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发表于 2005-10-20 22:30
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我国新型干法水泥工艺、装备现状分析与展望
中材国际南京水泥设计研究院 季尚行
??1 我国新型干法水泥工业现状
??新型干法水泥生产是当今世界水泥生产的主要潮流,我国是水泥生产大国,水泥产量已连续16年位居世界第一。2001年水泥总产量达6.4亿吨,但新型干法水泥的比例还很小,据报道仅占14%左右。
??我国新型干法水泥起步于上世纪70年代,至今已有30多年,但发展步伐较小,速度缓慢。整个70年代,主要是实验研究、中间试验和生产实验。80年代,我国从国外成套引进的冀东、宁国、珠江、柳州等4000t/d、3000t/d熟料级生产线及我国设计建设的江西水泥厂2000 t/d熟料生产线相继投产,并引进吸收了国外单机设计制造技术,使我国初步掌握了新型干法生产技术。90年代,除了一批引进技术或主机设备建设的工厂外,我国自行设计、制造设备,建设了一批不同规模的新型干法水泥生产线,标志着我国进入了大型化干法水泥生产的发展轨道。
??进入新世纪以来,随着我国国民经济的飞速发展,我国新型干法水泥生产的发展进入了快车道,达到了令人刮目相看的速度,一批自行设计建设的2000 t/d、2500 t/d、及5000 t/d熟料生产线投入运行,很快达标达产,建设投资和生产耗能大大降低。目前海螺集团公司正在建设4条7200~10000 t/d熟料生产线,将于明年底投入运行,这预示着我国的新型干法水泥生产技术将跨入世界先进水平。
??据较正规的统计报道,我国去年新增新型干法水泥熟料生产能力1700多万t,今年上半年又相继投产了24条生产线(其中1000 t/d的10条,2000 t/d的2条,2500 t/d的8条,3200 t/d的2条,5000 t/d的2条),新增熟料生产总能力1560万t;预计下半年投产的新型干法生产线的熟料生产能力将超过上半年。2001年和2002年投产的新型干法水泥总生产能力将达到5000万t,可提前3年完成“十五”计划制定的目标。
??另外,我们根据收集的资料,对今年8月为止全国700t/d熟料以上规模生产进行了统计,前几个新型干法水泥生产大省和综合统计结果见表1(因为资料来源不同,统计可能不够很准确,但作为一个粗略参考是完全可以的)。
1)到统计时(2002年8月),我国总的新型干法水泥熟料生产能力已近1亿吨;到明年底前后或再稍后一些时间,目前在建的生产线差不多建成投产,又将新增新型干法水泥熟料生产能力约1.15亿吨。到时,总的新型干法水泥熟料生产能力将达到2.15亿吨左右,新型干法水泥产能将接近2.5亿吨,这个量将占到我国水泥总产量的35%~40%,这将使我国水泥结构调整取得实质性变化。
??2)目前我国2000t/d熟料以上规模生产线总数占新型干法生产线的比例为46.3%,而在建生产线中2000t/d熟料以上规模生产线占约77%,这批在建生产线建成投产后,我国2000t/d熟料以上规模生产线总数占新型干法生产线的比例将达到59%,且5000 t/d熟料以上规模生产线占的比例将达到10%,还有几条10000 t/d熟料生产线投入生产,到时,我国新型干法水泥生产线中,2000t/d熟料以上规模生产线将占主导地位。
??3)我国大的水泥生产企业的规模也将达到3000万t/a以上,可跻身于世界大水泥集团行列。我国新型干法水泥生产水平将跨入世界先进水平。
由此可见,“十五”期间,我国新型干法水泥生产的发展是何等巨大。
??1 新型干法水泥生产技术分析
??伴随世界新型干法水泥生产技术的发展,我国水泥工作者加强研究开发力度,勇于实践,推动我国新型干法水泥生产技术不断发展,大大缩小了我国新型干法水泥生产技术水平与世界先进水平的差距,取得了骄人的成绩。
