1 項目概況

海螺集團安徽銅陵海螺水泥有限公司（以下簡稱銅陵公司）原燃料資源儲量大、成份好，長江水運十分便利，又有海螺集團強大的市場、技術、管理、資金等綜合優勢，具備建設超大型熟料基地的條件。作為國內最大的水泥企業集團，安徽海螺集團為促進中國水泥工業產業結構調整和提高國內水泥生產、機械加工等領域的技術水平，適應國際上水泥生產大型化的趨勢，同時為更好地提高企業效益，改善產品結構，躋身世界最大水泥企業行列，決定發揮其各項優勢，規劃在銅陵公司已有2條生產線、10000t/d熟料產能的基礎上，在原有廠址的東側3km處，新辟廠址，分步建設3條10000t/d熟料生產線，把銅陵公司建設成1200萬t/a熟料的超大型熟料生產基地。從2001年起，海螺集團開始考慮首期2條10000t/d熟料生產線的建設事宜，中材國際南京水泥工業設計研究院有幸成為這2條生產線的設計單位。

根據海螺集團的規劃，3條10000t/d熟料生產線的建設場地同時平整；首期2條10000t/d熟料生產線的設計建設要考慮第三條線的接口；首期2條10000t/d熟料生產線同時開工建設，但分步建成投產?？紤]到國內對大型生產主機設備的開發設計、生產制造尚缺少經驗，故本項目對生料磨、燒成系統采用引進國外技術及設備關鍵件、國內分交的方案。本項目于2002年12月開工，第1條線于2004年5月26日點火，6月5日投料。預計第2條線將于今年9月分點火。2條線建設總投資約13億元人民幣。

海螺集團的這一決策，無疑將對中國乃至世界水泥工業的發展起到推動作用。銅陵公司擬建3條、首期建設2條10000t/d熟料生產線，其建設規模在國內沒有先例，在世界上也尚屬首次。由于規模大，使得所有主輔機設備都大，物料輸送儲存量也大，建設場地、供電供水也大，施工安裝量也大。量變到質變，所有的大，就會產生技術上、管理上的新課題、新高度。在設計和工程建設過程中，業主和我院、安裝施工單位緊密配合，優化方案，特別是業主單位，和我們一起確定技術方案，使得項目的建設達到了預期效果，

2 項目建設范圍和主要設計技經指標

本項目的設計建設范圍從礦山開采開始，到熟料儲存及外運碼頭為止，主要含礦山開采工程、物料運輸工程、主生產線工程和碼頭工程等幾部分。

根據工廠各種條件，我們確定的設計主要技術經濟指標如下：

（1）熟料生產能力：≥10000t/d。

（2）熟料燒成熱耗：≤2970kj/kg-cl。

（3）熟料電耗（自石灰石堆料機到熟料庫頂）：≤54kWh/t-cl。

（4）熟料28天抗壓強度：≥60MPa。

（5）粉塵排放濃度：≤50mg/Nm³。

3 項目主要建設條件

對于大型工程的建設，必須遵循科學的方法，首先必須考察必要的建設條件，才能避免盲目建設帶來的不良后果。海螺集團和我院在規劃設計建設銅陵海螺水泥有限公司1200萬t/a熟料的超大型熟料生產基地時，特別認真詳細地研究了項目得天獨厚的優良建設條件，并在此基礎上，進行2條10000t/d熟料生產線的設計建設。本項目主要建設條件如下。

3．1 原燃材料

         銅陵公司已有敕山和傘形山石灰石礦山。該礦山總儲量B+C級為6.45億噸、D級為1.25億噸。該礦區石灰石資源十分豐富，品質好，CaO平均含量為51.92%，且有害成份低。銅陵市南西5 km的棕葉山砂頁巖礦是本項目的硅質原料礦，礦區面積約2.24km²，交通運輸條件便利，地質普查得到粉砂巖的地質儲量D＋C級為233000.0萬噸，其中D級約12000.0萬噸，成分合適。銅陵地區硫酸渣資源較豐富，質量也好，Fe₂O₃含量較高，K₂O、Na₂O含量低，所以本項目鐵質原料采用硫酸渣。本項目燃煤采用淮南礦務局煙煤，煤質較好。除此外，銅陵公司周邊地區還有大量的石灰石山和砂巖山，可做后備礦山。

