銅陵海螺水泥有限公司(以下簡稱銅陵公司)是由安徽海螺集團(tuán)公司控股的企業(yè)，現(xiàn)有1條4500t/d熟料生產(chǎn)線，目前正在建設(shè)1條5000t/d熟料生產(chǎn)線。為更好地提高企業(yè)效益，改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，適應(yīng)國際上水泥生產(chǎn)大型化的趨勢，提高國內(nèi)水泥生產(chǎn)技術(shù)水平，躋身世界最大水泥企業(yè)行列，安徽海螺集團(tuán)公司決定在銅陵公司建設(shè)國內(nèi)最大的10000t/d熟料生產(chǎn)線。2001年11月我院中標(biāo)為該生產(chǎn)線進(jìn)行工程設(shè)計。本文就其初步技術(shù)方案和主機(jī)配置作一介紹。

1　設(shè)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(shè)計、建設(shè)、生產(chǎn)操作等各方面均缺少直接的經(jīng)驗，在設(shè)備制造加工技術(shù)上也會有一定的難度，我們首次進(jìn)行如此大規(guī)模生產(chǎn)線的設(shè)計，所以必須以我們已有的大型水泥廠設(shè)計、生產(chǎn)操作、設(shè)備配套經(jīng)驗及開發(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)開發(fā)和設(shè)計。為此確定主要設(shè)計原則為:
　　

1)工藝設(shè)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(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)備選型立足國內(nèi)先進(jìn)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(shè)備發(fā)展水平相適應(yīng)，并更著重于設(shè)備運行的可靠性，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輸?shù)戎T多因素；同時適當(dāng)引進(jìn)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(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至破碎站，破碎后的石灰石(粒度<80mm)通過長膠帶輸送機(jī)送至廠區(qū)預(yù)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(jī)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(jī)的能力應(yīng)在1200t/h左右。目前國產(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，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長膠帶輸送機(jī)(設(shè)計帶速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(shè)計中，我們考慮應(yīng)對各種主要生產(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)均化可采用長形或圓形2種形式的堆場，其主要特點粗略比較見表1。

表1 石灰石預(yù)均化堆場特點的粗略比較

比較項目	圓形堆場	長形堆場
堆取料方式	連續(xù)堆、取料	一堆一取
均化效果	較好	好
堆料機(jī)	懸臂，環(huán)線連續(xù)布料	懸臂，直線連續(xù)布料
取料機(jī)	橋式，端面取料，中心卸料	橋式，端面取料
卸料方式	地坑卸料	地面卸料
總投資	100%	126%
有無擴(kuò)建條件	無	有

　　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(yīng)能力都較弱；長形堆場占地面積較大，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，采用長形堆場更易布置，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，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(shè)，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(jìn)行擴(kuò)建，利于企業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，而圓形堆場則必須另建堆場方能達(dá)到擴(kuò)建目的，擴(kuò)建投資增大，且會給目前的建設(shè)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(yù)均化堆場。
　　

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

表2 各原料預(yù)均化堆場的參數(shù)

名稱	規(guī)模/m	儲量/t	儲存期/d	堆料機(jī)能力/(t/h)	取料機(jī)能力/(t/h)
石灰石預(yù)均化堆場	412×46	2×90 000	7	1 400～1 600	1 000～1 200
粉砂巖預(yù)均化堆場	202×33	2×22 000	11	700	250
原煤預(yù)均化堆場	220×33	2×12 000	8.5	400	200

　　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(yù)均化堆場與粉砂巖預(yù)均化堆場一字型相連，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(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臺立磨則可輕松滿足能力要求。盡管引進(jìn)國外立磨，設(shè)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(yīng)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(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)掃式煤磨對煤質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，操作維護(hù)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(shè)備投資較高，操作維護(hù)技術(shù)要求較高，但其運行電耗較風(fēng)掃式煤磨低10kWh/t以上，且其體積較小，所需布置空間小，故可降低土建費用。此外，立式磨還具有工藝流程簡單、對原煤烘干的適應(yīng)性強(qiáng)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(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)計時再作最后決定。

