2500t_d新型干法水泥生产线的优化设计

2500t/d新型干法水泥生产线的优化设计

靳志刚

(山东省建材工业设计研究院,济南250022)

中图分类号:T Q172.6+22.2 文献标识码:B 文章编号:1003-1324(2004)02-0018-03

我国水泥工业正经历着从以立窑生产为主向以新型干法回转窑水泥生产为主的历史性转变。

2500t/d新型干法水泥生产线是在原2000t/d 新型干法水泥生产线的基础上经过创新提高,逐步完善而形成的。在装备设计制造、工程设计、工程管理、降低工程投资、达标达产方面,取得了许多成功的经验,是目前国内投产最多、技术最成熟的新型干法生产线之一。本文以2500t/d为例介绍新型干法水泥生产线的优化设计。

1 原料和矿山

一条2500t/d新型干法水泥生产线石灰石年需求量在100万t左右,黏土质原料年需求量约为25 ~50万t,用量都较大,而且原料的种类及其物理、化学性能是决定工厂工艺过程的重要因素。因此要考虑拟定产品的种类和项目的生产规模,确定对矿山储量和品位的具体要求,结合厂址选择等因素,根据当地普查找矿资料,尽可能进行多矿点的综合比较,合理选择详查和详勘矿点,以建立稳定可靠的水泥原料供应基地。对大型水泥企业要求探明的矿石储量应满足生产50年以上,对于其他方面建设条件都非常好但资源相对贫乏的地区,石灰石的储量也应达到30年生产的需要。

对于新型干法水泥生产线,要求熟料具有较高的硅酸率,一般需加砂岩采用四组分配料,在有条件的地区要尽可能选择高硅的黏土质原料,以力求三组分配料方案,从而简化生产工艺过程、节省投资,同时也可简化工厂今后的生产操作。根据新型干法窑的生产实践,可适当放宽对熟料率值的要求,建议为:KH:0.89 0.02;SM:2.5 0.2;IM:1.6 0.2

2 原料破碎

2500t/d水泥生产线,可优先考虑采用一台TKLPC20.22单段锤式破碎机进行石灰石破碎,破碎能力550t/h,该设备破碎比大、使用可靠。破碎车间设备可露天化布置,既可节省土建投资,还可以取消利用率不高的检修起重设备。对于黏性较高的黏土质原料来说,常选用辊式破碎机,关键在于解决堵塞问题。新建厂为了简化工艺流程和节省投资、管理方便,也常采用石灰质原料黏土质原料混合破碎的方案,均有良好的效果。

3 原料预均化

采用原料预均化堆场有利于回转窑的操作,提高窑的产、质量,保持窑的长期安全运转,扩大原料资源,充分利用原料中的夹层和废石,延长矿山使用年限,适应大型水泥工厂的需要等等。

由于原料预均化的作用与原料储存是同时实现的。因此,原料的预均化方法及预均化堆场型式的选择必须依据原料矿山的储存条件。由于原料预均化堆场的投资较大,在合理有效利用矿山资源的前提下,应首先认真研究是否采用预均化堆场和堆场型式,下列几种情况可不设预均化堆场:

(1)石灰石原料的碳酸钙滴定值标准偏差(s CaCO

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)< 4.5%。

(2)对于含少量夹层、裂隙土或虽含较多的夹层、裂隙土,但其分布有一定的规律性,在开采过程中易于剥离的,则可采用矿山剥离、搭配的办法。

确实需要采用预均化堆场时,其堆场的型式应进行全面比较,应注意考虑均化效果、设备价格、动力消耗、处理物料能力、土建工程费用、能否扩大储存能力以及占地面积等因素,要尽可能考虑露天化布置的可能性。圆形预均化堆场、长期预均化堆场各有特点,如何选择应结合具体条件而定。从适应性而言,长形预均化堆场操作较简便,对波动周期长

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的原料和湿物料适应性更强,而且易扩建和调整生产流程;圆形预均化堆场由于是连续堆取料,故对波动周期长的原料,其均化效果会受到影响,但圆形预均化堆场占地面积小,布置灵活,在相同的条件(加盖)下其投资比长形预均化堆场省。

