高海拔地区新型干法水泥生产几点体会

通过设备的工况气体体积增大， 造成窑内风速增高。
对既定回转窑， 在高海拔地区为维持正常的窑内风
速， 需要降低设备标定的生产能力， 理论上生产能力
与所在地区的气压成正比。
ＧＨ＝Ｋ（ ＰＨ／Ｐ０） Ｇ０
（ １）
式中：
ＧＨ、Ｇ０— ——分别为海拔高度 Ｈ 处和海平面地区
窑的产量， ｔ／ｈ；
ＰＨ、Ｐ０— ——分别为海拔高度 Ｈ 处和海平面地区
际运行磨机电耗均较此低。由此看出， 以管磨机＋Ｏ－
Ｓｅｐａ 选粉机系统最低 ， 但 由 于 Ｏ－ Ｓｅｐａ 选 粉 机 系 统
要 求 通 风 量 为 ２ ０００ｍ３／ｍｉｎ， 而 其 他 两 磨 按 开 流 磨 内
风 速１．０ｍ／ｓ［２］控 制 来 计 算 ， 其 通 风 量Ｑ＝３．１４２×１．４５２×
水泥（ 西藏） 和东嗄大通河粉磨站的开流粉磨系统由
于设计或操作上的一些因素， 均存在开流多仓磨的
一些常见病— ——易跑粗、窜仓， 但都能达到设计的产
质量。从磨机装机容量和台时产量来计算， 华新水泥
（ 西 藏 ） 公 司 、高 天 水 泥 公 司 和 东 嗄 大 通 河 粉 磨 站 吨
水 泥 粉 磨 电 耗 分 别 为 ３５．７、３１．２５ 和 ３６．８ ｋＷｈ／ｔ， 实
要很好的预烧， 尾温和烧成带温度要偏低掌握。而 Ｇ
通过 ２ 年多的实践， １ 号窑的工况有了很大的
级 中 抗 油 井 熟 料 采 用 高 ＫＨ、高 ｎ 的 配 料 ， 此 种 料 预 改观， 后结圈少了， 运转率提高了。２００４ 年人工处理
烧一定要好， 烧成带温度一定要高。具体参数为：
结圈 １ 次， ２００５ 年未 因 前 后 结 圈 停 窑 ， 产 量 同 时 也
１．０×６０＝３９６ｍ３／ｍｉｎ。据经验数据来测算， 两开流磨通
风 和 外 围 输 送 设 备 能 耗 低 于 １．７ ｋＷｈ／ｔ， 而 Ｏ－ Ｓｅｐａ
选粉机系统要保证其选粉效果， 再加上选粉机驱动
电动机能耗和袋除尘器能耗， 其选粉和输送能耗会
超过 ７ｋＷｈ／ｔ。因此其 粉 磨 综 合 电 耗 仍 较 开 流 磨 高 。
传动机构外， 其最主要电力消耗就是在风量上， 这也
是高海拔地区水泥生产电耗大幅提高的主要因素。 粗略估算， ＮＳＰ 窑生产水泥熟料， 风的动力消耗约占 熟料烧成电耗的 ８０％以上。
如上所述， 同等熟料产量， 在高海拔地区为维持 正常的系统内风速， 保证物料反应和热交换时间， 必 须对烧成系统工艺设备选型加大， 才能保证系统内 正常的风速和正常的热交换， 减少系统内热损失。由 表 ３ 可知， 两公司系统风量大约是海平面地区的 １．２ 倍， 若在不增加回转窑长度和预热器系统高度的情 况下， 要保证系统风量和风速， 其回转窑和通风管道 内 径 最 少 要 增 大 到 １．２０．５（ 即 １．１） 倍 ， 随 着 工 艺 设 备 增大， 其外表面热量散失必然增加， 间接导致系统热 耗上升。如下现象也证实了这一点， 两条生产线的 Ｃ１ 出 口 温 度 很 容 易 控 制 在 ３２０℃以 下 ； 另 外 ， 我 公 司 增 湿塔几乎不用喷水降温， 就可以保证窑尾袋除尘器 进口低于 １８０℃， 这虽和 ＩＤ 高温风机前置布置、系统 管道长有关， 更主要的是表面热量散失大。
