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2017年水泥企业技术进步路线图

2017/04/28 10:47 来源:中国硅酸盐学会工程技术分会

对“现代化预分解窑水泥厂”的优化改造,在现有所谓“新型干法”生产线的基础上,以“全方位均衡稳定”为指导思想、以“智能化与节能降耗”为技术路线,融合近几年发展起来的(或嫁接其他行业已经成熟的)新材料、新工艺、新技术,对现有生产和经营实施全方位的“研发型或嫁接型改造”。......

  对“现代化预分解窑水泥厂”的优化改造,在现有所谓“新型干法”生产线的基础上,以“全方位均衡稳定”为指导思想、以“智能化与节能降耗”为技术路线,融合近几年发展起来的(或嫁接其他行业已经成熟的)新材料、新工艺、新技术,对现有生产和经营实施全方位的“研发型或嫁接型改造”。

  集合部分研究单位和水泥企业近几年的单项成果,这里构成一个初步的2017年技术进步路线图,不同企业可结合自己的实际情况,作为大修顶层设计的选项参考。其具体内容:不仅包括以下24项通用生产技术、3项重大工艺装备改造技术、3方面管理升级技术。

  (一)24项通用生产技术

  1.1 稳定矿山质量的计算机配采、配运技术。该技术主要是缓解石灰石质量在地质分布上的不均衡,为取消石灰石预均化堆场创造条件。如果石灰石矿山的质量比较均衡、如果石灰石预均化堆场的效果还可以、如果入窑生料质量波动不大,改造的必要性就不大了;但对于新建厂,始终是必要的,因为这套技术可以省掉投资很大的石灰石预均化堆场的建设。

  (1)以地勘资料为基础,根据化学成分的分布情况,在一定范围内进行可行的多采面均质搭配开采;(2)以爆破穿孔的化学成分为基础,必要时辅以爆破后取样检验,以化学成分为基础,对不同的采面进行搭配装运进厂。

  1.2 稳定配料的石灰石高中低品位三分配料技术。该技术主要是为了充分发挥生料成分在线分析仪的作用,也是为取消石灰石预均化堆场创造条件。

  在进厂石灰石的主输送皮带上设置1台石灰石成分在线分析仪,根据一定时间段的CaCO3含量分为高中低三个品种,分别送入3个石灰石配料库,以便配料中按比例搭配使用。

  1.3 稳定生料质量的成分在线分析仪检测、配料技术。现有普遍采用的荧光仪成分检验配料系统,一是存在人工取样的代表性问题,二是存在约1个小时的滞后问题,都严重影响到系统调节的准确性。

  (1)在入磨配料皮带上设置1台生料成分在线分析仪,检测配料后的适时化学成分,并根据各组分物料的化学成分适时调整物料配比; (2)保留原有生料粉磨后的荧光仪检验,以核准和把控在线分析仪配料系统的效果。

  目前已有多个国外的在线分析仪可供选配,尽管效果不尽相同,但总体上都有可观的效果;丹东工控作为国内开发在线分析仪的唯一厂家,近几年也取得了不错的业绩,而且逼迫国外设备实施了大幅度降价,这是水泥行业推广普及在线分析仪、特别对由于价格问题还在犹豫者是一个利好消息。

  1.4 生料粒度在线分析仪技术。生料磨的主要平衡是质量与电耗的平衡,进一步细化就是细度与台时的平衡,要想比较精准的把握平衡点,就必须有适时的量化数据作支撑。

  (1)现有生产系统的台时产量,已有适时的配料秤给出; (2)生料细度,虽然也有具体的抽检指标,但不是全检,存在一个代表性问题;而且不够适时,一般要滞后1个小时左右;还有一个需要强调的问题,对生料的微粉实施控制。

  1.5 立式生料磨喂料锁风技术。生料粉磨电耗约占到熟料电耗的1/4以上。好的水泥厂能将吨生料电耗控制到12度左右,而不少较差的厂家则达到18度以上。这虽然与系统工艺和装备有关,但降耗最容易、效果也最明显的措施就是密闭堵漏。根据对多条生产线的检测总结,发现系统漏风对风机电耗有着重大影响,一般系统漏风10%,将增加风机耗电30%左右。

