現(xiàn)代立窯水泥生產(chǎn)工藝技術(shù)

1、 前言

　　水泥產(chǎn)品是一種區(qū)域性很強(qiáng)的產(chǎn)品，據(jù)我們研究，我國大部分水泥產(chǎn)品的銷售途徑，公路運(yùn)輸一般不超過150公里;水運(yùn)一般不超過300公里(除少數(shù)人口密度低，社會(huì)需求量低的地區(qū))。很多地區(qū)隨著近幾年市場飽和與競爭，銷售半徑在逐漸縮小。加之運(yùn)輸油價(jià)上漲的影響，未來運(yùn)輸半徑還要縮小。

　　據(jù)業(yè)內(nèi)有關(guān)專家測算，目前我國符合建設(shè)日產(chǎn)4500t/d新型干法熟料生產(chǎn)線的地區(qū)并不多，很多地區(qū)比較合理的規(guī)模是1000t/d～1500t/d熟料生產(chǎn)線(或水泥生產(chǎn)線)。然而這一規(guī)模的新型干法，投資大，經(jīng)濟(jì)效益差，缺乏市場競爭力，因而水泥行業(yè)迫切需要一種技術(shù)上與日產(chǎn)4500t/d新型干法熟料生產(chǎn)線相媲美的工藝來滿足中小市場的需求。

　　這就是我們研究“節(jié)能，環(huán)保，低投資”新型現(xiàn)代立窯水泥生產(chǎn)工藝的初衷。

　　首先要說明的是這種“節(jié)能，環(huán)保，低投資”新型現(xiàn)代立窯水泥生產(chǎn)工藝，熟料煅燒設(shè)備仍然采用新型立窯，而沒有采用回轉(zhuǎn)窯，這是在大量對比研究的基礎(chǔ)上確定的。作為水泥熟料的煅燒設(shè)備，中小規(guī)模的立窯生產(chǎn)工藝，且有投資省、生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用低、工藝最簡約的特點(diǎn)，正好滿足我國不發(fā)達(dá)地區(qū)、市場容量小的地區(qū)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后地區(qū)的需要。這樣不但可實(shí)現(xiàn)我國水泥工業(yè)的合理布局，同時(shí)用新型現(xiàn)代立窯工藝來淘汰落后立窯工藝，用較低的投資來實(shí)現(xiàn)落后水泥工藝的轉(zhuǎn)型更符合我國國情，由此形成合理的工業(yè)結(jié)構(gòu)，即原國家建材局李儉之副局長提出的：大中型結(jié)合，立旋結(jié)合，不同的產(chǎn)品結(jié)合的工業(yè)形式。

　　我國現(xiàn)有的立窯工藝生產(chǎn)線，工藝的極不合理，導(dǎo)致了它的落后，加之很多人對這種生產(chǎn)方式抱有偏見的宣傳，更使很多人對它有了偏見的認(rèn)識(shí)。

　　近幾年隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，新型立窯工藝技術(shù)也向大型化發(fā)展，工藝上的很多問題得到進(jìn)一步解決。技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)與大型新型干法不相上下，完全可以稱之為一種先進(jìn)生產(chǎn)力，可以用來淘汰中小立窯水泥的落后工藝。

　　目前節(jié)能、環(huán)保、低投資新型現(xiàn)代立窯工藝已經(jīng)完全成熟。

　　2、節(jié)能、環(huán)保、低投資新型現(xiàn)代立窯工藝規(guī)模

　　節(jié)能、環(huán)保、低投資新型現(xiàn)代立窯生產(chǎn)線可以有不同的工藝規(guī)模，投資商可根據(jù)市場需求建設(shè)適宜規(guī)模的生產(chǎn)線。

　　一般有以下幾種工藝規(guī)模：

　　日產(chǎn)700t/d熟料生產(chǎn)線(年產(chǎn)水泥30萬噸)

　　日產(chǎn)1000t/d熟料生產(chǎn)線(年產(chǎn)水泥50萬噸)

　　日產(chǎn)1500t/d熟料生產(chǎn)線(年產(chǎn)水泥75萬噸)

　　3、節(jié)能、環(huán)保、低投資新型現(xiàn)代立窯工藝生產(chǎn)線技術(shù)指標(biāo)

　　3.1.環(huán)保指標(biāo)

　　節(jié)能、環(huán)保、低投資新型現(xiàn)代立窯工藝生產(chǎn)線污染物排放符合國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求的限制，車間崗位粉塵含量達(dá)標(biāo)，全面達(dá)到清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

　　3.2質(zhì)量指標(biāo)

　　可以穩(wěn)定生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)熟料，二十八天熟料抗壓強(qiáng)度大于55MPa.

