埃塞水泥厂工程创新成果国家优质工程奖

1、埃塞俄比亚DMC日产5000吨熟料及7000吨水泥新型干法生产线项目创新成果二一四年五月一、工程概况埃塞俄比亚DMC日产5000吨熟料7000吨水泥新型干法生产线项目为对外总承包的5000t/d熟料新型干法水泥生产线，生产方法是采用带分解炉的五级旋风预热器回转窑的新型干法生产技术。烧成系统采用中国新型建筑材料工业杭州设计研究院的双系列5级预热器和在线管道分解炉，使工厂投产后可长期稳定在5600t/d。该工艺技术先进，节能减排效益十分显著，总体处于国内领先，国际先进水平。本工程由埃塞DERBA MIDROC水泥有限公司投资兴建，中国新型建筑材料工业杭州设计研究院设计，印度HOLTECH咨询公司监

2、理，中建材集团进出口公司进行工程总承包，中国十五冶金建设有限公司参建。工程于2007年03月1日开工，由于遭遇世界性的金融危机，2008年第二季度停工。后来，随着世界经济的好转，业主资金境况也有所改善。本项目于2011年第一季度全面复工建设，2012年02月10日竣工，2012年7月5日开始分两次进行项目交付前的考核。结果表明，全面达到合同要求的考核指标，自投产以来，至今稳定运行，各项性能指标均满足设计要求。该工程概算总投资17亿元，竣工决算约16亿人民币，建筑面积30万 m2，该生产线由矿山石灰石破碎及进厂长皮带输送，原料预均化、生料粉磨及均化、熟料烧成、水泥粉磨与储存、包装及发放等全套生产

3、设施及相应的配套工程组成。石灰石破碎及长皮带输送系统采用单段反击式破碎机一段破碎系统，石灰石破碎机破碎后，由矿山长皮带输送机送至圆形石灰石预均化堆场；石灰石预均化储库及输送，石灰石预均化堆场为99穹形大跨度网架结构，内设悬臂式堆料机布料，均化后的石灰石经胶带输送机送至原料调配站的石灰石库中；辅助破碎及储存输送，采用一台LPC1020.18单段锤式破碎机，辅料预均化堆场为跨度43米长的411米的矩形网架结构，内设2台取料机；原料配料站为六层钢结构，设置四个配料库；原料粉磨及废气处理，原料粉磨为全钢结构，分三区，采用一台MLS4028辊式磨系统；生料均化库为22.581m 砼筒仓结构；熟料烧成系统

4、，包括窑尾、窑中和窑头，熟料煅烧采用一台5.278m的回转窑，窑尾带双系列五级旋风预热器和在线型管道双喷腾分解炉，窑尾塔架为六层钢结构，高度105米, 窑头框架顶标高10.35m以下为钢筋混凝土框架结构，以上为钢结构，窑中基础为3个钢筋混凝土墩台；原煤破碎、均化储存及输送，预均化堆场为99穹形大跨度网架结构；煤粉制备为全钢结构，采用莱歇公司的LM28.2D型立磨作为粉磨设备；熟料储库为1座直径45m，高45.2m的金属网架顶结构的混凝土筒库，在熟料库侧设1000吨次熟料库；水泥粉磨及输送，水泥粉磨为全钢结构，系统采用3套4.613.5m球磨机圈流粉磨系统， 22.565m水泥库3 座，为砼筒仓

5、结构, 屋面为钢砼组合屋面；水泥包装及成品发运，水泥包装系统由6套回转式八嘴包装机，主体结构为全钢结构。主要建安工程量：混凝土10万方，钢筋9200吨；钢结构1.33万吨，彩板瓦维护约82000 m2，机械设备1万吨，非标制安装3600吨，保温2090 m3，筑炉2600m3。工艺管道80t，电缆总长470千米。二、工程技术难点及新技术推广应用情况（一）工程施工的主要难点及技术措施1、本工程为现代化的大型干法水泥熟料生产线，工程量大，工程项目多，因此，在施工组织安排上，要充分考虑人员、材料、机械等各类资源的投入和土建安装施工组织协调。2、所在区域位于高降雨量地带，每年的7月到9月为大雨季，每天

