山丹铁骑2500t/d熟料生产线的设计总结
摘要：本文通过山丹铁骑水泥公司2500t/d熟料生产线的工程设计实践，总结了水泥生产线工程设计与生产中的成功经验和做法，为高海拔地区水泥工程设计提供了一定的设计和开发经验。
毕业论文网 /2/view—11426901.htm 关键词：高海拔；水泥熟料；生产线；设计；生产；研究 1 前言 张掖山丹铁骑水泥公司2500t/d熟料生产线，于2011年7月委托甘肃土木工程科学研究院进行设计。
2011年9月初开始施工图设计，2011年9月底开工建设，历经近两年的设计开发、设备采购、土建施工，设备安装、生产调试，于2013年4月22日顺利投料试生产，2013年5月8日顺利通过72小时达标考核，投产第二个月即实现月达产，创造了我省同规模生产线达产达标最快的记录。
投产四个月以来，运行良好，各项设计指标逐步提高，取得了满意的效果。
该项目是从石灰石进厂到熟料出厂的一条完整的熟料生产线，厂区海拔约1600m，当地大气压力83.6kPa左右，仅为海平面的82.5%。
2 进厂原、燃料 原料采用石灰石、青土、砂岩和硫酸渣四组份配料，熟料烧成燃料采用新疆哈密烟煤。
原、燃料化学成分见表2—1，煤工业分析表2—2。
表2—1 原、燃料化学成分，% 原 料 LOSS SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 CL— 石灰石 39.39 6.68 1.14 0.73 49.54 1.38 0.35 0.13 0.10 0.0060 青 土 12.81 50.65 28.62 5.09 0.85 0.45 0.60 0.23 1.39 0.0071 砂 岩 1.08 91.74 2.48 1.25 0.96 0.77 0.32 0.10 0.13 0.0012 硫酸渣 4.59 36.66 3.37 45.89 1.87 3.09 0.23 0.23 1.15 0.0023 煤 灰 45.65 16.80 8.78 15.33 2.35 0.60 0.30 8.50 0.0040 表2—2 煤工业分析 Mar，% Mad，% Aad，% Vad，% St，ad，% FCad，% Qnet，ad（kJ/kg） 13.20 4.3 14.25 32.46 0.82 48.17 23003 根据原然材料成分，经过配料计算，其物料平衡表见表2—3 表2—3 物料平衡表 物 料 名 称 天然水分（%） 配合比 （%） 消耗定额 （kg/t—cl） 物 料 平 衡 量 （t） 干 基 湿 基 干基 湿基 时 日 年 时 日 年 石灰石 1.00 87.58 1290.1 1303.2 134.4 3225 999862 135.1 3242 1004887 粉煤灰 5.00 6.61 97.3 102.5 10.1 243 75438 10.7 256 79409 砂 岩 1.00 4.14 60.9 61.5 6.3 152 47221 6.4 154 47698 硫酸渣 15.00 1.67 24.6 29.0 2.6 62 19072 3.0 72 22438 生 料 0.50 100.00 1473.0 153.4 3683 1141593 烟 煤 9.50 154.6 170.9 16.1 387 119846 17.8 427 132426 熟 料 104.2 2500 775000 备注：1.窑台时产量104.2t/h，年运转率85%（年运转310天）； 2.熟料烧成热耗：3262kJ/t—cl； 3.生产损失：生料0.5%，烟煤0.5%； 3 项目的关键工艺段设计及其特点 3.1 原、燃料预均化 本项目采用Ф60m圆形石灰石预均化堆场，在提高资源综合利用水平，稳定主要原料化学成分，满足生产储量的同时，减少了占地面积，降低了建设投资。
原煤采用破碎加筛分的工艺，可实现不同煤质的搭配，有利于大块煤和煤矸石的破碎，提高煤磨产量，对生产管理和入磨煤质稳定有着积极作用。
原煤及青土、砂岩、铁粉等辅助原料设置一座长形联合预均化堆场，采用侧式悬臂堆料机堆存所有物料，原煤采用桥式刮板取料机，辅助原料采用侧式刮板取料机。
按照物料的用量大小和取料频次，合理确定运行制度，分别设置取料机，具有占地少，工艺简单，设备少，管理方便，成本低的优点。
根据以往项目所做的立磨实验数据，砂岩配比在7～12%之间，单位功率消耗在9.2～6.9kW.h/t，单位磨耗在10.3～11.1g/t，物料的易磨性一般，金属磨耗较高，整体浇注的辊套和衬板使用寿命在6000h左右，甚至更低。
另外，本项目入磨原料综合水分约2～3.5%之间，因此，综合各方面的因素，原料粉磨采用了辊压机终粉磨系统。
西北地区粘土碱含量普遍偏高，一般在3.5～4.5%，个别地区高达5.4%，采用粘土配料无法生产出符合要求的低碱水泥，因此，储量丰富的硅质原料――砂岩被广大客户首选。
另外，北方干旱地区的原料水分不高，入磨综合水分在2～4%之间，辊压机生料终粉磨系统将是今后原料粉磨工艺发展的主要方向之一。
为了消除高海拔造成的烘干能力和粉料在管道内单位风量的输送能力的降低，在保证足够标况风量和热风温度的同时，重点核算作为物料烘干的V选至动态选粉机的管道内风速及物料停留时间等参数，平衡好动态选粉机和循环风机之间的关系，使其在合理范围之内。