所有這些生產主要原燃料，儲量大，成分合適，均能滿足本工程的需要。

3．2  建設場地

銅陵公司東北距銅陵市12km；西北距寧銅鐵路終端站—橫港南站約3.5km；東側緊挨省級公路銅青線通過；南側有規劃中寬度為40m的古圣公路連接沿江公路和銅青公路 ，北側有規劃中寬度為30m的長圣公路連接沿江公路和銅青公路；長江位于其西側約1.2km。

　  本項目（含預留的10000t/d熟料生產線）建設場地位于已有生產線的東向約3km處，距離石灰石礦山約1.5km，已有生產線的石灰石輸送皮帶廊緊靠其南側。棕葉山砂巖礦為其南向約4.5km。建設場地東西長度約900m，南北長度約700m，場地整個地勢為東西兩側高，中間低，地形標高在23m-50m之間，靠近北側山坡坡腳處有少量住戶需遷移，廠區中間有一條水溝貫穿場地，整個建設場地地質條件較好。

3．3  交通運輸

銅陵公司原已有一座長江自備碼頭，位于銅陵長江大橋下游1.3km，碼頭為5000t級直立式出口碼頭，設有一臺1200t/h能力的裝船機，原有生產線生產的水泥和熟料通過長皮帶廊輸送至碼頭。碼頭距離本項目建設場地約5km。本項目的熟料外運和燃煤進廠主要考慮水運，與本項目配套，新增建熟料出口碼頭2座和煤進廠碼頭1座，碼頭和生產區之間通過膠帶輸送機輸送熟料和燃煤。另外，燃煤進廠也可通過火車運入原有生產線儲煤場，用膠帶輸送機到運進新建廠區。

石灰石和砂頁巖則分別在礦山破碎后，由長膠帶輸送機輸送進新建廠區。硫酸渣由汽車運輸進新建廠區。

3．4  供電和供水

2條10000t/d熟料生產線的供電由離廠區幾公里的古圣、朱村變電站分別設兩路線進廠，新建一座110KV/6.3KV總降壓站，主變為45000kVA、31500各一臺，用于2-10000t/d熟料生產線供電。生產用水則可由長江水運碼頭上游為原有生產線配套建設的一級取水泵站取水，通過輸水管線進入新廠區，在廠區新建320m³/h的水處理廠一座和給水管網，給生產線供水，水資源十分豐富。上述供電、供水均能很好滿足本工程的需要。

綜合上述建設條件，我們認為，銅陵公司建設超大型熟料基地的條件十分優越，特別是其原料儲備量大，品質好；建設場地條件優良；交通運輸由長江黃金水道，輔以鐵路和公路。各種條件都是得天獨厚，十分難得的。

4  主要工程技術概況

4．1 石灰石礦山工程概況

銅陵公司石灰石礦山整個礦區由相毗鄰的傘形山和敕山組成，總長約3.5 km，寬為1～1.5 km，兩山在160m標高相連，形成一個礦區。礦山儲量計算最低開采標高25 m。本礦山原為已有的兩條生產線配套，除生產體系外，還建有辦公、生活、機、電、汽維修等設施及山上、山下兩處礦山工業場地和火藥庫區，已形成一個完善的生產礦山及為兩條生產線服務的石灰石破碎及碎石輸送系統。

本次設計建設2條10000 t/d 水泥熟料生產線，礦石開采量很大，據計算如表1。這是目前國內開采量最大的水泥原料礦山。

表1   計算礦山需要生產規模及生產能力表

針對這樣大的礦石需要量，礦山設計要擴大開采范圍，增加開采面，相應增設礦區道路、配置大型開采運輸裝備。礦山工作采用每天二班的不連續周工作制，年工作300天，輔助生產及爆破作業在白班進行。礦山采用自上而下的水平分層開采，沿走向推進的橫向采礦方法，傘形山和敕山兩礦段同時設8——10個工作面生產，采場工作面長度達1700 m。臺段高度15m，礦山穿孔及采掘、運輸設備均采用大型化、無電化、機動靈活、性能好的高效率設備，礦山運輸采用礦內公路及膠帶輸送機聯合開拓系統。為滿足萬噸線生產的需求，礦山新增一臺雙轉子（能力：1500 t/h）和兩臺單轉子（單臺能力：700 t/h）破碎機的破碎系統及及兩條碎石輸送膠帶機，破碎后的碎石經膠帶機直接輸送到廠區石灰石予均化堆場。

4．2外部物料運輸工程概況

由于本項目規模大，原、燃料進廠和熟料出廠的運輸量很大，又要考慮分步建設問題，陸路運輸的征地和建設工作量和投資都會很大，為了盡可能保證原燃材料運輸的可靠性和降低運輸成本，結合本項目具體條件，我們設計對大宗物料進出廠主要考慮用膠帶運輸及長江水運方式，少量輔料用汽車運輸。為此，專門建設了5條大長膠帶輸送機來作生產線和外部的連接渠道。5條大長膠帶輸送機的輸送物料情況和主要參數見表2:

表2        5條大長膠帶輸送機主要參數

上述5條膠帶輸送機按其送料走向，集中布置在生產線的南側，與原生產線的膠帶輸送機緊靠平行，與主生產線完全不交叉打架，管理、維修極為方便。這5條膠帶輸送機既大又長，總長度達到21 km，物料輸送量達到近1700萬t/a。這5條膠帶輸送機基本上實現了2條10000t/d熟料生產線物料的進出廠運輸，并還有為第3條線服務的潛力。

4．3  廠區總圖布置方案概況

大型熟料基地的總圖布置優劣極為重要，我們在設計中要根據物料走向和廠區地況綜合考慮工藝流程順暢合理、物料銜接短捷、運行管理方便、降低建設工作量和建設投資、環保美觀漂亮等諸多因素。據此，我們在本工程總圖布置時，將主生產線南北向布置，并根據地形采用臺階式標高，將不同功能的車間布置在不同臺段上，臺段之間基本以緩坡連接，各區功能清晰，聯系緊密。詳見圖1。 

廠區東側（靠近石灰石礦山方向）是原燃材料區，2座帶蓋石灰石預均化堆場位于最東側，

并預留第三線石灰石堆場位置，且根據地形狀況采取臺階式布置，以減少挖方量。靠近石灰石預

均化堆場布置4個Ф80m帶蓋圓形無軌預均化堆場，堆放燃煤及砂巖、硫酸渣。

    主生產區布置在廠區中心位置，2條生產線及預留的生產線平行布置。原料從廠區南側進廠，經預均化堆場后從廠區北側出堆場，進配料站。配料站至熟料庫的主生產線從北往南，呈”一”字型方式布局，流程簡潔。熟料庫布置在主生產線最南端，出庫熟料經廠區南部的長膠帶輸送機送往江邊碼頭。

中控、化驗室及廠前區布置在廠區西側，靠近工廠西側公路，保證了人貨分流。原來廠區內的水溝可進行移位改造，建1座小攔水壩建成廠區景點布局，增加工廠的美觀和景色。

工廠內部道路采用環行布置方式，主干道寬度7m，次要道路寬度4m，路面結構采用22cm厚混凝土路面。

4．4 主生產線工程概況

    本工程2-10000t/d熟料生產線石灰石在礦山破碎后，通過長膠帶輸送機直接送至廠區帶蓋長型石灰石預均化堆場，每條生產線對應1座堆場。建設第3條10000t/d生產線時，礦山需增添一臺破碎機，廠區需增設一座同規模的石灰石預均化堆場，長膠帶輸送機通過提速可滿足3條線的生產。全廠物料儲存情況見表4。

生料粉磨采用輥式磨雙風機系統，磨機參數見表5。煤粉制備采用國產立式磨，每條生產線設2臺磨，用篦冷機熱風做烘干熱源。

    窯尾預分解系統和回轉窯是FLS公司的技術，采用5級雙列預熱器及ILC型預分解爐，分解爐直接與方形窯尾上升煙道連接，分解爐通過倒“U”形風管與C5級旋風預熱器連接，各級旋風筒之間由圓形管道連接，窯內通風和分解爐通風靠三次風管上的調節閥調節，系統通風靠調節預熱器后面的風機轉速來調節?；剞D窯由三支承支撐，齒輪軸雙傳動，雙液壓擋輪調節窯的上下竄動。窯頭、窯尾密封都采用疊片式。

熟料冷卻機采用BMH Claudius Peters公司生產的三段床帶輥式破碎機的組合式冷卻機，熟料處理能力為10000~12000t/d，冷卻機有效面積為250m²，單位面積產量為40~48t/d.m2，正常運行冷卻風量為1.891Nm3/kg，出冷卻機熟料溫度為環境溫度+65℃，二次風溫度可達1211℃，三次風溫度為887℃，廢氣溫度為196℃，冷卻機熱效率可達74%。