6、的大暴雨不但影响正常施工而且疟疾、伤寒等疾病集中暴发，劳动工效降低，严重影响工期。我公司根据当地的特点提前预控，做好雨季施工措施，疾病预防措施，配足各类防雨材料和药品，确保了雨季施工的正常进行。3、所有的钢结构构件均在国内加工制作完毕后运到现场安装，国内工厂化制作质量有保证，钢结构制作过程中严格控制构件的外形尺寸和焊接质量，严格工序验收制度，确保制作过程质量受控，节省了建设工期。4、本工程涉及专业众多，专业设计及施工协调量大，成品保护难度大，建安工程交叉及配合作业量大，因此工程施工计划及协调管理是保证工程施工质量、安全和工期的重要环节。5、回转窑安装。回转窑是水泥生产工艺中最关键的设备，强大的

7、热工负荷及连续生产的工作制度，对安装质量的要求十分严格，该项目是非洲目前水泥厂中最大的回转窑，外形尺寸为5.2*78m，整体净重达1285.364吨，其中窑筒体总重712.924吨，共10节78m长，最大筒体段节重80.875吨，空中对接施工难度大，功效慢，且安全风险大，费用高；项目部根据现场环境和设备组件特点，制定了部分筒体地面组对和整体吊装相结合的方案，将回转窑在地面组对成8段，再吊装至安装地点，保证了筒体组对质量；应用测外圆法进行直线度找正，对焊接前和焊接后的筒体进行径向跳动监测，控制中心偏差：窑筒体进出料口5mm，大齿圈及轮带处4mm ,筒体接口处8mm，达到了精确找正的目的，保证了设

8、备长期正常运转。6、窑尾钢管框架安装。窑尾钢管框架是施工周期长、施工难度较大的重点部位。如何确保窑尾框架及预热器的安装周期及质量成为全厂设备安装的重点。本工程钢结构框架为六层，重量1400吨。施工中采用“丝杆调整法”对其进行垂直度控制并通过90设置的两台经纬仪对每根立柱垂直度进行监测，调节丝杆的螺旋使立柱垂直度、对角线偏差、水平标高偏差均符合要求，最大垂直度偏差10mm。焊缝内部缺陷用超声波探伤检查，探伤检验等级采用国家GB11345-89钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级之B级检验。7、原料立磨施工。原料粉磨是水泥厂工艺线上极为重要的环节,磨机安装质量的好坏,直接关系到全线生产能否正常和

9、全厂投产后的经济效益。本工程采用先进的德国进口的立式辊磨机，具有单机产能大，粉磨选粉一体化，设备台数少，系统简洁，运转可靠，节电显著，低维护等众多优点。施工中通过在立磨的基础边搭设一组平台进行立磨外壳的组对，用水平仪进行磨机的外壳找正，保证上表面水平度达到0.2mm/m；磨盘用三个安装吊环吊装，并找正磨盘和减速机的中心相重合，水平度找正偏差为0.05/1000，通过安装精度的控制，保证了立磨长期正常运转。8、窑尾预热器、篦冷机大型设备先进、安装工序多、工业复杂、精度高。窑尾预热器是施工周期长、施工难度较大的重点部位。本项目预热器为双系列5级预热器带管道在线分解炉，总重量805吨，高度111.4

10、5米，高空作业量大，而且与设备组对安装、钢结构框架安装和筑炉等多道工序构成立体交叉作业，具有施工作业面窄小、立体作业层多、工种交错、施工工期长的特点。篦冷机是水泥熟料烧成系统熟料冷却的关键设备，本项目篦冷机为德国Claudius Peters公司ETA()篦冷机，因其需在窑头框架内安装，现场狭小，无法采用大型吊车吊运，且有众多零散部件。为此，项目经过策划和计算，通过设立自升式塔式起重机、架设高空索道并固定倒链等手手架段，最大限度利用钢结构作业平台和操作架实施吊装和安装工作，既减少了脚的二次搭拆和施工机具的倒运次数，又加快了施工进度、大大提高了工效、降低了成本。9、大直径穹形网架安装方法合理，施

