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2x5000t/d新型干法水泥生产线的配置及优化

更新时间:2009-03-28

0 引言

随着水泥行业的集约化、大型化发展,在水泥市场较大的区域,大型水泥企业或集团往往单厂布置多条水泥生产线并列运行,便于集中发挥产能优势,及时统筹调整水泥品种,降低水泥生产成本。多条水泥生产线占用的土地、原燃料、水电、设施、人力等资源很大,为节约资源,有效利用,节能降耗,多条生产线应统一规划,优化配置,资源共享。避免生产线的规划及配置流于简单重复。

以笔者熟悉的某国外大型水泥合资企业为例,该厂从2013年至今先后规划并建成投产了两条5 000t/d熟料水泥生产线,现两条线熟料产能11 000t/d,水泥产能14 000t/d,已成为该国最大水泥制造企业。该厂的两条线的规划配置、设施及资源共用有较多值得借鉴的亮点但也有不足之处,现逐一分析如下:

取4个不同直径的试件研究套筒与钢筋的荷载-应变关系。为测量试验中钢筋与套筒的应变情况,在套筒中部位置沿纵向设置应变片S1,在灌浆连接的钢筋表面沿钢筋轴向设置应变片S2,利用ABAQUS得出S1、S2(如图9所示)的荷载-应变曲线(如图10所示)发现套筒最大值未达到屈服荷载,处于弹性阶段。钢筋的受力曲线与灌浆套筒连接件的受力曲线基本一致,屈服前,钢筋的应变随荷载增大而增大;屈服后,荷载变化不大,应变明显增大。

1 生产线总体布置情况

2条生产线布置较为顺畅、紧凑:

世界上认可的储量都是剩余可采储量,而不是地质储量。打一个比方,就像问你口袋里有多少钱,那必须是真金实银,是现金流,而不能是虚的。

  

图1 2x5 000t/d熟料水泥生产线工程熟料制成工艺流程图

根据现场北高南低,东西长度较长,南北宽度略短的特点,两条生产线的总图布置基本利用场地高差及生产工艺流程依次由北向南,由高至低竖向平行布置了三个主要台段,分别是:石灰石破碎,原燃料破碎及预均化堆存、原料配料至包装。两条线工艺流程及走向顺畅,功能区划分清晰,各系统配置较为合理。

  

图2 2x5 000t/d熟料水泥生产线工程水泥制成工艺流程图

2 两条生产线系统工艺及储存设施配置情况

2.1 2x5 000t/d熟料水泥生产线系统工艺配置:

1#生产线中石灰石预均化、生料磨及废气处理、烧成窑尾等系统配置合理,对原料的波动适应性好,设备增产富裕量较大,系统运转率高,在2#生产线继续沿用。针对1#线部分系统及设备配置暴露的问题进行了相应调整及优化。此外为挖掘2条线的产能及设备潜力,充分利用两线的存储设施,对于两条线从原燃材料破碎、均化、输送至熟料、水泥储存、包装各个环节均采取了互通互联措施,有利于两线水泥生产及质量的稳定。

窑头冷却机采用国产步进稳流式第四代篦冷机,三段篦床无漏料设计,第一段篦床固定,第二及第三段篦床横向分为12列纵向往复运动,辊式破碎机位于第二及第三段篦床之间,二、三段篦床及辊破均为液压驱动,单位面积冷却熟料41.42t/m2.d(5 500t/d熟料);

2.2 2x5000t/d熟料水泥生产线存储设施配置:

1#、2#生产线储存设施配置情况见下表2,2x5000t/d熟料水泥生产线储库规格、有效储存量及储期表。

由上表可知,1#生产线各物料储存设施的有效储量及储期设置较小,特别是熟料库和水泥库,当上游系统设备故障或停机时,其储量维持生产的缓冲时间短,对后续系统生产影响较大。2#线相应增加了原料、熟料配料库、熟料帐篷库、水泥库的规格及有效库容,有利于熟料、水泥质量及生产的稳定。

2#线辅助原料/原煤预均化堆棚、混合材储存、石膏储存等存储设施与1#线共用,未单独设置。

3 1#生产线工艺配置特点、存在问题及改造措施

3.1 1#生产线工艺配置特点

石灰石破碎采用一台双转子反击锤破单段破碎,设备露天布置,系统流程简单,设备投资及整体造价较省;