　　出廠水泥強(qiáng)度等級波動(dòng)小于+2.0MPa。

　　3.3能耗指標(biāo)

　　電耗：熟料綜合電耗小于45kWh/t

　　水泥綜合電耗小于60kWh/t(42.5)

　　水泥綜合電耗小于55kWh/t(32.5)

　　熱耗：熟料熱耗小于3344kJ/kg(800kcal/kg)熟料

　　3.4全員勞動(dòng)生產(chǎn)率指標(biāo)

　　日產(chǎn)700t/d熟料生產(chǎn)線(年產(chǎn)水泥30萬噸)勞動(dòng)生產(chǎn)率：

　　生產(chǎn)工人勞動(dòng)生產(chǎn)率大于2500t/人·a水泥

　　全員勞動(dòng)生產(chǎn)率大于1500t/人·a水泥

　　日產(chǎn)1500t/d熟料生產(chǎn)線(年產(chǎn)水泥50萬噸)勞動(dòng)生產(chǎn)率：

　　生產(chǎn)工人勞動(dòng)生產(chǎn)率大于3500t/人·a水泥

　　全員勞動(dòng)生產(chǎn)率大于2500t/人·a水泥

　　日產(chǎn)1500t/d熟料生產(chǎn)線(年產(chǎn)水泥75萬噸)勞動(dòng)生產(chǎn)率：

　　生產(chǎn)工人勞動(dòng)生產(chǎn)率大于4500t/人·a水泥

　　全員勞動(dòng)生產(chǎn)率大于3500t/人·a水泥

　　3.5設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率指標(biāo)

　　計(jì)劃生產(chǎn)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)率：主輔機(jī)設(shè)備年運(yùn)轉(zhuǎn)率大于85％

　　3.6投資指標(biāo)

　　噸水泥投資：55～85元/t

　　噸熟料投資：45～75元/t

　　投資范圍為由石灰石破碎至水泥成品包裝及發(fā)運(yùn)的廠區(qū)生產(chǎn)工藝線(土建、設(shè)備、電氣、非標(biāo)件)、必要的輔助生產(chǎn)工程及廠內(nèi)道路、綠化、化驗(yàn)生產(chǎn)辦公設(shè)施等，不包括礦山、生活區(qū)。

　　3.7噸產(chǎn)品指標(biāo)

　　噸水泥設(shè)備重量： 3.90kg/t

　　萬噸水泥裝機(jī)容量：80～90kWh/t

　　3.8總體設(shè)計(jì)特點(diǎn)

　　優(yōu)化設(shè)計(jì)占地面積少;總體規(guī)劃，合理，美觀具有現(xiàn)代氣息。

　　3.9 自動(dòng)化程度

　　原料調(diào)配至水泥入儲(chǔ)庫全線采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制。根據(jù)工藝生產(chǎn)過程的需要，在工藝線上設(shè)置不同的溫度、壓力、流量、料位、速度等檢測裝置，以便對全廠的生產(chǎn)狀況進(jìn)行監(jiān)視。

　　4、 節(jié)能環(huán)保低投資新型現(xiàn)代立窯工藝的技術(shù)創(chuàng)新

　　節(jié)能，環(huán)保，低投資新型現(xiàn)代立窯生產(chǎn)線，是我國立窯工藝技術(shù)的一場革命，是我國立窯工藝創(chuàng)新技術(shù)、設(shè)備進(jìn)步、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)等諸多因素的集合，是幾十年立窯生產(chǎn)技術(shù)的總結(jié)。