11、工速度快原煤、石灰石预均化堆场直径均为99米，高34.09m，重392t,顶部为穹形网架；因安装工程量大，通过采用“地面拼装、单元吊装和高空组装相结合”的施工方法，先按单元用汽车吊安装网架底部两层网格形成支撑圆环，然后在地面进行三角锥的组装，通过吊具依次将三角锥吊至设计位置，用散装的方法完成高空节点的连接直至整个网架的安装完成。安装速度快，安全可靠。10、大跨度网架胎模滑移安装技术校正原料堆场屋盖为双层筒壳网架结构，跨度43m、拱高20.75m、厚度1.95m、总长411m，重980 t, 网架总投影面积约1.8万平方米。该工程由于跨度、重量及安装高度较大，正值当地的雨季施工，加上当地物资匮乏

12、，当时无法采用常规的方法进行安装，经过多种方案的分析和比较，结合本工程的自身特点推陈出新，通过胎膜滑移施工工艺成功安装本项目校正原料堆场网架结构，总结出了一套在室外雨季施工，施工场地无法使用吊车等恶劣条件下用胎模滑移施工的方法和思路。大跨度大面积网架胎膜滑移施工技术安装速度快、质量好、安全有保证，同时不需要占用大量场地，滑移架所使用的滑轮、滑移轨道可重复使用，不会对环境造成不良影响，环保效果显著，受到了业主和监理的好评，成为当时施工现场一道亮丽的风景线。11、铜质接地材料安装技术。铜质材料作接地材料的施工难点和重点就是铜放热焊接。埃塞水泥厂项目接地工程设计大部分采用铜质材料，采用放热焊接技术施

13、工，地网施工完后，接地电阻测试效果均比较好，厂区各建筑物周围的地网测试值最大为0.55，独立的DCS系统接地电阻测试值最大值为0.58，均远远低于设计值。12、筑炉施工技术。窑外分解型干法水泥工艺线筑炉工程是工艺设备安装过程中的重要环节，全厂工程量较大，施工环境差，施工难度较大，筑炉工程质量的优劣将直接影响全厂的生产。窑尾旋风预热器砌筑量2592吨；砌筑内容包括烟室、旋风筒、风管、分解炉、下料管、膨胀节等设备；砌筑所使用的主要材料有耐碱浇注料、硅酸钙板、高强耐碱砖、抗剥离高铝砖、扒钉和硅酸铝纤维毡。材料的品种规格繁多，仅砌筑用砖就达到31种规格；预热器的结构复杂，施工空间小，砌筑高度高（五级旋

14、风筒最高点标高为117.42m），施工难度较大，特别是旋风筒下部（以C3旋风筒为例，见图1），其结构复杂，施工工序多。锥体部分的坡度大且不规则，施工部位空间小，最窄的部位直径1100mm，由于内部搭设有脚手架，工作面更显狭窄。材料品种多，仅耐碱砖就有10种；工序繁多，浇注料和耐碱砖、各种规格的耐碱砖之间交替施工；预留孔多，捅料孔、空气炮孔、测温测压孔全设计在此部位；给施工带来一定的难度。项目部为确保工程进度和质量，施工前根据施工图的要求制定了详细的施工技术方案，采取国内招聘熟练的筑炉工，按两个班组平行施工。通过对模板支护、浇注料加水量、浇注料振捣等关键工序的管理，预热器砌筑工程验收一次通过，为

15、今后预热器砌筑工程施工提供了经验和依据。 （二）新技术推广应用情况一）设计创新1、本项目采用的生产工艺：生产方法是采用带分解炉的五级旋风预热器回转窑的新型干法生产技术。烧成系统采用中国新型建筑材料工业杭州设计研究院的双系列5级预热器和在线管道分解炉，使工厂投产后可长期稳定在5600t/d。该工艺技术先进，节能减排效益十分显著，总体处于国内领先，国际先进水平。2、熟料烧成窑尾。熟料烧成窑尾采用设计院自主开发的高效、低压损五级旋风预热器以及在线管道炉组成的预热预分解系统。系统总体结构设计合理，旋风预热器结构优化，系统阻力低，节能效果显著；系统正常生产时的一级筒出口温度不超过300，从未超过305。

