青海水泥廠1000t/d擴建工程簡介
青海水泥廠原有1條Φ4m×60m立筒預熱器窯生產(chǎn)線，年產(chǎn)熟料約21萬t。擴建生產(chǎn)線位于老線東側(cè)，為1000t/d新型干法生產(chǎn)線，年產(chǎn)熟料30萬t，主要生產(chǎn)525號硅酸鹽大壩水泥和少量525號普通硅酸鹽水泥。其擴建范圍包括石灰石和粘土礦山到水泥的成品庫與包裝等整條生產(chǎn)線。工程建設實際為18個月，于1998年10月28日一次點火投料成功，實現(xiàn)了達標和月達產(chǎn)，并于2000年2月通過國家驗收。
1 設計
青海水泥廠擴建工程地處我國西北地區(qū)(海拔高度2430m)，空氣稀薄(密度1.09kg/m3)，空氣中含氧量低(15%)，這些對燃料的燃燒、通風和壓縮空氣的壓力、風量及電氣設備的絕緣等產(chǎn)生很大影響。
1.1 主機設備
主機設備見表1(表中生產(chǎn)能力為青海地區(qū)設備設計能力)。
| 序號 | 設備名稱 | 型號規(guī)格 | 能力 | 數(shù)量/臺 | 備注 |
| 1 |
石灰石破碎機 | 顎式900×1200；進料粒度<650mm； 出料料度150～180mm | 200～300t/h | 1 | 新老線合用 |
| 2 |
石灰石破碎機 | 錘式900×1200；進料粒度<650mm； 出料料度<20mm | 200～300t/h | 1 | 新老線合用 |
| 3 | 粘土破碎機 | Φ1000×700出料粒度<30mm | 25t/h | 1 | |
| 4 | 生料磨 | 中卸烘干磨Φ3.5m×10m配Φ3.8m離心旋風式選粉機；入磨粒度<20mm；產(chǎn)品細度：4900孔篩余8%～10%；出磨生料水分<0.5% | 75t/h | 1 | |
| 5 | 回轉(zhuǎn)窯 | Φ3.5m×54m；窯體最高轉(zhuǎn)速：3.284r/min；窯體斜度：3.5% | 1000～1200t/d | 1 | 大窯頭罩 |
| 6 | 預熱器和分解爐 | HF5/1000 一級旋風筒：2－Φ3500 二級旋風筒：1－Φ4800 三級旋風筒：1－Φ5200 四級旋風筒：1－Φ5200 五級旋風筒：1－Φ5200 分解爐：Φ5740×15000 | 1000～1200t/d | 1 | 帶分解管道 |
| 7 | 熟料冷卻機 | 富勒篦冷機603H－806H－1025H 篦床有效面積：31.6m2 進料溫度：1371℃； 出料溫度：65℃＋環(huán)境溫度 | 1200t/d | 1 | |
| 8 | 余風除塵器 | 玻纖袋除塵器CXS－Z－2×6(F) 阻力：ΔP=800～1200Pa 入口溫度：<250℃; 入口濃度<70g/m3 出口濃度<100mg/m3 | 處理風量：2×105m3/h | 1 | |
| 9 | 窯廢氣除塵器 | 電除塵器BS78026/12.5/3×8/0.4 電場橫斷面積：134.68m2 入口煙氣溫度：120℃(最高300℃) 除塵效率：99.87% | 處理風量：3.24×105m3/h | 1 | |
| 10 | 水泥磨 | 管磨機Φ3m×11m配Φ3.0m離心旋風式選粉機；入磨粒度：<20mm；產(chǎn)品比表面積：300～340m2/kg | 525號大壩：35t/h 525號普硅：37t/h | 2 | |
| 11 | 包裝機 | TEM(Ⅱ型)8嘴回轉(zhuǎn)式 | 80～100t/h | 1 |
2)生料配料在設有4臺定量給料皮帶秤(大壩水泥采用石灰石、粘土、爐渣、鐵粉或石灰石、爐渣、石英砂、鐵粉4組分配料；普通水泥采用石灰石、粘土、鐵粉3組分配料)的配料站進行。QCX生料質(zhì)量控制系統(tǒng)由X熒光分析儀以及質(zhì)量控制計算機等組成?？刂瞥瞿ド匣瘜W成分和率值的標準偏差。