级中抗油井熟料时， 窑转速 ８０ｓ／ｒ， 喂料量 ４５０ｋｇ／ｒ， 一 寿命得到延长。
（ 编辑 顾志玲）
２００６．Ｎｏ．６
丁胜翔： 高海拔地区新型干法水泥生产几点体会
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文 献［１］介 绍 ， 海 拔 高 度 对 风 机 的 工 况 风 量 没 有
影响， 由于高海拔下的大气压力、温度和气体密度都
也可以通过改变风机选型或多台风机串联或并联等
更加优化的方式来降低功率增加幅度， 这些处理方
式本文中不加讨论。
２．２ 回转窑系统
ＮＳＰ 窑产能大幅提高， 关键是旋风预热、窑外分
解 、物 料 均 化 、新 式 篦 冷 机 等 技 术 的 运 用 ， 这 些 技 术
均离不开风的合理搭配。除了物料输送设备和少数
粉磨系统其物理反应过程能耗和海平面基本接 近， 但不同工艺线设计也会导致其系统用风量的不 同。表 ５ 是西藏地区三家新型干法生产线的熟料粉 磨系统情况对比。
表 ５ 西藏地区三家水泥公司熟料粉磨系统对比
生产企业 华新水泥（ 西藏） 高天水泥 东嗄大通河粉磨站
２－ Φ３．０ｍ×１１ｍ 开 ２－ Φ３．８ｍ×１３ｍ＋ Φ３．０ｍ×１３ｍ 开流 系统配置
要降低， 引起风机的标态风量减小， 风机所产生的压
力较海平面处低， 为保证系统的气体质量流量与海
平面相同， 保持主机设备能力不降低， 风机选型时要
进行海拔高度修正。
Ｑ＝ＡＱｔ
（ ２）
ＨＨ＝ＢＨｔ
（ ３）
式中： Ｑ— ——高海拔下， 风机选型标态风量修正值，
ｍ３／ｍｉｎ；
Ｑｔ— ——海平面处， 要求选型标态风量， ｍ３／ｍｉｎ； ＨＨ— ——高海拔下， 风机选型风压修正值， Ｐａ； Ｈｔ— ——海平面处， 要求选型风压， Ｐａ； Ａ、Ｂ— ——修正系数， 与海拔高度 Ｈ 有关。
系数 Ａ＝［（ Ｐ０×ＴＨ） ／（ ＰＨ×Ｔ０） ］０．５ 系数 Ｂ＝（ Ｐ０×ＴＨ） ／（ ＰＨ×Ｔ０） 两水泥公司排风机海拔修正系数见表 ３。
表 ３ 两水泥公司排风机海拔修正系数
生产企业
高天水泥
华新水泥（ 西藏）
系数 Ａ
１．２０４
１．１９２
系数 Ｂ
１．４５
１．４２
由公式（ ２） 和（ ３） 可看出， 要达到与海平面相同
大气密度 ／（ ｋｇ／ｍ３）
ｒ０＝１．２９３ ｒＨ＝ｒ０（１－ ０．０２２ ５６９Ｈ）４．２５６ ｒＨ＝０．８９２ ｒＨ＝０．９１１
注 ： Ｈ 为 海 拔 高 度 ， 单 位 为 ｋｍ。
据 文 献［１］介 绍 ， 单 位 熟 料 所 生 成 标 态 废 气 量 是
不受海拔高度影响的， 但高海拔地区的气压低， 导致
３ ５００ｍ。表 １ 为海拔高度与海平面（ 平原地区） 空气
参数换算结果。
表 １ 海拔高度与海平面（ 平原地区） 空气参数换算［１］
空气参数 海平面①
海拔高度 Ｈ①
华新水泥 高天水泥
（ 西藏）
大气温度／℃ ｔｇ＝１５
ｔＨ＝ｔｇ－ ６．５Ｈ
ｔＨ＝－ ９ ｔＨ＝－ ７．８
大气压力／Ｐａ Ｐ０＝１０１ ３２５ ＰＨ＝Ｐ０（１－ ０．０２２ ５６９Ｈ）５．２５６ ＰＨ＝６４ ０７５ ＰＨ＝６５ ７５１
