(qū)景觀簡潔、流暢。
　　總體布置簡化了工藝流程，減少了運輸環(huán)節(jié)，方便了生產(chǎn)管理。以盡量少的輸送設(shè)備完成工藝過程的輸送，節(jié)雞了投資。
3.2 先進的工藝技術(shù)與裝備
（1）生產(chǎn)線主要設(shè)計指標(biāo)為：
a、熟料熱耗：3136KJ/kg（750kcal/kg），2500t/d產(chǎn)量時系統(tǒng)阻力4800Pa；標(biāo)定結(jié)果為：3073KJ/kg（735 kcal/kg），系統(tǒng)壓損：2700t/d時，C1出口480Pa ;
b、每噸熟料綜合電耗：58.6kwh/t；標(biāo)定結(jié)果為：58kwh/t；
c、燒成系統(tǒng)主機裝機電耗：18.02kwh/kg.cl，運行電耗17.5kwh/t.cl，運行電耗達國際上大窯的先進水平；
d、擴建工程占地面積：3.9ha。
（2）原料粉磨采用輥式磨系統(tǒng)。粉磨電耗低，為18kwh/t。并具有流程簡單，占地面積小的特點。
（3）燒成系統(tǒng)采用了改進型φ4.0×60m回轉(zhuǎn)窯，窯尾采用帶TDF型分解爐的新型五級高效低壓損型預(yù)熱器，系統(tǒng)阻力為4800Pa。預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)形式是天津院在多年理論與實踐研究的基礎(chǔ)上開發(fā)的三心大蝸殼結(jié)構(gòu)，分解爐為結(jié)構(gòu)優(yōu)化的TDF型分解爐。窯頭采用天津院2500t/d生產(chǎn)線配套開發(fā)的第三代篦式冷卻機，冷卻機冷卻風(fēng)量為2.0Nm3/kg.cl。有效的降低了燒成系統(tǒng)電耗，提高了冷卻機的冷卻能力，出冷卻機熟料溫度更低，熱回收效率得到提高。窯頭采用四風(fēng)道噴煤管，具有火焰調(diào)整靈活的特點。改善了窯內(nèi)燃燒狀況，減少了煤粉化學(xué)不完全燃燒，降低了氮氧化物的排放量。如：產(chǎn)量由2000t/d提高到2500t/d（增產(chǎn)1.25倍），φ4×60m窯的指標(biāo)達到了國際先進水平。目前僅有Polisius公司在印度的一條φ4×60m達2500t/d，KHD公司在馬來西亞的一條窯達2700t/d。
（4）簡化流程不但可以控制投資，還可以極大的減少生產(chǎn)費用，并使總圖布置上更簡便、美觀。葛州壩5號窯的設(shè)計為了簡化工藝流程，取消了原來方案設(shè)計中的原料是間緩沖倉，修改了德國萊歇公司生料磨與廢氣處理布置方案，取消了窯尾回灰小倉，把生料喂料中間倉放在了窯尾塔架內(nèi)，原煤輸送與余熱發(fā)電物料輸送系統(tǒng)使用多層走廊形式，全廠工藝流程和工藝環(huán)節(jié)得到最大限度的簡化，使三條生產(chǎn)線布置在16公頃的廠址內(nèi)，為工程節(jié)省了大量投資，在以后的調(diào)試達產(chǎn)過程中也充分證實了簡化流程設(shè)計的正確性。
（5）封建投資控制：以往的傳統(tǒng)設(shè)計封建工程費用要占工程總投資的40%以上，控制封建投資很大程度上從基礎(chǔ)工作著手，充分利用地基承載力，簡化結(jié)構(gòu)型式。在結(jié)構(gòu)設(shè)計、基礎(chǔ)處理方面進行了精心的方案優(yōu)化，在全廠所有車間推廣露天化設(shè)計，使新老線廠房有機的結(jié)合，既減少了用地，又降低了投資。本工程封建投資占總投資的26%。
（6）充分利用窯尾和窯頭廢氣，作為原料及煤粉的烘干熱源，有效地利用余熱、節(jié)約能源、節(jié)省投資、確保系統(tǒng)安全運行。
3.3 高自動化水平的生產(chǎn)過程控制
　　生產(chǎn)線主要工藝流程（從預(yù)均化堆場到水泥庫頂）采用集散型計算機控制系統(tǒng)進行控制。根據(jù)生產(chǎn)工藝流程及生產(chǎn)特點，中央控制室與3#、4#窯共用，下設(shè)四個現(xiàn)場控制站及兩個遠(yuǎn)程站，通過現(xiàn)場總線構(gòu)成全廠計算機控制網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)對生產(chǎn)線的信號采集、工藝參數(shù)的檢測、監(jiān)視、控制，信息交換、數(shù)據(jù)處理、報表打印等，實現(xiàn)所有電機的邏輯控制以及工藝過程的優(yōu)化控制。
　　生產(chǎn)線上的其他輔助車間（如：石灰石破碎及輸送，水泥散裝）的控制采用原地PLC控制，這樣既提高了生產(chǎn)的可靠型，又節(jié)省了投資。
　　為保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低消耗和優(yōu)化操作，采用了X-Ray分析儀和在線生料質(zhì)量控制計算機組成的生料質(zhì)量控制系統(tǒng)；為監(jiān)視窯內(nèi)煅燒情況、冷卻機工況、物料傳輸設(shè)備的關(guān)鍵位置，安裝了工業(yè)電視系統(tǒng)，使中央控制室了解現(xiàn)場更多的信息，便于集中操作管理；為監(jiān)視窯胴體表面溫度、輪帶與窯胴體間隙、耐火磚和窯皮的情況，安裝了窯胴體掃描裝置，以優(yōu)化窯的操作；為了解窯內(nèi)燒成帶的溫度變化情況，配有比色高溫計；為判斷燃燒情況，設(shè)置了氣體分析儀及其他檢測裝置，從而保證燒成系統(tǒng)和電收塵器的安全運行。