3)生料制備采用Φ3.5m×10m中卸烘干磨，配備Φ3.8m離心旋風式選粉機閉路系統(tǒng)。烘干熱源來自預熱器排出的廢氣。該粉磨系統(tǒng)技術(shù)成熟可靠，對原料適應性強，摻加石英砂對其影響不大。生產(chǎn)能力為75t/h，生料粉磨電耗為22.5kWh/t。
5)生料入窯喂料系統(tǒng)由稱重倉、電動流量控制閥、固體流量計及氣力提升泵等組成。
6)熟料燒成采用HF5/1000五級旋風預熱器分解爐和Φ3.5m×54m回轉(zhuǎn)窯，生產(chǎn)能力為1000～1200t/d，熟料燒成熱耗為4060kJ/kg。
設計充分考慮了青海空氣稀薄對預熱器內(nèi)物料分散預熱的影響及對分解爐內(nèi)燃料燃燒的影響。HF5/1000型預熱器分解爐工作原理類似于FLS型預熱器分解爐，但其有自身技術(shù)特點:
?、俨捎酶咝У妥栊L筒，截面尺寸相對較小，對截面風速適應范圍大，旋風筒截面風速可在4～7m/s范圍內(nèi)保持較高的分離效率和較低阻力，有利于系統(tǒng)在不同能力下生產(chǎn)。
?、诓捎脟婒v型分解爐，在分解爐出口與四級旋風筒進口間增加鵝頸管，其主要目的是進一步增加物料在高溫氣體中的停留時間，提高物料入窯分解率。氣體在分解爐與鵝頸管內(nèi)停留時間合計達到4.88s，保證了煤粉在爐內(nèi)充分燃燒。
?、垡患壭L筒設有2個(FLS型只設1個)，有利于提高一級旋風筒分離效率，降低預熱器出口廢氣中的含塵量。
④五級旋風筒增設內(nèi)筒，提高其分離效率，減少物料內(nèi)循環(huán)和熱損失。
?、?～5號旋風筒采用瓦片式內(nèi)筒，檢修更換方便。
?、薷骷壏彘y結(jié)構(gòu)合理，熱態(tài)下動作靈活，鎖風可靠。
?、邔Σ煌课坏男L筒內(nèi)筒、翻板閥閥板設計不同材質(zhì)，既保證其使用壽命，又節(jié)省費用。旋風筒內(nèi)筒、翻板閥閥板自投產(chǎn)一年半來沒有發(fā)生變形現(xiàn)象。
回轉(zhuǎn)窯是尾部傳動，采用液壓擋輪技術(shù)，窯頭和窯尾密封有效可靠。
出窯熟料用富勒水平推動篦式冷卻機冷卻，冷卻機采用厚料層技術(shù)操作，冷卻效率高。
窯與分解爐的用煤均采用引進的環(huán)狀天平型流量計(粉研秤)進行計量及定量供給，并配套自動控制系統(tǒng)，流量調(diào)節(jié)方便、準確、穩(wěn)定；窯用燃燒器采用引進的四通道噴煤燃燒器，煤粉燃燒完全，火焰調(diào)節(jié)方便，一次風用量少。
窯系統(tǒng)的通風采用專為青海水泥廠擴建工程加工制造的高溫風機，特別考慮高海拔的影響。
7)水泥粉磨采用2套閉路粉磨系統(tǒng)，2臺Φ3m×11m水泥磨各配套1臺Φ3m離心旋風式選粉機，其粉磨效率較高，調(diào)節(jié)水泥細度方便。2套系統(tǒng)生產(chǎn)能力大(70～75t/h)，根據(jù)水泥銷售情況，靈活操作，便于使用低谷電，降低生產(chǎn)成本。
8)水泥包裝用8嘴回轉(zhuǎn)式包裝機，包裝能力80～100t/h，系統(tǒng)運行可靠。
9)設計特別注重環(huán)保除塵，所有可能揚塵點均設置除塵器，除塵設備大都是引進國外技術(shù)制造。燒成系統(tǒng)與生料粉磨系統(tǒng)合用1臺電除塵器，除塵效率99.8%，熟料冷卻機余風采用專用玻纖袋除塵器；煤磨系統(tǒng)采用專用MDC防爆型煤磨袋除塵器；水泥粉磨系統(tǒng)和水泥包裝系統(tǒng)均采用氣箱脈沖袋除塵器，這些袋除塵器除塵效率均在99.8%～99.99%以上，保證排放達標。
