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中国制造业单项冠军示范企业——中建材(合肥)粉体科技装备有限公司


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我院新型干法水泥技术的新进展和展望

浏览次数: 日期:2006年2月16日 22:03
 徐宁 萧剑明 焦永道 罗帆 丁奇生
 

前言:在我院五十周年之际,中国水泥协会会长雷前治为我院题词中写道:“五十年风雨耕耘开辟科研生产结合新天地;新世纪与时俱进推动水泥工业技术进步更上一层楼。”这就是合肥院在中国新型干法水泥发展大潮中的真实写照,也是全院职工继续奋斗的目标。本文将汇报我院近年来的发展简况、在推动水泥工业技术进步中的作为、以及今后的展望。


  1、合肥院快速发展简况
  由于多年来我院形成了科研、设计、产业一体化发展的格局,打下了坚实的基础,伴着科技体制改革和我国新型干法水泥建设的高潮,我院进入了快速发展的时期。
  近年来我院销售收入和利润收入实现连续成倍增长,见表1。

表1 近五年来我院的年销售 

年 份
2000
2001
2002
2003
2004
销售收入 万元
6377.6
11000
20089.4
57000
86700
净利润 万元
-156.5
31
219.7
1046.5
1336
2、开辟了国外工程总承包市场
  3、加大技术创新,科技成果产业产业化快速发展
  4、设计上了大型化的台阶

二、开发新型干法急需的大型化装备情况
  为了顺应产业政策调整、装备大型化,我院在继续推广特有的节能高效的粉磨、热工、环保、计量和输送设备的同时,下大力气开发大型化的设备。目标是具有国内先进水平和替代进口的装备。近几年取得了显著的成绩。下面作一简要介绍:

  1、 辊压粉磨系统。HFCG型辊压机是我院在引进技术的基础上,经过国家“七五”、“八五” 和“九 五”重点攻关研制开发的节能粉磨设备。完成的“无球磨节能粉磨技术及设备的研究”、“水泥厂料层间挤压粉磨新技术与装备的研究开发” 等2项研究成果,均获得国家科技进步二等奖。HFCG辊压机、SF打散分级机和新型气流分级机等具有自主知识产权。已经占到了国内同类装备的相当大的比重。从2000年到2004年7月,我院辊压机的销售量达200多台套。其中辊径1.4m、辊宽0.65m~0.8m,装机功率2×560~630kW的大型辊压机已投产40余套,辊径1.6m、辊宽1.1m~1.4m,装机功率2×800~1120kW的更大规格的辊压机在冀东水泥、浙江兆山日产5000吨生产线的生料及水泥粉磨中使用。该产品取得了平均年销量50多台,年销售额达2亿多元的成绩并已出口越南、巴基斯坦、印度等国家。最新设计和投运的辊压机系统见表二。

表2 最新设计和投产的辊压机及挤压粉磨系统情况  

 
规模
t/d
 
主机设备配置
品种
系统产量(t/h)
系统电耗(kWh/t)
保证值
实际值
保证值
实际值
内蒙古冀东有限公司
5000
2—HFCG160—140辊压机+“V”—3000+φ4.2×13m(开路筛分磨)
水泥
PO42.5
170×2
 
30
 
内蒙古冀东有限公司
5000
HFCG160-140辊压机+“V”4000+φ4.6×14.5m(双闭路半终粉磨)
生料
380
 
18
 
冀东水泥有限股份公司
5000
HFCG160-140辊压机+“V”4000+φ4.6×14.5m(双闭路半终粉磨)
生料
380
 
18
 
湖南兆山新星有限公司
500
2-HFCG160-140辊压机+“V”4000+φ4.2×13m(双闭路半终粉磨)
水泥
PO42.5
200×2
 
31
 
湖南兆山新星水泥公司
5000
HFCG160-140辊压机+“V”4000+φ4.6×14.5m(双闭路半终粉磨)
 