　　是我們研究，實(shí)踐，再研究，再實(shí)踐獲得的成果。我們自主開發(fā)的技術(shù)內(nèi)容有如下幾方面。

　　4.1均化理論及技術(shù)創(chuàng)新

　　均化思路決定了工藝均化鏈的設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)工藝質(zhì)量不穩(wěn)定的根源在于均化，其工藝均化鏈的設(shè)計(jì)極不合理，我們概括為“全廠分散均化”。其問題在于，全廠工藝線設(shè)置多個(gè)均化環(huán)節(jié)，但沒有解決主要問題，效果很差，同時(shí)也讓投資分散。由于均化不到位，很多廠家生料指標(biāo)的高低依托于配料微機(jī)，而事實(shí)上配料微機(jī)只能保證原料計(jì)量，而不能解決原料均化問題。

　　針對傳統(tǒng)工藝的這一問題，筆者提出“重前輕后”的均化思路。

　　“重前輕后”的均化思路就是比較徹底地解決原材料的均化，確保原料到配料微機(jī)的波動(dòng)(或者主要指標(biāo)的合格率)符合要求。例如：石灰石中氧化鈣含量±1.0％的合格率100％。有了這個(gè)前提，既可保證出磨成份合格率、配熱的穩(wěn)定性，同時(shí)大大減輕了出磨生料的均化負(fù)荷及生料質(zhì)量的波動(dòng)，并且使生料配比更為精確，不再有后期調(diào)整的復(fù)雜過程。

　　由此我們研制了“低投資石灰石均化專利技術(shù)”、“原燃材料均化措施”，這些技術(shù)的系統(tǒng)使用，可以確保出磨生料各項(xiàng)指標(biāo)的合格率達(dá)到80％以上。

　　“輕后”并不是沒有均化，只是均化負(fù)荷減輕，由于這個(gè)負(fù)荷的減輕，使立窯工藝線不再使用投資高，長期使用效果并不好的氣力均化庫。對于生料的均化，我們采用“大儲(chǔ)小均”、“雙均化系統(tǒng)”，使生料得到進(jìn)一步均化。在出磨生料氧化鈣合格率達(dá)到80％以上的基礎(chǔ)上，可確保入窯生料的合格率大于90％，達(dá)到均化的目的。依此均化思路設(shè)計(jì)的生產(chǎn)線，出磨生料氧化鈣合格率(±0.30％)基本保持在80％以上，入窯生料合格率年平均在95％以上。部分管理好的企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)月入窯生料氧化鈣合格率達(dá)到100％，入窯生料飽和比合格率(±0.02)大于90％，為立窯優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)創(chuàng)造了良好的條件。

　　4.2環(huán)保技術(shù)的創(chuàng)新

　　立窯水泥的環(huán)境污染是非常驚人的。研究其原因還是工藝設(shè)計(jì)問題，當(dāng)然也有很多廠家不重視治理污染等因素，但設(shè)計(jì)不合理仍然是導(dǎo)致水泥企業(yè)環(huán)境污染的關(guān)鍵所在。在認(rèn)真分析300多家傳統(tǒng)生產(chǎn)線的環(huán)保設(shè)計(jì)與設(shè)備后發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)工藝在環(huán)保問題上的設(shè)計(jì)傾向是除塵設(shè)備太多，我們總結(jié)為“點(diǎn)除塵技術(shù)”，即見粉塵就安裝除塵器。一條工藝線(30萬噸生產(chǎn)線)除塵設(shè)備多達(dá)30～63臺(tái)套。但實(shí)際使用的設(shè)備只有幾臺(tái)，應(yīng)用效果非常低。還有一些廠家的收塵設(shè)備，上面來人檢查就開，不檢查就關(guān)機(jī)，環(huán)保設(shè)備成了擺設(shè)，增加了投資卻沒有收到理想的收塵效果。

　　筆者建議采用“集中收塵”原理，減少工藝除塵設(shè)備，即一條工藝線只用6～9臺(tái)除塵設(shè)備，即可解決工藝環(huán)保問題，不但可降低投資，最主要的是可減少由于除塵設(shè)備長期運(yùn)行而產(chǎn)生的費(fèi)用。

