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福建永定兴鑫100万t/a水泥粉磨站的设计与达标

浏览次数: 日期:2006年2月15日 22:01

福建永定兴鑫100万t/a水泥粉磨站的设计与达标
       

合肥水泥研究设计院 王美园 蔡其生 (230051)


福建省永定兴鑫水泥有限公司为满足市场需求,于2003年新建一条2500t/d新型干法水泥生产线,与之配套,同时新建年产100万吨水泥粉磨站。粉磨站设计由合肥水泥研究设计院承担,采用HFCG辊压机+SF打散分级机+开流高细高产筛分磨的新型联合粉磨工艺,分别组成2套粉磨系统。在厂院双方精心配合下,于2004年7月正式投产,经标定,PO.42.5普通硅酸盐水泥比表面积350m2/kg左右,系统平均生产能力140t/h,粉磨电耗29kWh/t,系统运行参数全面优于设计指标。在全国建材行业第12次优秀工程设计评选中获得(部级)优秀工程设计二等奖。
  1 设计原则和主要设备配置
  1.1 设计原则及要求
  永定及周边地区现有多条立窑生产线,由于其生产工艺落后,产品结构失调,对环境造成的污染较大,市场对新型干法水泥的需求也受到制约。因此,该粉磨站将环境保护和生产优质水泥作为设计指导思想,力求在提高水泥产品档次的同时,通过综合防治措施,控制粉尘、废气排放量低于国家标准规定的限值,最大程度地改善本地区的环境条件。
  粉磨站占地面积36968 m2,粉磨系统采用HFCG辊压机+SF打散分级机+开流高细高产筛分磨等先进技术装备集成的新型挤压联合粉磨工艺,设计指标为:PO.42.5普通硅酸盐水泥比表面积320±10m2/kg,系统产量65 t/h×2,电耗32kWh/t,粉尘排放浓度≤50mg/Nm3。工程设计包括石膏及混合材破碎、配料系统、水泥库及发散、水泥包装及成品堆放和自动化控制系统等生产环节。总平面布置要求尽量利用场地地形,合理布局、简洁流畅,降低工程造价;安全防护到位、消防设施齐全;并充分利用工业废渣,扩大综合利用资源,降低生产成本。总平面图见图1。



 
图1 粉磨站总平面布置图

1.2 设计内容及主机设备选型
  挤压系统采用2台HFCG120-45辊压机和2台SF500/100打散分级机配套。挤压联合粉磨技术是现代水泥生产极受推崇的先进生产工艺,其利用高压料床粉碎原理大幅度减小入磨物料粒度及其改善易磨性的作用,为后续粉磨实现高产节能奠定基础。打散分级机的分级粒度设计为<2.5mm,较大颗粒返回挤压机重新挤压,使入磨物料粒度更趋均齐,以此提高粉磨效率。
  水泥粉磨由2台Φ3.2×13m开流高细高产磨分别与挤压系统配套,挤压物料经计量配料从磨机粗磨仓进入细磨仓的过程,均通过筛分装置拦截粗颗粒,因而这种开流粉磨实际具有闭路系统中选粉机的作用,故磨机所需的能量小,增产幅度较大。设计中考虑到挤压后的物料粒度小,加之各仓筛分装置对粗颗粒的拦截,细磨仓的作用不再取决于研磨体的冲击力而是研磨的次数。故在原有微型研磨体的基础上调整了研磨体的球径及配比,以增加研磨体的个数,提高对物料的研磨次数来确保粉磨的效率。
  生产控制系统网络选用高速工业以太网络,由DCS计算机中央集中控制,全线设一个中控室,各工段分设自控室,通过中控室可完成生产过程参数的检测监控和各设备的顺序逻辑控制。DCS系统由操作控制级和过程控制级两级组成,共设二个操作站和一个工程师站以及水泥粉磨系统、储存包装系统等两个控制站。控制软件为SIEMANS(PCS7)。系统采取集中管理、各车间分散控制,工程电气自动控制水平较高,操作生产管理方便,有利于稳定工艺参数和生产过程,保证生产设备安全运行,因而大幅度提高了劳动生产率。


