2017年水泥企業(yè)技術進步路線圖

  對“現(xiàn)代化預分解窯水泥廠”的優(yōu)化改造，在現(xiàn)有所謂“新型干法”生產線的基礎上，以“全方位均衡穩(wěn)定”為指導思想、以“智能化與節(jié)能降耗”為技術路線，融合近幾年發(fā)展起來的（或嫁接其他行業(yè)已經成熟的）新材料、新工藝、新技術，對現(xiàn)有生產和經營實施全方位的“研發(fā)型或嫁接型改造”。

  集合部分研究單位和水泥企業(yè)近幾年的單項成果，這里構成一個初步的2017年技術進步路線圖，不同企業(yè)可結合自己的實際情況，作為大修頂層設計的選項參考。其具體內容：不僅包括以下24項通用生產技術、3項重大工藝裝備改造技術、3方面管理升級技術。

  （一）24項通用生產技術

  1.1 穩(wěn)定礦山質量的計算機配采、配運技術。該技術主要是緩解石灰石質量在地質分布上的不均衡，為取消石灰石預均化堆場創(chuàng)造條件。如果石灰石礦山的質量比較均衡、如果石灰石預均化堆場的效果還可以、如果入窯生料質量波動不大，改造的必要性就不大了；但對于新建廠，始終是必要的，因為這套技術可以省掉投資很大的石灰石預均化堆場的建設。

  (1)以地勘資料為基礎，根據化學成分的分布情況，在一定范圍內進行可行的多采面均質搭配開采；(2)以爆破穿孔的化學成分為基礎，必要時輔以爆破后取樣檢驗，以化學成分為基礎，對不同的采面進行搭配裝運進廠。

  1.2 穩(wěn)定配料的石灰石高中低品位三分配料技術。該技術主要是為了充分發(fā)揮生料成分在線分析儀的作用，也是為取消石灰石預均化堆場創(chuàng)造條件。

  在進廠石灰石的主輸送皮帶上設置1臺石灰石成分在線分析儀，根據一定時間段的CaCO3含量分為高中低三個品種，分別送入3個石灰石配料庫，以便配料中按比例搭配使用。

  1.3 穩(wěn)定生料質量的成分在線分析儀檢測、配料技術。現(xiàn)有普遍采用的熒光儀成分檢驗配料系統(tǒng)，一是存在人工取樣的代表性問題，二是存在約1個小時的滯后問題，都嚴重影響到系統(tǒng)調節(jié)的準確性。

  （1）在入磨配料皮帶上設置1臺生料成分在線分析儀，檢測配料后的適時化學成分，并根據各組分物料的化學成分適時調整物料配比； (2)保留原有生料粉磨后的熒光儀檢驗，以核準和把控在線分析儀配料系統(tǒng)的效果。

  目前已有多個國外的在線分析儀可供選配，盡管效果不盡相同，但總體上都有可觀的效果；丹東工控作為國內開發(fā)在線分析儀的唯一廠家，近幾年也取得了不錯的業(yè)績，而且逼迫國外設備實施了大幅度降價，這是水泥行業(yè)推廣普及在線分析儀、特別對由于價格問題還在猶豫者是一個利好消息。

  1.4 生料粒度在線分析儀技術。生料磨的主要平衡是質量與電耗的平衡，進一步細化就是細度與臺時的平衡，要想比較精準的把握平衡點，就必須有適時的量化數(shù)據作支撐。

  (1)現(xiàn)有生產系統(tǒng)的臺時產量，已有適時的配料秤給出； (2)生料細度，雖然也有具體的抽檢指標，但不是全檢，存在一個代表性問題；而且不夠適時，一般要滯后1個小時左右；還有一個需要強調的問題，對生料的微粉實施控制。

  1.5 立式生料磨喂料鎖風技術。生料粉磨電耗約占到熟料電耗的1/4以上。好的水泥廠能將噸生料電耗控制到12度左右，而不少較差的廠家則達到18度以上。這雖然與系統(tǒng)工藝和裝備有關，但降耗最容易、效果也最明顯的措施就是密閉堵漏。根據對多條生產線的檢測總結，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)漏風對風機電耗有著重大影響，一般系統(tǒng)漏風10%，將增加風機耗電30%左右。

  目前的現(xiàn)實情況是，對于多數(shù)熟料生產線，漏風問題主要存在于生料粉磨系統(tǒng)，而生料粉磨系統(tǒng)又主要是立磨的喂料鎖風閥。目前，立磨的喂料鎖風閥基本上全部采用分格輪鎖風，而且絕大部分效果不好，為了應對粘濕物料的堵塞，有的廠干脆拆掉不用了。生料立磨的喂料鎖風、特別對于物料粘濕的生產線、特別是北方的冬季，一直是大家頭疼的問題。