全廠生產線主機配置及設備來源情況見表5。

表4        各堆場、儲庫的物料儲存量及儲存期

4．5 碼頭工程概況

銅陵公司在長江邊原建有5000t級直立式出口碼頭1座，碼頭工業場地建有一座水泥庫（ф15m）、一座熟料庫（ф15m）及有關配套設施。碼頭北側為一小型化工廠，南側為農田及長江小學，西側緊鄰沿江路和長江防洪堤及長江。本工程建設中，為本工程配套，設計在其上游新增5000t級碼頭2座和3000t級碼頭1座，用以熟料外運和燃煤進廠，碼頭到廠區聯接有熟料和原煤輸送長膠帶機各一條。在碼頭還新增建2座ф18m熟料庫，作為碼頭熟料倒運用，同時建設配套電氣室和相應附屬設施。

5  生產調試及運行

10000t/d孰料線經過一年半的建設，于2004年5月26日，點火烘窯，6月5日投料試生產經過約20天的機械、電氣設備調適、局部整改，低產量適應性運行，生產漸趨正常。于7月9~11日達到了連續72小時滿負荷運行，，生產水泥熟料約33000 t。此后，該生產線運行情況基本正常，至8月底已生產水泥熟料近60萬噸。

 據初步統計，燒成系統生產操作主要參數見表6。

表6   燒成系統生產操作主要參數統計值

6  本工程主要技術特點

銅陵公司原料儲備量大質優，交通運輸由長江黃金水道，建設場地條件優良，具備建設超大型熟料基地的得天獨厚的優良條件。我們在本工程的方案制定和設計建設中，將水泥生產先進的技術、高標準的環保要求和有利的建設條件充分結合，使本工程基本實現了先進、和諧、統一、美觀的結合，在銅陵古圣樹起了一座現代化的新型工廠。我們初步小結本工程具有下列特點：

6．1  3條10000 t/d熟料大型生產基地的占地面積很大，作為首期建設工程，其總圖布置須按照一次規劃，分期實施的思路進行設計施工，根據原燃料和熟料進出廠方向、建設場地地形、外部物料運輸等條件和生產線布置的合理性，我們把整個廠區分成物料輸送帶、原燃料儲存區、主生產線區、輔助生產設施區、廠前區等幾個區域，各區功能清晰，互相連接簡捷合理，流程順暢，消除了物料的往復倒運。全廠劃分成幾個臺段，降低了建設填挖方工程量，并使全廠的防洪排水安全可靠。廠內道路設計合理，廠區設有較多的綠化帶，廠前區根據原有地形建設了一個人工湖，全廠氣勢雄偉、風光優美，真正是一個現代化的花園式工廠，體現了中國最大、世界一流水泥廠的風范。

6．2  根據工廠規模大、物料運輸量特別大及碼頭、礦山均在幾公里范圍的特點，特別是考慮建設的合理投資和建設周期、生產的安全可靠，及分期建設的接口和技術協調問題，我們對全廠幾乎所有的進出物料，采用了自行設計、國產的大規格長膠帶輸送的方案。全廠的物料進出有5條膠帶輸送機承擔，輸送量達到1700萬t/a（平均約5.5萬t/d），輸送距離約21 km。這樣，減少了筑路的占地面積，又降低了建設投資和運行費用，且運行可靠。這樣的大運量膠帶運輸方式，在中國水泥廠建設史上，創下了新的業績。

6．3  大規模水泥廠原、燃料的儲存均化對穩定生產和操作、提高產質量的作用特別重要。本工程僅生產原料和燃煤的設計儲量就要達約45萬t。我們在設計建設中，特別研究了各種原料和燃煤的儲存均化技術，全部采用自行開發設計的技術和國產設備。對石灰石用了長型預均化堆場，設計中適當縮小堆場跨度，增加長度，以降低大跨度設備可能出現的不穩定風險；對其他原料和燃煤，突破水泥行業的通用技術范圍，在業主的支持配合下，通過借簽其他行業技術，開發設計了圓形無軌頂堆側取預均化堆場，該種堆場的特點是占地面積小，儲量大，建設投資較低。所有預均化堆場都采用網架結構彩鋼板蓋頂，以減少揚塵和出堆場物料的輸送配料不穩定性，還美化了工廠的環境；每個堆場還設置了應急出料通道，可保證生產的連續和穩定性。這些預均化技術的應用，使如此大規模工廠的原、燃料儲存均化比較可靠，可保證生產中原、燃料的量和質都達到要求。而且，全廠約45萬t的原、燃料儲存區占地小，物料進出方便，設備較可靠，環境美觀。改變了許多水泥廠原、燃料儲存區臟、亂、差的面貌。