  目前的现实情况是,对于多数熟料生产线,漏风问题主要存在于生料粉磨系统,而生料粉磨系统又主要是立磨的喂料锁风阀。目前,立磨的喂料锁风阀基本上全部采用分格轮锁风,而且绝大部分效果不好,为了应对粘湿物料的堵塞,有的厂干脆拆掉不用了。生料立磨的喂料锁风、特别对于物料粘湿的生产线、特别是北方的冬季,一直是大家头疼的问题。

  目前,用于立式生料磨喂料锁风改造的,主要是潍坊几个厂主推的“全密闭料封”技术。第一代产品有:称重料封仓+全密闭喂料皮带、称重料封仓+全密闭板式喂料机,优点是锁风效果良好,缺点是占用空间较大、检查维护不便、维护费用较高;目前,已有第二代产品在用,料封仓+转子喂料机,保留了第一代的优点、克服了第一代的缺点。

  1.6 增大下料管冲力降低预热器出口温度技术。目前,大部分预热器出口废气带走的热量,约占到熟料烧成理论热耗的17%~22%左右,是烧成热耗最大的支出部分,降低预热器出口温度是降低熟料热耗的重要途径之一。旋风预热器的物料预热主要在换热管内进行,如果换热管内的物料分散不均,甚至出现下冲短路,是导致预热器热效率下降的一个普遍问题。

  预热器撒料装置的原理依赖于来料的冲力和冲击角度,上一级下料管的布置制约着来料的冲力和冲击角度,冲力的大小和冲击角度影响着撒料装置的反弹喷射,继而影响到管内的撒料效果,撒料效果影响着预热器换热效率。

  因此,增大来料冲力和优化冲击角度就成了增大分散度、增大换热效率的关键,而改造以增大下料管的角度和高度、提高翻板阀在下料管上的位置,可以有效地提高来料冲力、提高换热效果、降低预热器的出口温度。

  1.7 稳定入窑生料的新型转子秤计量、喂料技术。以稳定入窑喂料量为根本,改用更稳定的喂料和更精确的计量系统;当给料的稳定性与计量的准确性相矛盾时,以稳定性为主选择计量设备。即宁要稳定的大误差、不要波动的高精度。

  给料系统和计量系统是喂料系统不可分割的两个部分,两部分的制约和关联性很强,这一点在引进的菲斯特煤粉秤上有明确的体现,要求使用他们的秤必须同时使用他们的给料系统。

  其典型的代表是某公司近年开发的司德伯秤,将给料和计量集合内置到一个设备内完成。取消了喂料调节阀,不但简化了系统工艺、方便了现场布置,降低了故障率、节省了备件费用,而且大幅度提高了对中间仓仓位波动的适应性。

  1.8 均衡稳定的煤粉新型转子秤计量、喂料技术。应该说大家都已经认识到稳定煤粉的重要性,近年在煤粉计量秤的选用上普遍选用了较好的设备,但遗憾的是,不少生产线上依然存在着断煤和跑煤现象。问题主要体现在煤粉仓的棚仓塌料上,其因素主要有煤粉水分、煤粉仓的结构和负压、煤粉给料和计量的锁风问题。

  煤粉新型转子秤计量、喂料技术,将供给料部分视为计量控制系统的一个重要组成,科学合理的设计和选配了供料仓和预给料装置。在稳定给料上下了足功夫,保证了连续、稳定、可控的给料,从而保证了计量设备能够稳定运行、正常运行、准确计量。

  与现有的煤粉喂料秤相比,主要的改进有:①为防止煤粉仓的棚仓断料和塌料,在煤粉仓内增加了破拱搅拌器;②为减小煤粉仓仓压对下料量的影响,初期是增加了一个控制下料量的调速分格轮,继而又设置了一个料位稳定仓,并在仓内设置了一个可回转的刮壁曲杆。