??a) 原料综合利用和预均化技术
由于新型干法水泥生产固有的特点,对原材料有专门的要求,通过生产实践及技术的发展,我们对低品位原料的处理、综合开采、搭配使用,粉煤灰等废渣配料积累了经验,特别是对低品位原料对烧成系统的适应性有了较多的解决办法,使水泥生产原料的许用范围更宽。又开发并成功应用了圆型、长型、露天原料预均化堆场,可根据建设条件灵活运用,可满足2000t/d~10000t/d熟料生产线的生产要求。
b) 机械装备的国产化和大型化
??为适应新型干法水泥生产线的大型化发展,国内开发出一批大型的国产节能机械装备。如石灰石破碎机,单机生产能力可达400 t/h ~1400 t/h,可适用于2000 t/d ~10000 t/d熟料生产线。生料粉磨系统,我院开发出不同规格的带组合式高效选粉机的风扫磨、尾卸磨、中卸磨。最大的风扫磨Φ5.0 m ×12 m,能力220 t/h,可单台配3200 t/h熟料生产线;最大的中卸磨Φ4.6 m×13 m,能力190 t/h,可单台配2500 t/h~3000 t/h熟料生产线。还有立磨生料粉磨系统,可选用引进关键件或全国产设备,单台能满足1000 t/d ~5000 t/d熟料生产线生产,国内已有成熟应用。
??对于烧成系统,我院开发的NST型5级旋风预热器配喷腾管道分解炉系统,换热效率高,阻力小,C1出口气体温度低于330℃,负压低于4800Pa,已在几十条1000 t/d ~5000 t/d熟料生产线上成功应用;我院开发的第三代空气梁篦冷机,有效面积负荷可达40.2 t/(d.m2)~43.7t/(d.m2),系统热回收效率>70%,冷却用风量1.8 Nm3/(kg·熟料)~2Nm3/(kg·熟料),已在几十条1000 t/d~5000 t/d熟料生产线上成功应用。
??对于水泥粉磨系统,目前国产的有带组合式高效选粉机的圈流管磨系统,国产辊压机+管磨系统,引进CKP+国产管磨系统等多种方案,最大生产能力可分别达90 t/h、130 t/h、130 t/h,可根据需要灵活配置。此外,在输送设备、计量设备,环保设备,自动控制等各方面,也都相应推出了性能优良、运行可靠的技术和设备,可保证各规模生产线的建设运行。
??2.3 无烟煤技术的成功应用
??我们国家生产水泥以燃煤为主。近年来,我国新建和改造了许多水泥新型干法窑,使水泥生产对煤的需求量大大增加。然而,尽管我国煤炭储量丰富,品种齐全,但在全国煤炭储量分布及品种分布上,却是不平衡的。许多地区的煤炭主要是低挥发份煤。为使这些地区能用当地煤生产水泥,来增加工厂经济效益,减轻交通运输的压力,且合理地利用燃料,我们从20世纪90年代初起,开发研究新型干法水泥生产线燃无烟煤生产水泥的课题,并开发出专门的工艺技术和设备,目前已将此技术和设备在十几条700 t/d ~2000 t/d熟料生产线上成功应用,生产用煤的挥发分低于5%。取得很好的经济效益。
??2.4 纯低温余热发电技术
随着新型干法水泥煅烧工艺的发展,水泥生产余热的充分利用越来越受到水泥工作者的重视,有的厂已采用了带补燃锅炉的余热发电技术。随着我国一系列水电站、核电站及电网的大量建设,许多地区的电力供需情况将发生变化,为了满足不同条件用户的需求,结合国际上水泥工业余热发电技术发展动态,我们联合其它行业技术力量,在不带补燃炉的纯低温余热发电技术上取得了突破,并已在2000 t/d熟料生产线上成功应用。
该技术的特点是:系统投资低、投资回收期短、经济效益好。对2000t/d NSP窑来说,增加投资2000~3000万元左右,每吨熟料可回收电能约20kWh;可做到基本上不干扰原来的水泥工艺生产线的稳定生产。
??2.5 环境保护技术达到新的水平
