沙特UCIC 5000t∕d水泥熟料生产线设计综述.pdf

中图分类号 T Q l 7 2文献标志码 A文章编号 1 0 0 1 7 0 3 8 9 2 0 1 5 0 5 一1 3 0 3 沙特U C I C50 0 0 枷水泥熟料生产线设计综述 丁云才 天津水泥工业设计研究院有限公司 天津3 0 0 4 0 0 摘要 沙特u cI c项目为天津水泥工业设计研究院有限公司总包 海拔高度约1 1 0 m 当地全年最高气温4 8 干燥少雨 简 要介绍了该项目的基本情况 包括合同规定的性能保证值和主要设备配置等 详细介绍了从总平面布置 预配料石灰石破碎 系统到熟料烧成系统等部分的设计特点 关键词 总包项目 平面布置 石灰石 破碎系统 均化库 烧成系统 D e s i印o f U C I C5 0 0 0 伽ce 咖n tcU n l e rp r o d u c6 蚰I i e D in gY u n ca i 肌j inC e m e n tD e s 咖卸dR e s a r chI n s t it l l t e T i柚j in 3 删 C h in a A b s t t S 绷d iU C I Cp m j e ctis 龃o v e r a l lco n t r a cto fT ia n j ince m e n n d u s t r yd e s i驴硼dR e s e a r chI n s t it u t eC o L t d t l l ee l e v a t io nis a b o u tl1 0m a n dt h ea n n u a ll o ca lm a x im u mt e m p e r a t u r eis4 8 t l l ecl im a t eisd r ya n dits e l d o mm in s T h eb 鹊ic co n d it io n so ft I l e p r o j e cta r eb r ie n yin t r o d u ce d in cl u d in gt h ep e r o n n a n ceg u a 瑚t e ev a l u ea n dt h em a ine q u ip m e n tco ig u m t io n e t c T h ed e s ig nf e a t u r e so ft h es y s t e m s u cha st l l eg e n e r a ll a y o u t t h el im e s t o n ecm s h in gs y s t e m 加dt h ecl in k e rb u n l in gs y s t e m a r ein t r o d u ce dind e t a il K e yw o r d s g e n e r a lco n t r a ctp 叫e ct l a y o u t l im e s t o n e cm s h in gs y s t e m h o m o g e l l iz a t io ns il o b u n l in gs y s t e m 1 项目概述 沙特U C I C 项目是天津水泥工业设计研究院有 限公司在沙特总承包的第一个项目 项目位于沙特 第二大城市吉达以南1 2 0 k m 的麦加省利兹市 海拔 高度约1 1 0 m 全年最高气温4 8 处于干燥少雨的 环境 项目周期是2 2 个月生产出熟料 2 4 个月包装 出水泥 合同内容包括工程设计 设备供货 土建施 工 安装调试等 最终项目考核要满足表1 合同规定 的性能保证值 本项目选用满足合同规定的主机设备 在经济 概算允许的情况下 尽可能选用技术先进 生产可靠 