青海水泥廠1000t/d擴(kuò)建工程簡介
青海水泥廠原有1條Φ4m×60m立筒預(yù)熱器窯生產(chǎn)線，年產(chǎn)熟料約21萬t。擴(kuò)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(kuò)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(shè)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(dá)標(biāo)和月達(dá)產(chǎn)，并于2000年2月通過國家驗收。
1 設(shè)計
青海水泥廠擴(kuò)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(fēng)和壓縮空氣的壓力、風(fēng)量及電氣設(shè)備的絕緣等產(chǎn)生很大影響。
1.1 主機(jī)設(shè)備
主機(jī)設(shè)備見表1(表中生產(chǎn)能力為青海地區(qū)設(shè)備設(shè)計能力)。
| 序號 | 設(shè)備名稱 | 型號規(guī)格 | 能力 | 數(shù)量/臺 | 備注 |
| 1 |
石灰石破碎機(jī) | 顎式900×1200；進(jìn)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(jī) | 錘式900×1200；進(jìn)料粒度<650mm； 出料料度<20mm | 200～300t/h | 1 | 新老線合用 |
| 3 | 粘土破碎機(jī) | 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(fēng)式選粉機(jī)；入磨粒度<20mm；產(chǎn)品細(xì)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(yù)熱器和分解爐 | HF5/1000 一級旋風(fēng)筒：2－Φ3500 二級旋風(fēng)筒：1－Φ4800 三級旋風(fēng)筒：1－Φ5200 四級旋風(fēng)筒：1－Φ5200 五級旋風(fēng)筒：1－Φ5200 分解爐：Φ5740×15000 | 1000～1200t/d | 1 | 帶分解管道 |
| 7 | 熟料冷卻機(jī) | 富勒篦冷機(jī)603H－806H－1025H 篦床有效面積：31.6m2 進(jìn)料溫度：1371℃； 出料溫度：65℃＋環(huán)境溫度 | 1200t/d | 1 | |
| 8 | 余風(fēng)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(fēng)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(fēng)量：3.24×105m3/h | 1 | |
| 10 | 水泥磨 | 管磨機(jī)Φ3m×11m配Φ3.0m離心旋風(fēng)式選粉機(jī)；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(jī) | TEM(Ⅱ型)8嘴回轉(zhuǎn)式 | 80～100t/h | 1 |
2)生料配料在設(shè)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(jìn)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(jī)等組成。控制出磨生料化學(xué)成分和率值的標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)式選粉機(jī)閉路系統(tǒng)。烘干熱源來自預(yù)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(yīng)性強(qiáng)，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(fēng)預(yù)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(shè)計充分考慮了青海空氣稀薄對預(yù)熱器內(nèi)物料分散預(yù)熱的影響及對分解爐內(nèi)燃料燃燒的影響。HF5/1000型預(yù)熱器分解爐工作原理類似于FLS型預(yù)熱器分解爐，但其有自身技術(shù)特點:
?、俨捎酶咝У妥栊L(fēng)筒，截面尺寸相對較小，對截面風(fēng)速適應(yīng)范圍大，旋風(fēng)筒截面風(fēng)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)。
②采用噴騰型分解爐，在分解爐出口與四級旋風(fēng)筒進(jìn)口間增加鵝頸管，其主要目的是進(jìn)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(dá)到4.88s，保證了煤粉在爐內(nèi)充分燃燒。
?、垡患壭L(fēng)筒設(shè)有2個(FLS型只設(shè)1個)，有利于提高一級旋風(fēng)筒分離效率，降低預(yù)熱器出口廢氣中的含塵量。
?、芪寮壭L(fēng)筒增設(shè)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(fēng)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(fēng)可靠。
⑦對不同部位的旋風(fēng)筒內(nèi)筒、翻板閥閥板設(shè)計不同材質(zhì)，既保證其使用壽命，又節(jié)省費用。旋風(fēng)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(jī)冷卻，冷卻機(jī)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(jìn)的環(huán)狀天平型流量計(粉研秤)進(jìn)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(zhǔn)確、穩(wěn)定；窯用燃燒器采用引進(jìn)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(fēng)用量少。
窯系統(tǒng)的通風(fēng)采用專為青海水泥廠擴(kuò)建工程加工制造的高溫風(fēng)機(jī)，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(fēng)式選粉機(jī)，其粉磨效率較高，調(diào)節(jié)水泥細(xì)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(jī)，包裝能力80～100t/h，系統(tǒng)運行可靠。
9)設(shè)計特別注重環(huán)保除塵，所有可能揚(yáng)塵點均設(shè)置除塵器，除塵設(shè)備大都是引進(jìn)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(jī)余風(fēng)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(dá)標(biāo)。
1.3 電氣和生產(chǎn)過程自動化
擴(kuò)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(jī)控制系統(tǒng)，對此工藝段生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過程進(jìn)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(kuò)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(shè)備安全運行，有利于節(jié)能降耗，提高產(chǎn)質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。
