東江金磊水泥有限公司2500t/d生產線設計與調試（一）
2007-01-25 00:00
1、概述
東江金磊水泥有限責任公司，是湖南省三大水泥骨干企業之一，擁有三條Φ3.5×145m濕法回轉窯生產線和三條Φ3.0×10m塔式機立窯生產線，年產水泥100萬噸。公司于2002年通過了ISO9002質量體系認證，獲得了產品進出口自主經營權。2003年10月，公司決策層從自身的發展需要出發，堅決貫徹國家“控制總量、調整結構、提高質量、保護環境”的建材工業發展方針，決定在廠區內擴建一條2500t/d新型干法水泥熟料生產線。
合肥水泥研究設計院承擔了該項目的可行性報告編寫、工程設計及生產線主機設備供貨和調試達標工作等。項目正式開工于2004年3月，2004年12月28日燒成系統點火烘窯。2005年1月18日系統達標。
該項目的順利投產為金磊公司創造了更好的經濟效益和社會效益，實現了“生產技術進步，經濟效益提高，環境保護良好”的目標，為公司實現可持續發展打下良好的基礎。
本文就該生產線的主要設計特點、設備配置與生產調試情況作一簡要介紹。
2、主要設計原則
金磊公司雖然技術力量較強，但對大型干法水泥生產工藝及裝備了解不多。因此設計前制定了以下的設計原則。
以“技術先進、生產可靠、節省投資、提高效益”為前提，既要技術先進可靠，還要最大限度地節約投資，保證產品質量。
充分考慮公司現在的生產及場地特點，因地制宜，確保生產線設計的靈活性，為今后進一步發展留有余地。
充分利用當地的原燃材料，生料、水泥配料使用粉煤灰，熟料燒成使用無煙煤。
立足國內成熟、先進的技術和裝備，最大限度地控制項目投資。
合理選用工藝設備及流程，盡量減少物料的轉運點和落差，減少粉塵的飛揚，按照國家標準對所有的塵源點設置高效收塵器，使本項目的各項排放指標達到國家環保標準。
選用節能設備，合理使用調節手段，盡量減少系統漏風，加強保溫隔熱，采取必要措施提高效率，將能耗指標控制在國內先進水平。
采用先進、可靠的集散型計算機控制系統，以達到生產控制的高效、節能、穩定和優化控制的目的，并最大程度地減少操作崗位定員。
3、主要工藝流程及設備配置
石灰石破碎及預均化
石灰石自卸汽車運進廠區后，卸入石灰石破碎機前的卸料倉內，經板式喂料機喂入一臺單段錘式破碎機，當進料粒度≤1000mm，出料粒度≤50mm時，生產能力800t/h。
破碎后的石灰石，經由帶式輸送機送入Φ80m石灰石預均化堆場。堆場儲量24000噸。
原料配料及輸送
配料站設一座Φ8×18m庫用于儲存石灰石，三個Φ8×18m配料庫, 分別儲存砂巖、硫酸渣、干粉煤灰。石灰石、砂巖、硫酸渣、干粉煤灰分別由庫底調速電子皮帶秤、轉子秤按設定配比卸出,經帶式輸送機送至生料磨。由多元素熒光分析儀和微機組成的生料質量控制系統,可自動分析出磨生料成份,并據分析結果和目標值自動調節電子皮帶秤、轉子秤轉速控制各原料的下料量,確保出磨生料成份合格。
生料粉磨
按比例配合后的原料經帶式輸送機送入生料磨內粉磨，生料磨為集烘干和粉磨于一體的HRM3400立磨，生產能力為180t/h。烘干熱源來自窯尾高溫風機排出的高溫廢氣, 氣體溫度250℃。出磨廢氣經高效旋風收塵器分離后，成品由機械輸送設備送入均化庫。廢氣由系統排風機送入窯磨廢氣處理系統。
窯、磨廢氣處理
窯尾預熱器的廢氣，經增濕塔降溫后經高溫風機排出，一部分送至原料磨作烘干熱源，其余部分與原料磨排出的廢氣匯合，進入電收塵器凈化，由排風機排入大氣
在系統布置上，窯磨廢氣處理系統與生料磨和預熱器塔架呈環狀矩形布置，排廢氣的鋼煙囪依附在預熱器塔架上，不但布置緊湊、占地少，而且廢氣管道短，節省投資。
生料均化庫及窯尾喂料