的设备 确保项目在沙特地区具有一定的示范作用 生产线主要设备配置见表2 2 生产线主要设计特点 2 1 总平面布置 本项目位于开阔的戈 壁滩上 厂址选择范围较 大 根据地勘报告的数据 分析 厂址基本位于地耐 力在2 0 0 8 0 0k P a 的范围 内 为了避免重载车间 如 窑尾 原料磨 布置在地耐 力较小范围上 总图方案 进行了多版次的详细规 划 最终形成主要车间与 地耐力对应 见表3 的总平面布置图 见图1 有效 避免了桩基给项目带来的施工周期长 工程量大的 问题 从石灰石预均化库到水泥包装整条生产线呈 一 字形布置 顺应厂区地势由北向南逐渐降低的 趋势 绝对标高从1 1 4 0 0 m 到1 0 6 5 0 m 再到1 0 3 0 0 m 形成1 1m 高差 为了充分利用地形条件 总图布 置采用了台段式阶梯布置 实现了物料由高到低的 节能型输送特点 特别是石灰石预均化库到原料调 配有6 m 的正高差 原料调配到原料粉磨1 5 m 的正 高差 这些措施不仅有效缩短物料运输距离 而且大 幅度减少生产线的占地面积 从图1 可以看出 总平面布置分为四个功能区 表1 合同规定的性能保证值 考核内容 保证指标 考核条件 原料磨能力 t h 1 4 2 0 产品细度 1 2 9 0 斗m 2 2 0 0 斗m 干基 产品终水分 1 0 吨生料最大电耗 k w h 8 5 磨机原料磨蚀性的电耗 7 5k w h 回转窑能力 t d 1 50 0 0 允许1 5 b 卵a s s 单位熟料热耗 4 1 8 k J k il 6 9 5 3 5 旁路放风 基于六级预热器 预热器系统压损 0 1 M P a 5 8正常操作 篦冷机出口熟料最高温度6 5 C I 环境温度 破碎后熟料粒度 2 5m mf 9 5 熟料甜萨ca O 平均值 1 5 水泥磨能力 t h 1 2 1 5 0 0 P C 未添加助磨剂 产品比表面积 cm 2 手1 3 2 0 0 干基 A S T M 产品温度 8 0 在水泥库顶 产品终水分 0 5 吨水泥最大电耗 k W h 3 4 5 磨机本体 永滩工程型塑 1 3 表2 主要设备配置 车间名称主机名称规格 性能 石灰石破碎反击式破碎机H P I1 7 0 0 能力 1 0 0 0 t l 功率 1 4 0 0 k w 生料均化生料均化库中2 0m 5 9 5m 口P 一3 储量 1 5 0 0 0 t C 1 4 一中46 0 0m m C 2 2 一西6 2 0 0 m m C 3 2 一中6 2 0 0 m m C 4 2 一中6 5 0 0 m m C 5 2 一中65 0 0 m m C 6 2 一 旋风预热器中6 0 0 m m 生产能力 50 0 0 洲中6 5 0 0 m m 生产能力 5o 0 d 烧成撕窑兹机 窆篙麓襄嚣瑚4 慨 咖 蝴 回转窑中4 8 m 7 2 m 转速 0 4 6 2 4 6 2 r m in 7 1 0 k W I K N 冷却机篦床面积 1 3 6m 2 出料温度 6 5 环境温度 空气冷却器处理风量 2 9 0 0 0 0 m 3 I l 散热面积 4 5 5 8 m 2 旁路放风袋收尘器摹主篓端 嚣攀服 9 2 m 5 0 掺冷风风机风量 2 1 5 0 0 0 m 风压 2 6 0 0 P a 2 5 0 k w 变频 排风机风量 1 0 4 0 0 0 0 m 3 I 风压 4 5 0 0 P a l8 0 0 k W 变频 表3 主要车间与地耐力 图lU C I C 项目总平面布置 即原料准备区 熟料生产区 成品发运区和生活区 四条贯穿厂区的主道路把功能分区显著分割开来 以熟料生产线为中心 生活区布置在正上方偏南 原 料准备区布置在生产线的下方偏北 根据风玫瑰图 的示意 厂区主导风向为西北风 