　　“集中收塵”并不是新名詞，在冶金行業(yè)應(yīng)用較多。例如鋁廠，全廠只用一臺(tái)大規(guī)模電除塵即可解決整個(gè)工藝線的除塵問題。筆者在研究水泥工藝的集中收塵時(shí)，參觀了鋼鐵廠、鋁廠、冶金行業(yè)的很多工廠，從中吸取了很多有利于水泥工藝除塵治污的一些新思路。

　　水泥工藝?yán)谩凹惺諌m”完全可行。如果在工藝設(shè)計(jì)時(shí)注重優(yōu)化設(shè)計(jì)，管道量會(huì)非常少，有些廠幾乎沒有專門的收塵管道。筆者設(shè)計(jì)的西北某廠生料車間集中收塵，整個(gè)車間只用一臺(tái)收塵器，將該車間從配料到生料庫的所有環(huán)節(jié)的收塵問題全部解決。1998年10月投入運(yùn)行以來，除塵設(shè)備的使用率為100％，其運(yùn)轉(zhuǎn)率高于主機(jī)。經(jīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門檢測排放廢氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，所有崗位達(dá)到潔凈生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

　　4.3節(jié)能技術(shù)

　　傳統(tǒng)立窯工藝的高能耗是我們關(guān)注的焦點(diǎn)，近幾年水泥行業(yè)開發(fā)了非常多的節(jié)能技術(shù)。然而工藝的大幅度節(jié)能卻沒有引起行業(yè)人士的關(guān)注，據(jù)筆者研究發(fā)現(xiàn)工藝節(jié)能的潛力非常大。

　　在多年的設(shè)計(jì)實(shí)踐中體會(huì)到，減少工藝的裝機(jī)容量是節(jié)能的關(guān)鍵。通過對工藝裝機(jī)容量與能耗對照可以看出，裝機(jī)容量越大，單位耗電量越大。

　　我們提出這樣一個(gè)指標(biāo)“萬噸水泥的裝機(jī)容量”，在主機(jī)同等產(chǎn)出水平的前提下，萬噸水泥的裝機(jī)容量越大，能耗就會(huì)越大。筆者統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)國內(nèi)先進(jìn)立窯水泥生產(chǎn)線，噸水泥電耗低的原因是萬噸水泥裝機(jī)容量較低，一般這一值低于120 kw/萬噸水泥，一些廠家甚至低于90 kw/萬噸水泥;而能耗高的生產(chǎn)廠家此值一般在180kW/萬噸水泥以上，部分新型干法生產(chǎn)線高達(dá)230kW/萬噸水泥，這就是新型干法電耗高的原因。

　　如何將此值控制到較低值呢?

　　我們總結(jié)的思路是“主機(jī)設(shè)備不能少，輔機(jī)設(shè)備不能多，盡可能減少輔機(jī)，盡可能減短輔機(jī)”且主輔機(jī)裝機(jī)容量比不能大于2：l。由此我們開發(fā)了“生料無動(dòng)力卸料”、“原料無動(dòng)力卸料”等一系列節(jié)能技術(shù)，可確保30萬噸水泥工藝線的裝機(jī)容量不大于90 kW/萬噸。同時(shí)在工藝設(shè)計(jì)中我們注重提高輔機(jī)設(shè)備的利用率，優(yōu)化工藝，提高主機(jī)的生產(chǎn)能力，可以使水泥生產(chǎn)電耗大幅度下降。

　　今年已經(jīng)投產(chǎn)的工藝線(該線只是我們2003年設(shè)計(jì)的現(xiàn)代立窯工藝線，還不是2005年開發(fā)的新型現(xiàn)代立窯生產(chǎn)線)噸水泥綜合電耗65kWh/t水泥，(其中石灰石破碎系統(tǒng)電耗：1.5kWh/t石灰石;烘干系統(tǒng)電耗：1.2kWh/t原料;生料系統(tǒng)電耗：16kWh/t生料;燒成系統(tǒng)電耗：13kWh/t熟料;水泥粉磨系統(tǒng)電耗：26kWh/t水泥)，并且還有l(wèi)OkWh/t的下降的空間，正在進(jìn)一步調(diào)整。

