2000t/d新型干法生产线工艺设备选用若干问题

近10年来，规模为2000t/d左右的新型干法工艺线发展很快，技术日臻成熟，投资越来越少，运转率越来越高，质量越来越稳定，技术指标越来越先进，企业效益越来越好。应该说，这是水泥设计工作者不断努力，水泥设备制造厂在竞争中不断提高，水泥企业科学管理的结果。但是，与国际先进水平相比，无论是消耗(热耗、电耗及配件消耗等)水平，还是质量的稳定性以及劳动生产率等方面还是有相当差距的。本文仅就设备选用方面谈些个人看法。  

1　进口设备的选用范围 

随着国内机械制造水平的提高，2000t/d生产线需要进口的设备越来越少，只有生料立磨、超高斗式提升机、滑片式空压机、螺旋泵、煤粉及生料喂料计量、X荧光分析仪、高温气体分析仪和阀门的执行机构等。现在引进这些设备是为了追求低消耗及高可靠性，而不象20世纪80年代，有些设备不引进就不能正常生产。 

1.1　为了降低消耗而选用进口设备 
　　
为了降低电耗可以用立磨代替球磨机每吨生料节约用电15kWh左右，2年便可将购置进口设备多用的投资收回；还可以用超高胶带斗式提升机代替气力提升泵，同样能降低电耗。大型立磨及超高胶带斗式提升机国内制造尚不成熟，因此目前对这类设备采取引进的方案是合理的。 
　　
值得讨论的是，同种工艺条件下国产设备运行并非不可靠，但其消耗水平却要高得多。以篦冷机为例，德国BMH公司、IBM公司的产品以及最近新出现的丹麦FLS公司的交叉棒式篦冷机都宣称比国产篦冷机在系统热耗、电耗的降低所获得的效益每年200万元以上，如此，既便一次性投资多用600万元，也不过3年就能收回投资，第4年就可比用国产篦冷机多获效益200万元，应该说是很合算。但从已引进的厂家实际效果看，也并不乐观，原因是篦冷机并不为独立系统，先进的消耗指标绝非是1台篦冷机单独所能奏效的，而目前厂家及用户缺少严格的热工标定，所以为进一步推广造成了困难。 

1.2　为了高可靠性而选用进口设备 
　　
目前台时产量200t/h以上规格的国产立磨运转率不高，甚至会影响窑的运行，磨辊套、磨盘的寿命也太低，如果国产立磨的运转率比进口立磨低10%以上，就应该采取引进方案。而计量及仪表的可靠性就更为重要，不准确的数据等于欺骗操作人员，有的故障也直接导致停产。这类设备应当进口。 
　　
这里应该重视的是另一种情况:国产设备已经过关，还强调“不可靠”而要引进，理由是多花钱图个保险，尽量避免“便宜货”的风险。首先，看国内各水泥厂引进的设备的实际运行就会发现，进口设备发生的问题，有些属于使用不当，但确有一些是属于设计或制造问题，如:某厂使用的美国某公司的斗式提升机不到2年，所有链条及小轴套开始磨损得无法再用；某厂使用德国某公司的熟料斜斗输送机运行不到1年，减速机轴就断了；某厂购买瑞士某公司的减速机安装前才发现轴短了一截儿；某厂买进的瑞士某公司计量喂煤秤因堵塞而被拆除等。这些公司还都是国际上的著名公司，他们有的做了赔偿，但耗费了业主很多精力和时间；有的还一直拖延。另一方面，近几年国产同类设备在各厂的实际应用情况及服务，可以说，很多设备及制造厂家成熟多了，很少发生问题。两相对比，对国内制造可靠的设备还继续进口就实在不划算了，比如:熟料斜斗输送机、大型风机的阀门等。有些厂也许是考虑了国产设备与进口设备的比价，由于有些进口设备国内分交的比例越来越大，价格比国产设备仅贵1倍左右。这从另一角度说明，入世后国产设备欲与进口设备竞争，不仅在质量上要过得硬，在成本上也应有一拚。 