??水泥生产面临的一个大的问题是环境污染问题,这个问题不解决,将对整个地球造成危害。我国在环境保护方面制定的新标准对水泥厂建设和生产也提出了越来越高的要求。在这样的情况下,我国水泥工作者经过不断努力,研制新的工艺方法和高效除尘设备、隔音或消音设备,解决粉尘和噪音污染,目前水泥厂主要粉尘排放点的排放浓度可降到50mg/Nm3以下。研制新型低NOX 烧成系统,降低NOX 排放量。这样,建设大型新型干法水泥生产线可以更利于环境保护。我们现在建设的大型新型干法水泥厂,可做到空气清新,环境优美,真正是花园式的工厂。
??2.6 生产线建设投资低、技术经济指标好
??由于新型干法水泥生产技术的日趋成熟,工艺流程和总体布置的优化,国产设备的大量应用,土建设计方案的优化和新技术的采用,招投标和建设、生产管理的规范化和科学化,使生产线建设投资降得很低,建设周期缩短,企业生产技术经济指标很好。目前,新型干法水泥生产线的年运转率都能稳定在85%以上,很多管理好的生产线年运转率都达到90%以上,再其实际生产能力超过设计指标,很多1000 t/d、2500 t/d熟料生产线的年熟料产量分别达到35万t、84万t。下面将目前具有代表性的5000 t/d、2500 t/d生产线一些主要指标大概列于表3(建设投资不含矿山、征地等厂外工程及外围费用),仅供参考。
有几个项目的方案是值得比较讨论的,主要有:
??1)石灰石预均化方案的讨论。一般说来,长型堆场占地面积较大,但其均化效果好,特别是当工厂有准备建设二线的想法时,长型预均堆场可方便地进行扩建。在少雨地区,且石灰石类土较少,又是配用辊式生料磨的,可考虑建露天堆场,投资可大大降低。圆形堆场主要优点是占地少、投资省,故受到许多建厂者的青睐。到底选用何种堆场,要根据拟建厂地形、原料情况、投资情况及生产线配置来周密比较确定。
??2)生料粉磨方案讨论。采用管磨的主要优点是管理操作相对比较简单,投资也低一些,但其粉磨电耗要高得多,有人统计约达6~8kWh/t·生料。而辊式磨主要优点是粉磨电耗低,但其投资略高一些,且管理操作要求较高。但近年来随着使用辊磨的普及,操作维护的难度越来越小。对于大规模生产线来说,使用辊磨的经济效益会更佳。
??3)煤粉制备系统方案的讨论。煤粉制备采用何种粉磨系统,其利弊关系与生料粉磨系统是相同的,但由于煤粉制备数量要小得多,故两种系统电耗差值带来的经济效益差距要小得多。我们认为,对于2500 t/d熟料生产线,此两种系统利弊相差不大;对于5000 t/d熟料生产线,使用辊磨应该更合理些。
??4)水泥粉磨系统方案讨论。目前国产粉磨系统规格较多,应水泥厂建设者在水泥粉磨能力要求上,需要是不同的。有的厂希望出售部分熟料,要求水泥磨能力要配小一些;有的厂要在用电上避免用电高峰,采用峰谷电交替粉磨水泥,则希望水泥粉磨能力大一些,因此,可根据需要灵活选择水泥粉磨系统。
??4 几点展望
??经过几十年,特别是改革开放以来的发展,我国新型干法水泥生产已取得了很大的发展,结合前面的分析,对新型干法水泥生产的下一步提一些我们的看法。
??1)随着我国经济的发展,投资多元化的格局将更明显,水泥厂建设的资金来源会更宽阔,这会有利于我国水泥工业“上大改小”的实施。
??2)由于技术的成熟和资金的保证,我国新型干法水泥生产线的建设高潮还会延续下去。而且,在下一阶段的建设中,主流规模将是2000~5000 t/d熟料生产线。
??3)综合比较我国新型干法水泥生产技术和世界先进技术水平,不难发现,我国目前在技术开发、工艺技术、生产操作、自动化控制、经营管理等各方面的差距正在缩小,而目前真正实现大型生产线国产化的难点还在于一些大型机械设备的制造加工和材料加工上,下一阶段的建设中,我们需要化大力气研究开发设备的材料和制造加工问题。
??4)随着一批大型新型干法水泥生产线的建设,环境保护和高效利用资源将成为重要问题。我们在工程建设和生产中,必须把这个问题提的很高,才能保证可持续发展。 |
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