16、而现行水泥工厂节能设计规范GB50443-2007规定的废气温度为320。为项目高产低耗提供了有力的保证。这在燃料缺乏的埃塞俄比亚意义尤为显著。二期工程采用6级预热器可望进一步降低热耗。生产证明，此预热预分解系统是完全适合高原环境的高效低压损预热预分解系统。3、熟料冷却机。熟料冷却采用德国Claudius Peters公司ETA()篦冷机。ETA ()篦冷机凭借其独特的设计，基于成熟的物料移动系统，可确保冷却器快速安装和降低运营成本，为用户提供了极高的可靠性。4、采用篦冷机预热烘干浮石。本项目设置了5.022m，产量为140t/h的余热烘干机，使得篦冷机余热到了充分利用，降低了生产成本。5、石

17、灰石采用长皮带输送。由于厂区与矿山的直线距离在6491.5m左右，高差达830.8m。设计采用了长皮带输送的工艺，替换矿车运输，避免了修等级较高的盘山公路和工程建设周期长、征地等问题，使得破碎后的石灰石可直接送至预均化堆场。二）施工过程创新应用根据图纸设计的具体情况，结合考虑建设部及十项新技术的内容及相应技术要求，本工程重点推广应用“建设部十项新技术”中的7大项15小项，同时根据本工程的具体情况，创新地使用了部分其它新技术，取得了较好的成效。项次新技术名称具体内容应用部位12 混凝土技术2.6混凝土裂缝控制技术主体及基础混凝土23钢筋及预应力技术3.3大直径钢筋直螺纹连接技术34模板及脚手架技

18、术4.1清水混凝土模板技术框架结构、大型设备基础的地上部分4.8贮仓筒壁滑模托带仓顶空间钢结构整体安装施工技术水泥库滑模及库顶钢构45钢结构技术5.1深化设计技术所有钢构国内公司金属结构厂制作5.2厚钢板焊接技术5.3大型钢结构滑移安装施工技术校正原料堆场网架安装5.5钢与混凝土组合结构技术窑尾塔架钢管砼柱5 6机电安装工程技术6.1管线综合布置技术6.2金属矩形风管薄钢板法兰连接技术6.11大型储罐施工技术贮油罐液压提升倒装安装技术67绿色施工技术7.2施工过程水回收利用技术7.8工业废渣及（空心）砌块应用技术710.信息化应用技术10.4工程量自动计算技术应用工程预算软件编制施工图预算，进

19、行工程报价、编制预决算；10.7项目多方协同管理信息化技术应用综合项目管理平台办公8其他新技术大型设备整体安装技术回转窑、磨机等安装现将项目施工过程中的创新成果及特点总结如下：1、大体积混凝土裂缝控制技术的应用本工程窑中、窑尾基础、立磨基础、各筒仓工程的基础底板均为大体积混凝土，在施工中采用低水化热的矿渣硅酸盐水泥进行混凝土的拌制，并采用内降外保的技术措施：预埋循环水管进行通水循环、在混凝土表面初凝后立即用塑料薄膜进行包裹，上覆麻袋、棉被等保温物品，同时在养护过程中密切监控里外温差、降温速度等，确保混凝土的内外温差小于25。有效控制了混凝土由于内外温差产生的稳定应力和裂缝。 电子测温仪测温 2

20、、粗直径钢筋直螺纹机械连接技术应用在框架柱施工中，对粗直径钢筋采用滚轧直螺纹机械连接技术，使接头质量达到规范所要求的级标准；3、钢结构采用CAD设计、CAM制造技术本项目的钢结构设计采用钢结构CAD设计软件进行建模、结构设计和节点设计以及施工图的绘制；制作采用钢结构CAM技术，优化杆件和板材的下料，提高了节点构件制作的精确性，提高钢结构加工效率、节省钢材，保证了安装效率和安装精度，降低了工程成本。钢结构预制工厂化，焊接采用的CO2气体保护焊，保证了焊接质量，钢结构现场安装连接的高强螺栓采用电动扭力扳手进行紧固，避免了人工操作产生的误差。钢结构制作生产时，使用计算机对各杆件和节点进行模拟安装，保