2　先进技术设备的选用原则 

　　随着技术的不断发展，先进的设备也不断推出，是否敢于采用先进技术将决定即将建成的工艺线是否先进、生产指标是否具有竞争性。但先进技术也有其发展完备的过程，开始势必会有很多问题，甚至会有失败；更有一些伪科学的所谓先进技术也在不时充斥市场。所以这就成了不少决策者必须慎对的课题。 

2.1　是否做第1个吃螃蟹的用户 
　　对于大型的、影响生产的关键设备，敢做第1个吃螃蟹的用户要有这样3个必要条件: 
　　
1)工厂自身有强大的科研力量，既有人才又有资金，在中间试验成功的基础上，有目的的进行生产试用。这样的水泥企业国内并不多。 
　　
2)工厂的技术管理水平到位，能及时发现并总结试用的情况，提出改善的意见。 
　　
3)关键领导能看到会有各种非技术性的干扰存在，并有排除的手段。 
　　
回顾我国窑外分解的发展史就可充分说明上述条件的必要性。在20世纪70年代中，由500t/d级烧油窑外分解试验成功，到700t/d级烧煤的窑外分解过程中，有的厂就能转化为生产能力，有的厂则无法形成生产能力，还有的厂一直拖了10来年，也无法投产，有的甚至破产。 
　　
再比如IKN公司的篦冷机在国内的第1家用户至今已有5年以上的使用历史，现还没有第2家，除了它的国产化率不高，导致价格高昂外，关键还是工厂的管理与外商服务不协调，现场仍能不时看到“红河”的存在。至今没有拿出外商曾许诺的、使用户受益的实际运行数据来。 
　　
对于一些小型设备，则应看重上述的第2个条件，只要新型设备的制造商能承担试用的全部或大部分费用及风险，即使试验失败，更换或恢复老设备简单方便，甚至不会有影响生产全局的间接损失，这样不论企业大小，都可大胆尝试。比如输送等辅助设备、喷煤管、小型除尘设备等。 
　　
因为企业的特殊情况，用现成的设备可能会碰到各种各样的困难时，设备制造商能为满足你的特殊要求而进行改型制造也是一件好事。当然，这更必须经过充分的可行性论证。 
　　
对于大多数中小型企业而言，应该是如何能在前几名尽早吃上螃蟹的问题。这将取决于企业获得信息的渠道是否畅通、信息的判断能力以及实施能力的高低等情况。 

