10000t/d水泥熟料生產(chǎn)線主機配置初步方案
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)先進可靠、降低建設(shè)投資為原則,進行周密的技術(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(shè)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(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、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(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(yīng)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(shè)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(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。
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 | 懸臂,環(huán)線連續(xù)布料 | 懸臂,直線連續(xù)布料 |
取料機 | 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(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(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。
名稱 | 規(guī)模/m | 儲量/t | 儲存期/d | 堆料機能力/(t/h) | 取料機能力/(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(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(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。風掃式煤磨對煤質(zhì)適應(yīng)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(shè)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(yīng)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(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NOx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。
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。
廠名 | 窯規(guī)格/m | 設(shè)計產(chǎn)量/(t/d) | 截面熱負荷/〔kJ/(m2·h)〕 | 窯尾截面風速/(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 |
規(guī)格/m | 斜度/% | 轉(zhuǎn)速/(r/min) | 支撐/檔 | 裝機/kW | 三次風管/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。
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 | 進料粒度: < 850mm 出料粒度: < 75mm 生產(chǎn)能力: 250t/h | 1 | 380 |
原煤環(huán)錘式破碎機 | 進料粒度: < 400mm 出料粒度: < 60mm 生產(chǎn)能力: 400t/h | 1 | 250 |
生料磨風機 | 風量:860 000m3/h 全壓:12 000Pa | 2 | |
窯尾高溫風機 | 風量: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。
編輯:
監(jiān)督:0571-85871667
投稿:news@ccement.com