图2 粉磨站中央控制室

配料系统配置5个Φ10×20m园库,采用调速定量皮带称库底配料,并设永磁除铁装置和金属探测装置,防止金属块进入挤压机。水泥储存、包装和散装发送为10个Φ10×30m园库,总储存量为20000吨,库两侧共布置8台散装机,可保证80%的水泥成品散装发送;袋装成品库48×72m,配置8嘴回转包装机2台,设计包装能力240t/h,袋装出厂能力占总产量约20%。
  挤压联合粉磨工艺见图3,物料经辊压机挤压成料饼,再由打散分级机打散分级,合格粒径的物料送入球磨机开流粉磨至成品,粗粉则返回称重仓循环挤压、粉磨。
这种工艺最大程度的体现了系统各设备的分工明确和优势互补。例如:辊压机的料床粉磨原理使物料挤压的粒度控制到最佳化,为后续磨机的粉磨提供了适宜的粒度分布;打散分级机既控制细粉达到入磨粒度的均匀,其粗颗粒则返回辊压机,促进了辊压机运行的稳定性;球磨机则依赖于前者的有效控制,得以大幅度提高产量、降低电耗。各设备相互协调,构成一个完整的高效粉磨系统。
  这种联合粉磨工艺,国内外大多辊压机、球磨机均为闭路,采用常规球磨机由于受结构性能的限制,其增产节能主要通过减小入磨粒度以减轻磨机的压力来实现,成品仍依靠选粉机获得,因而工艺仍较复杂,投资相对较高。带高细高产磨的挤压联合粉磨工艺则弥补了这一不足,其辊压机为闭路,球磨机为开路,因此,工艺相对简化、可节省选粉机设备和土建投资,增产节电效果更更显著。
  1.3 系统主机配置(见表1)

              表1 系统主要设备配置
设备名称规格型号
功率
(kW)
数量
(台)
 石膏颚式破碎机 PE500×50
 生产能力: 20~50 m3/h
55
1
螺旋定量给料称 WLC-300-II-20
给料量:6~30 t/h
3×2
2
调速定量给料称 TDG(sk)0520
给料量:0.4~5 t/h
1.5×2
2
调速定量给料称 TDG(sk)0620
给料量:5~40 t/h
1.5×4
4
调速定量给料称 TDG(sk)0817
给料量:30~80 t/h
1.5×2
2
辊压机HFCG120-45
处理量:120~170t/h
2×220×2
2
打散分级机 SF500/100
处理量:90~150t/h
(30+45)×2
2
水泥磨 Φ3.2×13m
生产能力:~65t/h
1600×2
2

2 生产运行与效果评价
  该粉磨站从设计、施工到投产,仅用一年时间即实现达标达产。投产一年多来的生产表明,系统运行稳定,主机运转率达92%以上。PO.42.5普通硅酸盐水泥比表面积在~350m2/kg时,磨机单机台时产量平均70t/h,超过设计指标8%;粉磨电耗29kWh/t,比设计指标降低9%。平均日生产水泥3360t,实际年产能力达到112万吨,取得了显著的技术经济效益。以电费0.45元/kWh,吨产品电耗相对于传统粉磨工艺节电10 kWh/t为例,年节约电费即可达540万元。主要技术经济指标验收结果见表2。

表2 工程设计和验收指标
主要技术经济指标
设计值
年平均考核验收值
 系统产量 t/h
130
140
 粉磨电耗 kWh/t
32
29
 吨水泥电耗 kWh/t
38
~32
 比表面积 m2/kg
320
350
 粉尘排放浓度mg/Nm3
50
50

为有效控制粉尘排放量,设计尤其注重于生产中的扬尘防护,如采用密闭式输送设备;胶带机尽量降低输送落差;粉状物料均采用密闭圆库储存,以减少粉尘外逸。对所有25个粉尘排放点均设置气箱脉冲袋收尘器或脉喷单机袋式收尘器,处理废气量达23.66万m3/h,上述措施确保了粉尘排放浓度达到国家排放标准。电气与自动化设计配置合理,使工厂的生产控制管理提升到较先进的水平。
  生产线采用DCS分散式计算机控制系统,生产过程的所有参数状态均可通过中控室的显示屏进行过程的键盘操作控制,并可通过更改软件实现各种控制方式的配置,有效提高了系统的可靠性、灵活性和工厂的管理、控制水平。
全厂分区功能明确,布局协调统一,建构筑物布置紧凑,生产生活设施完备。充分利用了该厂场地地势设计标高,既减少了土方量,也留置了适宜的纵坡,满足了南方地区多雨时节的排水要求;厂内外运输流线与衔接合理,物流顺畅,互不干扰;厂区安全、卫生、消防检修、管线敷设等设备设施配套齐全,具备了清洁生产和文明生产的基本环境条件。
  上述设计,从工艺设备和生产指标的先进性、厂区功能配置的完善性、环保和自动控制的可靠性,体现了现代水泥生产的特点。值得参考借鉴。

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