設置一座Φ18×50m多股流連續式均化庫儲存、均化生料。均化庫的儲量8750噸。由斗式提升機送至均化庫頂的生料呈放射狀多點下料入庫分層堆放,由充氣槽卸入均化庫內經氣力攪拌均勻合格后,經由氣動回轉閥、流量控制閥卸出生料庫進入計量小倉,生料經計量小倉下的調速皮帶秤計量后,由斜槽、提升機喂入預熱器系統。
熟料燒成系統
系統是按無煙煤作燃料設計，采用在線式大容積的分解爐，直徑6m，高度26m，帶鵝頸管，有利于燃料在爐內的充分燃燒，同時增加了物料在爐內的停留時間，提高了入窯生料分解率；窯頭噴煤管采用采用丹麥史密斯公司的DUOFLEX型第三代水泥窯用燃燒器，可通過改變內外風速度和風量比例，靈活調整火焰形狀和燃燒強度，具有一次風量少，火焰形狀好，燃料燃燒充分等特點。
熟料燒成系統采用φ4.0×60m回轉窯，單系列五級旋風預熱器。窯頭、分解爐燃煤比例為4∶6。窯尾在分解爐底部設有二個燃燒器，分解爐用三次風從窯頭罩上抽取。
熟料冷卻、儲存及輸送
熟料冷卻機采用帶控制流篦板的第三代空氣梁冷卻機，篦床有效面積64m2，主要特點如下：單位冷卻風量小，冷卻效果好。篦板溫度低，運行良好；控制流篦板的高阻力特性增強了冷卻機系統抗料層波動的穩定性；控制流篦板的高穿透性，對料層進行深層次的氣固熱交換，有效的消除了“紅河”現象；與大窯頭罩配合使用，可有效的提高二、三次風溫，提高冷卻機的熱效率，降低熟料熱耗。
入冷卻機熟料溫度為1365℃，出冷卻機熟料溫度為65℃+環境溫度，整個冷卻機系統的熱效率達到75%。冷卻機出口設有熟料破碎機，出破碎機的熟料經鏈斗輸送機送入一座熟料圓庫內儲存。 出篦冷機的高溫氣體分為三部分。第一部分作為二次風和三次風由窯頭罩進入燒成系統；第二部分作為煤磨烘干的熱源；其余部分廢氣經電收塵器凈化處理后排入大氣。出冷卻機的熟料由鏈斗輸送機送入一座Φ32×23m熟料庫中儲存。總儲量30000噸。庫側設有熟料散裝系統。
煤粉制備及計量系統
煤磨選用一臺φ3×9m風掃式鋼球磨,當入磨水分≤8%,出磨水分≤1%,產品細度為0.08mm方孔篩篩余≤2～4%時,磨機能力為18t/h。原煤經原煤倉底圓盤給料機計量后, 進入磨內粉磨,隨氣流出磨的合格煤粉由動態選粉機和煤磨專用防爆袋收塵器收集。各煤粉倉下設有環狀天平秤,對煤粉進行計量,計量后的煤粉用羅茨風機直接送入窯頭多通道噴煤管入窯煅燒,送入窯尾分解爐燃燒的煤粉則采用螺旋泵輸送（由羅茨風機供氣）。烘干用熱風來自窯頭篦冷機廢氣。
水泥粉磨及輸送
水泥磨選用2套Φ3.2×13m開路磨與輥壓機組成的閉路球磨系統，產量為2×65t/h。
來自水泥配料站的混合料經過皮帶輸送機送至輥壓機的穩料倉中，與打散分級機選出的粗顆粒一起均勻地進入輥壓機擠壓成料餅，由提升機送入打散分級機分選，大于3mm的粗顆粒（未擠壓好的料和邊緣漏料），返回到輥壓機的穩料倉中等待重新擠壓；小于3mm的細顆粒經過擠壓后，結構受到了破壞，物料的易磨性得到了改善，再送入開流水泥磨粉磨成符合成品要求的水泥。
自動控制系統
整條生產線采用siemens公司的集散型ＤＣＳ控制系統，自動化程度較高。
4、調試及生產達標情況
生產調試是生產線建設過程中的一個重要環節，是將設計、土建、安裝工作等轉化為實際生產的一個重要過程，生產線在短時間內達標達產可為業主創造最佳的經濟效益。調試工作是一個系統工程，牽涉到業主、設計、安裝及裝備廠家等相關單位。
4.1調試的組織
進入調試階段后即成立了由業主、主要設計者、生產調試人員和安裝單位的技術人員組成的調試小組。每天處理各類問題：人員的組織和調配；原燃材料和備品備件的供應；圖紙設計修改；處理試車過程中出現的機電問題等。
4.2調試過程
調試資料準備與人員培訓