6．4 對于萬噸級生產線的總體技術方案遵循先進、成熟、可靠、經濟的原則，設備選配以國產為主，對于原料磨、預熱預分解系統、回轉窯、篦冷機等大型關鍵主機設備，由于國內尚無或少有成熟制造及應用的經驗，則采取引進分交的方法。10000t/d熟料生產線的核心部分---燒成系統（余熱預分解系統、回轉窯、篦冷機）配置單套設備，是目前世界上最大級的水泥生產設備，這種配置，標志著海螺集團的綜合實力達到了世界的先進水平，也必將推動和加快我國水泥工業和機械制造工業技術進步的步伐。生產線的生料制備、煤粉制備和生料庫則分別配置2套系統，其主要設備和設施均已在5000t/d熟料生產線上得到了成熟應用。設計中，我們還仔細考慮了各自2套系統之間的互通和轉換。這樣的方案，與目前國際上、國內大型水泥設備的制造技術及國外已有萬噸線的實際技術水平相符合，既可保證生產線總體技經指標的優越性，又可降低生料、煤粉處理部分故障影響燒成系統生產的可能性，可確保中國首條10000t/d熟料生產線達到較高的運轉率，具備了流程簡捷合理，技術經濟指標先進，管理、操作、維護和備品備件簡單，生產運行可靠等一系列優點。

6．5  熟料燒成系統引進了國際上當代處于領先地位的新技術和主機關鍵件。窯尾預分解系統和回轉窯是FLS公司的5級雙列預熱器及ILC型預分解爐技術，分解爐和窯頭燃煤比例為55—60%比45—40%，煤粉和生料可在分解爐內得到充分燃燒和分解，入窯生料的表觀分解率可達到90%以上。分解爐通過分料技術和在爐下部設喂煤設喂煤點，達到降低窯尾廢氣中氮氧化物的目的。系統三次風管布置在回轉窯上部，從窯頭罩上窯兩側的兩個點抽取熱風，在窯中靠近窯頭端合并成一根風管，送入分解爐。熟料冷卻采用BMH Claudius Peters公司生產的三段床帶輥式破碎機的組合式冷卻機。這些技術基本上集中反映了國際上水泥生產的技術水平。這些新技術和設備的引進，保證了生產線的優良性能，也可帶動我國水泥生產的技術發展。

6．6  本項目的設計建設過程中，業主和設計部門始終把環境保護放在很重要的位置，業主決不在環保投資上吝嗇。我們在設計建設中，嚴格按照國家新的環保標準進行設計，所有原料堆場全部加彩鋼瓦頂蓋，窯頭、窯尾設電除塵器，其余各揚塵點和物料轉運點、下料點等設袋除塵器，保證粉塵排放達標。燒成系統用低NOx技術裝備，保證NOx排放量低于      。所有風機等高嘈音的設備、車間均加消音器和隔音處理，保證工廠嘈音排放量優于國家標準。此外，廠區建了人工湖景點和較多的草坪，廠里購置了灑水車對道路進行灑水降塵。所有這些，使得工廠的環境和廠容很好，更襯托出現代化工廠的文明景象。

7  結語

本項目10000 t/d熟料生產線是中國第一、世界第四條萬噸級熟料生產線，但是，作為一個基地規劃建設3條、首期同步建設2條10000 t/d熟料生產線，這是世界水泥工業建設史上最大規模的工程，是世界第一的工程。建設這么大的工程，從原料開采、運輸處理、儲存均化，到生產工藝、機械裝備、電氣自動化、土建等各專業技術，再到全廠總體規劃布置、給排水和環境保護技術，還有生產線的建設、生產、管理等等，都面臨著創新和提高的問題。本項目含石灰石、砂巖兩個礦山，21km的大運量膠帶輸送，主生產線，3座長江碼頭及配套工程等等幾大工程，建設范圍廣，建設工程量大。在建設中，業主、設計單位、安裝施工單位、設備生產廠商等通力合作，堅持科

技含量高，經濟效益好，建設投資省，環境保護優的原則，僅用了18個月時間，就完成了首條生產線的建設，點火投產順利，投產當月達標，創下了驕人的業績。該生產線的建設成功，標志著我國水泥生產技術又邁上了一個新的臺階，具備了和國外大水泥集團競爭的能力，其各方面的意義是非凡的。該生產線的建成，是與海螺集團領導高瞻遠矚的目光、以振興中華為己任的使命感及對國內外水泥工業總體發展的準確把握分不開的，該生產線的建成，會給國內水泥工業走高科技、高效益、重環保道路以深深的啟迪，促使我國水泥工業更好的良性發展。我們中材國際南京水泥工業設計研究院也會對本工程進行認真總結，不斷優化，向世界先進技術水平努力。