  1.9 稳定烧成工况的尾煤、头煤智能控制技术。以稳定分解炉出口温度和窑头火点温度为基准,参照其他与燃烧和温度有关的工艺参数,对尾煤和头煤的给煤量进行智能调控。

  目前,(1)对尾煤的智能控制相对成熟; (2)对头煤的控制,由于现用的燃烧器还不具备中控室适时调节的功能,还很不理想。

  1.10 稳定燃烧情况的窑头燃烧器中控室操控技术。燃烧器是操作员手中的枪,对煤粉燃烧和烧成工况有重大影响,不能由操作员适时调节是很尴尬的事情,就更谈不上智能控制了。

   (1)1给燃烧器加装必要的现场执行机构,(2)将量化的调节幅度传回中控室。由中控操作员根据窑况的变化、火力的分布、煤粉的燃烧情况,对燃烧器实现中控室适时调节,也为智能化调节打下基础。

  其典型的代表是奥地利Unitherm水泥公司开发的MAS单风道燃烧器,该燃烧器将内外风合二为一,由多个相同的、均布在一个环形盘上的小喷嘴喷出,转动环形盘可以方便的改变火焰的形状、角度、长度,从而为燃烧器的智能化调节奠定了基础。

  1.11提高燃烧效率以节煤的一次风加热技术。对一次风加热能显著提高煤粉的燃烧效率,这在上世纪90年代初就引起了水泥工作者的重视,并有多个水泥厂进行过尝试,其具体方案是将一次风机变成了高温风机,遗憾的是都以失败而告终。

  现在的方案不同,一次风机的介质依然是自然的环境空气,只是将出一次风机的冷风先通过篦冷机内置的预热器预热,然后再进入燃烧器使用,一次风可加热到200℃以上。由于加热后标况风量的减小,尽管管路加长较多,但一次风机的电流不但不会增加、反而有所下降。

  1.12合理用风的气体在线分析仪智能控制技术。在后窑口和分解炉出口设置气体在线分析仪(不少生产线已有安装),根据在线检测的气体成分(O2、CO、CO2)判断系统的用风是否合理,并结合其他相关工艺参数智能的调节用风,避免用风的过小(不完全燃烧增加煤耗等)、或用风过大(增加电耗和煤耗等)。

  1.13根据新的环保要求,大部分生产线都已安装了SNCR脱硝系统,但遗憾的是氨水(或尿素)消耗量太大,给水泥企业的成本控制增加了额外负担。目前在降氨脱硝方面,已有成熟的分级燃烧技术、改进中的低NOX燃烧器、探索中的水蒸气协同脱硝技术,都已取得了可寻的业绩,可供选择参考。

  1.14耐火材料的配套和新型耐火材料技术。为了满足大型化的烧成系统和协同处置废弃物的需要,国内外的耐火材料专业公司近几年都有新的、针对性的砖种出现,为我们重新优化配置提供了可能;

  另一方面,以前我们普遍重视的是常温指标,实际上我们是在高温下使用,常温和高温是有差别的,我们必须重新认识、重新配置。

  1.15氢氧化铝微珠复合绝热材料应用技术。利用现有航天设备上的绝热材料或技术,直接使用或通过降质降价寻求可接受的质价平衡点,将其移植到水泥行业。该技术虽然还处于开发初期,但有丰厚的优惠条件及良好的发展前景,感兴趣的企业在不影响生产的情况下不妨一试。

  (1)更换现有复合砖底部的隔热层、或直接在窑筒体内壁喷涂,可大幅度降低回转窑筒体的表面温度,即有利于设备的安全运转,又可获得显著的节煤效果,甚至改变回转窑的结构和降低其重量;(2)对预热器旋风筒、连接管道、三次风管的内壁或外壁进行绝热喷涂,同样可获得显著的节煤效果。

  1.16稳定篦冷机工况的智能控制技术。其终极目标是,在保证熟料快速冷却的前提下,用最小的风量实现熟料余热的最大回收和最佳利用。

  以稳定篦冷机高温段的篦下压力为基准,以通过调整篦速、稳定料层厚度为主要措施,辅之对不同篦区的篦下风机调节,实现篦冷机冷却用风的智能控制,以进一步提高冷却效果、降低冷却电耗。

  1.17直接使用或部分借用第四代篦冷机技术。目前,国内外已有多种型号、不同原理的第四代篦冷机投入使用,尽管还存在不同程度的不同问题,但总体上都有自己的优势,可供第三代篦冷机的优化参考。