2.2　对先进技术的敏感性和判断性 
　　
技术人员的天职就是应该不断推动技术的进步，从而促进生产力的发展。企业的技术人员更偏重于将各门学科的最先进技术成果尽早应用到生产中，为企业竞争创造最佳技术条件，使企业获取最大效益。而这一切就要求我们对先进技术有敏感性及判断性。具体到水泥行业中，是否可用这样12个字概括技术发展的重点内容:节能降耗、稳定质量、环保治理，即凡是关系到这三大方面的技术装备进步都应该引起我们的关注。 
　　
1)节能降耗:窑外分解技术是熟料煅烧中降低热耗的重大技术革命，它的理论依据是将原料的预热及碳酸钙分解所需要的大量热，以与燃料混合悬浮状态获得，确保热交换的高效率，降低了排出系统的余热。该原理通过预热器、分解炉及高温高压风机等设备得到了实施。后来国内外学者又欲将熟料烧结过程所需的大量热也按此原理进行，但由于该阶段的物料性能有了重大变化，加之反应温度也相对高得多，其难度可想而知，至今仍未开发出相应设备。显然，企业应该致力于前者的应用，而不是后者。 
　　
为了降低热耗，新型的篦冷机、喷煤管及隔热材料的研制也是很值得关注的。 
　　
电耗也是水泥生产的主要消耗指标，尤其是粉磨阶段，早在上世纪80年代，国外就用辊压机及立磨取代球磨机。从国内陆续引进的这2类设备的使用效果看，立磨由于允许进磨物料粒度大，辊套磨损后易于更换等优点，显得更受欢迎。国内制作技术还局限于小规格的立磨上，有些小厂使用国产的辊压机也尚成功。总之，这方面的节能潜力值得我们重视。 
　　
2)稳定质量:一谈到新型干法工艺，人们不应只理解为专指窑外分解窑，还应该包括为此服务的一整套质量控制体系，即原燃料预均化堆场、均化库、配料秤、各种测试仪表以及中控室的DCS系统等。 
　　
水泥产品的质量波动大是众所周知的，为了保证出厂的水泥合格，生产厂家都要留足富裕标号，但没有一个厂家敢保证出厂的某一品种的水泥既符合国家标准，又不超标号。也可以这样理解:要获得瞬间的高质量熟料和水泥并不难，若要使生产的熟料和水泥永远保持在一个高水平上就不那么容易了。这里既反映了生产中控制质量稳定的难度，也包含有允许的检验误差较大的因素。然而，新型干法生产工艺为稳定水泥质量提供了可能，并向着这个方向努力。它不仅因为生产规模大本身就意味着有稳定的条件，而且在质量控制上，从工艺源头上做起，在每道工序上把关。可以说，如果没有为质量控制服务的一系列设备，窑的煅烧工艺制度就无法稳定，就无法保证有高的运转率、低的消耗以及高而稳定的熟料质量。因此在这方面有任何创新的设备都应引起我们的兴趣。 
　　
最近几年，美国开发并研制成功的跨带式中子γ射线分析仪把对生料成分的检测和控制从磨后的成品移到磨前的原料，这就将事后检验调整配料的偏移变为事前测定预防成分的跳动。它的原理是利用γ射线所具有的强大穿透力及反应快速两大特性，使物料未被粉碎前就在线完成检验。因此不但能在原料入磨之前已经将成分稳定在所要求的数值上，而且回避了离线取样中必将会有的代表性以及时间的滞后性问题。由于价格昂贵(每台约500万元人民币)，目前仅有1家用户进口了2台，其经济效益尚未充分显现出来，但质量的稳定性所带来的好处已略显一斑。有朝一日，它的产品性能能取代石灰石预均化堆场、生料均化库及X荧光分析仪这‘三大件’的功能，使现有的水泥生产套路变得更加精炼、可靠，即使价格再高些，也完全具有竞争性。同样的道理，我们也相信，该分析仪的原理也会在原煤成分的控制上取得突破。 
　　
3)环保治理:目前，90%的窑尾电除尘器不能达标；很多小排放点、扬尘点仍是烟尘笼罩。为此，对除尘器提出更高要求的研制工作仍在进行。 
　　
首先，窑尾大型电除尘器已不是最理想的。由于使用了聚四氟乙烯薄膜为覆膜的新型滤料，使袋除尘器标况排放浓度降低到20mg/m3，且袋子的阻力低又耐磨，寿命达3年以上，彻底避免了电除尘器的事故排放。因此，在国际上越来越得到普遍应用，尤其在生料立磨烟尘浓度较高时更显其优势，国内现已有几个厂有了成功的使用经验。目前影响它迅速推广的唯一问题是袋子的价格太高，使袋除尘器的总投资比同规格的电除尘器要高近1倍，相信随着滤料国产化水平提高，使用成本会大幅度降低。 
　　
关于小扬尘点的除尘技术，国内近2年开发出的恒功率高频脉冲技术作为电源的小型电除尘器显现出了生命力，它结构简单，不用配风机、锁风设施、风管等，运转率高，安全，无易损件更换，不仅投资比同规格的袋除尘器省，而且运行成本也低得多(电耗<1kWh/h，更无袋子磨损问题，无须专人管理)。已有一些用户成功使用。厂家在推广该技术时就是采取风险自担的做法，赢得水泥厂的信任。 
　　
从发展的角度看，当今水泥厂的环保标准不应当仅立足于不污染的低标准，而应当树立为社会环境净化的责任。从水泥工艺的自身特点看，它完全具备消化其它工业垃圾及生活垃圾的优势，这在国外已经有了成功的尝试。比如用焚烧炉处理生活垃圾发电能否与水泥厂现有的余热发电能力结合，就是很适用很有价值的课题。它不仅是尽了社会义务，也是水泥厂自身存在与发展的机遇。 