1.3 電氣和生產(chǎn)過程自動化
擴建工程從石灰石均化與儲存、生料配料站至水泥粉磨系統(tǒng)采用DCS集散式計算機控制系統(tǒng)，對此工藝段生產(chǎn)設備和生產(chǎn)過程進行控制和監(jiān)視，其余工藝段和輔助車間采用常規(guī)的儀表控制，生料配料采用QCX生料質(zhì)量控制系統(tǒng)。
擴建工程的電氣自動化投資較少，運行可靠，操作生產(chǎn)管理方便，有利于穩(wěn)定工藝參數(shù)和生產(chǎn)過程，保證生產(chǎn)設備安全運行，有利于節(jié)能降耗，提高產(chǎn)質(zhì)量和經(jīng)濟效益。
1)對有關電氣設備，尤其是容量大的電氣設備，提高絕緣等級，增加散熱補償。設計中電動機采用變頻調(diào)速控制技術(shù)取代易出故障的滑差調(diào)速電動機。其余電氣按常規(guī)設計。
2)為減少生產(chǎn)過程中人為因素的干擾，保證生產(chǎn)過程的正常運轉(zhuǎn)，擴建工程選用美國HONEYWELL公司生產(chǎn)的DCS分布式計算機控制系統(tǒng)。系統(tǒng)分為3級:現(xiàn)場級、控制級和管理級。
現(xiàn)場級分成4個現(xiàn)場站:原料系統(tǒng)(控制生料配料、生料粉磨以及生料輸送)、生料均化及喂料和窯尾系統(tǒng)(控制生料均化庫、窯尾生料喂料系統(tǒng)、窯中以及窯尾預熱器分解爐及廢氣處理系統(tǒng))、窯頭系統(tǒng)(控制煤磨系統(tǒng)、窯頭和分解爐的喂煤系統(tǒng)、冷卻機系統(tǒng)、余風系統(tǒng)以及熟料輸送系統(tǒng))、水泥粉磨系統(tǒng)(控制2個水泥粉磨系統(tǒng))。
控制級位于中央控制室，由控制計算機對被控工藝段的有關熱工、生產(chǎn)過程參數(shù)進行全面的控制。
管理級是可以通過管理計算機進行編程，顯示歷史趨勢曲線參數(shù)棒圖、統(tǒng)計表格、事件和報警等，并管理打印機打印有關資料。
3)采用引進的多道X熒光分析儀(可分析Ca、Si、Al、Fe、Mg、Na、K、S、Cl9個元素)和計算機組成的生料配料系統(tǒng)。此系統(tǒng)不僅可控制生料配料的3個率值，而且能對生料、熟料和水泥等進行成分分析。
2 生產(chǎn)調(diào)試
擴建生產(chǎn)線于1998年8月下旬起對第1臺設備進行單機試車，2個多月單機、聯(lián)動、負荷試車完畢，于1998年10月25日回轉(zhuǎn)窯點火，對窯系統(tǒng)進行烘干。1998年10月28日窯系統(tǒng)正式投料試生產(chǎn)。
原料系統(tǒng)、生料制備系統(tǒng)、水泥制成系統(tǒng)及包裝系統(tǒng)在克服了常見設備故障后，先后順利達標。其中生料磨平均臺時產(chǎn)量75t/h以上，出磨生料TCaCO3合格率71%以上，出磨生料細度合格率85%以上；水泥磨平均臺時產(chǎn)量46t/h以上，出磨水泥SO3合格率99%以上，出磨水泥細度合格率99%以上。實際上在日常生產(chǎn)中，生料磨臺時產(chǎn)量常達85t/h以上；水泥磨臺時產(chǎn)量常達50t/h以上。
燒成系統(tǒng)點火投料2個月即達標，3d生產(chǎn)熟料3361.2t，燒成平均熱耗3821kJ/kg，fCaO(<1.5%)合格率90%；點火投料半年多月達產(chǎn)，1999年5～6月，月產(chǎn)熟料25600t。在日常生產(chǎn)中，經(jīng)常3d達標，并有幾個月達產(chǎn)，回轉(zhuǎn)窯臺時產(chǎn)量常達50t/h以上。