  目前，用于立式生料磨喂料鎖風改造的，主要是濰坊幾個廠主推的“全密閉料封”技術。第一代產品有：稱重料封倉＋全密閉喂料皮帶、稱重料封倉＋全密閉板式喂料機，優(yōu)點是鎖風效果良好，缺點是占用空間較大、檢查維護不便、維護費用較高；目前，已有第二代產品在用，料封倉＋轉子喂料機，保留了第一代的優(yōu)點、克服了第一代的缺點。

  1.6 增大下料管沖力降低預熱器出口溫度技術。目前，大部分預熱器出口廢氣帶走的熱量，約占到熟料燒成理論熱耗的17%～22%左右，是燒成熱耗最大的支出部分，降低預熱器出口溫度是降低熟料熱耗的重要途徑之一。旋風預熱器的物料預熱主要在換熱管內進行，如果換熱管內的物料分散不均,甚至出現(xiàn)下沖短路，是導致預熱器熱效率下降的一個普遍問題。

  預熱器撒料裝置的原理依賴于來料的沖力和沖擊角度，上一級下料管的布置制約著來料的沖力和沖擊角度，沖力的大小和沖擊角度影響著撒料裝置的反彈噴射，繼而影響到管內的撒料效果，撒料效果影響著預熱器換熱效率。

  因此，增大來料沖力和優(yōu)化沖擊角度就成了增大分散度、增大換熱效率的關鍵，而改造以增大下料管的角度和高度、提高翻板閥在下料管上的位置，可以有效地提高來料沖力、提高換熱效果、降低預熱器的出口溫度。

  1.7 穩(wěn)定入窯生料的新型轉子秤計量、喂料技術。以穩(wěn)定入窯喂料量為根本，改用更穩(wěn)定的喂料和更精確的計量系統(tǒng)；當給料的穩(wěn)定性與計量的準確性相矛盾時，以穩(wěn)定性為主選擇計量設備。即寧要穩(wěn)定的大誤差、不要波動的高精度。

  給料系統(tǒng)和計量系統(tǒng)是喂料系統(tǒng)不可分割的兩個部分，兩部分的制約和關聯(lián)性很強，這一點在引進的菲斯特煤粉秤上有明確的體現(xiàn)，要求使用他們的秤必須同時使用他們的給料系統(tǒng)。

  其典型的代表是某公司近年開發(fā)的司德伯秤，將給料和計量集合內置到一個設備內完成。取消了喂料調節(jié)閥，不但簡化了系統(tǒng)工藝、方便了現(xiàn)場布置，降低了故障率、節(jié)省了備件費用，而且大幅度提高了對中間倉倉位波動的適應性。

  1.8 均衡穩(wěn)定的煤粉新型轉子秤計量、喂料技術。應該說大家都已經認識到穩(wěn)定煤粉的重要性，近年在煤粉計量秤的選用上普遍選用了較好的設備，但遺憾的是，不少生產線上依然存在著斷煤和跑煤現(xiàn)象。問題主要體現(xiàn)在煤粉倉的棚倉塌料上，其因素主要有煤粉水分、煤粉倉的結構和負壓、煤粉給料和計量的鎖風問題。

  煤粉新型轉子秤計量、喂料技術，將供給料部分視為計量控制系統(tǒng)的一個重要組成，科學合理的設計和選配了供料倉和預給料裝置。在穩(wěn)定給料上下了足功夫，保證了連續(xù)、穩(wěn)定、可控的給料，從而保證了計量設備能夠穩(wěn)定運行、正常運行、準確計量。

  與現(xiàn)有的煤粉喂料秤相比，主要的改進有：①為防止煤粉倉的棚倉斷料和塌料，在煤粉倉內增加了破拱攪拌器；②為減小煤粉倉倉壓對下料量的影響，初期是增加了一個控制下料量的調速分格輪，繼而又設置了一個料位穩(wěn)定倉，并在倉內設置了一個可回轉的刮壁曲桿。

  1.9 穩(wěn)定燒成工況的尾煤、頭煤智能控制技術。以穩(wěn)定分解爐出口溫度和窯頭火點溫度為基準，參照其他與燃燒和溫度有關的工藝參數(shù)，對尾煤和頭煤的給煤量進行智能調控。