2#线选用德国IKN悬摆式空气梁冷却机,分体式高阻力控制流篦板,篦床为固定空气梁与活动空气梁交替布置供风,有效篦床面积增加至137m2,能有效克服不同区域熟料粗细离析影响,保证了窑系统增产后的熟料厚料层操作时冷却空气分布均匀,热交换充分,有效提高入窑二、三次风温,降低熟料温度;

石灰石、辅助原料原煤等原燃材料均采用堆取料设备进行预均化处理,对降低原燃材料成分的波动较为有利。其中,石灰石预均化采用圆型悬臂堆料,桥式刮板取料;辅助原料及原煤共用一套预均化设施,使用一台侧式悬臂堆料机堆料,两台侧式刮板取料机分别取料输送,节省了部分预均化设备及整体造价;

生料磨及废气处理系统采用立磨三风机系统,系统及设备成熟、可靠,流程简单。立磨露天布置,高温风机及尾排风机采用高压变频器节能;因保留增湿塔且同步建设余热发电系统,为充分利用废气余热烘干原料,设计将增湿塔置于高温

风机之后,用于系统旁路风的增湿调质;

在阅读教学中,老师常常习惯于内容分析式教学,学生总是听老师讲析课文内容,而少有言语应用的自主活动。这样的阅读教学成了教师单向预设并主观讲析、强势操纵,而没有学生自己真实学习空间。

 

表1 2x5000t/d熟料水泥生产线主机设备规格型号参数表

  

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烧成窑尾预热器及分解炉系统采用国内知名设计院的五级双系列四星大蜗壳偏锥防堵下料低压损预热器,各级旋风筒进口设置导流板降阻,C1旋风筒设置了尾涡隔离板及内筒低阻整流器。分解炉采用旋喷结合管道式分解炉加鹅颈管形式,适宜劣质煤燃烧及换热;

我们教师在教学过程中要为学生创设一个良好的思考氛围。心理学家罗杰斯认为,一个人的创造力只有在“心理安全”和“心理自由”的条件下,才能获得最大限度的表现和发展。思考何尝不是这样?人在压抑、恐惧、紧张的心理状态下是很难静心思考、有所创新的。因此,营造有利于学生自主学习、主动参与的良好氛围,给学生以“心理安全”就显得尤为重要。教师可以在提问时注意到为学生创造独立思考的机会和情境,给学生指明思考的方向,让学生通过积极独立思考,探究新的知识,锻炼思维能力。

因为文献[10]将资源浪费作为首要优化条件,然后在不影响主目标的前提下尽量降低布线长度,所以本文采用同样的方式,选取w1=Resmax,w2=1,w3=1的参数配置,按照这样的目标函数进行优化,意味着在找到最少资源浪费的布局中挑选一个布线长度最短的作为最终布局结果.

水泥粉磨系统采用辊压机带V选和双分离选粉机的半终粉磨系统,系统产量较高,与联合粉磨相比,取消V选后双旋风筒及袋收尘器尾排风机,系统循环风机至于袋收尘器后部,系统流程及操作较简单,装机功率及总体造价较联合粉磨略低;

 

表2 2x5000t/d熟料水泥生产线储库规格、有效储存量及储期表

  

注:上表中各储库储期按日产5000t熟料为基准计算。

 