在生產(chǎn)調(diào)試中，擴建生產(chǎn)線亦遇到了一些問題，現(xiàn)總結(jié)如下供參考。
2.1 投產(chǎn)初期系統(tǒng)無法連續(xù)投料，止料止燒頻繁
1)襯料烘干時間短。系統(tǒng)襯料從點火烘干到投料只有3d時間，襯料內(nèi)部殘留大量水分，投料后，預熱器分解爐系統(tǒng)、窯系統(tǒng)襯料繼續(xù)蒸發(fā)殘留水分吸熱，系統(tǒng)各部位溫度偏低，使物料不能很好地預熱、分解和燒成，這樣回轉(zhuǎn)窯只能打慢轉(zhuǎn)止燒。
2)系統(tǒng)通風不夠。投產(chǎn)初期，認為投料小，不需要大開高溫風機風門，高溫風機轉(zhuǎn)速也不需要提得太高。這時系統(tǒng)工作狀況不好，物料在預熱器分解爐內(nèi)懸浮不好，預熱分解效果差(入窯生料分解率只有60%～70%)，造成窯內(nèi)燒成困難，只得止料止燒。
3)系統(tǒng)拉大風過早。剛開始投料時，篦冷機內(nèi)無料或料溫低，二次風溫低，窯頭煤燃燒狀況不好，若系統(tǒng)拉大風過早，將進一步降低窯前溫，甚至將窯頭火焰拉滅，使熟料無法燒成，影響投料。此時只能關小高溫風機風門，降低高溫風機轉(zhuǎn)速，重新升溫，投料。
4)沒有掌握投料量與窯速間關系。受老線立筒預熱器窯操作習慣影響，投料后沒有及時提高窯速，使窯內(nèi)物料越積越多，窯負荷越來越大，有時候使窯主電動機超負荷跳閘，無法繼續(xù)煅燒。
2.2 投產(chǎn)初期預熱器堵塞頻繁
堵塞部位發(fā)生在三～五級筒下料管及錐體及窯尾煙室內(nèi)。
1)長時間止料止燒，使系統(tǒng)各部超溫操作，投料后使物料發(fā)粘而引起堵塞。
2)系統(tǒng)通風量不足，物料在預熱器分解爐內(nèi)懸浮不好，有時有塌料現(xiàn)象而引起堵塞。如發(fā)生在三級筒的堵塞大多由此引起。
3)窯頭不完全燃燒引起過多的煤粉被帶到窯尾煙室沉積在入窯生料內(nèi)二次燃燒，使入窯生料超溫粘結(jié)甚至出現(xiàn)液相而產(chǎn)生窯尾煙室堵塞。產(chǎn)生原因是窯頭用煤量過多、窯內(nèi)通風不暢或前溫低。
4)分解爐不完全燃燒引起過多的煤粉被帶到五級筒甚至四級筒內(nèi)二次燃燒，使筒內(nèi)生料超溫粘結(jié)甚至出現(xiàn)液相而產(chǎn)生旋風筒下料管及錐體堵塞。
5)熱工制度長時間不穩(wěn)定，致使系統(tǒng)局部高溫而引起各種堵塞。
預熱器堵塞問題發(fā)生在投產(chǎn)初期3個月內(nèi)，隨著對生產(chǎn)操作技術(shù)的掌握，生產(chǎn)逐步轉(zhuǎn)入正常，堵塞事故基本得到根治。
2.3 窯內(nèi)結(jié)蛋結(jié)圈
這個問題發(fā)生在投產(chǎn)后第6～第7月間，每次投料后2～3d，在窯內(nèi)過渡帶部位即出現(xiàn)物料結(jié)蛋現(xiàn)象，并伴隨燒成帶后圈產(chǎn)生，蛋在圈后，這樣料球無法越過結(jié)圈，而且越滾越大，結(jié)圈越結(jié)越厚，有時結(jié)后圈處凈空直徑只剩1m，而結(jié)蛋直徑卻可達1.5m，嚴重影響系統(tǒng)通風；大量物料積聚窯內(nèi)，使窯負荷加大；蛋的滾動也嚴重磨蝕了窯襯，使該段筒體溫度過高。結(jié)蛋結(jié)圈無法用改變操作的方法來消除，最后只得停窯處理。
根據(jù)經(jīng)驗，窯內(nèi)結(jié)蛋結(jié)圈一般與生料化學成分、生料與煤的有害成分和操作方法等有關。在排除了生料與煤的有害成分及操作方法的影響因素后，得出窯內(nèi)結(jié)蛋結(jié)圈主要是由生料化學成分變動引起。