生料
400
 
16
 
台泥(英德)有限公司
2-5000
5-HFCG140—80辊压机+SF600/140打散分级机+φ4.2×13m(3350kW)(双闭路联合粉磨)
水泥
PO42.5
150×5
 
32
 
 
浙江红狮缙云水泥有限公司
200
万吨/年
2—HFCG140—70辊压机+SF600/140打散分级机+φ4.2×13m(3150kW)(开路高产筛分磨)
水泥
PO42.5
125×2
 
130×2
 
30
29
广西平南华润鱼峰水泥有限公司
5000
2-HFCG140-70辊压机+SF600/140打散分级机+φ4.2×13m(3150kW)(开路高产筛分磨)
水泥
PO42.5
130×2
 
130×2
 
30
29
华新阳新水泥有限公司
5000
2—HFCG140—80辊压机+“V”—3000+φ4.2×13m(双闭路半终粉磨)
水泥
PO42.5
130×2
135×2
 
34
32
山铝水泥股份有限公司
3000
2-HFCG140-65辊压机+SF600/140打散分级机+φ3.8×13m(开路筛粉磨)
水泥
PO42.5
110×2
120×2
 
30
27
河南南阳水泥有限公司
3000
2-HFCG140—65辊压机+SF600/140打散分级机+φ3.8×13m(开路筛分磨)
水泥
PO42.5
110×2
110×2
 
30
28.5
浙江德清中新源公司
2—2500
4-HFCG140-65辊压机+SF600/140打散分级机+φ3.8×13m(开路筛分磨)
水泥
PO42.5
100×4
105×4
33
32
福建龙岩紫金有限公司
1200
HFCG120-45辊压机+SF500/100打散分级机+φ3.2×13m(开路筛分磨)
水泥
PO42.5
68
73
29
27
江苏江阴绮星有限公司
20
万吨/年
HFCG120-60辊压机+SF500/100打散分级机+φ2.6×13m(开路筛分磨)
矿渣
4200m2/kg
25
39
60
52

 2.立式磨。HRM立式磨是国家“星火计划”下达我院开发最早的一批研究成果,经过20多年的完善和发展,已形成了自主知识产权,建立了可用于水泥生料粉磨的原料立式磨、用于水泥、电力、冶金等行业煤粉制备的立式煤磨和用于超细粉磨范畴的立式超细磨等三大系列共30多种规格的完整产品体系。用于水泥预粉磨的立磨系统,我院通过目前的研制,初步证明具有很大的开发和应用前景。这些立磨系统,国内以前绝大部分都需要从国外引进,现在已经改变了这种局面。
  我院HRM立磨在近5年的时间,推广用于各个生产领域的设备数量已达到200多家企业共计229台套,包括出口用于巴基斯坦LUCKY、ATTOCK水泥厂、印度布山钢铁公司、越南煤炭公司和越南南石水泥有限公司等国外企业的13台套立式磨粉磨系统。在新型干法水泥生产中,HRM立磨单机配套能力目前可以满足日产2000t~5000t熟料的生产规模。
  第一台HRM3400生料立磨2003年12月在浙江虎山集团日产2500t熟料生产线应用中,单机生产能力达到了210t/h,细度筛余17%左右,产品电耗13.7kWh/t。这是在原料含水10%,入机粒度80~120mm的试运行条件下达到的生产指标,目前已达到220~230t/h的产量。虎山集团相继又在2条2500t/d生产线及一条5000t/d生产线上使用HRM3400和HRM4800立式磨粉磨原料,其中HRM4800立磨的生产能力为400~500t/h。截止今年3月底就投入了15台HRM3400、3700和4800等大型立式磨用在各种规模水泥生产线上投入运行或即将投入运行。其中HRM4800立磨的生产能力为400~500t/h,能与日产5000~6000吨水泥熟料生产线配套粉磨原料。与3200t/d水泥熟料生产线配套粉磨原料的HRM3700立式磨也即将在广西华润红水河水泥厂投入使用。HRM型立式煤磨满足各种规模水泥生产线的需要,并在冶金行业广泛应用于高炉喷煤的煤粉制备设备。

