10000t/d水泥熟料生產(chǎn)線主機(jī)配置初步方案

1　設(shè)計(jì)原則

　　10000t/d熟料生產(chǎn)線是目前世界上最大規(guī)模級(jí)的生產(chǎn)線，韓國(guó)、泰國(guó)等國(guó)家已有若干條同等級(jí)規(guī)模的生產(chǎn)線投入生產(chǎn)，技術(shù)上是可靠的。但是，國(guó)內(nèi)目前尚未有如此規(guī)模的生產(chǎn)線，因此，在設(shè)計(jì)、建設(shè)、生產(chǎn)操作等各方面均缺少直接的經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)備制造加工技術(shù)上也會(huì)有一定的難度，我們首次進(jìn)行如此大規(guī)模生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)，所以必須以我們已有的大型水泥廠設(shè)計(jì)、生產(chǎn)操作、設(shè)備配套經(jīng)驗(yàn)及開(kāi)發(fā)核心技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合該公司的原燃材料及建廠條件，以技術(shù)先進(jìn)可靠、降低建設(shè)投資為原則，進(jìn)行周密的技術(shù)開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)。為此確定主要設(shè)計(jì)原則為:
　　

1)工藝設(shè)計(jì)注重整體布局合理，總圖布置上既要結(jié)合已有生產(chǎn)線的現(xiàn)有條件，又要考慮到公司下一步繼續(xù)擴(kuò)建的發(fā)展規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)、原燃料進(jìn)廠和成品出廠等諸多因素。要求生產(chǎn)車間總平面布置緊湊、工藝流程順暢，并盡量減少不必要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
　　

2)設(shè)備選型立足國(guó)內(nèi)先進(jìn)成熟的技術(shù)，但又必須十分重視與國(guó)際目前的水泥技術(shù)與設(shè)備發(fā)展水平相適應(yīng)，并更著重于設(shè)備運(yùn)行的可靠性，要綜合考慮先進(jìn)、可靠、節(jié)能、環(huán)保、投資以及便于大件運(yùn)輸?shù)戎T多因素；同時(shí)適當(dāng)引進(jìn)目前國(guó)內(nèi)技術(shù)與制造加工水平尚不能滿足或確保可靠質(zhì)量要求的設(shè)備中重要部件。

2　主要工藝設(shè)備配置方案

　　
2.1　石灰石破碎及輸送
　　

根據(jù)銅陵公司原有礦山及生產(chǎn)線情況，本工序工藝方案確定為:將石灰石破碎機(jī)設(shè)在礦山上，用大型自卸汽車將礦石運(yùn)至破碎站，破碎后的石灰石(粒度<80mm)通過(guò)長(zhǎng)膠帶輸送機(jī)送至廠區(qū)預(yù)均化堆場(chǎng)。
　　

根據(jù)物料平衡計(jì)算，生產(chǎn)用石灰石耗量約為500～600t/h，再考慮石灰石破碎機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率和窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率分別為30%～40%和85%，則選型時(shí)考慮石灰石破碎機(jī)的能力應(yīng)在1200t/h左右。目前國(guó)產(chǎn)大型破碎機(jī)(如PCD、TKPC等石灰石破碎機(jī))，當(dāng)控制出料粒度<25mm占90%時(shí)，生產(chǎn)能力可達(dá)1000t/h；若將出料粒度控制為<80mm，其生產(chǎn)能力可隨之增大。因此，我們擬在礦山配置1臺(tái)生產(chǎn)能力為1200t/h(最大能力1400t/h)的單段錘式破碎機(jī)，破碎后的碎石采用B1400長(zhǎng)膠帶輸送機(jī)(設(shè)計(jì)帶速2.0m/s，正常輸送能力1400t/h，最大為1800t/h)進(jìn)行輸送。

2.2　原燃料預(yù)均化
　　

該生產(chǎn)線原燃材料耗量大，相應(yīng)原燃料開(kāi)采、外購(gòu)范圍也必定較大。為充分利用資源，減少礦山的剝離量并提高外購(gòu)材料的便利性，在設(shè)計(jì)中，我們考慮應(yīng)對(duì)各種主要生產(chǎn)原燃料進(jìn)行預(yù)均化處理。
　　