储库规格、有效储存量、储存期1#线 2#线储库型式、规格 储库型式、规格 有效储量(t)/储期(d)石灰石预均化 Φ 8 0 m圆型预均化堆棚 2 4 3 6 0 t/3.8 9 d Φ 8 0 m圆型预均化堆棚 2 4 3 6 0 t/3.8 9 d子项名称备注有效储量(t)/储期辅助原料/原煤/混合材储存 堆棚2 5 6 x 3 0 m(长×宽)粘土、砂岩9 0 0 0 t/6.2 2 d砂岩5 7 0 0 t/1 2.1 d 石灰石5 5 0 0 t/1 2.4 4 d铁矿石3 8 5 0 t/1 3.1 d 铁矿石3 5 0 0 t/2 0.7 1 d原煤1 3 0 0 0 t/1 6.5 1 d 原煤1 1 0 0 0 t/1 3.9 7 d混合材1 9 5 0 t/3.5 6 d 与1#线共用 混合材1 9 5 0 t/3.5 6 d 水泥粉磨用粘土6 1 0 0 t/1 1.8 d堆棚2 3 4 x 3 4 m(长×宽)粘土、砂岩7 2 5 0 t/5.8 d辅助原料/原煤预均化 矩形预均化堆棚3 3 0×4 8 m(长×宽)粘土、砂岩7 2 5 0 t/5.8 d铁矿石2 2 0 0 t/1 1.7 d 铁矿石2 2 0 0 t/1 1.7 d原煤7 4 0 0 t/1 1.4 d 原煤7 4 0 0 t/1 1.4 d露天堆场7 1×3 0 m(长×宽) 石膏3 4 0 0 t/1 1.4 d 与1#线共用 石膏3 4 0 0 t/1 1.4 d Φ 1 0 x 2 0.5 m圆库 石灰石1 0 0 0 t/3.8 3 h Φ 1 2 x 2 4 m圆库 石灰石2 0 0 0 t/7.6 6 h Φ 6 x 1 8 m钢仓 砂岩3 5 0 t/6.6 5 h Φ 6 x 1 8 m钢仓 砂岩3 5 0 t/6.6 5 h Φ 6 x 1 8 m钢仓 铁矿石3 5 0 t/2.0 7 d Φ 6 x 1 8 m钢仓 铁矿石3 5 0 t/2.0 7 d Φ 6 x 1 8 m钢仓 粘土3 5 0 t/1.9 4 d Φ 6 x 1 8 m钢仓 粘土3 5 0 t/1.9 4 d生料均化 Φ 1 8 x 5 6 m N G F均化库 生料1 0 6 0 0 t/1.3 8 d Φ 1 8 x 5 6 m N G F均化库 生料1 0 6 0 0 t/1.3 8 d熟料储存 Φ 4 5 x 3 5 m帐篷库 熟料5 0 0 0 0 t/1 0 d Φ 6 0 x 4 1 m帐篷库 熟料1 0 0 0 0 0 t/2 0 d水泥储存 6-Φ 2 0.5 x 2 4.5 m圆库 水泥6 x 8 0 0 0 t/6 x 2 3 h 6-Φ 2 0 x 4 7 m圆库 水泥6 x 1 5 0 0 0 t/6 x 1.8 d水泥散装 2-Φ 4.8 x 1 1 m钢仓 水泥2 x 2 1 0 t/2 x 2.1 d 2-Φ 5 x 1 1 m钢仓 水泥2 x 2 5 0 t/2 x 2.5 d与1#线共用石膏储存原料调配

3.2 1#生产线投产运行期间暴露的问题及改造措施

当地石灰石主矿山含硅质夹层,二氧化硅含量高,即使采用多点搭配,入圆堆石灰石SiO2含量(月算术平均值)仍达6.75%。石灰石破碎机不适应高硅石灰石原料,锤头、筛板不耐磨,使用寿命周期短,平均1个月(石灰石破碎量约24万t)就须更换一副锤头,影响了破碎系统及整个生产线运转率,增加了维护难度及生产运行成本。该破碎机先后通过更换转子、筛板,锤头材质由高锰钢镶嵌高鉻合金预制块更换为高锰钢钢结硬质合金棒,锤头平均使用寿命增加至二个月(石灰石破碎量约48万吨);

窑头采用电收尘器,调试期间因余热发电系统未同时投运,收尘器进口烟气温度过高造成极板变形,另收尘器1#电场高压电源存在升压故障,上述问题经大修后仍未解决,造成收尘器收尘效率达不到使用要求,粉尘浓度排放超标;

篦冷机风室密封不严,存在漏料,未配备推雪人装置,当入窑生料硅率较高铝率降低,煤粉内水高时易形成雪人堆积,不易清除;有效篦床面积富裕量不大,当烧成系统提产高于5 500t/d时冷却效率下降,熟料温度高,局部出现红料;

水泥磨系统为两台Φ4x13m磨机,单台磨水泥产量为150t/h,平均日产6 000t,不能满足水泥销售旺季时每天平均7 000t左右的销售量;