  3、窑尾袋收尘器。我院从事水泥厂粉尘治理已有40多年历史。老一代环保专家从60年代开始袋收尘器的研究,70年代从事电除尘器的开发,经起步-改造-横向发展-引进-提高等几个阶段,形成成熟的环保系列产品。可以说,针对水泥厂各排放、扬尘点的粉尘达标治理,均有相应的技术与装备。产品遍布全国建材,冶金,化工,机械等行业并远销国外。我院从事袋、电除尘器的研究都是从旋窑窑尾起步,历经不断改进、提高及多年实践,具有丰富的经验。近年在大型新型干法窑头、窑尾除尘方面的典型业绩如下:
  1)中联南阳航天3200t/d生产线窑尾反吹风袋收尘器,已于2004年4月份投产。技术特点: ① 下进气方式,降低收尘器高度,节省钢材; ② 模块式钢结构,便于安装及标准化; ③ 反吹风管置于排风管中(管中套管),利于袋室保温;④ 排风阀置于排风管下面,不需另作防雨处理; ⑤ 气动阀等器件置于易操作的方位,便于调试,维修; ⑥ 采用国产玻纤基布、进口覆膜滤料,降低了造价。技术参数:收尘器型号CXS(II)1000—2Χ7,风量57Χ104m3/h,过滤风速0.58m/m,实测室阻力500~700PA,设计排放<30mg/Nm3,滤袋规格Φ305Χ1139, 滤袋正常使用寿命三年, 随主机运转率:100℅ 这台收尘器的使用也得到一些经验和教训,就是要注意加强防结露、防腐蚀的处理。
  2)山东青州6000t/d生产线低压长袋脉冲袋收尘器。这是我院、同时也是国产最大的新型干法水泥窑尾袋收尘器,计划今年7月份投产。
窑头采用LMC242-2X8,滤料是诺梅克斯,采用强制通风多管冷却器降温;窑尾采用LMC308-2X11,滤料是进口玻纤覆膜.特点是:(1)窑尾处理风量达115X104m3/h,是国内目前处理风量最大的袋除尘器;(2)采用美国唐那森覆膜滤料,滤速高,阻力低,收尘效率高,易清灰,使用寿命长。排放浓度≤20mg/Nm3,可达10mg/Nm3以下;(3)低压喷吹,节省能源;(4)分室离线清灰,可提高过滤风速,清灰效率高,消除粉尘二次吸附;(5)滤袋袋口采用弹簧涨紧结构,拆装方便,密封性能好;(6)喷吹周期可比一般脉冲延长二倍以上,延长滤袋及脉冲阀使用寿命;(7)双侧喷吹专利设计,减少占地面积,节省钢材;(8)可在线检修,随主机运转率100℅。
  3)广东珠江水泥厂5300t/d生产线窑尾脉冲喷吹袋收尘器,该机已于4月26日投入运行。这是我国已在运行的最大规格、粉尘排放最低的窑尾袋收尘器。(1)技术特点:① 采用脉冲喷吹清灰,动能大,清灰彻底; ② 采用奥地利P84+超细纤维渗膜滤料,价贵质优; ③ 采用专家控制系统,能实现在线/离线清灰切换,定时/定阻切换,并具有故障判断及安全操作系统; ④ 由于是设备改造,地方有限,收尘器属非标设计,结构紧凑。 ⑤ 特别采取了一系列防结露和防腐蚀的必要措施。(2)技术指标: 处理风量100X104m3/h,入口温度≤250℃,过滤风速≤1.2m/min,入口浓度>60g/Nm3,出口浓度10mg/Nm3以下,滤袋寿命≥4年,随主机运转率100℅ ,除尘器本体阻力<10000PA , 清灰压力0.4M PA 。
  此外,出口巴基斯坦Lucky水泥厂3200t/d窑尾采用了CXS(II)1100-2×10(F)反吹风袋收尘器。浙江富阳5000t/d窑头采用了合肥院低压长袋脉冲袋收尘器。

