2000td烧无烟煤水泥生产线若干问题分析

2000t/d烧无烟煤水泥生产线若干问题分析2009-3-21 作者:1概况福建龙岩三德水泥建材工业有限公司是由龙岩市新罗区建材工业有限公司与香港兴三德有限公司、新加坡三德兴工业有限公司兴建的中外合资企业。

建有一条2 000 t/d全烧无烟煤的窑外分解水泥生产线，留有扩建一条同规模生产线的余地。

1995年8月破土动工，1997年5月2日一次点火成功进入试生产阶段，1997年9月实现达标。

工程包括年产84万t石灰石矿山、17万t粉砂岩矿山、70万t水泥生产线。

项目主体设计由南京水泥工业设计研究院承担。

主机设备由国外公司提供，国内设备由中国建材装备总公司和福建省机械设备成套公司负责供应。

引进设备金额达3 130万美元，进口机电设备总重2 886 t。

2主机设备2.1石灰石破碎及输送石灰石矿山与厂区直距11 km，海拔高差450 m。

破碎系统选用上海重型机器厂生产的TKLPC20.22B单段锤式破碎机及沈阳矿山机械厂生产的2 m×10 m重型板式喂料机，允许进料粒度1 100×1 100×800 mm，出料粒度＜75 mm，产量达600 t/h。

破碎后的矿石由B800×10 079.059 m胶带输送机(分五段)送至厂区预均化堆场，中途设有两个Φ12 m库容为3 000 t的中转圆库，控制系统采用S曲线软起动技术，起(制)动加减速度≤0.05 m/s2。

2.2生产制备系统喂料用4台申克秤，生料粉磨采用RP15.0／140-160型辊压机终粉磨系统，入料综合水份≤7%，设计产量为180 t/h，生料经Φ1 500 mm×6 500 mm气力提升机泵送入Φ17 m×42 m 的依堡多料流式生料均化库。

2.3煤粉制备系统选用Φ3 m×5．5 m＋1 m风扫磨，经LSS3 200选粉机及Φ2 600 mm旋风选粉机后煤粉细度分别控制在5%～6%R0.08和1.5%R0.08，分别供窑头及分解炉用，喂料采用申克公司的克里奥利斯计量秤。

2.4熟料煅烧系统设有PR6742五级旋风预热器、Pyroclon管道式分解炉、Pyrorapid回转窑(Φ4 m×47 m)和窑头煤粉Pyrojet燃烧器(HPJ190K三通道喷煤管)。

窑头和分解炉均100%使用龙岩本地无烟煤，热值27 747 kJ/kg，挥发份3.2%。

熟料冷却采用PSC2-042.07T倾斜篦冷机。

2.5水泥粉磨系统采用RPV15.0／140-120型辊压机和国产Φ3.8 m×11 m中心传动双仓球磨机组成的半终粉磨系统，喂料用三台申克秤，粉磨能力125 t/h。

2.6其他设备水泥包装设有两台湖北水泥机械厂生产的哈佛技术6嘴包装机；窑头BE110-4B型电收尘器、窑尾BE140／2-3电收尘器和煤磨BEA23-2电收尘器均为龙岩龙净集团公司生产；石灰石和粉砂岩的堆取料机由沈阳矿山机械厂提供。

3若干问题分析3.1石灰石破碎及输送破碎机选用TKLPC20.22B单段锤式破碎机，设计能力为600 t/h，锤头是5排×10个＝50个。

试生产时台时产量一度达不到300 t/h，出料粒度＞75 mm的大块很多，但其中＜2.5 mm的粉状物料又占了35%，而且Mn13Cr2锤头寿命仅13 000 t，破碎费用高、运转率低、劳动强度大。

经分析：产量达不到设计能力的原因是料仓底部的进料口太小、边侧钢轨挡料引进板喂机物料填充不满，加上板喂机宽度为2 000 mm(应为2 200 mm)，且最高转速仅870r/min。