目前大型水泥廠的原燃料預(yù)均化可采用長(zhǎng)形或圓形2種形式的堆場(chǎng)，其主要特點(diǎn)粗略比較見(jiàn)表1。

　　圓形堆場(chǎng)占地少，其料堆呈圓環(huán)形，內(nèi)外圈物料分布的對(duì)稱均勻性略差，對(duì)物料長(zhǎng)周期波動(dòng)及對(duì)粘濕物料的適應(yīng)能力都較弱；長(zhǎng)形堆場(chǎng)占地面積較大，且建設(shè)投資要高一些，但其均化效果較好，擴(kuò)建方便。
　　

根據(jù)本工程的具體情況，首先從原燃料進(jìn)出及工廠總體布置上分析，采用長(zhǎng)形堆場(chǎng)更易布置，物流更順。其次從建設(shè)難度考慮，因本工程規(guī)模大，若用圓形石灰石堆場(chǎng)，其軌道直徑要>100m(頂架結(jié)構(gòu)直徑要>130m)才能滿足儲(chǔ)量要求。這樣大直徑建筑物的頂架建設(shè)，難度既大且投資又高。再?gòu)钠髽I(yè)發(fā)展要求看，長(zhǎng)形堆場(chǎng)可通過(guò)增加長(zhǎng)度進(jìn)行擴(kuò)建，利于企業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，而圓形堆場(chǎng)則必須另建堆場(chǎng)方能達(dá)到擴(kuò)建目的，擴(kuò)建投資增大，且會(huì)給目前的建設(shè)總體布置帶來(lái)較多不確定因素。綜合上述這些原因，確定采用長(zhǎng)形原燃料預(yù)均化堆場(chǎng)。
　　

考慮各種原燃料的合理儲(chǔ)存期及建設(shè)投資、總體布局等因素，我們確定各原料預(yù)均化堆場(chǎng)的參數(shù)見(jiàn)表2。

　　另外，建1座原煤露天堆場(chǎng)，用以儲(chǔ)煤。在總圖布置上考慮將原煤預(yù)均化堆場(chǎng)與粉砂巖預(yù)均化堆場(chǎng)一字型相連，一起建設(shè)。
2.3　原料粉磨系統(tǒng)
　　

該生產(chǎn)線的生料耗量約為650t/h左右，考慮到各主機(jī)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率，生料制備系統(tǒng)的生產(chǎn)能力應(yīng)在750t/h左右。目前，大型管磨機(jī)的生產(chǎn)能力一般<200t/h，且運(yùn)行電耗較高。而從大型立磨看，丹麥?zhǔn)访芩构镜腁TOX60型，產(chǎn)量為700t/h；德國(guó)伯力鳩斯公司的RM60/29型，產(chǎn)量為600t/h；德國(guó)萊歇公司的LM63.4型，產(chǎn)量為600t/h；前美國(guó)福樂(lè)公司(現(xiàn)被史密斯公司兼并)的FRM606型，產(chǎn)量為700t/h，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于管磨，但也難以滿足本生產(chǎn)線“一窯一磨”的配置，若配置2臺(tái)立磨則可輕松滿足能力要求。盡管引進(jìn)國(guó)外立磨，設(shè)備投資較大，但總體流程簡(jiǎn)單，又可露天布置使土建投資降低很多，且每噸生料的運(yùn)行電耗可降低約10kWh。結(jié)合國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)及我們自身的體會(huì)，從運(yùn)行可靠、流程簡(jiǎn)單、節(jié)約投資、降低運(yùn)行費(fèi)用等綜合考慮，擬選用“兩磨配一窯”的方案。即配置2臺(tái)立磨，單臺(tái)生產(chǎn)能力約為400t/h；工藝流程上可采用單風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)主機(jī)裝機(jī)功率約2×7000kW，單位電耗約14kWh/t。

2.4　煤粉制備
　　

目前水泥行業(yè)較常采用的煤粉制備方式有風(fēng)掃式鋼球磨和立式磨2種。其中2000t/d以下規(guī)模的生產(chǎn)線，現(xiàn)在較多地用風(fēng)掃磨制備煤粉，而近期建設(shè)的2000t/d以上規(guī)模大型生產(chǎn)線(特別是國(guó)外的一些大型生產(chǎn)線)，則較多采用立式磨磨制煤粉。風(fēng)掃式煤磨對(duì)煤質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，操作維護(hù)簡(jiǎn)單，但粉磨效率低、能耗高、廠房大、土建投資大；而用立式磨磨制煤粉，雖然其設(shè)備投資較高，操作維護(hù)技術(shù)要求較高，但其運(yùn)行電耗較風(fēng)掃式煤磨低10kWh/t以上，且其體積較小，所需布置空間小，故可降低土建費(fèi)用。此外，立式磨還具有工藝流程簡(jiǎn)單、對(duì)原煤烘干的適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
　　