  4、CDPK-E型电除尘器。技术特点:(1)收尘极板采用优质碳素钢冷轧成型,极板形式有480C和整体模块化极板两种,振打力传递及抗高温热变形能力强;(2)阴极系统采用冷拔无缝钢管鱼骨针形电晕线,其放电针采用冷拔钢丝,放电性能好且永保电晕线不断线;(3)极间距406±5mm,为宽间距电除尘器,能捕集高比电阻粉尘,完全适用于新型干法水泥生产线窑头、窑尾烟气特性。(4)用顶部电磁脉冲振打。这种振打方式的最大优点在于其振打力的传递符合板、线上下清灰的需求且振打力的大小和振打频率灵活可调。另一个突出优点是振打器不占电场长度空间,要比其它常规电除尘器节省20%的电场长度,节约了钢材和占地面积。(5)配置我院新研制的声波助清灰系统,对于粘性大的和容易形成饼块的粉尘,具有良好的辅助和加强清灰作用。  
  该除尘器使用厂家有:湖北世纪新峰2500t/d生产线窑头、窑尾;冀东水泥集团内蒙古分公司5000t/d新型干法线窑尾。在湖南良田2500t/d窑尾及立式生料烘干磨(无旋风筒)的新工艺中,设计了CDPK-E型高浓度电除尘器,处理入口浓度960g/Nm3,系统负压10500 PA,出口排放≤50mg/Nm3 。
  5、预分解系统。我院近年在国内设计日产2000-6000吨熟料新型干法线情况见表3。

表3 我院近年设计的2000-6000 t/d新型干法水泥线情况 

厂名
投产
日期
达到
产量
t/d
热耗
4.18kj/kg
一级出口温度
一级出口负压Pa
炉型
投资
万元
虎球
2003.8
2297
795
320
5600
HCR2000
11000
虎山
2003.9
2850
740
336
5900
HFC2500
14000
鸡山
2004.11
2763
750
350
5410
HFC2500
17000
金磊
2005.1
2750
755
350
4350
HFC2500
14000
南阳
2004.5
3014
720
295
4778
NMFC3000
32000
皖维
预计2005.6
设计6000
690
280
6500
NRSP6000
6级
40065
岩鹰
预计
2005.6
设计2500
750
350
5400
HFC2500
17000

  6、HCFC第三代控制流篦冷机。我院自上世纪80年代初就开始篦式冷却机的研究、设计工作。第三代控制流篦冷机的问世,把水泥熟料的冷却技术提高到了一个崭新的水平,并使篦式冷却机在水泥熟料的冷却机市场中占有绝对的优势。1999年,我院开发成功的HCFC型控制流篦冷机,全面考虑长度、宽度方向的料层阻力(料层厚度、颗粒组成)和料温的分布规律来划分冷却区域。根据冷却工艺、产量、料层和温度分布有针对性地配以可以调节的冷却风,使其在较小的区域内空气分布均匀,冷风与熟料之间充分地进行热交换,精确控制各冷却区域的用风量,最终达到高效冷却,获得高的热回收效率。彻底消除堆“雪人”及“红河”现象对篦冷机的毁坏,设备运转率提高、节能效果显着。
  HCFC型控制流篦冷机的主要特点: 1)篦床在保证优良性能的前提下,简化篦床及供风系统的结构,降低造价、使用方便。篦床设计为组合式结构:即热回收区采用CPG篦板、CFG篦板、空气梁及供风管道组成的控制流篦床。热回收区可厚料层操作,有利于热回收,可提高二、三次风温度,热效率高;冷却区采用新型低漏料CAG篦板,由风室供风冷却。冷却区可薄料层操作,有利于熟料的冷却,出料温度低,冷却效果好。 2)CFG组合篦板能完全消除高温膨胀引起的开裂,有更好的空气流向,延长篦板使用寿命。 3)脉动系统根据产量确定篦床的前三~五排设计为固定梁,采用脉动供风系统,这样可以提高篦冷机的可靠性, 有利于粗、细熟料混合,料床料层更均匀,淬冷效果进一步提高。 4)摆动补偿器能补偿篦床在三维空间的运动,适应性强。采用高科镀膜技术延长使用寿命。 5)新结构料封阀进一步减少各室的漏风,降低单位风量, 节约能耗。 6)完善的监测调控技术,确保篦冷机运行更加可靠。 HCFC型控制流篦冷机解决了篦冷机进料端堆“雪人”及“红河”等影响回转窑运转率的关键问题,挖掘了篦冷机的潜在能力,设备运转率高、节能效果显著。该篦冷机采用的脉动供风技术和补偿篦床在三维空间运动的摆动补偿器均为国内首创,是我院专有技术。我院自1999年开发成功第一台HCFC型控制流篦冷机以来,因其独特的优点,深受水泥企业的欢迎。到目前为止,已有近40台套HCFC型控制流篦冷机在国、内外550-3000t/d的各种规模水泥熟料生产线上应用,取得了显著的经济效益和社会效益。2002年,该成果荣获安徽省科技进步三等奖。篦式冷却机主要性能指标详见表4。