将板喂机传动电机YCT355-6B(45 kW)改为YCT355-4A(55 kW)、最大转速由870 r/min改为1 320 r/min，并将破碎机篦缝由40 mm改为55 mm、在下工作腔后部的安全门与给料辊间加焊43 kg钢轨后，产量达到了600 t/h，出料粒度也达到了要求，详见表1石灰石破碎粒度筛分对比。

通过试用Mn13Cr2、Mn13Cr2NiTiMoRe、30CrMoV9等多种锤头，并采用郑州机械研究所的TDL－65耐磨焊条后，堆焊后锤头寿命达到10万t，虽有大幅度提高，但与国内其他厂家使用同类破碎机的锤头寿命相比，仍不理想。

影响锤头寿命的因素有岩石硬度及进出料粒度、锤头材质、岩石含水量及含泥量、转子转速及传动方式、锤头排列方式等等，根据近两年的实践比较及试验证明，在不改变转子转速及传动方式的情况下，影响锤头寿命的最主要因素是锤头材质及排列方式、矿石的爆破方式。

采用毫秒微差爆破的矿石因应力作用内部会产生微裂纹，易碎性大大提高；6排×7个的锤头排列比5排×10个排列的效果好得多，同样材质的一套新锤头，在采用新锤头与磨损过的锤头交错排列后，寿命可比使用全套新锤头提高一倍，详见表2锤头使用情况对比。

当然，矿石的金属磨耗指数、转子转速及传动方式也是重要因素。

表2锤头使用情况对比破碎后的碎石需经E点—D点—C圆库—B点—A圆库—0点五段胶带输送机及两台短胶带和堆料机后才进入预均化堆场，而且长胶带的输送能力600 t/h，短胶带仅为300 t/h(设计上考虑在0点分成两部分同时供应两条生产线)。

实际生产中矿山破碎机到厂区预均化堆料机的诸多环节常因设备故障造成破碎、输送、堆料三个环节不协调，经常使破碎及输送不得不夜间加班才能满足厂区生产要求。

若将C库和A库的容量提高到10 000 t则可避免这一问题。

今后上第二条生产线时，应将0点至堆料机的输送能力改成与长胶带能力一致。

现在长胶带系统中仅遂道内有照明，而其余部分没有照明，并且除各转运站外各段长胶带区内没设维修电源，也在不同程度上影响了正常生产，今后必须补充完善。

3.2原料均化及生料制备石灰石及粉砂岩和预均化堆场为矩形，采用国产天桥皮带堆科机和桥式刮板取料机。

设计堆放石灰石2×20 000 t，粉砂岩2×8 700 t。

因工艺设计失误，只能堆放石灰石2×17 000 t。

设计布料400层，均化效果为8，但石灰石堆场实际均化效果只有2.5，主要是因为进料成分较均匀(标差1.231)、采用瞬间取样方式、取样频次小等原因所致。

设计在石灰石破碎机下短胶带输送机、粉砂岩破碎机下板喂机及石灰石堆场前的胶带机上分别装一台核子秤，国产核子秤的计量精度差，通过一年的实践，只好在两个矿山破碎机前设置电子地中衡取代核子秤作为矿山生产的计量设备。

由于石灰石堆场位于海拔390 m、而年降雨量1 700 mm的亚热带海洋性气候地区，通过多次争论，改变了初步设计中提出的石灰石采用户外型预均化堆场的方案，改用户内型，生产实践证明这一决策是正确的，既保证了进辊压机的物料综合水分≤7%，又避免了堆料时的粉尘飞扬，同时也方便了设备检修。

生料辊压机终粉磨系统在中国水泥行业是首次使用，其产量已达180 t/h(细度R0.08为11.74%)。

计算电耗的设备包括辊压机、打散机和选粉机，保证电耗为12 kWh/t，焊接辊面的寿命为200万t生料产量。

这种用陶瓷套堆焊成的圆柱型辊面实际生产中只粉磨了10万t 生料就需堆焊，在设备安装时，国外公司主动另外发来一套辊面，将原装辊面换下，但换上的辊面一般磨制15万t生料即要局部堆焊。