21、证了现场安装的效率，钢结构除设计变更修改外，均一次安装完成。4、大型钢结构滑移安装施工技术校正原料堆场屋盖为双层筒壳网架结构，通过胎膜滑移施工工艺成功安装本项目网架结构，总结出了一套在室外雨季施工，施工场地无法使用吊车等恶劣条件下用胎模滑移施工的方法和思路。大跨度大面积网架胎膜滑移施工技术安装速度快、质量好、安全有保证，同时不需要占用大量场地，滑移架所使用的滑轮、滑移轨道可重复使用，不会对环境造成不良影响，环保效果显著，受到了业主和监理的好评。三、工程质量情况经过两年来的使用观测，工程地基与基础未发现可见裂缝，基础无倾斜、变形现象，沉降稳定。主体未发生影响结构安全和使用功能的裂缝；除筒仓外，主

22、要建筑物均为钢结构，钢结构工程焊缝经超声波探伤检测全部达到规范及设计要求；防火涂料涂膜厚度符合要求，涂层完整、无明显凹陷，粘接牢固，表面无脱层、空鼓、漏涂现象。 筒仓表面平整，线条顺直；涂料外墙颜色均匀一致，色调清新明亮。厂房围护结构及屋面彩色压形钢板色泽协调、拼缝严密、工艺精细、观感质量上乘。室内吊顶标高一致、龙骨顺直、预留灯口位置准确居中，面板颜色无色差。地面做法主要为地砖地面和混凝土地面；地砖地面色泽一致、接缝平整、无空鼓，混凝土地面光洁密实、无裂纹、麻面和起砂现象。门窗工程做法主要为塑钢门窗，安装牢固、位置正确，密封胶粘接牢固，表面光滑、顺直、无裂纹。外墙塑钢窗抗风压性能、空气渗透性能

23、和雨水渗透性能经复验符合要求。屋面防水等级为级，采用SBS卷材防水，卷材防水层施工后，经2h淋水试验和雨季检查，无渗漏及积水现象。卫生间防水采用聚氨酯涂膜防水，墙面及地面面层为墙地砖，经过48h对防水层和面层二次蓄水试验无渗漏，地面坡度合理无积水现象。地下廊道防水为P6抗渗混凝土，墙、地面无渗漏现象。主要设备回转窑、原料磨、水泥磨、煤磨 等安装均采用全站仪、精密水平仪等先进设备，确保了大型设备的纵横向水平度、设备同轴度、筒体的圆度、垂直度符合设计要求。各种管道加工、焊接、安装、系统试验、吹扫及清洗等各工序严格执行国内相关管道的安装规范，均做了相应的冲洗、压力、试验、质量合格率100%。电气装置

24、安装、变压器及盘柜底座安装时采用精密水准仪找平；电缆敷设标识清晰、工艺整洁美观；仪表安装均符合国内相关规范的要求。 四、工程技术资料情况本工程建设前期、监理、施工技术档案和管理资料完整有效，其中主要建筑材料、构配件、设备等试验报告齐全；勘察单位、设计单位、监理单位质量合格文件完整；质量保修书齐全。技术资料完整、真实，填写规范、编目清晰、分类合理、易于查找、封闭交圈、具良好的可追溯性。五、工程主要质量特色1)大型设备基础混凝土密实度高，无裂缝，几何尺寸控制准确，面层平整，颜色一致。2）筒体结构采用滑模施工，砼结构内实外光，表面平整，线条顺直；表面清洁、色泽一致，达到清水混凝土要求。3）原煤、石灰

25、石预均化堆场钢结构跨度大，安装精确，外形精美。4）厂房围护结构及屋面采用彩色压形钢板，现场压制，安装接缝顺直美观。5）窑尾钢结构框架高大挺拔，气势宏伟。6）回转窑筒体分段组对吊装，安装精确，运转平稳。 7）回转窑砌筑使用了德国进口的砌砖机，代替了传统的用顶杠砌筑耐火砖，该设备有专用的工作平台、顶砖和锁砖设备，便于操作，移动方便，能利用自动装置进行顶砖和锁砖，节省了大量的人力和运输设备，使砌筑工期缩减了10天，施工高效、快捷、安全。8）中央控制室DCS控制系统及各配电室组成的智能系统安装规范、系统控制功能完善、数据处理方便，显示操作集中，运行可靠。9）电缆桥架安装横平竖直。10）管道及器具排列整