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。
　　

本項目預(yù)分解系統(tǒng)的設(shè)計方案，我們考慮了引進(jìn)國外關(guān)鍵件和全國產(chǎn)設(shè)備2種方案。國外2家水泥公司和我院自行開發(fā)的預(yù)分解系統(tǒng)的配置情況見表3。其中，我院自行開發(fā)預(yù)分解系統(tǒng)的窯尾框架尺寸為32m×21m×119.5m。

表3 預(yù)分解系統(tǒng)的配置情況

項目	國外S公司配置	國外P公司配置	我院自行開發(fā)配置
C1	2－Φ7.8	4－Φ8.34	4－Φ6.20
C2	2－Φ7.8	2－Φ8.69	2－Φ8.40
C3	2－Φ8.2	2－Φ9.18	2－Φ8.40
C4	2－Φ8.5	2－Φ9.69	2－Φ8.95
C5	2－Φ8.5	2－Φ9.69	2－Φ8.95
C6	2－Φ8.5		2－Φ8.95
分解爐	Φ8.8×38 (本體)	Φ7.64×100(含管道)	Φ8.6×40 (本體)

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(jī)械加工的能力。在目前的方案設(shè)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(shè)計的回轉(zhuǎn)窯技術(shù)參數(shù)見表5。

表4 國外部分9000～10000t/d級回轉(zhuǎn)窯技術(shù)參數(shù)

廠名	窯規(guī)格/m	設(shè)計產(chǎn)量/(t/d)	截面熱負(fù)荷/〔kJ/(m2·h)〕	窯尾截面風(fēng)速/(m/s)
美國12 000t/d生產(chǎn)線	Φ6.6/7.0×93	12000	2.19×107	8.1
日本伊佐水泥廠	Φ6.2×105	9500～10000	1.79×107	7.5
泰國京都水泥廠	Φ6.0×96	9000～10000	2.05×107	8.6
泰國考翁水泥廠	Φ6.0×105	10 000	2.05×107	8.6
韓國三星	Φ5.8×94	9 100	2.01×107	8.4
泰國TPI三線	Φ5.6/6.0×87	8 500～9 000	2.38×107	8.6

表5 本項目回轉(zhuǎn)窯技術(shù)參數(shù)

規(guī)格/m	斜度/%	轉(zhuǎn)速/(r/min)	支撐/檔	裝機(jī)/kW	三次風(fēng)管/m
Φ6.0×96	3.5	0.6～4.0	3	2×950	2－Φ3.0

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

2.7　其它設(shè)備
　　

在方案設(shè)計時，對其它主要設(shè)備的設(shè)計方案考慮見表6。

表6 其它主要設(shè)備的選型考慮

設(shè)備名稱	型號、規(guī)格、性能	數(shù)量/臺	功率/kW
砂巖反擊式破碎機(jī)	進(jìn)料粒度: < 850mm   出料粒度: < 75mm   生產(chǎn)能力: 250t/h	1	380
原煤環(huán)錘式破碎機(jī)	進(jìn)料粒度: < 400mm   出料粒度: < 60mm   生產(chǎn)能力: 400t/h	1	250
生料磨風(fēng)機(jī)	風(fēng)量：860 000m3/h   全壓：12 000Pa	2
窯尾高溫風(fēng)機(jī)	風(fēng)量：853 000m3/h   全壓：7 500Pa	2	2－2 500

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(shè)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(shè)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(shè)計中充分考慮了這種因素，確保在運行可靠的基礎(chǔ)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(shè)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(shè)計中，我們還將深入進(jìn)行方案比較和優(yōu)化，力爭使本工程的設(shè)備配置盡可能做到最合理。我們也希望國內(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，以使我國最大的水泥熟料生產(chǎn)線的配置更加優(yōu)化。