生活区处在上风方 向 原料区处在下风方向 有效降低了 原料堆存中产生的粉尘对生产线和生 产生活区的影响 2 2 预配料石灰石破碎系统 本项目厂址位于即将开采矿区附 近 矿石资源丰富但含有工业有害成 分较多 主要表现在石灰石中钙的不 均匀性 见表4 以及辅助原料中碱 氯 硫的超标 如果对这些低钙或有 害成分稍高的矿产资源弃置不用 势 必增加开采成本和资源浪费 对于石 灰石钙含量的不均匀性 本项目采用 预配料石灰石破碎系统 工艺流程见 图2 如图2 所示 高钙石灰石和低钙石 灰石分别进入两个受料斗 石灰石经 过两台变频调速的板式给料机 喂人 一台反击式破碎机 破碎后的成品石 灰石通过胶带输送机上的 y 一在线分析 仪自动连续全物料分析 然后将采集 的数据传送给中央控制室 再根据两种石灰石的配 比 调节两台板喂机的速度 从而实现预配料 即根 据石灰饱和比控制目标岱F 9 4 0 2 0 和石灰石化 学成分 表4 计算出石灰石中ca O 含量控制在 4 7 1 3 左右 以此为基准计算出高钙石灰石配比 4 6 8 低钙石灰石配比5 3 2 混合后的石灰石满 足工艺对氧化钙含量的要求 2 3 原料调配系统 图2 石灰石破碎系统工艺流程图 表4 石灰石化学成分 一1 4 一 求淀工疆坐型 配料及原料化学成分见表5 6 原料调配采用 五个钢板仓 其中两个石灰石仓 三个辅料仓 可以 满足原料三组分或四组分配料 方便业主根据生产 调节 所有料仓锥斗角度均需满足合同规定的要 求 石灰石料仓锥角 7 0 黏土 备用 料仓锥角 7 5 0 砂岩料仓锥角 7 5 铁矿料仓锥角 7 0 0 料 位计量采用三点荷重传感器 确保生产控制准确 石灰石卸料采用引进的计量设备链板秤 其他采用 定量给料机 设备满足合同规定的计量精度O 5 的 要求 表5 原料配比 通过入磨胶带上设置的1 一在线分析仪 每分钟 定性地检测出入磨混合料的ca O S iO A l O F e z O M g O K O N a O S O 等化学成分 由计算机控制系统 自动实现采集 分析 计算 反馈等功能 实时调节生 料的丛F 跏 三种率值 达到生料质量控制的目 的 把质量控制由传统的后置式质量控制改为前置 式质量控制 不仅大大提高了人窑生料的成分的稳 定性 而且进一步减轻对生料均化库的依赖 为最大 限度地利用低钙石灰石资源 创造了 事前指导 的 充分条件 由于将该项目的均化 链 向水泥厂的原 材料端 移动 因此后续生料库的均化功能有意被 进一步弱化 避免功能重叠引起投资的浪费 2 4 生料均化库 本项目采用T P 一3 型控制流均化库 当生料入 表6 原料化学成分 库后 就相当于进人7 个 子库 由于在一个充气周 期内7 个卸料区的充气时间是递减的 这就形成7 个 子库 在一个卸料周期内也分别递减 从而实现了 生料层的垂直切割又能纵向滑动混合 进而实现生 料库内成分均衡稳定 因为设有 y 一在线分析仪 生料化学成分被以1 次 m in 可调 的检测速度反馈给化验室 并对生料 配比及时调整 这样频繁的调节 间接的在生料均 化库内形成数以干计的化学成分近似但不尽相同的 生料层 如果以原料磨能力为4 2 0 t h 生料库直径 2 0m 生料容重1 3t m 3 计算 每层生料厚度仅为 1 7m m 如果生料库以4 0 m 高 有效储存物料高度 计算 生料库储存约23 0 0 层生料 在同等库高的情 况下 相对于传统的每小时人工取样一次分析 生料 库中的生料层数被放大了6 0 倍 这意味着生料成分 的波动频次增加了6 0 倍 自然均化的效果就会大幅 度的提高 这一点不同于传统的均化库需要延长物 料在库内的停留时间 即靠增加库容库高的办法达 到均化的目的 由于1 一在线分析仪在质量控制方面的可靠性 