    表4  篦式冷却机主要性能 

篦冷机型号
单位篦床面积产量
[t/(m2.d)]
单位冷却风量(Nm3/kg-cl)
热效率(%)
HCFC控制流篦冷机
40-50
1.7-2.2
70-75

  7、可全面替代进口设备的TGD窑尾钢丝胶带斗式提升机。多年来,我国用于水泥新型干法生产线的窑尾生料钢丝胶带提升机全部选用德国奥蒙德和标马公司的产品,尽管其质量优良、性能稳定可靠,但价格十分昂贵。我院研制的N-TGD窑尾钢丝胶带斗式提升机经过五年的努力,通过国家建材工业协会组织的专家技术鉴定,成功填补了日产5000吨窑尾用钢丝胶带提升机的国内空白,具有自主知识产权,已达到国外同类设备的先进水平。技术特点: 1)采用悬挂式双驱动,机头布置紧凑,纵向载荷均衡 2)液力耦合器联结,实现了柔性传动 3)用钢丝胶带具有高强度、防撕裂、耐高温特点 4)独特的胶带接头技术和夹头材质,解决了接头处开裂、断带、落架等问题 5)料斗固定技术消除了料斗固定处胶带易疲劳损害、损害滚筒等隐患 6)纠偏系统效果良好。
  浙江长兴众盛水泥有限公司在日产5000吨熟料生产线上应用了入窑的N-TGD1000×101.4m和入库的N-TGD1000×58.5m两套设备,自2004年2月至今,设备运行可靠,噪音小、驱动电流稳定,电流差在1-3安培,运行8个多月、输送了200多万吨生料后检查,胶带、头轮覆胶层未见磨损和老化,料斗连接螺栓、胶带接头、液力耦合器、跑偏及自纠偏情况都完好正常。一台窑尾斗提与进口设备相比节省了250万人民币,今后还会节约更多的配件费用。
  正由于该设备可靠的性能、优异的性价比及良好的服务,受到业主的青睐。目前累计已销售各种规格的TGD提升机500多台,其中,用于窑尾和入库的大型提升机约280台,日产2000吨线约210台,日产5000吨线约70台。仅此一项节约外汇折合人民币38367万元。
  8、自动化计量及粉料气力输送设备。在新型干法水泥生产过程中,窑和分解炉喂煤是稳定窑的热工制度、降低热耗、提高熟料产质量的重要环节,但迄今为止,国产化的大型喂煤计量设备与国外先进设备,如德国的菲斯特秤、申克科里奥利秤、日本的粉研环状天平秤仍有很大差距。为此,我院大力研制了具有自主知识产权、投资低、效果好的KXT科氏力秤粉体物料计量和控制系统和SPF转子秤煤粉计量系统。目前,已有110多台套1000—3500t/d科氏力煤粉计量系统用于新型干法线。该系统的水平回转稳流给料机采用多层分隔,多种非刚性密封,给料时无冲料跑料现象;其计量原理采用测量科氏力的方法,计量过程受气流压力影响小,因此计量精度高,计量精度达到0.5%,控制精度达到1.0%.该系统的成功研制打破了大型煤粉计量系统依赖进口的历史,而且在性价比上还优于国外同类产品.我院的DB仓式泵气力输送系统是粉状物料在长距离、多点、复杂地形下采用管道气力输送方式的最好选择。具有工艺布置灵活,无粉尘和噪音,设备维修量小,利于自动化操作。实际应用已达千米以上,小时输送量已达300吨以上。脉冲阀无故障工作时间已达100万次以上。在输送当量长度为200米时,输送电耗小于1.0kWh/t,其技术经济指标达国际先进水平。