  除了国内外篦冷机最前沿的先进技术以外,近几年在第三代篦冷机的优化改造方面,各水泥厂、特别是几个专门从事篦冷机改造的团队,也获得了不少的成功经验和使用业绩,而且简单易行、投资不大,可资利用。

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  1.18篦冷机中段或尾段熟料辊式破碎机技术。篦冷机的熟料辊式破碎机已经相当成熟,不但破碎效果好,而且电耗低、维修量小、运行可靠,是锤式破碎机的换代产品。

  如果能用在中段更好,还能显著提高对熟料的冷却效果;退一步讲,用在尾端取代现有的锤式破碎机也是非常值得的,而且改造的空间也具备。

  1.19熟料入库采用皮带裙板输送机技术。该技术起源于某公司上世纪90年代初研发的熟料配料皮带秤,不但较好的解决了熟料皮带的抗高温和抗磨损问题,大幅度减少了熟料输送机的维护量和维修费用,还有很好的节电效果。

  缺点是当篦冷机跑红料时容易烧皮带,对篦冷机的冷却效果要求较高。但对于第四代篦冷机、特别是将辊式破碎机设置在中段的篦冷机,一般不会有问题,这在泰安中联已有成功验证。

  1.20稳定水泥细度的水泥磨粒度在线分析仪技术。在配料组分有效控制的情况下,水泥细度是操作员把控的主要质量指标,把控细度的主要措施都影响到粉磨系统的产量,产量的高低又影响到电耗。

  适时地对细度调节能有效发挥粉磨系统的能力和降低粉磨电耗,适时的调节需要适时的检测结果。因此,水泥粒度在线分析仪就成为必要。

  1.21水泥磨节电的陶瓷研磨体技术。经过近2年的开发试验,用于水泥粉磨的陶瓷研磨体已获得明显的节电效益,而且还有很大的优化空间,是一项近乎零投资、零风险、高回报的技术,已经在几家大集团的粉磨系统上取得成功。

  (1)价格贵了一倍,重量轻了一半,磨损率大幅度降低,与现有金属研磨体相比,占用的资金基本相当;(2)成功了可以获得丰厚的效益,失败了最多是重新装一次球而已,在水泥市场供过于求的今天,风险极小;(3)对不同粉磨系统和不同水泥品种的试用,节电效果尽然达到了4~7kWh/t水泥的高水平,按电价0.5元/kWh算,对一个200万吨/年的企业,每年的受益达400~700万元。

  1.22辊压机联合粉磨系统优化技术。辊压机联合粉磨系统已成为国内水泥粉磨的主流工艺,但由于该工艺近年来在国内的不断完善,特别是其专用喂料设备和分选设备的发展,以及陶瓷研磨体的介入,各企业的技术水平参差不齐,还有很大的优化空间。

  比如,同样是辊压机联合粉磨系统,有的入磨细度能控制到30%(80μm筛余)以下,而有的系统则高达70%左右,导致系统粉磨电耗也差距较大。

  1.23离心风机的高效率改造技术。就一条完整的水泥生产线而言,约有25台左右的工艺离心风机、还有100台左右的非工艺离心风机,其装机容量占到生产线总装机容量的25%~30%强,消耗着整个工厂1/3左右的电能,是粉磨主机之后的第二大耗电装备群。

  风机又是水泥厂最具节能空间的装备之一。在选型时就考虑了最大需求、还留有一定的保守富裕;在生产过程中,由于受多种复杂因素的影响,风机的实际运行负荷与装机容量偏离较多,一般都有约15%~30%的节能空间。风机系统的总效率不仅与风机有关,还包括风机所在的工艺系统,对这一点儿必须有一个清醒的认识。

  风机的最佳运行点(最大效率)与其所在系统有着密切的关系,系统的风量、阻力、温度都对风机的最佳运行点有重要影响,而这些参数都是设计之初预先假定的,与生产中的实际情况不可避免的存在偏差,偏差的大小直接影响到风机的效率/电耗。