如果条件合适,对于2500t/d生产线,石灰石的预均化,我们优先推荐采用 80m圆形预均化堆场,存储量:25000t。其它辅助原料和煤可集中设置于一个长形预均化堆场内。

4 原料粉磨

由于原料粉磨需要与熟料煅烧系统串联操作,原料磨系统应当尽量简化,操作可靠,其连续作业率至少应当与熟料煅烧系统接近或一样高,这就要求进一步解决原料磨的磨损问题。

原料磨系统在水泥生产过程中是一个较为复杂的生产环节,在系统和设备选型上应给予足够的重视。原料粉磨设备必须能适应一切可以利用的原料的物理性能。从技术经济上来看,应能达到最佳经济效果(适应性、电耗、维护费用和投资),并应根据原料的工艺性能试验报告中的易磨性、磨蚀性来确定粉磨细度,以便得到较好的易烧性。

多年来的生产实践证明,原料粉磨采用立式磨优于传统的球磨机。立式磨具有粉磨效率高、电耗低、烘干能力大、允许入磨物料粒度大、噪音低、占地面积小等优点,并集烘干、粉磨、选粉、输送等工序为一体,大大简化了工艺流程,并可露天布置,节省土建投资。

对于2500t/d生产线,生料磨可采用国产M LS3626立式磨,产量200t/h,具体的设备选型及配套电机,应根据原料的易磨性、磨蚀性等参数确定。若采用球磨机系统,可采用 4.6#10+ 3.5m 中卸烘干磨,配T LS3100高效组合式选粉机,产量190t/h,该系统使用可靠、流程简洁,操作方便,目前用得比较普遍。

立式磨系统电耗约为球磨机系统电耗的(75~ 90)%,一般情况下立式磨系统电耗比球磨机系统电耗要低4~5kWh/t。

5 生料均化与储存

生料均化库具有均化和储存两种功能。国内已建成的连续式生料均化库的型式有IBAU库、CF 库、MF库等,实践证明它们均可满足生产工艺技术要求,其共同特点是工艺流程简单、单位气耗少、电耗低、库容积利用率高、均化效果好、便于操作管理、节省投资等。

生料均化库是土建投资较大的建筑物,土建投资约占库总投资的60%,在满足生产要求的前提下,应尽量减少生料的储存期,储存期可控制在∃2.5d。目前较为先进的生料均化库的均化电耗为0.1~0.2kWh/t。一般的生料均化库的均化电耗在0.3kWh/t以下。

对于2500t/d的生产线,生料均化库可采用一个 15#47m的IBAU库,生料储量6400t,储存期1.69d。

6 熟料煅烧系统

当前很多国家都拥有较成熟、可靠的熟料煅烧系统,且新型干法生产技术仍在不断发展。国内2500t/d新型干法水泥生产线不论是从装备水平上、还是从所达到的技术经济指标上来看,与国外提供的生产线相比已经没有太大差距。主要技术经济指标为:单位熟料热耗:3098kJ/kg;单位容积产量: 171kg/m3h,系统阻力:∃5000Pa;系统废气量: 1.52m3/kg。

目前国内预分解系统型式多样,性能虽有差异,但指标相近。对于2500t/d生产线,窑尾宜采用单系列低压损五级预热器,它较之双系列预热器具有压损低、系统简单、漏风点少、废气排放量小、表面热损小,节省能耗、便于操作管理、降低工程投资的优点,回转窑可采用 4#60m窑。随着技术的发展,回转窑将进一步发展为两档支撑短窑,除新疆水泥厂等少数几个厂家外,目前应用还比较少。窑头采用第三代充气梁篦冷机及新型多通道煤粉燃烧器,窑头及窑尾的收尘目前采用电收尘器居多,随着环保要求的提高,采用高效的袋式除尘器将是一个趋势。

7 煤粉制备

传统的风扫磨系统比较复杂,厂房也较大。采用动态选粉机伴以高浓度袋收尘器后,可简化流程,降低土建费用。对于新建2500t/d生产线,建议采用立式磨进行煤粉制备,可采用M PF1713立式磨,在细度R=8~10%时,煤粉产量18~20t/h。也可

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山东建材∀2004年第25卷第2期