  目前，(1)對尾煤的智能控制相對成熟； (2)對頭煤的控制，由于現(xiàn)用的燃燒器還不具備中控室適時調節(jié)的功能，還很不理想。

  1.10 穩(wěn)定燃燒情況的窯頭燃燒器中控室操控技術。燃燒器是操作員手中的槍，對煤粉燃燒和燒成工況有重大影響，不能由操作員適時調節(jié)是很尷尬的事情，就更談不上智能控制了。

   (1)1給燃燒器加裝必要的現(xiàn)場執(zhí)行機構，(2)將量化的調節(jié)幅度傳回中控室。由中控操作員根據窯況的變化、火力的分布、煤粉的燃燒情況，對燃燒器實現(xiàn)中控室適時調節(jié)，也為智能化調節(jié)打下基礎。

  其典型的代表是奧地利Unitherm水泥公司開發(fā)的MAS單風道燃燒器，該燃燒器將內外風合二為一，由多個相同的、均布在一個環(huán)形盤上的小噴嘴噴出，轉動環(huán)形盤可以方便的改變火焰的形狀、角度、長度，從而為燃燒器的智能化調節(jié)奠定了基礎。

  1.11提高燃燒效率以節(jié)煤的一次風加熱技術。對一次風加熱能顯著提高煤粉的燃燒效率，這在上世紀90年代初就引起了水泥工作者的重視，并有多個水泥廠進行過嘗試，其具體方案是將一次風機變成了高溫風機，遺憾的是都以失敗而告終。

  現(xiàn)在的方案不同，一次風機的介質依然是自然的環(huán)境空氣，只是將出一次風機的冷風先通過篦冷機內置的預熱器預熱，然后再進入燃燒器使用，一次風可加熱到200℃以上。由于加熱后標況風量的減小，盡管管路加長較多，但一次風機的電流不但不會增加、反而有所下降。

  1.12合理用風的氣體在線分析儀智能控制技術。在后窯口和分解爐出口設置氣體在線分析儀（不少生產線已有安裝），根據在線檢測的氣體成分（O₂、CO、CO₂）判斷系統(tǒng)的用風是否合理，并結合其他相關工藝參數(shù)智能的調節(jié)用風，避免用風的過?。ú煌耆紵黾用汉牡龋?、或用風過大（增加電耗和煤耗等）。

  1.13根據新的環(huán)保要求，大部分生產線都已安裝了SNCR脫硝系統(tǒng)，但遺憾的是氨水（或尿素）消耗量太大，給水泥企業(yè)的成本控制增加了額外負擔。目前在降氨脫硝方面，已有成熟的分級燃燒技術、改進中的低NOX燃燒器、探索中的水蒸氣協(xié)同脫硝技術，都已取得了可尋的業(yè)績，可供選擇參考。

  1.14耐火材料的配套和新型耐火材料技術。為了滿足大型化的燒成系統(tǒng)和協(xié)同處置廢棄物的需要，國內外的耐火材料專業(yè)公司近幾年都有新的、針對性的磚種出現(xiàn)，為我們重新優(yōu)化配置提供了可能；

  另一方面，以前我們普遍重視的是常溫指標，實際上我們是在高溫下使用，常溫和高溫是有差別的，我們必須重新認識、重新配置。

  1.15氫氧化鋁微珠復合絕熱材料應用技術。利用現(xiàn)有航天設備上的絕熱材料或技術，直接使用或通過降質降價尋求可接受的質價平衡點，將其移植到水泥行業(yè)。該技術雖然還處于開發(fā)初期，但有豐厚的優(yōu)惠條件及良好的發(fā)展前景，感興趣的企業(yè)在不影響生產的情況下不妨一試。

  (1)更換現(xiàn)有復合磚底部的隔熱層、或直接在窯筒體內壁噴涂，可大幅度降低回轉窯筒體的表面溫度，即有利于設備的安全運轉，又可獲得顯著的節(jié)煤效果，甚至改變回轉窯的結構和降低其重量；(2)對預熱器旋風筒、連接管道、三次風管的內壁或外壁進行絕熱噴涂，同樣可獲得顯著的節(jié)煤效果。

  1.16穩(wěn)定篦冷機工況的智能控制技術。其終極目標是，在保證熟料快速冷卻的前提下，用最小的風量實現(xiàn)熟料余熱的最大回收和最佳利用。

  以穩(wěn)定篦冷機高溫段的篦下壓力為基準，以通過調整篦速、穩(wěn)定料層厚度為主要措施，輔之對不同篦區(qū)的篦下風機調節(jié)，實現(xiàn)篦冷機冷卻用風的智能控制，以進一步提高冷卻效果、降低冷卻電耗。