  前几年主要是给风机配置调速系统,以适应已有的工况,但这不能提高风机本身的效率、甚至还会有所下降;近两年开始改造或更换风机,以提高风机本身的效率、以及对工况的适配性。应该指出的是,风机调速与改造风机并不矛盾,两者各有优势、是相辅相成的,具体如何改造要结合自己的现场、时间、投资情况,综合平衡选择。

  1.24水泵、风机、空压机节电的串级调速技术。设备的高效率只能是对应某一工况确定的,由于生产不可避免的要应对不同的工况,系统的高效率就有调速节能的空间,这与设备的高效率改造、或直接采用高效率的设备并不矛盾。

  对风机泵的调速节能已被多数水泥企业所接受和使用,不同的是目前多数水泥厂使用的主要是变频调速,然而变频器不但投资高而且比较娇贵,对防尘、降温要求较高;而近几年悄然兴起的串级调速,价格只有变频器的1/3~1/2,而且更适合水泥行业较高的温度和粉尘环境,故障率低得多。

  (二)3项重大工艺装备改造技术

  2.25降低电耗的生料辊压机终粉磨技术。如果生料磨为管磨工艺,在资金允许的情况下改为辊压机终粉磨工艺;如果生料磨为立磨系统,则以投资和节电以及维修费用和事故率的平衡,决定是否改为辊压机终粉磨。

生料辊压机终粉磨比立磨更加省电已经得到证实,问题在于对粘湿性物料的适应性较差。事实上,在雨多的南方也有成功的案例,在土多的北方也有成功的案例,只要土少不怕雨多、只要干燥不怕土多,怕只怕两者都多,这又为拓宽生料辊压机终粉磨的使用空间提供了依据。

  2.26第四代篦冷机升级改造。有人说第四代篦冷机的电耗不但没有降低,甚至还有所增加,如果孤立地看待一台篦冷机确实如此,但篦冷机是烧成系统的一台工艺设备,就应该把它放在整个系统中去全面的权衡利弊。

篦冷机的作用不仅是冷却熟料,还关联着熟料的质量、煤耗、电耗,甚至还关联着水泥磨的电耗。同时,篦冷机的结构形式还制约着辊式破碎机的中段使用;篦冷机的冷却效果还制约着皮带裙板式输送机的使用。

  2.27水泥制成的分别粉磨技术。分别粉磨不仅能根据水泥各组分的易磨性区别粉磨时间和组分细度,实现最佳的粉磨效率和节电效果;而且能根据水泥各组分的特性,区别控制水泥中各组分的比例和细度,方便地满足不同用户对水泥特性的不同需要。

  在目前供过于求的市场情况下,强烈推荐新建的水泥粉磨系统采用这项技术;而对于已有的水泥粉磨系统改造,企业需根据自己的资金情况、市场的需要、投入产出分析,进行综合平衡后决定。

  (三)3方面管理升级技术

  3.28建设信息物理融合系统(CPS),实现企业生产运营的自动化、数字化、模型化、可视化、集成化,提高企业劳动生产率、安全运行能力、应急响应能力、风险防范能力和科学决策能力;

  3.29在生产管控和经营决策中,通过大数据平台建设,应用商业智能系统(BI)和产品生命周期管理(PLM),建立对采购、生产、仓储、销售、运输、质量、资源、能源和财务等全方位的智能管控平台,实现产品、市场和效益的动态监控、预测预警,提升各环节的资源优化配置能力和智能决策水平;

  3.30建立与供应商和用户的上下游协作管理系统,按照供应商提前介入(EVI)、准时生产技术(JIT)等模式,统一企业资源计划(ERP)等企业业务系统间信息交换接口、标准和规范,通过信息共享和实时交互,实现物料协同、储运协同、订货业务协同以及财务结算协同。

编辑:俞垚伊

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埃塞俄比亚:欢迎中国水泥企业到埃塞投资建厂

过去几年,GDP基本保持两位数增长,大量的基础设施建设带动了水泥需求的持续增长,目前埃塞国内水泥行业供需矛盾突出。

2023-07-25 孔祥忠

[调研水泥企业最新调研纪要(07.19-07.21)

2023年7月,中国水泥网大数据研究院走访了山东部分水泥企业,对市场行情以及未来发展等方面进行了调研……

双重预防机制在水泥企业安全管理中的应用

在水泥企业使用双重预防机制时,水泥企业必须将有关的行业标准和规范作为基础,有效地辨识出生产过程中的管理缺陷、不安全行为、不安全状态等方面的风险,将每一个过程中的风险等级都进行清楚地划分出来,并按照不同的风险等级来制定具有针对性的分级控制措施。

2023-07-24 水泥知识

涉及水泥企业 河南发布三年行动计划!