26、齐有序，标识鲜明。管道及接口无渗漏、设备安装有序、位置正确、连接牢固、运行平稳11）电气线路敷设整齐、连接紧密。支架平直牢固，配电箱柜内排线整齐，回路编号齐全、正确。建筑智能化系统调试技术：智能建筑系统主要由过程控制级、控制管理级和通讯网络等部分组成，系统配置有中央控制室和各电气室等。其中中央控制室为控制级管理。12）全厂设备及管道保温严实，工艺规范，不超温。13）当地没有煤和重油等燃料供应，积极推动项目采用煤与重油双燃料。投产后全部以煤作为燃料，使工厂在竞争中处于有利地位。其他工厂也纷纷效仿，改用煤作为燃料。13）烧成系统采用双系列五级预热器和在线管道分解炉，使工厂投产后可长期稳定在5600

27、t/d。按5600t/d生产时，出预热器温度正常在300以内，从未超过305，为项目高产低耗提供了有力的保证。这在燃料缺乏的埃塞俄比亚意义尤为显著。交付考核期间热耗为714.5kcal/kg熟料（设计要求不超过735kcal/kg），投产后长期运行煤耗在730-740kcal/kg。考虑到本项目地处海拔2400m的高原，按现行国家标准GB16780水泥单位产品能源消耗限额计算校正系数为 0.864。相当于可比综合煤耗(730-740)*0.864/7000*100090.7kgce/t。比GB16780-2012国家标准的103 kgce/t要优越。14）系统采用了单段锤破，圆形石灰石预均化库

28、，矩形辅助原料预均化库，高效强化改进型IBAU均化库，射线在线分析仪，X射线荧光分析仪和化验室在线系统。CaO（0.3）的合格率为97.5，KH（0.02）的合格率为97.5，比工信部现行2011版水泥企业质量管理规程规定“CaO的合格率为80，KH的合格率为90”要好很多。高质量的生料为工厂长期优质、高产、低耗创造了条件。15）采用篦冷机余热作为热源，设置5.022m、产量为140t/h的余热烘干机。为篦冷机余热非发电利用开创了新的途径。16）生料和煤粉磨都采用立式辊磨，使生料和煤粉的粉磨电耗大幅度下降，为工厂的优质低耗创造了条件。埃塞国可比电耗87.5kWh/t，比国家标准GB16780-

29、2012的88kWh/t要优越。17）本项目设计了一套带式输送系统，将破碎后的石灰石直接送至厂区。不仅降低了运行成本，而且也避免了因汽车爬山越岭运输而带来的不便， 为工厂长期稳定运行创造了条件。18）生产供水采用压力回流式的循环冷却水系统，可节约水量，减少在循环过程中的水质污染。19）针对本项目建设场地缺乏沙石料、水泥、石灰等不利的因素。除了生料库、熟料库和水泥库等筒库外，几乎所有框架结构的生产车间全部采用钢结构。所有结构件全部在国内工厂化制造，运至工地后直接安装，为节省工期创造了条件。六、采取“四节一环保”的具体措施（1）节能措施：施工现场合理布置电缆及选用大型机械设备，提高设备满载率，夜间

30、照明设备专人管理，现场照明有专人控制，达到节能标准。（2）节地措施：对施工现场进行合理布局，从材料堆放、临建布置及现场每个角落的规划，都经过精确的计算，充分体现节地的意义。（3）节水措施：为提高工程施工水资源的利用，采取与各分包班组签订了施工用水和生活用水协议，并按规定进行奖罚。（4）节材措施：严格实行计划管理，建立材料管理台账，建立领料耗用制度，并在施工过程中监督材料使用情况，遏制浪费，节约材料。特别是钢筋、混凝土、砂浆、砂石料等大宗材料落实专人进行验收和监督，确保材料质量合格并保证用量，避免不必要的损失，达到节约成本的目的。（5）环境保护：加强培训，提高每位员工的环境保护意识，并结合现场实际情况，制定了可操作性的环境保护标准，实现了生活大临生活垃圾按照“分类分拣”袋装化进行归集处理、污水集中处理等生化处理技术。施工现场杜绝乱扔乱丢施工废弃物。七、综合效果及获奖情况1、质量效果开工前制定了工程质量确保达到国优奖的质量目标。为使目标能够变成现实，项目部制定了工程质量创优计划，建立