  1.17直接使用或部分借用第四代篦冷機技術。目前，國內外已有多種型號、不同原理的第四代篦冷機投入使用，盡管還存在不同程度的不同問題，但總體上都有自己的優(yōu)勢，可供第三代篦冷機的優(yōu)化參考。

  除了國內外篦冷機最前沿的先進技術以外，近幾年在第三代篦冷機的優(yōu)化改造方面，各水泥廠、特別是幾個專門從事篦冷機改造的團隊，也獲得了不少的成功經驗和使用業(yè)績，而且簡單易行、投資不大，可資利用。

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  1.18篦冷機中段或尾段熟料輥式破碎機技術。篦冷機的熟料輥式破碎機已經相當成熟，不但破碎效果好，而且電耗低、維修量小、運行可靠，是錘式破碎機的換代產品。

  如果能用在中段更好，還能顯著提高對熟料的冷卻效果；退一步講，用在尾端取代現(xiàn)有的錘式破碎機也是非常值得的，而且改造的空間也具備。

  1.19熟料入庫采用皮帶裙板輸送機技術。該技術起源于某公司上世紀90年代初研發(fā)的熟料配料皮帶秤，不但較好的解決了熟料皮帶的抗高溫和抗磨損問題，大幅度減少了熟料輸送機的維護量和維修費用，還有很好的節(jié)電效果。

  缺點是當篦冷機跑紅料時容易燒皮帶，對篦冷機的冷卻效果要求較高。但對于第四代篦冷機、特別是將輥式破碎機設置在中段的篦冷機，一般不會有問題，這在泰安中聯(lián)已有成功驗證。

  1.20穩(wěn)定水泥細度的水泥磨粒度在線分析儀技術。在配料組分有效控制的情況下，水泥細度是操作員把控的主要質量指標，把控細度的主要措施都影響到粉磨系統(tǒng)的產量，產量的高低又影響到電耗。

  適時地對細度調節(jié)能有效發(fā)揮粉磨系統(tǒng)的能力和降低粉磨電耗，適時的調節(jié)需要適時的檢測結果。因此，水泥粒度在線分析儀就成為必要。

  1.21水泥磨節(jié)電的陶瓷研磨體技術。經過近2年的開發(fā)試驗，用于水泥粉磨的陶瓷研磨體已獲得明顯的節(jié)電效益，而且還有很大的優(yōu)化空間，是一項近乎零投資、零風險、高回報的技術，已經在幾家大集團的粉磨系統(tǒng)上取得成功。

  (1)價格貴了一倍，重量輕了一半，磨損率大幅度降低，與現(xiàn)有金屬研磨體相比，占用的資金基本相當；(2)成功了可以獲得豐厚的效益，失敗了最多是重新裝一次球而已，在水泥市場供過于求的今天，風險極小；(3)對不同粉磨系統(tǒng)和不同水泥品種的試用，節(jié)電效果盡然達到了4～7kWh/t水泥的高水平，按電價0.5元/kWh算，對一個200萬噸/年的企業(yè)，每年的受益達400～700萬元。

  1.22輥壓機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)優(yōu)化技術。輥壓機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)已成為國內水泥粉磨的主流工藝，但由于該工藝近年來在國內的不斷完善，特別是其專用喂料設備和分選設備的發(fā)展，以及陶瓷研磨體的介入，各企業(yè)的技術水平參差不齊，還有很大的優(yōu)化空間。

  比如，同樣是輥壓機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，有的入磨細度能控制到30%（80μm篩余）以下，而有的系統(tǒng)則高達70%左右，導致系統(tǒng)粉磨電耗也差距較大。

  1.23離心風機的高效率改造技術。就一條完整的水泥生產線而言，約有25臺左右的工藝離心風機、還有100臺左右的非工藝離心風機，其裝機容量占到生產線總裝機容量的25％～30％強，消耗著整個工廠1/3左右的電能，是粉磨主機之后的第二大耗電裝備群。

  風機又是水泥廠最具節(jié)能空間的裝備之一。在選型時就考慮了最大需求、還留有一定的保守富裕；在生產過程中，由于受多種復雜因素的影響，風機的實際運行負荷與裝機容量偏離較多，一般都有約15％～30％的節(jié)能空間。風機系統(tǒng)的總效率不僅與風機有關，還包括風機所在的工藝系統(tǒng)，對這一點兒必須有一個清醒的認識。

  風機的最佳運行點（最大效率）與其所在系統(tǒng)有著密切的關系，系統(tǒng)的風量、阻力、溫度都對風機的最佳運行點有重要影響，而這些參數(shù)都是設計之初預先假定的，與生產中的實際情況不可避免的存在偏差，偏差的大小直接影響到風機的效率/電耗。

