10000t/d水泥熟料生產(chǎn)線主機配置初步方案

1　設計原則

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

1)工藝設計注重整體布局合理，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)擴建的發(fā)展規(guī)劃、環(huán)境保護、原燃料進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)設備選型立足國內(nèi)先進成熟的技術(shù)，但又必須十分重視與國際目前的水泥技術(shù)與設備發(fā)展水平相適應，并更著重于設備運行的可靠性，要綜合考慮先進、可靠、節(jié)能、環(huán)保、投資以及便于大件運輸?shù)戎T多因素；同時適當引進目前國內(nèi)技術(shù)與制造加工水平尚不能滿足或確?？煽抠|(zhì)量要求的設備中重要部件。

2　主要工藝設備配置方案

　　
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:將石灰石破碎機設在礦山上，用大型自卸汽車將礦石運至破碎站，破碎后的石灰石(粒度<80mm)通過長膠帶輸送機送至廠區(qū)預均化堆場。
　　

根據(jù)物料平衡計算，生產(chǎn)用石灰石耗量約為500～600t/h，再考慮石灰石破碎機運轉(zhuǎn)率和窯的運轉(zhuǎn)率分別為30%～40%和85%，則選型時考慮石灰石破碎機的能力應在1200t/h左右。目前國產(chǎn)大型破碎機(如PCD、TKPC等石灰石破碎機)，當控制出料粒度<25mm占90%時，生產(chǎn)能力可達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臺生產(chǎn)能力為1200t/h(最大能力1400t/h)的單段錘式破碎機，破碎后的碎石采用B1400長膠帶輸送機(設計帶速2.0m/s，正常輸送能力1400t/h，最大為1800t/h)進行輸送。

2.2　原燃料預均化
　　

該生產(chǎn)線原燃材料耗量大，相應原燃料開采、外購范圍也必定較大。為充分利用資源，減少礦山的剝離量并提高外購材料的便利性，在設計中，我們考慮應對各種主要生產(chǎn)原燃料進行預均化處理。
　　

目前大型水泥廠的原燃料預均化可采用長形或圓形2種形式的堆場，其主要特點粗略比較見表1。

　　圓形堆場占地少，其料堆呈圓環(huán)形，內(nèi)外圈物料分布的對稱均勻性略差，對物料長周期波動及對粘濕物料的適應能力都較弱；長形堆場占地面積較大，且建設投資要高一些，但其均化效果較好，擴建方便。
　　

根據(jù)本工程的具體情況，首先從原燃料進出及工廠總體布置上分析，采用長形堆場更易布置，物流更順。其次從建設難度考慮，因本工程規(guī)模大，若用圓形石灰石堆場，其軌道直徑要>100m(頂架結(jié)構(gòu)直徑要>130m)才能滿足儲量要求。這樣大直徑建筑物的頂架建設，難度既大且投資又高。再從企業(yè)發(fā)展要求看，長形堆場可通過增加長度進行擴建，利于企業(yè)進一步發(fā)展，而圓形堆場則必須另建堆場方能達到擴建目的，擴建投資增大，且會給目前的建設總體布置帶來較多不確定因素。綜合上述這些原因，確定采用長形原燃料預均化堆場。
　　