的工况条件， 同一风机设计时两水泥企业的风量和
风压必须分别达到海平面地区的 １．２ 和 １．４ 倍左右。
通常在一定范围内要提高风机的风量、风压来
满足需要时， 可采用改变转速的方式。改变转速， 风
机性能参数变化的换算关系如表 ４。
表 ４ 同一台风机性能换算
风量
风压
功率
Ｑ１／Ｑ２＝ｎ１／ｎ２
Ｈ１／Ｈ２＝（ｎ１／ｎ２）２
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水泥
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高海拔地区新型干法水泥生产几点体会
丁胜翔 （ 华 新 水 泥 （ 西 藏 ） 有 限 公 司 ， 西 藏 山 南 ８５６０００）
中图分类号： ＴＱ１７２．６２２．２６ 文献标识码： Ｂ 文章编号： １００２－ ９８７７（ ２００６） ０６－ ００２４－ ０３
２００５ 年， 拉萨高天水泥 ２ ０００ｔ／ｄ 生产线和山南
Ｎ１／Ｎ２＝（ｎ１／ｎ２）３
注 ： 风 机 叶 轮 不 变 、效 率 η不 变 。
从表 ４ 可看出， 风机功率和风量是三次方关系。即对于高天和华新（ 来自藏） 两企业而言， 若采用改变
转速方式来满足要求， 则单台风机功率分别达到海 平面地区的 １．２０４３（１．７４５）倍和 １．１９２３（１．６９４）倍。当然
同时与其他两线相比， 该系统基建、设备投资高且复
杂， 运行维护成本也高。因此在高海拔地区， 管磨机＋
Ｏ－ Ｓｅｐａ 选粉机系统从建设和投资角度而言， 并不占
优。并且本地气候干燥少雨， 物料干燥对开流高细磨
运行也较有利。
２．４ 压缩空气
气力均化设备和大布袋除尘器都要消耗大量的
压缩空气。高压风机大多属于定容式风机， 而高海拔
现两 家 水 泥 企 业 熟 料 能 耗 约 在 ４１８０ｋＪ／ｋｇ， 比 海 平面生产企业高出较多， 主要是由于高海拔地区设 备产能下降， 热量散失大。另外操作控制上尚有一个 摸索和认识提高的过程。
根 据 经 验 数 据 ［２］， 每 ４ １８０ｋＪ 的 煤 标 态 下 产 生 １．２４ｍ３ 燃烧气体。由于高海拔地区熟料单位热耗较 海平面同型企业高出 １５％左右， 若保持海平面企业 相同燃烧过剩空气系数 １．１～１．１５， 加上海拔气 体 密 度的影响， 系统通风量实际已超过表 ３ 所计算出的 １．２ 倍， 若通过增大单台风机能力来解决， 其功率也 超 过 由 表 ４ 公 式 计 算 出 的 １．７４５ 倍 ， 通 常 会 达 到 ２ 倍以上。如我公司 ＩＤ 高温风机单机熟料能耗正常生 产时已达 ２６ｋＷｈ／ｔ， 是我集团海平面干法生产线的 ２ 倍。 ２．３ 粉磨系统
华新水泥 １ ０００ｔ／ｄ 生产 线 在 西 藏 先 后 投 产 ， 使 该 地
区的新型干法水泥已占当地水泥市场的 ７０％， 改善
了当地水泥市场总体品质。
在世界屋脊上生产水泥， 随海拔升高， 空气稀
薄、压力下降、Ｏ２ 浓度降低， 对煤粉着火时间、燃烧速 度及温度均有影响。但由于高原地区使用的烟煤质
量远较内地水泥生产企 业 好 ， 平 均 热 值 ２５０８０ｋＪ／ｋｇ