1)對有關(guān)電氣設(shè)備，尤其是容量大的電氣設(shè)備，提高絕緣等級，增加散熱補(bǔ)償。設(shè)計中電動機(jī)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(jī)。其余電氣按常規(guī)設(shè)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(kuò)建工程選用美國HONEYWELL公司生產(chǎn)的DCS分布式計算機(jī)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(yù)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(jī)系統(tǒng)、余風(fēng)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(jī)對被控工藝段的有關(guān)熱工、生產(chǎn)過程參數(shù)進(jìn)行全面的控制。
管理級是可以通過管理計算機(jī)進(jìn)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(jī)打印有關(guān)資料。
3)采用引進(jìn)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(jī)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(jìn)行成分分析。
2 生產(chǎn)調(diào)試
擴(kuò)建生產(chǎn)線于1998年8月下旬起對第1臺設(shè)備進(jìn)行單機(jī)試車，2個多月單機(jī)、聯(lián)動、負(fù)荷試車完畢，于1998年10月25日回轉(zhuǎn)窯點火，對窯系統(tǒng)進(jìn)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(shè)備故障后，先后順利達(dá)標(biāo)。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(xì)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(xì)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(dá)85t/h以上；水泥磨臺時產(chǎn)量常達(dá)50t/h以上。
燒成系統(tǒng)點火投料2個月即達(dá)標(biāo)，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(dá)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(dá)標(biāo)，并有幾個月達(dá)產(chǎn)，回轉(zhuǎn)窯臺時產(chǎn)量常達(dá)50t/h以上。
在生產(chǎn)調(diào)試中，擴(kuò)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(yù)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(yù)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(fēng)不夠。投產(chǎn)初期，認(rèn)為投料小，不需要大開高溫風(fēng)機(jī)風(fēng)門，高溫風(fēng)機(jī)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(yù)熱器分解爐內(nèi)懸浮不好，預(yù)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(fēng)過早。剛開始投料時，篦冷機(jī)內(nèi)無料或料溫低，二次風(fēng)溫低，窯頭煤燃燒狀況不好，若系統(tǒng)拉大風(fēng)過早，將進(jìn)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(guān)小高溫風(fēng)機(jī)風(fēng)門，降低高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，重新升溫，投料。
4)沒有掌握投料量與窯速間關(guān)系。受老線立筒預(yù)熱器窯操作習(xí)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(fù)荷越來越大，有時候使窯主電動機(jī)超負(fù)荷跳閘，無法繼續(xù)煅燒。
2.2 投產(chǎn)初期預(yù)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(fēng)量不足，物料在預(yù)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(fēng)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(fēng)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(yù)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(dá)1.5m，嚴(yán)重影響系統(tǒng)通風(fēng)；大量物料積聚窯內(nèi)，使窯負(fù)荷加大；蛋的滾動也嚴(yán)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(xué)成分、生料與煤的有害成分和操作方法等有關(guān)。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(xué)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(yán)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(yán)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(qiáng)烈，造成襯磚爆頭。
3)窯襯磚質(zhì)量差。缺邊缺角嚴(yán)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(jìn)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(shè)備運轉(zhuǎn)率低
投產(chǎn)頭3個月，設(shè)備運轉(zhuǎn)率只有29.93%。
1)操作不當(dāng)。如操作不當(dāng)引起預(yù)熱器分解爐系統(tǒng)堵塞、窯襯損壞、篦冷機(jī)堵料等導(dǎo)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(dāng)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(shè)備、材料制造質(zhì)量較差，一些設(shè)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(jī)構(gòu)失靈及窯襯壽命短等都能導(dǎo)致停窯。
4)生產(chǎn)管理沒有及時跟上，對設(shè)備不重視維護(hù)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(shè)備及時維修。
1999年下半年，工廠認(rèn)識到設(shè)備運轉(zhuǎn)率為實現(xiàn)年達(dá)產(chǎn)首要影響因素，改變了生產(chǎn)管理方式，將設(shè)備管理制度化，加強(qiáng)了設(shè)備維護(hù)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(shè)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(kuò)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(bǔ)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(jì)建設(shè)。生產(chǎn)實踐表明，青海水泥廠擴(kuò)建是成功的。
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