該生產(chǎn)線的煤粉需要量大，采用立磨則優(yōu)越性會(huì)更明顯，特別是目前國(guó)內(nèi)已能制造100t/h能力的立式煤磨。因此，我們考慮擬用立式磨磨制煤粉這一方案。具體到立式磨的選型，可選1臺(tái)生產(chǎn)能力為75～80t/h的，也可選2臺(tái)生產(chǎn)能力為37.5～40t/h的。用1臺(tái)立磨工藝流程簡(jiǎn)單，占地面小，布置簡(jiǎn)單；2臺(tái)立磨工藝流程稍復(fù)雜，占地面較大，但生產(chǎn)較為靈活。這2種方案在技術(shù)或經(jīng)濟(jì)上都是可行的，具體將在施工圖設(shè)計(jì)時(shí)再作最后決定。

2.5　預(yù)分解系統(tǒng)
　　

預(yù)分解系統(tǒng)是新型干法生產(chǎn)的重要組成部分，應(yīng)具有阻力低、熱效率高、對(duì)燃料適應(yīng)性廣、系統(tǒng)內(nèi)物料分布合理、內(nèi)外循環(huán)小和防堵塞等優(yōu)良特性；同時(shí)系統(tǒng)還要布置合理、排布順暢、便利生產(chǎn)操作，并使預(yù)熱器框架盡可能小、用鋼量盡可能少、以降低建設(shè)投資和安裝難度；此外還要有利于降低窯尾NO_x濃度。
　　

本項(xiàng)目預(yù)分解系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，我們考慮了引進(jìn)國(guó)外關(guān)鍵件和全國(guó)產(chǎn)設(shè)備2種方案。國(guó)外2家水泥公司和我院自行開(kāi)發(fā)的預(yù)分解系統(tǒng)的配置情況見(jiàn)表3。其中，我院自行開(kāi)發(fā)預(yù)分解系統(tǒng)的窯尾框架尺寸為32m×21m×119.5m。

2.6　回轉(zhuǎn)窯
　　

10000t/d回轉(zhuǎn)窯的直徑在6m左右，國(guó)內(nèi)現(xiàn)已具備了機(jī)械加工的能力。在目前的方案設(shè)計(jì)中，我們暫按用國(guó)產(chǎn)回轉(zhuǎn)窯考慮。國(guó)外部分9000～10000t/d級(jí)回轉(zhuǎn)窯的技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表4，我們?yōu)楸卷?xiàng)目設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)窯技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表5。

注：回轉(zhuǎn)窯燒成帶計(jì)算截面熱負(fù)荷為2.13×10⁷kJ/(m²·h)。

2.7　其它設(shè)備
　　

在方案設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)其它主要設(shè)備的設(shè)計(jì)方案考慮見(jiàn)表6。

3　結(jié)語(yǔ)

　　10000t/d熟料生產(chǎn)線是目前世界上最大規(guī)模級(jí)的水泥生產(chǎn)線，這種大規(guī)模生產(chǎn)線的成功運(yùn)行，除了工藝技術(shù)水平外，設(shè)備制造技術(shù)是一個(gè)很關(guān)鍵的因素。目前國(guó)內(nèi)這種大型設(shè)備的制造和材質(zhì)處理技術(shù)與國(guó)外相比還存在一定的差距。我們?cè)诒卷?xiàng)目的方案設(shè)計(jì)中充分考慮了這種因素，確保在運(yùn)行可靠的基礎(chǔ)上力求國(guó)產(chǎn)化和低投資，但絕不一味地追求單純的“國(guó)產(chǎn)化”，這是我們?cè)诒卷?xiàng)目方案設(shè)計(jì)中遵循的一條重要原則。本文介紹的僅是初步技術(shù)方案配置，在下一步的具體設(shè)計(jì)中，我們還將深入進(jìn)行方案比較和優(yōu)化，力爭(zhēng)使本工程的設(shè)備配置盡可能做到最合理。我們也希望國(guó)內(nèi)同行或設(shè)備廠商在設(shè)備配置上提出更好的建議或意見(jiàn)，以使我國(guó)最大的水泥熟料生產(chǎn)線的配置更加優(yōu)化。