三、科技成果产业化促进了我院设计水平的提高
  我院的设计工作得到了科技成果产业化的促进,通过外抓经营、内抓管理,无论在质量上、还是在规模上都上了一个新台阶,而且形成了自己的特色。
  特色之一,是大量采用我院新开发的节能高效环保设备。我院新型干法水泥线设计具有一个鲜明特色就是大量采用我院自行研制开发的节能高效设备。在粉磨系统有HRM立式磨、HFCG辊压机、高细高产磨、HES和DS型高效选粉机等设备;在烧成系统有适应各种不同条件的HFC在线、离线、半离线喷旋结合及流化床型分解炉、低阻高效旋风预热器、大速差四通道燃烧器;在环保设备上有自己研制生产的袋、电收尘器等,因此,所设计的项目投产后,水泥的综合电耗低,粉尘排放低,效率高,投资低。
  特色之二,是大量利用工业废渣。长期以来,水泥工业就是利用各类工业废弃物的大户,水泥生产中所需原料约20%来自其它工业的废弃物,如煤矸石、矿渣、粉煤灰、磷石膏、赤泥、铬渣、铜渣、电石渣以及某些低品位矿石、尾矿等,它们既可以作为原料,替代石灰石、黏土,也可以用来作为混合材,拓宽了水泥生产的原料来源,节约传统的资源消耗,在达到保护环境的同时,实现资源的综合利用。在利用外行业尾矿、工业废渣资源时,应根据所利用的原料性能对生产工艺作出相应的改进,以保证水泥熟料的质量和防止可能造成的二次污染。我院在安徽皖维高新材料股份有限公司利用18万吨电石渣的采用干磨干烧技术新型干法1000t/d生产线上获得成功。目前,正利用该技术的新建6000t/d生产线即将投产。由于电石渣中Ca(OH)2的分解温度、分解吸热与石灰石中CaCO3不同,需要对预热器、分解炉的设计及其操作参数作出新的考虑。利用电石渣替代石灰石,不仅利用了化工、化纤行业的废渣,变废为宝,减少矿物资源的消耗,同时可以降低温室气体CO2的排放,具有巨大的社会效益、经济效益和环保效益。
  特色之三,是走出国门,实现了国际工程承包业务的大发展。在国内市场紧缩的情况下,我们发挥我院科研、设计、产业一体化的优势,积极开拓国外市场,在工程总承包方面取得了新突破。承担了巴基斯坦LUCKY水泥有限公司和ATTOCK水泥有限公司等四条3000-6000t/d熟料生产线设计、调试、及全套设备供货承包合同,合同总额近一亿美圆。此外,我院还与巴基斯坦幸运水泥公司、巴基斯坦YUNUS BROTHERS集团公司、巴基斯坦YUNUS BROTHERS集团公司以及越南、缅甸、阿尔及利亚、伊朗等国签约承接的设计项目,带动了我院的粉磨、环保、输送、自动化、热工等方面产品的全面出口。大大提高了我院在国际水泥市场上的知名度。 

 


所属类别: 学术讲座

该资讯的关键词为:新型干法水泥 技术进展 水泥热工系统 水泥粉磨系统  

 

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