大型化——21世紀中國水泥工業的發展趨勢
4 天津院開發的大型預分解系統的技術特點
天津院早在七十年就進行新型干法的技術研究，八十年代初開發出國內第一條2000 t/d生產線，此后通過技術引進及自行開發相結合，設計投產了20多條2000 t/d生產線，配套設計了柳州3200t/d、三菱煙臺3000 t/d，寧國、冀東一線、銅陵、秦皇島淺野4000 t/d，大宇7200 t/d生產線，在此過程中天津院積累了豐富的大型預分解的生產調試經驗，與此同時開發出一批具有自主知識產權的新裝備，新技術，例如：高效低壓損預熱器，可控氣流冷卻機，輥式磨，超細高效選粉機及無煙煤煅燒技術，水泥窯低污染排放技術及有毒、有害物的利用技術，中、低溫余熱發電技術等。自行開發設計的4000 t/d帶余熱發電的預分解窯生產線的冀東順利投產，目前穩定運行在4600 t/d水平，噸投資較引進的生產線明顯降低。通過技術創新，使φ4×60窯的生產能力由2000 t/d提高到2500 t/d，其技術處于國際領先水平。2500 t/d熟料生產線的投資控制在2.5億以下，噸熟料投資小于400元，設備可靠性大為提高，使工廠得到了良好的經濟效益。自行開發的新一代4000 t/d，5000 t/d生產線已被業主所選用。通過一系列新技術、新設計，使5000 t/d熟料生產線熱耗小于2969KJ/kg-熟料，電耗小于90kwh/t-水泥。生產線投資小于5億人民幣。在此過程中，天津院還使1000 t/d～5000 t/d級的主機裝備系列化，已形成破碎機、粉磨設備（輥式磨、輥壓機、球磨）、燒成設備（二檔、三檔回轉窯，預熱器，分解爐，第三代可控氣流篦冷機、燃燒器）、收塵設備（大布袋收塵器、高濃度高負壓電收塵，高濃訂煤磨袋收塵，及各種高效小型袋收塵器）等設備型譜，能根據需建工廠的規模、區域位置、原燃料特征，資金情況等，通過各種加工試驗及預測分析，進行綜合選優配置，以建設投入產出比最佳的工廠。
天津院的新技術以及自行開發4000 t/d級生產線的成功運行，不但較同規模引進生產線投資大幅度降低，而且為6000 t/d級及以上規模生產線的開發典定了基礎。
最近天津院正在著手進行“十五”重大裝備開發項目“8000 t/d級生產線的技術與裝備開發”，已就國內的制造加工水平有了全方位的了解，并已行成了切實可行的技術方案。在此過程中天津院還將開發出6000 t/d級，7000 t/d級的技術裝備，以其在中國加入世貿組織后，能在國際競爭中占有一席之地。現就8000 t/d的技術特征介紹如下：
（1）國產化、大型化，力求國產化率達到75～80%及以上；
（2）技術和經濟指標達到當今世界先進水平；
（3）通過本項目的開發，使我國新型干法水泥生產技術和裝備的整體水平有一個明顯的提高；
（4）充分發揮國內各行業的技術實力，實現高起點、高水平。
8000 t/d級大型預分解窯生產線技術與裝備的技術指標為：
·水泥產品質量符合世界先進水平（ISO標準）的要求；
·熟料熱耗≤2885KJ/kg（690kcal/kg）；
·水泥綜合電耗≤90kwh/t（P.Ⅱ52.5，細度340m2/kg）；
·勞動生產率≥8000t水泥/人·年；
環保達到國際先進水平（粉塵排放≤50mg/Nm3；NOx排放量≤50mg/Nm3（標））。其主要技術特征和開發要點：
（1）石灰石采用大型單段錘式破碎機，能力1800t/h。關鍵技術大功率破碎機的驅動方式、耐磨件尺寸增大后的質量均勻性。
（2）石灰石預均化堆場，石灰石的儲量要求在5—6萬噸，均化效果應達到5—8。圓形/長形的堆取料機，堆料能力1800t/h、取料能力800t/h。重點在堆料能力1800t/h左右的懸臂式皮帶堆料機，特別是堆取料機的液壓升降系統、傳動裝置和電氣控制系統。
（3）粉磨系統
粉磨系統生料粉磨水泥粉磨煤粉粉磨
窯磨比數一窯兩磨一窯兩磨一窯一磨
產品要求R80μm=12～14%比表面積3600R80μm=12%
～3700cm2/g
系統能力2×320t/h2×240t/h1×60t/h
粉磨系統輥磨外循環輥壓機聯合粉磨輥式磨
系統總功率kw～4781/6200～8210/9460～1495/2000
單位電耗kwh/t14.9434.2024.9
（4）原燃料適應能力強、NOx排放量低，綜合能耗低的燒成系統
回轉窯：鑒于兩檔窯目前在國際上尚未擴大到5800t/d以上規模，故8000t/d生產線仍采用三檔支承常規窯。采用新型輪帶、托輪及新型結構的雙傳動，對機械化砌磚所需裝備也一同解決。注重窯內特別是高溫帶與前后窯口用耐火材料研究，提高質量與使用壽命。
預熱預分解系統：采用天津院開發的高效低壓損大蝸殼型旋風筒、低NOxTDF型分解爐。為求系統比較簡單，在燃用一般煙煤時，采用6級雙列單爐（在線）預熱、預分解系統方案，其一級筒喂料可設分料換向裝置以備原料綜合水分較高時可改用5級操作。如有需要采用低揮發分或無煙煤時，可技用裝置1～2個預燃爐（離線）的組合式爐或其它爐型。
熟料冷卻機：在總結國內已有開發應用新型篦冷機的基礎上，新開發一套滿足8000t/d預分解窯用的帶空氣梁的可控氣推動篦式冷卻貢，或性能更優的篦式冷卻機。
（5）自動控制系統
1）適合于8000 t/d水泥工廠環境的計算機集散型控制系統；
2）交流變頻節能技術及變頻調速裝置的應用；
3）現場總線在水泥生產線的應用；
4）窯、磨優化控制軟件，生料質量控制系統，在線檢測。模糊邏輯、神經元技術；
5）計算機網絡技術、智能技術在水泥工廠生產控制、信息管理的應用；
6）Internet遠程診斷技術，專家系統；
7）電機及工藝設備保護器件與機械設備配合；
8）大型機電設備的保護智能化。
該項目完成后，從裝備大型化的角度，與四條2000 t/d級生產線相比，預計節約標準煤20000t/年，節電3200萬kwh/年，勞動生產率提高約4倍。從裝備國產化的角度來看，與全套進口設備相比，可節約投資約5億人民幣。
該項目的完成，有利于進一步提高我國新型干法水泥生產技術水平，改變我國現有的水泥工業中不合理規模結構、技術結構和產品結構，促進產業結構的調整，提高企業的經濟效益。
另外，在改變國內整個水泥工業面貌的同時，更有利于擴大我國水泥工業技術與裝備的出口，促進我國水泥工業技術裝備走進國際市場。同時，該項目的完成也將帶動我國相應機械工業的技術進步與發展。
5 結語
水泥裝備大型化是水泥裝備現代化的標準之一，水泥裝備大型化不是原有設備簡單放大，必須與先進的工藝技術及控制技術相結合。中國已具備大型化裝備開發、應用的技術基礎，通過充分發揮國內各行業的技術實力，“外引內聯”，使國產大型化裝備在高起點、高水平下運作，以其獨特的經濟技術優勢，立足于國際競爭大舞臺。
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