  前幾年主要是給風機配置調速系統(tǒng)，以適應已有的工況，但這不能提高風機本身的效率、甚至還會有所下降；近兩年開始改造或更換風機，以提高風機本身的效率、以及對工況的適配性。應該指出的是，風機調速與改造風機并不矛盾，兩者各有優(yōu)勢、是相輔相成的，具體如何改造要結合自己的現(xiàn)場、時間、投資情況，綜合平衡選擇。

  1.24水泵、風機、空壓機節(jié)電的串級調速技術。設備的高效率只能是對應某一工況確定的，由于生產不可避免的要應對不同的工況，系統(tǒng)的高效率就有調速節(jié)能的空間，這與設備的高效率改造、或直接采用高效率的設備并不矛盾。

  對風機泵的調速節(jié)能已被多數(shù)水泥企業(yè)所接受和使用，不同的是目前多數(shù)水泥廠使用的主要是變頻調速，然而變頻器不但投資高而且比較嬌貴，對防塵、降溫要求較高；而近幾年悄然興起的串級調速，價格只有變頻器的1/3～1/2,而且更適合水泥行業(yè)較高的溫度和粉塵環(huán)境，故障率低得多。

  （二）3項重大工藝裝備改造技術

  2.25降低電耗的生料輥壓機終粉磨技術。如果生料磨為管磨工藝，在資金允許的情況下改為輥壓機終粉磨工藝；如果生料磨為立磨系統(tǒng)，則以投資和節(jié)電以及維修費用和事故率的平衡，決定是否改為輥壓機終粉磨。

生料輥壓機終粉磨比立磨更加省電已經得到證實，問題在于對粘濕性物料的適應性較差。事實上，在雨多的南方也有成功的案例，在土多的北方也有成功的案例，只要土少不怕雨多、只要干燥不怕土多，怕只怕兩者都多，這又為拓寬生料輥壓機終粉磨的使用空間提供了依據。

  2.26第四代篦冷機升級改造。有人說第四代篦冷機的電耗不但沒有降低，甚至還有所增加，如果孤立地看待一臺篦冷機確實如此，但篦冷機是燒成系統(tǒng)的一臺工藝設備，就應該把它放在整個系統(tǒng)中去全面的權衡利弊。

篦冷機的作用不僅是冷卻熟料，還關聯(lián)著熟料的質量、煤耗、電耗，甚至還關聯(lián)著水泥磨的電耗。同時，篦冷機的結構形式還制約著輥式破碎機的中段使用；篦冷機的冷卻效果還制約著皮帶裙板式輸送機的使用。

  2.27水泥制成的分別粉磨技術。分別粉磨不僅能根據水泥各組分的易磨性區(qū)別粉磨時間和組分細度，實現(xiàn)最佳的粉磨效率和節(jié)電效果；而且能根據水泥各組分的特性，區(qū)別控制水泥中各組分的比例和細度，方便地滿足不同用戶對水泥特性的不同需要。

  在目前供過于求的市場情況下，強烈推薦新建的水泥粉磨系統(tǒng)采用這項技術；而對于已有的水泥粉磨系統(tǒng)改造，企業(yè)需根據自己的資金情況、市場的需要、投入產出分析，進行綜合平衡后決定。

  （三）3方面管理升級技術

  3.28建設信息物理融合系統(tǒng)（CPS），實現(xiàn)企業(yè)生產運營的自動化、數(shù)字化、模型化、可視化、集成化，提高企業(yè)勞動生產率、安全運行能力、應急響應能力、風險防范能力和科學決策能力；

  3.29在生產管控和經營決策中，通過大數(shù)據平臺建設，應用商業(yè)智能系統(tǒng)（BI）和產品生命周期管理（PLM），建立對采購、生產、倉儲、銷售、運輸、質量、資源、能源和財務等全方位的智能管控平臺，實現(xiàn)產品、市場和效益的動態(tài)監(jiān)控、預測預警，提升各環(huán)節(jié)的資源優(yōu)化配置能力和智能決策水平；

  3.30建立與供應商和用戶的上下游協(xié)作管理系統(tǒng)，按照供應商提前介入（EVI）、準時生產技術（JIT）等模式，統(tǒng)一企業(yè)資源計劃（ERP）等企業(yè)業(yè)務系統(tǒng)間信息交換接口、標準和規(guī)范，通過信息共享和實時交互，實現(xiàn)物料協(xié)同、儲運協(xié)同、訂貨業(yè)務協(xié)同以及財務結算協(xié)同。