本项目采用简化生料均化库的流程方案 与传统的 生料均化库流程方案比较 具有如下特点 1 取消混料仓和斗式提升机 减少物料中转 环节 保证生料喂料系统的较高设备运转率 2 减少1 台供混料仓的充气罗茨风机 和1 套 空气输送斜槽 斜槽风机以及1 套收尘器和收尘风 机 整个喂料系统的装机功率减少约6 5k w 通过这些措施的优化 生料库已经从传统的均 化功能为主 弱化为仅起缓冲作用的生料储存库 一 方面简化工艺流程 确保系统可靠性 另一方面节省 投资 保证项目一定的盈利空间 2 5 熟料烧成系统 首次采用天津院自主开发的六级预热器系统 该系统较五级预热器优势非常明显 主要表现在节 能减排上 粗略估算 熟料热耗降低约6 3 l J 瓜g 由 于沙特地区干旱缺水 本项目采用掺冷风降温方案 同样效果显著 且节约生产用水3 5 左右 当原料磨停止工作时 窑尾废气全部进入到袋 收尘器 而袋收尘器滤料耐受温度最高为2 4 0 因此必须通过掺冷风将废气温度降至小于2 4 0 如果采用六级预热器 其一级筒出口温度仅为 2 8 0 只需要降低4 0 即可满足排放要求 和五级 预热器出口温度3 2 0 比较 至少系统掺冷风减小 5 0 这对于废气处理的袋收尘器和废气风机选型 非常有利 采用德国I K N 公司带尾置辊破的篦冷机 篦床 面积为1 3 6m 2 单位面积冷却熟料量在3 6 7t m 2 下转第2 1 页 永淀工戎垫塑 1 5 往下端靠 目的是尽量减少旋风筒锥形灰斗漏风的 可能 锥形灰斗是否密封对旋风筒的收集效果影响 很大 据相关资料 如果漏风率为3 则收集效率为 5 0 漏风率为8 则收集效率几乎为零 6 关于旋风简直径和进口风速 当处理风量较大 按照断面风速确定旋风简直 径时 旋风筒直径也会较大 相应的旋风筒进口风速 也必须加大才能取得相应的收集效果 提高进口风 速 可增大旋风筒内气流的切向速度 使粉尘受到的 离心力增加 有利于提高收集效率 但进风口气流 速度提高 径向和轴向速度也随之增大 紊流的影响 增大 对每一种特定的粉尘 旋风筒都有一个临界 进口风速 当超过该风速后 紊流的影响将大于分离 作用的增加 使部分已分离的粉尘重新被带走 影响 收集效率 另外 进口风速增加 除尘阻力也会急剧 上升 一般来说 当处理风量较大时 不主张采用大旋 风筒来处理 有时为了提高旋风收集效率 还要通过 增加旋风筒数量来减小旋风简直径 对用于水泥工 业除尘和选粉机成品的收集而言 单个旋风简直径 不宜超过25 0 0 m m 编辑 于欢 收稿日期 2 0 1 5 0 3 0 1 上接第1 5 页 d 小于合同规定的4 5t m 2 d 这意味着篦冷机 冷却能力被适当放大约1 8 倘若把篦冷机看作一 台换热器 则满足温度效率公式 7 7 f 2 一 o 0 2 一 2 5 0 2 0 2 5 0 4 8 1 3 其中 f 一篦冷机废气出口温度 一篦冷机冷却风 环境温度 o 一一篦冷机冷却风设计原始温度 也就是说在沙特这样常年平均气温在3 0 以 上 最高达到4 8 的地方 随着冷却风温度的升高 系统换热效率下降约1 3 这样会导致熟料冷却效 果欠佳 热回收效率低 因此适度放大篦冷机面积 在一定程度上 确保冷却风配风量的增加 可以进一 步弥补热交换效率下降带来的负面影响 2 6 旁路放风 众所周知 原料中的有害成分碱 氯 硫对预分 解系统影响很大 轻则引起预热器系统的结皮堵塞 影响生产 重则部分碱进入到熟料中 造成熟料质量 不合格 影响工程质量 因此为了有效解决有害成 分的循环富集 根据原料化学成分 确定采用旁路放 风方案 放风比例在2 5 左右 因为沙特地区矿石 资源成分复杂 为了尽量做到项目的广泛适应性 故 按最大放风要求即5 0 设计 尾排风机采用变频调 速 以适应各种可能的工况 来自窑尾烟室的约l