3　确保某些辅助设施及仪器的实用性 

　　
在已经运行的数十条生产线中调查，我们可以发现一些设施和仪表并没有发挥出应有的作用而成了摆设。但是后来新项目的设计者及业主，仍设计和选用。如此重复的原因在于它们的停用并未根本影响生产的进行，故无人深究。 
　　
1)电梯:高达七八十米的窑尾预热器的塔架，设置一架升降自如的电梯用以人员操作、巡检及检修设备材料的上下，显然是非常方便的。但是目前有的早已损坏停运，有的只允许少数人使用，以至有的厂设计时虽安装了电梯通道，但没有安装电梯，还有的放在库里，后来干脆连设计也免了。造成该后果的原因有2条:一是电气控制系统不适合工业现场的条件；二是企业对有些设备的管理不到位。用于宾馆及住宅楼里的电梯的电控不适合水泥厂恶劣的环境，应当设计出满足工业要求简单可靠的电控回路，甚至简单的垂直运输机，只满足检修需要即可，因为实践证明正常运转时，1～3级预热器并不需要过多的巡检。 
　　
2)X荧光分析仪:为准确快速分析生料及其它原料的化学成分，各厂基本都毫无例外地引进了该仪器，根据功能及质量水平，价格在100～200万元之间，但使用情况却相差甚远:使用好者，将取样、缩分、送样、制样、分析、计算及控制一条龙全部引进，投资翻番，能将成分的变化控制在所要求的范围内，保证了窑的稳定煅烧；稍差的去掉了送样系统，但难免有人为因素；再省点，把取样系统也不要，保留了质量控制计算系统，能将分析的结果迅速传到DCS系统，及时改变配料，这也能发挥一些积极效果；较差者，就只分析仪在工作，出来结果通过中控操作员凭经验改变配料，其效果就可想而知；最差的，分析仪已经损坏，或磨盘磨坏，进口配件难购置，只好用人工进行检验。有时连标准样也不准确，与人工检测对不上。应该说，这种最差的情况并不在少数，如果结局就是如此，何必当初花那么多冤枉钱呢! 
　　
需要强调的是，质量控制的稳定与否不仅直接影响熟料质量的好坏，也影响窑的热工制度稳定及热耗、窑的运转周期长短，这是企业提高效益的重大环节，只是它未直接造成停窑，所以被不少领导所忽视，甚至烧成指标不理想时，代之受过的往往是中控操作人员，而放走了真正的罪魁祸首。由此也可看出中子γ射线分析仪的重要了。 
　　
3)高温气体分析仪:这是能最快掌握窑内风、煤、料是否合理配比的仪器，因此，人们也毫不犹豫地花高额进口，但几年下来，人们对它的兴趣已大大下降，原因是:①故障率较高，现在仍在使用的已为数不多。在线型一旦断水断风，由于结皮严重，探头不易自动抽出；离线型也因使用处结皮严重而不易插入，一个探头10万元，还需进口；②窑内需要掌握用风量的关键时间是在投料前后的一段时间内，待窑况稳定后，只要煤和料的成分都不变，该分析仪就没有什么作用了(所以还是应该把资金投入到稳定原燃料的成分上)。而且只要预热器系统漏风控制得好，位于1级出口的低温气体分析仪也完全能发挥作用。 
　　
4)料位计及料位开关:为随时了解库内的存料多少并能自动开停放料，设置料位计及料位开关实为必要，但在很多厂却发现，经常要派人爬到库顶用绳子测量料位，否则就会发生溢库或空仓的事故；也常常有仪表工与巡检工为料位计准确与否发生争执的情况。这都表明料位计使用不当。根据控制原理，料位计的类型有重锤式、电容式及超声波式等，使用哪种形式取决于被测定的物料性质，更取决于制造商有无使用在类似物料上成功的业绩(如无业绩者，制造商承担使用风险也可)，千万不可随意购置造成浪费。 
　　
5)空气炮:该设备本是为解决预热器堵塞而设置的，但现在的用途越来越广:对易蓬仓物料防堵、篦冷机防堆“雪人”等。但它有2个缺点:①消耗压缩空气，增加电耗，而且往热工系统吹入冷空气，不利于热工制度的平衡和降低热耗；②间歇操作，在高温系统工作时，其非工作期间会有高温气体返回吹风管内，管道的寿命受系统的工作温度及其管道材质的影响，这就相应限制了它的使用范围。但目前一些设计上预热器少则配上十几台空气炮，花上百万元买个太平(国产的较便宜，但质量未过关)。投产后，操作人员也不问空气炮是否起作用，照开不误。只要预热器不堵，没有人去问它管不管用，甚至坏了也无人过问，一旦发生堵塞，就再增加新的空气炮。如此下去，不仅投资增加，而且运行的电耗和热耗浪费惊人(即使开1台20m3的空压机，每分钟要吹进系统20m3的压缩冷空气)，有些厂的能耗指标居高不下，这就是原因之一。 
　　
空气炮在关键时是预防堵塞的一种好设备，但一定要有的放矢，应该通过调试阶段摸索，开始也不一定购置很多。至今有的工艺线就没有配1台空气炮，也解决了预热器的堵塞问题，这与物料的性质和成分及预热器的位置角度都有关，而且也并不是仅此一种方法可以防止堵塞，因此真正看准需要的数量后再订货也不迟。再退一步讲，预热器的堵塞种类可分4种:高温烧结性堵塞、沉降性堵塞、结皮性堵塞及异物堵塞。而空气炮仅对结皮性堵塞有作用。其实，为减少堵塞对生产的影响，最为关键的是加强对各级预热器负压的监测，尤其是投料阶段和止料阶段。至于窑尾上升烟道的结皮可以用抗结皮浇注料防止，或用人工处理解决。总之，千万不要由于对堵塞的恐惧，而盲目购置过多的空气炮。 
　　
上述设备任何1项也是上百万元的投资，也许对于几个亿的投资只是很少部分，但无论从哪个角度讲，买进的设备就要发挥作用，谨慎从事总是正理。 

