高效益、低投资的2500t/d生产线1

葛州坝股份有限公司水泥厂五号窑（2500t/d）生产线是根据国家产业政策，“控制总量，优化结构”的要求而建设的项目。该工程被列入国家“九五”中西部结构调整的项目，生产线设计规模为年产熟料77.5万t，年产水泥40万t，商品熟料37.5万t。这条生产线是天津院开发设计的国内第一条2500t/d规模的生产线。设计中充分吸取国外先进预分解窑的技术思路及国内已投产的2000t/d项目的设计和生产实践经验，无论是在整体系统技术指标、方案优化，还是在投资控制方面都达到了当前国内外同规模NSP窑生产线的较高水平。充分体现出运行可靠、技术先进、节能降耗和节省投资的特点。为实现高起点的设计要求，天津院以创优设计目标完成本项工程开发和设计工作。这条生产线的开发与全部施工图设计仅用了5个月零10天。为工程建设压缩至8个月完成奠定了基础。厂院双方就施工图设计进度、总图方案、工艺设计方案、机电设备选型等进行了全方位的协作，实现了预期的优化目标。
　　该项目于1999年3月28日破土动工兴建，在葛州坝水泥厂的高效组织和管理下，在厂、院、施工单位等几方共同努力和配合下，生产线于1999年19日一次点火投资成功，12月底即实现72小时达标及月达产的设计考核指标；工程的成功投产，为国产化大型水泥生产线的设计翻开了光辉的一页。　　在工程建设过程中，国家建材局、三峡工程开发总公司及省、市领导多次参观和视察工厂，对工程的设计和建设给予了指导和帮助。

1 2500t/d生产线的由来
　　经过十几年的努力，以2000t/d规模窑外分解生产线为代表的干法生产工艺技术在国内得到迅速发展。天津院通过优化设计、实践、改进、积累、创新的设计理念，使工程设计水平不断的提高，然而，如何在已取得的成果上使生产线设计的指标既先进合理、又经济可靠，天津院投入了大量的人力和物力进行新技术、新装备的研究和开发工作，成熟技术的应用、完善和再提高工作。通过对20多条2000t/d生产线的设计及生产调试，从中深刻体会到，通过整体优化和创新能使2000t/d级水泥生产线的各项技术经济指标进一步提高。
　　随着国内外预分解技术的发展和进步，烧成系统整体配置主要趋势是加大窑尾预分解系统的能力，提高冷却机的热效率及可靠性，以最大限度地发挥回转窑的能力，从而使回转窑的单位容积产量有了很大的提高。目前国际上一般三档预分解窑的设计单位容积产量在3.8～4.6t/m3.d之间，有的高达4.91 t/m3.d。而2000t/d熟料预分解生产线配套φ4×60m回转窑时，单位容积产量仅为3.28 t/m3.d，烧成带容积热力强度5.77×105KJ/ t/m3.h。因此，φ4×60m具有一定的增产潜力。天津院希望通过采用高效低压损预分解系统和高效可控气流篦冷机，适当改进φ4×60m的结构，用“两头促中间”的技术思路。把φ4×60m窑的产量由2000t/d的定位产量提高到2500t/d，此时单位容积产量可提高到4.09 t/m3.d，在可靠的前提下以充分挖掘生产潜力。

2 生产线主要工艺配置
葛州坝水泥厂主机装备配置情况见下表：（略）

　　从上述的主要工艺系统配置可知，该工程基本上是运用了国内技术开发以及引进技术的转化制造的装备（烧成系统、水泥磨、大型破碎机等主要设备均由天津院设计），只有少量的关键部件从国外引进。