考慮各種原燃料的合理儲存期及建設投資、總體布局等因素，我們確定各原料預均化堆場的參數(shù)見表2。

　　另外，建1座原煤露天堆場，用以儲煤。在總圖布置上考慮將原煤預均化堆場與粉砂巖預均化堆場一字型相連，一起建設。
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，考慮到各主機設備的運轉(zhuǎn)率，生料制備系統(tǒng)的生產(chǎn)能力應在750t/h左右。目前，大型管磨機的生產(chǎn)能力一般<200t/h，且運行電耗較高。而從大型立磨看，丹麥史密斯公司的ATOX60型，產(chǎn)量為700t/h；德國伯力鳩斯公司的RM60/29型，產(chǎn)量為600t/h；德國萊歇公司的LM63.4型，產(chǎn)量為600t/h；前美國福樂公司(現(xiàn)被史密斯公司兼并)的FRM606型，產(chǎn)量為700t/h，均遠遠高于管磨，但也難以滿足本生產(chǎn)線“一窯一磨”的配置，若配置2臺立磨則可輕松滿足能力要求。盡管引進國外立磨，設備投資較大，但總體流程簡單，又可露天布置使土建投資降低很多，且每噸生料的運行電耗可降低約10kWh。結(jié)合國內(nèi)外的應用經(jīng)驗及我們自身的體會，從運行可靠、流程簡單、節(jié)約投資、降低運行費用等綜合考慮，擬選用“兩磨配一窯”的方案。即配置2臺立磨，單臺生產(chǎn)能力約為400t/h；工藝流程上可采用單風機系統(tǒng)，系統(tǒng)主機裝機功率約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)在較多地用風掃磨制備煤粉，而近期建設的2000t/d以上規(guī)模大型生產(chǎn)線(特別是國外的一些大型生產(chǎn)線)，則較多采用立式磨磨制煤粉。風掃式煤磨對煤質(zhì)適應性強，操作維護簡單，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，雖然其設備投資較高，操作維護技術(shù)要求較高，但其運行電耗較風掃式煤磨低10kWh/t以上，且其體積較小，所需布置空間小，故可降低土建費用。此外，立式磨還具有工藝流程簡單、對原煤烘干的適應性強等優(yōu)點。
　　

該生產(chǎn)線的煤粉需要量大，采用立磨則優(yōu)越性會更明顯，特別是目前國內(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臺生產(chǎn)能力為75～80t/h的，也可選2臺生產(chǎn)能力為37.5～40t/h的。用1臺立磨工藝流程簡單，占地面小，布置簡單；2臺立磨工藝流程稍復雜，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)濟上都是可行的，具體將在施工圖設計時再作最后決定。

2.5　預分解系統(tǒng)
　　

預分解系統(tǒng)是新型干法生產(chǎn)的重要組成部分，應具有阻力低、熱效率高、對燃料適應性廣、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；同時系統(tǒng)還要布置合理、排布順暢、便利生產(chǎn)操作，并使預熱器框架盡可能小、用鋼量盡可能少、以降低建設投資和安裝難度；此外還要有利于降低窯尾NO_x濃度。
　　

本項目預分解系統(tǒng)的設計方案，我們考慮了引進國外關(guān)鍵件和全國產(chǎn)設備2種方案。國外2家水泥公司和我院自行開發(fā)的預分解系統(tǒng)的配置情況見表3。其中，我院自行開發(fā)預分解系統(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，國內(nèi)現(xiàn)已具備了機械加工的能力。在目前的方案設計中，我們暫按用國產(chǎn)回轉(zhuǎn)窯考慮。國外部分9000～10000t/d級回轉(zhuǎn)窯的技術(shù)參數(shù)見表4，我們?yōu)楸卷椖吭O計的回轉(zhuǎn)窯技術(shù)參數(shù)見表5。

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

2.7　其它設備
　　

在方案設計時，對其它主要設備的設計方案考慮見表6。

3　結(jié)語

　　10000t/d熟料生產(chǎn)線是目前世界上最大規(guī)模級的水泥生產(chǎn)線，這種大規(guī)模生產(chǎn)線的成功運行，除了工藝技術(shù)水平外，設備制造技術(shù)是一個很關(guān)鍵的因素。目前國內(nèi)這種大型設備的制造和材質(zhì)處理技術(shù)與國外相比還存在一定的差距。我們在本項目的方案設計中充分考慮了這種因素，確保在運行可靠的基礎上力求國產(chǎn)化和低投資，但絕不一味地追求單純的“國產(chǎn)化”，這是我們在本項目方案設計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，在下一步的具體設計中，我們還將深入進行方案比較和優(yōu)化，力爭使本工程的設備配置盡可能做到最合理。我們也希望國內(nèi)同行或設備廠商在設備配置上提出更好的建議或意見，以使我國最大的水泥熟料生產(chǎn)線的配置更加優(yōu)化。