流高细粉磨系统 Ｏ－ Ｓｅｐａ 选粉机 三仓粉磨系统
台时产量／（ ｔ／ｈ） 磨机电动机 容 量／ｋＷ 产品细度
３５ １ ２５０
８０ ２ ５００ ８０μｍ 筛余≤３％
３８ １ ４００
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水泥
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在一年实际运行中， 高天水泥公司的 ２－ Φ３．８ｍ×
１３ｍ 管磨机＋Ｏ－ Ｓｅｐａ 选粉机系统运行最稳定， 华新
２ 系统风量分析
２．１ 排风机性能海拔高度修正
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 致 的 调 整 。 因 为 高 抗 硫 熟 料 采 用 低 ＫＨ、 高 Ｆｅ 配 次风压 ３ ６００～４ ４００Ｐａ， 窑尾温度： ８００～８６０℃。
料， 易烧性好， 煅烧时容易起大块， 还容易结圈， 不需 ３ 结束语
的大气压， Ｐａ；
Ｋ— ——波动系数， Ｋ＝１．０￣１．１， 一般取 Ｋ＝１．０。
与海平面同型号回转窑产能比较见表 ２。
表 ２ 与海平面同型号回转窑产能比较
回转窑
Φ４ｍ×６０ｍ
Φ３．３ｍ×５０ｍ
生产企业
高天水泥葛洲坝水泥 华新水泥（ 西藏） 秦丰水泥
计算产量／（ ｔ／ｄ） １ ５８１① ２ ５００
７７９①
烧高抗硫熟料时，窑转速： ８０ｓ／ｒ，喂料量： ４８０ｋｇ／ｒ， 有 很 大 的 提 高 ， 年 平 均 台 时 产 量 由 １０．３ｔ／ｈ 提 到
一 次 风 压 ３ ３００～３ ８００Ｐａ，窑 尾 温 度 ： ７８０～８２０℃； 烧 Ｇ １２．５６ｔ／ｈ。由于前后结圈的减少， 烧成带镁砖 的 使 用
地区由于空气稀薄， 随着气压的降低， 同等的压缩空
气量其能耗也成倍增加。
从文献［１］可知， 高压风机选型风量：
Ｑｋ＝Ｋ１Ｋ２Ｑ
（ ４）
式中：
Ｑｋ— ——压缩空气生产能力要求值， ｍ３／ｍｉｎ； Ｋ１— ——管道漏损及贮备系数， 一般取 １．１￣１．４５； Ｋ２— ——高原修正系数， 海拔 ３ ７００ｍ， 约为 １．５９，
以上， 灰分 ８％以下。因此煤粉的燃烧尚能保证， 影响
并不及想象中大。而该地区生产水泥最大的不利因
素还是低气压对通风设备的影响， 致使生产能耗远
较内地的指标高。本文对此做一介绍。
１ 情况介绍
拉 萨 高 天 水 泥 有 限 公 司 地 处 海 拔 高 度 ３ ７００ｍ；
山南华新水泥 （ 西藏） 有限公司地处海拔高度
１ ２００
实际达到产量／（ ｔ／ｄ） １ ８００
９００
注 ： 由 （ １） 式 按 Ｋ＝１．０ 计 算 的 高 海 拔 地 区 窑 产 量 。
从表 ２ 可以看出， ２ 个厂实际达到的日产量和 按（ １） 式计算出的高海拔地区产量值偏差较大， 实际 窑 产 量 较 理 论 计 算 值 高 。本 人 认 为 主 要 是 煤 质 较 好 ， 保证了窑内发热能力和热力强度， 随窑内物料填充 率的下降， 热交换效率提高， 利于回转窑产能提高。 从实际操作中感到， 随着两企业人员的操作技术进 一步熟练和完善， 产能还有进一步提高的可能性。