为降低高硅石灰石对于破碎机的磨损,延长易损件使用寿命,提高破碎系统运转率,2#线石灰石破碎系统调整为两套颚式破碎机(国产)加双齿辊破(德国HAZMAG)两段破碎系统(见表1),互为备用;

包装系统采用4台国产引进德国哈弗技术的八嘴回转包装机及6台人工高台装车机系统,该配置单台包装机采用人工插袋台时产量达到约90t/h已经较高,国产高台人工装车机结构对于所装车型又有限制,进一步降低装车效率,较难满足当地市场要求90%以上的袋装率,旺季平均每天7 000t袋装出厂水泥的要求,后业主自行改造增加了一台包装机及装车机但依然不能满足市场销售需求。

为了这场“正面刚”的选秀,节目组请来了演艺圈中最会打篮球的周杰伦和李易峰,CBA控球后卫郭艾伦,还有NBA华裔球星林书豪。

4 2#生产线系统工艺配置 优化及设施共用

业主根据国内新型干法设计及装备制造水平,与总承包商确定,以“可靠、先进、节能、环保”原则为本,结合当地的原燃材料情况及使用维护条件,以国产技术及设备为主,进口设备为辅,进行生产线的工艺配置及主机设备选型。在一线投产后,又针对生产中部分系统工艺及设备不适应暴露的问题,对于二线部分系统工艺配置及主机选型进行了相应调整。详见下列表1 2x5 000t/d熟料水泥生产线主机设备规格型号参数表。

4.1 2#线部分系统或设备配置调整及优化情况:

水泥库底均化系统为气力流化棒充气,多卸料点下料形式,库内充气管道及流化棒布置不够合理,充气管道弯头多阻力大,流化棒充气压力及充气量不足,库内水泥积料过多,下料不畅,卸空率仅达60%~70%左右。后经整改增加减压锥,改造充气管道、减少弯头降低阻力,增加流化棒充气流量,卸空率达到90%;

为节能降耗,2#线煤粉制备选用立磨系统,相对于1#线风扫磨系统对煤质适应性强,台时产量高,磨机露天布置,流程简单,系统电耗较低;

各地要按照有关法律法规和考核办法,结合本地实际,创新思路,将动物检疫工作的各项指标与官方兽医的评先选优、职称评聘、职务晋升、绩效工资考核挂钩,进一步调动检疫队伍的主观能动性和工作积极性。

若一国的文化影响力较强,它开展文化外交的实力和意愿也较强。当它对中国文化传播持有敏感警惕或谨慎平衡的态度时,都会倾向于运用自身的文化影响力进行积极抵制;当它对中国文化传播持有接触交流或欢迎接纳的态度时,都会倾向于通过积极互动来实现资源互补。

沸溢可能发生在固定顶储罐,特别是沸点大于250 ℃、黏度较高的重质原油或宽沸点的重质油品,发生沸溢可能性较大。储罐沸溢事故虽较少发生,但会造成火灾迅速扩散,罐内油品会喷射而出,火焰和热辐射强度突然增加,火灾范围瞬间扩大,极易引燃相邻储罐而导致灾难后果[5]。

2#线窑头收尘采用空气冷却器加耐高温长袋脉冲袋式除尘器方式,除尘效率为99.9%,粉尘排放浓度≤30mg/Nm3,且可有效收集PM10以下粉尘,利于环保;

在任务下达后,学生会面临一些需要解决的问题,促使他们必须通过教材的指引、相互讨论来解决。学生始终是课堂的主学生可以通过小组之间相互讨论,自己依据教材的指引寻求解决的方法,着重培养学生自主解决问题的能力,具体体,教师只提供适当的指导,帮助和引导学生思考探究,当遇到操作得不到预期效果时,学生习惯寻问邻座的同学,主动和小组成员进行询问和探讨,共同寻常解决问题的办法。

2#线水泥磨系统仍采用辊压机半终粉磨系统,辊压机传动装置加大,磨机规格增大为Φ4.2x13m,系统粉磨能力增至 180t/h(P.O42.5),有利于降低系统粉磨电耗;

2#线水泥库均化采用库内充气箱带减压锥混合室的均化方式,库内充气面积高,水泥流动性好,库卸空率高于流化棒充气卸料形式;