目前，当生料细度在0.080mm筛余14%时，生料产量达到240t/d，超过了设计能力。
3.3 煤粉制备 从长远来看，随着煤矿资源的日渐枯竭，水泥厂采用低质煤煅烧熟料是必然的趋势。
鉴于进厂原煤水分一般在10%左右，在保证烘干能力的情况下，关键是考虑磨机对煤质的适应性和提高煤粉细度，使煤粉在回转窑和分解炉内快速燃烧，达到提高燃烧效率和燃尽率的目的。
这点在高海拔地区尤为重要。
因此，综合各方面因素，并适当放大煤磨能力的现实考虑，本项目采用一台Ф3.2×（7+2.5）风扫磨配动态选粉机组成的煤粉制备系统。
抽取窑头篦冷机热风作为烘干热源。
目前，当原煤水分≤13%，出磨细度0.080mm筛筛余6%时，生产能力在23t/h以上，保证了烧成系统的煅烧要求。
3.4 烧成系统 窑尾预热器系统采用我院针对本项目最新开发设计的高海拔型带FTF分解炉的单系列低压损五级旋风预热预分解系统。
系统结构合理，漏风少，气、料热交换的能力强，物料停留时间长，预热器飞损少，并且具有高效、低阻、低NOx的性能。
为防止系统结皮堵塞，旋风筒锥体配有自动控制喷吹系统以及必要的空气炮，旋风筒下料管采用新型微动锁风翻板阀，保证系统的正常运行。
采用φ4×60m回转窑，斜度4%，转速0.42～4.2r/min，交流变频调速，窑头和窑尾分别采用鱼鳞片和径向石墨块密封装置。
熟料冷却机采用一台第四代篦式冷却机，篦床有效面积71.68?O，出冷却机的熟料温度为：环境温度+65℃，篦冷机风机采用变频调速。
该篦冷机具有气流分布均匀，冷却效率高，单位面积处理能力大，二、三次风温高，出料温度低，能耗低，设备重量轻和耐热钢用量少等特点。
烧成系统设计生产能力2500t/d，最大产量为2750t/d以上，烧成热耗≤3262kJ/kg—cl，入窑生料分解率92～95%。
投产4个月以来，运行指标逐月提高，8月份产量达到89105t，日产量达到2755t，超过了设计能力。
4生产运行 2013年4月16日点火烘窑，4月22日一次投料成功生产出熟料，5月8日顺利通过72小时达标考核验收。
熟料烧成系统性能测试结果见表4—1，烧成系统操作参数见表4—2。
表4—1 熟料烧成系统性能测试结果 序号 测试项目 单位 指标 测试数据 备注 1 f—CaO平均值 % ≤1.50 1.31 生产控制数据 2 熟料饱和比 KH 0.90±0.02 0.916 3 熟料产量 t/d ≥2500 2575 4 实物煤粉消耗量 t/t—cl 135.6 5 煤粉平均水分 % ≤2.5 5.9 6 干基煤耗 t/t—cl 127.7 7 熟料热耗 kJ/kg—cl ≤3262 3260 说明：a）熟料计量采用外运过磅的方式。
表4—2 烧成系统操作参数 日期 喂料量 t/h 窑头煤 t/h 窑尾煤 t/h 窑转速 rpm 窑电流 A 窑提升 机电流 A 二次 风温 ℃ 三次 风温 ℃ 烟室 压力 Pa 烟室 温度 ℃ 分解炉 出口温度 ℃ 分解炉 出口压力 Pa C1出口温度 ℃ C1出口压力 Pa 篦冷机 篦速 次/min 高温风机转速 r/min 05.06 186 7.10 7.25 3.9 374 135 1017 856 190 993 903 1150 351 5166 3.85 920 05.07 178 7.15 7.45 3.9 392 126 986 838 89 966 887 893 346 4860 3.70 900 05.08 185 6.59 8.71 4.1 420 132 1032 886 163 1087 908 1190 348 4568 3.85 885 生产线达标考核完成后即转入正常生产阶段。
投产四个月以来，运行良好，各项设计指标逐步提高，取得了满意的效果。
4 存在的问题 本项目在调试及试生产中带给我们有诸多反思。
a）石灰石预均化堆场的堆料机输送能力偏小，当破碎机产量加大时来不及输送，限制了破碎机产量的提高，设计能力450t/h，目前只能维持在350～380t/h。
b）烧成用煤为新疆哈密烟煤，其特点是内水高且容易自燃，操作上不敢提高入磨热风温度，始终控制在270～300℃，煤粉水分基本在5.5%左右，经常发生下煤不稳的情况，影响了供煤的计量和稳定，从而影响了热工制度的稳定。
c）砂岩中的SiO2大部分是以游离态形式存在，结晶颗粒大，活性很低，当细度较粗时，SiO2不能与CaO有效反应。
因此，在《水泥工艺管理规程》中要求生料的0.20mm方孔筛筛余≤2.0%。
在试生产阶段，我们曾三次取样做了简单的试验和分析，结果表明：当生料0.080mm方孔筛余细度在12～14%时，0.20mm方孔筛余细度在4.0～4.6%之间；正常生料SiO2成分为14.10%时，生料筛余物的SiO2达到了28%，说明辊压机粉磨工艺的物料颗粒不均齐，SiO2富集现象严重。
而管磨机工艺的生料细度在12～14%时，0.20mm方孔筛余基本在2.0%以下，筛余物SiO2在18%左右。
当然，如果用生料易烧性试验会得到进一步的验证。
d）生料磨车间高温风机、循环风机等出风口至烟囱的管道震动过大，磨损严重，且有堵灰现象。
经分析，是由于管道内风速过高（最高达到45m/s），究其原因，是因为在设计工程过程中，管道尺寸按照风机出风口的尺寸设计的，从而导致风速过高。
后经改造，扩大风管尺寸，降低管道内风速（一般控制在18～22m/s为宜），管道的震动现象消失，磨损情况减轻。