在投產(chǎn)后前6個月，根據(jù)投產(chǎn)前確定的配料方案煅燒生料時，窯內(nèi)無結(jié)蛋結(jié)圈現(xiàn)象。但這段時間內(nèi)，窯煅燒出的黃料較多，于是，化驗室改變了配料方案(實際上黃料是操作不穩(wěn)引起)，在這以后的2個月內(nèi)即發(fā)生窯內(nèi)結(jié)蛋結(jié)圈現(xiàn)象。找到原因后及時修改了配料方案，結(jié)蛋結(jié)圈問題得到根治。
結(jié)蛋結(jié)圈前后配料的熟料率值見表2。
|
時間 |
KH |
SM |
IM |
|
結(jié)蛋結(jié)圈前(1998－11～1999－04) |
0.89±0.02 |
2.50±0.10 |
1.50±0.20 |
|
結(jié)蛋結(jié)圈(1999－04～1999－06) |
0.92±0.02 |
2.10±0.10 |
1.00±0.20 |
|
結(jié)蛋結(jié)圈后(1999－06～) |
0.89±0.01 |
2.40±0.10 |
1.40±0.10 |
2.4 窯內(nèi)襯磚壽命短，更換頻繁
在投產(chǎn)后近1年內(nèi)，窯內(nèi)襯磚爆頭、燒蝕現(xiàn)象嚴重，燒成帶襯磚壽命長則1個月，短則十天半月，并發(fā)生幾次紅窯事故。更換襯磚需要時間長，嚴重影響窯的運轉(zhuǎn)率。
1)投料前沒有按烘窯溫度曲線烘窯，烘窯時間倉促，投煤烘窯過早，發(fā)生了耐火澆注料爆裂現(xiàn)象。
2)投產(chǎn)伊始，開停窯頻繁。停窯后，窯系統(tǒng)沒有按照窯冷卻制度冷卻；開窯后，窯系統(tǒng)沒有按照烘窯制度烘窯，襯磚熱脹冷縮強烈，造成襯磚爆頭。
3)窯襯磚質(zhì)量差。缺邊缺角嚴重，耐火度、抗熱震性較差是造成窯內(nèi)襯磚壽命短的重要原因。
4)對引進的四通道噴煤燃燒器掌握不夠，存在刷窯皮現(xiàn)象。
隨著窯操作技術(shù)的掌握，窯內(nèi)襯磚使用壽命有所提高。
2.5 設備運轉(zhuǎn)率低
投產(chǎn)頭3個月，設備運轉(zhuǎn)率只有29.93%。
1)操作不當。如操作不當引起預熱器分解爐系統(tǒng)堵塞、窯襯損壞、篦冷機堵料等導致停窯頻繁；投產(chǎn)剛開始，操作不熟練，不該停窯時停窯。
2)配料控制不當引起窯內(nèi)結(jié)蛋結(jié)圈現(xiàn)象頻繁，停窯處理時間長。
3)受國內(nèi)加工制造和安裝水平限制，一些設備、材料制造質(zhì)量較差，一些設備安裝質(zhì)量較差，出現(xiàn)故障多。如喂煤Φ146螺旋泵葉片經(jīng)常磨損；生料均化庫下及窯尾喂料倉下卸料裝置下料不穩(wěn)；一些電動執(zhí)行機構(gòu)失靈及窯襯壽命短等都能導致停窯。
4)生產(chǎn)管理沒有及時跟上，對設備不重視維護保養(yǎng)，只是事后處理，經(jīng)常處于被動；不重視備品備件配備，影響設備及時維修。
1999年下半年，工廠認識到設備運轉(zhuǎn)率為實現(xiàn)年達產(chǎn)首要影響因素，改變了生產(chǎn)管理方式，將設備管理制度化，加強了設備維護保養(yǎng)，做到事先檢查，按計劃檢修，并重視備品備件配備。伴隨著窯操作技術(shù)的熟練，設備運轉(zhuǎn)率在1999年10月份提高到了81.32%，熟料產(chǎn)質(zhì)量也有很大提高。
3 結(jié)語
青海水泥廠擴建工程是“八五”期間青海省唯一的大型工業(yè)項目。它的建成，彌補了青海省對結(jié)構(gòu)用水泥及大壩水泥的需求缺口，有力支援了青海的經(jīng)濟建設。生產(chǎn)實踐表明，青海水泥廠擴建是成功的。
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