設計院料編制了各車間的生產調試說明書；并與業主一道共同編制了全廠設備潤滑表、各崗位安全操作規程、各崗位操作記錄表格、備品備件計劃、及調試大綱和試車方案。組織舉行了多次培訓，內容包括工藝、電氣、機械專業知識，授課人員由各方面專業人員組成，加快了業主對干法窯的掌握。
單機試車
單機試車是對機電設備制造、安裝質量的初次檢驗，按照相關標準和規范進行驗收。進行單機試車時，對設備的空載電流(注意與額定電流的比較)、溫升、振動、聲音等進行了檢查、觀察和記錄。一是檢測裝備質量和安裝質量是否合格；二是為設備帶負荷試車時對比用。
電器打點及無負荷聯動是單機設備考核之后，負荷試車之前的一個重要階段，是對施工接線的一次全面檢查，是對電器自動化設計及集散型計算機控制系統(以下簡稱DCS)應用軟件的一次全面檢查及考核。其主要目的是使工廠的設備、裝置、設施能夠按預定的程序運行。中控與現場人員密切配合按組起、組停；組起、連鎖停；組起、緊停進行試驗，直至達到要求為止。
負荷試車
負荷試車是在無負荷聯動之后生產調試的最后一道環節。該階段工作的主要目的是從石灰石破碎開始有計劃、有步驟地打通整條生產線，在各工序連續運轉的基礎上，使各主要生產車間分別達到規定的性能考核指標，進而完成達標考核。
立磨的調試從12月初開始進行。期間遇到過二件事：
（1）循環風機進口閥門因風葉與軸出現相對滑動，導致中控顯示開度與現場實際情況不符，磨內拉風不夠，所以每次投料不久就因料層過厚震動較大，反復多次，最終得以解決，磨機停停開開，臺產保持在110t/h左右，累計磨制了2800余噸生料。
（2）在高溫風機液力偶合器更換期間，立磨一直處于不正常狀態，落輥3-5min之后，就開始振動，連續數天，經過分析，也嘗試了幾種可能的辦法：取消擋料圈，調整輥隙，清理管道，磨內噴水等；第三天立磨系統才運行正常。
這次調試，有下列幾個因素值得總結：
1)氣溫較低時，空氣密度大，介質較重，風機負荷大，同等電流情況下磨內拉風不夠，烘干能力差，物料排不出去，使料層厚度增加產生振動；
2)入磨物料中粉煤灰太干，顆粒間凝聚力小，不易形成穩定料層，導致設備振動；
3)落輥時間掌握不準確，不是太遲就是太早；
4)風、料、輥壓之間的平衡因缺乏經驗很難把握，導致振動；通過幾天的不斷摸索、嘗試，基本掌握了立磨的操作和規律，使立磨在不長的時間內產量達到了230t/h的水平，且能做到長時間的平穩運行。
12月中旬開始初次點火烘窯，整個烘窯過程共歷時五天，過程也比較順利。后因高溫風機的液力偶合器故障而中斷;第二次點火，調整了操作方法，結果使升溫時間明顯縮短，但最終由于分解爐燃煤輸送管道施工布置不合理，使兩根煤管阻力失衡堵塞而再次中斷；第三次點火投料后，因C4下料管堵塞停窯。隨后對入爐撒料箱進行了徹底的整改，解決了堵料積料的問題，另各級翻板閥也徹底地進行了檢查，確保了翻板閥在熱態始終保持良好的靈活性。從12月28日點火后
全線一直比較正常。入窯生料喂料量已穩定在180～210t/h。
對于窯操作，根據實際情況，采取邊操作、邊總結、邊提高的方式進行經驗積累，針對系統出現的每一個問題，認真地分析，不斷地調整操作參數，總結規律，優化操作方案。現在中控操作員能很輕松地解決常見的問題。
4.3生產達標情況
調試初期先使用煙煤生產，進而采用煙煤與無煙煤混合搭配使用。調試期間實際進廠各原燃材料分析結果見表2和表3。
調試期采用石灰石、砂巖、硫酸渣、粉煤灰四組份配料，熟料率值確定為：KH=0．88~0．90；SM=2．5~2．7；IM=1．5~1．7。
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