为提高2#生产线包装机台时产量,提高袋装及装车效率,减轻人工插袋、装车劳动强度,该生产线包装车间配置了五台带自动插袋功能的意大利Sdmith Ventomatic八嘴包装机、两套自动装车机加六套人工装车机系统,该人工装车机为悬臂液压水平升降结构,适用于当地不同车型尺寸,生产中每套包装系统平均台时产量在100t/h以上,较好地满足了市场销售旺季的袋装水泥出厂需求。

4.2 1#、2#生产线设备、设施共用,互联互通情况

2#线两套破碎系统与1#线共用一条长胶带输送机输送石灰石,对原有长胶带输送机进行部分改造,增加驱动装置,长胶带输送量提高至1 800t/h;

2#线未单独设置辅助原料/原煤预均化设施,与一线共用,以降低单独预均化设施投资造价,2#线只增加辅助原料预均化至原料配料站、原煤预均化至煤磨连接皮带;

2#线熟料帐篷库出库皮带机增加三通,连至一线熟料帐篷库出库皮带上,出2#线熟料库的熟料可送至1#线水泥磨粉磨;

石膏及混合材储存设施及破碎输送系统共用1#线,2#线只增加连接皮带;

1#、2#线出磨水泥可互相连入对方水泥库储存,方便调配库存水泥品种;

2#线出库水泥可接入1#包装系统,方便2#线包装系统故障时水泥正常包装出厂。

5 1#、2#生产线工艺配置、设施及资源共用的不足之处

1#、2#生产线先后经技改、优化配置后,仍然存在如下问题有待解决:

使用的本地煤种进厂块度大,但2#辅助原料/原煤堆棚未单独设置原煤破碎,造成本地煤只能堆存入1#线堆棚内,对于不同煤的搭配使用存在一定影响,后续应增加原煤破碎;

(3)管道敷设。给排水管道布置时应遵守“压力管让重力管,小管径让大管径,支管让干管”的原则。管线交叉时,优先设计重力管,然后再进行压力管设计。本项目污水排水管为重力管,设计时先干管后支管,做到管线最短、管径最小、埋深最小,充分发挥出重力的作用。优先设计主管道以及管径较大的管道,尽量保证管线布置水平,避免出现交叉、打弯等情况,且主管道应尽量靠近最大用户布置。本项目中回水供水管主管管径DN1000,主要回水用水点为选矿厂房,因此优先在选矿厂房旁布置回水供水管道。

为了保证语料标注的质量,两位标注者同时对语料库进行标注,目的是进行标注结果的一致性检测.本工作采用Passoneau[15]提出的语料库指代标注可靠性计算方法,并根据Krippendorff[16]的alpha系数来表示两位标注者标注结果之间的一致性.该方法通过一个距离度量来表示指代链之间的相似度,然后通过alpha系数计算指代链之间的相似度距离来表示不同标注者标注结果之间的一致性.

2条线所用燃料为进口煤及本地煤按比例搭配使用,煤的品种各异,供应点较多,煤质成分波动大,运距又远。为降低煤质的波动,应加强原煤预均化,增加煤堆的储量及储期。现2#生产线与1#线共用1套辅助原料/原煤预均化设施,两条线的预均化原煤料堆储量为2x7400t,1个用于堆料,则两条线只能共用1个储量7400t料堆取料,料堆平均每条线储期仅5.7d偏低,另外预均化堆棚储量不足也促使堆取料机的运转率大幅增高,设备故障的风险相应增大。因此当2条线共用辅料及原煤预均化设施时,或者相应增大原煤料堆的储量,或者单独建设原煤预均化堆棚供应两线;

石灰石二段双齿辊破碎机对于破碎高硬性的高硅石灰石仍存在一定问题,其破碎出料粒度偏大,易造成入园堆长皮带带料负荷不均,跑偏磨损,此外易加剧生料立磨振动,影响生产。后续对该辊破加压装置及齿辊可进行改造。

5 结语

大型水泥企业在布局多条生产线时应当认真调研,统一规划,总结同类生产线的使用经验,优化各系统工艺及设备配置,对各生产线系统设备、设施进行相互连通,统一调配,有益于生产及质量的稳定。

 
郑毅,柯盛稳,殷世文
《建材发展导向》 2018年第08期
《建材发展导向》2018年第08期文献

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