这种结构的辊面是否合理还需经过长时间的实践检验。

辊面寿命将是影响系统运转率的关键问题。

3.3熟料烧成系统开发的短窑长径比已达10左右，如新疆水泥厂烧烟煤的短窑规格为Φ4 m×43 m。

三德公司在中国水泥行业首次使用无烟煤煅烧技术，考虑到龙岩无烟煤的挥发份仅3%～4%，技术谈判时我们坚持要求国外公司延长窑的长度，国外公司最终同意窑规格为Φ4 m×47 m。

至1998年11月底共生产熟料26万t，平均标号达到66.4 MPa，fCaO为0.872%。

所使用的无烟煤平均挥发份3.24%、热值为27 747 kJ/kg。

实践证明，无烟煤在窑外分解窑上完全可以煅烧出合格熟料，窑系统的主要操作参数及技术经济指标见表3。

表3窑系统主要操作参数及技术经济指标但是，窑系统的窑尾风机的电机功率太小，仅730 kW，与国内同规模厂的1 250 kW相差520 kW，在生料喂料量达到125 t/h情况下运行较长时间，则经常出现跳停，不得不限制喂料量，使窑产量保持在1 900 t/d左右。

在技术谈判时我们要求窑产量要达到2 200 t/d，多次提出窑尾风机功率太小，但国外公司专家坚持认为730 kW已经足够，实践证明不能保证产量，今后必须改造。

受水泥销售市场影响，窑系统无法连续生产，试产初期煤粉细度太粗引起预热器多次堵塞，开窑停窑频繁，加上操作经验及熟练程度等原因的影响，至1998年11月高温带的耐火砖换了三次，窑头护铁换了一次，而喷煤管的浇注料一般20天需要更换一次。

因此，窑外分解窑全部使用无烟煤作燃料的操作和维护需要较长时间的摸索和总结。

3.4原煤储存及煤粉制备工厂用无烟煤供应点距厂区6 km，汽车运输进厂。

设计选用国产HSZ-150环锤式破碎机，破碎后的碎煤送入27.5 m×89 m吊车库，储量10 000 t。

试产时由于煤炭破碎车间的粉尘大，选用的MDC56-3防爆防静电高效袋收尘器使用效果差，决定把煤炭破碎工作移至煤矿，煤炭价格每吨增加3元，这一方案起到了减少粉尘污染、节省基建投资、降低综合电耗、提高劳动生产率的多种作用，对水泥工厂建设起到了示范作用，值得推广。

鉴于可研阶段对原煤质量的调查，附近立窑厂使用同一煤矿的无烟煤的年平均灰分14.69%，标差1.252，热值24 895 kJ/kg、标差609.2，认为煤质稳定，不设预均化堆场，经过一年多的生产证明，所供无烟煤的平均灰分13.70%、标准偏差1.156，热值27 747 kJ/kg，标差531.1，与预计的情况相符。

但是随着当地工业用煤量不断增加，供应趋于紧张，今后很难由一个煤矿供应，需要多点进煤，将给生产带来不便，因此原煤不设预均化堆场是不可取的，扩建二线时必须考虑。

在引进设备招标时，丹麦公司根据ISO5074标准方法测定龙岩无烟煤的易磨性指数为116.0 mg/kg，德国公司只作了无烟煤碾碎性试验，认为“无烟煤易于碾碎，令人吃惊的是其挥发份含量极低但灰份含量很高，这就要求碾得很细以确保其充分燃烧”。

为了检验该公司的无烟煤煅烧技术，我们在送给对方的煤样中特地掺入很多煤矸石，使其测得的灰分高达39.08%，而低位热值只有20 055 kJ/kg。

试产以来的实践证明，无烟煤的磨蚀性极大，使得煤磨风机的叶片及机壳磨损极快，仅运行了1 050 h就换掉了原装风机叶片，与同样风机在其他项目上叶片寿命可达10年的情况相差甚远，这是该公司和业主均没有事先引起重视的重大问题。