3 葛州坝水泥厂五号窑设计的主要特点
3.1 总平面布置的优化
　　五号窑的总平面布置充分利用了工厂厂区可利用的空地，在设计过程中很好地结合原有生产线工艺流程，将整个技改工程与原有设施紧密结合，提高了场地利用率，使厂区各功能区分区明显且通畅，工厂的总图布置紧凑，工艺流程设计合理，虽然整个技改工程仅占地3.9ha，但由于布置合理，厂区景观简洁、流畅。
　　总体布置简化了工艺流程，减少了运输环节，方便了生产管理。以尽量少的输送设备完成工艺过程的输送，节鸡了投资。
3.2 先进的工艺技术与装备
（1）生产线主要设计指标为：
a、熟料热耗：3136KJ/kg（750kcal/kg），2500t/d产量时系统阻力4800Pa；标定结果为：3073KJ/kg（735 kcal/kg），系统压损：2700t/d时，C1出口480Pa ;
b、每吨熟料综合电耗：58.6kwh/t；标定结果为：58kwh/t；
c、烧成系统主机装机电耗：18.02kwh/kg.cl，运行电耗17.5kwh/t.cl，运行电耗达国际上大窑的先进水平；
d、扩建工程占地面积：3.9ha。
（2）原料粉磨采用辊式磨系统。粉磨电耗低，为18kwh/t。并具有流程简单，占地面积小的特点。
（3）烧成系统采用了改进型φ4.0×60m回转窑，窑尾采用带TDF型分解炉的新型五级高效低压损型预热器，系统阻力为4800Pa。预热器的结构形式是天津院在多年理论与实践研究的基础上开发的三心大蜗壳结构，分解炉为结构优化的TDF型分解炉。窑头采用天津院2500t/d生产线配套开发的第三代篦式冷却机，冷却机冷却风量为2.0Nm3/kg.cl。有效的降低了烧成系统电耗，提高了冷却机的冷却能力，出冷却机熟料温度更低，热回收效率得到提高。窑头采用四风道喷煤管，具有火焰调整灵活的特点。改善了窑内燃烧状况，减少了煤粉化学不完全燃烧，降低了氮氧化物的排放量。如：产量由2000t/d提高到2500t/d（增产1.25倍），φ4×60m窑的指标达到了国际先进水平。目前仅有Polisius公司在印度的一条φ4×60m达2500t/d，KHD公司在马来西亚的一条窑达2700t/d。
（4）简化流程不但可以控制投资，还可以极大的减少生产费用，并使总图布置上更简便、美观。葛州坝5号窑的设计为了简化工艺流程，取消了原来方案设计中的原料是间缓冲仓，修改了德国莱歇公司生料磨与废气处理布置方案，取消了窑尾回灰小仓，把生料喂料中间仓放在了窑尾塔架内，原煤输送与余热发电物料输送系统使用多层走廊形式，全厂工艺流程和工艺环节得到最大限度的简化，使三条生产线布置在16公顷的厂址内，为工程节省了大量投资，在以后的调试达产过程中也充分证实了简化流程设计的正确性。
（5）封建投资控制：以往的传统设计封建工程费用要占工程总投资的40%以上，控制封建投资很大程度上从基础工作着手，充分利用地基承载力，简化结构型式。在结构设计、基础处理方面进行了精心的方案优化，在全厂所有车间推广露天化设计，使新老线厂房有机的结合，既减少了用地，又降低了投资。本工程封建投资占总投资的26%。
（6）充分利用窑尾和窑头废气，作为原料及煤粉的烘干热源，有效地利用余热、节约能源、节省投资、确保系统安全运行。
3.3 高自动化水平的生产过程控制
　　生产线主要工艺流程（从预均化堆场到水泥库顶）采用集散型计算机控制系统进行控制。根据生产工艺流程及生产特点，中央控制室与3#、4#窑共用，下设四个现场控制站及两个远程站，通过现场总线构成全厂计算机控制网络，以实现对生产线的信号采集、工艺参数的检测、监视、控制，信息交换、数据处理、报表打印等，实现所有电机的逻辑控制以及工艺过程的优化控制。
　　生产线上的其他辅助车间（如：石灰石破碎及输送，水泥散装）的控制采用原地PLC控制，这样既提高了生产的可靠型，又节省了投资。
　　为保证产品质量、降低消耗和优化操作，采用了X-Ray分析仪和在线生料质量控制计算机组成的生料质量控制系统；为监视窑内煅烧情况、冷却机工况、物料传输设备的关键位置，安装了工业电视系统，使中央控制室了解现场更多的信息，便于集中操作管理；为监视窑胴体表面温度、轮带与窑胴体间隙、耐火砖和窑皮的情况，安装了窑胴体扫描装置，以优化窑的操作；为了解窑内烧成带的温度变化情况，配有比色高温计；为判断燃烧情况，设置了气体分析仪及其他检测装置，从而保证烧成系统和电收尘器的安全运行。