加快钢铁、水泥、焦化行业全流程超低排放改造,2023年年底前完成钢铁企业有组织和无组织超低排放改造,2024年年底前基本完成水泥、焦化企业有组织和无组织超低排放改造,2025年9月底前完成钢铁、水泥、焦化企业清洁运输超低排放改造。

因生产不合格产品,山东一水泥企业被罚没38万余元!

近日,山东省德州市市场监管局发布一则行政处罚决定书,当事人为武城县泰盛建材有限公司。

量价齐跌,河北水泥企业选择“躺平”

关于当地市场需求情况,多数水泥企业均表示房地产已经不行了。

山西太原:未完成60天错峰生产任务的水泥企业将在7月19日至7月底错峰

7月19日至7月底,太原市未完成60天错峰停产任务的水泥熟料生产企业,全部安排在这一期间错峰停产。

2023-07-19 错峰生产

大家打的都是“明牌” 哪些水泥企业能够活下去?

水泥需求下滑趋势不可避免,未来全国水泥厂不可避免的卷入一场关乎生死存亡的厮杀,那么哪些企业可能活下去?

[视频]用电不加价!宁夏赛马等23家水泥企业执行阶梯电价第一档

宁夏赛马水泥有限公司等23家水泥生产企业2022年可比水泥综合电耗均达到《水泥单位产品能源消耗限额》规定,用电均执行阶梯电价第一档,不加价。

黑龙江一家水泥企业破产

近日,鹤岗市中级人民法院民三庭与破产案件管理人和债务人代表联合召开破产清算工作推进会。

安徽铜陵:大力实施水泥企业提标改造,积极推进工业废气“异味”污染排查治理

1至6月,铜陵市空气质量改善明显,改善幅度在全国168个重点城市中排名第二位。

[视频]多家水泥企业上榜!2023年《财富》中国500强

中国建材股份有限公司居榜单第58位,仍然稳居前100强之列。山水水泥跌落榜单。

黔东南:抹平亏损将是水泥企业下半年的主题

上半年各企业都在亏损运行,抹平亏损将是各企业下半年的主要任务,下半年水泥价格应该会有所回升。

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时间 地区 均价
2024-03-18

新疆维吾尔自治区

¥ 456.51
2024-03-18

宁夏回族自治区

¥ 297.87
2024-03-18

青海省

¥ 416.22
2024-03-18

甘肃省

¥ 372.95
2024-03-18

陕西省

¥ 337.92
2024-03-18

西藏自治区

¥ 630.00
2024-03-18

云南省

¥ 337.82
2024-03-18

贵州省

¥ 323.38
2024-03-18

四川省

¥ 340.64
2024-03-18

重庆

¥ 339.33
2024-03-18

海南省

¥ 402.19
2024-03-18

广西壮族自治区

¥ 316.10
2024-03-18

广东省

¥ 345.26
2024-03-18

湖南省

¥ 296.89
2024-03-18

湖北省

¥ 298.42
2024-03-18

河南省

¥ 303.42
2024-03-18

山东省

¥ 308.93
2024-03-18

江西省

¥ 327.44
2024-03-18

福建省

¥ 311.74
2024-03-18

安徽省

¥ 313.97
2024-03-18

浙江省

¥ 317.92
2024-03-18

江苏省

¥ 281.45
2024-03-18

上海

¥ 322.73
2024-03-18

黑龙江省

¥ 390.49
2024-03-18

吉林省

¥ 330.85
2024-03-18

辽宁省

¥ 302.53
2024-03-18

内蒙古自治区

¥ 341.23
2024-03-18

山西省

¥ 338.72
2024-03-18

河北省

¥ 345.32
2024-03-18

天津

¥ 328.21
2024-03-18

北京

¥ 329.43
2024-03-19 10:18:12