　　立窯熟料熱耗低于850kcal/kg已不是難題了，只要注重原料的預(yù)均化，確保工藝配料的穩(wěn)定，配套采用我們的節(jié)能保溫措施“**保溫材料”、“超強(qiáng)保溫”、“全窯保溫”等技術(shù)，且加強(qiáng)生產(chǎn)管理，就能保證立窯熟料熱耗低于這一指標(biāo)。

　　4.4低投資技術(shù)

　　水泥工藝投資具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)價(jià)值，它是當(dāng)代技術(shù)發(fā)展與社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切結(jié)合的產(chǎn)物。新型干法在我國推廣難度大的主要原因就是投資太高，雖然技術(shù)先進(jìn)，但投資太高，建成后幾乎沒有經(jīng)濟(jì)效益。

　　立窯企業(yè)若要有較好的經(jīng)濟(jì)效益，仍然要重視工藝的低投資問題。我們研究的節(jié)能、環(huán)保的新型現(xiàn)代立窯工藝與低投資不矛盾，可以說，節(jié)能、環(huán)保的現(xiàn)代化工藝就是好的低投資工藝。

　　我們研制的“無底庫技術(shù)”、“原料布料式均化庫”、“雙均化生料庫”等20項(xiàng)低投資技術(shù)措施，以能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水泥為前提，以達(dá)到先進(jìn)的技術(shù)指標(biāo)為準(zhǔn)則，以節(jié)能環(huán)保為目的，可大幅度降低生產(chǎn)線投資及生產(chǎn)費(fèi)用，每噸水泥投資在55～85元(不同地方有不同的造價(jià))。

　　4.5工藝優(yōu)化技術(shù)

　　傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)往往不注重工藝的優(yōu)化，這是造成立窯工藝落后的原因之一。

　　實(shí)際上立窯工藝是一個(gè)要求非常高的工業(yè)，例如工藝過程對成分的要求非常精確，多個(gè)成分的要求都有很小的限值，如果達(dá)不到要求指標(biāo)，就無法生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水泥。大量實(shí)踐說明，只有精確配比，穩(wěn)定的工藝，才能優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。

　　因而，工藝過程的優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)系統(tǒng)考慮“當(dāng)?shù)刭Y源，當(dāng)?shù)貤l件，產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)量達(dá)標(biāo)，設(shè)備配套，環(huán)保收塵，自動(dòng)化”等一系列的工藝問題。直接套現(xiàn)成圖紙的做法是不可取的。應(yīng)改變思路，應(yīng)用一些全新的措施，使工藝優(yōu)化。

　　5、節(jié)能、環(huán)保、低投資新型現(xiàn)代立窯生產(chǎn)工藝建設(shè)條件

　　建設(shè)節(jié)能、環(huán)保、低投資新型現(xiàn)代立窯生產(chǎn)線的先決條件是必須要有穩(wěn)定可靠的市場;其次是要有廉價(jià)的符合生產(chǎn)要求的原燃材料;其三是要有一定的管理技術(shù)人員;其四是要有必要的技術(shù)環(huán)境;其五是要有到位的資金。

　　6、忠告

　　不管任何項(xiàng)目都有一定的風(fēng)險(xiǎn)，建議投資商謹(jǐn)慎定奪。

　　首先提醒投資商：目前我國大部分地區(qū)水泥產(chǎn)能過剩，產(chǎn)能增長明顯超過需求增長，市場競爭將會(huì)進(jìn)一步加劇。今年水泥價(jià)格不斷下跌，同時(shí)煤、電、油價(jià)格和運(yùn)費(fèi)上漲，高成本、低銷價(jià)的時(shí)期剛剛開始。

　　其次，是要理性地看待建設(shè)地的市場，應(yīng)根據(jù)“銷售圈的消費(fèi)量”合理布局合理規(guī)模。

　　其三，絕不能再走新型干法“盲目發(fā)展，盲目擴(kuò)張，追大求快，重復(fù)建設(shè)”(國家發(fā)改委學(xué)者對近幾年水泥發(fā)展的總結(jié))的路。

　　我們始終堅(jiān)持四不做項(xiàng)目：不重視環(huán)保的項(xiàng)目不做;盲目建設(shè)的項(xiàng)目不做;預(yù)測無法達(dá)到指標(biāo)的項(xiàng)目不做;無法合作的項(xiàng)目不做。
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