3　引入竞争机制现存的难度 

　　
目前，由于2000t/d吨级的设备已开发得相对成熟，所面临的急待解决问题更显得突出一些。众所周知，目前国内几大设计院在水泥厂设计上进行竞争的同时，也投入了大量的人力、物力进行相应设备的开发竞争，并取得了成绩。这本为用户的择优选择提供了极好的环境。但遗憾的是，只要一旦选取了设计院，则大部分主机设备就被相应的固定在该设计院开发的设备上。显然，在设备开发上某一个设计院的水平不会都是最好的，更不会永远是最好的，既使最好，也不能说就没有吸收它人优点的余地，所以当用户认为有不满意的地方，也只有接受。当然，这里存在着用设计权保护落后的可能，实在是阻碍了技术的进步，也必然影响了设计水平的发挥，本来能选更好的设备，也被局限在本院的设备上，追根溯源，无非是设计部门过于庞大，使设备选型者与设备开发制造者成了利益的统一体，而设备的使用者却成了牺牲品。如此下去，入世后，我们的设备竞争形势不会乐观，设备开发的多种经济形式也不会形成。 
　　
综上所述，我们在建设类似的工艺线时，都会碰到上述这几个方面的问题。如果我们在这些方面解决得稍好些，相信会形成更好的经济效益，会让我国水泥工业结构调整的步伐走得更快些。